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.
Глава 11. Кристаллы
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 протон, нейтрон и электрон — из них состоят все атомы.
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 элементом. У благородных газов, таких, как гелий или неон, молекулой является просто атом, но обычно молекулы содержат два атома и больше. Молекула водорода, например, состоит из двух атомов водорода, молекула кислорода — из двух атомов кислорода.
Если в молекулу объединяются атомы разного рода, вещество называется соединением. Обычная вода — соединение. Ее молекула содержит два атома водорода, химически связанных с одним атомом кислорода. Число атомов в молекуле химического соединения может меняться от двух-трех до десятков тысяч — из такого огромного числа атомов состоят молекулы сложных белков.
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.