Саморазвитие природы

Значение в науке идей автора о поверхностном Слое воды

Мной разработан молекулярно-кинетический механизм формиро­вания поверхностного слоя воды и гипотезы о двух его новых свойст­вах, проявляющихся в микропорах, - давления разуплотнения и микро - породиффузионного каталитического эффекта (МДК-эффекта). В связи с этим данный слой может быть назван универсальным регулятором обмена веществ в живой и неживой природе Земли.

В земной коре МДК-эффект способствует образованию микропо­ристой системы в породах и поддержанию ее в рабочем состоянии при метасоматических процессах, являющихся главнейшим фактором диф­ференциации в ней вещества. Благодаря метасоматическим процессам первоначально однородная Земля, после формирования из газово - пылевой туманности, расплавления, кристаллизации дифференцируется (уже после затвердевания) на земные оболочки: мантию - базальтовый слой - гранитный слой. Эти процессы способствуют образованию эндо­генных месторождений полезных ископаемых и магматических пород внутри земной коры. Именно МДК-эффект поддерживает метасомати - ческие процессы благодаря тому, что растворенные вещества, попадая в микропоры, под его воздействием быстро реагируют со стенками мик - ропор в горных породах, и так же быстро стремятся удалиться оттуда продукты этих реакций. Причем чем более тонкими становятся микро­поры, тем быстрее вынос из них прореагировавшего вещества и меньше привнос нового вещества. Именно поэтому микропоры не закупорива­ются, так как на определенном этапе их сужения вынос превышает привнос веществ, и они опять начинают расширяться. Как бы горное давление в породах ни стремилось сжать микропоры, оно просто не успевает этого сделать, потому что они гораздо быстрее опять расши­ряются за счет ускорения выноса из них химических веществ. Можно образно сказать, что МДК-эффект противодействует горному давлению не силой, а хитростью. Он не противостоит ему физически контрдавле­нием, а действует путем ускоренного выноса вещества из микропор. Поэтому последние все время открыты, и сквозь них происходят пере­распределение и обмен веществ в земной коре.

Благодаря МДК-эффекту залечиваются все тектонические наруше­ния, трещины и пустоты в горных породах земной коры и раны, порезы и царапины в живой материи. Такое действие эффекта проявляется в виде механизма, названного автором механизмом диффузионного флюидозамещения. Сущность его заключается в том, что в случае нане­сения материи какой-либо разрывной деформации МДК-эффект начи­нает ускоренно выносить в образовавшиеся при этом "пустоты" хими­Ческие вещества из вмещающей материи в виде здесь же образующихся коллоидных или полимеризованных частиц, сразу же заполняющих эти пустоты веществом до плотности, близкой к плотности самой материи. Затем это коллоидное вещество уже само преобразуется в вещество близкое к составу вмещающей материи в соответствии с ее жизнедея­тельностью: в горных породах заполнение пустот сопровождается кри­сталлизацией здесь минералов из вмещающих пород, а живая материя заживляет нанесенные ей раны и продолжает дальше функционировать как здоровая биологическая ткань. При этом в земной коре в зонах тек­тонических разломов в их верхних горизонтах (на глубинах примерно до 5 км) образуются гидротермально-метасоматические эндогенные месторождения, а на больших глубинах - расплавы магматических по­род. Благодаря заполнению трещин происходит выравнивание плотно­сти земной коры, она опять приходит в состояние равновесия, которое было нарушено тектоническими разломами, т. е., по существу, месторо­ждения и магматические породы - это заживленные рубцы в теле зем­ной коры.

Магматические расплавы в земной коре зарождаются сначала только вдоль трещинных полостей и зон рассланцевания в виде тонких многочисленных прожилков - мигматитов. Продолжение тектониче­ских движений способствует выдавливанию расплавов из трещин и объединению прожилков в крупные магматические резервуары и вне­дрению последних в верхние горизонты земной коры в виде магматиче­ских интрузий. Однако процесс внедрения на больших глубинах вряд ли может быть обусловлен появлением каких-либо крупных пустот, которые могли бы заполняться расплавом. Процесс выдавливания рас­плавов из трещин в магматические резервуары и перемещения послед­них, по существу, следует понимать как всплывание магмы в окруже­нии сравнительно пластичных вмещающих пород, которые сразу же занимают тот объем, который ранее занимала магма. Иначе говоря, процесс формирования магматического плутона связан с деформацией пород и, следовательно, с формированием трещинных зон и зарождени­ем новых порций расплавов. По сути, зарождение магмы, формирова­ние батолитов и их продвижение в верхние горизонты земной коры - неразрывно связанный процесс. Эта неразрывность прекращается толь­ко в верхних горизонтах земной оболочки, где вследствие низких тем­ператур и других физико-химических параметров магмообразование уже невозможно. Здесь внедрение интрузий происходит в результате инъекции магмы в трещинные зоны и механического раздвижения их стенок так, как это обычно предполагается для близповерхностных ги - пабиссальных интрузий.

Подъем интрузии по принципу ее всплывания в окружении отно­сительно пластичных пород может происходить уже без тектонических подвижек. Сама интрузия как более легкая по удельному весу в процес­се подъема создает деформации в окружающих породах, т. е. зоны не­равномерной пористости и трещиноватости, что, в свою очередь, посто­янно поддерживает диффузионный механизм зарождения магматиче­ских расплавов. По существу, тектонические подвижки могут служить только стимулятором зарождения магм, которые затем, после образова­ния плутона более или менее значительных размеров, сами приобрета­ют способность генерировать магмы. Следовательно, благодаря текто­ническим подвижкам возникает саморегулирующая система, когда сама интрузия вследствие перемещения под влиянием собственного удель­ного веса генерирует расплавы такого же состава, постоянно попол­няющие ее в ходе перемещения.

МДК-эффект создает осмос и осмотическое давление, поддержи­вающее наполненность водой и упругость биологических клеток - тур- горное давление, без чего невозможна жизнь на Земле. Это осуществля­ется через полупроницаемые плазматические мембраны клеток с мик­ропорами, пропускающими воду, но только частично пропускающими растворенные вещества. Растворенные молекулы в процессе своего хао­тического движения в воде, как отмечалось выше, отталкиваются от стенок мембраны и устьевых частей микропор. В процессе этого оттал­кивания молекулы, двигаясь ускоренно от стенок сквозь массу молекул воды, преодолевают их сопротивление и стремятся как бы оттянуть эту массу воды от стенки так же, например, как человек в лодке, отталкива­ясь шестом от берега, воздействует на воду и оттесняет ее от берега. Поскольку такой стенкой является полупроницаемая мембрана с мик­ропорами, молекулы растворенного вещества отталкивают эту массу воды сильнее в ту сторону, где таких молекул больше - в раствор большей концентрации. Результатом является перетягивание в эту сто­рону тонких "канатиков" воды сквозь микропоры мембраны и создание таким образом осмоса и осмотического (тургорного) давления. Непо­средственно это перетягивание происходит в устьевых частях микро - пор, где и проявляется непосредственно действие МДК-эффекта.

С МДК-эффектом связана избирательная проницаемость всех ви­дов мембран, т. е. их способность пропускать сквозь микропоры одни вещества быстрее и другие - медленнее. Сущность этого заключается в том, что эффект начинает действовать при условии снижения концен­трации растворенных веществ, когда среднее расстояние между моле­кулами становится больше радиуса микропор мембраны, или, что то же, когда диаметр микропоры меньше двух средних расстояний между мо­лекулами растворенного вещества. При этом каждая молекула послед­него, хаотически блуждая в объеме раствора и оказавшись вблизи усть­евой части микропоры, проходит сквозь микропору не при каждой по­пытке двинуться в этом направлении, так как на входе она наталкивает­ся на стенки ее и это заставляет ее возвращаться. Этот проход бывает успешным только, скажем, с десятой попытки, тогда как в случае очень широких пор, или наоборот, что то же самое, очень высокой концен­трации растворенных веществ, когда расстояние между их молекулами больше радиуса микропор, любое движение молекулы в этом направле­нии ведет к успешному попаданию в микропору и прохождение сквозь нее. Можно образно сказать, что в первом случае молекуле надо по­пасть "в десятку", и это очень трудно сделать с одной попытки, а во втором - "в молоко", что можно сделать с вероятностью 100 %. Пред­ставьте себе, что цепь милиционеров сдерживает толпу людей: в случае редкой цепи вся толпа легко пройдет сквозь нее, а если цепь будет плотной, то пройти сможет только часть людей. И вот, когда цепь будет плотной, начинается избирательное прохождение людей сквозь нее. Первыми и в большем количестве пройдут те люди, которые быстрее всего двигаются в толпе и поэтому чаще всех делают попытки пройти сквозь цепь. А медленнее двигающиеся люди имеют меньшую вероят­ность пройти и поэтому будут дольше задерживаться, а их количество перед цепью будет больше.

В этом и заключается принцип действия МДК-эффекта, регули­рующего избирательную проницаемость мембран. Более легкие по мас­се и поэтому быстрее двигающиеся молекулы быстрее способны пройти сквозь микропоры, чем более тяжелые молекулы, поэтому происходит накапливание одних молекул с одной стороны и уменьшение их кон­центрации с другой в процессе их перехода через микропоры. В этом явлении, вероятно, большую роль играет гидратация ионов растворен­ных веществ, т. е. обрастание их "шубой" поляризованных молекул во­ды. От толщины этой "шубы" и ее прочности будет зависеть и вес той или иной молекулы и, соответственно, скорость ее прохождения сквозь микропоры мембраны.

МДК-эффектом обусловлен гетерогенный катализ в микропорис­тых средах, в частности в цеолитах, содержащих огромное количество микропор диаметром 5-10 ангстрем. Молекулы химических веществ, попадая внутрь таких микропор, испытывают более частое соударение с их стенками и одновременно стремятся удалиться оттуда. За счет этого каждая молекула, чаще соударяясь, дольше поддерживает контакт со стенками и, следовательно, испытывает большую вероятность прореа­гировать с ней и преобразоваться в другую молекулу, а последняя, в свою очередь, быстрее удаляется из микропор. Значит, здесь все время поддерживается большая скорость каталитической реакции: молекулы, попадая в микропору, быстро реагируют и быстро выходят оттуда уже в виде других преобразованных молекул. В этом заключается сущность гетерогенного катализа. На этом основании автором предлагается раз­работать новую теорию гетерогенного катализа - микропородиффузи- онную, которую можно применить и к ферментативному катализу в биологических клетках растений и живых организмов.

Благодаря МДК-эффекту ускоряется коррозия металлов и раство­рение твердых веществ, так как он способствует ускоренному образо­ванию микропористых систем и поддерживанию их в течение всего процесса коррозии и растворения. Он также ускоряет переваривание пищи в желудке живых организмов, поскольку этот процесс является в определенной мере аналогом метасоматоза в земной коре. Им же обу­словлено ускорение процессов гниения и разложения всех органиче­ских веществ и преобразования их в другие органические или неорга­нические продукты.

Второй эффект, гипотеза о котором разработана мной, - давление разуплотнения поверхностного слоя жидкости имеет также большое значение в жизнедеятельности природы. Это давление возникает в мо­мент растекания жидкости внутри микропор и заставляет их раздви­гаться. Оно действует в микропорах по принципу земляного червя, ко­гда он сначала острием своей передней части проникает в трещинки или между комками почвы, а затем расширяет эту часть тела, раздвигая щели. Сила давления разуплотнения сопоставима с силой температур­ного расширения.

В биологических клетках растений оно является причиной боль­шой силы их роста, которую можно, например, наблюдать, когда корни деревьев взламывают асфальт и бетонные плиты, образуя в них трещи­ны и вздутия, или проникают в трещины скал и разламывают огромные блоки пород в процессе своего разрастания. Такую силу проявляют также любые корнеплоды (морковь, свекла, картофель, репа), когда они разрастаются в почве, раздвигая ее. Эта сила несопоставимо больше силы осмотического давления и поэтому она вызвана иными фактора­ми, не МДК-эффектом, хотя проявляется все в той же поверхностной пленке воды.

В общем случае действие эффекта давления разуплотнения при росте растений можно объяснить следующим образом. Удлиняющиеся в процессе деления клеток корни растений проникают в микротрещины горных пород между зернами почвы и увеличивают за счет этого об­щую поверхность корневой водосодержащей массы, создавая как бы ее растекание. Это сопровождается возникновением эффекта давления разуплотнения поверхностного слоя воды, которое давит на стенки трещин в составе клеток корневой системы растений и в составе опере­жающей ее в своем движении свободной интерстиционной воды, за­ставляя их раздвигаться. Эта же сила проявляется не только при росте корней, но и стволов, стеблей и листьев растений, так как, например, нетрудно себе представить, какое давление силы тяжести приходится преодолевать клеткам при своем росте у основания ствола дерева высо­той более 10 м, качающегося под действием ветра или наклонившегося.

С давлением разуплонения, по моему мнению, связан эффект Ре - биндера - адсорбционное понижение прочности твердых тел, когда до­бавка в воду поверхностно-активных веществ способствует более лег­кому разрушению тел при резании, сверлении, бурении, дроблении. Причем, поверхностно-активные вещества, улучшая смачиваемость стенок микротрещин, способствуют только более легкому проникнове­нию в них воды, тогда как давление разуплотнения раздвигает микро­трещины и увеличивает количество последних.

Такое же воздействие давление разуплотнения создает при стирке тканей, когда поверхностно-активные вещества в виде стиральных по­рошков и мыла только улучшают смачиваемость контактов между тка­нью и загрязняющими частицами, а само давление завершает эту рабо­ту, расширяя контакты и отрывая таким образом частицы от волокон ткани.

Непосредственно проявление силы давления разуплотнения можно наблюдать на примере простых экспериментов. Если сухую широкую доску толщиной 5 см смочить с одной стороны водой, например, оста­вив ее под дождем, то через некоторое время она в поперечном сечении под действием давления разуплотнения выгнется дугой вверх и приоб­ретет корытообразный профиль. Чтобы ее снова выровнять, надо на нее наложить груз не менее нескольких сотен килограммов. Значит, с такой же силой происходит выгибание доски под действием давления разуп­лотнения. Или, например, известный способ заклинивания на топорище топора: для этого его достаточно положить в воду, чтобы разбухшая древесина с большей силой вдавилась в отверстие топора, так что топор будет держаться очень прочно.

В земной коре давление разуплотнения является инициатором создания дополнительной трещиноватости в тех зонах тектонических разломов, где за счет деформации создается пониженное давление при растягивающих нагрузках. Здесь оно предшествует и способствует бо­лее активной деятельности МДК-эффекта, который затем расширяет и удлиняет микротрещины за счет выноса из них химических компонен­тов.

По моему мнению, эффект давления разуплотнения является при­чиной и такого явления, как кавитация, разрушающая лопасти турбин и гребных винтов водных судов. Кавитация связана с появлением и ис­чезновением воздушных пузырьков в жидкости при локальных перепа­дах давления. Резкое появление и исчезновение (схлопывание) пузырь­ков происходит с силой гидравлического удара, который, как я считаю, связан соответственно, с появлением и исчезновением разуплотнения в поверхностном слое жидкости в момент, когда появляются и исчезают сами кавитационные пузырьки. Этот пример показывает мгновенность действия давления разуплотнения и большая его сила, разрушающая лопасти винтов их самой прочной стали. Известно, что в момент схло - пывания пузырьков в материале вблизи от них температура повышается на 500-800 °С. Здесь видна огромная энергия разуплотненного слоя, преобразующаяся в тепло или, наоборот, затрачиваемая на его образо­вание при возникновении пузырьков.

По существу, разработка гипотезы существования МДК-эффекта и давлении разуплотнения поверхностного слоя жидкости, а также ме­ханизма его формирования, позволяет предположить существование новой неизвестной науке силы, которую я назвал молекулярно - кинетическая сила разуплотнения поверхностного слоя жидких, твер­дых и газообразных веществ в момент возникновения новых участков этого слоя.

Эта сила возникает в поверхностном слое соответствующего ве­щества в период увеличения площади слоя, когда растекается жидкость, увеличивается объем газа, появляются первичные трещины в твердых телах. Она имеет две составляющие: первая характерна для вещества в целом и близка (или равна) силе его температурного расширения; вто­рую создают растворенные в веществе компоненты, действует она неза­висимо от первой и соответствует по величине осмотической силе (и является таковой).

Возникновение молекулярно-кинетической силы разуплотнения обусловлено особенностями теплового движения молекул на границе между веществами, когда молекулы стремятся оттолкнуться от этой границы и удалиться в глубь соответствующего вещества, причем тем быстрее, чем ближе в границе они оказываются.

Это такая же важнейшая и широко распространенная в природе сила, как и гравитационная, электромагнитная, магнитная, электроста­тическая, молекулярная, механическая и т. д. По сути, именно она от­ветственна за саморазвитие живой и неживой природы на Земле и в земной коре, так как способствует регуляции обмена веществ сквозь микропористые среды, создает и поддерживает проницаемость этих сред и придает силу росту биологической материи.