Дорогой заинтересованный искатель, теперь мы готовы в незаурядном поиске жизни прикоснуться к знаниям о минералах. Это планируется производить периодически на базе курса минералогии, но и здесь мы найдём для себя, о чём пофилософствовать. Поэтому скучно не будет, тем более что перед нами отроется удивительный мир минералов, где есть место, как экономике, так и медицине. И ведь совсем всё не случайно, речь идёт о серьёзном синтезе, пусть мы и отрывочно пишем по смежным темам из разных областей знаний. Возьмём хотя бы философию, медицину и экономику, культурологию и психологию. Да мало ли еще, какие дисциплины приобщим, в общем, приоритет за интеграцией философии и науки.
Позднее мы можем взглянуть на химию несколько с другой стороны, однако нам нужно понимать, с чем придётся иметь дело. И сначала учение о минералах. Любопытно, но наука не пришла к окончательному вопросу об определении понятия «минерал». То есть наука пока движется, что уже радует, главное, чтобы путь лежал в нужном направлении. «В настоящее время большинство объектов минералогии отвечает следующему определению: минерал – однородное природное твёрдое тело, находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии».[1] Таким образом, есть основные требования, которые отличают минералы: однородность и кристалличность.
В целом, минералы, как природные химические соединения, состоят из химических атомов. Между тем, всякому минералу присущ свой единый химический состав наряду с кристаллической структурой. Такую отличительную характеристику минерала называют конституцией. Скажем, даже если химический состав совпадает, но структура будет разной, то и конституция минерала уже другая. Ну, здесь следует вникать со всеми подробностями, поэтому как-нибудь этим займёмся. Сейчас снова как бы вернёмся к проблеме неживой природы, ведь минералы часть именно такой природы. Кроме того, минералы – это жизненно необходимые различным организмам неорганические соединения.
Да, мало того, что минералы – неживая природа, они ещё и неорганической природы. Однако живые организмы не могут функционировать нормально без достатка минералов и должны пополнять их запас в режиме питания. В то же время, организм без минералов нежизнеспособен. И в чём, всё-таки, заключается особенность неорганических веществ? Давайте соберём основные отличия неорганических веществ от органических веществ и кратко их изложим в таблице (Таблица 2).
Таблица 2
Ну и в чём принципиальная разница между неорганическими и органическими соединениями? Всё дело в структуре? Всё дело в углероде? Есть мнение, что, скорее всего, многое зависит от прочности связей и плотности веществ, неорганические соединения более плотные, чем органика. Да, фактор плотности подлежит особому исследованию, в том числе и с точки зрения информационной природы.
Вообще, зачем понадобилась органическая материя? По всей видимости, для того, чтобы «сделать» сложный организм с большей информационной способностью. Как известно, организмы состоят из клеток, выходит, клетку лучше всего организовать опять-таки из органической материи. Сугубо минеральное подобие клетки здесь почему-то не подходит (из-за плотности материи?). Но что «прячет» в себе ядро клетки? Похоже, речь идёт о ДНК! И что это такое? В «лице» органической молекулы ДНК выступает кодовая информация. В результате наличия генетического кода (отличительной особенности, между прочим, живой материи от неживой материи) клетка делится, создаёт себе подобные клетки по программе.
Интересно, где и как записывается информация на ДНК? Вообще, думается, в информации всё дело? Здесь стоит тщательно разбираться, это отдельная большая и крайне занимательная тема. На самом деле, материалов о ДНК много, есть, так сказать, альтернативные версии относительно рассматриваемого вопроса, но имеет смысл вдумчиво и осторожно собирать данные. И опять к минералам, есть ли подходящая аналогия живой клетке в минеральном царстве в том же информационном ключе?
Напомним себе, клетка – это, по сути, биологическая система, где выражаются взаимосвязи между элементами. Следовательно, в неорганической среде мы ищем также минимальную систему. «Каждый живой организм состоит из клеток (исключение составляют вирусы). Тела неживой природы (за исключением отмерших организмов) клеточного строения не имеют».[2] Тогда у тел неживой природы, каково строение? Ясно одно, с учётом понимания того, что организмы, так или иначе, получают солнечную энергию для своей жизнедеятельности, минералы тут имеют определяющее значение. Если кратко, чем примечательна клетка? Она имеет оболочку или мембрану, позволяющие организовать избирательный пропуск нужных питательных ингредиентов внутрь клетки. Это связано с энергетическим и информационным обменом.
Так из чего «сделаны» минералы? Как правило, минералы имеют кристаллическое строение. И вот, наиболее простым структурным элементом минерала считают элементарную кристаллическую ячейку. В кристаллической решётке ячейка – повторяющийся элемент и представляет собой минимальную базовую фигуру. Её ещё называют «кирпичиком» всего строения кристалла. Элементарная ячейка предстаёт в виде геометрического образа со «встроенной системой координат», и с элементарной ячейкой часто связывают фигуру параллелепипеда.
Смотрите, «элементарной ячейкой называют периодически повторяющуюся в пространстве часть кристалла: многогранник, содержащий попавшую внутрь него часть кристаллической структуры, параллельным переносом которого на вектора трансляции можно «замостить» всё пространство и восстановить кристаллическую структуру», что указывается в общей физике. Кажется, что-то напоминает. Как бы то ни было, но ДНК хранит всю информацию в виде кода, который, в свою очередь, представляет собой последовательность нуклеотидов. Эта последовательность копируется, в результате осуществляется синтез белков в процессе трансляции. Не происходит ли подобное копирование и элементарных ячеек в ряде повторов? «Такое упорядочение всегда можно описать, многократно повторяя в пространстве одну и ту же структурную комбинацию, состоящую из малого числа атомов. В результате кристалл можно построить, подгоняя друг к другу такие идентичные блоки – элементарные ячейки». [3] Нет, конечно, это во многом аналогия, хотя и показательная.
Между тем, вопрос «ребром», содержит ли элементарная ячейка информацию (которая задаёт определённую последовательность как ДНК)? У нас, к слову, возникает и другая аналогия. Известно, компьютерная память проявляется как хранение информации в некоторых образованиях, - ячейках. Отметим, информация, хранимая в таких ячейках, называется словом. Кстати, слово – наименьшая единица языка, в котором присутствует последовательность символов. И ключевым моментом в хранении информации является - память. А в качестве элемента ячеек памяти выступает конденсатор. Совершенно понятно, что конденсатор предназначается для наполнения энергии. Есть ли связь с солнечной энергией?
«Конденсаторы могут быть заряженными и разряженными, что позволяет хранить нули и единицы», то есть конденсаторы работают с кодируемой информацией. Кстати, из чего состоит конденсатор? Обкладки конденсатора часто изготавливают из металла, а между обкладками размещается диэлектрик, например, слюда. Если атомы металлов (за редким исключением) образуют кристаллические решётки, то диэлектрические свойства связаны с аморфностью строения материалов.
В компьютерной технике «в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора». Иными словами, кодируемая информация, заданная последовательность, выражается в памяти. Вообще, принцип сохранения информации в виде памяти на базе конденсаторов технически выполняется и на внешних магнитных дисках. Ведь диск состоит из алюминиевых поверхностей с применением в качестве основы стекла. Другой вариант, компакт-диск, он изготавливается из поликарбоната с нанесением на него слоя алюминия. То же самое, обязательно чередование кристаллического проводника и аморфного диэлектрика.
Компакт-диск – это не только носитель информации, но и код, по сути. Строение диска таково, что в поликарбонате делают углубления (лунки), а между углублениями оставляют ровные поверхности (площадки). Получаем закодированную последовательность, когда чередуются лунки и площадки. Более того, что любопытно, лунки и площадки записываются по спирали! Почему любопытно? Здесь снова ДНК, дело в том, что повторяющиеся блоки полимерной молекулы (нуклеотиды) организуются в две цепи, которые закручиваются спирально (по винтовой линии).
Молекула ДНК – это, по большому счёту, генетический код. Данный код несёт в себе правила, согласно которым в клетках происходит информационный процесс, когда последовательность кодонов преобразуется в последовательность аминокислот. Кодон – единица генетического кода, он состоит из трёх нуклеотидных остатков. С другой стороны, минимальная ячейка компьютерной памяти – это бит. Если образуется последовательность в 8 бит, то мы говорим о байте, наименьшей адресуемой единице информации. В то же время, информация на базе некоторых компьютеров хранится в структуре кристаллов! В качестве носителя информации часто используется кремний, однако на это способен и алмаз, что подтверждается открытиями учёных.
Можем ли мы сделать хоть какие-то выводы? С окончательными заключениями есть естественные трудности. Тем не менее, разница между живым и неживым, органическим и неорганическим в информации? Кроме того, Солнце вполне себе служит источником информации – «энергии жизни», которая есть в минералах! Без солнечной энергии не живёт ни один организм. Энергию и информацию способны запасать минералы словно «живые существа»? Если так, то действительно, всё, что мы ищем, заключается в информационной природе и подход, отсюда, должен быть соответствующий.
[1] Биология. Бактерии, грибы, растения. 5 кл. : учеб. для общеобразоват. Учреждений / В.В. Пасечник. – М. : Дрофа, 2012. С. 16
[2] Строение и физические свойства кристаллов: учебное пособие / В.Р .Бараз, В.П. Левченко, А.А. Повзнер. Екатеринбург: УГТУУПИ, 2009. С. 7
[3] Курс минералогии : учебное пособие / А.Г. Бетехтин. - М.: КДУ, 2007. С. 11