Дмитрий Мыльников (mylnikovdm) wrote,
Дмитрий Мыльников
mylnikovdm

Category:

Восстановление смыслов. Основы. Биосфера и Ноосфера. Часть 1в. Как создать "трансформеров"?

Начало

Биосфера и Ноосфера.
Часть 1в
Как создать "трансформеров"?


Давайте разберёмся в том, чем биогенные процессы управления материей, которые протекают в Биосфере, принципиально отличаются от тех процессов, которые протекают в Ноосфере при создании и функционировании Техносферы.

В Биосфере управление материей, трансформация её внутренней структуры и формы, происходят преимущественно внутри живых клеток на молекулярном уровне. ДНК и РНК — сложные биополимерные молекулы, состоящие из большого количества атомов, по сути являются молекулярными средствами записи информации, с помощью которых определяется программа для рибосом, специальных молекулярных структур, в которых происходит синтез различных органических соединений. То есть, рибосомы являются молекулярными машинами, которые оперируют материей на уровне сравнительно простых органических молекул с помощью других более сложных органических молекул.

Другими словами, управление материей в живых клетках происходит на атомарном уровне. По сути, размеры живых клеток определяются исходя из размеров атомов и молекул, которые образуют их внутренние структуры. Сделать их меньше при имеющихся размерах атомов вещества, чтобы при этом сохранить необходимую функциональность, в принципе невозможно. Размер атома водорода является для нашей материальной Вселенной тем минимальным элементом «конструктора Лего», который в конечном итоге определяет и минимальные размеры живой клетки, а значит и все минимальные размеры остальных более крупных биологических организмов.

О второй важной особенности биогенных систем мы знаем ещё со школы. Живая клетка в среднем на 80% состоит из молекул воды. На долю остальных атомов и молекул приходится всего 20%. По сути, живая клетка является небольшой капелькой воды, окружённой биологической плёнкой — клеточной мембраной, внутри которой плавает раствор из различных химических соединений и остальных компонентов клетки, включая клеточное ядро, которое является ещё одной капелькой воды меньших размеров, также отделённый биополимерной плёнкой от остального пространства клетки.

К сожалению, ни на школьных уроках биологии, ни во множестве статей, где рассказывается о значении воды для живых организмов, толком не объясняют причину, по которой вода является основой для построения всей живой материи. Ведь в природе существует множество других жидких веществ помимо воды. Почему именно вода?

Чтобы это понять, давайте попробуем посмотреть на живую клетку не с точки зрения биолога, который данный факт принимает как данность, а с точки зрения инженера, которому поручили спроектировать подобную молекулярную систему из набора первичных элементов в виде атомов и простых молекул.

Предположим, что мы уже придумали все молекулярные машины, которые будут собирать необходимые нам органические молекулы из более простых компонентов. Но как обеспечить подачу «строительного материала» к этим молекулярным машинам, а затем  забрать и переместить в нужное нам место полученный продукт? Другими словами, нам необходима некая транспортная среда, причём она должна быть достаточно универсальной, чтобы обеспечивать перемещение как можно большего количества различных веществ. И вода, которая является универсальным растворителем, растворяющим наибольшее количество веществ, подходит для этого лучше всего.

Но ещё важнее то, каким образом вода растворяет большинство веществ. Ведь она не просто разделяет вещество на отдельные молекулы. Большую часть веществ, особенно неорганических, вода разделяет на отдельные ионы. Например, при растворении солей молекулы воды отделяют атомы металлов от неметаллических кислотных групп. То есть, за счёт своей уникальной молекулярной формы вода существенно облегчает манипулирование отдельными атомами и молекулами, поскольку в водной среде они уже находятся в разделённом состоянии. Структурам живой клетки практически не требуется тратить дополнительную энергию на разрыв межмолекулярных связей. За них это уже сделали молекулы воды. Благодаря этому у биологических систем существенно сокращается потребность в энергии для манипулирования материей.

Техногенные методы манипулирования материей, по крайней мере на текущем уровне развития наших технологий, отличаются от биогенных как раз своей намного более высокой потребностью в энергии. С одной стороны, нам необходимо затратить больше энергии на перемещение вещества в виде исходного сырья и топлива к месту производства, поскольку в техногенном мире у нас нет такой универсальной и сверхэффективной транспортной системы, какой является вода для живых организмов. С другой стороны, в подавляющем большинстве техногенных методов трансформирования материи огромное количество энергии приходится тратить на перестроение межатомных связей внутри вещества.

Особенно хорошо это видно на примере получения и обработки металлов.

В процессе металлургии, то есть извлечении чистых металлов из тех соединений, в основном оксидов, в которых эти металлы содержатся в земной коре, их требуется нагреть до очень высоких температур. В принципе, выделить металлы из их оксидов можно и химическим способом, не прибегая к нагреву, но в этом случае мы не получим тот монолитный материал, который на самом деле нам требуется для дальнейшего использования. То есть, нагрев до высоких температур является одной из важнейших составляющих процесса, смысл которого состоит в перестройке кристаллической структуры вещества.

Здесь необходимо сделать одно важное отступление. Большинство людей, каждый день используя множество металлических изделий, даже не задумываются о том, что на самом деле все эти предметы имеют кристаллическую природу, в то время как в живых организмах кристаллы практически не встречаются. Даже так называемый глазной «хрусталик» является особым белком, а не кристаллом какого-то минерала. При этом металлы не являются крупными монокристаллами, как тот же кварц, алмаз или всем хорошо известная пищевая соль (NaCl). Кристаллы многих металлов достаточно мелкие. Далеко не всякий оптический микроскоп позволит разглядеть их кристаллическую структуру. Тем не менее, все металлы и большинство их сплавов являются именно кристаллами, что во многом определяет их свойства и в первую очередь высокую прочность и теплостойкость в сравнении с органическим тканями живых организмов, которые большей своей частью состоят из жидкой воды.

Именно кристаллическая природа металлов является той главной причиной, из-за которой любое манипулирование атомами металлов требует больших затрат энергии, которая необходима на разрушение или перестроение связей атомов в кристаллической решётке. Причём это касается не только металлов, но и любых минералов, которые имеют кристаллическую природу, из которых во многом состоит планетарная кора.

По этой же причине не только металлы, но и другие не растворимые водой кристаллические вещества, не встречаются внутри живых организмов. Биосфера просто не может себе позволить такие огромные энергозатраты на то, чтобы постоянно вырывать атомы из очень прочных кристаллических решёток. Поэтому, если то или иное вещество не растворяется водой, живые организмы будут обходить это вещество стороной.

Оперирование кристаллическими веществами нерастворимыми в воде, в первую очередь металлами, невозможно без больших затрат энергии. В биогенной среде появление подобных процессов в принципе невозможно, поскольку если какая-то живая клетка попытается сформировать внутри себя поток энергии достаточной мощности, чтобы разорвать связи между атомами внутри кристаллической решётки, её собственные ткани, имеющие меньшую прочность, разрушатся намного раньше.

Для живой клетки эта задача сравнима с проблемой создания термоядерного реактора, когда нам необходимо удержать внутри реактора некоторый объём высокотемпературной плазмы таким образом, чтобы она ни в коем случае не коснулась стенок нашего реактора, поскольку в случае касания либо плазма остынет, либо вообще сами стенки реактора разрушатся от слишком сильного нагрева.

Таким образом мы подходим к одному важному выводу. Мы не можем создать некую техногенную систему, которая позволяла бы манипулировать атомами металлов и других нерастворимых в воде минералов, имеющих кристаллическую структуру, по принципу молекулярных машин, поскольку наши молекулярные машины не смогут создать необходимое усилие для того, чтобы вырвать атомы металлов из очень прочной кристаллической решётки. Их разрушение произойдёт раньше.

Чтобы создать подобные системы, нам необходима некая среда, аналогичная водной среде у биологических систем, которая будет облегчать нам отделение и перемещение атомов в таких веществах. Также нам необходимо будет каким-то образом подводить к нашим молекулярным машинам большое количество энергии, которая будет обеспечивать их функционирование. Это количество энергии, во-первых, будет заметно большим, чем требуется биологическим молекулярным машинам, а во-вторых, чем более прочными кристаллическими веществами мы будем пытаться манипулировать на атомарном уровне, тем большее количество энергии нам для этого потребуется.

Если исходить из наших сегодняшних знаний о физическом мире, то единственной средой, которая может позволить решить данные проблемы, является электромагнитное поле.  Причём это электромагнитное поле должно быть не статическим, а динамическим, то есть переменным. А с учётом размеров элементов, которыми мы собираемся манипулировать, это должно быть высокочастотное поле, длина волны которого соизмерима с размерами наших элементов. Если мы возьмём то же железо, то размер кристаллической решётки железа составляет 2,866 ангстрем или 2,866e-10. Видимый спектр света заканчивается у нас в районе 380 нм или 3.8е-7. А величине порядка нескольких ангстрем у нас соответствует рентгеновское излучение.

Соответственно, для манипулирования атомами металлов по принципу молекулярных машин нам потребуется либо задействовать источники рентгеновского излучения, либо создать такие молекулярные машины, которые смогут внутри себя преобразовывать внешнее низкочастотное электромагнитное излучение в высокочастотное излучение рентгеновского диапазона. При этом наши молекулярные машины в обоих случаях сами должны выдерживать поток энергии от высокочастотного излучения и не разрушаться раньше, чем будет разрушена кристаллическая решётка того материала, с которым данные молекулярные машины оперируют.

Другими словами, подобные молекулярные машины сами должны быть кристаллами, но более прочные чем те, которыми они оперируют. Возможно ли вообще создание подобных систем? Это сложный вопрос, на который на данный момент ответа нет. При этом сегодня мы все пользуемся многим из того, что людям когда-то казалось в принципе невозможным.

При этом из приведённых выше рассуждений точно можно сказать одно. Если где-то во Вселенной существует так называемая «кристаллическая жизнь», то есть то, что нам пытались показать в фильмах серии «Трансформеры», когда некие механоиды практически моментально изменяли свою кристаллическую структуру, то рядом обязательно должен быть источник очень мощного рентгеновского излучения. А самих подобных существ можно будет безошибочно определять по мощному рентгеновскому излучению, которое они обязаны будут испускать как минимум в моменты своей трансформации. Да и в обычном «пассивном» режиме от них должно будет идти достаточно заметное рентгеновское излучение, поскольку им необходимо будет постоянно поддерживать внутренние жизненные процессы, как это происходит у биологических систем.

Но кроме этого, для того, чтобы подобные существа могли функционировать автономно от своего родительского мира, где имеется некий внешний источник рентгеновского излучения, они обязаны будут иметь собственный автономный очень мощный и достаточно компактный источник энергии, который по своей компактности и эффективности должен существенно превосходить всё, что сегодня известно человечеству в этой области.



Tags: Биосфера, Вернадский, Земля, Ноосфера, Основы, Техносфера, Трансформеры
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 7 comments