Читать книгу "Вселенная внутри вас - Брайан Клег"

Тяжелый металл или благородный газ?

Периодическая таблица предсказывает, что унунквадий должен вести себя приблизительно, как свинец. По терминологии Менделеева, он и назывался раньше экасвинцом, так как находится в таблице прямо под ним. Однако, как ни странно, несмотря на то, что мы располагаем всего несколькими атомами унунквадия, высказываются предположения, что на самом деле он по своим свойствам должен быть больше похож на инертный газ, чем на металл.

Благородные, или инертные, газы составляют самую «мирную» последнюю колонку периодической таблицы. Их внешняя электронная оболочка заполнена до отказа, поэтому они не проявляют интереса к вступлению в реакцию с другими элементами. В их число входят, например, такие газы, как гелий, неон и ксенон. Они используются в различных типах осветительных устройств, однако более известным является гелий. Его необычность заключается в том, что впервые он был обнаружен на Солнце и лишь затем его нашли на Земле. Это объясняется тем, что гелий не так-то легко уловить в воздухе, поскольку он очень быстро поднимается в верхние слои атмосферы. Тем не менее этот элемент достаточно распространен, и мы можем купить баллончик с гелием, чтобы надуть воздушный шарик. Большая часть гелия извлекается из природного газа в ходе его добычи.

Но если у нас так мало материала для изучения, как же мы можем утверждать, что унунквадий ведет себя скорее как инертный газ, чем как металл?

Атомы элемента пропускают через тонкую трубку, покрытую внутри слоем золота. На одном конце трубка имеет комнатную температуру, которая последовательно понижается до ‑185 °С на другом конце. По мере прохождения по трубке атомы теряют энергию за счет понижения температуры, и их колебания становятся все меньше.

При этом мы ожидаем, что атомы металлов, например свинца, пройдут не слишком далеко и свяжутся с золотом в самом начале трубки. В то же время «необщительные» инертные газы проделают намного больший путь, прежде чем прикрепятся к стенке. Атомы элемента № 114 доходят до самого конца трубки, что позволяет сделать вывод о том, что они больше похожи на инертные газы, чем на свинец.

Это вовсе не значит, что периодическая система элементов дала сбой. Похоже, что на химию в данном случае начинает оказывать влияние теория относительности. Поскольку атомы тяжелых элементов содержат большое количество электронов, на внешних оболочках, которые расположены дальше всего от ядра, они должны двигаться быстрее обычного. Специальная теория относительности утверждает, что чем быстрее что-то движется, тем большую массу приобретает. Предполагается, что эти быстрые электроны приобретают достаточное количество дополнительной массы, чтобы изменить химические свойства вещества.

Превращение пищи в энергию

На что бы ни был похож унунквадий, вероятность его попадания в организм человека крайне низка, зато желудку приходится сталкиваться с огромным количеством других атомов. С технической точки зрения он выполняет в пищеварительной системе функцию предварительной переработки пищи, чтобы затем ее легче было превратить в энергию. В желудке пища подвергается воздействию соляной кислоты и ферментов – сложных химических веществ, которые специализируются на разложении белков. Получившаяся в итоге полупереваренная кашица поступает дальше в кишечник.

Предварительная переработка поступившей в организм пищи нужна для того, чтобы быстрее получить доступ к относительно простым веществам типа сахаров и жиров, состоящим из углерода, водорода и кислорода. В систему подается и дополнительный кислород, перенесенный кровью из легких. Он вступает в реакцию с сахарами и жирами, окисляя их. Мы не раз наблюдали в жизни реакцию окисления, глядя на огонь, дающий нам тепло. Реакция, происходящая в организме человека, – это фактически медленное химическое горение, в ходе которого кислород превращается в углекислый газ, воду и энергию, аккумулирующуюся митохондриями в химической форме.

Если сравнивать с животными, то у нас наблюдается одна важная особенность в подходе к еде. Перед тем как съесть продукты, мы их моем, очищаем и варим, чтобы они лучше усваивались.

Горячая еда – хорошая еда

Никто точно не знает, каким образом вареная пища заняла важное место в жизни человека. Обычно предполагается, что это произошло случайно, когда какое-то животное или зерна упали в огонь или оказались рядом с ним. Привлекательный запах, возможно, побудил людей подобрать и съесть поджаренную пищу, а приятный вкус привел их к выводу, что этот опыт имеет смысл повторить.

Разогревая продукты питания, мы меняем структуру белков, благодаря чему их становится легче жевать и усваивать. Кроме того, в ходе термической обработки высвобождаются некоторые сложные химические вещества, воздействующие на наше обоняние. Обычно принято считать, что при выборе пищи мы руководствуемся вкусовыми ощущениями. Однако запах является не менее важным компонентом в процессе определения качества еды. Вы ведь не станете пробовать экскременты на вкус, чтобы убедиться в том, что это не самое лучшее блюдо?

Обоняние представляет собой передовую линию обороны, защищающую нас от употребления опасных и вредных продуктов. Многое из того, что мы приписываем вкусу, на самом деле объясняется запахом. Аппетит просыпается за счет того, что в процессе варки углеводы распадаются на простые сахара, а кипящая вода способствует повышению концентрации запаха. Кроме того, в воздух при этом попадают ароматические вещества, стимулирующие не только обоняние, но и вкус.

Уже давно был замечен важный побочный эффект приготовления пищи – уничтожение бактерий и вирусов, обезвреживание некоторых токсинов, в частности фитогемагглютинина, который содержится в фасоли (употребление которой в сыром виде может привести к смерти), а также ядов, содержащихся в растениях семейства пасленовых (например, в картофеле).

Должно быть, прошло немало времени, прежде чем люди заметили, что вареное мясо не только вкуснее и мягче, но и уменьшает вероятность смерти и возникновения болезней. Но когда они это поняли, в пищу стали употребляться и те продукты питания, которые в естественном виде раньше были абсолютно несъедобными.

Видимо, это был непростой процесс, особенно когда дело касалось продуктов, которые в сыром виде ядовиты, например фасоли. Трудно представить себе, как чувствовал себя человек, видевший, что его сосед умер, съев сырую фасоль, и все-таки шедший на риск и евший вареную фасоль! Видимо, на этот риск его толкал голод. Возможно также, что фасоль случайно оказалась в вареном блюде, но так или иначе люди заметили, что если ее сварить, то ужасных болей в желудке после этого не возникает.

Таким образом, термическая обработка продуктов стала для нас нормой и благодаря ей мы получаем энергию из пищи.

Бодрящая чашка

Разумеется, мы едим не только ради пополнения запасов энергии. Наши органы чувств настроены не только на обеспечение выживания, но и на получение удовольствия. В ряде продуктов содержатся вещества, оказывающие непосредственное воздействие на мозг. Взять хотя бы чашку чая или кофе. Кофеин, содержащийся в кофе, чае и некоторых других напитках, представляет собой наркотик, оказывающий быстрое воздействие на нервную систему. Люди уже очень давно начали использовать кофеин для того, чтобы взбодриться. Чай в Китае пьют уже много тысяч лет. Значительно позже – в XVI веке – в страны Запада пришел кофе из Африки, где его тоже издавна использовали в качестве стимулятора.