«Философия биологии»

Подумайте о вселенной как об изолированной системе. Она содержит неизменное количество энергии. Эта энергия может быть энергией движущихся тел — солнц, планет, космической пыли, молекул и т. д. — когда это кинетическая энергия; или это может быть энергия электрических зарядов в покое или в движении; или любой из многих видов потенциальной энергии. Она может проходить через многочисленные трансформации — химическая потенциальная энергия угля может быть преобразована в кинетическую энергию молекул воды (пар при высокой температуре), а эта — в кинетическую энергию вращающегося якоря динамо-машины, а эта снова — в энергию движущихся электронов (ток электричества в цепи динамо-машины), а затем снова — в энергию эфирной вибрации (свет, тепло, рентгеновские лучи или другие электромагнитные волны), а эти снова — в механическую или кинетическую энергию и так далее. Когда мы говорим, что можем контролировать энергию, мы говорим, что можем производить эти трансформации; мы можем заставлять вещи происходить, мы приводим становление в бытие. В этом смысле энергия есть причинность. Но в то время как общая сумма энергии во вселенной остается постоянной, сумма причинности постоянно уменьшается. Энергия — это сила, или условие, производства разнообразия, но в то время как энергия не может претерпеть уменьшения количества, разнообразие стремится постоянно к уменьшению.

В последних двух предложениях мы формулируем, в некотором роде, второй закон термодинамики — в некоторых отношениях самый фундаментальный результат нашего опыта в физическом исследовании вселенной. В своей наиболее технической форме, как сформулировано Клаузиусом, этот закон гласит, что значение некоторой математической функции, называемой энтропией, стремится постоянно к максимуму, когда она применяется к вселенной в целом. Когда мы говорим «вселенная», мы имеем в виду все, что попадает в сферу нашей возможности физического исследования. Давайте теперь посмотрим, что означает это утверждение.

Энергия солнечной системы — это отчасти кинетическая энергия тех ее частей, которые находятся в движении — планет, планетезималей и спутников. Это количество энергии колоссально велико. В случае нашей земли это 1/2(mv^2), где m — масса земли, а v — ее скорость. Переведенное в числовые символы, мы находим это количество почти немыслимым. Большая часть этой энергии недоступна, то есть она не может претерпевать никаких трансформаций. Но поскольку земля вращается в то же время, как она обращается вокруг солнца, и поскольку луна обращается вокруг земли, существуют приливы в водных и атмосферных оболочках земли. Энергия приливов — это кинетическая энергия воды или воздуха в движении, и мы можем использовать эту энергию в производстве трансформаций, и поэтому она доступна. Но хорошо известные исследования показали, что приливы производят трение и что период вращения земли медленно увеличивается. В конечном счете земля будет вращаться вокруг своей оси за то же время, что она обращается вокруг солнца — тогда год и день будут одинаковой длины. Когда это произойдет, солнце, земля и луна будут находиться в равновесии, и приливные явления, обусловленные солнцем, прекратятся. Кинетическая энергия земли, вращающейся один раз в 24 часа, очевидно больше, чем ее кинетическая энергия при вращении в период, который тогда будет ее годом. Что стало с остатком? Он был преобразован в механическое трение приливов о поверхность земли, и это трение было преобразовано в низкотемпературное тепло, и это тепло было излучено в пространство.

Солнечная система также содержит энергию в форме нагретого солнца и планет, и в форме химической потенциальной энергии веществ, из которых состоят эти тела. Давайте подумаем о системе солнце и земля. Солнце содержит колоссальную тепловую энергию, его температура составляет около 6000° C абсолютной шкалы. Оно содержит колоссальную химическую энергию в виде соединений, существующих под его внешними оболочками, и оно содержит энергию в форме своей собственной гравитации — его сжатие производит тепло. Но это тепло постоянно излучается: должны происходить химические реакции, в которых потенциальная химическая энергия его веществ должна преобразовываться в тепло, и это тепло также излучается; сжатие его массы должно происходить до точки, когда материалы упакованы как можно плотнее; тепло развивается во время сжатия, и оно также уходит путем излучения. Предположим, что современные спекуляции обоснованы и что радиоактивные вещества присутствуют на солнце: при атомном распаде этих веществ производится тепло и снова излучается. Поэтому в какой бы форме энергия ни существовала на солнце, она преобразуется в тепло и это излучается. Конечная судьба солнца — остыть и затвердеть. Оно будет затем двигаться через пространство как тело, имеющее холодную твердую кору и интенсивно нагретые недра. Медленно, очень медленно, эти нагретые недра будут остывать путем проведения своего тепла от ядра к внешней оболочке и путем излучения этого тепла с оболочки в пространство. В течение невероятно долгих периодов радиоактивные вещества в недрах должны генерировать тепло, но даже этот процесс должен достичь конца.

Энергия, получаемая землей, — это энергия солнечного и звездного излучения. Звездное излучение ничтожно, абсолютная температура космического пространства (или эфира) составляет около -263° C. Абсолютная температура земли составляет около +17° C, так что она излучает больше тепла в пространство (помимо того, что представлено солнцем), чем получает. Все энергетические трансформации на земле (за исключением приливных эффектов, теплопроводности от нагретого ядра и, возможно, радиоактивных эффектов) являются трансформациями этой солнечной энергии, получаемой путем излучения. Мы видим их в океанических и атмосферных циркуляциях (течения, ветры, осадки и т. д.). Мы видим их также в трансформациях химической потенциальной энергии угля и других продуктов жизни — продуктов, в которых содержащаяся потенциальная энергия была поглощена из солнечного излучения.

Давайте проследим трансформации этой энергии. Океанические течения переносят тепло от экваториальных морских областей к более холодным умеренным и полярным областям, а компенсаторные полярные течения текут к экватору, поглощая тепло из вод умеренных и экваториальных областей. Ветры действуют аналогичным образом. Вода испаряется там, где солнечное излучение интенсивно, и тепло поглощается при трансформации воды в водяной пар. Затем этот водяной пар переносится ветрами в регионы, где он конденсируется и выпадает в виде дождя или снега, при этом при конденсации выделяется тепло. Во всех этих движениях есть трение, и это трение преобразуется в тепло. Во всем эффект заключается в общем распределении по земле тепла, которое экваториальные регионы получают в избытке по сравнению с тем, что получают полярные регионы. Другие механические эффекты также производятся океаническими и атмосферными циркуляциями — денудация побережий приливами и штормами, эрозия суши реками, дождями, снегом и льдом, перенос пыли ветрами и т. д. Во всем этом производится трение, и это трение переходит в тепло.

Потенциальная химическая энергия, которая является результатом поглощения солнечного излучения растениями, в основном накапливается в виде угля. Помимо вмешательства человека, этот уголь медленно накапливался бы, возможно, он медленнее исчезал бы в результате бактериального действия или физических трансформаций. В этих трансформациях энергия угля становилась бы тепловой энергией и потенциальной энергией газа, производимого бактериальной активностью. Посредством деятельности человека уголь претерпевает другие трансформации, и в нынешней фазе цивилизации он является его главным источником энергии. Он доступен для выполнения работы многих видов, и во всех этих формах работы он преобразуется путем химического действия (горения) в высокотемпературное тепло.

Мы можем заставить эту потенциальную энергию угля трансформироваться в механическую энергию машин, транспортных средств и движущихся судов, заставив ее перейти в тепло. В паровом двигателе или газовом двигателе сильно нагретый газ (пар или смесь, возникающая в результате взрыва угольного газа и воздуха в цилиндре двигателя) расширяется и толкает поршень или вращает турбину. (Очевидно, в бензиновом двигателе происходит тот же существенный процесс.) Мы используем эту кинетическую энергию непосредственно в транспорте или заставляем ее претерпевать другие трансформации. В динамо-машине кинетическая энергия движущихся механизмов преобразуется в электрическую энергию; и она может трансформироваться в лучистую энергию (свет, тепло в электрических радиаторах, излучения беспроводной телеграфии) или она может трансформироваться в химическую энергию (производство карборунда в электрической печи, например) или она может трансформироваться снова в кинетическую энергию движущихся тел (электрическая тяга). Бесчисленными способами человеческая сила направления вызывает трансформацию этой накопленной потенциальной энергии, и читатель заметит аналогию всего этого с существенной, бессознательно выраженной активностью животного организма в его собственном метаболизме — момент, к которому мы вернемся позже.

Заметьте теперь, что все энергетические трансформации, которые мы заметили, необратимы. Это вопрос глубокой философской важности, и мы должны уделить ему некоторое время. Рассмотрим прежде всего работу парового двигателя; происходит следующее — уголь сжигается в топке котла, то есть потенциальная химическая энергия переходит в тепло, и это испаряет воду в котле, производя газ при высокой температуре (пар). Этот газ расширяется в цилиндре высокого давления двигателя, толкая вперед поршень; он расширяется далее в цилиндре промежуточного давления, также толкая свой поршень, и снова в цилиндре низкого давления. Затем он охлаждается, проходя через конденсатор, и при сжатии получается дополнительная механическая энергия. Таким образом, цепочка событий начинается с газа при высокой температуре и заканчивается тем же газом при температуре воды в конденсаторе. Потерянное тепло преобразуется в механическую энергию двигателя. Но не все оно. Определенное количество теряется путем излучения со стенок котла, стенок паровых труб, цилиндров и других частей двигателя; также часть энергии преобразуется в трение, а это снова в тепло. Таким образом, очень значительная часть энергии, содержащейся в угле, растрачивается в неизбежной теплопроводности и излучении, а последний ее остаток уходит, так сказать, в канализацию с водой конденсатора. Эта потеря присуща самой природе механизма двигателя.

Предположим, что энергия двигателя используется для привода динамо-машины. Якорь последней вращается против сопротивления мощных электромагнитов, и при этом генерируется ток электричества. По закону сохранения этот ток должен содержать столько же энергии, сколько было вложено во вращение якоря; на самом деле это не так, и нехватка представлена трением частей машины друг о друга, несовершенной проводимостью электричества в проводах и несовершенной изоляцией тока. Трение, несовершенная проводимость и несовершенная изоляция — все это преобразуется в тепло, и оно излучается. Предположим теперь, что ток используется для целей освещения: чтобы сделать это, он должен нагреть металлические нити в лампах или точки углей в дуге. Это тепло затем преобразуется в свет, но вместе со светом, который был целью трансформации, производится тепло, и это тепло излучается.

Фактический процесс, в котором генерируется требуемая конкретная форма энергии, может быть или не быть обратимым в теории. Тот, что используется в паровом двигателе, не является таковым, ибо если мы начнем с холодного котла, а затем будем работать двигателем в обратном направлении, мы не сможем поднять пар. Процесс в динамо-машине теоретически обратим: если мы пошлем ток электричества в динамо-машину, машина начнет вращаться и станет двигателем, так что мы сможем получить от нее механическую работу. Теперь в теории все формы энергии взаимно конвертируемы, и все могут быть выражены в терминах общей единицы. Единица механической энергии называется эрг: пусть ток, энергия которого равна N эрг, будет послан в динамо-машину, тогда мы должны получить от последней механическую энергию, равную N эрг. Наоборот, если N эрг механической энергии будут использованы для вращения динамо-машины, мы должны получить электрическую энергию, равную этому количеству. Теперь на самом деле мы не получаем этих теоретических конверсий, ибо часть электрической энергии рассеивается, когда мы используем машину как двигатель, и часть механической энергии также рассеивается, когда мы используем ее как динамо-машину.

Сущность, которую мы называем энергией, есть произведение двух факторов: фактора емкости и фактора интенсивности. Таким образом:—

Mechanical energy of water power = quantity of water × height at which it is situated above the water-motor. Energy of an electric current = quantity of electricity × electrical potential. Chemical energy = equivalent weight of the substance × chemical potential.

Что определяет, произойдет ли энергетическая трансформация или нет? Это условие, что существует разница факторов интенсивности энергии в разных частях системы. Вода будет течь с более высокого на более низкий уровень, совершая работу по мере течения, если она направлена через двигатель. Электричество будет течь, если есть разница электрического потенциала. Химическая реакция произойдет, если два вещества перед взаимодействием обладают большим химическим потенциалом, чем продукты, которые могут быть сформированы во время взаимодействия. Уголь и кислород обладают большим химическим потенциалом, чем диоксид углерода и вода, поэтому они будут соединяться, образуя диоксид углерода и воду. Энергетические трансформации будут поэтому происходить везде, где возможно, чтобы разницы интенсивности или потенциала могли быть устранены. Энергия, которая может таким образом течь из состояния высокого в состояние низкого потенциала, претерпевая трансформацию по мере течения, есть доступная энергия системы тел, в которой она содержится. Закрытый сосуд, окруженный оболочкой, непроницаемой для тепла, и содержащий смесь кислорода и водорода, есть изолированная система, содержащая доступную энергию. Пусть смесь будет подожжена электрической искрой, и тепло выделится. Общая энергия системы неизменна по количеству, но доступная энергия исчезла, поскольку нагретый водяной пар неспособен претерпевать дальнейшие трансформации, пока он формирует часть своей изолированной системы.

Все физические процессы поэтому необратимы, то есть протекают только в одном направлении. Либо процесс необратим в том смысле, что он не может протекать как в положительном, так и в отрицательном направлениях (паровой двигатель, например), либо он необратим в том смысле, что пока он протекает, энергия, вовлеченная в него, становится менее способной быть преобразованной в другие условия. (В теоретически обратимой динамо-машине энергия рассеивается в форме тепла.) Следующие утверждения могут рассматриваться как аксиомы:—

(1) «Если система может претерпеть необратимое изменение, она сделает это».

(2) «Совершенно обратимое изменение не может произойти само по себе».

В феноменах, изучаемых физикой, мы видим только необратимые изменения. Во всех этих процессах энергия спускается по склону, и некоторая (значительная) часть вовлеченного количества переходит в условия, в которых она неспособна к дальнейшей трансформации; во всех энергия становится все менее и менее доступной. Выраженный в своей наиболее технической форме, второй закон термодинамики гласит, что энтропия стремится постоянно к увеличению. Каждый такой процесс, который мы можем изучать в физике, «оставляет неизгладимый след где-нибудь в прогрессе событий во вселенной, рассматриваемой в целом».

Мы не можем наблюдать по-настоящему изолированную систему. Сама земля — часть солнечной системы, а последняя получает энергию от остальной вселенной и излучает ее в нее. Наша единственная изолированная система — вся вселенная. Мы должны думать о ней, поскольку мы рассматриваем ее как физическую, как о конечной системе: если она бесконечна, наши спекуляции становятся бессмысленными. Вселенная, следовательно, — это система, в которой энергия стремится постоянно к деградации. В каждом процессе, который происходит в ней — то есть в каждом чисто физическом процессе — выделяется тепло, и это тепло распределяется путем теплопроводности и излучения, и стремится стать повсеместно рассеянным по всем ее частям. Когда это конечное, равномерное распределение энергии будет достигнуто, все физические феномены прекратятся. Бесполезно спорить, что универсальные феномены цикличны. Мы тщетно взываем к спекуляциям (основанным на довольно преждевременно развитой космической физике) о звездных столкновениях, давлении светового излучения, распределении космической пыли и т. д., чтобы поддержать наши представления о чередующихся фазах рассеяния и концентрации энергии; близкий анализ покажет, что все эти процессы должны быть необратимыми. Картина, которую физика выставляет нам, — это картина вселенной как часов, которые заводятся вниз; конечного исчезновения всякого становления; универсальной физической смерти.

В этом выводе нет ничего спекулятивного. Это наименее метафизическое из великих обобщений науки. Оно представляет просто наш опыт направления, в котором протекают физические изменения. Основанное на самых точных методах науки, известных нам, ничто не кажется более определенным и более способным к строгому математическому исследованию.

И все же мы уверены, что это не универсально верно. Ибо всегда должна была быть вселенная — по крайней мере, наш интеллект неспособен постичь начало. Если мы предполагаем начало, необусловленное творение, мы сразу прыгаем из науки в самую грубую метафизику. Полагая, таким образом, что длительность нашей физической вселенной бесконечна, мы видим, что конечное достижение рассеяния энергии должно было произойти, если наша физика верна. Неважно, какие новые источники энергии показало нам современное исследование; неважны и невероятно большие промежутки длительности, необходимые для истощения этих источников. У нас есть вечность, из которой можно черпать. Везде во вселенной мы видим разнообразие и становление. Является ли тогда вся проблема трансцендентной, или второй закон неверен? Мы отказываемся рассматривать проблему как неразрешимую, и мы должны думать о втором законе как о верном только для нашего физического опыта. Но наша концепция вселенной показывает, что он не может быть верным, и поэтому мы должны искать влияние, компенсирующее его.

Если организм — это механизм физико-химического типа, он должен, следовательно, соответствовать двум великим принципам энергетики, установленным физиками. Теперь не может быть сомнений, что закон сохранения энергии применяется ко всем процессам, наблюдаемым у животных и растений. Давайте рассмотрим «калориметрические эксперименты». Животное вместе с пищей и кислородом, поставляемыми ему, и различными веществами, выделяемыми им, составляет физическую систему. Эта система может быть приблизительно изолирована так, что никакое тепло не входит в нее извне, в то время как тепло, которое покидает ее, может быть определено количественно. Животное заставляют выполнять механическую работу, и это измеряется. Энергетическая ценность пищи, поглощенной им, и ценность экскрементов могут быть оценены. Все физические условия могут быть таким образом проконтролированы, и результаты таких экспериментов показывают, что энергия сохраняется. Энергия, содержащаяся в пище, значительно превышает энергию, содержащуюся в экскрементах, но дефицит количественно представлен работой, выполненной животным, и теплом, потерянным при теплопроводности и излучении от его тела. Разница между наблюдаемыми результатами и теоретическими находится в пределах ошибки эксперимента. Метаболизм животного в целом, таким образом, соответствует закону сохранения, и общие результаты физиологии все идут к тому, чтобы показать, что это также верно для химико-физических изменений, рассматриваемых в деталях.

Нельзя показать, что второй закон, закон рассеяния энергии, применяется к организму со всей строгостью, с которой он применяется к чисто физическим системам. Если мы рассматриваем только теплокровное животное, мы действительно обнаруживаем, что его общий метаболизм протекает в одном направлении и что происходят необратимые изменения. У млекопитающих и птиц мы имеем организмы, которые представляют поверхностное сходство с тепловым двигателем в отношении их химико-физических процессов, сходство, однако, которое скорее является аналогией, чем идентичностью процессов. В тепловом двигателе мы имеем (1) механизм частей, которые не меняются в материале и отношениях друг к другу (котел, цилиндр, поршни, кривошипы, золотники и т. д.); и (2) рабочее вещество (пар).

Энергия в форме химического потенциала угля и кислорода поставляется механизму. Уголь окисляется, производя тепло. Тепло затем расширяет рабочее вещество (воду в котле), и это рабочее вещество — теперь газ при высокой температуре и давлении — толкает поршень и придает кинетическую энергию двигателю. Заметьте существенные шаги в этом процессе: вещества с высоким химическим потенциалом (уголь и кислород) претерпевают трансформацию в вещества с низким химическим потенциалом (диоксид углерода и вода), и разница энергии появляется как высокотемпературное тепло (увеличенная кинетическая энергия молекул воды, чтобы быть более точным). Это тепло затем преобразуется в механическую работу (кинетическая энергия молекул пара передается поршню двигателя). Но в этой трансформации только относительно небольшая пропорция (10% до 20%) доступной энергии преобразуется в механическую работу: остальное рассеивается как невосстановимое низкотемпературное тепло путем излучения от котла, паровых труб, двигателя и как тепло, которое переходит в воду конденсатора.

В организме в целом нет различия между фиксированными частями механизма и рабочим веществом. Сам организм (его мышцы, нервы, железы и т. д.) является рабочим веществом. Далее, не совсем уверенно, что существует необходимая трансформация химической энергии в тепло. Источник энергии в случае теплокровного животного — это химическая энергия пищевых веществ и кислорода, принимаемых в его тело. Эти химические вещества претерпевают трансформации в пищеварительном канале и в метаболических тканях. Протеиды пищи расщепляются на амино-вещества в пищеварительном канале, и эти амино-вещества синтезируются в специфические протеиды тела животного. Соответствующие изменения происходят с углеводами и жирами, принятыми внутрь. Эти перестройки молекулярной структуры пищевых продуктов являются объектом процессов пищеварения и ассимиляции; и когда они завершены, определенная пропорция пищи, принятой в тело, стала включенной в живые ткани (мышцы, нервы и т. д.) тела животного или фактически стала их частью. Это живое вещество, соединения с высоким химическим потенциалом (протеиды, углеводы и жиры), претерпевает трансформацию в соединения с низким химическим потенциалом (вода, диоксид углерода и мочевина). Существует разница энергии, и она появляется как механическая энергия, как химическая энергия, требуемая для железистой активности, и как тепло.

Мы не должны, однако, заключать, что это тепло теплокровного животного сравнимо с отработанным теплом парового двигателя. Гомойотермное животное поддерживает свое тело при постоянной температуре, которая обычно выше, чем температура среды, в которой оно живет, и эта постоянство температуры очевидно дает много преимуществ. Химические реакции протекают со скоростью, которая варьируется с температурой, так что у теплокровного животного процессы жизни идут почти не затронутыми изменениями в среде. Животное демонстрирует полную активность в течение всех сезонов года. Оно не впадает, или не должно впадать, в спячку, и оно может жить в климатах, которые широко различаются. Мы поэтому находим, что наиболее широко распространенные группы наземных животных — это теплокровные млекопитающие и птицы, в то время как самые крупные и самые космополитичные морские животные — это теплокровные киты. Производство тепла у млекопитающих и птиц является поэтому прямой целью метаболизма животного; это средство, посредством которого последнее приобретает более полное господство над своей средой. Что это не обязательно шаг в трансформации химической в механическую энергию, мы видим, рассматривая метаболизм холоднокровных животных. В этих пойкилотермных организмах тело сохраняет температуру среды. Температура у таких животных может быть на градус или долю градуса выше, чем у среды, но в отсутствие точных калориметрических экспериментов мы не можем сказать, какая пропорция энергии пищи этих животных переходит в недоступную энергию пищи. Вероятно, это очень малая часть целого, и мы, таким образом, оправданы в утверждении, что у холоднокровного животного химическая энергия не преобразуется в значительной степени в тепло. Результат, конечно, в том, что жизненные процессы в этих организмах идут в ногу, так сказать, с температурой среды, поскольку химические реакции их метаболизма затронуты внешней температурой. Мы находим поэтому, что спячка, формирование стадий покоя и общее замедление метаболических процессов более характерны для холоднокровного животного в течение более холодных сезонов, чем для теплокровного животного. Первое не имеет того господства над средой, которое достигнуто млекопитающим или птицей.

Метаболизм животного поэтому напоминает энергетический процесс теплового двигателя только в общем плане, что в обеих сериях трансформаций химическая энергия спускается из состояния высокого потенциала в состояние низкого потенциала, трансформируясь в механическую энергию при этом и, таким образом, выполняя работу. В тепловом двигателе химическая энергия трансформируется в тепло, а затем в механическую энергию, и из общего количества трансформированной энергии определенная большая пропорция страдает рассеянием путем конверсии в низкотемпературное тепло. В животном организме химическая энергия трансформируется непосредственно в механическую энергию, не проходя через фазу тепла. Если тепло производится, это потому, что оно, в некотором роде, доступная энергия, поскольку оно позволяет продолжение химических реакций при нормальной скорости. Аналогия животного с тепловым двигателем поэтому ложная. Она предполагает окисление пищевых продуктов и производство тепла, тогда как вовсе не уверенно, что какая-либо значительная пропорция энергии организма является результатом окисления: многие животные организмы действительно функционируют в полном отсутствии свободного кислорода. Далее, пропорция рассеянной энергии всегда мала по сравнению с тепловым двигателем и стремится к исчезновению. Второй закон термодинамики не ограничивает, таким образом, энергетические трансформации животного организма в той же степени, в какой он ограничивает энергетические трансформации физико-химического механизма.

Процессы, вовлеченные в растительный организм, отличаются еще больше в своем направлении от процессов «чисто физической» цепочки. Чтобы увидеть это ясно, мы должны рассмотреть воображаемый механизм, известный как тепловой двигатель Карно. Это система, в которой мы имеем (1) тепловой резервуар при постоянной высокой температуре, (2) холодильник при постоянной низкой температуре и (3) рабочее вещество, которое является газом. Энергия извлекается из резервуара в форме тепла, и это тепло расширяет газ, совершая работу. Газ сжимается, и его тепло затем отдается холодильнику. Совершенная работа равна разнице между количеством тепла, взятым из резервуара, и количеством, отданным холодильнику.

Эта серия операций называется прямым циклом Карно. Но механизм может работать в обратном направлении. В этом случае тепло переходит из холодильника в рабочее вещество, которое было при более низкой температуре. Рабочее вещество, или газ, затем сжимается, в результате чего операция нагревается до чуть выше температуры резервуара. Тепло, которое оно таким образом приобретает, затем отдается резервуару.

В прямом цикле Карно, следовательно, энергия переходит из состояния высокого потенциала в состояние низкого потенциала, и работа совершается механизмом. В обратном цикле Карно энергия переходит из состояния низкого потенциала в состояние высокого потенциала, и работа совершается над механизмом. Двигатель Карно, таким образом, совершенно обратим. Никакая энергия не рассеивается в его работе. Это, конечно, чисто воображаемый механизм.

В метаболизме зеленого растения диоксид углерода и вода принимаются в ткани листа и трансформируются в крахмал. Но энергия соединений, диоксида углерода и воды, намного меньше, чем энергия тех же соединений, когда они построены в крахмал. Энергия должна, следовательно, быть получена из некоторого источника, и этот источник, как говорят, — эфир. Солнечное излучение поглощается зеленым листом, и эта энергия используется для производства химической трансформации. Как именно это осуществляется, мы не знаем положительно, несмотря на много исследований. Возможно, что формальдегид формируется из диоксида углерода и воды, полимеризуется, а затем превращается в крахмал. Возможно, что поглощенные электромагнитные вибрации преобразуются в электричество в хлорофилловых тельцах листа, хотя когда излучение поглощается в физических экспериментах, оно преобразуется в тепло. Мы не знаем точно, каковы шаги в трансформации, хотя ясно, что солнечное излучение поглощается и что хлорофилл листа является инструментальным в конвертировании этой энергии излучения в химическую потенциальную энергию. Но важная вещь, которую нужно заметить, — это то, что мы имеем здесь процесс, тесно аналогичный процессу обратного двигателя Карно. Энергия (энергия диоксида углерода и воды) переходит из состояния низкого потенциала в состояние высокого потенциала (энергия крахмала), и работа совершается над растением при производстве этой трансформации.

Работа не совершается зеленым растением. Это утверждение, конечно, не совсем жестко верно, ибо определенное количество механической работы совершается растением. Цветы открываются и закрываются; усики могут двигаться и цепляться за другие объекты; существует циркуляция протоплазмы в клетках растений и циркуляция сока в сосудах стеблей и т. д. Также работа совершается против гравитации при поднятии тканей растения над почвой, в то время как работа также совершается корнями при проникновении в почву. Но когда сравнивается с работой, совершаемой излучением при производстве химических трансформаций, упомянутых выше, эти другие расходы энергии должны быть незначительными. Говоря в общем, тогда, мы можем описать зеленое растение как систему, в которой доступная энергия накапливается в форме химических соединений высокого потенциала. Это, далее, система, в которой энергия трансформируется без совершения механической работы, за исключением тривиальной степени, и в которой нет формирования тепла, или по крайней мере в которой количество рассеянного тепла заметно только в течение очень ограниченных фаз, относительно мало в течение других фаз и стремится к исчезновению.

Давайте теперь объединим процессы растения и животного; мы начнем с последнего. В нем мы имеем механизм, который совершает работу. Источник его энергии — потенциальная химическая энергия его пищевых продуктов, которые сводятся к тем веществам, известным как протеиды, жиры и углеводы. Энергетическая ценность этих соединений значительна, то есть если они сжигаются в потоке кислорода, большое количество тепла получается от их сгорания. Они принимаются животным, расщепляются химически и перестраиваются. Протеиды, съеденные животным (скажем, говядины, баранины или пшеницы), подвергаются воздействию ферментов пищеварительного канала и разлагаются на свои непосредственные составляющие, аминокислоты, а затем другие ферменты перестраивают эти аминокислоты так, чтобы сформировать протеид снова, но протеиды тех же видов, что характерны для тканей. Это разложение и ресинтез осуществляется также в отношении жиров и углеводов, принятых внутрь. Результат в том, что пища, принятая в пищеварительный канал, или по крайней мере часть ее, строится в живое вещество тела животного. Энергия, затраченная на эти процессы пищеварения и ассимиляции, вероятно, незначительна. В течение этих процессов животное поглощает доступную химическую энергию.

Энергия, таким образом принятая в животное, затем трансформируется. Большая часть ее появляется как механическая энергия — энергия телесного движения, движения сердца, легких, крови и т. д. — и тепло. Некоторая часть ее становится нервной энергией, под этим довольно расплывчатым термином мы имеем в виду энергию, вовлеченную в распространение нервных импульсов. Некоторая часть ее используется в железистых реакциях, в формировании пищеварительных соков, например. Большая часть ее, однако, трансформируется в механическую энергию и тепло. Как именно эти энергетические трансформации осуществляются, мы не знаем. Тепло, конечно, результат химических изменений, окислений, разложений или изменений того же рода, что и разбавление серной кислоты водой, но механическая энергия появляется как результат непосредственно химического изменения без посредничества тепла. Мы вернемся к этому моменту в более поздней главе и удовлетворимся тем, что скажем здесь, что химические соединения, содержащиеся в метаболических тканях тела животного, претерпевают трансформацию из состояния высокого в состояние низкого химического потенциала, и что эта разница потенциала представлена выполненной работой и сгенерированным теплом. Протеид, жир и углевод тканей представляют состояние высокого потенциала; а диоксид углерода, вода и мочевина, в которые эти вещества трансформируются, представляют состояние низкого потенциала.

Предположим, что у нас есть тепловой двигатель Карно, в котором температура резервуара с теплом составляет (скажем) 120°C, а температура холодильника — 50°C. Тепло холодильника все еще может быть использовано в качестве дополнительного источника энергии, если сделать его тепловым резервуаром другого двигателя Карно, у которого холодильник имеет температуру 0°C. Наш животный организм можно сравнить с циклом Карно; его резервуар энергии — это поглощенные белки, жиры и углеводы, а его холодильник (или сток энергии) — это выведенные углекислый газ и мочевина. Теперь мочевина высших млекопитающих заражается определенными бактериями, которые превращают ее в карбонат аммония. Другой вид бактерий превращает аммиак в нитрит, а еще один превращает нитрит в нитрат. Таким образом, основной процесс жизнедеятельности животного сочетается с несколькими вспомогательными.

Carbohydrate, fat, proteid

break down into Metabolism

of the animal ↓

Carbon dioxide

Water

Urea—————UreaMetabolism of

urea bacteria Chemical

Energy

at high

potential↓

passes into

ammonium

carbonate————ammonium carbonatemetabolism

of nitrifying

bacteria ↓

oxidises

to nitrite—————NitriteMetm. of

nitrifying

bacteria ↓

oxidises

to nitrate

chemical energy

at low potential

Стрелки показывают, что энергия спускается по наклонной плоскости, обозначенной прямым циклом Карно. Из углекислого газа и воды, выделяемых млекопитающим, нельзя получить больше работы, но из мочевины можно получить дополнительную работу, когда она используется бактериями и «ферментируется» до аммиака. Работу снова можно получить из аммиака с помощью бактерий, которые превращают его в нитрит, и еще раз из нитрита с помощью других бактерий, которые превращают его в нитрат. Нитрат представляет собой энергетический ноль, насколько это касается рассматриваемых организмов.

Другие азотистые остатки содержатся в моче животных, и могут образовываться некоторые другие продукты выделения. Но во всех этих случаях мы легко можем обнаружить вспомогательные преобразования энергии, осуществляемые бактериями, как в приведенной выше схеме. Это, следовательно, положительная, или прямая, половина того обратимого цикла Карно, с которым мы сравниваем жизнь. В нем энергия падает в потенциале (или интенсивности, или уровне), и в этом падении потенциала производятся преобразования — возможно, лучше будет сказать, проявляются. Мы рассмотрим эти преобразования позже; тем временем следует отметить, что в этом падении потенциала происходит деградация химической энергии. Образуются соединения — углекислый газ, вода и нитраты, — которые химически инертны. Бесполезно говорить, что углекислый газ может реагировать (скажем) с раскаленным магнием, вода — с металлическим натрием, а нитрат — с (скажем) раскаленным углеродом. Состояние химического равновесия возникло бы из чисто неорганического становления на нашей Земле, в котором не было бы металлического натрия, магния или раскаленного углерода; в котором металлы стали бы инертными оксидами, а углерод стал бы диоксидом. Образование этих соединений представляет собой предел для преобразований энергии. Заметьте также, что все эти преобразования энергии являются консервативными; общее количество остается неизменным на протяжении всего процесса и одинаково как в конце, так и в начале. Но энтропия возросла: недоступная энергия увеличилась за счет доступной энергии.

Рассмотрим теперь косвенный, или обратный, цикл Карно. Мы начинаем с инертного вещества, являющегося результатом метаболизма животного: углекислого газа, воды, нитратов и нескольких других минеральных веществ. У нас есть энергия солнечного излучения. Благодаря живому хлорофилловому пластиду в клетках зеленого растения это солнечное излучение использует углекислый газ и воду в качестве сырья для выработки крахмала. В то же время оно поглощает нитраты вместе с некоторыми другими инертными минеральными веществами из почвы и включает их в свои ткани. Крахмал, образовавшийся в хлорофилле, превращается в растворимый сахар, который циркулирует по сосудам растения и соединяется с азотистой солью при выработке белка. Белки, масла, жиры и смолы, и в большей степени углеводы, таким образом, создаются растением и накапливаются, ибо механическая работа им не совершается, и тепло не рассеивается — или, по крайней мере, эти процессы происходят в незначительной степени.

are synthesised to— proteid

fat

carbohydrate Carbon dioxide

Water

NitrateMetabolism

of the green

plant Chemical energy

at high potential. Chemical energy at

low potential

Таким образом, «рабочее вещество» нашего органического цикла вернулось в свое исходное состояние.

Мы рассмотрели процесс метаболизма у двух категорий организмов, типичного животного и зеленого растения, и объединили их, чтобы получить картину обратимого цикла физико-химических процессов. Когда мы говорим об «организме» в самом общем смысле, мы имеем в виду, что он проявляет эти два способа метаболизма. Это, конечно, не так ни для одного реального организма, который мы можем исследовать, или, по крайней мере, типичные способы поведения, характеризующие жизнь животных и растений, не наблюдаются у одной особи. Но мы обнаруживаем, что между двумя царствами нет абсолютного различия. Растение может проявлять способ питания, близко напоминающий таковой у животного (как у насекомоядных растений), и возможно, что фотосинтетический процесс в общем смысле может присутствовать в метаболизме некоторых животных. Некоторые низшие растения, зооспоры водорослей, проявляют движения, идентичные по характеру движениям низших животных. В основе обоих царств лежат организмы, например, перидинеи, которые имеют многое от структуры животного (хотя в их скелете присутствует целлюлоза), которые обладают подвижными органами, но которые также обладают фотосинтетическим аппаратом и проявляют типичный для растений способ питания. Далее, существуют симбиотические партнерства, то есть объединения растения и животного в одной «особи» (как, например, среди низших червей, иглокожих, мшанок, моллюсков и других групп животных). В этих случаях зеленые клетки водорослей, способные образовывать крахмал из углекислого газа и воды под влиянием света, оказываются внедренными в ткани животного. Мы также обнаруживаем, что в отношении некоторых фундаментальных признаков растение и животное проявляют близкое сходство: структура клетки, например, и в высшей степени особый способ конъюгации зародышевых ядер при половом размножении. Мы должны рассматривать все отличительные признаки растения как представленные у животного и наоборот. Почему они специализировались в разных направлениях — это вопрос, который мы обсудим позже.

Организм, следовательно, поскольку мы рассматриваем его как физико-химический механизм, как арену энергетических событий, проявляет следующие общие характеристики:

(1) Он медленно накапливает доступную энергию в форме химических соединений с высоким потенциалом, при этом над ним совершается работа.

(2) Он высвобождает эту энергию в относительно быстрых, контролируемых «взрывных реакциях», преобразуя ее в движения, осуществляемые сенсомоторной системой частей, при этом работа совершается им самим.

(3) Во всех этих преобразованиях количество энергии, которое рассеивается, относительно мало и стремится к исчезновению.

Таким образом, с точки зрения энергетических процессов, таковы характеристики жизни, если использовать этот термин в общем смысле, указанном выше.

Существует ли абсолютное различие между органическим механизмом и неорганическим? Заметим прежде всего, что сами фактические физико-химические преобразования, которые мы изучаем в неорганической материи, идентичны тем, которые мы изучаем в организме. Молекулы углекислого газа, воды, нитратов, хлорида натрия, хлорида калия, фосфатов и так далее — точно такие же в инертной материи, как и в организме. Химические преобразования, такие как гидролиз крахмала, инверсия тростникового сахара или расщепление нейтрального жира, безусловно, являются точно такими же процессами, проводим ли мы их в стеклянных сосудах лаборатории или наблюдаем, как они протекают в живых тканях тела животного. Те же молекулярные перегруппировки и те же переносы энергии происходят в обеих сериях событий. Однако это не является материалом для различия: нам нужно выяснить, является ли направление группы физико-химических реакций одинаковым в организме и в ряде неорганических процессов.

Вернемся к циклу Карно. Это ряд операций, которые происходят в воображаемом механизме таким образом, что вся серия может быть легко обращена. Тепло подводится к воображаемому двигателю, который затем совершает работу и отдает свое тепло холодильнику. Затем работа совершается над двигателем, который после этого забирает тепло из холодильника и возвращает его источнику. Работа, совершаемая двигателем в прямом цикле, равна работе, совершаемой над ним в обратном цикле. Тепло, забранное из источника и отданное холодильнику в прямом цикле, равно теплу, забранному из холодильника и отданному источнику в обратном цикле. Но это чисто воображаемый механизм, и весь опыт показывает не только то, что он не был реализован на практике, но и то, что он не может быть реализован таким образом. Если бы его можно было реализовать, мы бы показали, что второй закон термодинамики физически не верен.

Реализуют ли энергетические процессы жизни такой идеально обратимый цикл операций? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны рассмотреть судьбу энергии, которая поглощается в метаболическом цикле растения, и той, которая выделяется в цикле животного. Вся ли энергия солнечного излучения, поглощаемая растением, переходит в форму потенциальной химической энергии углеводов и других производимых веществ? Переходит ли какая-либо часть энергии животного, возникающая в результате метаболизма его тела, в недоступную форму — то есть в форму, в которой она не может быть использована другими организмами? То есть, рассеивается ли энергия организмом?

Несомненно, в некоторой степени рассеивается, но в гораздо меньшей степени, чем в неорганической цепи процессов. Часть энергии солнечного излучения, поглощенной растением, должна превратиться из-за трения при любых происходящих движениях в низкотемпературное тепло, и некоторое количество тепла, как бы мало оно ни было, генерируется метаболизмом растения. Опять же, часть тепла теплокровного животного должна излучаться в пространство или отводиться от его тела; и эта энергия рассеивается — предположим, по крайней мере, что она рассеивается именно так в физическом смысле. Вероятно, некоторое количество тепла также генерируется метаболизмом хладнокровного животного, хотя это должна быть очень малая доля от общего количества преобразованной энергии. Мы видим, таким образом, что различие заключается в степени, хотя разница между неорганическими и органическими энергетическими процессами в этом отношении очень велика; настолько велика, что мы должны рассматривать ее как фундаментальное различие и как показатель ограниченности второго закона при его распространении на функционирование организма.

Но мы должны также рассмотреть эффект работы, совершаемой организмом. Мы рассмотрим природу и значение эволюционного процесса в следующей главе, а пока мы можем сформулировать этот тезис: процесс эволюции ведет к человеку и его деятельности. Он ведет, если мы рассматриваем процесс как направленный; но даже если мы рассматриваем его как случайный процесс, мы все равно обнаруживаем, что человек, гораздо больше, чем любой другой организм, является его результатом. Все факты биологии и истории показывают, что человек доминирует в органическом мире, растительном или животном; что вся тенденция его деятельности заключается в устранении тех организмов, которые являются враждебными, и в поощрении тех, которые полезны. Уже за короткий период его разумной деятельности волк исчез из цивилизованных земель, в то время как собака была выведена. Вид за видом враждебных или вредных организмов были или уничтожаются или изменяются, в то время как многочисленные другие виды были сохранены и изменены для его блага. В будущем мы видим органический мир, подчиненный ему либо полностью, либо в огромной степени.

Так же и в неорганическом мире. Реки, которые раньше стремительно неслись через пороги, рассеивая свою энергию движения в бесполезном невосполнимом тепле, теперь текут через турбины и водяные колеса, генерируя электричество и накапливая доступную энергию. Ветры, которые «естественным образом» рассеивали свою механическую энергию в бесполезном тепле, теперь приводят в движение корабли и ветряные мельницы. Приливы с их невероятно большой механической энергией теперь просто нагревают земную кору на бесконечно малую долю градуса ежедневно и производят тепло, которое сразу же излучается в пространство. Кто сомневается, что со временем и эта энергия будет накоплена для использования человеком? Множество химических реакций были потенциальными, так сказать, в молекулах нефти, в то время как энергия, которая могла бы их произвести, пропадала зря. Но под воздействием человеческой деятельности эта энергия стала направленной и заставила производить химические реакции, ранее существовавшие только в возможности, и все вещества современной органической химии возникли в результате.

Энергия человеческой деятельности, таким образом, была направлена на предотвращение или замедление прогресса в сторону рассеивания, или невосполнимой потери, космической энергии — энергии солнечного излучения и движений Земли и Луны. Человеческая деятельность накопила доступную энергию. Разница уровней воды между Ниагарой и порогами ниже представляет собой доступную механическую энергию. Несколько лет назад огромное количество этой энергии безвозвратно терялось в бесполезном тепле каждые двадцать четыре часа: теперь она остается доступной для работы; и это количество сохраненной работы значительно больше, чем человеческая энергия, которая была затрачена на возведение там гидроэнергетической установки.

Процессы, изучаемые физикой и химией, являются, следовательно, необратимыми. Мы можем представить себе идеально обратимый процесс, как в тепловом двигателе Карно, но это чисто интеллектуальная концепция, сформированная как предел ряда операций, которые все ближе и ближе приближаются к идеальной обратимости. Это концепция, которая не имеет физической реальности — лишь руководство для рассуждения. С другой стороны, мы видим, что все естественно происходящие физические процессы необратимы и в своей сумме ведут к полной деградации энергии. Механистическая биология изолирует физико-химические процессы в функционировании организма и видит, что они подчиняются закону рассеивания, так же как и закону сохранения энергии.

Тем не менее организм в целом, то есть жизнь в целом на Земле, не подчиняется закону рассеивания. То, что верно для изолированных процессов, на которые физиология разлагает жизнь, неверно для жизни. Во всех неорганических событиях энергия становится недоступной для совершения работы. Солнечное излучение, падающее на море и сушу, растрачивается в бесполезном невосполнимом тепле, но, падая на зеленое растение, накапливается в форме доступной химической энергии. Общим результатом жизни на Земле в прошлом было накопление огромных запасов энергии в виде угля и других веществ. Благодаря ее воздействию деградация была замедлена. Всякий раз, говорит Бергсон, когда энергия спускается по наклонной плоскости, указанной законом Карно, и где причина обратного направления может замедлить спуск, там мы имеем жизнь.

ГЛАВА III ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМА

Довольно длительное обсуждение в последней главе было необходимо для того, чтобы показать, насколько принципы энергетики, установленные физиками, применимы к организму. Мы видели, что первый закон термодинамики применяется именно так, со всей своей исключительностью. Чем тщательнее проводится физиологический эксперимент, тем точнее его результаты соответствуют тем, которые требует теория. Правда, относительно немногие экспериментальные исследования могут быть проконтролированы таким образом, но в тех, которые могут быть проверены расчетом (как, например, в хорошо известных калориметрических экспериментах), все стремится показать, что в тело организма в форме пищи поступают точно такие же количества материи и энергии, которые покидают его в виде излучаемого и проводимого тепла, совершенной работы и потенциальной химической энергии экскреций. Даже когда мы не способны (как в большинстве исследований) применить тест на соответствие теории, у нас есть убеждение, что закон сохранения соблюдается со всей своей строгостью.

Затем, всякий раз, когда было возможно применить методы химии и физики к изучению организма, было видно, что происходящие процессы являются химическими и физическими. Было замечено, что вещество живого тела состоит из большого (хотя и ограниченного) числа химических соединений, отличающихся от тех, что существуют в неорганической природе, главным образом своей большей сложностью. Было также замечено, что физико-химические реакции происходили в живом веществе, аналогичные или весьма похожие на те, которые можно было изучать в неживом веществе. Вывод, таким образом, был неотразим: жизнь организма была лишь фазой в эволюции материи и энергии и не отличалась ни в каком существенном отношении от физико-химической деятельности, которую можно было наблюдать в неживом мире.

Эти выводы были изложены Гексли в его знаменитой лекции «Физическая основа жизни» более сорока лет назад настолько хорошо, что все последующие высказывания были лишь повторениями этого тезиса в менее совершенной форме. Существование материи жизни, говорил Гексли, зависело от предварительного существования определенных химических соединений — угольной кислоты, воды и аммиака. Уберите любое из них из мира, и жизненные явления прекратятся. Они являются предшественниками растительной протоплазмы, точно так же, как последняя является предшественником животной протоплазмы. Все они являются безжизненными веществами, но при соединении в определенных условиях они порождают сложное тело, называемое протоплазмой; и эта протоплазма проявляет явления жизни. Нет видимого разрыва в ряду все более сложных соединений между водой, углекислым газом и аммиаком, с одной стороны, и протоплазмой — с другой. Мы решаем называть различные виды материи углеродом, кислородом, водородом и азотом и говорить об их деятельности как об их физико-химических свойствах. Почему же тогда мы должны говорить иначе о деятельности вещества протоплазмы?

«Когда водород и кислород смешиваются в определенных пропорциях и через них пропускается электрическая искра, они исчезают, и на их месте появляется количество воды, равное по весу сумме их весов. Нет ни малейшего сходства между пассивными и активными силами воды и силами кислорода и водорода, которые породили ее... Мы называем эти и многие другие явления свойствами воды, и мы не колеблясь верим, что каким-то образом они проистекают из свойств составляющих элементов воды. Мы не предполагаем, что нечто, называемое «аквозностью», вошло и завладело оксидом водорода, как только он образовался, и направило водные частицы на их места в гранях кристалла или среди листочков инея».

«Изменяется ли дело хоть в чем-то, когда угольная кислота, вода и аммиак исчезают, и на их месте, под влиянием уже существующей протоплазмы, появляется эквивалентный вес материи жизни?»

«Правда, нет никакого сходства между свойствами компонентов и свойствами результата. Но его не было и в случае с водой. Также верно, что влияние уже существующей протоплазмы — это нечто совершенно непостижимое. Но понимает ли кто-нибудь вполне modus operandi электрической искры, которая проходит через смесь кислорода и водорода? Какое тогда есть оправдание для предположения о существовании в живой материи чего-то, что не имеет представителя или коррелята в неживой материи, которая породила ее?»

Все исследования за более чем сорок лет не оставляют ничего, что можно было бы добавить к этому утверждению того, что во времена Гексли называлось материалистической биологией. Это было очень непопулярное утверждение в то время, но сейчас оно стало довольно модным. Пусть читатель сравнит его со всем, что было сказано и написано с 1869 года, даже с высказываниями Британской ассоциации 1912 года, и он обнаружит, что оно выражает точку зрения механистической биологии гораздо лучше, чем все последующие переформулировки. Единственная разница, которую он обнаружит, заключается в том, что последние стали (как сказал Уильям Джеймс об академических философиях) довольно заезженными. Их так часто доставали и показывали любопытствующей публике, что каждый показ отнимал что-то от их свежести.

Теперь пример Гексли так хорошо подводит к рассмотрению различий между химической деятельностью организма и таковой неорганической материи, что мы можем рассмотреть его в некоторых деталях. В чем же тогда разница между взрывом смеси кислорода и водорода и фотосинтезом крахмала зеленым растением?

В случае синтеза воды мы имеем пример экзотермической химической реакции. Мы должны думать о смеси кислорода и водорода как о существующей в состоянии «ложного равновесия». Ее можно сравнить с грузом, покоящимся на наклонной плоскости.

Fig. 8.

Предположим, что плоскость — это лист гладко отполированного стекла, а груз — гладкий стеклянный блок. Наклоняя плоскость все больше и больше, можно найти угол, при котором малейший толчок заставит груз соскользнуть вниз. Теперь в случае взрывчатой смеси кислорода и водорода мы имеем химический аналог. Либо газы вообще не соединяются при обычной температуре, либо они соединяются «бесконечно медленно». Но малейший импульс, электрическая искра, требующая почти бесконечно малого количества энергии, запускает соединение газов, и это продолжается до тех пор, пока все не превратится в водяной пар. В этой реакции большое количество энергии высвобождается в форме тепла. Это тепло превращается в кинетическую энергию частиц воды, которые конденсируются из пара, образовавшегося при взрыве, и эти частицы принимают температуру окружающей среды. Энергия, которая была потенциальной во взрывчатой смеси и которая была способна совершать работу, все еще существует как кинетическая энергия образовавшейся воды, но она стала недоступной для любого естественного процесса совершения работы.