INHALT.
Seile- Torwort XV I. Kapitel. Die Eignung.
I. Zweck und Ordnung 1 Die Begriffe: Zweck und Ordnung erscheinen als unbestimmte Antizipationen der Philosophie und Wissenschaft im Geiste des Menschen, sobald er anfängt, sein Verhältnis zu seiner Umgebung zu erfassen.
II. Die E i g n u n g 2
Obgleich sich Darwins Eignung sowohl auf das, was ' sich eignet, als auch y(auf das, was sich anpasst, bezieht, oder besser gesagt, einem gegenseitigen Verhältnis entspricht, haben sich die Biologen seit Darwins Zeit immer nur mit der Anpassung des lebenden Organismus an seine Umgebung beschäftigt.
III. D i e U m g e b u n g -t Die Aussenwelt unserer Sinne ist eine Welt aus Materie und Energie, Kaum und Zeit. '
A. Die Materie 4- Verschiedene wichtige Tatsachen haben die Chemie zur Annahme bewogen, dass aus den uns bekannten Elementen das materielle Weltall besteht.
Wir sind also durch wissenschaftlich begründete Tatsachen berechtigt, die Materie als einen uns bekannten Faktor bei der- Untersuchung der Lebens- bedingungen im Weltall anzusehen.
B. Die Energie 1 Die Gesetze von der Erhaltung und von der Herabsetzung der Energie, auch als erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik bekannt, zeigen, dass die Äusserungen der Energie weder zufällig noch voneinander unabhängig sind. Sie sind geordnet und gesetzmäfsig. Es gibt nur eine Energie, und die ist unzerstörbar.
C. Raum und Zeit 9 Für die Betrachtung des Lebens entsprechen Zeit und Raum jenen Be-
griffen, die schon Euklides und Galilei gekannt haben. ,
IV. Der Organismus lft yf
. Durch die Entwicklung der Physik und der Chemie wurde den Biologen die Möglichkeit geboten, über sehr genaue. und weitreichende Kenntnisse des materiellen Weitalls zu verfügen und diese zur Erforschung des Verhält- nisses zwischen dem Leben und seiner Umgebung zu verwenden.
A. Der Stoffwechsel 12 Stoffwechsel ist die Bezeichnung für das Ein- und Ausströmen von Materie und Energie und ihre intermediären Wandlungen im Organismus.
B. Die organische Chemie • IS Die physikalische und chemische Basis des Lebens ist iest begründet. Die Zusammensetzung der lebenden Materie, ihre physikalische Struktur, die Wandlungen der Materie und der Energie, welche den Stoffwechselprozess ausmachen, und die Gesamtheit jener Veränderungen, sind alle genau bestimmt.
C. Die Charakteristik des Lebens 15- Leben, so wie wir es kennen, ist ein physikalisch-chemischer Mechanismus.
Kompliziertheit, Gleichmäfsigkeit und Nahrung sind wesentliche Komponenten desselben, und wir können uns weder vom Leben noch von irgend einem anderen dauernden Mechanismus eine andere Vorstellung machen. Wir können für unsere weitere Untersuchung alle die Natur des Lebens betreffenden biologischen Vorurteile ausschalten.
V. Das Problem 18-
Inwiefern begünstigen die Eigenschaften der Materie und der Energie und die kosmischen Vorgänge die Existenz von Mechanismen, welche kompliziert, im höchsten Grade reguliert und mit einer entsprechenden Art von Materie und Energie versehen sind?http://d-nb.info/580907937
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Seite II. Kapitel. Die Umgebung.
I. Astronomie . . 19 Es ergibt sich die logische Folgerung, dass das Sonnensystem als Typus des ganzen Weltalls angenommen werden kann und seine Evolution auch den Typus kosmischer Entwicklung darstellt. Jede andere Hypothese ist nicht im Einklang mit einer Menge Tatsachen und mit der weiteren Ver- allgemeinerung der modernen Wissenschaft.
II. W e l c h e U m g e b u n g i s t d i e f ü r d a s L e b e n m ö g l i c h e ? 24 Wir können auf Grund unserer kosmographischen Kenntnisse annehmen, dass aktives Leben nur auf der Oberfläche eines dichten, mit einer Kruste be- deckten Körpers existieren kann.
III. Geophysik 25 Die Binde der Erde und ihre Atmosphäre, die sich nach allgemeinen Gesetzen entwickelt haben, sind typisch oder sind es zur Zeit ihrer Ent- stehung gewesen.
IV. D i e A t m o s p h ä r e 27 Eine Atmosphäre, die Wasser und Kohlensäure enthält, scheint die normale Hülle einer neugebildeten Kruste zu sein.
V. A l l g e m e i n e k o s m o g r a p h i s c h e F o l g e r u n g e n 29 Das Sonnensystem scheint in den Grundzügen ein Typus des ganzen Weltalls zu sein; die Sonne ein typischer Fixstern; die Planeten Glieder einer zahl- reichen Gruppe ähnlicher Körper. Auf allen kommen, für längere oder kürzere Zeit, klimatische Bedingungen vor, welche die Existenz des Lebens . ermöglichen.
VI. Die Grundbestandteile der Umwelt 30 Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Wasser und Kohlen- säure bedingen die Möglichkeit des Lebens auf der Erde. Sie stellen ein automatisch gebildetes und bewegliches Material dar, aus dem zweifellos Lebewesen entstehen können.
VII. E n d g ü l t i g e F o r m u l i e r u n g d e s P r o b l e m s 31 Inwiefern begünstigen die chemischen, physikalischen und allgemein meteoro- logischen Eigenschaften dea Wassers und der Kohlensäure, sowie anderer Verbindungen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff die Existenz von Mechanismen, welche in physikalischer, chemischer und physiologischer Beziehung kompliziert und in einer vollkommen regulierten Umgebung selbst reguliert sind und ausserdem aktiv Materie und Energie austauschen?
VIII. Die M e t h o d e d e r L ö s u n g 33 Die verschiedenen Eigenschaften des Wassers, der Kohlensäure und der Kohlenstoffverbindungen müssen gruppiert werden, um zu erkennen, ob sie zusammen ein einzigartiges Ganzes der Eignung ergeben, und zwar einer Eignung für einen komplizierten, regulierten, in lebhaftem Stoffwechsel begriffenen Organismus.
III. Kapitel. Das Wasser.
Allgemeine Betrachtungen • 36 Wasser ist und bleibt die allgemeinste und wichtigste aller Substanzen.
I. T h e r m i s c h e E i g e n s c h a f t e n 40 A. Die spezifische Wärme . . 4 0
Das Wasser hat seine Eigenschaft der hohen spezifischen Wärme nur mit sehr wenigen Substanzen gemeinsam, und unter diesen Substanzen sind Wasserstoff und Ammoniak die einzigen wichtigen chemischen Individuen.
Es ist unbestreitbar, dass die hohe spezifische Wärme des Wassers in höchstem Grade dafür sorgt, die Temperatur der ganzen Umwelt, der Luft und des Wassers, des Meeres und des Festlandes und auch des lebenden Organismus selbst automatisch zu regulieren. Dieselbe Eigenschaft erleichtert die Zirkulation des Wassers, indem sie die Entstehung von Ozeanströmungen und von Winden hervorruft. Das ist ein auffallendes Beispiel der natür- lichen Eignung, welches durch keine andere Substanz, mit Ausnahme von Ammoniak, erreicht werden kann.
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Seite B. Die latente Wärme 46
Das Wasser hat fast die grösste bis nun beobachtete latente Schmelzwärme.
Eine grosse Menge Wärme muss einer bestimmten 'Wassermasse entzogen .werden, damit diese in festen Zustand gebracht wird; trotz starker Abkühlung muss ein grosser Teil des Wassers flüssig bleiben; ein Wasserkörper von 0°C kann durch die Bildung einer kleinen Quantität Eis eine grosse Menge kalter Luft erwärmen. Die Gleichmäfsigkeit der Ozeantemperatur und die mildernde Wirkung des Wassers auf kältere Klimate ist also beinahe i maximal — dies sind Tatsachen, welche sich unmittelbar aus der physikalisch- chemischen Beschaffenheit des Wassers ergeben und für den lebenden Organis- mus besonders günstig sind.
Die latente Verdampfungswärme des Wassers ist unter allen bis jetzt be- kannten bei weitem die höchste. Die hohe latente Verdampfungswärme hat dreifache Bedeutung: erstens bewirkt sie eine erhebliche Ausgleichung und Milderung der Temperatur auf der Erde; zweitens ermöglicht sie eine genaue Regulation der Körpertemperatur der lebenden Organismen; drittens fördert sie den meteorologischen Kreislauf. Nach allen diesen drei Richtungen hin ist ihre Wirkung maximal, denn keine andere Substanz kann diesbezüglich mit Wasser verglichen werden.
C. Die Wärmeleitfähigkeit 54 Die Wärmeleitfähigkeit des Wassers ist grösser als die aller, anderen gewöhn- lichen Flüssigkeiten. Diese Eigenschaft begünstigt den Temperaturausgleich.
ü . Die Ausdehnung vor dem Gefrierpunkt 54 Wir können mit Sicherheit annehmen, dass das Wasser schon durch seine Wärmeeigenschaften die einzige für die Vorgänge der Weltallentwicklung geeignete Substanz ist, wenn wir diese Vorgänge vom biozentrischen Stand- punkt aus betrachten wollen.
II. Die Wirkung des Wassers auf andere Substanzen 57 Einige charakteristische Eigenschaften des flüssigen Wassers bestimmen in hohem Mafse die Beschaffenheit der physikalisch-chemischen Systeme, welche entstehen, wenn andere Substanzen mit dem Wasser in Berührung kommen.
A. Das Wasser als Lösungsmittel ; 57 Es gibt keine andere Substanz, welche als Lösungsmittel mit dem Wasser verglichen werden könnte.
B. Die elektrolytische Dissoziation 60 Die Dielektrizitätskonstante des Wassers ist von allen bis nun bekannten beinahe die höchste, dadurch ist auch die elektrolytische Dissoziation im Wasser umfassender, als in irgend einem anderen Lösungsmittel.
Die Ionen tragen zur Reichhaltigkeit der Umwelt wesentlich bei. Sie steigern die Mannigfaltigkeit der chemischen Substanzen und der chemischen Reaktionen, sie bilden eine Gruppe ausserordentlich beweglicher Agentien, sie rufen die Elektrizitätserscheinungen hervor, die wässerigen Lösungen sind die beste Quelle der Ionen.
C. Die Oberflächenspannung 64 Unter allen gewöhnlichen Flüssigkeiten, mit Ausnahme des Quecksilbers, hat das Wasser die grösste Oberflächenspannung. Die Oberflächenspannung und die Dichte bestimmen die Höhe, zu welcher eine Flüssigkeit in einem Kapillarsystem aufsteigen kann, und daraus ersehen wir. dass das Wasser hauptsächlich dank seiner aussergewöhnlichen Oberflächenspannung in Pflanzen eindringen kann.
Ferner ist die Oberflächenspannung von grösster Bedeutung bei der Adsorption.
Die Adsorption ist zweifellos eine wichtige Naturkraft, welche den physikalisch- chemischen Aufbau des Protoplasmas bestimmt.
IY. Kapitel. Die Kohlensäure 69 I. Die L ö s l i c h k e i t 70
Wo immer Wasser mit Kohlensäure in Berührung kommt und zwischen Gas und Flüssigkeit Gleichgewicht besteht, muss die Menge der im Wasser ent- haltenen freien Kohlensäure' der in der Luft enthaltenen beinahe gleich sein.
Auf diese Weise besitzt die Kohlensäure die erste grosse Tauglichkeit eines Nahrungsmittels, sie ist allgemein verbreitet und ihre Beweglichkeit ist maximal. Wäre das Kohlendioxyd nicht ein Gas, so wäre seine Ausscheidung aus dem Körper eine der schwierigsten physiologischen Aufgaben; wäre es nicht frei löslich, dann wären die meisten existierenden physiologischen Vorgänge einfach undenkbar.
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feite II. D i e A c i d i t ä t 73
Die Kohlensäure hat die bemerkenswerte Eigenschaft, dass sie in jeder Lösung, in der sie sich neben ihren Salzen befindet, eine neutrale Reaktion besitzt, vorausgesetzt, dass sich die Säure im Überschuss befindet. Diese Eigenschaft fehlt aber allen Säuren, deren Stärke nur ein wenig von der Stärke des Kohlendioxyds abweicht.
Das Gleichgewicht der kohlensauren Salze bewirkt auch, dass die stärkeren Säuren, sobald sie entstehen und wo immer sie entstehen, unter normalen Bedingungen einen reichlichen Vorrat an doppelkohlensauren Salzen zu ihrer Verfügung finden, wodurch sie sofort neutralisiert werden.
Die gewöhnlichen physiologischen Vorgänge und die strukturellen Zustände, für deren Integrität eine Beständigkeit der Konzentration der Wasserstoff- und Hydroxylionen erforderlich ist, sind sehr mannigfach und umfassend.
V. Kapitel. Der Ozean 86
I. Die Regulation der p h y s i k a l i s c h - c h e m i s c h e n V e r h ä l t n i s s e . 86
Die auffallendste Eigenschaft des Ozeans ist seine Unveränderlichkeit.
Die Temperatur des Ozeans unterliegt überraschend kleinen Variationen.
Viel beständiger als die Temperatur des Seewassers ist seine alkalische Reaktion.
Die Menge der im Ozean vorhandenen Salze unterliegt beinahe gar keinen Schwankungen und jeder einzelne Bestandteil kann keinen grösseren Varia- tionen unterworfen sein als die Summe aller Bestandteile.
Der Salzgehalt des Seewassers ist seinem osmotischen Druck proportional;
folglich ist auch diese wichtige Eigenschaft beinahe konstant.
II. D e r K r e i s l a u f d e s W a s s e r s 9.5 Der Kreislauf des Wassers bedingt die Gleiehmäisigkeit der Konzentration, der Zusammensetzung, der Temperatur, der alkalischen Reaktion und des osmotischen Druckes.
III. D e r Ozean a l s U m w e l t 96 Die See ist in bezug auf Beweglichkeit, Reichhaltigkeit und Verschieden- artigkeit unerreichbar und bildet eine ideale Ersatzquelle von allem, was ein komplizierter Mechanismus brauchen kann.
Sowohl die physikalischen Bedingungen als auch die chemischen Verbindungen im Ozean sind konstant, und zwar in einem Grade, der nicht übertroffen werden kann.
Die Eignung des Ozeans erscheint uns als die Verkörperung der physi- kalischen Eignung des Wassers und der Kohlensäure; sie ergibt sich von selbst aus diesen.
Tl. Kapitel. Die chemischen Verbindungen der drei Elemente.
I. Die o r g a n i s c h e C h e m i e 101 Die Kohlenstoffverbindungen sind nicht nur darum einzigartig, weil sie zahl- reich sind; sie sind ungewöhnlich zahlreich, weil sie Verbindungen von Kohlenstoff mit Sauerstoff und Wasserstoff und in einigen Fällen mit gewissen anderen Elementen sind.
A. Die Wertigkeit 103 B. Die Kohlenwasserstoffe 104
Es gibt tausende Möglichkeiten für das Entstehen bestimmter, nur aus Wasserstoff und Kohlenstoff gebildeter Körper.
C. Verbindungen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff 107 Durch das Hinzutreten des Sauerstoffs wird die Verschiedenartigkeit und die Menge der bekannten und der möglichen Verbindungen noch mehr ge- steigert. Sie umfassen sowohl sehr beständige als auch sehr unbeständige Körper: feste, flüssige und gasförmige, chemisch aktive und chemisch träge Substanzen; Säuren und neutrale Verbindungen; Körper, die sich leicht oxydieren und solche, die nur mit grosser Schwierigkeit oxydiert werden können. In den meisten Fällen können diese Verbindungen miteinander Reaktionen eingehen; ausserdem sind sie imstande, noch viel kompliziertere und viel verschiedenartigere Substanzen zu bilden, wenn sie sich mit anderen Elementen, insbesondere mit Stickstoff und mit Schwefel verbinden.
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Seite D. Andere organische Verbindungen 111
Die Kompliziertheit und die Versehiedenartigkeit solcher Verbindungen beruht hauptsächlich auf der Fähigkeit des Kohlenstoffs, des Wasserstoffs und des Sauerstoffs, oder des Kohlenstoffs und Wasserstoffs allein, mit- einander zahlreiche, verschiedenartige und komplizierte Verbindungen zu bilden, welche weiterer Kompliziertheit als Grundlage dienen.
!- E. Die Charakteristik der organischen Substanzen 112 Die Verbindueg des Kohlenstoffs mit Wasserstoff in organischen Substanzen stellt tatsächlich eine einzigartige und ganz eigentümliche chemische Be- ziehung vor, von der die Eigenschaften der Kohlenstoffverbindnngen, ihre Anzahl, ihre Mannigfaltigkeit und ihre Kompliziertheit grösstenteils abhängig sind. Daher ist die organische Chemie ein einzigartiges Gebiet und keine anderen Elemente können so zahlreiche, komplizierte und verschiedenartige Verbindungen bilden, wie der Kohlenstoff, der Wasserstoff und der Sauerstoff.
F. Die Zucker . 119 Die Reduktion, jene notwendige erste Verwandlung des Wassers und der Kohlensäure, führt uns durch einen einfachen kontinuierlichen chemischen Prozess, dessen genaue Regulierung dem Organismus keine besonderen Schwierigkeiten bietet, in die ganze Wirrnis der organischen Chemie hinein;
und führt zu den zahllosen, verschiedenartigen und chemisch wirksamen- Substanzen, welche eindeutig, durch die Beschaffenheit der Vorgänge selbst, entstehen müssen.
G. Die Hydrolyse 124 Dieser Vorgang ist nichts anderes als die typische Reaktion zwischen Wasser und organischen Substanzen. Der Körper kann diese Prozesse auf die ver- schiedenartigste und komplizierteste Weise ausführen, er kann seine chemische Struktur in jedem beliebigen Ausmafse ändern und umformen — nie wird durch diese Vorgänge ein merklicher Verlust des kostbaren Materials oder der ebenso kostbaren Energie vorkommen.
II. Die anorganische Chemie 127
Wasserstoff und Sauerstoff treten bei den Reaktionen der anorganischen beinahe ebenso häufig auf als bei denjenigen der organischen Chemie, und sie spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung fast aller anorganischen Moleküle.Die chemischen Substanzen, welche weder Kohlenstoff, noch Wasserstoff oder Sauerstoff enthalten, bilden nur einige Prozent aller bekannten Körper.
Die Daten der anorganischen Chemie beweisen, dass Wasserstoff und Sauer- stoff überall, wo sie sich finden, eine grosse chemische Aktivität hervorrufen.
Ohne Wasserstoff und Sauerstoff wäre die Möglichkeit einer Einführung anderer Elemente in die physiologischen Vorgänge sehr beschränkt.
III. Die Thermochemie 130
Die Oxydationen sind die beste chemische Quelle der Energie, die Reduk- tionen dagegen das beste Mittel, um Energie durch chemische Prozesse zu binden; unter allen Oxydationen und Reduktionen sind besonders die von Wasserstoff und dann die von Kohlenstoff mit den grössten Energiewandlungen, verbunden. Deshalb sind Bildung und Spaltung von Wasser und Kohlen- säure die besten Methoden. Energiewandlungen chemisch zu erzeugen.VII. Kapitel. Die Beweisführung 134 1. I n h a l t s a n g a b e d e s B e w e i s m a t e r i a l s 135 II. D i e A l l s e i t i u k e i t d e r B e h a n d l n n g 136 III. Die Ü b e r s i c h t 144
Aus den Eigenschaften der allgemein verbreiteten Materie und der überall vorhandenen Energie ist der Mechanismus entstanden, als der Ausdruck der physikalisch-chemischen Wirksamkeit und als Werkzeug der physikalisch- chemischen Verrichtungen. Aus dem Vorhandensein der Materie und der Energie aber ergibt sieh die Notwendigkeit, dass das Leben ein Mechanismns \ / sein muss und ferner, dass eine Atmosphäre fester Körper die geeignetste X aller möglichen Umwelten für das Leben darstellt.
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Seite VIII. Kapitel. Leben und Weltall.
I. Die B e d e u t u n g der E i g n u n g 147 II. Der V i t a l i s m u s 151 A. Der Vitalismus von B e r g s o n 157 B. Vitalismus und Teleologie 160 III. Die k o s m i s c h e E n t w i c k l u n g 161 A. Das periodische System 163 B. Die Teleologie 163 IX. Kapitel. Schlnsswort 168
Das Ergebnis der vorliegenden Untersuchung ist der Beweis, dass in den Eigenschaften der Elemente neben dem periodischen System noch eine andere, davon wesentlich unabhängige Ordnung besteht.
