Энергия жизни. От искры до фотосинтеза
Шрифт:
Сейчас я буду излагать историю огня. Начну я с описания того воздействия, которое он оказал на образ жизни человечества, но конечная цель этой части моего повествования — осмыслить само существование живых существ, так сказать, в свете Огня.
Сам факт наличия источника света и тепла, независимого от Солнца, предоставил человеку возможность выйти за пределы тропиков, до сих пор ограничивающие ареал распространения его ближайших родственников — крупных обезьян, в холодные края, где ночи длинны и темны, а зимой выпадает снег. В частности, именно обладание огнем позволило человеку пережить ледниковый период.
Мало того, возможность готовить еду на огне изменила и рацион человека, включив в него виды пищи, которые раньше были для людей совершенно несъедобными. К тому же огонь обеспечивал и дополнительную безопасность, отпугивая крупных хищников.
Именно огонь, и только он, превратил человека в существо творческое, научил создавать и сделал владыкой мира. И со временем значение огня не уменьшилось, скорее наоборот. Даже если взять последние два века, когда с момента овладения огнем прошло больше ста тысяч лет, и то открытие новых видов топлива и новых способов воспламенения привело к радикальным изменениям в жизни человека. Первым известным человеку топливом, несомненно, была древесина. Однако в XVII веке наиболее важным видом топлива стал уголь, а в XX пальма первенства перешла к нефтепродуктам.
Практически все то время, что человек владел огнем, огромные возможности последнего оставались почти неиспользуемыми; человек довольствовался получением от огня тепла и света. Лишь перед самым началом исторической эпохи человек вдруг выяснил, что от огня можно получить вполне материальные плоды. Речь идет о металлах.
Само знание о том, что существуют металлы, значения имело не больше, чем знание о существовании огня. Не раз, должно быть, за всю историю существования человечества то один, то другой индивидуум натыкался на блестящие камушки, не похожие по своим свойствам на другие камни. Так, камень, если им с силой бить по другому камню, трескается и крошится, а этот блестящий материал сминался, но оставался целым. Форму такого самородка можно было изменять, его можно было расплющить или придать ему другой необходимый вид. Понятно, что из такого материала в первую очередь стали делать украшения. И действительно, золотые и медные украшения находят в египетских гробницах, датируемых доисторическими временами.
Принципиально важным оказался тот момент, когда было сделано открытие, что металлы можно получать и из тех материалов, которые сами по себе совершенно не кажутся похожими на металл. Именно открытие способа создавать металл там, где его раньше вроде бы не было, и произвело революцию, как за много тысяч лет до того — открытие способа разводить огонь, там, где только что не было никакого огня.
Наверняка впервые металл был получен случайно. Медь образует довольно непрочные соединения с другими веществами, например с кислородом или серой, в результате чего получается камнеподобное вещество голубоватого цвета. Если куски такого вещества нагреть на огне среди углей, углерод перетягивает непрочно закрепленные кислород и серу к себе и связывается с ними; получившееся соединение улетучивается вместе с дымом, а в очаге остается чистая медь.
Сам по себе уголь не способен превращать камни в металл. Для этого необходимо сочетание угля и жара, которого первобытный человек мог добиться только с помощью огня. Поэтому медь, да и другие металлы древними воспринимались как дары огня. Со временем, когда достаточное развитие получила металлургия, широкое применение получили сперва бронза (сплав меди с оловом), а затем и железо, как материалы для оружия и доспехов.
Представьте себе, что какие-нибудь кочующие пастухи случайно развели костер на камнях, содержащих медь (на медной руде). Угли костра сделали свое дело, и, когда огонь погас, остроглазый пастух вдруг заметил среди пепла слитки меди. В конце концов, то, что произошло (возможно, много раз) по случайности, не могли не повторить нарочно, и всем стало ясно, что огонь можно использовать для того, чтобы выплавлять из камня металл. К 3500 году до нашей эры выплавка меди из руды стала уже вполне развитой отраслью на Ближнем Востоке.
Руды металлов встречаются не очень часто, но все же гораздо чаще, чем месторождения чистых металлов, так что только к 3500 году до нашей эры человечество впервые получило металлы в более-менее серьезном объеме. Теперь медь можно было использовать не только для украшений, которые стали доступны и простым людям, но и как материал для домашней утвари. Энергия огня обеспечила и другие достижения, возможно, менее значительные по сравнению с развитием металлургии, но все же достаточно важные, чтобы помнить о них. Так, с умением обжигать глину человек получил керамику, фарфор и строительный кирпич, а путем усиленного нагревания песка вместе с содой и известняком — стекло.
Средневековье принято считать эпохой упадка и деградации после великих дней расцвета греко-римской цивилизации. Однако именно в средневековой Европе был достигнут ошеломительный успех в области разработки источников энергии, отличных от обычного дровяного костра.
Так, греки Византийской империи (один из осколков былой Римской империи, существовавший в Средневековье) в VII веке нашей эры разработали некую горючую смесь, тайна состава которой была в дальнейшем утеряна. Смесь горела, будучи разлитой по воде, и водой это пламя погасить было невозможно. Для деревянных кораблей это оружие, получившее название «греческий огонь», представляло смертельную опасность, и с его помощью дважды были отбиты нападения осаждавших Константинополь в VII и VIII веках мусульман-арабов. В первую очередь победы были достигнуты за счет применения греческого огня против флота мусульман. Таким образом Константинополь еще на семь веков отстоял свое право быть христианским городом, пока в конце концов не пал-таки под натиском мусульман (на этот раз — турок) в 1453 году.
Но для горения греческого огня, как и любого другого горючего, требовался воздух (точнее, содержащийся в воздухе кислород).
Так что настоящая революция произошла с открытием пороха, для горения которого воздух уже не является необходимым. Каким-то образом (скорее всего, опять же благодаря случайности) выяснилось, что если смешать горючие вещества (уголь и серу) с селитрой (нитратом калия) и нагреть смесь, то произойдет мгновенное мощное возгорание, даже при отсутствии воздуха. Мы-то сейчас можем объяснить, что это происходит потому, что в нитрате калия уже содержится кислород, которого достаточно для реакции горения, но люди Средневековья этого знать не могли.
Кажется, впервые в истории орудия — конечно же самые примитивные — были использованы в 1346 году в битве при Креси. В последующие века значение артиллерии все возрастало; постепенно появлялось и индивидуальное огнестрельное оружие. Эти процессы изменили и саму структуру европейского общества.
Среди других великих изобретений эпохи Средневековья можно назвать компас, в котором использовалась энергия, именуемая «магнетизмом» (от названия греческого города Магнезия, в окрестностях которого греки находили первые природные магниты).
Именно с помощью компаса мореплаватели получили возможность ориентироваться в открытом море вдали от суши, даже тогда, когда тучи скрывали от них привычные ориентиры — Солнце и звезды. Появление этого прибора подтолкнуло человека к изучению океанов. Без компаса великие путешествия Колумба и последующих первооткрывателей, скорее всего, не состоялись бы.
Казалось бы, значение этих двух изобретений — пороха и компаса — настолько велико, что других равных им достижений в средневековую эпоху и искать бессмысленно. Однако мы все же вспомним еще одно, важнее и пороха, и компаса, хотя, в отличие от них, не имевшее прямого отношения ни к какому из видов физической энергии.