Помоги проекту - поделись книгой:
Когда пресмыкающиеся (Reptilia) выползли на сушу и превратились в процессе эволюции в птиц и млекопитающих, то и в новой обстановке не было ничего такого, из-за чего стоило бы изменить билатеральную симметрию. Направления вверх и вниз оказывали теперь еще большее влияние на строение тела животного, поскольку для передвижения по земле требовались конечности. Болтающиеся в воздухе ноги принесли бы мало пользы! Конечно, различие между направлениями вперед и назад сохранило всю свою важность. Что касается правой и левой сторон, то в этом отношении и на суше и в воздухе сохранялась та же симметрия, что и в море. Зверь в джунглях или птица в небе видят, что окружающая обстановка слева и справа примерно одинакова. Нетрудно понять, почему тела животных, обитающих на суше и в воздухе, сохранили ту же билатеральную симметрию, что и тела морских животных. Г. С. М. Коксетер в своей прекрасной книге «Введение в геометрию»[14] напоминает, что именно эту билатеральную симметрию Уильям Блэйк описал в известных строках:
«Tyger! Tyger! burning bright
On the forests of the night.
What immortal hand or eye
Dare frame thy fearful symmetry?»
(«Тигр, о тигр, светлогорящий
В глубине полночной чащи!
Чьей бессмертною рукой
Создан грозный образ твой?»)[15]
Из-за общей симметрии Земли и действующих на нее сил трудно представить себе и в будущем какие-нибудь обстоятельства, которые могли бы изменить этот фундаментальный тип симметрии строения тел животных. Малейшее отклонение от билатеральной симметрии, например потеря правого глаза, сразу окажет отрицательное влияние на способность выживания любого животного. Враг может незаметно подкрасться к нему справа!
Теперь мы в состоянии понять, почему животные на других планетах, если они там есть, способные к передвижению по морю, атмосфере или по суше, скорее всего тоже будут иметь билатеральную симметрию. На другой планете, как и на Земле, тело животных будет приобретать симметричность под воздействием тех же самых факторов. Сила тяжести обеспечивает принципиальное различие между верхом и низом. А право-левая симметрия сохранится, поскольку между правым и левым направлениями принципиальной разницы нет.
Можем ли мы пойти дальше? Следует ли ожидать более детального сходства внеземных существ с жизнью в той форме, которую мы знаем? Да, следует. В неведомых морях чужой планеты независимо от их химического состава трудно представить созданный в процессе эволюции движитель более простой, чем хвост и плавники. Предположение о том, что эволюция изберет именно такой движитель, подтверждается тем, что даже на Земле он возникал в нескольких случаях независимо. Плавники и хвост появились у рыбы. Потом некоторые рыбы превратились в амфибий, выбрались на сушу и стали пресмыкающимися. Затем рептилии в процессе развития превращались в млекопитающих. Но когда некоторые млекопитающие вернулись в море, став в конце концов китами и тюленями, их конечности снова превратились в плавники, а хвост — в подобие винта и руля.
Трудно представить себе также более простой способ летать по воздуху, чем с помощью крыльев. И опять-таки даже на Земле крылья в процессе эволюции образовались несколькими независимыми путями. Получили крылья и поднялись в воздух пресмыкающиеся. То же самое произошло с насекомыми. Некоторые грызуны, например летяги, пользуются крыльями для планирующего полета. А у другого животного — летучей мыши — вообще великолепные крылья. Некоторые виды рыб имеют плавники-крылья для планирования — они пользуются ими, чтобы спастись от нападающего хищника. Даже человек, строя самолет, снабжает его «крыльями», похожими на крылья птиц.
А есть ли способ передвижения по суше более простой, чем с помощью парных конечностей? Ноги собаки как механическая конструкция не так уж сильно отличаются от ног обычной мухи, хотя эволюционировали они совершенно различными путями. Конечно, колесо тоже очень простое устройство для передвижения, но существуют веские причины, по которым колесу трудно возникнуть в процессе биологической эволюции. Во-первых, колесо должно быть насажено на ось; при этом или само оно должно свободно вращаться на оси, или ось должна свободно вращаться относительно тела. Кроме того, способ приведения «живого колеса» во вращение представляет немалые трудности — огромную анатомическую проблему. В процессе эволюции таких существ возникли бы невероятные затруднения, но, по-моему, преодолимые. Фрэнк Баум в своей сказке «Мудрец из страны Оз»[16] придумал расу людей-колесников (Wheelers) с четырьмя ногами, похожими на собачьи, и маленькими колесиками вместо ступней. В книжке «Страшила из страны Оз» того же автора имеется птица Орк с пропеллером на конце хвоста. Если на какой-нибудь планете природа окажется в состоянии создать колесо, то там можно будет найти животных, похожих на велосипеды и автомобили, рыб, напоминающих моторные лодки, и птиц, похожих на самолеты, однако такая перспектива весьма маловероятна.
Органы чувств — глаза, уши и нос — тоже, по-видимому, возникают неизбежно, если живое существо стоит на достаточно высокой эволюционной ступени. Электромагнитные волны — идеальное средство для образования точной картины внешнего мира. Звуковые волны, передаваемые молекулами, являются дополнительным ценным источником информации об окружающей обстановке и воспринимаются ушами. Приемником отдельных молекул, воспринимаемых в виде запаха различных веществ, является нос[17]. Поскольку свет, звук и испарение молекул существуют и на других планетах, весьма вероятно, что и там эволюция «изобретет» органы чувств, чтобы позволить организму еще лучше справляться с различными обстоятельствами жизни. На Земле, например, глаз развивался не менее чем тремя независимыми путями, — это доказывает эволюция глаз позвоночных животных, насекомых и моллюсков. У осьминога исключительный орган зрения — в некоторых отношениях он даже лучше нашего. Глаз осьминога, как у человека, имеет веко, роговицу, радужную оболочку, хрусталик, сетчатку, и тем не менее развитие органа зрения осьминога происходило совершенно независимо от эволюции глаза позвоночных! Трудно найти более удивительный пример того, как эволюция, действуя двумя не связанными между собой путями, умудрилась создать два сложных инструмента, которые имеют по существу одинаковое строение и одинаковые функции.
Существует достаточно много причин, по которым целесообразно, чтобы глаза и другие органы чувств располагались рядом, образуя подобие лица. Во-первых, расположение глаз, ушей и носа вблизи рта имеет большое преимущество — здесь они приносят наибольшую пользу при поисках пищи. Точно так же выгодно иметь все эти органы ближе к мозгу. Требуется определенное время, чтобы нервный импульс прошел от чувствительных органов до мозга[18]; чем быстрее распространяется импульс, тем быстрее реагирует животное на пищу или опасность. Даже сам мозг, оценивающий и интерпретирующий данные, передаваемые органами чувств, работает как электрическая схема, как миниатюрная вычислительная машина огромной сложности. По всей вероятности, подобное сплетение нервных клеток и их волокон, по которым распространяются электрические импульсы, — единственно целесообразная форма мозга, которым наделены живые организмы.
Если живые существа на другой планете достигнут уровня умственного развития земного человека, то они, наверное, будут обладать по крайней мере некоторыми «гуманоидными» чертами. Удобно, например, иметь пальцы на концах рук. Такой ценный орган, как мозг, в целях защиты от повреждений должен быть надежно укрыт и расположен как можно дальше от земли, где удары при движении наиболее вероятны. Кларк Крэнделл, комик из Чикаго, приводил забавные рассуждения на тему, как удобно было бы иметь органы чувств не там, где они у нас располагаются: имея глаз на кончике пальца, например, можно следить за парадом из толпы, подняв руку вверх и глядя поверх голов; уши под мышками не мерзли бы в холодную погоду; имея рот на макушке, можно положить бутерброд под шляпу и есть его по дороге на работу. Нетрудно понять, почему эволюция лишила нас всех этих «удобств». Глаз на пальце слишком далек от мозга, и его легко повредить. Уши под мышками слышали бы плохо, если только не задирать постоянно руки вверх. Через рот на макушке легко ранить мозг, и потом в этом случае трудно видеть, что ешь, и т. д.
Конечно, условия жизни на разных планетах так разнообразны и всякого рода случайных факторов так много, что трудно надеяться найти на чужой планете существо, которое было бы точной копией какого-то земного вида. Никто не рассчитывает встретить на Марсе слона или жирафа. С другой стороны, жизнь в других мирах может отличаться от земной не так сильно, как некоторые склонны полагать. Быть может, чудовища, фигурирующие в научной фантастике, не так уж и далеки от действительности. Они могут не походить ни на одно земное существо, и тем не менее их сразу можно будет признать за животных. И в самом деле трудно себе представить, чтобы внеземные создания отличались от земных больше, чем земные животные между собой. Осьминог, утконос, носорог, страус и змея, если бы мы впервые увидели этих животных, показались бы нам не менее странными и невероятными, чем предполагаемые обитатели, скажем, Марса. У нас на Земле есть свой прекрасный образец космического чудовища. Это брызгун — маленький голубоватый карп, который водится в Центральной Америке; у него четыре глаза! Правда, не в полном смысле этого слова. Его огромные глаза, похожие на пузырьки, разделены непрозрачной пленкой на две половины. Хрусталик у них общий, но роговые и радужные оболочки разные. Эта небольшая рыбка (длина ее около 20 сантиметров) плавает у поверхности так, что оболочка в глазу находится точно на уровне воды. Два «верхних глаза» смотрят над водой, а два «нижних глаза» — под водой. В следующей главе мы узнаем кое-что об «асимметричной» половой жизни этого любопытного создания.
Странные существа, куда загадочнее нашего брызгуна, возможно, населяют небеса, моря и сушу других планет; но вряд ли они так уж не похожи на земных, что мы даже не сочтем их за животных, если увидим. Главный признак животного, более важный, чем любые особенности строения организма, это все-таки, по-видимому, билатеральная симметрия.
Право-левая асимметрия «прорывается» иногда не только в радиально симметричном мире растений, но и в билатерально симметричном мире животных. Об этих проявлениях асимметрии можно написать целую книгу. В настоящей главе мы сможем рассмотреть только наиболее интересные примеры.
Как и у растений, асимметрия тесно связана с появлением спиральности у одной из частей тела животного. Конечно, если спираль с одной стороны тела компенсируется противоположно закрученной спиралью с другой, симметрия сохраняется. Это относится к парным, спирально изогнутым клыкам (например, у ископаемых мамонтов) и к великолепным рогам горных баранов и козлов, антилоп и других животных. Многие крупные кости в грудной клетке, конечностях и в других частях тела животных, в том числе и человека, имеют спиральный изгиб, но те, что находятся слева, имеют своих зеркальных правых двойников. Усики-антенны насекомых иногда образуют пару энантиоморфных спиралей. Крылья птиц, летучих мышей и насекомых также обладают некоторой спиральностью, причем по разные стороны тела спиральность эта «разного знака».
Асимметрия появляется, когда в организме имеется единичная, непарная спираль. Многие виды бактерий, а также сперматозоиды всех высших животных обнаруживают такую спиральную структуру, но самый разительный пример — раковины улиток и других моллюсков. Не все спиральные раковины асимметричны. У наутилуса, например, раковина плоская, и ее можно поэтому рассечь, как спиральную туманность, плоскостью симметрии. Но существуют и тысячи красивых раковин, образующих ярко выраженную правую или левую спираль, некоторые из них изображены на рис. 18. Как и у вьющихся растений, спираль эта в большинстве случаев правая, но левая тоже не редкость. Некоторые из видов моллюсков всегда закручивают раковину вправо, другие — всегда влево. Но в каждом виде встречаются «уроды», имеющие обратную спиральность; такие экземпляры редки и высоко ценятся коллекционерами. Палеонтологами классифицированы и тысячи ископаемых моллюсков со спиральными раковинами, как правыми, так и левыми.
В некоторых районах штатов Небраска и Вайоминг очень часто встречается странное «ископаемое», известное под названием «Чертов штопор». Эти огромные кварцевые спирали высотой до двух метров и более закручены иногда вправо, а иногда влево. Геологи десятилетиями спорили о том, что это такое; одни считали, что это остатки давно вымерших растений, а другие принимали их за стенки спиральных нор животных, которые были предшественниками современных бобров. «Бобровая теория» в конце концов победила, когда в некоторых «штопорах» были обнаружены останки маленьких грызунов. Подобные же спиральные окаменелости аналогичного происхождения обнаружены и в некоторых районах Европы.
Замечательный пример полета по спирали демонстрируют мексиканские хвостатые летучие мыши, которые сотнями тысяч гнездятся в известняковых пещерах штата Нью-Мексико около Карлсбада. Джозеф Кратч в своей книге «Год в пустыне» (1952 год) очень живо описывает этих летучих мышей, которые, вырываясь из пещеры вереницей, неизменно летят по спирали, закрученной против часовой стрелки. Кратч был крайне удивлен тем, что летучим мышам удавалось выбирать в своем полете одно и то же направление спирали. «Эта договоренность определенно является „общественно полезной, — пишет он, — без нее вылет из пещеры для летучей мыши был бы почти так же неприятен, как для нас поездка на работу общественным транспортом в часы Пик“».
Возможно, какую-то роль тут играет сила Кориолиса. Может быть, летучие мыши вылетают из пещер северного полушария по левой спирали, а из пещер южного полушария — по правой? Кратч консультировался с виднейшими специалистами по летучим мышам, но так и не получил по этому вопросу существенной информации. Влияние силы Кориолиса кажется в высшей степени маловероятным; тем не менее направление спирального пути, по которому летучие мыши покидают вертикальную пещеру-колодец, остается интересной загадкой для натуралистов. «Может быть, в один прекрасный день кто-нибудь возьмет списанную аэродинамическую трубу, — пишет Кратч, — поставит ее на попа и посадит на дно несколько сот летучих мышей... Они не идут у меня из головы... Я уже представляю себе, как обращусь в какое-нибудь ученое общество с проектом „Изучение влияния силы Кориолиса на полет летучих мышей“».
Обращаясь к проявлениям асимметрии неспирального типа в животном мире, вспомним один из наиболее необычных примеров такого рода — огромную левую клешню краба-скрипача (рис. 19). Этой клешне и ее характерным движениям краб и обязан своим именем. У птиц прекрасным примером асимметрии является клёст — маленькая пташка из семейства вьюрковых. У этой птицы верхняя и нижняя части клюва пересекаются как лезвия ножниц двумя способами — один зеркальное отражение другого. У разновидности, преобладающей в Соединенных Штатах, верхняя часть клюва сдвинута влево, у европейского вида, наоборот, — вправо. Этим клювом птицы лущат шишки вечнозеленых растений примерно так же, как домохозяйки снимают специальным ключом крышки консервных банок. Когда шишка вскрыта, птица просовывает свой клюв и извлекает ядрышко. Красочная древняя легенда утверждает, что клёст сжалился над распятым Христом и попытался своим клювом выдернуть гвозди из креста. Тщетное проявление милосердия привело к тому, что клюв у птички изогнулся, а хохолок испачкался в крови.
Самки всех классов птиц, за немногим исключением, отличаются право-левой асимметрией яичников и яйцеводов. У молодых птиц развиваются и правый и левый яичники, причем они имеют одинаковую величину; когда птица достигает зрелости, органы с правой стороны вырождаются и становятся бесполезными. Функционирует только левый яйцевод, который в сезон кладки яиц сильно расширяется.
Среди рыб незаурядным примером асимметрии служит огромное семейство плоских рыб, включающих и морского языка и камбалу. Молодые особи этого вида рыб билатерально симметричны и имеют по глазу с каждой стороны тела. Они плавают у поверхности моря, но, когда подрастают, один глаз постепенно перемещается через «макушку», пока оба глаза не окажутся по одну сторону головы, как на профилях, которые рисует Пикассо. Потом бедная рыба опускается на дно и лежит там в песке или иле на своей безглазой стороне, зорко наблюдая за тем, что творится над ней. Глаза вращаются независимо: одним рыба может смотреть вперед, другим — назад. «Слепая» сторона тела камбалы белесого цвета, верхняя же сторона раскраской и пятнами имитирует морское дно. Некоторые виды обладают даже способностью изменять свою окраску, приспосабливаясь к окружению, и тем самым имеют большую возможность спрятаться от врагов. Известны сотни видов плоских рыб, и у большинства из них глаза всегда на правой стороне, у некоторых же — на левой. Палтус — это камбала-правша, а тюрбо — камбала-левша. Существуют морские языки-правши, плавающие только в европейских водах, и морские языки-левши, которые водятся только в тропических и субтропических морях. Среди особей каждого вида встречаются случайные «выскочки», являющиеся зеркальным отражением своих собратьев. Очень интересные рассуждения о плоской рыбе приводит Дарвин в седьмой главе «Происхождения видов». (Здесь Дарвин очень убедительно отвечает одному критику эволюционной теории, который утверждал, что якобы нельзя разумно объяснить, как в процессе эволюции один глаз камбалы может перекочевать на противоположную сторону головы в результате естественного отбора.)
Брызгун — маленькая «четырехглазая» рыбка, о которой упоминалось в конце предыдущей главы, — имеет абсолютно уникальное среди позвоночных строение половых органов. Эти рыбы относятся к живородящим — оплодотворение происходит в полости тела самки. Половое отверстие у самки может быть расположено или с правой, или с левой стороны, так же как половой орган самца. Другими словами, каждая рыба в половом отношении — «правша» или «левша», и это лишает двух особей, принадлежащих к разным подвидам, возможности спаривания. К счастью, и самцы.и самки обеих разновидностей смешаны поровну; если бы оба пола были только правыми или только левыми, это создало бы серьезную угрозу для всего вида. Таким образом, в мире рыб мы находим забавную аналогию содружеству вьюнка и жимолости.
Клыки и бивни у таких животных, как слон и морж (клыки — это просто разросшиеся зубы, которые служат определенной цели), редко бывают оба точно одинакового размера: обычно один клык несколько больше другого и животные чаще пользуются им. В Африке правый бивень у слона нередко называют служебным, поскольку копать землю слон предпочитает именно им.
Нарвал — небольшое китообразное, распространенное в водах северных морей, — является наиболее ярким представителем животных с неравномерным развитием клыков. И самец и самка нарвала имеют только по два зуба; они расположены рядом, по обе стороны плоскости симметрии на верхней челюсти животного. У самки нарвала оба зуба постоянно скрыты в челюстной кости. Правый зуб самца так и не прорезается всю его жизнь, зато левый зуб вырастает в клык, длина которого превышает половину длины тела этого китообразного! Если вся длина нарвала от головы до хвоста составляет 3,5 метра, то необыкновенный зуб, прямой, как копье, вырастает до 2—2,5 метров. Это, очевидно, самый длинный зуб в мире (рис. 20).
Бивень имеет спиральную бороздку, вьющуюся против часовой стрелки. В редких случаях
«Бивень поворачивается не совсем синхронно с телом нарвала, — пишет Томпсон, — он как бы медленно, понемногу оборачивается вокруг собственного бивня! Это отставание бивня от головы при вращении тела очень невелико, но повторяется с каждым ударом хвоста. Корень бивня при этом испытывает постоянно приложенную нагрузку в виде крутящего момента с самого начала роста зуба до конца его отвердевания». Гипотеза Томпсона подверглась критике, но до сих пор ни один биолог не придумал ничего лучшего.
Нарвала иногда называют морским единорогом из-за его единственного бивня. В XV и XVI столетиях бивни нарвала продавались по всей Европе (главным образом скандинавскими купцами) как рога настоящих единорогов! В то время широко было распространено поверье, что рог его, растертый в порошок, обладает многими чудотворными целительными свойствами. Надувательство было раскрыто одним голландским зоологом в начале XVII века.
Для какой цели служит этот гигантский бивень, остается загадкой и по сей день. Нет никаких доказательств, что нарвал использует его для поражения врагов, как полагали раньше зоологи, или для пробивания во льду отверстий, через которые можно дышать. Во время «свадебного сезона» самцы нарвала иногда скрещивают бивни, как фехтовальщики, и быть может, бивень лишь атрибут брачного ритуала.
Человеческое тело, как и тело большинства животных, обладает общей билатеральной симметрией с весьма незначительными отклонениями. Тема эта достаточно сложна и любопытна и заслуживает отдельного рассмотрения.
Человеческая фигура обладает почти безупречной билатеральной симметрией. Мы получаем большое эстетическое удовольствие от созерцания хорошо сложенного тела, несомненно, потому, что оно зеркально симметрично. Конечно, у каждого человека могут быть индивидуальные небольшие отклонения от симметрии: одно плечо выше другого, позвоночник слегка искривлен, шрам или родимое пятно на одной стороне тела и т. п.; но такие «отклонения» по большей части встречаются с обеих сторон одинаково часто.
Билатеральная симметрия сохраняется и во внутреннем строении тела, особенно мускулатуры и скелета, но во многих случаях нарушается резко асимметричным расположением различных внутренних органов. Сердце, желудок и селезенка сдвинуты влево, а печень и аппендикс — вправо. Правое легкое больше левого. Изгибы и петли кишечника полностью асимметричны. Пуповина человека — великолепная тройная спираль, образованная двумя венами и одной артерией, неизменно закручивается против часовой стрелки (рис. 21).
Обычные двуяйцовые близнецы (развившиеся из двух одновременно оплодотворенных яйцеклеток) иногда имеют асимметричные черты, которые у одного являются зеркальным отражением черт другого. У однояйцовых близнецов (развившихся из одного яйца, которое делится пополам вскоре после оплодотворения) эта тенденция к зеркальному отражению выражена более отчетливо. Сиамские близнецы, которые рождаются сросшимися из-за запоздалого и неполного разделения оплодотворенного яйца, являются почти точными энантиоморфами. Если один левша, то другой правша. Если у одного волосы на макушке закручиваются по часовой стрелке, у другого — против. Неодинаковые уши, особенности строения зубов и так далее появляются у таких близнецов в зеркально симметричных формах. Отпечатки пальцев правой руки одного из близнецов больше похожи на отпечатки, снятые с левой руки брата, чем с собственной левой руки. (Это относится, конечно, к обеим рукам.)
Что еще более удивительно, внутренние органы одного из сиамских близнецов бывают переставлены — сердце у него справа, а печень слева! Эта перестановка внутренних органов, которая всегда наблюдается у одного из сиамских близнецов, может иногда появляться и у обычных людей, родившихся «в одиночку». Правда, это бывает редко. Известно не больше 150 примеров, в том числе и случаи с сиамскими близнецами. Если эта аномалия наблюдается не у близнецов, то обычно сопровождается и другими физическими отклонениями вроде «заячьей губы», «волчьей пасти» или лишних пальцев на руках и ногах. Читателю, желающему больше узнать о сиамских близнецах и их удивительных зеркальных свойствах, рекомендую прочесть пятую главу книги Г. Ньюмена «Случаи многоплодных родов у человека». Эта интересная научно-популярная книга написана известным биологом из Чикагского университета, специалистом по близнецам.
Стоит вспомнить, что у Льюиса Кэрролла в «Алисе в Зазеркалье» знаменитая пара близнецов Твидлди и Твидлдум являются по замыслу писателя зеркальным отражением друг друга. Когда братцы здороваются с Алисой, один протягивает ей правую руку, а другой — левую. Если присмотреться внимательно к иллюстрациям Тэнниэла, особенно к рисунку, где братья стоят лицом к лицу и готовы броситься в драку, то вы увидите, что художник рисовал их как энантиоморфов.
Поведение и привычки людей характеризуются многими асимметричными действиями; самый известный из них — предпочтительное пользование правой рукой. Действия правой руки контролируются левым полушарием мозга, так что каждый правша в этом смысле является левшой. Одно время полагали, что у новорожденных детей нет никакой наследственной предрасположенности к преимущественному пользованию какой-нибудь рукой и что это целиком зависит от того, как воспитывают детей родители. Этот взгляд очень четко выражен Платоном. В седьмой книге своих «Законов» он пишет: «Руками своими мы пользуемся, как калеки, и искалечила нас глупость матерей и нянек; равновесие, которое природа соблюдает, создавая наши конечности, мы разрушаем скверной привычкой».
«Предпочтение, оказываемое одной руке, — продолжает греческий философ, — мало сказывается, например, в игре на лире, когда одна рука держит инструмент, а другая щиплет струны. Но в таких атлетических состязаниях, как кулачный бой и борьба, а особенно в рукопашном сражении человеку очень важно уметь пользоваться обеими руками с одинаковым мастерством». «По этой причине, — утверждает он, — детей надо приучать в равной мере пользоваться обеими руками».
Теперь мы знаем, что Платон жестоко ошибался. Как правильно указывал Аристотель, наши руки
Употребление самих слов «левый» и «правый» в большинстве языков отчетливо демонстрирует этот «правый уклон». Английское слово «right» означает одновременно и «правый» и «правильный», что указывает, по-видимому, что «пользоваться правой рукой правильно». Слово «left» (левый) имеет следующее происхождение: левая рука не используется при работе, как бы оставляется в стороне (left out). Комплимент, являющийся в действительности насмешкой, англичане называют «left handed compliment». Слово «sinister», которым обозначается нечто злое, разрушительное, происходит от латинского слова «левый»; «dexterous» или «dextrous» (в смысле «ловкий», «умелый») произошло от латинского слова, означающего «правый». «Левый» по-французски будет «gauche», что значит также «неловкий» или «нечестный», а «правый» — «droit» одновременно употребляется в смысле «прямой», «честный». По-немецки «левый» — «link», a «linkisch» — «неловкий». Немецкое слово «правый» (recht) означает так же, как и в английском, еще и «правильный», «справедливый». В итальянском языке левая рука называется «stanca», что значит также «утомленный» или «manca» — «испорченный», «дефектный». Испанцы называют левую руку «zurdo», a «zurdas» по-испански — «ложный путь»[19].
Никто не знает, почему все люди имеют врожденное предпочтение к правой руке. Обезьяны, наши ближайшие родственники среди приматов, одинаково пользуются обеими верхними конечностями. Некоторые позвоночные, правда, проявляют право-левую асимметрию в определенных отношениях: пойнтеры, делая стойку, поднимают определенную лапу, попугаи держатся за насест одной ногой и так далее — но все это слишком далеко от человека и не имеет к нему отношения. В прошедшую геологическую эпоху, когда начался великий переход и приматы стали человекообразными, что-то побудило их приобрести эту асимметричную привычку. Некоторые указывали, что, сражаясь с врагом, первобытному человеку удобнее было держать нож или копье в правой руке, чтобы поражать сердце противника с минимального расстояния. Кроме того, более уязвимая левая сторона собственного тела требовала защиты. Щит естественнее было держать в левой руке, а оружие в правой. Мутации, в результате которых укрепилась правая рука, вероятно, в свете вышеупомянутых факторов частично повлияли на выживание человека. Выдвигались и другие теории для объяснения преимущественного пользования правой рукой, но фактами они слабо подтверждаются. Многие антропологи считают, что эта тайна еще не получила достаточно удовлетворительного объяснения[20]. Какой процент людей в настоящее время — левши? Вопрос кажется простым; однако в действительности он неясен и порой оказывается почти бессмысленным. Критически рассмотрев всю опубликованную в последние годы обширную и противоречивую литературу о леворукости, можно было бы написать целую книжку по статистике этого вопроса. Во-первых, распространенность таких случаев меняется со временем и от места к месту. Во-вторых, нелегко точно определить, что такое «левша». Большинство людей предпочитают правую руку, но остальные могут быть и ярко выраженными левшами и пользоваться обеими руками. У одних все получается одинаково хорошо обеими руками, у других — все одинаково неуклюже. Один человек выполняет определенную работу, требующую навыка, левой рукой, а другую работу — правой. Нередко встречаются люди, которые пишут одной рукой, а все другие действия выполняют другой рукой, или наоборот. Наконец, исключительно трудно выявить человека, который со дня рождения предрасположен был бы пользоваться левой рукой, хотя и приучен с детства все делать правой.
Поэтому и неудивительно, что среди специалистов существуют резкие разногласия по вопросу о количестве «леворуких людей». Оценки колеблются от 1 до 30%! Самые старые сведения записаны в Ветхом завете. Отрывок этот не очень-то ясен, но он, по-видимому, утверждает, что из армии в 26 000 человек были выбраны 700 левшей, которые «бросая из пращей камни в волос, не бросали мимо»[21]. Это место очень интересно, поскольку в нем утверждается, во-первых, что левши были необыкновенно искусны и, во-вторых, что в армии их было 2,7%. В наше время большинство исследователей приводят гораздо большие цифры. По оценке многих авторитетов, примерно 25% людей рождаются левшами, но под воздействием окружающего «правого мира» численность злополучных левшей сокращается до значительно меньшей цифры.
Журнал «Ньюсуик» в октябре 1962 года напечатал анкету с целью выяснить, сколько людей начинает читать журнал с конца и не встречается ли такая привычка чаще у левшей. Анализ ответов, а их было получено 5800, опубликован был в феврале 1963 года. Оказалось, что 56,1% читают журнал с начала, 43,9% — с конца. Если верить результатам этого исследования, то удивительно большое число людей на Западе читают журнал с конца (журналы в странах Востока приспособлены именно для такого чтения). Явной взаимосвязи между теми, кто читает журнал с конца, и левшами нет. Среди «тех, кто начинает читать с конца», 13% считают себя левшами, 85,1% — правшами, 1,9% одинаково владеют обеими руками. Среди «тех, кто читает журнал с начала», эти цифры равны 12,4, 84,7 и 2,9% соответственно. Таким образом, среди откликнувшихся читателей журнала «Ньюсуик» каждый восьмой — левша.
Есть основания считать, что число левшей в Соединенных Штатах за последние два десятилетия увеличилось. По мнению многих специалистов, причина тут не в том, что их стало рождаться больше, а в том, что родители стали более терпимы к склонности детей предпочитать левую руку. Тридцать или сорок лет назад психологи утверждали, что если ребенка-левшу насильно заставлять писать и есть правой рукой, то это может привести к разного рода нервным расстройствам, в частности к заиканию. Такая насильственная перемена, полагали многие специалисты, не только приводит к состоянию эмоциональной напряженности и к непослушанию, но и отражается на речевых центрах мозга, который теперь «не знает», которая сторона у него главная.
Теперь эксперты пришли к единому мнению, что проблема правого и левого не имеет никакого или почти никакого отношения к заиканию и другим нервным расстройствам. Уинделл Джонсон — профессор психологии и патологии речи, работающий в знаменитой педологической клинике Айовского университета, написал книгу под названием «Заикание, и как его можно излечить». В ней он приводит целый ряд убедительных доказательств, которые заставили психологов отказаться от некогда широко распространенного убеждения, что заикание связано с тем, что человек левша. Всестороннее и тщательное исследование не оставляет никаких сомнений в правоте Джонсона.
Доктор Джонсон сам заикался, будучи ребенком, и в книге есть написанная с печальным юмором глава о его многочисленных тщетных попытках самостоятельно излечиться. Он пробовал самовнушение, говорил, набив рот камешками, обращался к хиропрактикам[22], провел три месяца в школе для заик, где его заставляли повторять определенные фразы, поднимая одновременно гантели. В конце концов он добрался до Айовского университета, где разрабатывалась новая программа борьбы с заиканием. Здесь психиатры были уверены, что заика — это «подавленный левша». И хотя Джонсон был ярко выраженный правша, теория эта так на него повлияла, что в течение десяти лет он пытался сделаться левшой без малейшего успеха! Когда в тридцатых годах начали появляться новые данные, опровергавшие эту теорию, Джонсон с трудом поверил им.
Новая точка зрения с трудом воспринимается родителями. Большинство специалистов по детской психологии сейчас советуют родителям ребенка с нерезко выраженными чертами левши терпеливо и ласково учить его есть и писать правой рукой. Но если он, несмотря на все уговоры, продолжает все делать левой рукой, то лучше оставить его в покое — не из боязни, что он станет заикой, а потому, что это может привести лишь к неврозу. Вопрос о том, во что выльется излишняя настойчивость родителей левши, сейчас все еще обсуждается.
Большинство «праворуких» детей называют «правоногими» только потому, что они пинают футбольный мяч правой ногой, в остальном они «левоногие». Человек часто применяет левую ногу из-за преимущественного использования правой руки. Если, взбираясь на лошадь, вы ставите в стремя левую ногу, то из двух рук правая при этом окажется нагруженной больше. Если держать конец лопаты правой рукой, используя максимальный рычаг, то вогнать лопату в землю удобнее левой ногой. Правша обычно садится на велосипед с левой стороны. Я считаю, что при любой работе, требующей мускульного усилия одной ноги, правша будет использовать левую ногу, но статистических данных, подтверждающих эту точку зрения, у меня нет. Заблудившийся в лесу описывает круги по часовой стрелке или против, хотя он и думает, что идет прямо. Некоторые исследователи пытались связать направления блуждания с предпочтительным использованием той или иной руки, но определенных результатов не получено[23].
Многие правши лучше видят правым глазом, чем левым. Это просто проверить. Нужно сосредоточить взгляд на отдаленном предмете, а затем поднять палец (который окажется, естественно, вне фокуса) до тех пор, пока он не накроет изображение предмета. Поскольку при этом вы будете видеть два изображения пальца (по одному каждым глазом), то предмет накроет изображение пальца, которое образуется в «доминирующем» глазу. Закрыв сперва один глаз, а потом другой, вы узнаете, какое изображение «выбрали». Большинство людей смотрит в микроскоп и телескоп доминирующим глазом. Используется ли тот же глаз и для подмигивания — вопрос пока открытый.
Для определения доминирующего глаза маленького ребенка окулисты используют всевозможные сложные приборы, но вы сами можете прекрасно сделать не менее эффективный прибор за несколько минут. Сверните лист бумаги в виде рупора. Склейте, чтобы он не развертывался. Попросите ребенка посмотреть на вас в
Психологи подтверждают на основе конкретных данных, что правши лучше слышат правым ухом и, пережевывая пищу, чаще пользуются зубами правой стороны рта. Известно также, что при переноске тяжестей правша чаще пользуется левым плечом. С другой стороны, не замечено никакой связи между преимущественным использованием какой-то определенной руки и тем, как человек аплодирует, скрещивает руки на груди и закидывает ногу на ногу, хотя каждое из этих движений можно выполнять двумя зеркально симметричными способами. У каждого из нас есть один привычный способ исполнения этих движений, но он не связан с тем, левша человек или нет (попробуйте выполнить их по-разному и сразу обнаружите, что вам удобнее).
Если вы сами не принадлежите к «злополучному меньшинству», то, вероятно, не вполне понимаете, до какой степени иногда неудобно жить и работать ярко выраженному левше в нашем «праворуком» мире. Для большинства видов спорта, где используется асимметричное снаряжение, еще можно, правда, купить вещи, специально сконструированные для левшей: спиннинги, бейсбольные перчатки, клюшки для гольфа и т. д. Некоторые банки выпускают специальные чековые книжки, рассчитанные на заполнение левой рукой. Дантист-левша может приобрести зубоврачебное оборудование, которое сделано так, что он может работать слева от пациента. Все это хорошо, но левше тем не менее приходится терпеть многочисленные неудобства. Если он завтракает за прилавком буфета, его левая рука постоянно сталкивается с правой рукой соседа. Ножницы, машинки для заточки карандашей, консервные ножи, салатные вилки и десятки других часто используемых предметов приспособлены для правой руки, и левше очень неудобно ими пользоваться.
Многие мелочи постоянно раздражают его в «правом мире». Он входит в метро — щель монетоприемника в пропускном автомате расположена справа. Он хочет позвонить из автомата — дверь в будку неудобно открывать левой рукой и трубка висит слева, чтобы освободить правую руку для таких сложных движений, как доставание и опускание в прорезь монеты, набор, номера телефона, производство записей и др. Отдавали ли вы себе когда-нибудь отчет в том (если вы не левша), что все ручные часы рассчитаны на правшей? Наденьте свои часы на правую руку и попробуйте их завести, тогда поймете, какое неудобство для левши помещенная справа заводная головка. Все руководства для обучения любому ручному труду неизменно рассчитаны на людей, работающих правой рукой. Девочка-левша, которая хочет научиться вязать, или мальчик-левша, желающий освоить карточные фокусы, должны «переводить» соответствующие руководства на свой язык.
Насколько все эти неудобства сказываются на формировании личности — вопрос другой, и тут среди специалистов согласия нет. В те времена, когда было модно объяснять заикание «скрытой левизной», различные невротические состояния было модно объяснять той же причиной. Выдающийся тому пример — превосходная книга Флоренса Леннона «Биография Льюиса Кэрролла», опубликованная впервые в 1945 году и переизданная в переработанном виде в 1962 году. Хотя нет никаких документальных подтверждений того, что «праворукий» Кэрролл был по рождению левша, мисс Леннон приходит именно к такому заключению, основываясь на том, что Кэрролл всю жизнь заикался, а его «юмор абсурда» строился в большой мере на логической инверсии. «Если жизнь „перевернула“ Чарльза[24], — пишет она, — то он взял реванш, потому что сам постоянно выворачивал многое наизнанку... Левша всю жизнь вынужден как бы держать перед собой зеркало, и это приводит или к капризности и упрямству, или к разного рода „вывертам“ и чудачествам, которые и стали преобладать в характере Чарльза».
В прошлом мнение об упрямстве и извращенности левшей было широко распространено, но лишь немногие современные психологи поддерживают его. Наиболее полное свое выражение это убеждение нашло во взглядах криминалистов XIX столетия, особенно это относится к Чезаре Ломброзо, итальянскому психиатру и известному криминалисту. Ломброзо был убежден, что среди заключенных левшу можно встретить чаще, чем вне стен тюрьмы; и он много писал в защиту своих взглядов, согласно которым более развитая левая рука — один из признаков вырождения, за которыми может скрываться потенциальный преступник.
Сейчас взгляды Ломброзо повсеместно считаются псевдонаучными, но зачаток истины в них можно найти, если учесть влияние на левшу окружающей обстановки. В XIX столетии, до того как родители научились терпимо относиться к детям-левшам, эту привычку из детей старались просто выбить, что приводило к многим горьким конфликтам. Легко представить себе, что все эти неприятности и трудности могли предрасполагать к преступлениям. Некоторые современные криминалисты, разделяющие точку зрения Ломброзо, сообщают, что преступники-левши часто говорят про суровые родительские наказания за действия левой рукой, но этому не всегда можно верить — ведь так удобно хоть часть своей вины свалить на другого. Статистические же данные весьма неубедительны. Можно лишь заключить, что связь преступности с «леворукостью», если она и существует, во всяком случае исследована недостаточно.
Для некоторых занятий быть левшой — небольшое, но несомненное преимущество; среди людей соответствующих профессий, вероятно, можно будет встретить более высокий процент левшей[25].
Джон Скарн, известный эксперт по азартным играм, в своей книге «Пособие для игроков» пишет, что среди профессиональных шулеров левши встречаются очень часто. Причина тут довольно тонкая. Очень распространенный метод мошенничества — подсмотреть, что за карта лежит сверху колоды, и соответственно сдать ее или тайком «придержать». Карты обозначаются асимметричным способом — в верхнем левом и нижнем правом углах, благодаря чему, держа колоду в правой руке, а сдавая левой, украдкой увидеть заветный уголок легче, чем держа колоду в левой руке.
В некоторых профессиях быть левшой не является недостатком, и там их можно встретить чаще, чем обычно — про профессиональных бейсболистов и шулеров мы уже говорили, — причина здесь простая. Ребенку-левше писать и чертить очень неудобно. Рука загораживает только что написанные буквы, и их трудно не смазать, если пишешь чернилами. Даже китайцы и японцы, которые пишут столбиком, столбики эти располагают на странице слева направо. Поэтому у ребенка-левши может развиться антипатия ко всем занятиям, в которых требуется много писать или чертить. Он предпочтет такие области, как музыка и спорт, где его привычка не будет недостатком, а может оказаться даже достоинством. Однако получить статистические данные о распространенности левшей среди представителей различных профессий весьма трудно. Какая часть художников и архитекторов левши? А сколько их среди скрипачей? Скрипач держит смычок в правой руке, но левой ему приходится выполнять не менее сложную работу, если не более сложную. Многие ли шулера одинаково владеют обеими руками? А профессиональные фокусники? Было бы очень интересно получить подробные статистические данные по всем этим профессиям. В каждом обществе предпочтение правого находит свое отражение во множестве общепринятых привычек и условностей: рукопожатия, военные приветствия, присяга при вступлении в должность, религиозные жесты и так далее. Левша, конечно, должен ко всему этому приспосабливаться. Правило держаться правой стороны на эскалаторах и тротуарах, вращение турникетов против часовой стрелки — все это, по-видимому, скорее просто традиция, чем следствие нашей «правосторонности». Движение транспорта по правой стороне дорог является в настоящее время законом почти во всем мире. Британские острова, Индия и Швеция — главные исключения[26], но и этим странам все труднее удерживать такое положение. У импортных автомобилей руль слева, что удобно для езды по правой стороне дороги, и иностранные туристы с непривычки все время попадают в дорожные происшествия. В 1963 году шведский парламент проголосовал за введение правостороннего движения, и решение это войдет в силу в 1967 году.
Древние письмена читаются иногда слева направо, иногда справа налево. У древних греков существовала любопытная форма письма под названием «бустрофедон» («ходом быка»), при которой строки писались попеременно то слева направо, то справа налево; читающий пробегал глазами вдоль непрерывной зигзагообразной линии. В настоящее время асимметричный обычай писать и читать слева направо принят в западном мире повсеместно. Писать справа налево зеркальными буквами очень трудно, но левша может выучиться такому письму с большей легкостью. Леонардо да Винчи, великий левша, мог писать подобными буквами так же хорошо (если не лучше), как и обычными. Все его записные книжки, например, испещрены зеркальными словами, чтобы труднее было прочесть их любителям совать свой нос в чужие дела.
Для эксперимента возьмите карандаш и попробуйте расписаться справа налево так, чтобы ваша подпись в зеркале приобретала свой обычный вид. Не легче ли будет это сделать другой рукой? Если у вас поблизости есть доска и мел, попробуйте расписаться одновременно обеими руками — правой слева направо, а левой справа налево. Возможно, вы обнаружите, что в таком случае левая рука выполняет это задание с большей легкостью, чем в одиночку. Можно «вывернуть» свою подпись и другим способом: положите листок бумаги себе на лоб и распишитесь от левого виска к правому. На бумаге, конечно, подпись появится в зеркально отраженной форме.
Для проведения другого интересного опыта поставьте на стол зеркало, сядьте перед ним и положите перед собой стопку книг, а между ней и зеркалом — листок бумаги. Стопка при этом должна быть достаточно высокой, для того чтобы загородить от вас листок. На нем нарисуйте заранее какую-нибудь простую геометрическую фигуру, например пятиконечную звезду или спираль. Попытайтесь, глядя в зеркало, обвести ее карандашом — это почти невозможно. Причина, конечно, в том, что вы привыкли координировать движения своей руки по тем изображениям окружающего мира, которые дают вам глаза и мозг. Если отразить изображение в зеркале, мозгу будет нелегко действовать вразрез с устоявшимися рефлексами и посылать правильные команды для движения руки.
Покрой одежды во всех странах отражает билатеральную симметрию человеческого тела, но обычаями диктуются и отклонения от такой симметрии, иногда довольно абсурдные, иногда же обусловленные более частыми движениями правой руки. Так, например, на мужском пиджаке петлица прорезается на левом лацкане для того, по-видимому, чтобы цветок в нее было удобнее вставить правой рукой. Можно полагать, что по той же причине женщины предпочитают носить брошки слева. Кольца обычно надевают на левую руку, чтобы они не мешали при рукопожатиях и домашней работе. Маленький карман для мелочи вшивается в правый карман мужского пиджака, чтобы легче было достать его правой рукой.
Любопытным правилам подчиняются застежки мужского и женского костюма. У мужчин полы пиджака запахиваются слева направо и пуговицы располагаются с правой стороны, а петли — с левой; у женских костюмов наоборот. Иногда шьются двубортные плащи с пуговицами и петлями с обеих сторон, и их можно застегивать и «по-мужски» и «по-женски». В 1963 году это обстоятельство послужило главной уликой в одном из телевизионных боевиков с таинственным убийством, которое раскрывал Пэрри Мейсон[27]. Убийца обшарил карманы жертвы и снова застегнул плащ. Бетти Дэвис[28], заменявшая больного юриста Пэрри Мейсона, раскрыла преступление, заметив, что плащ убитого застегнут «на женскую сторону». Это убедило ее в том, что подозреваемый в убийстве мужчина невиновен.
Упражнение 7. Найдите изъян в рассуждениях Бетти Дэвис.
На этом мы заканчиваем рассмотрение право-левой симметрии биологических и физических макроструктур. В следующей главе мы перейдем на микроскопический и субмикроскопический уровни, где асимметрия левого и правого так же вездесуща, как и в макромире.
Наши исследования симметрии и асимметрии в природе начались с крупнейшего из естественных объектов — самой Вселенной. Постепенно мы переходили вниз по шкале масштабов к структурам все меньшего и меньшего размера. В двух предыдущих главах мы занимались общей симметрией растений и животных. Теперь мы рассмотрим структурные единицы еще меньшего размера — кирпичики, из которых построены все материальные объекты, живые и неживые.
Сначала нужно разобраться в том, что это за «кирпичики». Если начать с самых маленьких и переходить ко все большим и большим, то мы получим такую лесенку:
1. Элементарная частица — наименьшая структурная единица. Самыми важными элементарными частицами являются
2. Атомы — мельчайшие частицы, на которые вещество может разделиться, не перестав быть веществом. В центре каждого атома помещается ядро; оно состоит по меньшей мере из одного протона, а обычно — из нескольких протонов и нейтронов. Вокруг ядра располагаются электроны, образуя «оболочки». Простейший из атомов — атом водорода — состоит из протона, вокруг которого обращается единственный электрон. Самый сложный атом, обнаруженный в природе (более сложные можно создать в лаборатории), — атом урана. В нем 92 электрона.
Протоны имеют положительный электрический заряд, электроны — отрицательный. Нейтроны, как следует из их названия, электрически нейтральны; они не несут заряда. Обычно число протонов в атоме равно числу электронов, их заряды взаимно компенсируются и атом в целом получается нейтральным. Если атом теряет один из электронов с внешней оболочки, то становится положительно заряженным, а если приобретает лишний электрон, заряжается отрицательным электричеством. Заряженные атомы называются ионами.
3. Молекулы — мельчайшие структурные единицы, на которые может разделиться определенное химическое соединение, сохранив свои свойства. Если вещество состоит только из атомов одного сорта, оно называется
Если в молекулу объединяются атомы разного рода, вещество называется
4. Кристаллическая ячейка. Если молекулы какого-то твердого вещества располагаются в определенном геометрическом порядке, такое вещество называется кристаллическим. Этот порядок повторяется по всему объему вещества подобно двумерному узору на обоях или линолеуме. Рассматривая обои, вы можете увидеть непрерывно повторяющийся элементарный рисунок, который создает узор. Точно так же, изучая трехмерную структуру кристалла, можно обнаружить основное сочетание молекул, которое, периодически повторяясь, образует кристалл.
На этом лестница структурного строения материи кончается. Можно, конечно, говорить о еще более крупных единицах, из которых складываются минералы и горные породы, но никакого нового математического порядка в этом случае уже не наблюдается. Минерал это просто элемент или соединение, встречающееся в природе в твердом виде и не являющееся продуктом какого-либо жизненного процесса. Но если строение минерала и обнаруживает геометрически правильную структуру, то это кристаллическая структура, образованная упорядоченным расположением молекул. Горные породы это просто смесь различных минералов. Конечно, и горные породы могут залегать правильными слоями (вспомним осадочные породы), но упорядоченность здесь очень слабая, и вопросов о симметрии в той форме, которую мы здесь рассматривали, не возникает.
После краткого обзора строения вещества на разных уровнях мы можем вернуться к нашим исследованиям зеркальной симметрии. Начнем с верхней ступени нашей лестницы, со строения кристаллов, а в последующих главах спустимся на субатомный уровень — в джунгли мира элементарных частиц.
Только твердые тела имеют кристаллическую структуру. Молекулы газа так далеко отстоят друг от друга, что двигаются беспорядочно; в их расположении невозможно обнаружить никакой системы. Молекулы жидкости располагаются теснее, но все же места для движения достаточно, и у них тоже нет определенного порядка размещения. У твердых тел молекулы плотно упакованы и образуют прочные, устойчивые структуры. (В действительности атомы в твердом теле продолжают колебаться, но электромагнитные силы держат их так цепко, что они колеблются только около неподвижных точек. В нашем рассмотрении мы можем считать, что атомы неподвижны). Итак, в твердых телах молекулы расположены упорядоченным образом, а это и является основой кристаллического строения твердых тел.
Возьмем воду. И в газовом состоянии (пар), и в жидком ее молекулы движутся хаотически, но, когда вода замерзает и превращается в лед, расположение молекул упорядочивается. Красивые снежные кристаллы с гексагональной симметрией, напоминающие узоры в калейдоскопе, формой своей обязаны кристаллической структуре молекул льда, из которых они состоят. И обычный лед в виде кубиков из морозилок холодильников, и лед гигантских айсбергов Антарктики имеют одинаковую кристаллическую структуру, в основе которой лежит упорядоченный характер расположения молекул.
Почти все твердые тела кристаллические. Одним из замечательных исключений является стекло. Оно образуется при охлаждении некоторых жидкостей, причем столь быстром, что молекулы в замерзающем веществе не успевают «выстроиться» в определенном порядке. В своей прекрасной книге «Рост кристаллов» Алэп Холден и Филлис Сингер пишут: «Как бы ни называли стекло, твердым телом или нет, но это не кристалл. Граненая ваза для пунша — кристалл с точки зрения продавца, но не с точки зрения физика. „Прорицатели будущего“, которые раньше пытались увидеть это будущее, глядя в шар, выточенный из кристалла кварца, теперь чаще смотрят в стеклянный шар — он дешевле. Интересно бы узнать, видят ли они будущее сквозь хаотичную структуру стекла так же, как сквозь упорядоченный кристалл?»
Некристаллические твердые тела часто называют
Геометрически упорядоченная основа каждого кристаллического вещества называется
Другая разновидность кубической решетки, показанная на рис. 23 «объемноцентрированная» (обратите внимание на «атом» в центре куба). Таков кристалл металлического натрия. Решетка в данном случае образуется из атомов натрия.
Хлорид натрия, или обычная поваренная соль, также имеет кубическую решетку (рис. 24), но атомы, образующие ее, ионизованы. У натрия на внешней оболочке только один электрон. У хлора на внешней оболочке семь электронов, но там можно разместить и восемь. На этой оболочке есть, так сказать, пустое место, куда можно поместить еще один электрон. Когда два атома встречаются, одинокий электрон натрия заполняет пустое место в оболочке хлора, образуя прочную, устойчивую молекулу поваренной соли. Поскольку каждый атом в такой решетке или лишен одного своего электрона, или имеет один лишний, то и несет соответственно положительный или отрицательный электрический заряд. Как упоминалось выше, такие атомы называются ионами. Из них и состоит кристаллическая решетка.
Строение кристаллической решетки оказывает сильное влияние на видимую форму кристаллических тел. Поваренная соль, например, легко раскалывается вдоль плоскостей решетки. Если вы внимательно посмотрите на кристаллы поваренной соли через увеличительное стекло (или, еще лучше, через микроскоп), то заметите, что крупинки соли имеют в действительности форму крошечных кубиков. Вы, конечно, увидите не элементарную кристаллическую решетку, изображенную на рисунке, — для этого не хватит увеличения лучших микроскопов — а всего лишь маленькие соляные кристаллики, которые принимают кубическую форму потому, что такова форма решетки поваренной соли.
Поделиться книгой: