Отец. Тут надо учесть, что ведь, кроме капельножидкого и парообразного (газообразного), существует и твердое состояние вещества: для воды это лед. При определенной температуре, близкой к 0° по Цельсию, и при определенном давлении (оно очень мало) лед, жидкая вода и водяной пар существуют в равновесии друг с другом. Это так называемая тройная точка. Если же давление станет еще меньше, то жидкая вода вообще существовать не сможет. Это значит, что если при таком низком давлении начать нагревать лед, то он не расплавится, а сразу начнет переходить в пар, испаряться (возгоняться), минуя жидкое состояние. Обратно при охлаждении пар не будет сжижаться, а сразу превратится (сгустится) в твердый лед. Может быть, ты когда-нибудь видел "сухой лед"? Это белая твердая углекислота (двуокись углерода). Ее тройная точка лежит выше нормального атмосферного давления, а потому при обычных условиях (то есть при давлении около одной атмосферы) этот лед не плавится, а дымит и сразу переходит в газообразное состояние (углекислый газ). Если ты возьмешь его кусочек в руки, он испарится, не смачивая твоей кожи. Поэтому его и зовут сухим льдом. Как видишь, пути и способы перехода от одного качества к другому многообразны и их практически существует бесчисленное множество. Стоит измениться условиям протекания данного процесса, как изменятся и форма осуществления данного скачка, способы и пути его реализации.
Сын. А если внешнее давление будет повышаться, что тогда произойдет? Точка кипения тоже повысится?
Отец. Да, повысится, так что скачок, то есть переход от одного качества к другому, будет протекать опять иначе, чем он протекал бы при более низком давлении. Ты теперь видишь, что скачок этот может протекать быстро, бурно и резко, как в случае кипения воды, и медленно, плавно и постепенно, как в случае ее испарения; самый же процесс кипения протекает по- разному, при различной температуре в зависимости от внешнего давления.
Сын. А если повышать давление еще больше, что тогда получится?
Отец. Допустим, что мы нагреваем воду в крепко закрытом сосуде, в котором сделано окошечко, и через это окошечко виден мениск жидкости, то есть ее поверхность, которая отделяет жидкость от пара, находящегося над нею. По мере нагревания вязкость и плотность у жидкости становятся все меньше, а у пара все больше. Наконец наступит момент (в так называемой критической точке), когда их значения, постепенно сближаясь, сравняются у жидкости и пара. Тогда мениск (разделяющая их полоска) внезапно исчезнет и образуется однородная система, не разделенная уже на жидкость и пар. При дальнейшем нагревании получаем газ, который уже невозможно посредством даже самого высокого давления превратить в жидкость, заставить сконденсироваться.
Сын. Почему? Разве не всякий газ можно сжижить, превратить в жидкость?
Отец. Всякий, но только при определенных условиях. Если газ взят при температуре выше своей критической точки, то в этих условиях он не сжижится. Чтобы превратить его в жидкость, недостаточно его сдавить, сблизив этим его молекулы. Нужно еще, чтобы они могли сцепиться между собой и образовали жидкость. Но этому мешает слишком высокая температура. Значит, ее надо снизить ниже определенной границы, а именно ниже критической (для данного вещества) точки. Тогда данное вещество способно будет образовать наряду с одним своим качественным состоянием (газообразным) другое - капельно-жидкое, и только в этом случае сможет осуществиться скачок от одного качества к другому. В противном случае такой скачок был бы невозможен.
Сын. Скажи, отец, а является ли кипение воды самым бурным протеканием скачка от жидкости к пару?
Отец. Нет, самым бурным скачком является взрыв, когда переход от старого качества к новому осуществляется как одноактное событие, как разовый удар. Если жидкость перегреть, то есть нагреть выше той температуры, при которой она может существовать (при данном давлении), то она вся сразу почти мгновенно способна превратиться в пар и тогда происходит взрыв.
Сын. Значит, внезапный взрыв перегретой жидкости и постепенное испарение воды - это две различные формы скачка от жидкости (одного качества) к пару (другому качеству)?
Отец. Да, но помни, что различных форм, то есть путей и способов протекания скачка бесчисленное множество, а взрыв и медленное испарение - это лишь наиболее резко выраженные, крайние из этих форм. Энгельс сравнивал в механике удар и трение: удар - это трение, которое сосредоточено в одном месте и в один момент времени, а трение - это множество маленьких ударов, растянутых в пространстве и во времени. Подобно этому, можно было бы сказать, что испарение есть длинный ряд следующих один за другим маленьких взрывов, когда каждый раз одна молекула воды от- рывается от всей остальной массы жидкости и переходит в область пара, а взрыв и кипение суть концентрация всех этих маленьких взрывов в одном месте ив одно время. То же самое можно было бы сказать о том, как работает "урановый котел", где распад ядер урана совершается медленно и постепенно - ядро за ядром, и как происходит атомный взрыв, когда эти распады концентрируются в одном месте и в один момент времени.
Сын. Можно ли в таком случае сказать, что один такой громадный по масштабам скачок, как взрыв, или кипение воды, или же взрыв атомной бомбы, складывается из необъятного множества маленьких скачков, подобных отрыву одной молекулы воды от жидкости или распаду одного ядра тяжелого элемента?
Отец. Ты верно сказал, что скачки могут различаться по своему масштабу - есть крупные скачки и мелкие скачки, причем крупные образуются путем одновременного или последовательного во времени осуществления многочисленного ряда мелких скачков. Поэтому можно сказать так, что крупный скачок состоит из множества мелких скачков. Если эти мелкие скачки соберутся вместе и произойдут одновременно, то получится взрыв; но если они рассредоточатся во времени и пространстве и совершатся постепенно один за другим, то получится тоже скачок, но только протекающий как постепенный переход от одного качества к другому, подобный медленному и постепенному испарению воды.
Сын. Я хочу спросить тебя вот еще о чем: а если водяной пар нагревать еще дальше, выше его критической точки, что будет с ним происходить?
Отец. Ты, наверное, знаешь, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Так вот, если сильно нагреть водяной пар, то его молекулы начнут распадаться на их составные части - на водород и кислород. Такая диссоциация' будет продолжаться при повышении температуры до тех пор, по- ка вся парообразная вода не распадется па свои составные части. Если разделение агрегатного состояния воды на отдельные молекулы есть процесс молекулярно-физический, то распад молекулы воды на ее атомы есть уже процесс химический.
Сын. А эти ее составные части, то есть водород и кислород, не могут распадаться дальше?
Отец. Могут, но по-разному. Например, атом водорода, который состоит из одного протона, играющего роль атомного ядра, и одного электрона, может потерять электрон (ионизироваться). Атом кислорода тоже может терять свои электроны, но может и приобретать чужие. Однако при процессах ионизации (нейтральный атом переходит в электрозаряженный ион) химический элемент сохраняется. Когда же разрушается атомное ядро, то химический элемент сам испытывает качественное изменение: он превращается в другой химический элемент. Так, кислород может превратиться в азот или фтор. Это будет еще более глубокое качественное изменение вещества - ядерно-физическое. Наконец, те частицы, из которых построена атомная оболочка (электроны) и атомное ядро (нуклоны - протоны и нейтроны), также способны взаимопревращаться друг в друга. Эти процессы носят еще более глубокий в качественном отношении характер.
Сын. Но ведь все это - скачки! Как же различать их между собой?
Отец. Ты вот правильно недавно сказал, что скачки могут различаться по масштабу: крупные и мелкие, громадные и миниатюрные. Теперь же надо говорить о различии скачков по их порядку: более низкого порядка, в смысле менее глубокие, и более высокого порядка, в смысле более глубокие.
Сын. Как это понять? Значит, и само качество может быть разного порядка?
Отец. Совершенно верно. Когда мы с тобой говорили о кипении воды, ее испарении и вообще о переходе воды из одного агрегатного состояния в другое, то это все были качественные изменения более низкого порядка, которые происходили в рамках одного и того же качества более высокого порядка, а именно при сохранении воды как качественно определенного химического соединения. Ведь при плавлении льда и кипячении жидкой воды состав молекул воды не менялся. Значит, при качественном изменении более низкого (молекулярно-физического) порядка может не происходить качественного изменения более высокого (химического) порядка. Точно, так же, когда происходит качественное изменение более высокого (химического) порядка, то качество еще более высокого порядка, связанное с сохранением химических элементов, не меняется. Это значит, что химические элементы и их атомы сохраняются как качественно определенные виды вещества, тогда как качества более низкого порядка претерпевают изменения. Словом, скачки могут различаться и по своему масштабу, и по своему порядку, и по форме своего протекания.
Сын. То, что ты мне рассказывал сейчас о скачках, касается только природы или также и общества? Какое своеобразие проявляют скачки в общественной жизни, в человеческой истории?