«Какой формулой точно описывается состав человеческого тела, сравнительное распределение в нем химических элементов, в том числе и загрязняющих веществ? Какой может быть формула первого инопланетного существа, с которым мы можем столкнуться?»
«Химическая формула» человека зависит от ряда факторов, не в последнюю очередь от того, мужчина это или женщина. В организме мужчины содержится больше воды, чем в организме женщины, у которой преобладают липиды. Если сравнивать по весу, на долю кислорода приходится две трети веса тела, за ним следует углерод — 20 %, водород — 10 % и азот — 3 %. Элементы, содержащиеся в загрязняющих веществах, будут присутствовать в организме лишь в незначительных количествах.
Если разложить тело человека на атомы, мы получим эмпирическую формулу Н 15750N 310О 6500С 2250Са 63Р 48К 15S 15Na 10С 16Mg 3Fe 1. Относительное количество атомов в ней отличается от процентного соотношения по весу, потому что атомы имеют разную массу.
Состав инопланетных форм жизни зависит от двух основных факторов. Во-первых, от элемента, который образует «скелет» макромолекул этих организмов. Основой всех ныне известных нам форм жизни является углерод, способный образовывать длинные цепочки, к которым присоединяются другие элементы. Наиболее вероятным альтернативным «строительным материалом» для макромолекул могут быть кремний, фосфор или азот. Во-вторых, необходимо растворяющее вещество для биохимических реакций, управляющих жизнедеятельностью организма. Самая вероятная альтернатива воде — аммиак (NH 3), способный растворять молекулы большинства органических веществ. Аммиак остается жидким при температуре гораздо ниже температуры замерзания воды, он преобладает в космосе. Следовательно, основой инопланетных форм жизни скорее всего являются соединения кремния и аммиака.
Лаури СуорантаЭспо, Финляндия
Химические элементы в организме взрослого человека можно разложить на различные молекулы и атомы. В стандартном виде точная формула будет выглядеть так: 7 х 10 25Н 2О + 9 х 10 24С 6Н 12О 6+ 2 х 10 24СН 3(СН 2) 14+… и т. д.
Но этой формулы хватит, чтобы заполнить целую книгу, к тому же мы вряд ли сумеем определить все вещества. Наличие метаболизма — процесса химического и энергетического обмена в организме — подразумевает постоянное изменение любой химической формулы организма.
Знать химическую формулу процесса бывает полезно. Если мы определим все элементы и математические соотношения между ними, нам удастся составить представление о самом процессе. Но это еще не все. Жизни присущи экстенсивная и адаптивная функции саморегуляции собственной структуры и существование обратной связи. Организм использует свои ресурсы собственным, постепенно развивающимся способом. Химические реакции остаются неизменными, но их совокупное действие зависит от развивающихся систем управления. Это означает, что записать точную формулу человеческого организма не только невозможно: подобные попытки никчемны, они вводят в заблуждение. Жизнью называется все, что происходит с химическими веществами, а не только то, что из них состоит.
Полагаю, то же самое справедливо и для инопланетных форм жизни, с которыми мы могли бы столкнуться. Мы тратим много времени на изучение сигналов электромагнитного спектра и получаем их в большом количестве. Но как узнать, свидетельствуют ли какие-нибудь из них о существовании внеземных форм жизни? Видимо, только по характерным для жизни показателям — «я управляю происходящим, я не просто какой-нибудь детерминирующий химический процесс».
Джон Уолтер ХауортЭксетер, Девон, Великобритания
«Когда люди погибают от удара электрическим током, что их убивает — сила тока или напряжение?»
Смерть от удара электрическим током наступает чаще всего при прохождении тока через область сердца. Многое зависит от продолжительности воздействия тока, у каждого человека свой предел переносимости. Частота в сети электропитания, величина которой колеблется в пределах 50–60 герц, чрезвычайно опасна; при такой частоте даже ток силой в несколько десятков миллиампер способен вызвать фибрилляцию сердца. Пульс ускоряется, значительно превышая нормальный, кровь перестает поступать в мозг, смерть наступает через несколько минут.
Поскольку человеческий организм обладает электрическим сопротивлением, сила тока, проходящего через него, зависит от напряжения и кроме того от влажности кожи и от точек входа и выхода тока. Следовательно, очень трудно найти безопасное напряжение для любых условий. Такая попытка была предпринята рабочей группой по электрошоку, работавшей при Международной электротехнической комиссии (МЭК), но количество переменных заметно усложнило разработку простых рекомендаций.
Существуют и другие механизмы, способные вызвать смерть от удара электрическим током. Один из них — механизм сокращения мышц. Если ток проходит через грудь, он может препятствовать дыханию и привести к асфиксии. Прохождение тока через голову влияет на дыхательный центр мозга, что опять-таки влечет удушье. В этих случаях решающим фактором опять оказывается не напряжение, а сила тока.
Большинство пострадавших от удара электрическим током выживают. Это происходит не потому, что они отличаются особой выносливостью, а из-за наличия фактора, который снижает силу тока, — например, сопротивления одежды или обуви, а также продолжительности воздействия. Размыкатели заземления (также называемые защитными выключателями замыкания на землю), которые часто считают панацеей, могут сократить продолжительность шока, но от самого удара электрическим током не спасают.
Короче говоря, смерть от удара током — функция силы тока и времени.
Н. К. ФрисуэллРабочая группа по электрошоку при Международной электротехнической комиссии, Хоршем, Западный Суссекс, Великобритания
Ущерб, нанесенный ударом электрического тока, зависит от силы тока. Но если речь не идет о сверхпроводниках, для тока требуется напряжение, поэтому различие гипотетическое. Будь сопротивление человеческого тела постоянной величиной, напряжение могло бы стать действительным критерием. Но сопротивление варьируется в зависимости от ряда факторов.
Например, электрическое сопротивление сухой кожи — 500 кОм. Но сопротивление влажной кожи снижается до 1000 Ом, что лишь вдвое больше сопротивления соленой воды. Следовательно, с мокрой кожей мы более уязвимы для тока.
Важен также путь прохождения тока. Вот почему при выполнении электромонтажных работ рекомендуется стоять на изолирующем материале и держать одну руку за спиной, чтобы заземленный ток прошел не через грудь, а в ноги: таким образом снижается вероятность прохождения тока через сердце. Если ток пройдет через сердце, оно может остановиться, а пострадавший получит серьезные ожоги, поскольку электрическая энергия преобразуется в тепло.
Считается, что переменный ток в 4–5 раз опаснее постоянного, поскольку вызывает более сильные сокращения мышц. Кроме того, переменный ток стимулирует потовыделение, понижающее сопротивление кожи и увеличивающее силу тока, проходящего через тело. Самый опасный диапазон — 60 периодов в секунду.
Томас Эдисон пытался использовать это свойство, когда в 1886 году в штате Нью-Йорк был учрежден комитет по замене повешения более гуманной казнью. Под началом Эдисона Гарольд Браун изобрел электрический стул, питающийся от переменного тока. Конкуренты Эдисона, электрические компании, предлагали именно этот вид тока для коммерческого использования. Эдисон надеялся, что потенциальные клиенты откажутся от переменного тока, которым казнят преступников, в пользу разработанной им системы постоянного тока. К сожалению, для Эдисона этот нестандартный маркетинговый ход оказался неудачным: переменный ток обходился дешевле, его напряжение можно было повышать для эффективной передачи на более значительные расстояния.