Брайан Грин – До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной (страница 88)

10. Всюду в книге, где речь заходит о «жизни», неявно подразумевается «жизнь, какой мы ее знаем на планете Земля», так что я не буду каждый раз об этом напоминать.

11. Один из значительных барьеров при формировании атомов с большими атомными весами состоит в том, что не существует стабильных ядер, которые содержали бы пять или восемь нуклонов. По мере того как ядра тяжелеют, последовательно добавляя к себе протоны и нейтроны (ядра водорода и гелия), нестабильность на пятой и восьмой ступенях создает узкое место, сдерживающее нуклеосинтез Большого взрыва.

12. Цифры, которые я привел, дают относительную распространенность по массе. Поскольку масса каждого ядра гелия примерно вчетверо больше массы каждого ядра водорода, подсчет числа атомов водорода в сравнении с числом атомов гелия дает другие значения, приблизительно 92 % водорода и 8 % гелия.

13. В полном виде эту историю см. в: Helge Kragh, "Naming the Big Bang," Historical Studies in the Natural Sciences 44, no. 1 (February 2014):

3. Крэг предполагает, что, хотя Хойл отдавал предпочтение собственной космологической теории (модели стационарного состояния, в которой Вселенная существовала всегда), термин «Большой взрыв» в его устах, возможно, не подразумевал насмешки. Может быть, Хойл использовал словосочетание «большой взрыв» всего лишь как удобный способ отличить собственную теорию от данного конкретного конкурента.

14. S. E. Woosley, A. Heger, and T. A. Weaver, "The evolution and explosion of massive stars", Reviews ofModern Physics 74 (2002): 1015.

15. В одном исследовании проанализированы сотни тысяч возможных траекторий и сделан вывод, что почти все они потребовали бы, чтобы Солнце вылетело из скопления с такой высокой скоростью, что оно либо потеряло бы свой протопланетный диск или, если бы планеты к тому моменту успели уже сформироваться, они разлетелись бы (Barbara Pichardo, Edmundo Moreno, Christine Allen, et al., "The Sun was not born in M67", The Astronomical Journal 143, no. 3 [2012]: 73). В другом исследовании, где выдвигается иное предположение о месте, где сформировалось само скопление M 67, делается вывод о том, что для отправки Солнца в путь достаточно было бы и меньшей скорости вылета, и на этой скорости планеты или протопланетный диск сохранились бы (Timmi G. Jorgensen and Ross P. Church, "Stellar escapers from M 67 can reach solar-like Galactic orbits," arxiv.org, arXiv:1905.09586).

16. В русскоязычной литературе чаще встречается название катархей (катархейский эон), от греч. Kaxàp%aïoç — «ниже древнейшего», то есть древнее архея. — Прим. науч. ред.

17. A. J. Cavosie, J. W. Valley, S. A. Wilde, "The Oldest Terrestrial Mineral Record: Thirty Years of Research on Hadean Zircon from Jack Hills, Western Australia", in Earth's Oldest Rocks, ed. M. J. Van Kranendonk (New York: Elsevier, 2018), 255-78. Последние данные не противоречат оригинальному исследованию, описанному в: John W. Valley, William H. Peck, Elizabeth M. King, and Simon A. Wilde, "A Cool Early Earth," Geology 30 (2002): 351-54, а также в личном сообщении Джона Валли от 30 июля 2019 г.

18. Гейзенберг В. Физика и философия. — М.: Наука, 1989.

19. Борн М. Квантовая механика процессов столкновений. — Успехи физических наук. 1977. Вып. 122. С. 632–651. В первоначальном варианте статьи Борн связал квантовые волновые функции непосредственно с вероятностями, но в добавленном позже примечании он ввел поправку, так что соотношение стало включать квадрат нормы волновой функции.

20. Принцип запрета Вольфганга Паули, о котором мы будем говорить в главе 9, также важен для определения разрешенных квантовых орбиталей электронов вокруг ядра. Принцип запрета устанавливает, что никакие два электрона (в более общем варианте — никакие две частицы вещества одного вида) не могут пребывать в одном и том же квантовом состоянии. Вследствие этого отдельные квантовые орбитали, определяемые уравнением Шредингера, могут вместить в себя максимум один электрон каждая (или, учитывая степень свободы, связанную со спином, два электрона). Многие из этих орбиталей имеют одинаковую энергию, которая в нашей аналогии соответствует местам, расположенным на одном уровне квантового амфитеатра. Но когда каждое из этих мест оказывается занятым — когда каждая квантовая орбиталь заполнена, этот уровень уже не может принять дополнительных электронов.

21. Вспомнив школьную химию, вы поймете, что я несколько упростил ситуацию. В более подробном описании я отметил бы, что (благодаря квантовой механике) атомы организуют ярусы своего амфитеатра в различные подъярусы с разными значениями момента импульса. Иногда более высокий ярус с меньшим моментом импульса обладает меньшей энергией, чем более низкий ярус с большим моментом импульса. В этом случае электроны займут сначала такой подъярус более высокого яруса и лишь затем завершат заполнение более низкого яруса.

22. Точнее говоря, стабильность достигается, когда заполнена внешняя подоболочка атома (его валентная оболочка). Вы, возможно, помните из школьной программы «правило октетов», согласно которому атомам обычно нужны в валентной оболочке восемь электронов, в результате чего они, чтобы получить именно это число, готовы отдавать, получать или делить электроны с другими атомами.

23. Albert Szent-Gyorgyi, "Biology and Pathology of Water," Perspectives in Biology and Medicine 14, no. 2 (1971): 239.

24. Главным объектом нашего внимания в этой главе будут растения и животные, состоящие из эукариотических клеток (клеток, имеющих ядро). Исследователи говорят, что их родословные сходятся на «последнем общем предке эукариот», или LECA. В более общем плане, если мы рассмотрим также бактерии и археи, то родословные сойдутся дальше в прошлом на «последнем универсальном общем предке», или LUCA.

25. A. Auton, L. Brooks, R. Durbin, et al., "A global reference for human genetic variation," Nature 526, no. 7571 (October 2015): 68.

26. Ученые разработали несколько вариантов сравнения ДНК разных биологических видов. При одном подходе сравниваются пары оснований для тех генов, которые у этих видов общие (такой метод дает примерно 1 % генетических различий между человеком и шимпанзе), тогда как при другом сравниваются геномы целиком (здесь генетическая разница между человеком и шимпанзе получается несколько больше).

27. Точнее, исследователи описывают код, о котором говорится в следующем абзаце, как «почти» универсальный, имея в виду тот факт, что в некоторых особых случаях все же были обнаружены вариации.

Тем не менее даже эти скромные модификации обладают такой же базовой структурой кода, как та, что описана в этой главе.

28. При трехбуквенных кодах и четырех различных буквах существует 64 возможные комбинации. Но поскольку эти последовательности кодируют только 20 аминокислот, одну и ту же аминокислоту могут обозначать — и действительно обозначают — несколько различных комбинаций. Исторически среди первых работ по расшифровке генетического кода можно назвать: F. H. C. Crick, Leslie Barnett, S. Brenner, and R. J. Watts-Tobin, "General nature of the genetic code for proteins", Nature 192 (1961): 1227-32; J. Heinrich Matthaei, Oliver W.

Jones, Robert G. Martin, and Marshall W. Nirenberg, "Characteristics and Composition of Coding Units", Proceedings of the National Academy of Sciences 48, no. 4 (1962): 666-77. К середине 1960-х гг. усилиями множества исследователей, в первую очередь Маршалла Ниренберга, Роберта Холли и Хара Гобинда Хораны, расшифровка была завершена, за что эти три ведущих исследователя в 1968 г. были удостоены Нобелевской премии.

29. Точное определение гена до сих пор является предметом дебатов. Помимо информации, кодирующей белок, ген содержит вспомогательные последовательности (не обязательно прилегающие к кодирующей области), способные влиять на конкретный способ использования клеткой кодирующих данных (к примеру, увеличивающие или уменьшающие скорость производства заданного белка, а также выполняющие другие регуляторные функции).

30. Ключевую гипотезу о протонных электрических токах, обеспечивающих синтез АТФ, предложил британский биохимик Питер Митчелл, который в 1978 г. был удостоен за это Нобелевской премии (P. Mitchell, "Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemiosmotic type of mechanism," Nature 191 [1961]: 144-48.) Хотя некоторые детали гипотезы Митчелла требовали дальнейшей доработки, Нобелевская премия была присуждена ему за проникновение в механизм «переноса биологической энергии». Митчелл был необычным ученым. Наевшись досыта различных пустопорожних качеств научного мира (в чем я его вполне понимаю), он основал независимую благотворительную компанию Glynn Research, где он сам вместе с различными коллегами и наемными работниками числом до десяти проводил биохимические исследования. Захватывающие подробности его жизни можно найти в книге: John Prebble and Bruce Weber, Wandering in the Gardens of the Mind: Peter Mitchell and the Making of Glynn (Oxford: Oxford University Press, 2003). Подробности современного представления об извлечении энергии и ее переносе в пределах клетки см., к примеру: Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Д. и др. Молекулярная биология клетки. — М., Ижевск: ИКИ, 2013. Информированный читатель отметит одну особенность, характеризующую универсальность этого процесса: извлечение энергии путем ферментации (процесс извлечения энергии без использования кислорода).