Теги: журнал домашняя лаборатория
Год: 2013
Текст
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ДОм л "1иЯЯ
ПАБ^г/м^РИЯ
ФЕВРАЛЬ 2013
ДОМАШНЯЯ
ЛАБОРАТОРИЯ
Н аучно-прикладной
и образовательный
интернет-журнал
Адрес редакции:
domlabginbox.com
Статьи для журнала
направлять , указывая в теме
письма «For journal».
Журнал содержит материалы
найденные в Интернет или
написанные для Интернет.
Журнал является полностью
некоммерческим. Никакие
гонорары авторам статей не
выплачиваются и никакие
оплаты за рекламу не
принимаются.
Явные рекламные объявления
не принимаются, но скрытая
реклама, содержащаяся в
статьях, допускается и даже
приветствуется.
Редакция занимается только
оформительской
деятельностью и никакой
ответственности за содержание статей
не несет.
Статьи редактируются, но
орфография статей является
делом их авторов.
использовании материа-
этого журнала, ссылка
При
лов
на него не является
обязательной , но желательной.
Никакие претензии за
невольный ущерб авторам,
заимствованных в Интернет
статей и произведений, не
принимаются. Произведенный
ущерб считается
компенсированным рекламой авторов и
их произведений.
По всем спорным вопросам
следует обращаться лично в
соответствующие учреждения провинции
Свободное государство (ЮАР).
При себе иметь, заверенные
местным нотариусом, копии всех
необходимых документов на
африкаанс, в том числе,
свидетельства о рождении, диплома об
образовании, справки с места
жительства, справки о здоровье
и справки об авторских правах
(в 2-х экземплярах).
^ф№0 Е
СОДЕРЖАНИЕ
Бурьян
Кривая история открытий (окончание)
Краткий курс биологии (продолжение)
Физминимум для женщин
До Эдема
Самодельные реактивы
ФЕВРАЛЬ 2013
История
3
112
Ликбез
162
209
Литпортал
253
Химичка
261
Электроника
285
Преобразователь прибора для теплофизических
измерений
Систе'
Интерфейс компьютера в сети микроконтроллеров 290
Обработка сигналов (продолжение) 295
Матпрактик^
Моделирование больших систем частиц
Технология эмали
Удивительная биология
Фотогалерея
Объявление
НА ОБЛОЖКЕ
Рисунок к публикации «Бурьян».
Несогласные шли мишенями в тир,
Для любого была готова стенка.
Нас учил изменять окружающий мир
Академик — товарищ Трофим Лысенко.
И пахан, от обмана пьян
Ожидал чудес от земли и неба,
Но бурьян породил бурьян,
Из бурьяна не выросло белого хлеба.
Андрей Макаревич и группа "Машина Времени"
337
Технологии
362
Разное
404
457
458
БУРЬЯН1
Валерий Сойфер
"В смутное время колебания или перехода всегда и
везде появляются разные людишки... я говорю лишь
про сволочь. Во всякое переходное время
подымается эта сволочь, которая есть в каждом обществе...
эта сволочь, сама не зная того, почти всегда
подпадает под команду той малой кучки "передовых",
которые действуют с определенной целью, и та
направляет весь этот сор куда ей угодно, если
только сама не состоит из совершенных идиотов, что,
впрочем, тоже случается".
Ф.М. Достоевский. Бесы.
"И тогда из грядущего века
Незнакомого человека
Пусть посмотрят дерзко глаза ..."
Анна Ахматова. Поэма без героя.
1 Журнальный (сокращенный) вариант книги «Власть и наука» (4 изд.). Все комментарии
и ссылки на источники пропущены.
Предисловие
Открытие далеко не полного доступа в архивы советской державы позволило
лучше понять многие критически важные вопросы в истории СССР. Касается это и
истории политического диктата в советской науке. Российские ученые, особенно
биологи лидировали в научном прогрессе в конце XIX-го и начала ХХ-го веков.
И.П. Павлов и И.И. Мечников были удостоены Нобелевских премий, в генетике
работало несколько выдающихся школ ученых. Н.К. Кольцов на четверть века
опередил научный прогресс, первым предположив, что в хромосомах находятся
одиночные гигантские наследственные молекулы, несущие информацию в генах, С.С.
Четвериков создал научные основы генетической изменчивости популяций и тем
облегчил понимание эволюции на генном уровне, группа А.С. Серебровского впервые
показала экспериментально, что гены имеют внутреннюю структуру. Эти примеры
могут быть дополнены множеством других. Однако поддержанный партией
коммунистов Т.Д. Лысенко добился запрещения генетики в СССР как науки буржуазной и
вредной. Затем О.Б. Лепешинская заявила, что клеточная теория не просто
ошибочна, но и вредна для СССР, ученые ей возражали, но по команде из ЦК партии
их заставили замолчать, а клеточную биологию в СССР запретили на много лет.
К.М. Быков, А.А. Асратян и их сторонники начали разрушать достижения
физиологической школы Павлова, и будучи поддержанными ЦК партии, добились своего. В
результате СССР потерял приоритет в важных направлениях науки.
Долгое время было принято считать, что все эти уродливые тенденции стали
возможными в силу поддержки шарлатанов и проходимцев лично Сталиным. Однако
сегодня, основываясь на множестве документов, добытых в архивах бывшего ЦК
партии коммунистов и в ряде других архивов, можно утверждать, что нельзя
списывать все на личный вклад Сталина в эти процессы, что можно видеть, как
другие руководители страны, члены Политбюро ЦК ВКП(б) - КПСС, наркомы и министры
правительства создавали то, что принято называть коллективной мыслью и волей
партии. Гораздо понятнее стала и роль многих предателей науки в сфере самой
науки.
Рассказ об этих событиях важен для понимания динамики развития советского
общества. Но этот же рассказ позволяет указать на болезненные явления в
сегодняшнем обществе и предостеречь от слишком наивного отношения к неминуемым
отрицательным последствиям возрождения тоталитарных методов в управлении, а
то, что они возрождаются, видно невооруженным взглядом. К тому же приходится
с болью сознавать, что в российском обществе так и не сложилось ясного
осознания вреда, нанесенного стране и обществу коммунистическим правлением.
Многие так называемые патриоты любят вспоминать про гигантские стройки, про
военные победы, про развитие индустрии и полеты в космос. Эти люди приписывают
успехи страны мудрости коммунистической партии, поддерживавшей все новое и
прогрессивное, державшей в узде врагов внутренних и внешних, приведших к
расцвету науки и искусство, театр и балет, музыку и кино. Никто не вспоминает
сотни миллионов рублей, выброшенных на ветер в голодной послевоенной стране
для Сталинского Плана Преобразования Природы. Эти же люди не упоминают
десятки миллионов зэков, строивших Днепрогэс, Беломорканал, изуродованные судьбы
гигантов науки Кольцова и Четверикова, недолго отсидевших в коммунистических
застенках, но десятилетиями подвергавшихся публичным оскорблениям партийцами.
СП. Королев и А.Н. Туполев так и не избавились до конца дней от страха перед
тюрьмой, в которую безвинно и несправедливо попали по лживым политическим
обвинениям. Их искалеченные судьбы были не частным делом каждого, страна теряла
самых умных и продуктивных, а в это время партия восхваляла других. Как раз
на примере деятельности Лысенко можно воочию показать сущность вмешательства
коммунистов в сферу, где их участия не требовалось, где они нанесли урон, не
преодоленный и сегодня.
Парадоксальной стороной сегодняшней жизни в России стало то, что вред лы-
сенкоизма до сих пор здесь не понят, хотя на Западе пример Лысенко стал
аксиоматической формулой доказательства уродливости тоталитаризма. Умиление
неоцененными трудами шарлатанов было бы невозможно в цивилизованных странах, но
еще находит себе лазейки в обществе российском. Ведь до сих пор в России
встречаются люди, публикующие статьи о якобы неоцененном современниками
положительном вкладе Лысенко в науку, с напыщенным видом разглагольствующие на
эту тему с экранов телевизора. Недавно мне прислали несколько номеров газеты,
издающейся сегодня коммунистами в Сибири, в которой без тени юмора автор
печатала очерки о якобы великом вкладе в науку некоего Геворга Бошьяна, который
в 194 9 году вызвал гомерический хохот заявлением, что наблюдал своими глазами
превращение частиц вирусов в клетки и распад клеток на вирусы "через стадию
кристаллов". Тогда этому супершарлатану, провозглашавшему верность марксизму-
ленинизму- сталинизму, удалось втереть очки крупным коммунистическим боссам, и
с одобрения Политбюро создать секретные лаборатории в Москве по изучению
природы вирусов, в которых несколько сот таких же шарлатанов занимались
неизвестно чем. С большим трудом после смерти Сталина ученые убедили власти
убрать этот "флюс" советской науки. Но, оказывается, безумная чушь и сейчас
находит поддержку и рекламу. К сожалению, еще есть люди, которые злопыхают в
адрес генетиков. Эти примеры показывают, что рассказ о том, чем действительно
занимались Лысенко, Бошьян, Лепешинская, своевременен, что рано думать, будто
бы они ушли в небытие, и что современный научный прогресс оставил далеко
позади себя лженауку.
ВВЕДЕНИЕ
"Концлагерями, голодом, войной
Вдруг обернулась Марксова химера".
СИ. Липкин. Современность.
"Каждый член общества смотрит один за другим и
обязан доносом. Каждый принадлежит всем, а все
одному. Все рабы и в равенстве равны. В крайних
случаях клевета, а главное равенство. Первым
делом понижается уровень образования, наук и
талантов. . . не надо высших способностей! Высшие
способности всегда захватывали власть и были
деспотами . . . их изгоняют или казнят. Цицерону
отрезывается язык, Копернику выкалывают глаза, Шекспир
побивается каменьями... Без деспотизма еще не
бывало ни свободы, ни равенства. . . Мы уморим
желание: мы пустим пьянство, сплетни, донос; мы
пустим неслыханный разврат; мы всякого гения потушим
в младенчестве. Все к одному знаменателю, полное
равенство...".
Ф.М. Достоевский. Бесы
Судьба творческой
интеллигенции
после революции
После ноябрьского переворота 1917 года, осуществленного коммунистами, в
России сложился новый общественный порядок и была укоренена новая система
рекрутирования научной и технической интеллигенции из так называемых
неэксплуататорских классов.
Наиболее открыто природу этого варварского отношения
коммунистов к интеллигенции старой выучки и рецепт
формирования "красной" интеллигенции выразил еще до
ноябрьского переворота 1917 года вождь нового общества В.И. Ленин
(Ульянов). Обдумывая в августе-сентябре 1917 года будущее
государственное устройство России, Ленин, повторяя тезисы
Маркса, сформулировал свои взгляды в написанной в эти дни
книге "Государство и революция". Коммунистический вождь
заявил, что никаких хлопот с "господами интеллигентиками"
после захвата власти не будет - подразумевалось, что они
поголовно и без сопротивления перейдут в услужение новой
власти:
"Вполне возможно немедленно, с сегодня на завтра,
перейти к тому, чтобы свергнуть капиталистов и чиновников,
заменить их в деле контроля за производством и
распределением, в деле учета труда и продуктов - вооруженными рабочими, поголовно
вооруженным народом.
Не надо смешивать вопрос о контроле и учете с вопросом о научно
образованном персонале инженеров, агрономов и пр. ; эти господа работают сегодня,
подчиняясь капиталистам, будут работать еще лучше, подчиняясь вооруженным
рабочим. Когда большинство народа начнет проводить самостоятельно и повсеместно
такой учет, такой контроль за капиталистами (превращенными теперь в служащих)
и за господами интеллигентиками, сохранившими капиталистические замашки,
тогда этот контроль станет действительно универсальным, всенародным, тогда от
него нельзя будет никуда уклониться, "некуда будет деться".
Все общество будет одной конторой и одной фабрикой с равенством труда и
равенством платы".
Утопичность ленинского рецепта выяснилась сразу после ноября 1917 года.
Большинство представителей интеллигенции не стало "работать еще лучше,
подчиняясь вооруженным рабочим". В первые же месяцы коммунисты убедились,
насколько они ошибались, надеясь на безропотную поддержку интеллигенцией их власти,
ее "имманентную" приверженность к услужению.
"Вспомните, товарищи, - говорил Н.И. Бухарин 23 июля 1926 г. на траурном
заседании пленума Московского Совета по случаю смерти Ф. Э. Дзержинского, -
что было тогда, когда мы только пришли к власти... Почти вся интеллигенция -
служащие, учителя, инженеры, государственные чиновники - отказывались
работать" .
Бухарин несомненно хорошо знал положение дел и говорил правду. Сходные
высказывания можно найти и у Ленина. Но в чем была причина такого поведения
интеллигенции? Произошло это не потому, что образованным слоям российского
общества была чужда революция. Демократические традиции, вера в торжество
разума, законности, уважения человеческого достоинства - укоренились именно в
этой части общества. Многие интеллигенты с восторгом встретили переворот. Но
первые же действия коммунистической власти показали, что прекраснодушным
идеалам нет места в новом правопорядке. Интеллигенция как непролетарская
общественная группа была ущемлена во всех правах. В особенности это касалось
преподавателей высшей школы, профессоров, ученых. В партийной программе
коммунистов было записано:
"Наука есть... орудие организации производства и всего хозяйства. А в
обществе классовая наука есть, кроме того, орудие господства высших классов,
орудие социальной борьбы и победы классов поднимающихся".
Само выделение понятия "классовой науки" было демонстративным. Приводя эти
Й
слова, некто Дегтярев, заведовавший в 1918 году Отделом высшей школы в газете
"Правда", продолжал:
"Так определяется наука коммунистами... А в действительности... отчужденной
от жизни, далекой от пролетариата, чуждой и равнодушной к его героической
борьбе, своей замкнутой жизнью живет Высшая Школа".
Сообщая с возмущением читателям "Правды" о том, что в Московском
университете на юридическом и филологическом факультетах так и преподают, как при
царе, юриспруденцию и филологию, историю права и лингвистику, якобы ненужные и
даже вредные народу, Дегтярев, возможно искренне не осознавая губительности
для будущего прогресса общества своего примитивизма, спрашивал:
"Почему в то время, как во всей жизни Республики применяется идея диктатуры
пролетариата, участвовать в разрешении политических и экономических вопросов
имеют право только трудящиеся, почему в Области Просвещения этот принцип
отвергается? Почему введен классовый паек на всякую пищу, а на духовную нет.
Или мы так богаты нашими средствами, что можем воспитывать и организовывать
наших классовых врагов?... Не лучше ли даже закрыть ненужные факультеты,
дающие ненужные знания ненужным людям?... Да здравствует Пролетарское
просвещение ".
Обострению классовой неприязни коммунисты придавали особо важное значение.
Они будили низменные инстинкты в необразованных слоях общества, в полном
смысле этого слова - натравливали простолюдинов на "господ интеллигентиков",
считая, что только так они создадут опору в обществе для своей власти. Но
помимо давления идейного существовало давление и вполне материального свойства.
Людям "умственного труда" выдавали самый скудный паек (III-ей группы - по
трехступенчатой системе, введенной новой властью), причем часто месяцами не
платили даже этого жалованья. Например, М. Лигин в том же номере "Правды" за
1 декабря 1918 года жаловался на то, что учителя школ и зубные врачи попали в
такое положение.
"Почему так? - спрашивал он, - учителя не Крезы, а голытьба".
В этих условиях участь творческой интеллигенции и ученых, в первую очередь,
стала трагической. Те же, кто пришли к власти, не хотели, да, впрочем, и вряд
ли могли понять это. Необразованность большинства новых руководителей страны
вынужден был признать даже сам Ленин. В марте 1919 года на VI съезде РКП (б)
он сказал:
"Если когда-нибудь будущий историк соберет данные о том, какие группы в
России управляли эти 17 месяцев, ...никто не поверит тому, что можно было
этого достигнуть при таком ничтожном количестве сил. Количество это было
ничтожно потому, что интеллигентные, образованные, способные политические
руководители в России были в небольшом количестве".
Таким образом, обойтись без интеллигенции старой выучки не удалось.
Пришлось привлекать ее на службу в широком масштабе, но создать для нее такие
условия, при которых не было возможности для проявления приверженности к иным
идеалам, кроме идеалов коммунизма, когда оставалось лишь одно: безропотно
повиноваться и исполнять приказы комиссаров.
В уже упоминавшейся речи на Заседании памяти Дзержинского Бухарин,
вспоминая отказ "почти всей интеллигенции" работать при власти коммунистов,
говорил, что единственный выход из положения руководители страны видели в
принуждении :
"Товарищ Ленин говорил тогда, что надо найти такого товарища, который имел
бы в себе нечто якобинское".
Таким человеком стал Ф.Э. Дзержинский, возглавивший специальный аппарат "по
борьбе с контрреволюцией и саботажем" - Всероссийскую Чрезвычайную Комиссию
(создана постановлением СНК РСФСР от 7/20/ декабря 1917 г.), имевшую
губернские и уездные, а также транспортные, фронтовые и армейские отделения. "В
феврале 1918 г. ВЧК было дано право, наряду с передачей дел в трибунал,
непосредственно расстреливать шпионов, диверсантов и других активных врагов
революции". К числу подлежащих расстрелу относили, в первую очередь (после того
как были экспроприированы фабрики и заводы, отнята земля у ее владельцев и
разогнаны органы управления), представителей интеллигенции.
"...специалисты науки, техники все насквозь проникнуты буржуазным
миросозерцанием" , - говорил Ленин, противопоставляя им рабочих и крестьян.
Началась смертельная борьба со всеми интеллектуалами. В качестве внешнего
предлога был выставлен предлог сочувствия представителей этой социальной
группы к свергнутому строю. Из огульного обвинения вытекала примитивная
практика: подозревать в сочувствии к врагам стали всякого, кто имел несчастье
родиться в обеспеченных семьях, многих из тех, кто получил образование,
приобрел право именовать себя российским интеллигентом.
Закрытие множества газет и непериодических изданий (включая издания
социалистических и демократических партий России), запрещение собраний, митингов,
демонстраций и другие крутые меры вызвали возмущение многих выдающихся
деятелей культуры. Среди них оказались и те, кто был известен своими
демократическими взглядами, кто ранее помогал как духовно, так и материально социалистам
и коммунистам, и прежде всего "Буревестник революции", много лет передававший
партии Ленина и ему самому личные сбережения и организовавший сбор денег в
пользу Ленина, - Максим Горький. Он резко протестовал против такого отношения
к интеллигенции в газете "Новая жизнь".
Уже через две недели после так называемого Октябрьского переворота Горький
писал:
"Ленин, Троцкий и сопутствующие им уже отравились гнилым ядом власти, о чем
свидетельствует их позорное отношение к свободе слова, личности и ко всей
сумме тех прав, за торжество которых боролась демократия.
На этом пути Ленин и соратники его считают возможным совершать все
преступления, вроде бойни под Петербургом, разгрома Москвы, уничтожения свободы
слова, бессмысленных арестов - все мерзости, которые делали Плеве и Столыпин...
я верю, что разум рабочего класса, его сознание своих исторических задач
скоро откроет пролетариату глаза на всю несбыточность обещаний Ленина, на всю
глубину его безумия и его Нечаевско-Бакунинский анархизм.
Рабочий класс не может не понять, что Ленин на его шкуре, на его крови
производит только некий опыт, стремится довести революционное настроение
пролетариата до последней крайности и посмотреть - что из этого выйдет?...
Рабочий класс должен знать, что чудес в действительности не бывает, что его
ждет голод, полное расстройство промышленности, разгром транспорта,
длительная кровавая анархия, а за нею - не менее кровавая и мрачная реакция.
Вот куда ведет пролетариат его сегодняшний вождь, и надо понять, что Ленин
не всемогущий чародей, а хладнокровный фокусник, не жалеющий ни чести, ни
жизни пролетариата".
В конце 1917, весь 1918 и вплоть до 1919 года Горький публикует одну за
другой статьи, в которых обвиняет большевистскую власть в незаконности
террора, подавлении демократии, свобод, постоянно называет новых вождей "нечаевца-
ми" - страшным для русских демократов именем убийцы Нечаева, прототипа героя
романа Ф.М. Достоевского "Бесы".
"Заставив пролетариат согласиться на уничтожение свободы печати, - пишет
Горький 10/23/ ноября 1917 года, - Ленин и приспешники узаконили этим для
врагов демократии право зажимать ей рот; грозя голодом и погромами всем, кто
не согласен с деспотизмом Ленина-Троцкого, эти "вожди" оправдывают деспотизм
власти, против которого так мучительно долго боролись все лучшие силы
страны. . .
Вообразив себя Наполеонами от социализма, ленинцы рвут и мечут, довершая
разрушение России - русский народ заплатит за это озерами крови... Эта
неизбежная трагедия не смущает Ленина, раба догмы, и его приспешников - его
рабов".
"Поголовное истребление несогласномыслящих, - продолжал он 17/30/ января
1918 г., - старый испытанный прием внутренней политики российских
правительств. От Ивана Грозного до Николая 11-го этим простым и удобным приемом
борьбы с крамолой свободно и широко пользовались все наши политические вожди
- почему же Владимиру Ильичу отказываться от такого упрощенного приема?".
Особое беспокойство вызывают у Горького страшные гонения на интеллигенцию:
"Затратив огромное количество энергии, рабочий класс создал свою
интеллигенцию - маленьких Бебелей, которым принадлежит роль истинных вождей рабочего
класса, искренних выразителей его материальных и духовных интересов.
...И вот остаток рабочей интеллигенции, не истребленный войною и
междоусобицей, очутился в тесном окружении массы, людей психологически чужих, людей,
которые говорят на языке пролетария, но не умеют чувствовать по пролетарски,
людей, чьи настроения, желания и действия обрекают лучший, верхний слой
рабочего класса на позор и уничтожение".
"Но более всего, - продолжает Горький, - меня поражает и пугает то, что
революция не несет в себе признаков духовного возрождения человека, не делает
людей честнее, прямодушнее, не повышает их самооценки и моральной оценки их
труда".
Не менее определенно выражал чувства писатель Владимир Галактионович
Короленко, опубликовавший знаменитые письма наркому Луначарскому. Он записал в
своих дневниках сходные мысли:
13 ноября 1917 года:
"Трагедия России идет своей дорогой. Куда? ...Большевики победили и в
Москве и в Петрограде. Ленин и Троцкий идут к насаждению социалистического строя
посредством штыков и революционных чиновников... Во время борьбы ленинский
народ производил отвратительные мрачные жестокости. У Плеханова (больного)
три раза произвели обыск."
19 марта 1918 года:
"Большевик - это наглый "начальник", повелевающий, обыскивающий,
реквизирующий, часто грабящий и расстреливающий без суда и формальностей".
16 марта 1919 года:
"Революционная охранка ничем не отличается от жандармской. Прежде была в
ходу "неблагонадежность". Теперь - «контрреволюционность»."
2 0 июня 1919 года:
"Расстрелы учащаются. Опять расстреливают без суда... Киевские "Известия"
то и дело печатают длинные кровавые списки расстрелянных без всяких
действительных оснований".
22 июля 1919 года:
"В Киевских "Известиях" напечатана статья "Будем беспощадны"... Это
чудовищное рассуждение, ставящее на место объективных признаков преступления
психологию и чтение в сердцах, напечатано в официальном органе украинской
советской власти... [Статья] заканчивается прямым призывом к доносам".
2 сентября 1920 года:
"Самодурство большевиков, ничем не отличающееся от произвола и самодурства
царской власти, а главное - разруха производства, которой не видно конца,
порождающая страдания рабочей массы, - все это уже посеяло реакцию в довольно
еще темной массе «диктатора пролетариата»".
Короленко с болью пишет о результате таких действий:
"Одно из непосредственных последствий большевизма - обеднение России
интеллигенцией" (запись от 31 мая 1920 года).
Надежды Горького и Короленко на то, что русский народ и, в особенности, его
рабочий класс, узнав о гибели пролетарской интеллигенции, встанет на ее
защиту, не сбывались. Избиение кадров интеллигенции продолжалось и в 1918, и в
1919 годах, и позже. Только За 1918 и первую половину 1919 года лишь в 20
губерниях России Всероссийская Чрезвычайная Комиссия (без учета всевозможных
армейских, рабочих и прочих трибуналов, ячеек, специальных отрядов,
карательных групп и т.д.) расстреляла в 1920 году 8389 человек. Эту цифру привел Член
Коллегии Наркомвнудела и ВЧК, председатель ЧК и Военного Трибунала 5-й армии
Восточного фронта Мартын Иванович Лацис (псевдоним Судрабса Яна Фридриховича)
опубликованным в советской печати (Лацис при этом замечает: "ЦИФРЫ,
ПРЕДСТАВЛЕННЫЕ ЗДЕСЬ, ДАЛЕКО НЕ ПОЛНЫ"). Арестовано, по его же сведениям, за это
время было 87 тысяч человек, раскрыто контрреволюционных организаций - 412,
подавлено крестьянских восстаний - 344.
Для сравнения можно указать, что почти за 100 лет царские правительства
(включая кровавый разгром революции 1905 года), то есть за период с 1826 по
1906 г. г., применили смертную казнь 894 раза.
Подавляющее большинство казненных за первые два года советской власти было
представителями интеллигенции. (Наверное, всем тоталитарным режимам
имманентна эта ненависть к людям умственного труда - вспомним Гитлера и Хомейни,
тысячами истреблявших прежде всего интеллектуалов). СП. Мельгунов, ведший счет
политических убийств органами Чрезвычайной Комиссии по данным,
публиковавшимся в советской печати, сумел собрать сведения, которые, конечно, не
охватывали всей картины бедствий (его цифры, к слову сказать, были меньше цифр,
приведенных Лацисом). Но зато в них была ясно видна направленность террора
главным образом против интеллигенции. Вот каким было распределение расстрелянных
ВЧК в 1918 году по социальным группам:
интеллигентов - 1286
Заложников (чиновники, офицеры и пр.) - 1026
крестьян - 962
обывателей - 4 68
неизвестных - 450
преступных элементов - 438
За преступления по должности - 187
слуг - 118
солдат и матросов - 28
буржуазии - 22
священников - 19.
Сопоставление цифр - 28 казненных солдат и матросов (наверняка сохранивших
верность присяге царю и Отечеству) и 1286 представителей интеллигенции -
говорит красноречивее всяких слов! Если же учесть, что среди чиновников,
офицеров, обывателей, неизвестных, представителей буржуазии были интеллигенты,
также как почти все священники могли быть отнесены к интеллектуалам, то
станет ясным, против кого направляли свое оружие большевики.
М. Лацис позже (1919-1921 гг.) ставший председателем Всеукраинской ЧК, так
объяснял массам "юридическую" обоснованность социального террора в статье
"Красный террор", опубликованной 1 ноября 1918 года:
"Не ищите в деле обвинительных улик с тем, восстал ли он против Совета
орудием или словом. Первым делом вы должны его спросить, к какому классу он
принадлежит, какого он происхождения, какое у него образование и какова его
профессия . Вот эти вопросы и должны разрешить судьбу обвиняемого.
В этом смысл и суть Красного Террора... Да Здравствует Красный Террор!".
Без сомнения, ведущий сотрудник центрального аппарата ЧК Лацис хорошо знал,
что пишет. Он пересказывал те директивы, которыми руководствовались в
повседневной жизни чины рангом повыше. Еще более категорично, чем Лацис,
высказывался в 1918 году редактор журнала "Красный меч" (орган Всеукраинской ЧК, Ки-
ев) Лев Крайний:
"У буржуазной змеи должно быть с корнем вырвано жало, а если нужно, и
разодрана жирная пасть, вспорота жирная утроба. У саботирующей, лгущей,
предательски прикидывающейся сочувствующей внеклассовой интеллигентской спекулянт-
щины и спекулянтской интеллигенции должна быть сорвана маска. Для нас нет и
не может быть старых устоев морали и гуманности, выдуманных буржуазией для
угнетения и эксплуатации низших классов".
К чему могли привести малограмотный народ огромной отсталой страны такие
пламенные призывы? Не пирровой ли победой оборачивался разгром интеллигенции?
"...Я обязан с горечью признать, - писал Горький в марте 1918 года, - враги
- правы, большевизм - национальное несчастье, ибо он грозит уничтожить слабые
Зародыши русской культуры в хаосе возбужденных им грубых инстинктов".
"Бесшабашная демагогия большевизма, - продолжал он через две недели, -
возбуждая темные инстинкты масс, ставит рабочую интеллигенцию в трагическое
положение чужих людей в родной среде".
Протесты против беззакония просочились и в центральную большевистскую
печать. Известный большевик Емельян Ярославский (псевдоним Губельмана Минея Из-
раилевича) писал в "Правде" 25 декабря 1918 года:
"Слов нет: «на войне - по военному». И все же мы не можем допустить, чтобы
вопрос о профессии и образовании решал судьбу обвиняемого. В момент
обостренной борьбы с буржуазией, принадлежность к этому классу много значит, но все
же не решает вопроса о судьбе обвиняемого.
У нас есть много очень уважаемых товарищей, вышедших из буржуазных классов.
Воображаю только Карла Маркса или тов. Ленина в руках такого свирепого
следователя .
- Имя ваше?
- Карл Маркс.
- Какого происхождения?
- Буржуазного.
- Образование?
- Высшее.
- Профессия?
- Адвокат, литератор.
Чего тут рассуждать еще, искать признаков виновности, улик о том, восстал
ли он против Совета оружием или словом! К стенке его и только.
В этом смысл и суть Красного террора? Какая нелепость!... Но, зная целый
ряд весьма и весьма вредных последствий для Советской республики, для дела
социализма именно подобного рода приемов Красного террора, я решительно
протестую против них... никогда пролетариат не думал об истреблении
интеллигенции, а ему говорят: спроси, получил ли подозреваемый высшее образование? Если
да - убей его, не доискивайся точных улик. Мы думаем, что такого рода
"Красным террором" мы не уменьшим, а увеличим врагов Советской республики, а
потому считаем его совершенно недопустимым".
В том же номере "Правды", на той же странице М. Ольминский в статье "В
глуши" приводил примеры беззакония ЧК в крупном городе страны - Нижнем Новгороде
и Нижегородской губернии. Возможно, пытаясь снять накал страстей и обвинить
"пролезших" в партию, Ольминский сообщал:
"...в качестве чрезвычайного следователя работает бывший городовой, -
теперь он коммунист; Комиссар продовольствия - бывший урядник; Секретарь труда
- бывший полицейский пристав из Нижнего Новгорода, уволенный за
взяточничество еще при царизме".
Но Ольминский вынужден признать:
"Чрезвычайка стремится выбиться из-под всякого контроля. Были расстрелы во
дворе тюрьмы, на глазах арестантов... Коммунист, заведующий кинотеатром, за-
ставил мужика перенести его (на себе) через грязь под угрозой расстрела".
Первые попытки привлечения
старой интеллигенции на
сторону советской власти и
начало борьбы за создание
кадров "красных спецов"
Подобное отношение к интеллигенции обернулось неисчислимыми бедами, так как
все отрасли хозяйства огромной страны разваливались. Новой власти приходилось
разрываться между двумя взаимоисключающими тенденциями - с одной стороны,
невозможностью наладить работу при отсутствии достаточного числа образованных
коммунистов, а, с другой стороны, открыто отрицательным отношением к
интеллигенции .
Однако уже через несколько месяцев после прихода к власти Ленин начал
постепенно осознавать, что одним насилием и "выбрасыванием лозунгов" прожить не
удастся. Наивные идеи о том, что стоит лишь получше следить за людьми
умственного труда, и они станут послушными и полезными исполнителями спускаемых
сверху приказов, развенчивались самой жизнью. Нужда в "господах интеллигенти-
ках" становилась все острее с каждым днем. Ни о какой "единой конторе с
равенством труда и равенством платы", как писал Ленин осенью 1917 года, речи
быть не могло.
Пока шло это отрезвление от просчета в отношении роли интеллигентов в
обществе, положение ее месяц за месяцем становилось все более тяжелым.
1 июня 1918 года Горький обращался к властям со страстным призывом:
"Надо что-то делать, необходимо бороться с процессом физического и
духовного истощения интеллигенции, надо почувствовать, что она является мозгом
страны, и никогда еще этот мозг не был так нужен и так дорог как в наши дни".
2 августа 1918 года Совет Народных Комиссаров утвердил написанное утром
того же дня Лениным Постановление СНК "О порядке приема в высшие учебные
заведения РСФСР". Очередной декрет коммунистов поручал:
"Комиссариату народного просвещения подготовить немедленно ряд
постановлений для того, чтобы... были приняты самые экстренные меры, обеспечивающие
возможность учиться для всех желающих, и никаких не только юридических, но и
фактических привилегий для имущего класса не могло быть. На первое место
безусловно должны быть приняты лица из среды пролетариата и беднейшего
крестьянства, которым будут предоставлены в широком размере стипендии".
Декрет определил на десятилетия вперед практику в отношении воспитания
интеллигенции страны Советов. Хотя он начинался фразой, требовавшей принятия
"самых экстренных мер, обеспечивающих возможность учиться для ВСЕХ ЖЕЛАЮЩИХ",
чуть ниже это требование отменялось, так как желающие учиться подразделялись
на классы, и из числа "ВСЕХ ЖЕЛАЮЩИХ" выбрасывался слой детей из "имущего
класса".
Резонно спросить - из какого такого имущего? Какие могли быть имущие
классы, если они перестали существовать после ноября 1917 года? И разве во главе
революции не стояли в большинстве своем выходцы из самых что ни на есть
имущих классов? Да и разве революция не несла освобождения всем людям страны,
разве не ставила целью воспитать себе сторонников во всех слоях общества?
Получалось, что нет, не ставила. Декрет был пропитан дискриминационным
отношением к тем, кто мог бы и хотел учиться, и имел к тому не только желание, но и
способности, и, тем не менее, лишался равных прав только на том основании,
что несколькими годами раньше имел несчастье родиться не в той семье, не в
той среде, которой теперь благоволила власть.
В августе 1918 года уже утихли первые радости от захвата власти, определи-
лись подводные камни и пороги на пути бурного потока, который смел старые
порядки. И одним из наиболее мучительных откровений, явившихся перед взором
новых вождей, был просчет в отношении социальной прослойки, презрительно
названной в России "интеллигенцией". Было решено принять меры к подготовке
новой - красной интеллигенции.
Но на ее воспитание и обучение должны были уйти годы, а помощь специалистов
требовалась немедленно, сегодня же. Поэтому к концу 1918 года Ленин начал
новую кампанию: за временное привлечение старой интеллигенции в ряды строителей
коммунизма, который должен был наступить, по его раскладкам, через 10-20 лет.
"Мы знаем, что строить социализм можно только из элементов
крупнокапиталистической культуры, интеллигенция есть такой элемент. Если нам приходилось с
ней беспощадно бороться, - говорил он на собрании партийных работников 27
ноября 1918 года, - то к этому нас не коммунизм обязывал, а тот ход событий,
который всех "демократов" и всех влюбленных в буржуазную демократию от нас
оттолкнул. Теперь явилась возможность использовать эту интеллигенцию, которая
никогда не будет коммунистичной".
Поворот в отношении к интеллигенции был встречен в ее рядах со сдержанным
оптимизмом. Горький писал:
"Факт, что русская революция погибает именно от недостатка интеллектуальных
сил... Теперь большевики опомнились и зовут представителей интеллектуальной
силы к совместной работе с ними. Это поздно, но все-таки не плохо.
Но, - наверное, начнется некий ростовщический торг, в котором одни будут
много запрашивать, другие - понемножку уступать, а страна будет разрушаться
все дальше, а народ станет развращаться все больше".
Призывая к сотрудничеству, Ленин никогда не забывал предупреждать своих
товарищей по руководству партией, что, во-первых, это сотрудничество временное,
а, во-вторых, возможно только при непрестанном и жестком контроле за каждым
шагом привлеченных к работе интеллигентов, за их мыслями, намерениями,
контактами. Говоря об использовании специалистов, Ленин следующим образом
характеризовал свою позицию на заседании Петроградского совета 12 марта 1919 года:
"Мы ими должны пользоваться во всех областях строительства, где,
естественно, не имея за собой опыта и научной подготовки старых буржуазных
специалистов, сами своими силами не справимся. Мы... пользуемся тем материалом,
который нам оставил старый капиталистический мир. Старых людей мы ставим в новые
условия, окружаем их соответствующим контролем, подвергая их бдительному
надзору пролетариата, и заставляем выполнять необходимую работу. Только так и
можно строить... Тут необходимо... насилие прежде всего... Совершенно незачем
выкидывать полезных нам специалистов. Но их надо поставить в определенные
рамки, предоставляющие пролетариату возможности контролировать их. Им надо
поручать работу, но вместе с тем бдительно следить за ними, ставя над ними
комиссаров и пресекая их контрреволюционные замыслы. Одновременно надо
учиться у них. При всем этом - ни малейшей политической уступки этим господам,
пользуясь их трудом всюду, где только возможно".
О том, как осуществлялся на практике этот неусыпный контроль, дает
некоторое представление инструкция, составленная для осведомителей ЧК:
"Задания секретным уполномоченным на январь 1922 г.
1. Следить за Администрацией фабрик и интеллигентными рабочими, точно
определять их политические взгляды и обо всех Антисоветских Агитациях и
пропаганде доносить.
2. Следить за всеми сборищами под видом картежной игры, пьянства (но
фактически преследующих другие цели), по возможности проникать на них и доносить о
целях и задачах их и имена и фамилии собравшихся и точный адрес.
3. Следить за интеллигенцией, работающей в советских учреждениях, за их
разговорами, улавливать их политическое настроение, узнавать о их месте пре-
бывания в свободное от занятий время и о всем подозрительном немедленно
доносить .
4. Проникать во все интимные кружки и семейные вечеринки господ
интеллигентов , узнавать их настроение, знакомиться с организаторами их и целью
вечеринок.
5. Следить, нет ли какой-либо связи местной интеллигенции, уездной,
центральной и заграницей и о всем замеченном точно и подробно доносить".
"Задания" подобного рода воплощали в жизнь те наметки, которые содержались
в некоторых выступлениях Ленина, не перестававшего вплоть до конца 1919 года
твердить о необходимости привлечения специалистов на работу при неусыпном
контроле за их деятельностью:
"Организационная творческая дружная работа должна сжать буржуазных
специалистов так, чтобы они шли в шеренгах пролетариата, как бы они не
сопротивлялись и ни боролись на каждом шагу").
В то время Ленин еще верил, что ему удастся сделать все нужное для
привлечения буржуазных "спецов" на свою сторону и этим добиться решения важнейшей
(если не самой важной на этом этапе) задачи в развитии культурной революции -
задачи кадров.
"Весь опыт, - говорит Ленин все в том же марте 1919 года, - неминуемо
приведет интеллигенцию окончательно в наши ряды, и мы получим тот материал,
посредством которого мы можем управлять".
Чтобы скрасить террор и насилие, чтобы переманить на свою сторону
максимально большое количество специалистов, оказавшихся к тому же в тяжелейшем
материальном положении в тогдашних условиях разрухи и голода, Ленин совместно
с народным комиссаром труда В.В. Шмидтом разрабатывает план увеличения ставок
заработной платы "работникам интеллигентного труда". Правда, эта мера вызвала
взрыв негодования среди партийцев, так как противоречила всем прежним
заверениям и выкладкам Маркса и самого Ленина (вспомним его слова о "конторе с
равенством труда и заработной платы"). Однако при сложившихся обстоятельствах
Ленин не видел другого выхода, как платить специалистам больше, чем своим же,
но не имеющим знаний, сторонникам. На протяжении 1919-1920 годов Ленин
терпеливо и настойчиво разъясняет, что "иного средства поставить дело мы не видим
для того, чтобы они [то есть специалисты - B.C.] работали не из-под палки, и
пока специалистов мало, мы принуждены не отказываться от высоких ставок".
При этом он объяснял политику кнута и пряника предельно откровенно:
"Заставить работать из-под палки целый слой нельзя, - это мы прекрасно
испытали. Можно заставить их не участвовать активно в контрреволюции, можно
устрашить их, чтобы они боялись протянуть руку к белогвардейскому воззванию.
На этот счет у большинства делают энергично. Это сделать можно, и это мы
делаем достаточно. Этому мы научились все. Но заставить работать целый слой
таким способом невозможно".
Выступая на II Всероссийском съезде Советов народного хозяйства 29 декабря
1918 года, Ленин даже стращал работников совнархозов карами за плохое
использование специалистов:
"Мы будем спрашивать с каждого товарища, работающего в совнархозе: что вы,
господа, сделали для того, чтобы привлечь к работе специалистов, ... которые
должны работать у вас нисколько не хуже, чем они работали у каких-нибудь Ко-
лупаевых и Разуваевых? Пора нам отказаться от прежнего предрассудка и
призвать всех нужных специалистов к нашей работе".
Такая философия примата материального над духовным вряд ли могла всерьез и,
главное, надолго повлиять на умонастроения всей интеллигенции и в особенности
той ее части, которая была наиболее нужна советской власти в стратегическом
плане, то есть интеллигенции творческой. Можно даже допустить, что
подавляющая часть специалистов, оставшихся в живых к этому времени и способных еще
работать, будучи поставлена в условия красного террора и не имея в себе ни
сил, ни желания противоборствовать комиссарам и голоду, пошла бы навстречу
категорическому приглашению вождя мировой революции. Однако среди этой части
интеллигенции, пусть даже и подавляющей в количестве, могло не оказаться того
небольшого числа специалистов, которые творили истинно новое. А без их помощи
все радужные надежды были обречены на провал. Правда, вряд ли Ленина мучили
мысли о роли творческих личностей в его обществе; коммунистам нужно было
ликвидировать разруху, хотя бы примитивно наладить любое производство, так что
вряд ли у их вожака возникали мысли о ком-то, кроме "нужных специалистов к
нашей работе". Обязать и мобилизовать надо было бухгалтеров, связистов,
инженеров по обслуживанию техники, в конце концов, офицеров технических родов
войск.
Заставить же ученого, конструктора, писателя, композитора, педагога
работать творчески, трудиться с полной отдачей в условиях стоокого надзора
комиссаров в бушлатах и с револьвером за поясом, пусть даже за приличное
вознаграждение , оказалось невозможно.
Смело выразил эти мысли в письме Ленину профессор Воронежского
сельскохозяйственного института М. Дукельский. На его письмо - страстное и
убедительное - Ленину пришлось давать ответ. Дукельский писал:
"Прочитал в "Известиях" ваш доклад о специалистах и не могу подавить в себе
крика возмущения. Неужели вы не понимаете, что ни один честный человек не
может , если в нем сохранилась хоть капля уважения к самому себе, пойти работать
ради того животного благополучия, которое вы ему собираетесь обеспечить?
Неужели вы так замкнулись в своем кремлевском одиночестве, что не видите
окружающей вас жизни, не заметили, сколько среди русских специалистов имеется,
правда, не правительственных коммунистов, но настоящих тружеников, добывших
специальные познания ценой крайнего напряжения сил, не из рук капиталистов и
не для целей капитала, а путем упорной борьбы с убийственными условиями
студенческой и академической жизни прежнего строя. Эти условия не улучшились для
них при коммунистической власти... На них, самых настоящих пролетариев, хотя
и вышедших из разнообразных классов, служивших трудящемуся брату с первых
шагов сознательной жизни и мыслью, и словом, и делом - на них, сваленных вами в
одну зачумленную кучу "интеллигенции", были натравлены бессознательные
новоявленные коммунисты из бывших городовых, урядников, мелких чиновников,
лавочников, составляющих в провинции нередко значительную долю "местных властей",
и трудно описать весь ужас пережитых ими унижений и страданий. Постоянные
вздорные доносы и обвинения, безрезультатные, но в высшей степени
унизительные обыски, угрозы расстрела, реквизиции и конфискации, вторжения в самые
интимные стороны личной жизни (требовал же от меня начальник отряда,
расквартированного в учебном заведении, где я преподаю, чтобы я обязательно спал с
женой в одной кровати). Вот та обстановка, в которой пришлось работать до
самого последнего времени многим специалистам высшей школы. И все эти "мелкие
буржуи" не оставили своих постов и свято исполняли взятое на себя моральное
обязательство сохранить, ценою каких угодно жертв, культуру и знания для тех,
кто их унижал и оскорблял по наущению руководителей. Они понимали, что нельзя
смешивать свое личное несчастье и горе с вопросом о строительстве новой
жизни , и это помогало и помогает им терпеть и работать.
Но верьте, из среды этих людей, которых вы огульно окрестили буржуями,
контрреволюционерами, саботажниками и т. п. , только потому, что они подход к
будущему социалистическому и коммунистическому строю мыслят себе иначе, чем
вы и ваши ученики, вы не купите ни одного человека той ценой, о которой вы
мечтаете. Все же "специалисты", которые ради сохранения шкуры пойдут к вам,
они пользы стране не принесут. Специалист не машина, его нельзя просто
завести и пустить в ход. Без вдохновения, без внутреннего огня, без потребности
творчества, ни один специалист не даст ничего, как бы дорого его не
оплачивали. Все даст доброволец, работающий и творящий среди окружающих его
товарищей-сотрудников в качестве знающего руководителя, а не поднадзорного,
охраняемого комиссаром из коммунистов урожая 1919 года.
...Если вы хотите "использовать" специалистов, то не покупайте их, а
научитесь уважать их, как людей, а не как нужный вам до поры до времени живой и
мертвый инвентарь".
В своем ответе Ленин по сути даже не коснулся основных вопросов, поднятых
Дукельским. Он свел все к старому обвинению интеллигенции в том, что она
повинна в саботаже предписаний советской власти. Ошибка интеллигенции, по его
словам, происходила из-за того, что она не соблаговолила понять природу
октябрьского переворота и была склонна рассматривать его как "авантюру и
сумасбродство большевиков", вместо того, чтобы расценить его "как начало
всемирной смены двух всемирно-исторических эпох: эпохи буржуазии и эпохи
социализма, эпохи парламентаризма капиталистов и эпохи советских государственных
учреждений". А это, по мнению Ленина, привело ее, интеллигенцию, к саботажу
этих учреждений.
"Саботаж был начат интеллигенцией и чиновничеством, которые в массе
буржуазны и мелкобуржуазны", - заявил Ленин, забывая упомянуть, что новая власть
ввела красный террор до того, как саботаж мог начаться. И чтобы окончательно
снять с себя обвинения, высказанные Дукельским, Ленин заканчивал:
"Если бы мы "натравливали" на "интеллигенцию", нас следовало бы за это
повесить" .
Коммунисты решают
направить главные силы
на быстрое обучение
"красных" специалистов
Осознав, что пропасть между представителями интеллигенции и большевистской
властью не перестает углубляться, и понимая, что дело воспитания полноценной
интеллигенции не может быть решено наскоком, Ленин пытался найти иной выход
из положения. Он сформулировал программу быстрой подготовки широкого
контингента красных спецов из представителей рабочего класса и беднейшего
крестьянства - людей, не имеющих образования, но зато, по его представлениям, более
преданных советской власти. Ленин разбивал эту задачу на две: с одной
стороны, рекрутирование детей пролетариев и крестьян для поступления в вузы, а, с
другой стороны, срочное обучение тех, кто проявил преданность новой власти и
кого не страшно было бы использовать на местах для руководства фабриками и
заводами, предприятиями и учреждениями:
"Надо поучиться у них, у наших врагов, нашим передовым крестьянам,
сознательным рабочим на своих фабриках, в уездном земельном отделе у буржуазного
агронома и пр., чтобы усвоить плоды их культуры".
По-видимому, Ленин искренне верил, что для получения профессиональных
знаний много времени не понадобится. Он все настоятельнее требует от различных
органов, причастных к вопросам просвещения и образования, расширить сеть
начальных учебных заведений, где бы можно было хотя бы примитивно подучить
людей , близких "по своему умонастроению к большевикам".
Задача воспитания новой, преданной коммунистической партии интеллигенции
была признана одной из центральных на II Всероссийском съезде профсоюзов в
январе 1919 года. Пытаясь привлечь на свою сторону союзников и призывая их не
бояться работы по строительству коммунизма, он утверждал:
"Если вы искренний сторонник коммунизма, беритесь смелее за эту работу, не
бойтесь новизны и трудности ее, не смущайтесь старым предрассудком, будто эта
работа подсильна только тем, кто превзошел казенное образование. Это
неправда . Руководить работой строительства социализма могут и должны во все большем
числе рядовые рабочие и крестьяне труженики".
Тактический выигрыш от таких призывов был несомненным. Знаменитый лозунг
Ленина: "Мы и кухарку научим управлять государством" будил у "выдвиженцев"
честолюбие и рождал у власть предержащих надежду, что скоро станет возможным
управлять огромным хозяйством страны без помощи интеллигентов. Утопичность
таких надежд была очевидна для умудренных знаниями и опытом специалистов, но,
как видим, не пугала новых лидеров. В то же время, признание главой нового
правительства того, что в его распоряжении не было достаточного числа кадров,
способных обеспечить долговременность коммунистического самоуправления,
свидетельствовал лучше, чем много другое, в какой обстановке мифов действовали
Ленин и его окружение.
Для ускорения подготовки кадров руководителей из лояльных к новой власти
людей были организованы краткосрочные школы (некоторым из них были присвоены
громкие названия "университеты" - Свердловский в Москве, Зиновьевский - в
Петрограде, Университет народов Востока и т. д.). Ленин горячо радуется такой
возможности:
"... собрать здесь несколько сот рабочих и крестьян, дать им возможность
заняться систематически несколько месяцев, пройти курс советских знаний,
чтобы двинуться отсюда вместе, организованно, сплоченно, сознательно для
управления, для исправления тех громадных недостатков, которые еще остаются".
Формы обучения, объем и содержание предметов, именуемых странным термином
"курс советских знаний", приспосабливались к "текущему моменту". Ленин в
связи с этим подчеркивал:
"Это должно идти в формах не обязательно единообразных. Тов. Троцкий был
вполне прав, говоря, что это не написано ни в каких книгах, которые мы
считали бы для себя руководящими, не вытекает ни из какого социалистического
мировоззрения, не определено ничьим опытом, а должно быть определено нашим
собственным опытом".
Как и чему можно научить вчерашних полуграмотных, а чаще неграмотных
партийных активистов за несколько месяцев (называй это курсом "советских знаний"
или как угодно иначе), чтобы они стали полноценными руководителями, да еще
способными сразу после этого "сплоченно" взяться за "исправление тех
громадных недостатков, которые еще остаются", Ленин не говорит. Он радуется
возможности получить хотя бы эти первые несколько сот малограмотных помощников,
постигших азы знаний. Печалит его лишь то, что придется, как он говорит,
примерно половину этих людей отправить в качестве командиров на фронты
гражданской войны.
В целом переход к срочному воспитанию управленцев показывает, насколько
мизерным было число людей, которым коммунисты доверяли, и что это были за
кадры. Однако Ленин придавал задаче формирования именно таких кадров огромное
значение. Его постоянные уверения в том, что по своим деловым качествам
полуобразованные люди ничем не хуже высококачественных специалистов, рождали
самоуспокоенность на верхах и невероятную самоуверенность в низах.
Открытие ворот в управление, преподавательскую и научную деятельность для
лиц с недостаточной профессиональной подготовкой и непрестанное поощрение
этих людей к тому, чтобы они смелее брались за любое дело, и было началом
"выдвижения" в науку (и даже руководство ею) полуобразованных людей, судивших
о задачах науки с высоты своего полузнания и тем наносивших ей огромный вред.
Лысенкоизм стал, быть может, одной из наиболее ярких форм этого явления.
Наряду с задачей быстрого обучения преданных людей азам профессиональной
деятельности (чтобы формировать из них корпус будущих руководителей), Ленин
ставит задачу изменения общеобразовательной школы. При этом главный упор де-
лается опять-таки не на то, чтобы улучшить преподавание основ научных знаний
(как в области естественных наук, так и гуманитарных), а на то, чтобы за счет
сокращения времени преподавания этих знаний усилить преподавание идеологии и
прикладных сведений. Ленин требует ускорить процесс замены гимназий и
реальных училищ школами нового типа - общеобразовательными с политехническим
уклоном. Так, в проекте Программы РКП(б) он пишет:
"В период диктатуры пролетариата, т. е. в период подготовки условий,
делающих возможным полное осуществление коммунизма, школа должна быть не только
проводником принципов коммунизма вообще, но и проводником идейного,
организационного, воспитывающего влияния пролетариата на полупролетарские и
непролетарские слои трудящихся в целях воспитания поколения, способного окончательно
осуществить коммунизм.
Ближайшими задачами на этом пути являются в настоящее время:
1) Проведение бесплатного и обязательного общего и политехнического
(знакомящего в теории и на практике со всеми главными отраслями производства)
образования для детей обоего пола до 16-ти лет.
2) Осуществление тесной связи обучения с общественно-производительным
трудом.
3) Снабжение всех учащихся пищей, одеждой и учебными пособиями за счет
государства .
4) Усиление агитации и пропаганды среди учительства.
5) Подготовление кадров нового учительства, проникнутого идеями коммунизма.
6) Привлечение трудящегося населения к активному участию в деле просвещения
(развитие Советов народного образования, мобилизация грамотных и т. д.).
7) Всесторонняя помощь Советской власти самообразованию и саморазвитию
рабочих и трудовых крестьян (устройство библиотек, школ для взрослых,
народных университетов, курсов лекций, кинематографов, студий и т. п.).
8) Развитие самой широкой пропаганды коммунистических идей".
Таких в общем-то не очень четких и содержательных указаний, программных
заявлений, призывов можно найти достаточно много и в последующих выступлениях и
документах, написанных Лениным в 1920-1922 годах. Он понимал, что Задача
создания собственных красных специалистов гораздо труднее, чем все, что удалось
сделать советской власти до сих пор, но он еще непоколебимо убежден в том,
что эта задача будет решена в отведенные для этого сроки:
"Мы абсолютно уверены в том, что если мы в два года решили труднейшую
военную задачу, то мы решим в 5-10 лет задачу еще более трудную: культурно-
образовательную и просветительную".
Временами он не без пафоса говорит о своей вере в победу на фронте
культурной революции:
"Сотрудничество представителей науки и рабочих - только такое
сотрудничество будет в состоянии уничтожить весь гнет нищеты, болезней, грязи. И это
будет сделано. Перед союзом представителей науки, пролетариата и техники не
устоит никакая темная сила".
Можно ли доверять буржуазным специалистам?
На I Всероссийском съезде работников просвещения и социалистической
культуры 31 июля 1919 года Ленин признал, что новой власти не удалось найти общий
язык даже с той прослойкой интеллигенции, которая всегда была сильна
демократическими и революционными традициями, - с учителями. Сам выходец из семьи
крупного деятеля просвещения, все дети которого пошли в революцию, Ленин
признал:
"...учительство, с самого начала представляло из себя организацию, в
громадном большинстве, если не целиком, стоящую на платформе, враждебной
Советской власти".
Позже то же самое было сказано о медиках:
"... представители медицинской профессии были также пропитаны недоверием к
рабочему классу [то есть правильнее было бы сказать к власти, выступавшей от
его имени, - B.C.], когда-то и они мечтали о возврате буржуазного строя".
Поэтому коммунисты сохраняли все то же недоверие к кадрам интеллигенции, от
правительства следовали наказы контролировать поступки и даже мысли
специалистов . И ей же, интеллигенции, Ленин вменял в вину трудности на хозяйственном
фронте. В известной статье "Великий почин", посвященной возвеличиванию
бесплатной работы всех советских трудящихся во внеурочное время на так
называемых "субботниках", Ленин пишет:
"Господа буржуа и их прихвостни, включая меньшевиков и эсеров, которые
привыкли считать себя представителями "общественного мнения", разумеется
издеваются над надеждами коммунистов, называют эти надежды "баобабом в горшке от
резеды", смеются над ничтожным числом субботников по сравнению с массовыми
случаями хищения, безделья, упадка производительности, порчи сырых
материалов, порчи продуктов и т. п. Мы ответим этим господам, если бы буржуазная
интеллигенция принесла свои знания на помощь трудящимся, а не русским и
заграничным капиталистам ради восстановления их власти, то переворот шел бы
быстрее и более мирно. Но это утопия, ибо вопрос решается борьбой классов, а
большинство интеллигенции тянет к буржуазии. Не с помощью интеллигенции, а
вопреки ее противодействию (по крайней мере, в большинстве случаев)
пролетариат победит, устраняя неисправимо буржуазных интеллигентов, переделывая,
перевоспитывая, подчиняя себе колеблющихся, постепенно завоевывая все большую
их часть на свою сторону. Злорадство по поводу трудностей и неудач
переворота, сеяние паники, пропаганда поворота вспять - все это орудия и приемы
классовой борьбы буржуазной интеллигенции".
Он прямо обвиняет интеллигентов в том, что "они воспользовались своим
образованием для того, чтобы сорвать дело социалистического строительства,
открыто выступая против трудящихся масс".
Отсюда вытекала тактика советской власти по отношению к специалистам:
подчинять их, привлекать для работы в новых учреждениях, но не доверять им ни в
коей мере.
"Лозунг момента, - говорит Ленин, - уметь использовать поворот среди них в
нашу сторону, ...худших представителей буржуазной интеллигенции выкинуть вон,
заменить их интеллигенцией, которая вчера еще была сознательно враждебна нам
и которая сегодня только нейтральна, такова одна из важнейших задач
теперешнего момента".
Временами Ленин уверял соратников по партии, что на пути привлечения
интеллигенции в свои ряды "мы встретим гораздо больше сочувствия". В марте 1919
года он, как мы помним, был уверен, что "весь опыт неминуемо приведет
интеллигенцию окончательно в наши ряды, и мы получим тот материал, посредством
которого мы можем управлять".
Постепенно тон Ленина по поводу интеллигенции меняется. Уходят в прошлое
примирительные нотки в "отношении каждого спеца". Они прорываются лишь в тех
случаях, когда надо на публике продемонстрировать незыблемость партийных
установок. Так, например, в программном документе "О роли и задачах профсоюзов
в условиях новой экономической политики", написанном Лениным в конце декабря
1921 - начале 1922 года и принятом в виде постановления ЦК РКП (б) 12 января
1922 г., говорилось:
"Если все наши руководящие учреждения, т.е. и компартия, и соввласть, и
профсоюзы не достигнут того, чтобы мы, как зеницу ока, берегли всякого спеца,
работающего добросовестно, с знанием своего дела и с любовью к нему, хотя бы
и совершенно чуждого коммунизму идейно, то ни о каких серьезных успехах в
деле социалистического строительства не может быть и речи".
Но такие высказывания слышатся все реже и реже. Зато все чаще прорываются у
Ленина зловещие "предупреждения" в адрес "интеллигентской публики", все чаще
он характеризует "представителей буржуазной интеллигенции" как "беспощадных
врагов" советской власти, предупреждает о возможном утяжелении их жизни в
моральном и физическом плане, если только интеллигенция не станет послушной;
именно в это время он частенько в качестве ругательного употребляет слово
"интеллигентщина". В письме Горькому, жаловавшемуся на аресты интеллигенции,
Ленин ответил: " ...на деле это не мозг нации, а говно" (Полное Собрание
Сочинений, 5 изд., т. 51, стр. 48).
Осознав, что все более явственный переход от пряника к плетке и красный
террор отпугнул от лозунгов коммунизма тех, кто входил в элиту прослойки
мыслителей, философов, литераторов, Ленин не только не смягчает отношение к
интеллигентам, он меняет тактику на еще более жесткую. 15 мая 1922 года к шести
имевшимся статьям в проекте подготовленного Уголовного Кодекса,
предусматривавших смертную казнь за действия против Республики, он добавил еще столько
же новых карательных статей, сопроводив их фразой "с заменой [казней]
высылкой за границу". Еще через три дня он придал этому замечанию форму секретного
приказа, направленного через Дзержинского членам Политбюро коммунистической
партии:
"Тов. Дзержинский! К вопросу о высылке за границу писателей и профессоров,
помогающих контрреволюции. Надо это подготовить тщательнее. Без подготовки мы
наглупим... Надо поставить дело так, чтобы этих "военных шпионов" изловить и
излавливать постоянно и систематически и высылать за границу. Прошу показать
это секретно, не размножая, членам Политбюро".
Через четыре дня, 19 мая 1922 года Ленина поразил первый удар, от которого
он немного оправился лишь к октябрю 1922 года.
В конце октября, когда из-за болезни он оторвался от каждодневной суеты, и
у него появилось время трезво обдумать некоторые результаты собственной
политики, он начинает понимать, насколько радужными были надежды на скорое
решение задач коммунистической революции и сколь эти надежды оказались
нереальными . Он видит, как медленно идет дело вперед, как минимально число тех, кто
может быть с пользой привлечен к руководству на всех уровнях, особенно на
высших уровнях управления. И ему становится отчетливо ясно, и он публично это
признает, - что первоначальные расчеты на быстрое и качественное обучение
активистов не оправдывается в той мере, в какой вначале казалось возможным. И
тогда из-под его руки вырываются горькие строки признания в несостоятельности
этих планов и расчетов, как это случилось в тексте речи, подготовленной им
для IV сессии ВЦИК IX созыва, одной из последних речей в его жизни:
"Годы и годы должны пройти, годы и годы мы должны учиться, потому что
уровень культуры наших рабочих низок, рабочим трудно взяться за совершенно новое
дело производства - а только на рабочих мы и можем положиться в смысле
искренности и энтузиазма".
Это было сказано Лениным 31 октября 1922 года - За полтора месяца до
болезни, от которой он уже не смог оправиться.
В конце 1922 года по распоряжению Ленина около двух тысяч выдающихся
деятелей науки и культуры России было выдворено насильно за пределы Российской
республики. Ленин играл в этом деле роль закоперщика и руководителя. 16
декабря 1922 года его поразил второй удар, он потерял сначала подвижность, а
потом и рассудок, который не вернулся к нему вплоть до смерти в январе 1924
года.
Сталин и борьба за
воспитание "выдвиженцев"
Над гробом Ленина Сталин произнес страстную речь о верности "нашему учителю
- нашему вождю", но утаил от народа завещание Ленина, в котором тот советовал
наследникам его дела не подпускать именно Сталина к руководству партией и
страной. Такое утаивание завещания было сделано при полном попустительстве
тогда еще большого числа партийцев, узнавших текст ленинского предсмертного
наказа. Легко получив власть над партией и государством, Сталин унаследовал
от своего предшественника все проблемы с нехваткой интеллигенции, включая
ученых. К тому же он понимал, что и в своей среде коммунистов может
столкнуться с критикой со стороны образованных партийцев. Но с первых же шагов он
предпринял меры, позволявшие утопить всякую критику в свой адрес в криках
одобрения со стороны новых коммунистов, срочно набранных в ходе "ленинского
приема в партию". За термином "Ленинский призыв" было спрятано демагогическое
определение ловкого тактического хода, предусмотренного Сталиным для
устранения влияния в партии ленинских сторонников. Объявленный "Ленинский призыв
передовых рабочих в партию" привлек в ряды коммунистов сразу 241,6 тысяч
членов, из которых 92,4% были рабочими. Этот "Сталинский" призыв был осуществлен
с 22 января по 15 мая 1924 года и сразу резко снизил удельный вес в партии
интеллигентов и устранил опасность действенных критических мер против него
самого со стороны ленинцев - возможных идейных противников Сталина. Этим
шагом партия была превращена из узкого клуба соратников по революционной борьбе
в массивную организацию, состоящую из послушных Сталину, хотя и не очень
образованных людей "от станка". Машина голосования могла теперь работать без
сбоев.
Однако проблема нехватки образованных специалистов для управления народным
хозяйством с приходом Сталина к власти не изменилась. Он точно так же, как и
Ленин, пристально следил за тем, чтобы в учебных институтах была мощная
прослойка партийцев и выходцев из рабоче-крестьянских кругов, хотя ему
приходилось не раз откровенно признавать, что студенты-коммунисты учатся плохо, что
им трудно даются специальные знания, что они предпочитают больше времени
проводить на заседаниях партячеек, обсуждении мировых проблем и т. п., чем
"грызть гранит науки".
Об этом же говорили и другие вожди партии. Бухарин на VI Всесоюзном съезде
РКСМ 15 июля 1924 года сказал:
"В высших учебных заведениях наши комсомольцы часто назначают профессоров,
вычищают студентов, а посмотришь на успешность, - 80 процентов неуспевающих.
Самодеятельности много, а действительных знаний ни на грош".
Выдвинутые Сталиным в 1925 году планы индустриализации промышленности
России и в 1927 году коллективизации сельского хозяйства требовали невиданного
числа кадров. Сеть учебных заведений страны разбухала. Было естественно
ожидать , что в этих условиях Сталин призовет к поиску по всей стране талантов,
откроет для них широко двери вузов, начнет массовую практику стажировки
лучших студентов у лучших профессоров, даже, может быть (страшно подумать!),
начнет посылать учащихся за границу. Но ничего этого не произошло.
Сталин еще более, чем Ленин, нажимал на подготовку красных спецов,
отбираемых из детей рабочих и крестьян. XVI партконференция ВКП(б), состоявшаяся 23-
29 апреля 1929 года, даже специально оговорила в своем постановлении
необходимость "создания новых кадров красных специалистов из людей рабочего
класса". Несмотря на давление сверху, работа эта шла, по мнению руководителей
страны, плохо. В октябре 1929 года в "Правде" появилась редакционная статья с
характерным заголовком "Потерян год. Директивы партии о подготовке кадров
промышленности не выполнены. Создадим красный инженерный костяк, который
поведет всю инженерную массу в бой за пятилетку".
Одновременно власти пытались поставить под партийный контроль работу
специализированных научно-исследовательских учреждений. В это время казалось
возможным использовать для этих целей созданную еще по декрету Ленина в 1918
году Социалистическую Академию, переименованную в 1924 году в Академию
Коммунистическую. Хотя она была слабым научным центром, ее можно было
рассматривать как вполне коммунистическую по идейным устремлениям входивших в нее
членов . Поэтому ЦК партии принял специальное постановление, в котором был пункт
о необходимости вовлечения Комакадемии в дело контроля за всеми научными
учреждениями страны. Комакадемии предписывалось:
"... в месячный срок разработать вопрос о координировании работы
ведомственных (наркоматских) научно-исследовательских институтов с работой
Комакадемии" .
Возможно, понимая, что вряд ли ученым польстит возможность надзора за их
деятельностью со стороны партийных функционеров, а, с другой стороны, отлично
представляя, что он нужен прежде всего для того, чтобы заставить ученых,
пусть даже в ущерб их академическим занятиям, трудиться на поприще
практической деятельности по вытаскиванию из прорыва промышленности и других сфер
экономики, Центральный Комитет партии слегка подслащивал пилюлю нижеследующим
пунктом:
"Представлять научным работникам не реже одного раза в два года 4-6
месячный отпуск для научной работы".
В это же время благие призывы к максимально возможному использованию старых
специалистов, которые иногда звучали из уст Ленина, были Сталиным
перечеркнуты без всякого сомнения. 5 февраля 1931 года в ставшей на два десятилетия
программной статье "О задачах хозяйственников", он писал:
"Лет десять назад был дан лозунг: "Так как коммунисты технику производства
как следует не понимают, так как им нужно еще учиться управлять хозяйством,
то пусть старые техники и инженеры, специалисты ведут хозяйство, а вы,
коммунисты, не вмешиваясь, изучайте технику, изучайте науку управления
производством, не покладая рук, чтобы потом стать вместе с преданными нам специалистами
настоящими руководителями производства, настоящими хозяевами дела". Таков был
лозунг. А что вышло на деле? Вторую часть этого лозунга отбросили, ибо
учиться труднее, чем подписывать бумаги, а первую часть формулы опошлили...
Получилась чепуха, вредная и опасная чепуха, от которой чем скорее освободишься,
тем лучше".
Избранный коммунистическими лидерами рецепт для изменения сложившейся
ситуации был прост: органы госбезопасности фальсифицировали факты и объявили о
существовании в стране разветвленной сети вредительских организаций, которых
на деле никогда не существовало. Основываясь на фальшивых "доказательствах"
чекистов, партия круто повела дело к расправе со старыми специалистами.
Прошли первые процессы над так называемыми вредителями - инженерами угольной
промышленности (Шахтинский процесс, проходивший в Москве с 18 мая по 6 июля
1928 года), затем руководителями "Союза инженерных организаций (Промышленной
партии)", арестованными в 1928-1929 годах и судимыми 25 ноября - 7 декабря
1930 года. Вслед за тем были арестованы руководители сельского хозяйства,
якобы создавшие так называемую "Трудовую Крестьянскую Партию", разгромлены
столь же мифические организации "Вредителей-экономистов", "Группы 35-ти",
кондратьевцев-макаровцев-тулайковцев и др. Этими процессами Сталин
подготавливал общественное мнение к легкому восприятию параллельно идущих процессов -
над своими идейными противниками по руководству партией и всеми, кто вставал
на его пути к монопольной власти (или кто мог рассматриваться им в качестве
таковых).
Расправа со специалистами старой формации подстегнула подготовку новых
спецов, кои бы не были классово-чуждыми. Спустя 10 лет, председатель Совнаркома
Молотов открыто связал процессы над "вредителями" с развертыванием срочной
программы по обеспечению страны новыми кадрами:
"В 1928 году вопрос о высшей школе встал перед нами как одна из крупнейших
политических задач. Это стало ясно после разоблачения шахтинских вредителей
из лагеря буржуазных спецов... Тогда... состав учащихся в вузах значительно
обновился, в первую очередь, за счет детей рабочего класса".
Продолжая, вместе с тем, утверждать в умах ленинскую идею о том, что уж
если большевики взяли власть в свои руки, то им не составит особого труда
наготовить и сколько угодно классных специалистов во всех областях науки и
техники, Сталин со страниц "Правды" уверял:
"... дело это, конечно, не легкое, но вполне преодолимое. Наука, технический
опыт, знания - все это дело наживное. Сегодня их нет, а завтра будут. Главное
тут состоит в том, чтобы иметь страстное большевистское желание овладеть
техникой, овладеть наукой производства. При страстном желании можно добиться
всего, можно преодолеть все... Говорят, что трудно овладеть техникой.
Неверно! Нет таких крепостей, которых большевики не могли бы взять".
Однако при всей шапкозакидательской направленности речей Сталина было
хорошо известно, что голыми призывами дело подготовки достаточного количества
специалистов с высшим и средним техническим образованием не сдвинуть.
Поэтому, чтобы решить проблему кадрового голода, Сталин сделал еще один, причем
решительный, шаг по пути всемерного расширения практики привлечения в ряды
"технической интеллигенции" передовых рабочих, не имеющих образования, но
зато проявивших себя в иных сферах деятельности, как выразился Сталин - "борцов
за новое дело", "вдохновителей трудового подъема", "ударников
социалистического соревнования":
"Отныне... производственно-техническая интеллигенция рабочего класса будет
формироваться не только из людей, прошедших высшую школу, - она будет
рекрутироваться также из практических работников наших предприятий, из
квалифицированных рабочих, из культурных сил рабочего класса на заводе, на фабрике, в
шахте. Инициаторы соревнования, вожаки ударных бригад, практические
вдохновители трудового подъема, организаторы работ на тех или иных участках
строительства - вот новая прослойка рабочего класса, которая и должна составить
вместе с прошедшими школу товарищами ядро командного состава нашей
промышленности. Задача состоит в том, чтобы не оттирать этих инициативных товарищей из
"низов", смелее выдвигать их на командные должности, дать им возможность
пополнить свои знания и создать им соответствующую обстановку, не жалея на это
денег".
Опошление идеи высокого образования, воспитания людей с глубокими
профессиональными знаниями достигло апогея. Такое пренебрежение людьми знания
проявилось у Сталина не вдруг. Сам недоучившийся семинарист, в молодости главарь
бандитов, он и ранее демонстрировал это отношение. В 1939 году он опубликовал
фотокопию телеграммы, посланной им в 1921 году из Петербурга в Москву Ленину,
где последний участвовал в работе X съезда партии. Телеграмма была отправлена
в связи с подавлением в Кронштадте мятежа и захватом большевистскими частями
укрепленных фортов "Красная горка" и "Серая лошадь":
"Москва Кремль Ленину Секретно
Москву из Петрограда Смольного
93. БОЛ 16/16 14.30
Вслед за Красной Горкой ликвидирована Серая лошадь... Морские специалисты
уверяют зпт что взятие Красной Горки с моря опрокидывает всю морскую науку
Тчк Мне остается лишь оплакивать так называемую науку Тчк Быстрое взятие
Горки объясняется самым грубым вмешательством со стороны моей и вообще штатских
в оперативные дела Зпт доходившим до отмены приказов по морю и суше и
навязывания своих собственных Тчк Считаю своим долгом заявить что я и впредь буду
действовать таким образом Зпт несмотря на все мое благоговение перед наукой
Сталин 16/16 14 часов".
Нельзя, разумеется, исключить того, что эта телеграмма, опубликованная лишь
в 1939 году, была на самом деле фальшивкой, тем более, что главное участие в
подавлении Кронштадтского мятежа принимали другие лица, но и в том и в другом
случае желание Сталина поглумиться над наукой выпирает рельефно.
Поэтому не следует удивляться его желанию уравнять в правах тех, кто
потратил годы на обучение в школах и вузах, и бойких "инициативных товарищей из
низов", "вожаков соревнования", то есть людей, подобных Лысенко и его
приспешникам. Как и все, под чем стояла подпись Сталина, эта установка "на
бойких товарищей" имела второй смысл, внутренний подтекст, вполне очевидный для
всех - и для "инициативных вожаков из низов" и для их окружающих. Вербально
Сталин выражал озабоченность тем, чтобы никто не вздумал "оттирать этих
инициативных товарищей" от занятия командных должностей, однако на самом деле
этими словами он лишь подзадоривал активистов к тому, чтобы они смелее
"оттирали" с ведущих должностей образованных, знающих специалистов. Для тех, кто
принужден был продираться в интеллигенцию из рабочего класса через сито школ
и вузов, существовало много преград - необходимость корпеть над книгами,
работать в лабораториях, сдавать экзамены и пр. и пр. А в это же время многие
из тех, кто попал из "выдвиженцев" в начальники, брался с легкостью
необыкновенной, на одном "революционном дыхании" рапортовать о липовых успехах, о
покорении вершин, высоту которых они себе толком и представить не могли.
Стоит ли удивляться, что, начав в 1928 году кампанию по выдвижению
"ударников от станка", Сталин создал и на местах и на верхах опасную основу для
сведения счетов между выдвиженцами и теми, кто серьезно оценивал размер реальных
трудностей, пытался противопоставлять рецептам выдвиженцев строгие цифры
научно обоснованных разработок. Хищные полуневежды не предавались мечтаниям, а
быстро сообразили, что ждет система от них, и начали строчить ложные доносы
на своих более образованных коллег, и многие классные специалисты оказались в
тюрьмах и лагерях как "враги народа", как "вредители и агенты мирового
капитала". В годы "великих чисток", всеобщего страха и нагнетавшейся сверху
истерии по поводу" усиления классовой борьбы по мере продвижения к социализму" и
усиления влияния "капиталистического окружения и его внутренней агентуры" эта
практика не затухала с годами.
После смерти Сталина кое-кого из тех, кого осудили в 1936-1939 годах,
реабилитировали, но арестованные в более ранние годы даже этой запоздалой меры
не дождались, и до сих пор никто не в состоянии оценить вред, нанесенный
стране репрессиями тех лет, равно как и вред от засилия выдвиженцев, от их
губительной "руководящей" роли в обществе.
Конечно, далеко не все выдвиженцы так и остались командующими профанами,
кое-кто из них позже закончил заочные и вечерние вузы, прошел серьезную школу
и стал специалистом своего дела. Но многие так и остались на прежнем уровне,
хотя и пробились к высоким постам в народном хозяйстве и даже в науке.
"Красные" спецы в большинстве своем были спецами серыми.
С какой легкостью они давали (и все еще дают) рецепты решения сложнейших
народнохозяйственных проблем, с такой же легкостью они умели и умеют свалить
на кого угодно вину за собственные промахи. Среди таких выдвиженцев был и
Трофим Лысенко, и все его ученики и подражатели, создавшие прочную базу лы-
сенкоизма.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. НЕИЗБЕЖНЫЙ КОНФЛИКТ
УЧЕНЫХ И "КОЛХОЗНОГО АКАДЕМИКА"
ГЛАВА I. "ВЫШЛИ
МЫ ВСЕ ИЗ НАРОДА"
"Т.Д. Лысенко - знатный
сын колхозного крестьянина"
"Они вышли от нас, но не были наши; ибо
если бы они были наши, то остались бы с нами;
но они вышли, и чрез то открылось, что не
все наши".
Первое соборное послание святого апостола
Иоанна Богослова, глава 2, стих 19 .
"Наша сила в том, что [нас] выпестовала
родная партия большевиков, дорогая
социалистическая родина. Наша сила в том, что мы в
своей работе руководимся дарвинизмом,
руководимся великой теорией Маркса-Энгельса-
Ленина-Сталина. Если отнять у нас все это,
мы станем бессильными".
Т.Д. Лысенко. Мой путь в науку. Газета"
Правда", 1937.
30 сентября 1898 года в селе Карловка Полтавской
губернии в семье крестьян Дениса и Оксаны Лысенко родился
мальчик. Назвали его Трофимом. Позже в семье появилось
еще двое сыновей и дочь. Дети сызмальства трудились - и в
поле и по хозяйству. На долю старшего сына и хлопот
выпадало больше, и ответственность за дела была серьезнее.
Постигать грамоту он начал поздно: лишь тринадцатилетним
пареньком попал в двухклассную деревенскую школу. Окончил
ее в 1913 году, а потом посчастливилось учиться в Полтаве
в Низшей садоводческой школе еще два с небольшим года.
Верстах в трехстах от Полтавы - в Умани находилось
самое известное на всю Россию Училище земледелия и
садоводства, основанное в имении графов Потоцких еще в пору,
когда Умань входила в состав Речи Посполитой (до 1793
года) . Прямо от корпусов училища начинался Царицын сад,
теперь называемый Софиевка (о нем в энциклопедиях до революции писали:
"...лучший в России, основан в 1796 году"). В училище в начале XX века
работали корифеи плодоводства и овощеводства России - В.В. Пашкевич и П.Г. Шитт,
помощником главного садовода работал известный специалист в области плодовых
культур, прошедший школу у немецких садоводов и в будущем близкий сотрудник
Н.И. Вавилова, Ф.А. Крюков. Оказаться в числе слушателей этого училища было
почетным для любого крестьянского сына.
Осенью 1916 года, еще числясь учеником Полтавской школы, Лысенко решил
держать туда экзамены. И чуть было его мечта не сбылась, но на экзамене по
Закону Божию он срезался. Пришлось вернуться домой, однако он решил твердо от
своего не отступать. И, действительно, осенью 1917 года его приняли в
знаменитое Училище.
В середине восьмидесятых годов я решил специально съездить в Умань, чтобы
посмотреть своими глазами на Alma-Mater Трофима Денисовича. Солнечным летним
днем я миновал калитку огромных парадных ворот с массивной вывеской,
извещавшей, что здесь располагается ордена Трудового Красного Знамени
сельскохозяйственный институт.
Я разыскал старожила этих мест, показавшего мне здания, в которых до
революции размешались аудитории, дома, где тогда жили студенты, корпус для
преподавателей. И теперь еще эти здания производили отменное впечатление своей
монументальностью и добротностью. Что же говорить о том времени, когда Лысенко
переступал порог этих зданий! Как должно быть величественно выглядели эти
корпуса семидесятые годами раньше!
В угловой части основного учебного корпуса, над входом в который сейчас
сиял морковным цветом транспарант "Хай живе велика непорушна едн1сть napTii i
народу", высился купол Церковки.
Здесь впервые я задумался, что ведь Трофим был крещен и не мог не ходить в
эту церковь, чтобы помолиться. Как он это делал? Искренне? По привычке? По
принуждению? Что стало с его верой позже? Откуда идет слух, что он якобы
коллекционировал нательные кресты? Наветы врагов, досужая болтовня? Или, может
быть, остатки веры все-таки гнездились в тайниках его души? Кто это может
сейчас знать? Наверняка даже дети его не были посвящены в такие детали, и
остается только гадать, как это происходило, когда Лысенко, еще пареньком,
пересекал эту площадь и шел молиться, причащаться и исповедоваться.
Нечего говорить о том, как ему повезло в жизни. Попав в Умань, Лысенко мог
получить солидные знания. Однако нормальной учебе помешали события той поры.
Шла Первая Мировая война, и небольшой городок Умань (в то время 29 тысяч
жителей) оказался в зоне противоборства разных армий. Сначала город захватили
австро-венгерские войска. Потом эти места попали под начало Центральной
Украинской Рады, боровшейся с большевиками. Советскую власть провозгласили в
Умани только в феврале 1918 года. Но Гражданская война бушевала здесь и позже.
Умань то переходила в руки красных, то снова оказывалась занятой белыми.
Окончательно красные овладели городом только в 1920 году, когда Лысенко как
раз заканчивал училище. Получилось, что все три года, пока он числился
слушателем, ни о какой нормальной учебе говорить не приходилось. Неудивительно,
что окончивших надо было доучивать. С этой целью Лысенко послали на несколько
месяцев в 1921 году в Киев на курсы, организованные Главсахартрестом. Оттуда
практикантом попал он на небольшую Верхнячскую селекционную станцию (сейчас
Верхнячск - поселок в Черкасской области), а через два месяца переехал в
Белую Церковь на селекционную станцию Сахартреста.
В Белой Церкви он получил свой первый должностной титул - специалист по
селекции свеклы. Но, как это часто случалось с ним и позже, занялся он другим -
селекцией "огородных растений и яровых культур". Он попытался вывести
собственный сорт томатов (из затеи ничего не вышло) и попутно решил освоить хорошо
известный специалистам способ прививки отрезанных побегов, а также почек или
глазков с целью получения большего количества семян (позже услужливые
биографы Лысенко стали именовать эту ученическую работу "разработкой метода
ускоренного размножения родоначальников новых, улучшенных сортов свеклы прививкой
отдельных глазков").
Не получив сколько-нибудь серьезных результатов, Лысенко, тем не менее,
публикует в 1923 году две коротенькие статейки (одну из них в соавторстве с
А.С. Оконенко). После этого вплоть до 1928 года ни одной публикации с его
фамилией, как автора, в свет не выходит. Однако если содержание первых
публикаций было малозначащим, сам факт их публикации говорил о желании Лысенко
приобрести известность в научных кругах.
Другой важный факт из его белоцерковского периода жизни - стремление
получить диплом о высшем образовании. В эти годы большевистское руководство стра-
ны старается всеми способами расширить контингент студентов, набираемых из
пролетарской и крестьянской среды. Лысенко не упускает этой возможности и в
1922 году, оставаясь на рабочем месте в Белой Церкви, поступает в Киевский
сельскохозяйственный институт, на заочное отделение, которое заканчивает в
1925 году по специальности агрономия (напомню, что до 1934 года Киев еще не
был столицей Украины, центральные власти располагались в Харькове, а Киев был
обычным губернским городом).
Как видим, жизнь и учеба Лысенко до этих пор не были ознаменованы чем-то
выдающимся. То, что он пытался получить дипломы сначала о среднем
специальном, а затем о высшем образовании свидетельствовало о хороших замыслах.
Жалко, что в силу во многом независящих от него причин, полноценного образования
он не получил. Эта недостаточность образования осталась у него непреодоленной
и в дальнейшей жизни. Будучи знакомым с несколькими страничками, написанными
им собственноручно, я смею утверждать, что и гораздо позже Лысенко был
удручающе безграмотен. Книжная и письменная культура были ему чужды. К тому же не
знал он ни слова ни на одном иностранном языке, а, значит, не был в курсе
достижений мировой науки. (В 1956 году, во время одной из бесед с ним,
состоявшихся в ту пору, когда я был студентом Московской сельскохозяйственной
академии имени К.А. Тимирязева, Трофим Денисович похвалялся передо мной тем, что
работающие на него переводчики просматривают литературу на 18 языках, и
поучал меня: "Только на труды этих бусурман коситься нечего. Своим умом до
всего надо доходить и пореже на авторитеты полагаться, в особенности на
западные, а то, не ровен час, и не туда заведут"). За всю жизнь он не утруждал
себя сдачей каких-либо экзаменов, положенных каждому научному сотруднику,
желающему получить научные степени, так и не смог выполнить ни кандидатской, ни
докторской диссертации. Он нашел иной путь. Система выдвижения в специалисты
людей от сохи и от станка, "кухаркиных детей" (слова В.И. Ленина), "ударников
труда, передовиков, вдохновителей трудового подъема" (слова И.В. Сталина)
открыла ему путь наверх.
Переезд в Ганджу
и первый успех
Жизнь в Белой Церкви и работа на селекционной станции Трофиму нравились. С
удовольствием остался бы он здесь и после окончания института, но неожиданно
разыгралась его первая житейская драма. Он познакомился с молодой женщиной,
между ними возникли чувства, пришла близость. И все было бы прекрасно, если
бы не вмешательство мужа этой женщины. Трофим спасовал и ретировался. Он
решил уехать, как можно дальше, воспользовавшись тем, что как молодой
специалист имеет право выбирать новое место работы. Попрощавшись с Украиной, он
направил стопы на Кавказ и в 1925 году оказался в городе Ганджа (в советское
время - Кировабад) на "Азербайджанской Центральной опытной селекционной
станции имени товарища Орджоникидзе", созданной за два года до этого, и был
зачислен на должность младшего специалиста. Круг его обязанностей был очерчен
строго: он должен был заниматься "селекцией бобовых, фуражных и сидерационных
растений".
Можно сказать, вторично Судьба (с большой буквы!) подарила ему удачу.
Станция переживала период расцвета. В том же 1925 году в стране было создано
новое научное учреждение, которому власти придавали огромное значение -
Всесоюзный институт по прикладной ботанике и новым культурам (в будущем его станут
именовать Всесоюзным институтом растениеводства, ВИР). Центр института
располагался в Ленинграде, но решение о его создании было объявлено в Москве - на
специальном заседании в Кремле. Директором назначили профессора Николая
Ивановича Вавилова. К институту присоединили многие опытные станции по всей
стране. Ганджийская станция вошла в число баз этого института. Ее директором
в это время был один из немногих в стране специалистов по применению
математических методов в агрономии Н.Ф. Деревицкий. Книги, изданные им, до сих пор
не утратили интереса для агрономов.
Благодаря энтузиазму Вавилова все оказавшиеся в зоне его внимания
учреждения зажили бурно. Не обошла стороной волна энтузиазма и Ганджийскую станцию.
Сюда зачастили сотрудники из Ленинграда и Москвы, там побывали близкие к
Вавилову сотрудники института - в 1926 году Николай Николаевич Кулешов, в 1928
году Клавдия Федоровна Костина, приезжали крупные ученые из других городов.
Вавилов разворачивал гигантские по масштабу испытания разных сортов растений
в различных географических районах, и Гандже в этих планах уделялось заметное
место.
Таким образом, милостивая Судьба поставила Лысенко под начало мудрых и
целеустремленных людей, начав потихоньку сводить пока еще скромного по успехам
Лысенко и преуспевающего Вавилова. Деревицкий постарался подобрать для
молодого специалиста задачу по силам. Как и по всей стране, в Азербайджане не
было достаточно кормов для скота, особенно в зимнее время. Хотя осень и зима в
этом южном краю были относительно теплыми (Лысенко отмечал, что зимой
"средняя суточная температура редко опускалась ниже О °С) , животным приходилось
туго. Деревицкому пришла мысль переселить сюда из средних широт такие ценные
растения, как бобовые. Он надеялся, что при посеве в осень бобовые выживут и
в самое голодное время - ранней весной - взойдут, обеспечив решение сразу
двух задач: пастбищные животные получат зеленый корм, а после запахивания
всходов плодородие почв будет улучшено.
Такое запахивание различных растений, главным образом, бобовых (люпина,
клевера, чины, вики и других) применяли с целью улучшения и облагораживания
почв издревле. На Востоке этим занимались еще за 3 тыс. лет до Р. X. , а в
странах Средиземноморья с IV - III веков до Р.Х. Французский ученый Ж. Виль
(1824-1897) предложил для этих культур специальный термин - сидерационные
культуры. Известен был метод запахивания зеленых растений и в России. Уже в
1903 году его с успехом применили в Черниговской губернии. Поэтому ничего
удивительного не было в том, что Деревицкий решил испробовать метод в
условиях Азербайджана.
Проверка этой идеи и была поручена Лысенко. Бобовые культуры в те времена в
Азербайджане практически не высевали. Лишь кое-где возделывали люцерну. Таким
образом, молодому специалисту предстояло проделать большую работу,
рассчитанную на много лет: перепробовать в новых условиях различные сорта нескольких
бобовых культур, изучить их свойства в течение нескольких вегетации и сделать
вывод о пригодности бобовых культур для нового района. В то же время никаких
экспериментальных ухищрений, сложной техники задача не требовала. С равным
успехом ее можно было поручить любому лаборанту и вообще исполнительному
человеку без всякого образования. Надо было аккуратно и методично засевать
разными культурами опытные делянки и следить за тем, как будут развиваться
растения в разные годы.
За первый год Лысенко успел посеять один раз горох. Зима 1925-1926 года
оказалась мягкой, и к весне посевы дали хорошую вегетативную массу. Результат
обнадеживал. Если бы в последующие годы обнаруженный факт подтвердился, то
Азербайджан мог бы получить полезную культуру для улучшения кормовой базы.
Пока же один единственный опыт, к тому же случайно пришедшийся на
благоприятный год, еще мало что значил. Неясно было, как поведут себя осенне-зимние
посевы в более холодные и сухие зимы. Надо было продолжить работу, повторить
посевы еще и еще раз.
Но случилось иное. Произошло событие, перевернувшее жизнь Лысенко и
направившее ее течение по новому руслу. Ганджийскую станцию посетил в 1927 году
маститый публицист, печатавший свои очерки в "Правде", Вит. Федорович.
Корреспонденту понадобился прототип на роль героя из рабоче-крестьянской среды,
и заезжему журналисту представили Лысенко. Два дня он занимал Федоровича
рассказами, водил по полям, показывал посевы. Увиденное воодушевило
корреспондента, и он попытался создать вокруг первого опыта, интересного по замыслу,
но скромного по результату, настоящий "вселенский звон". В газете "Правда"
появилась его большая статья "Поля зимой". В ней начинающий агроном,
импонировавший автору крестьянским происхождением, был расхвален. В полном согласии
с веяниями времени корреспондент умилился даже тем, что его герой не блистал
образованностью:
"...университетов не проходил..., мохнатых ножек у мушек не изучал, а
смотрел в корень".
Корреспондент писал о Трофиме восторженно и даже величал его профессором
(правда, не без юмора - "босоногим профессором").
Федорович отмечал, что Лысенко стремился создать о себе впечатление, как о
человеке, озабоченном одной думой - как помочь крестьянам прокормить себя и
скот в этом благодатном краю. Объясняя цель его работы, Федорович писал:
"Но если растет трава, а человек нищий, как не подумать, - нет ли в научной
копилке какого подкрепления, нельзя ли протащить на зимние поля Закавказья
какую ни на есть культуришку?".
Корреспондент рассказывал, как за те два дня, что Лысенко таскал его по
полям, он старался выглядеть аскетом, был глубокомысленно молчалив, цедил слова
сквозь зубы, говорил восторженно лишь об экзотических растениях, таких как
арахис. Федорович повествовал:
"Он шел быстро, на пшеницу смотрел неприязненно".
Лысенко успел донести до ушей заезжего журналиста разные занятные вещи,
выказал неприязнь не только к пшенице, но и к местным порядкам и обычаям. Не
нравилось Лысенко и то, как поют в Азербайджане, и как живут. Всего один раз
за два дня он улыбнулся - когда вспомнил о любимых украинских варениках с
вишней, какие готовила мама. Вообще, как человек, Лысенко произвел
впечатление неважное, и Федорович дал ему удивительную характеристику:
"Если судить о человеке по первому впечатлению, то от этого Лысенко
остается ощущение зубной боли - дай бог ему здоровья, унылого он вида человек. И на
слово скупой, и лицом незначительный, - только и помнится угрюмый глаз его,
ползающий по земле с таким видом, будто, по крайней мере, собрался он кого-
нибудь укокать" .
Но о его многообещавшей работе с горохом журналист отозвался с завидным
уважением:
"Лысенко решает (и решил) задачу удобрения земли без удобрений и
минеральных туков, обзеленения пустующих полей Закавказья зимой, чтобы не погибал
скот от скудной пищи, а крестьянин-тюрк жил зиму без дрожи за завтрашний
день. . .
У босоногого профессора Лысенко теперь есть последователи, ученики, опытное
поле, приезжают светила агрономии зимой, стоят перед зелеными полями станции,
признательно жмут ему руку..."
После таких восхвалений иной человек почувствовал бы себя неловко. Ведь
Лысенко должно было быть ясно, что корреспондент ради красного словца сильно
приукрасил положение, заявив, что проблема решена. И уж теперь ему некуда
было деться, хоть умри, но докажи, что действительно можно бобовыми накормить
скот зимой в Азербайджане, чтобы свой же брат-крестьянин и на самом деле не
дрожал за завтрашний день.
Впрочем, если Лысенко по простоте душевной мог и сам себе рисовать дело в
чересчур радужных тонах, то видавший виды столичный журналист поступил просто
(или цинично?) - властями взят курс на выдвижение людей от сохи и станка, так
почему бы и не присочинить о славном решении еще одной вековечной и такой
острой проблемы. Решении, ставшем возможным благодаря подвижничеству
"босоногого профессора"!
В журналистских кругах о Федоровиче шла дурная слава. При нем замолкали
острословы и критиканы. Но не он один грешил доносами, да и не имело это
касательства к данному конкретному случаю. Федорович своей несерьезностью,
презрительным отношением к настоящим ученым стимулировал Лысенко на новые такие
же "подвиги". Как посланец Князя Тьмы он набросил темное покрывало на
Трофима, и с этого момента все последующие его деяния несли на себе печать
поспешности, дьявольского блеска и позорной несерьезности. Даже невинные, на первый
взгляд, строчки о тех, кто изучает "мохнатые ножки у мушек", стали звучать
набатом в мозгу новатора и на всю жизнь отравили его душу ядом ненависти и к
самим мухам - излюбленному объекту генетиков, и к науке генетике как таковой
- трудной для понимания людям полузнания. Так, счастливо начавшееся научное
повзросление Лысенко, попавшего в хорошее место, в заботливые руки Вавилов-
ских соратников, вдруг в одночасье оборвалось.
Лысенко переключается на
изучение низких температур
После появления статьи в "Правде" Лысенко тут же охладел к бобовым,
перестал работать с ними, но за такое вольничанье его не выгнали со станции, а
благосклонно разрешили переключиться на новую тему. На станции вообще
произошли внезапные перемены. Деревицкого от управления делами отстранили
(нельзя исключить того, что докопались до его прошлого: во время 1-й Мировой войны
он, по слухам, побывал в немецком плену, потом добрался до России, был
мобилизован в действующую армию, но сумел быстро уйти из нее и вернулся к научной
деятельности). У Трофима, напротив, дела неожиданно пошли по-иному: у него,
младшего специалиста, появились вдруг помощники, коими он взялся руководить.
Под его начало попали три практикантки - Т.Г. Джавадян, которая вела
наблюдения за злаками (пшеницей, рожью, овсом и ячменем), А.А. Баскова, следившая за
развитием хлопчатника, и В.А. Писемская, которая ставила опыты по воздействию
полива на прорастание хлопчатника. (Вскоре Баскова стала женой Лысенко).
Начал работать с ним и его будущий многолетний сотрудник Д.А. Долгушин.
С осени 1926 по весну 1927 года эта команда столь же молниеносно
"расправилась" с новой проблемой - влиянием "различных средних суточных температур на
продолжительность протекания каждой фазы" роста и развития у растений
хлопчатника, пшеницы, ржи, овса и ячменя. За словами "каждая фаза развития"
скрывалось нечто очень простое: Лысенко и его помощники сеяли на маленьких
делянках семена, а затем ежедневно подсчитывали и записывали, сколько растений на
делянке сначала проросло ("фаза всходов"), затем дало первый, второй, третий
и четвертый лист ("фаза первого второго и т.д. листа"), когда злаки выходили
в трубку, начинали колоситься, когда наливалось зерно и т. п. Столь же
примитивной была технология опытов:
"Посев все время производился в сухую, заранее обработанную почву. Полив
производился на другой день после посева по бороздкам, обыкновенно в течение
16-24 часов, пока земля не чернела сплошь. Последующие поливы и полки
производились по мере надобности.
Физиологические наблюдения велись глазомерной оценкой делянки над началом
фазы, когда единичные экземпляры вступали в данную фазу, и над 50% фазы,
когда половина всех растений на делянке вступала в данную фазу.
Регистрировались следующие фазы: посев-полив, всходы, кущение, выход в трубку, колошение,
цветение, восковая спелость и время уборки".
Лысенковские помощники следили также за температурой на опытном участке,
записывая нехитрые данные, всегда собираемые для контроля за развитием
растений. Эти данные были сведены в длинные однообразные таблицы. Лысенко снабдил
их довольно примитивными примечаниями и издал в 1928 году в виде книжки
"Трудов" Ганджийской станции. Из 169 страниц книжки 110 было отведено под таблицы
с первичными данными, которые никто в тексты статей, а не то что книг, не
вставляет, ибо место им в журнале наблюдений, а в статьях и книгах приводят
суммарные и статистически обработанные цифры. Из 59 страниц остального текста
абзацы, различавшиеся лишь мелкими деталями, были повторены много раз и
заняли еще около 30 страниц.
Единственный раз за всю жизнь Лысенко попытался в этой работе использовать
математику, чтобы рассчитать среднюю сумму температур, нужную для завершения
отдельных фаз развития, и его работа украсилась двумя страницами, на которых
имелись четыре формулы, содержавшие буквенные обозначения А, В, t. В
предисловии он указал, что написать формулы и научиться подставлять в них цифры
ему помогли Н.Ф. Деревицкий и И.Ю. Старосельский. Больше никогда в жизни
никаких формул он в свои статьи не включал, а в пятидесятых годах даже пришел к
выводу, что они вредны для биологов. Перед описанием формул курсивом было
приведено видимо самое важное начальное правило, звучавшее очень заумно:
"Таким образом, выясняется, что каждая фаза у растений начинает свое
развитие при строго определенной напряженности термической энергии, то есть при
определенном, всегда постоянном градусе Цельсия, и требует определенной суммы
градусов-дней", а сразу за тем, но уже без всяких курсивов, шло примитивное
объяснение всей премудрости, изложенное впрочем с претензией:
"Теперь мы можем ввести обычные обозначения этих величин. Начальную точку,
при которой начинаются процессы, обозначим буквой В, сумму градусов,
потребную для прохождения фазы, буквой А. В практике напряженность энергии
измеряется термометром Цельсия, поэтому и наше В будет числовое значение градуса,
соответствующего данной напряженности".
Еще в семи абзацах, разбросанных по тексту, была применена одна из четырех
формул или формула, в которую были подставлены нужные цифры. Так, после
первой же таблицы с конкретными данными экспериментов (Таблица 4 в книжке
Лысенко) можно прочесть следующее заключение:
"Главная причина неточности... в нашем опыте - это полив после посева. День
полива мы засчитываем в фазу, хотя в одном случае утром после начала полива
вода по бороздкам может за 1-2 часа пройти через всю делянку и наши семена
начнут уже набухать, в другом же - вода пройдет делянку только к вечеру
(благодаря многим причинам, в том числе и работе поливальщика)... Большинство
таких случаев выходит из ряда только потому, что им засчитан лишний день,
которые семена пролежали в сухой почве, равно и температура этого дня. Выбрасывая
из таблицы 4 эти сроки, мы теперь можем написать уравнения для выведения
констант А и В.
Решая эти уравнения по способу Гауса 1 (решение уравнений по наименьшим
суммам отклонений квадратов), будем иметь величины констант...".
Каким же результатом увенчалась его работа? Лысенко выписал девять пунктов
выводов. Смысл их сводился к тому, что для завершения начальных стадий
развития (или фаз) требуются определенные количества тепла. Например, для яровых
зерновых культур нужна большая сумма температур начальных стадий, чем для
озимых, и, изменяя температуру, можно добиться того, чтобы "один и тот же
сорт при одних термических условиях... был яровым, а... при других - озимым".
Лысенко подсчитал также, какова сумма температур, нужная для перехода от фазы
простого (вегетативного) роста к кущению (то есть к фазе генеративной).
Его первую многостраничную публикацию отличали существенные огрехи: она
была засорена второстепенным материалом, обработка количественных данных была
недостаточной, автор не только не приступил к внимательному анализу выполнен-
ных до него исследований, он даже не потрудился представить список научных
трудов, предшествовавших его исследованию (хотя публикация статей и тем более
книг без списка относящейся к изучаемой проблеме литературы считается в среде
ученых неэтичной). Однако при всем несовершенстве в оформлении его труда, это
все-таки была еще вполне допустимая для агронома работа. Она указывала на то,
что Лысенко старался расти, стремился превратиться в добротного научного
сотрудника. Важная деталь - никаких практических предложений работа не
содержала , да и не могла содержать, так как для этого еще не хватало материала.
Доклад на
генетическом
съезде
В 1927 году Лысенко изложил "основные положения" своей работы на "съезде,
созванном Наркомземом Азербайджанской ССР на Ганджийской станции". В декабре
1928 года он выступил в Киеве на Всесоюзном совещании Сахартреста с докладом
"Влияние термического фактора на фазы развития у растений и программа работ
по этому вопросу со свеклой". Никогда, правда, потом Лысенко к этой программе
не возвращался и исследований яровизации свеклы не проводил.
Не прошло и трех недель, как последовало новое выступление Лысенко - уже не
на достаточно узком совещании свекловодов, а на огромном Всесоюзном съезде по
генетике, селекции, семеноводству и племенному животноводству, состоявшемся с
10 по 16 января 1929 года в Ленинграде.
Лысенко зачитал доклад (его авторами значились Д.А. Долгушин и он) в
последний день секционных заседаний - 15 января 1929 года. Хотя авторы заявили,
что они излагают данные, представленные в книге Лысенко, на самом деле это
была принципиально другая работа. В докладе было заявлено громко, что авторы
пришли к революционной идее, позволяющей произвести переворот в сельском
хозяйстве, - высевать весной озимые зерновые культуры как обычные яровые.
Авторы утверждали, что достаточно подержать наклюнувшиеся семена озимой пшеницы
на холоду, как растения нормально выколосятся при яровом посеве, что сулит
двоякую выгоду: во-первых, можно будет избежать многих неприятностей -
нередкого вымерзания посевов в малоснежные зимы, вымокания их весной, удушья под
ледяной коркой, а, во-вторых, можно будет получить большие урожаи. Всем
известная трудность, а именно, что при весеннем посеве озимые в массе своей не
выколашиваются, теперь, после обнаружения действия пониженных температур на
проросшие семена, оказывается преодолена. В докладе было сделано даже более
радикальное утверждение:
"Календарной границы, которая отделила бы озимые формы от яровых нет;
каждый сорт ведет себя вполне индивидуально".
В конце 1929 года Лысенко писал еще более категорично:
"Согласно нашему теперешнему представлению, нет ни озими, ни яри - имеются
только злаки с различной степенью "озимости"... "Озимость" же мы можем
искусственно изживать".
В тот же день на той же секции с сообщением об изучении влияния холода на
растения выступил известный авторитет в этих вопросах Н.А. Максимов, который
в обширных, многократно повторенных опытах получил более аргументированные
данные, но не счел возможным делать на их основании "революционные"
практические выводы, ведущие к внедрению в практику на полях метода высева озимых
весной. На следующий день газета "Ленинградская правда" поместила репортаж со
съезда, один из подзаголовков которого имел отношение к тому, что говорил
лишь один из выступавших - Лысенко: "Можно превратить озимый злак в яровой".
Однако имя Лысенко в репортаже не упоминалось, а сообщалось только о
выступлении Максимова и специально подчеркивалось, что пока еще преждевременно го-
ворить о применении метода на практике. Но то, что высказанная Лысенко и
Долгушиным идея сразу запала журналистам в голову, очевидно.
Вместе с тем доклад Лысенко и Долгушина принес авторам разочарование: они
представляли свою работу как открытие, но в конце заседания во время
обсуждения заслушанных докладов был высказан ряд критических замечаний именно по
работе Лысенко и Долгушина, в особенности по поводу чересчур легковесного
предложения о переносе пока еще предварительных выводов на практические рельсы.
Критика была корректной, мягкой, но, как позже выяснилось, один из
выступавших - Максимов сильно обидел Лысенко, и последний всю последующую жизнь не
забывал жрецов науки, не принявших его доклад так, как ему хотелось.
В программе съезда числился доклад Гавриила Семеновича Зайцева "Действие
изменяющейся продолжительности солнечного дня на хлопчатник". Этот самобытный
талантливый ученый пошел уже дальше и Максимова и Лысенко, изучив не только
влияние температурного фактора на прохождение фаз развития растений, но и
приступив к исследованию других факторов среды. Но доклад Зайцева не
состоялся. По дороге на съезд из Ташкента он почувствовал себя плохо, был вынужден
задержаться в Москве на сутки, а там скоропостижно скончался от гнойного
перитонита .
Газетная шумиха
вокруг "открытия"
отца и сына Лысенко
Прошло полгода, и Лысенко доказал, каким отличным психологом он был, как
правильно понял мощь новых тенденций, сложившихся в стране. Скепсису
"старорежимных спецов" была противопоставлена "созидательная, творческая" позиция
даровитых людей из народа. Узнала об этом сразу вся страна.
Лысенко удалось однажды прогреметь благодаря публикации в "Правде", и он
понял, как немного нужно, чтобы пленить воображение корреспондентов, ищущих
сенсационные материалы. На этот раз сенсацию создали даже не вокруг опытов
самого Трофима Денисовича, а вокруг невиданного достижения простого
крестьянина, якобы сумевшего утереть нос маститым ученым.
Центральная пресса известила, что весной 1929 года отец Лысенко, Денис Ни-
канорович - колхозник артели "Большевистский труд" в селе Карловка на Полтав-
щине, высеял весной два мешка озимой пшеницы, якобы закопанной в снег для
охлаждения на всю зиму, и будто бы собрал в три раза больший урожай, чем у
обычной яровой пшеницы, высеянной в срок - весной.
Что побудило необразованного крестьянина пойти на странный шаг и рисковать
сразу несколькими мешками озимой пшеницы, мы никогда не узнаем. Мне
приходилось слышать, что закопал он мешки с пшеницей в снег неспроста. Что в зиму
1928 - 1929 годов, когда в ходе коллективизации Красная Армия и особые
продотряды из революционных рабочих и чекистов экспроприировали у крестьян все
наличное зерно, отец Лысенко припрятал в снегу два мешка озимой, самой лучшей
пшеницы, после чего случилась незадача: семена под снегом намокли, дали
ростки , и не оставалось ничего иного, как высеять их весной в землю, на авось.
Проверить это предположение невозможно.
Итак, история с весенним посевом озимой пшеницы была широко
разрекламирована в советской прессе. Летом 1929 года (еще до сбора урожая, то есть до
окончания "эксперимента") центральные газеты опубликовали статьи об успехе
Лысенко: 21 июля 1929 года в "Правде" появляется статья Вл. Григорьева, через
неделю подборку статей печатает газета "Экономическая жизнь". Через два месяца
в "Правде" помещают статью А. Шлихтера на ту же тему.
Особенно важной для последующей карьеры Лысенко была статья, написанная А.
Шлихтером. Александр Григорьевич Шлихтер (1868-1940) был в это время наркомом
земледелия Украинской ССР. Он не сумел получить законченного высшего
образования (в 1889-1891 годах Шлихтер учился в Харьковском, а затем в Бернском
университете в Швейцарии). С 1891 года он целиком посвятил себя революционной
деятельности в России, был дважды сослан (в 1895-1901 и 1909-1917 годах). В
октябре 1917 года был комиссаром Московского военно-революционного комитета
по продовольствию, в 1917-1919 годах работал наркомом земледелия и позже
наркомом продовольствия РСФСР. По распоряжению Ленина Шлихтер был направлен в
район восстания крестьян против советской власти в Тамбовскую губернию, где
было введено осадное положение. Все время, пока шла вооруженная борьба с
взбунтовавшимися (октябрь 1920 - июль 1921), Шлихтер был председателем
Тамбовского губисполкома. После подавления восстания армией под руководством
М.Н. Тухачевского, И.П. Уборевича, И.Ф. Федько, Г.И. Котовского и других (по
официальным советским данным, было убито и ранено более 11 тысяч крестьян),
Шлихтера перевели на дипломатическую работу, а в 1927 году он вернулся на
Украину и стал наркомом земледелия УССР. В 1928 году он стал академиком Всеук-
раинской АН, но только в 1936 году ему присвоили степень доктора
экономических наук без защиты и написания диссертации. В начале 1930 года его
переместили на должность директора Института марксизма-ленинизма Украины, а с 1931
года он одновременно был президентом Всеукраинской ассоциации марксистско-
ленинских институтов, вице-президентом Всеукраинской Академии наук и
кандидатом в члены Политбюро ЦК КП(б) Украины (1926-1937). В годы коммунистического
террора Шлихтер был арестован и погиб в заключении. В 1994 году было издано
посмертное собрание его избранных работ.
Повторяю, в момент публикации статьи о Лысенко Шлихтер был наркомом
земледелия Украины. Суровые зимы 1927 и 1928 годов и страшные последствия начатой
в 1928 году поголовной коллективизации лишили Украину хлеба. Видимо, поэтому
так радостно отнесся нарком земледелия к посулам Лысенко:
"За последние два года сельское хозяйство Украины понесло значительные
потери от вымерзания озимых посевов... В этом отношении исключительное значение
имеет открытие молодого агронома-селекционера Лысенко ...оно несет величайшие
возможности и в борьбе с суховеями...".
Никаких научных сообщений об "опыте" отца и сына Лысенко, кроме заметок в
газетах, в печати не появилось. Информацию для них могли поставлять лишь сами
Лысенко. Но при сопоставлении статей выявляется неприглядная особенность: в
зависимости от обстоятельств сообщались факты, противоречащие друг другу.
Вот, например, как выглядели одни и те же события, излагавшиеся одной и той
же газетой "Правда" в статьях, разделенных интервалом времени всего в два с
половиной месяца (я специально сопоставляю факты в изложении одной и той же
газеты, чтобы сравнение было более ясным):
Вл. Григорьев, 21 июля 1929 г. (37)
"Агроном Лысенко, работам которого "Правда" в 1927 г. посвятила очерк Вит.
Федоровича..., последние годы продолжал свои опыты... в Азербайджане. Здесь
Лысенко на основе установленного им экспериментального метода подготовил
первую небольшую партию семян озимой пшеницы "украинка" под яровой посев и
выслал ее для проверки в совершенно иных вегетативных условиях за 3000 км к
северу 3 своему отцу, передовому крестьянину-середняку в родное село Карловка,
Краснодарского района, Полтавского округа."
А. Шлихтер, 8 октября 1929 г.
"В конце августа-начале сентября прошлого года в Ленинграде состоялся
Всесоюзный съезд по селекции и генетике... К сожалению, доклад [Лысенко - B.C.]
прошел почти незамеченным, и на съезде не было принято по этому вопросу
никакого решения. По дороге на съезд т. Лысенко заехал к своему отцу,
крестьянину, и рассказал ему о своих работах и о докладе, который он собирается
сделать на съезде. Отец решил проверить открытие сына на практике и рискнул по-
сеять озимые весной. Раньше. . . [он] 3 года сеял "украинку" под зиму, но. . .
теперь... для проверки способа сына... он у себя в хате намочил в тепловатой
воде около полцентнера семян украинка... семена "наклюнулись"... [затем он]
разложил [их] в два мешка так, что они легли ровным пластом толщиной около 15
см, укрыл мешки... снегом... [оставил] до весны... 1 мая 1929 г. посеял..."
"Старик Лысенко высеял перерожденную озимую "украинку" весной 1929 г. на
своем поле, согласно указаниям сына, обычным способом, сохраняя эту решающую
часть опыта до поры до времени в строгой тайне. Даже ближайшие соседи не
подозревали великой задачи, разрешаемой на полутора гектарном участке «дида
Трахима»".
"Соседи, узнав, что старик Лысенко посеял в мае озимую пшеницу, решили, что
он сошел с ума ("SflypiB старий"). Затем начались посещения опытного посева.
Удивления и молва о «чудесном посеве» росли по мере роста озимых".
"Неделю назад по приглашению Лысенко, адресованному НКЗ Украины, на его
поле прибыла специально назначенная комиссия. Соседи, в простоте сердца
удивлявшиеся необычному состоянию пшенички "дида Трохима", поняли, что дело не
только в случайной удаче..."
"10 июля с.г. в Наркомзем УССР пришел крестьянин Лысенко с прекрасными
образцами вызревающей озимой пшеницы... 12-13 июля комиссия Наркомзема УССР на
месте убедилась в необычайных результатах опыта крестьянина Лысенко и
привезла в Харьков образцы посевов. Комиссия установила, путем осмотра посевов на
месте, опроса местного населения, агрономов и самого Лысенко следующее..."
"...примерно 20-25 июля можно приступить к уборке... Урожай..., по
определению комиссии, должен выразиться приблизительно около 3 тонн с гектара при
ожидаемом среднем урожае всех остальных яровых пшениц в районе в 1 тонну".
"Озимая пшеница росла совершенно нормально и дала урожай более двух с
половиной тонн с гектара, яровая же пшеница, посеянная одновременно и рядом с
озимой, легла от июньских дождей и дала урожай вдвое меньше".
Как видим, основные факты в статьях об одном и том же событии,
опубликованные в одной и той же газете, не совпадают.
В одной статье сказано, что опытную партию семян готовил Лысенко-сын, после
чего "выслал ее для проверки... отцу", а в другой говорится, что это отец ("у
себя в хате") намочил имевшиеся у него семена "Украинки".
В одном случае речь идет о "небольшой партии семян", а во втором случае это
число выросло до полуцентнера, которые и в сухом виде за "3000 километров"
просто так не пошлешь, не говоря уже об отправке нежных и легко ломающихся
проростков.
Условия посева, по описанию Григорьева, были засекречены, а Шлихтер толкует
о том, что всем все было известно, так как комиссия Наркомзема ходила
справляться о деталях посева и правдивости говоримого отцом Лысенко и у соседей, и
даже у агрономов (кстати, откуда в маленькой Карловке с 4 тысячами жителей в
1900 году и всего 17 тысячами даже в 1971 году оказалось несколько агрономов,
следивших за посевами простого крестьянина-середняка Дениса Лысенко?).
Приглашение в Наркомзем Украины, согласно первой статье, было послано из
Карловки, а в другой статье описан приезд "старика" Лысенко в тогдашнюю
столицу Украины Харьков прямо в Наркомзем Республики со снопиком созревающей
пшеницы в руках.
Странной представляется цифра собранного урожая. Согласно статьям в
"Правде", весенний посев озимой пшеницы дал 30 ц/га (якобы оценка авторитетной
наркомземовской комиссии, сделанная за несколько дней до уборки урожая, см.
статью Григорьева, опубликованную 21 июля, в которой говорится, что уборку
начнут немедленно, 20-25 июля), или выше 25 ц/га (статья Шлихтера,
повествующая о цифрах урожая, уже собранного). Сам Лысенко называл позже в своих
статьях иную цифру - 24 ц/га, которая тем не менее была в три с половиной
раза выше средних урожаев, собиравшихся тогда по стране. Но в изданном
Академией наук СССР при жизни Лысенко и, несомненно, не без его ведома
жизнеописании Лысенко ближайший его сотрудник и биограф И.Е. Глущенко назвал цифру 140
пудов с гектара, или 8,5 ц/га (1 пуд = 16,38 кг) , что значительно меньше
первоначально называвшихся, в том числе и самим Лысенко, цифр. Как же так?
По-видимому, позже, когда издавалось жизнеописание (в 1953 году), Лысенко и
Глущенко посчитали, что за давностью времени можно снизить первоначально
названную цифру, чтобы хоть немного приблизить все к реальным урожаям тех лет,
которые, согласно данным доклада В.М. Молотова на XVII съезде ВКП(б),
составляли в 1928-1932 годах в среднем 7,5 ц/га, в том числе озимой пшеницы - 8,6
ц/га и яровой пшеницы - 6,7 ц/га. Позже сам Лысенко и его приближенные
исчисляли прибавку от яровизации пшениц (как стали называть этот метод обработки
семян Лысенко и его последователи) в размере не более 15 процентов от средних
урожаев по стране, утверждая, что прибавка составляла около 1,1 ц/га.
Следовательно, первоначальное сообщение о высоком урожае от обработки холодом
проростков озимой пшеницы и высеве их весной было ложным. Показательно, что
позже и Лысенко-отец сильно снизил цифры повышения урожайности от яровизации и о
трехкратном увеличении урожаев не вспоминал.
Нарком земледелия Шлихтер на все противоречия в своей и григорьевской
статье не обратил внимания и выдал Лысенко-сыну огромный вексель:
"...агрономом Лысенко совершенно опровергнуто существующее до сих пор
определение озимых... Открытие агронома Лысенко превращает озимые культуры в
яровые . . . " .
Конечно, нарком был волен писать в "Правде" все, что угодно. Однако
никакого открытия сделано как раз не было. Однократное наблюдение малограмотного
колхозника, осуществленное без сравнения урожаев на контрольных и опытных
делянках, без подсчета числа давших колосья и погибших проростков озимой
пшеницы, без учета других обязательных для такого ответственного вывода факторов,
нельзя было называть открытием.
Между прочим, надо отметить явную двойственность оценки Шлихтером "опыта"
отца и сына Лысенко. Нарком включил в свою статью абзац, в котором сообщал,
что предписывает научно-исследовательским учреждениям Украины предпринять
научное изучение нового метода:
"Придавая исключительное значение этому открытию, НКЗем УССР решил
развернуть работу, как по дальнейшему углубленному научно-исследовательскому
изучению открытия Лысенко, так и по проверке и практическому применению его в
условиях хозяйственных посевов.
Конечно, эти посевы нужно провести в таких условиях, чтобы результат их
можно было сравнить с посевами тех же культур и сортов обыкновенным способом
осенью; и, например, если озимые высеваются по чистому пару, необходимо,
чтобы и для весеннего посева озимых был оставлен участок пара, чтобы были те же
самые семена и т.д.".
Однако эти разумные требования повисали в воздухе и казались ненужным
излишеством, так как весь остальной текст статьи был выдержан в таком тоне,
который отвергал сомнения в утверждениях отца и сына Лысенко. К тому же эти
утверждения подкреплялись ссылками на выводы авторитетных комиссий,
составленных из специалистов Наркомзема. Как могло случиться, что комиссии Наркомзема
Украины, в которые входили специалисты, проявили такое легкомыслие и не
увидели несовпадений в том, что утверждали отец и сын Лысенко - остается
загадкой.
Обе статьи в "Правде" завершались в мажорном тоне:
Вл. Григорьев
"Перспективы, вытекающие из этого исключительного открытия агронома
Лысенко, подтверждаемого столь блестящими экспериментальными данными, настолько
велики, что не поддаются сразу сколько-нибудь действительному подсчету".
А. Шлихтер
"Открытие агронома Лысенко выводит наше полеводство на широкую дорогу
огромных возможностей и исключительных достижений и содействует значительному
усилению темпа нашего социалистического строительства".
Вслед за заметкой Вл. Григорьева шло официальное сообщение. Мало ли что
может наговорить восторженный корреспондент! А "Правда" пыталась создать
впечатление о действительно выдающемся событии, и потому речь переводилась на
строгую основу. Сообщалась информация, переданная самым авторитетным в СССР
органом, выступающим от имени руководства страны, - Телеграфным Агентством
Советского Союза:
"Харьков, 20 июля. (ТАСС). В беседе с сотрудником РАТАУ [радиотелеграфное
агентство Украины - B.C.] по поводу открытия агронома Лысенко Зам. наркома
Земледелия УССР тов. Горбань заявил: "Ценность открытия Лысенко для сельского
хозяйства совершенно исключительная. Применение этого открытия сыграет
колоссальную роль... Наркомзем Украины приступает к практическому осуществлению
открытия... Если метод Лысенко себя оправдает, то он будет иметь такие
огромные последствия для всего сельского хозяйства страны, какие сейчас даже
трудно учесть".
Так сложившаяся в стране административная система начала подсказывать
Лысенко, как ему следует себя вести. И начинающий ученый твердо, без колебаний
и угрызений совести усвоил этот урок. Он уже был психологически подготовлен к
блефомании прежними уроками, и теперь виртуозно включался в разыгрываемый
спектакль.
Вообще история с мгновенным признанием открытия Лысенко могла бы казаться
какой-то мистификацией или крупномасштабным помутнением рассудка сразу у
сотен начальников, если бы не простое объяснение: земля под ними горела, и они
готовы были подписаться под любым бредом, только бы продемонстрировать своим
начальникам инициативу и заботу о сельском секторе экономики. Только этим
можно объяснить странную, даже парадоксальную ситуацию, при которой
руководители сельского хозяйства Украины и страны в целом вообще никаких трудностей в
использовании на практике несостоявшегося открытия не видели и ни о каких
возможных просчетах не ведали. Они разом уверовали в могущество чуда и
решили, что жар-птица у них в руках, и их не бес попутал, прельстив возможностью
замены реальной (и серьезной) работы мифами, якобы способными разом решить
все проблемы. Но мифами была пронизана вся советская жизнь, все ожидания
близкого наступления коммунизма, светлое будущее грезилось не во сне, а в
ближайшей перспективе. В связи с этим очень подходили и личности передовиков
- простых людей, "рожденных сказку сделать былью".
Сам Лысенко позже не раз утверждал, что весенний посев озимых был делом не
случайным, а заранее им спланированным, что летом 1929 года его отец
целенаправленно поставил особый ОПЫТ. Результаты ОПЫТА Т.Д. Лысенко называл
"закономерностями новооткрытой теории стадийного развития растений". Вот как он
описывал историю открытия яровизации в его центральной печатной работе -
"Теоретические основы яровизации", которую написал как ответ критикам,
выступившим против его "теории" 16 января 1934 года на заседании в Союзсеменово-
добъединении и обвинившим его в пренебрежении законами генетики. Эту книжку
он считал своим самым глубоким теоретическим исследованием:
"... в наших опытах вопрос озимости и яровости растений вытекал из вопроса
длины вегетационного периода растений.
Результат этих исследований был доложен в Ленинграде на Всесоюзном
генетическом съезде (январь 1929 г.).
Сообщение о наших исследованиях ничего определенного и нового в
представление участников съезда не внесло. Причин неколошения озимых при весеннем посе-
ве... до этого времени выставлялось довольно много, и наше сообщение в лучшем
случае закончилось тем, что было внесено в науку еще одно объяснение. Какое
же из этих объяснений верно, аудитории трудно было разобраться...
Весной и летом 1929 г. на селекционной станции в Азербайджане мы довольно
широко продолжали свои исследовательские работы по данному вопросу, не
отрывая его от общего вопроса длины вегетационного периода сельскохозяйственных
растений. Летом того же года советская общественность из нашей печати (газет)
узнала о полном и дружном колошении озимой пшеницы весеннего посева в
условиях практического хозяйства на Украине. (Посев этот был не случайным. По моему
предложению, он был произведен моим отцом Д.Н. Лысенко в его хозяйстве).
Этот практический посев подтвердил главнейшие выводы наших исследований,
после чего они приобрели права гражданства. В защиту выдвинутого нами
толкования длины вегетационного периода растений выступила советская
общественность" .
В 1938 году, когда Лысенко стал депутатом Верховного Совета СССР, появилось
несколько больших очерков об его успехах в жизни (один из них принадлежал
перу брата Доната Долгушина - соавтора "открытия агронома Лысенко"). В них
снова рассказывалось об истории "чудесного посева семян [отцом Лысенко - B.C.]
по методу сына", и снова вносились коррективы в сторону преувеличений пользы
от лысенковской "задумки". Новые детали привел в журнале "Новый мир" Тихон
Холодный. Ранее Шлихтер утверждал в "Правде", что Трофим заехал в Карловку по
дороге на съезд, теперь, спустя почти десятилетие, сообщалось, что этот визит
произошел уже после съезда, была изменена площадь отцовского участка:
"Лысенко, возвращаясь из Ленинграда, решил съездить к отцу. Давно уж не
бывал он на родине... И вот он в Карловке.
Вечером, оставшись с отцом, молодой ученый принялся рассказывать о своих
опытах..., о докладе на съезде... Как приняли, тоже рассказал. Через полчаса
все было решено. Сын рассказал отцу, как надо подготовить озимые семена к
весеннему севу, как следить за процессом охлаждения, как, наконец, уловить
подходящий момент для высева.
Сообщения газет не оказались для Лысенко неожиданностью. В успехе
оригинального посева он как будто не сомневался: должно было вырасти - и
выросло... Препятствие взято, в хозяйственных условиях выращен один гектар.
Возвестили об этом на весь мир.
И в тот же вечер, взяв кратковременный отпуск, уехал на Украину".
Поражает, с какой неприкрытой злобой говорили о научных оппонентах Лысенко
те, кто описывали его дела. Сомнения ученых - наиболее ценимый в сфере науки
скептицизм, позволяющий избегать ошибок, - подавались Тихоном Холодным как
проявление политического противостояния ученых "новатору из народа":
"Прошедшие два года не только доказали правоту Лысенко. Они еще и
разоблачили тех, кто под влиянием защиты "чистой науки" боролся против партии и
советской власти, проповедовал фашизм с его расовой теорией, за которой
пряталось гнусное людоедство... Эти прохвосты вели свою подлую подрывную работу,
продавались иностранным разведкам, готовили народу голод, поражение в будущей
войне и каторжное ярмо капитализма".
То, что исключительной важности НАУЧНОЕ открытие, как утверждает его автор,
было введено в науку в результате трех газетных публикаций, а в его
последующую экспериментальную проверку были "втянуты" сотни "опытников-колхозников",
а не профессионалы-исследователи - представляет собой немыслимый и абсолютно
уникальный факт в истории науки.
Наличие же разночтений в сообщенных в газетах сведениях (о деталях
обработки семян, условиях проведения "опыта", размере урожая, осмотре делянок
комиссией) не может не наводить на мысль, что авторы "опыта" врали каждый раз
разное , лишь бы заинтересовать корреспондентов и наркоматовских начальников.
Кстати, если уж речь зашла об этом, стоит указать на еще одно разночтение: в
"Правде" было сказано, что Лысенко-старший посеял яровизированные семена на
полутора гектарах, но уже в 1932 году Т.Д. Лысенко сразу в двух статьях - в
газете "Социалистическое земледелие" и в журнале "Бюллетень яровизации" -
заявил, что посев был сделан на площади лишь в полгектара, а позже, в 1938
году, говорил о гектарном посеве. Изменения таких важных деталей не могут не
настораживать: ведь вся информация об этих посевах содержалась только в таких
несерьезных газетных публикациях и популярных (а не научных) журналах, и
количественные несовпадения в цифрах вносили сомнения и в верность всего
остального .
Знал ли Лысенко о
работах своих
предшественников, когда
формулировал свое "открытие"?
Но остается необгьясненным еще один вопрос, касающийся "открытия агронома
Лысенко" - а был ли он оригинален в открытии возможности весеннего высева
семян озимой пшеницы, выдержанных какое-то время на холоду, или это было
известно и до него? Некоторые авторы в относительно недавнее время признавали
его оригинальность и писали, что книга Лысенко, изданная в Гандже в 1928
году, содержала важные новые выводы о физиологии растений. Этот взгляд разделял
Медведев, к той же мысли склонялся американский историк Д. Жоравскии. Позже
Н. Ролл-Хансен вполне определенно высказался по этому вопросу:
"Некоторые из его [Лысенко - B.C.] физиологических работ были высоко
расценены даже самыми сильными критиками из среды генетиков".
Поэтому вдвойне важно разобраться в том, насколько независимым от
предшествующих исследователей был Лысенко в этой работе, почему он вдруг бросил мно-
гообещавшие посевы гороха и переключился на новую тему. Вряд ли серьезным
было бы объяснение, что неожиданное устранение Деревицкого с поста директора
станции сделало необязательным выполнение тем, начатых при нем. Столь же
несерьезны попытки представить переход к исследованию "стадийного развития"
логическим продолжением одной и той же идеи.
Большинство исследователей указывало, что само явление выколашивания озимых
после обработки холодом проростков было известно физиологам растений за сто
лет до Лысенко. Высеянные осенью семена озимых успевают до наступления
заморозков прорасти, после чего на них всю зиму действует низкая температура, и
это позволяет семенам естественно пройти нужную фазу развития. Весной
проростки успешно переходят к фазе роста и т.д. В 1927-1928 годах специалисты
вообще уже много знали о действии низких температур на прохождение различных
фаз развития растений. Было установлено, что если озимые не прошли эту фазу,
их дальнейшее развитие весной застопорится, а если подержать проростки на
холоду, как правило, этот блок будет снят. Без холодовой обработки семена
озимых культур, высеянные весной, могут прорасти нормально, даже дадут густые
всходы, но затем подавляющее большинство растений не станет куститься и не
даст колосьев. Незавершенность процессов развития помешает им вступить в фазу
колошения.
В начале века над этими вопросами работали и в Германии, и в США, и в
России. Большого прогресса достигли немецкий ученый И.Г. Гасснер еще в 1910-1913
годах, а в СССР профессора Н.А. Максимов и Б.А. Вакар в 1923-1925 годах.
Занимались этим и другие ученые. Естественно, что За много лет до Лысенко
физиологи выявили возможность ускорения развития растений с помощью разных
факторов, а не только температуры. Появился и термин "вернализация" (от англ.
vernal - весенний). Еще одно указание на популярность в те годы идеи о важной
роли воздействия холодом на проростки содержится в статье В. Т. Батыренко, в
которой сообщалось, что некто Д. Москалев в 1929 году добился ускорения
созревания яровой пшеницы, ячменя и ржи на 2 - 2,5 недели благодаря
промораживанию прорастающих семян.
Таким образом, в самом описании явления ничего нового не было. Современники
Лысенко, занимавшиеся исследованием данного явления, видели тогда научную
задачу в том, чтобы понять причины вернализации, изучить ее физиологические
особенности и, по возможности, биохимию процесса, а, изучив, подобрать ключи
к управлению процессом, попытаться, хотя бы в далекой перспективе,
приспособить его для практических нужд. Но ведь Лысенко мог ничего не знать ни о
своих предшественниках, ни о ставящихся ими задачах. Так что же натолкнуло его
на анализ влияния низких температур?
О возможности превращения озимых форм в яровые Лысенко скорее всего мог
услышать из уст сотрудников ВИР'а, каждое лето наезжавших в Ганджу. Именно в
эти годы работы Гасснера, Гарнера и Алларда и многих других, подхваченные
ведущим физиологом ВИР'а Н.А. Максимовым, были в центре внимания ученых
института. Если бы Лысенко, услышав эти разговоры, занялся данным вопросом, если
бы принялся заново изобретать велосипед и преуспел бы в этом занятии, то в
заслугу ему надо было поставить то, что он нащупал свой метод исследований,
приведший к новой идее о сумме критических температур и к установлению
самостоятельно закономерности перехода озимых в яровые только при накоплении
определенной суммы дней с низкими температурами. Важно, что он взялся за
количественное изучение обоих вопросов. Без этого было бы невозможно прийти к тем
девяти пунктам выводов, которые были приведены в конце его ганджийской книги
1928 года, пунктам вполне конкретным. Если бы он сделал это все сам, не
заимствуя чужих идей, это охарактеризовало бы его с лучшей стороны и
свидетельствовало, что, несомненно, на этом этапе своей жизни Лысенко был вполне
оригинальным исследователем.
Однако в начале 30-х годов, в советской научной литературе можно было
встретить статьи, в которых приоритет Лысенко и в изучении зависимости
развития растений от суммы критических температур, как бы запускающих следующую
стадию развития, и в установлении пяти стадий развития были отвергнуты. В
1936 году профессор И. Васильев даже отверг в целом приоритет Лысенко в
исследовании яровизации и в связи с этим писал:
"Все факты, установленные Лысенко, были известны и раньше (см. Слезкин,
"Зерновые злаки", 1-е изд., 1904; Gassner, Ztschr. f. Bot. 1918, 16 и
литературу у Гасснера)... Ошибочным оказалось математическое выражение зависимости
быстроты протекания отдельных фаз от фактора температуры".
Васильев и некоторые другие авторы высказали мнение, что Лысенко переоценил
свои результаты, отнесся к ним, как говорят специалисты, некритически. Но
позже за Лысенко все-таки утвердилась репутация первооткрывателя важного
процесса . Так ли это было на самом деле?
Я не раз возвращался к этому вопросу, пытаясь в нем разобраться. Априорно
казалось ясным, что человек без достаточного образования, пусть даже умелец
или народный самородок, как его аттестовали в советской прессе, не мог на
пустом месте, то есть без навыков солидного экспериментирования, сразу прийти
к важнейшим выводам в новой отрасли науки - физиологии растений.
Однако о своих предшественниках Лысенко написал в книге 1928 года скудно и
невразумительно.
Мне удалось, наконец, найти ответ на загадку, кто мог надоумить его
заняться этими вопросами, листая подшивки газет тех лет. Интерес к газетам был не
случаен, ведь вся информация о "новом учении" была опубликована не в научных
статьях, а рассказана журналистами на страницах газет.
Как оказалось, уже на самом раннем этапе своей работы Лысенко узнал, какими
должны быть основные выводы, а также как следует проводить опыты и как их
интерпретировать, услыхав о работах Гавриила Семеновича Зайцева - известного не
только в России, но и на Западе физиолога растений и селекционера,
организовавшего широкие научные исследования физиологии растений в условиях Средней
Азии, где он изучал поведение растений после воздействия на них низких
температур и других факторов среды. Работая главным образом с хлопчатником, Зайцев
вывел важные закономерности, приложимые и к другим растениям. Еще в 1926 году
он издал книгу, в которой не только поставил задачу о суммах температур, но и
дал решение этой задачи. В книжке 1928 года Лысенко трижды цитирует работы
этого ученого, как бы сверяя свои заключения с его выводами. Однако Лысенко
делает эти сопоставления в очень туманной форме. Из его фраз трудно понять,
где кончаются границы исследования Зайцева, и где начинается
исследовательское поле, "распаханное" самим Лысенко.
О том, что Лысенко узнал о методах работы и выводах Зайцева, говорила
заметка, опубликованная в "Сельскохозяйственной газете" авторитетнейшим
агрономом и земледелом России Николаем Максимовичем Тулаиковым, который 13 января
1929 года писал:
"В начале 1927 г. [то есть в самом начале работы Т.Д. Лысенко по яровизации
- B.C.] на опытной станции в Гандже мне пришлось много говорить с Лысенко,
...который разрабатывал в приложении к различным растениям того района
установленные проф. Г.С. Зайцевым закономерности о суммах температур, необходимых
для прохождения различных фаз развития хлопка".
Из заметки следует, что Лысенко выяснил детали работы Зайцева с
хлопчатником и обсудил их, что, разумеется, не могло не способствовать тому, чтобы
направить его энергию по верному руслу. В то же время, давая объяснение истокам
лысенковской работы, Тулайков не отвергал ее, а лишь призывал к осторожности
при ее интерпретации.
Тулайков вспоминал о своем продолжительном разговоре по свежим следам:
прошло всего два года с момента их встречи, и говорил он вполне определенно о
приложении к различным растениям уже открытой закономерности (и притом
доброжелательно указывал на то, что ко времени разговора " Лысенко уже намечал...
некоторую зависимость"). Теперь становилось понятным, почему Лысенко трижды
упоминал Зайцева в книге 1928 года, примеряя свои выводы к зайцевским и
повторяя каждый раз, что они схожи. Не ссылаться тогда вовсе на здравствующего
Зайцева он не мог (Зайцеву оставалось до внезапной кончины жить около года).
Позже Лысенко уже никогда Зайцева не цитировал, настаивал на своем
приоритете, видел в установлении факта перехода одной фазы в другую отличие своей
работы от всех предшествовавших. Не случайно также, на мой взгляд, что Лысенко
ввел в число объектов своей работы хлопчатник, хорошо изученный Зайцевым, и
тем подстраховал себя на случай возможных неудач с другими культурами. Вряд
ли случайно и то, что часть работы, которая проводилась на хлопчатнике, он
поручил верному человеку - своей жене, Александре Басковой.
Итак, истоки первой работы Лысенко со временем были забыты. Критик работы -
Максимов вскоре также отошел от осторожно негативного отношения к работе
новаторов и стал их захваливать. Уступками подобного рода, пусть даже невинными
или вынужденными, Максимов и все последующие оправдатели и восхвалители
"полезных идей" Лысенко только помешали ему стать настоящим ученым, оказали ему
дурную услугу. И когда Максимов серьезно разбирал ошибки Лысенко, он поступал
более правильно.
Газета объявляет Лысенко
победителем в научном споре
А тем временем события развивались стремительно. 13 ноября того же 1929 го-
да "Сельскохозяйственная газета" - центральный орган печати, официальное
издание Наркомата земледелия страны - отвела почти целую полосу теме
"Яровизация озимых".
Редакция пригласила принять участие в дискуссии нескольких известных
ученых: генетика растений и селекционера академика А.А. Сапегина, профессора
П. И. Лисицына - известного селекционера и семеновода, проект которого лег в
основу подписанного Лениным декрета "О семеноводстве" (Лисицын в том же 1929
году занял кафедру селекции и семеноводства полевых культур Тимирязевской
сельскохозяйственной академии в Москве), уже знакомого нам Тулайкова и
профессора-агронома М. Прика.
Все четверо никак в это время от Лысенко не зависели и могли говорить то,
что они по этому поводу на самом деле думали. Так же несомненно, что каждый
из них не мог не осознавать, что они привлечены к серьезной дискуссии на
важную тему. К их мнению должны были прислушаться руководители сельского
хозяйства.
Однако вышло так, что никакой дискуссии на деле не получилось, точки зрения
всех ученых оказались сходными: о работе Лысенко говорилось без излишнего
восторга, хотя и уважительно, но применять немедленно его предложение о холо-
довой обработке зерна на практике в широких масштабах все считали делом
преждевременным! Столь же единодушны все были в том, что претензия автора на
открытие безосновательна. Открытия, говорили они, никакого нет. Все, о чем
Лысенко заявляет, науке известно. А новизна его подхода заключается в желании
перевести дело на рельсы практики. Лисицын указывал, что вопрос о созревании
озимых при яровом посеве "... является частным случаем более общего
биологического вопроса о факторах, способствовавших переходу вегетативной фазы в
генеративную. Он не нов даже в такой широкой постановке и поэтому с точки
зрения физиологии растений агроном Лысенко не сделал открытия... предложенный
Лысенко способ можно с некоторой натяжкой признать пригодным только для
индивидуального безмашинного хозяйства".
Далее Лисицын убедительно говорил о том, как может перегреваться
прорастающее зерно, облитое водой, из-за чего потребуется его перелопачивать, как
будут при этом ломаться ростки. Упоминал он и о трудностях, связанных с посевом
такого влажного прорастающего зерна:
"В маленьком хозяйстве при известной аккуратности, пожалуй, можно еще
посеять его руками, вразброс... но в крупных хозяйствах это не подойдет... Любая
сеялка, рядовая или разбросная - безразлично, поломает ростки и поплющит
набухшее зерно. Высевающий аппарат слишком груб. Нужна машина специальной
конструкции" .
Конечно, в те годы всеобщего оптимизма ученые часто предавались мечтам о
том, чего может достичь раскрепощенный разум, и в своей статье Лисицын искал
путь к применению на практике идей Лысенко. Поэтому он подробно рассказывал,
какие совершенные машины есть в промышленности, способные даже набивать
табаком тончайшие гильзы из папиросной бумаги и не рвать ее при этом, и сетовал,
что техника, используемая в сельском хозяйстве, пока груба и несовершенна. Он
объяснял это тем, что "условия капиталистического строя не дали возможности
проявиться в этом направлении человеческому гению".
Уповал Лисицын на то, что "чудеса сельскохозяйственной техники может дать
только социалистический строй. Вот, где больше, чем в других местах, нам
нужно не только догнать, но и перегнать. Я думаю, что нужно скорее усилить и
развернуть институт сельскохозяйственной механики, нужно дать задание нашим
наиболее талантливым конструкторам... нужно искать, пробовать, вообще
проявить наибольшую активность для осуществления идеи Лысенко...".
"Я - за практическое осуществление идеи Лысенко" - завершал он свою
заметку, но указывал, какая еще большая работа ждет впереди тех, кто захочет при-
менить идею на практике. Пока же пожелания о создании совершенных
механических устройств для земледельцев оставались в области фантазии, и Лисицын
констатировал :
" ... машин для осуществления идеи Лысенко нет".
Сапегин предлагал несколько иной выход из тупика с наклюнувшимися семенами.
Он советовал изучить возможность высушивания прорастающих семян после
окончания обработки их холодом и посмотреть, сохранят ли они при этом приобретенное
свойство яровости:
"Без этого применение метода Лысенко в практике больших хозяйств вряд ли
возможно. Не ясно также, дадут ли яровизированные озимые урожай более
высокий , чем яровые".
Поэтому Сапегин писал, что нужны еще длительные опыты, которые снимут все
вопросы.
Прик был более категоричным, в полет фантазий не верил и считал
неоспоримым, что "весенние посевы озимой пшеницы не дадут таких урожаев, как осенние
посевы", хотя и признавал, что в ряде районов, особенно на юге Украины,
яровизация озимых, возможно, проявит себя положительно.
Тулайков столь же недвусмысленно высказывался против практического
применения предложения Лысенко, рассказав о тех опасностях, которые подстерегают
посевы, сделанные весной, пусть даже яровизированными семенами. Его заключение
сводилось к тому, что овчинка выделки не стоит, так как все неприятности при
жарком лете, засухах и т. п. будут столь же губительными для летних посевов
озимых, как и для обычных яровых культур. Восхитившую наркома земледелия
Украины Шлихтера возможность избежать вымерзания растений при весеннем посеве
Тулайков оспорил:
"Посеянная с весны озимая пшеница вынуждена провести весь период своего
развития наряду с яровой и подвергаться с ней всем случайностям лета в
засушливой полосе. А мы знаем, что эти случайности по существу могут быть
значительно чаще, чем случайность вымерзания озимой пшеницы".
Исходя из этого, Тулайков предлагал руководству страны направить основные
усилия в другую сторону - отпустить больше средств селекционерам для
выведения улучшенных сортов пшеницы, способных успешнее противостоять заморозкам,
чем существующие сорта.
Все четверо выражали убеждение, что интересная задумка Лысенко будет
тщательно изучена в предварительных опытах, и только после этого станет ясно,
стоит ли применять ее на практике в тех или иных земледельческих зонах
страны.
В целом, публикация материалов о "гипотезе озимости" сразу вывела Лысенко в
разряд выдающихся ученых. Возможно, с позиций сегодняшнего дня кое-кому
покажется несерьезным, что ученые с именами послушно согласились с тем, чтобы их
втянули в обсуждение никем еще не проверенного агротехнического приема.
Однако обсуждавшийся вопрос - количество хлеба для народа (с учетом повторившихся
два года кряду холодных бесснежных зим на Украине, закончившихся, как писал
Максимов, "почти полной гибелью озимых посевов") - был жизненно важным.
Неудачи заставляли срочно искать любой выход из положения, и специалисты всех
рангов готовы были внести посильную лепту в решение этой проблемы. К тому же,
наверняка, ученые еще не поняли, куда клонят дело власти, и потому их слова о
том, что вообще-то затея Лысенко интереса не лишена, но вот до применения на
практике далековато, могли для разных ушей звучать по-разному. Широкие слои
публики и руководители сельского хозяйства воспринимали слова профессоров как
очередное чудачество, очередное проявление интеллигентской половинчатости.
Сами же ученые могли тешить себя надеждой, что завтра же, как то и полагается
людям разумным, кто-то, засучив рукава, примется за дело, все самым
скрупулезным образом изучит, измерит, взвесит, и тогда только можно будет сказать
определенно - есть ли в идее рациональное зерно и, если есть, стоит ли
заниматься ею в широких масштабах. Скорее всего так и рассуждали про себя Сапе-
гин, Тулайков, Лисицын и Прик, когда они согласились публично высказаться о
"гипотезе озимости".
Профессор Максимов
отвергает осторожные
оценки коллег
Однако вывод о необходимости перепроверок практической стороны предложения
Лысенко не устроил руководителей сельского хозяйства. Через шесть дней, 19
ноября 1929 года, "Сельскохозяйственная газета" продолжила дискуссию, выводы
которой, оказывается, наркоматскими властями уже были сделаны. Материал о
Лысенко был подан под броским заголовком "Яровизация озими - новое завоевание в
борьбе за урожай". Под этой категоричной шапкой шла заметка "От редакции", в
которой все высказанные неделей раньше сомнения ученых даже не упоминались, о
проверке метода говорилось только в связи с тем, что эта проверка поможет
"усовершенствованию метода Лысенко для возможно широкого практического
использования ..." и начальственно утверждалось следующее:
"... опыты тов. Лысенко вплотную подводят нас к решению одной из самых
серьезнейших проблем текущего дня - зерновой проблемы. Введение в практику
сельского хозяйства яровизированного посевного материала озимых, страхует
хлеба от гибели их, вследствие замерзания".
Затем набранные крупным жирным шрифтом шли фразы:
"Превращение озимых в яровые методом холодного проращивания уже давно
применяется в научно-исследовательских работах ВИ ПРБ и НК [Всесоюзного
института прикладной ботаники и новых культур - B.C.]. Поэтому яровизация озими не
открывает новых "Америк" в сельском хозяйстве. Но крупная ценность работы
агр. Лысенко состоит в том, что он перенес метод холодного проращивания в
широкую практику в полевом масштабе. - Яровизация озимых обещает во многих
районах повысить урожайность...".
Как же могло получиться, что выводы ученых, опубликованные неделей раньше,
были отвергнуты? Кто мог дать в руки Наркомата и его печатного органа иное
заключение? Ответ содержался в этом же номере газеты. Ниже была помещена
статья Н.А. Максимова, который поддержал практическую сторону предложения
Лысенко . Таким образом опора под наркоматский вывод была подставлена от лица вави-
ловского Института прикладной ботаники и новых культур заведующим отделом
физиологии растений института Максимовым. Однако в ссылке о "давно
наблюдавшемся превращении озимых в яровые" содержалась неправда (так как и по сей день
такого полного перехода озимых в яровые у пшениц добиться не удалось). За
десять месяцев, прошедших со дня доклада Лысенко на генетическом съезде,
никаких новых экспериментов, которые бы подтвердили правоту Лысенко, в отделе
Максимова тем более осуществлено не было. Изменилось только одно: вокруг
имени Лысенко началась газетная шумиха, за лысенковскую идею ухватились нарко-
матские чиновники в Москве и Харькове, и Максимов дрогнул: его большая статья
была построена иначе, чем статьи четырех авторов, напечатанные неделей раньше
в той же газете. Критика теоретической компоненты в рассуждениях начинающего
агронома осталась (да и нелепо было бы поступать иначе эксперту в области
действия низких температур, еще в 1913 году опубликовавшему солидную сводку
на эту тему). В частности, Максимов писал, что "...наследственная озимая
природа [при весеннем посеве], конечно, совершенно не изменяется" и продолжал:
"Не представляя собою таким образом чего либо принципиально нового, не
являясь научным «открытием» в точном смысле этого слова, полученные Лысенко
результаты представляют собой, однако дальнейший и довольно значительный шаг
вперед в деле познания природы озимых и, что еще более важно, в деле
управления их ходом развития по желанию земледельца".
А вот практическую сторону предложения Лысенко Максимов оценил высоко:
"Главнейшей же заслугой Лысенко я считаю то, что достижения теоретической
науки он сумел непосредственно применить в практической жизни. И Гасснер, и
мы, будучи физиологами, а не агрономами, не шли дальше лабораторных опытов.
Холодное проращивание казалось нам слишком простым приемом, чтобы он мог
получить непосредственное применение в полевом хозяйстве... Лысенко крайне
упростил предварительную обработку семян, упростил настолько, что она стала
доступной даже для рядового крестьянского хозяйства. А это, конечно, нельзя
не признать крупнейшим достижением".
Максимов при этом ни словом не обмолвился о тех решающих недостатках метода
Лысенко, о которых говорили семеновод Лисицын, земледел Тулайков селекционер-
генетик Сапегин, агроном Прик - люди, близкие к сельскохозяйственной
практике . Он лишь вскользь упомянул о необходимости тщательной проверки приемов
Лысенко :
"... остается только пожелать, чтобы чрезмерные ожидания, возлагаемые на
них сейчас некоторыми увлекающимися кругами, не помешали затем трезвой
деловой оценке результатов этих важных опытов".
В противовес Тулайкову он утверждал, что, "высевая с весны, вместо
настоящих яровых, "яровизированные" озимые, мы можем ожидать значительного
повышения урожая".
Нет нужды говорить, насколько важной для последующей судьбы Лысенко
оказалась эта максимовская оценка и ссылка на авторитетный вавиловский институт в
центральном органе Наркомзема. Магия высоких имен завораживала.
Как же могло случиться, что известный ученый, каковым несомненно был
руководитель всех физиологических работ вавиловского института Максимов, так
некритически отнесся к лысенковскому предложению? Почему он от лица ВИПБиНК и
вообще ученых поддержал "новатора" в эту решающую минуту? Вряд ли плодотворно
гадать сегодня, что случилось бы с советской наукой, если бы все до одного
ученые единодушно и жестко отвергли именно в тот момент лысенковские
притязания, погасили бы его нездоровое прожектерство, с одной стороны, и тягу к
чудесам людей из властных структур, с другой. Мы не можем сказать, как бы
развивались биология, сельское хозяйство, медицина в СССР, если бы яровизация с
самого начала была оценена подобающим образом. Не будем задаваться
риторическим вопросом, были бы такими же по масштабу репрессии коммунистического
режима в биологии, если бы феномена Лысенко не возникло. Но разобраться хоть
отдаленно в том, что двигало пером Максимова, когда он высказал одобрение
практическим замыслам Лысенко, несомненно, нужно.
Выходец из высших культурных кругов России (отец - профессор Петербургского
Технологического Института и Института Гражданских Инженеров, мать -
преподаватель психологии Бестужевских Высших Женских Курсов) Николай Александрович
Максимов блестяще закончил гимназию (с золотой медалью) в 1897 году и
естественное отделение физико-математического Петербургского Императорского
Университета. В 1889 году, еще будучи студентом, он слушал лекции летнего семестра
в Лейпцигском университете и работал в лаборатории классика цитологии и
физиологии растений Вильгельма Фридриха Пфеффера (1845-1920). Многократно бывал
он за границей (и в Старом и Новом Свете, в Японии и других странах) и позже.
В годы учебы в университете Максимов уже со 2-го курса целеустремленно
занимался исследовательской работой в области физиологии растений, и в конце 1902
года защитил дипломную работу, которую опубликовал не только по-русски, но и
по-немецки и был удостоен диплома 1-й степени. В 1913 году он защитил
магистерскую диссертацию, 28 апреля 1929 года получил премию имени В.И. Ленина, в
1932 году был избран членом-корреспондентом АН СССР, в 194 6 году - академи-
ком.
Казалось бы, вовлеченность с рождения в среду культурных людей, понимающих
силу устного и печатного слова и меру ответственности за свои слова, не могли
не наложить отпечатка на отношение к собственным поступкам, а жизнь и работа
на Западе, особенно в среде аккуратистов-педантов в Германии не могли не
приучить к строжайшему самоконтролю. Покорная позиция покровителя "выходцев из
народа" и тем более покрывателя нездорового фанфаронства и хлестаковщины не
могла быть имманентно присуща серьезному ученому Максимову.
Однако не все самоочевидно в таком объяснении. Ю.С. Павлухин рассказывает в
сборнике "Соратники Н.И. Вавилова", что еще студентом Максимов был вовлечен
делами, а не на словах в активность тех, кто готов был отдать жизнь за идею
раскрепощения простого народа. Маленькая деталь, приведенная в этом
замечательном очерке ясно об этом говорит. Студент Максимов оказался в Лейпциге
совсем не случайно: его дважды исключали из Петербургского университета за
участие, как писал сам Максимов в советское время в автобиографии, "в
студенческом движении", и ему пришлось уехать в Германию, оказавшись выдворенным из
стен Alma Mater. Уезжал он за границу, чтобы скрыться подальше от глаз
царских жандармов.
Этот эпизод указывает, что Максимов мог симпатизировать выходцам из народа,
и снисходительно относиться к недоработкам таких людей, в надежде на мощное
раскрытие их природных талантов в будущем. Максимов и в последующей жизни
открыто проявлял свой демократизм, уважение к людям из прежде угнетаемых слоев.
Отнюдь не случайно студенты Закавказского университета, в создании которого
на базе Тифлисских Высших Женских Курсов Максимов принимал активное участие,
избрали именно его в 1918 году деканом естественного факультета. В 1919 году
из Тифлиса он перебрался в Россию, в Екатеринодар (позже Краснодар) в
Кубанский Политехнический Институт, и там снова строил свое поведение так, что
вызывал симпатии выходцев из "народа", вытеснивших из студенческих аудиторий по
решению Советского Правительства детей представителей бывших "имущих
классов". В Екатеринодаре, также как и в Тифлисе, студенты-политехники избрали
его проректором. Тогда таким избранным проректорам и ректорам присваивали
характерную добавку к титулу - Красный Проректор. Позже он стал (и снова
выбранным студентами - такими были порядки в советских вузах) профессором и
Красным проректором Кубанского Государственного Университета (об одном из
таких людей, Красном ректоре Тимирязевки, В.Р. Вильямсе, пытавшемся
политиканством истребить своего научного антипода, Д. Н. Прянишникова, написал книгу
О.Н. Писаржевский). Не означают ли эти факты, что профессор Максимов всегда
симпатизировал выходцам из низов (или пасовал перед ними)?
Может быть и более простое объяснение, а именно, увидев, какие симпатии с
первой минуты стали выявлять в отношении Лысенко максимовские коллеги и
начальники, почувствовав, как возбудились представители властей от простецкой и
тем-то и привлекательной идеи Лысенко, он решил, что на рожон лезть не стоит
и нужно словесно поддакнуть "новатору", а там жизнь сама покажет, что чего
стоит?! Из истории всех времен и народов такое поведение хорошо известно, и
то, что именно в таком конформистском духе вели себя многие в годины
перепутья, тоже известно.
Правда, для понимания этих вопросов есть еще одна возможность, которую
нельзя отбрасывать. Вероятно, Лысенко, не осознавая этого, затронул тему,
которая не была чужда Максимову-исследователю. В течение нескольких лет до
Лысенко Максимов разрабатывал проблему действия низких температур на растения.
Еще в 1923 году, будучи приглашен Вавиловым перейти к нему на работу,
Максимов выступил 8 ноября на Заседании Совета Отдела Прикладной Ботаники
Государственного Института Опытной Агрономии (ГИОА) с докладом о плане работ
будущего отделения физиологии и экологии, которым Вавилов предложил ему руководить.
В числе различных тем будущий руководитель остановился на проблеме изучения
морозостойкости яровых и озимых пшениц, закаливания их холодовой
предобработкой, укрепления устойчивости к низким температурам и связанной с этим
урожайности. В докладе он произнес фразы, ясно говорящие о том, что вектор его
размышлений простирался в том же направлении, что и у Лысенко, конечный итог
научных разработок представал перед Максимовым в тех же терминах, что и в
заявлениях Лысенко:
"Еще у Гелльригеля и Коссовича имеются указания на то, что овес и другие
злаки, прошедшие первые фазы развития, до кущения, при более низких
температурах, оказываются в дальнейшем более крепкими и дают более высокий урожай.
Эти указания можно проверить, так как вопрос о физиологическом
предопределении дальнейшего развития условиями раннего периода жизни растения сейчас уже
усиленно разрабатывается и может представлять не только чисто теоретический,
но и практический интерес".
Существенная разница, однако, заключалась в том, что Максимов предлагал в
1923 году организовать всестороннее исследование проблемы, а Лысенко в 1929
году без всяких экспериментов объявлял проблему разрешенной и журавля в небе
пойманным. Тем не менее, Максимов в "Сельскохозяйственной газете" предпочел
этой разницы не замечать и Лысенко поддержать.
Максимов и в последующей жизни (далеко не безоблачной - так, 5 февраля 1933
года он был арестован ОГПУ по обвинению в участии в мифической антисоветской
организации, но уже в сентябре 1934 года был освобожден из под стражи и
решил, или был вынужден, перебраться на 5 лет, с 1934 по 1939 годы, в Саратов,
в институт, руководимый Н. М. Тулайковым) с Лысенко нарочито не пререкался.
Биограф Максимова Ю.С. Павлухин не случайно пишет, давая оценку этой стороне
деятельности крупного физиолога растений:
"Сам Н.А. Максимов и его ближайшие сотрудники, особенно В.И. Разумов и И.И.
Туманов, окажутся заложниками этой псевдонауки и будут вынуждены не единожды
говорить о яровизации как о передовой теории "народного академика" Трофима
Лысенко".
"Он [Максимов - В.С] и раньше, еще в Саратове, порою вынужденно признавал
менталитет лысенковщины в статьях, ввел большой раздел яровизации в "Краткий
курс физиологии растений" (1938), расширив его позже (1948 г.), и все же
после августовской сессии ВАСХНИЛ руководимый им институт подвергся критике лы-
сенковцев. Может быть, этим объясняется сделанный им в 1950 г. доклад,
размноженный во многих тысячах экземпляров Всесоюзным обществом по
распространению политических и научных знаний на тему "Мичуринское учение и физиология
растений". Тогда же вышла популярная книжка "Как живет растение" массовым
тиражом (100 тыс. экз.) (с дифирамбами в адрес Лысенко, в которой Максимов
награждал его выспренними эпитетами, типа "выдающийся ученый нашей эпохи" -
B.C.), переизданная в 1951 г.".
Так или иначе, но благодаря высказываниям Максимова в 1929 году в
"Сельскохозяйственной газете" скептицизм всех ученых, отвергших практическую
целесообразность применения приема холодовой обработки проростков пшеницы, был
отвергнут .
Заметим, что сам факт переноса научных дискуссий из лабораторий на страницы
газет был явлением экстраординарным. Впервые в столь явной форме власти -
руководители наркоматов через органы информации оказали силовое давление на
ученых и, не принимая во внимание их предостережения, объявили, что открытие
Лысенко уже состоялось.
Для Лысенко же это был наглядный урок того, как власти подходят к оценке
его новаторств. Еще не было получено ни одного убедительного факта
положительного влияния яровизации на урожай, еще ни одного опыта и поставлено не
было, а орган Наркомата земледелия от своего имени и, полностью отвергнув
предостережения ученых, заявлял, что метод Лысенко "СТРАХУЕТ ХЛЕБА". Конечно,
такое отношение не могло не подталкивать Лысенко на новые шаги в том же
направлении .
Газетные шапки уже кричали о гарантированном урожае, гипотезу смело
характеризовали как "новое завоевание". Поэтому закономерно, что заключая
дискуссию, триумфатор Лысенко 7 декабря 1929 года в солидной по объему статье уже
никакими сомнениями не терзался. Самим фактом публикации заключительной
статьи в дискуссии редколлегия газеты приравнивала Лысенко к ведущим ученым
страны, а в глазах партийного и административного руководства он, конечно,
вставал выше всех дипломированных спецов старой выучки, вынужденных теперь
лишь скромно следовать в фарватере высказываний крестьянского самородка-
гения, заботящегося о главном - как быстрее поставить достижения передовой
науки на службу народу.
Лысенко в этой статье уже настаивает на приоритетности своего "открытия". В
начале он называет свое предложение "методом озимости" и высказывает
претензию, что разработал особую "гипотезу озимости", отличную от метода "холодного
проращивания", который до него развивали Гасснер, Максимов и другие
физиологи:
"Вопрос об "озимости" открывает действительно громадные перспективы перед
сельским хозяйством многих районов нашего Союза. Однако здесь необходимо
внести определенность и ясность, так как некоторые, даже видные научные силы,
смешивают метод "холодного проращивания" Гасснера и метод "озимости"
растений, предложенный мной".
В заключительной части статьи он делает широковещательное заявление о
практической ценности своего открытия:
"Гипотеза "озимости" растений открывает еще большие перспективы, в
сравнении с которыми опытные посевы озими весной будут являться только маленькой
частичкой всех тех практических возможностей, которые может дать этот метод в
сельском хозяйстве... Это открывает перед нами реальные широкие возможности
найти сорта более ранние, более урожайные для ярового клина, чем те плохие
яровые пшеницы, которые во многих районах СССР дают теперь слишком пониженный
сбор... Над этими вопросами сейчас энергично работают уже Украинский
Генетический институт и Азербайджанская сельскохозяйственная опытная станция,
положительные результаты которых, вероятно, станут общим достоянием в самом
ближайшем будущем".
Уверенные обещания свидетельствовали, что из маленького сотрудника ганджий-
ской станции вырос влиятельный деятель, диктатура его власти в советской
биологии началась.
Агроном превращается в
заведующего научной
лабораторией и изобретает
анкетный метод "науки
колхозно-совхозного строя"
Через несколько месяцев, не проведя никаких дополнительных опытов и не
получив никакого подкрепления своим пока еще предварительным данным, Лысенко
начинает утверждать, что открыл вообще новое явление живой природы -
превращение любых озимых культур в яровые.
Не накормив никого плодами своего открытия, но заставив заговорить о себе
советскую прессу в самых восторженных тонах, Лысенко добился многого для себя
лично. В конце 1929 года ему удается перескочить сразу через много ступенек,
обязательных в послужном списке любого научного работника. Специальным
постановлением Наркомзема Украины для него создают большую лабораторию в Одесском
Институте селекции и генетики - одном из ведущих в стране научных учреждений
такого профиля, руководимом крупным ученым академиком АН УССР Андреем
Афанасьевичем Сапегиным. Из младшего специалиста опытной станции Лысенко одной
строкой в наркоматском приказе был превращен в заведующего лабораторией
академического института. Вот как он об этом вспоминал:
"По постановлению Наркомзема была создана в Украинском институте селекции
(Одесса) специальная лаборатория, а потом отдел по разработке этого вопроса.
Для проверки и дальнейшей разработки выдвинутой нами идеи управления длиной
вегетационного периода сельскохозяйственных растений наряду с созданной
лабораторией были втянуты в 1930 г. сотни опытников-колхозников и работников
совхозов" .
Теперь у него открылась возможность начать методичную научную проверку
своей идеи о переводе озимых в яровые. Однако этого не случилось. Вместо этого
все силы снова были брошены на далекие от научных упражнения по сбору и
суммированию большей частью фальсифицированных отчетов колхозов и на расширение
газетной шумихи.
До наступления весны 1930 года Лысенко пытается организовать пропаганду
своего метода в близлежащих колхозах. Новому селу, заявил он, нужна новая
наука, которую он и начал создавать. Сотрудники его лаборатории включились в
необычную работу. Они разослали в колхозы и совхозы письма с призывами как
можно шире применять яровизацию озимой пшеницы и сообщать в Одесский институт
результаты. А чтобы облегчить учет испытаний, были приложены анкеты с
готовыми графами, в которые предлагалось внести цифры о количестве яровизированных
семян, площадях посевов, указать время появления всходов (форма №1), начала и
конца колошения (форма №2), конца созревания, данные по обмолоту и собранному
урожаю (форма №3).
Сама идея составления анкет ничего в себе дурного не содержала. Собранные
данные, возможно, могли дать ответ на ряд вопросов. Но вовсе не это надлежало
делать Лысенко. Совсем иных данных ждали от него ученые (и, говоря выспренне,
хотя и точно, НАУКА И ВЛАСТЬ). Поскольку никакого опыта Лысенко, о котором
кричали газеты, еще проведено не было, нужно было срочно поставить этот опыт,
хотя бы задним числом получить нужные результаты, а потом уже думать о
внедрении доказанных в опыте предложений в практику.
Сфера деятельности, в которую столь стремительно, благодаря газетной шумихе
и покровительству Наркоматов земледелия, внедрился Лысенко, имела свои
законы. Став ученым, он должен был им следовать, иначе научной его работу просто
нельзя было считать. Известно, что перед тем, как ставить опыт, нужно
сформулировать рабочую гипотезу, которую данный опыт должен подтвердить или
отвергнуть . Затем надлежит выбрать метод экспериментального доказательства
гипотезы, адекватный поставленной задаче. Не стоит разбивать лоб в потуге
исхитриться и взвесить атом на базарных весах. Заниматься этим волен каждый, но к
науке это отношения не имеет. Ученый обязан предложить метод научного
исследования, реально приложимый к данной проблеме на практике.
Требуется также разработать схему опыта, и здесь на первый план выступает
продумывание контрольных экспериментов, в сравнении с которыми только и можно
что-то утверждать. Неправильно выбранные контроли нередко сводят на нет даже
вроде бы удавшиеся опыты. Когда результат сравнивать не с чем, это уже не
результат . Работу надо начинать сначала.
Только после этого можно приступать к сбору данных. На этом этапе ученые
должны знать степень точности ставящейся ими задачи, ибо от этого зависит,
сколько раз нужно повторить опыты, какой объем информации будет достаточным,
чтобы удовлетворить критерию Заданной точности. Например, при испытаниях
технических устройств вероятность поломки может быть оценена, скажем, в пяти или
десяти повторах опыта. А вот если проверяют действие нового лекарства всего
на десяти или даже ста больных и находят, что лекарство способствует
выздоровлению, это еще не значит, что лекарство безопасно и полезно. Если при
более широком его применении у каждого пятисотого или тысячного пациента
появятся осложнения или будут выявлены серьезные побочные эффекты, это будет
указанием на невозможность использования препарата как лекарства. Значит, в
зависимости от поставленной задачи должна меняться точность испытаний. Иначе,
в спешке, можно проскочить мимо ошибки. Эти примеры показывают: то, что
годится для опытов с бездушными предметами, не подходит для экспериментов с
людьми. То же правило действует и в отношении растений: если в девяти случаях
из десяти изучаемая гипотеза оправдывается, а в одном случае из десяти
проваливается, то на практике это может привести к тому, что каждое десятое поле
вместо прибавки урожая даст недород.
Как видим, теоретическая предпосылка опыта, разработанная гипотеза,
выбранный для ее проверки метод и схема опыта, число повторов измерений
взаимосвязаны, ни одной деталью нельзя поступиться, иначе вся работа пойдет насмарку.
Причем заметим, пока речь шла лишь об этапах, предшествующих сбору данных, и
не говорилось об обработке собранных сведений.
Лысенко эти элементарные правила выполнять не стал. Возможно, он и не знал
ничего о таких премудростях и в рассылке анкет видел единственный реальный
путь "делать науку", да еще в массовых масштабах. Не понял он и того, что
анкетный метод не позволяет осуществлять важнейшую для научного анализа
операцию: сравнивать результаты повторностей опытов, проведенных в одинаковых
условиях (одинаковые почвы, одинаковая обработка земли и посевов, одинаковые
климатические условия и т. п.) . Поэтому сбор данных из сколь угодно большого
числа колхозов и совхозов и суммирование их в принципе было пустой затеей,
так как не позволяло судить о сравнимости результатов яровизации, а, значит,
и о ее преимуществах и недостатках.
К тому же начало рассылки анкет пришлось на особый период в жизни советской
деревни - пору поголовной коллективизации. В условиях организационной
неразберихи яровизацию можно было в лучшем случае осуществить лишь на бумаге. А
между тем позже и Лысенко и его сотрудники уверяли, что уже весной 1930 года
в эту работу включились сотни колхозников (лысенкоисты использовали
непременный штамп - "колхозники-опытники"). Но приводимые лысенкоистами данные
показывают , что точной картины происходившего никто из них не Знал. Достаточно
сослаться на три примера, заимствованные из публикаций одних и тех же людей -
подсобного рабочего Родионова, которого Лысенко после ареста Сапегина в 1931
году по обвинению во вредительстве сделал заместителем директора Одесского
института, сотрудников того же института Берченко и Барданова и аспиранта Со-
зинова. В трех разных публикациях они сообщили взаимоисключающие сведения о
том, что же "яровизировали" весной 1930 года "колхозники-опытники" - озимую
или яровую пшеницу, и как много людей участвовало в этой увлекательной
работе.
А.Д. Родионов, Б.Э. Берченко, 1937:
"Первые анкеты по эффективности яровизации озимой пшеницы при весеннем
посеве были получены Институтом селекции в 1930 году".
А.Д. Родионов, Б.Э. Берченко и М.И. Барданов, 1958:
"Многие колхозники-опытники уже в 1930 г. сообщили в институт об
эффективности применения предложенного академиком Лысенко метода яровизации яровых
колосовых культур".
Б.Э. Берченко и А.А. Созинов, 1958:
"В 1930 году в опытах 100 колхозников-опытников было четко доказано, что...
озимая пшеница проходит стадию яровизации и после этого при весеннем посеве
выколашивается".
Оригинальное решение этих загадок нашел И.Е. Глущенко, который, публикуя в
1953 году биографию Лысенко, предусмотрительно опустил ненужные детали и
своеобразно обошелся с цифрой числа энтузиастов:
"Весной 1930 г. в работу по яровизации включились первые сотни колхозников-
опытников . Вскоре был разработан агроприем яровизации для яровых хлебных
злаков , а также для картофеля и других культур".
Какие успехи были зафиксированы в первых десятках или даже сотнях анкет и
поступили ли они вообще в лабораторию Лысенко в 1930 году, мы, по-видимому,
никогда узнать не сможем, так как данные о них не были опубликованы. Однако,
ссылаясь на их наличие, Лысенко бомбардирует столичное начальство и в
Харькове, и в Москве предложениями о необходимости обязать колхозы и совхозы
проводить яровизацию в приказном порядке. Он сулит большой прирост урожая и
скрывает при этом неприятные стороны яровизации.
Итак, рассылкой анкет и сбором заполненных малограмотными людьми листков
Лысенко заменил научно-обоснованные методы работы. Нельзя исключить, что
сделал он это, быстро сообразив, что все требуемые наукой манипуляции могут
обернуться плохими последствиями. На неприемлемость анкетного метода Трофиму
Денисовичу не раз указывал Сапегин, но Лысенко упорно отказывался применять
научные (включая математические) методы анализа экспериментальных данных.
В то же время анкетно-вопросный метод стал на деле закамуфлированной формой
очковтирательства. В условиях сталинского нажима на коллективизацию
заполнение таких анкет случайными цифрами, не отражавшими реальную пользу или вред
от внедряемых агроприемов, стало массовым, а партийные органы, как мы увидим,
приняли меры к тому, чтобы придать яровизации характер исключительной
важности. В областях и районах выпускали газеты и листовки, пропагандировавшие
новые агроприемы, в ход пошли уже хорошо зарекомендовавшие себя способы
нагнетания страха и возможных репрессий против "нерадивых яровизаторов"
(разновидность вредителя). "Враг у стен амбара", "Дадим по рукам антияровизаторам" -
такими заголовками запестрела печать.
Конечно, плоды такой политики сразу же дали себя знать. Общими усилиями
"чудо" начало обретать осязаемость. Никакой ответственности за преувеличение
цифр в анкетах никто на местах не нес: это были еще одни бумажки, коими
наводняли колхозы и совхозы разные органы с целью сбора нужных им сведений, а
не бланки строгой государственной отчетности. Проставляемые в анкетах цифры
никто не контролировал, и никто за них не отвечал, а вот за плохие показатели
могли последовать нагоняи. Поэтому любой учетчик в колхозе, бригадир или
бухгалтер отлично знали, в какую сторону следует изменять цифры. Таким образом,
даже честное суммирование данных анкет, в которых - исключительно для пользы
дела! - было приврано "немножко", приводило к гигантскому обману. Позже,
когда правительство ввело планы яровизации, а из центра на места пошли
"разверстки по яровизации", стало уже небезопасным проставлять в анкетах
незначительные цифры прибавок. Блеф разрастался как снежный ком.
Позже сам Лысенко признал низкую эффективность работы с анкетами:
оказывается, даже в 1932 году (данных о предыдущих годах так и не было никогда
сообщено) : "не все опытные точки прислали к 27/ VIII все эти три формы анкет.
Особенно мало прислано анкет №3 (уборка и учет урожая) ... со всех областей
только 59 анкет". Цифра "пятьдесят девять" была ужасающе низкой. Никаких
выводов , кроме одного - затея провалилась - сделать было на основании этого
числа нельзя. И тот факт, что Лысенко привел эту цифру в его собственной
публикации, говорил, что он, видимо, не понимал требований к научной работе,
хотя еще был честен в представлении своих данных (не утаил правду, не
приукрасил ее) .
Но ненаучный метод вполне удовлетворил начальство и на Украине, и в Москве.
На Лысенко обратил благосклонное внимание нарком земледелия СССР (этот
Наркомат руководил не только обработкой земли, но и растениеводством, животновод-
ством и другими отраслями сельского хозяйства) Я.А. Яковлев. Все обещания,
раздававшиеся Лысенко, встречали неизменно радушный прием у Яковлева, хотя он
без труда мог заметить, что основанные на анкетном методе данные вряд ли
сколько-нибудь правильно отражают истинные успехи. Видимо, Яковлеву хотелось
быть обманутым, и он с удовольствием воспринимал слова Лысенко. Наверняка, не
последнюю роль в таком ослеплении и поглупении играла позиция самого Сталина,
который подавал в эти годы пример нигилистического отношения к статистически
обоснованным методам планирования и оценкам хозяйственной деятельности. Как
это ни было парадоксальным, Сталин считал, что нельзя, например, оперировать
усредненными величинами, чтобы установить, имеет ли место тенденция к
увеличению или снижению того или иного процесса. В речи на пленуме Центрального
Комитета и Центральной Контрольной Комиссии ВКП(б) в апреле 1929 года,
озаглавленной "О правом уклоне в ВКП(б)", Сталин по этому поводу говорил:
"Рыков пугал здесь партию, уверяя, что посевные площади по СССР имеют
тенденцию систематически сокращаться. При этом он кивал в сторону партии,
намекая на то, что в сокращении посевных площадей виновата политика партии. Он
прямо не говорил, что дело у нас идет к деградации сельского хозяйства. Но
впечатление от его речи получается такое, что мы имеем на лицо что-то вроде
деградации.
Верно ли, что посевные площади имеют тенденцию к систематическому
сокращению? Нет, неверно. Рыков оперировал здесь средними числами о посевных
площадях по стране. Но метод средних чисел, не корректированный данными по
районам, нельзя рассматривать как научный метод.
Может быть Рыков читал когда-либо "Развитие капитализма в России" Ленина.
Если он читал, он должен помнить, как Ленин ругает там буржуазных
экономистов , пользующихся методом средних чисел о росте посевных площадей и
игнорирующих данные по районам. Странно, что Рыков повторяет теперь ошибки
буржуазных экономистов".
После таких неграмотных рассуждений в ход могли пойти любые способы учета,
лишь бы они сигнализировали о нужных руководству тенденциях, а не наоборот.
Уроки нигилистичного отношения к экономическим категориям, к статистике и
вообще к анализу действительности, не могли не учитываться всеми в стране.
Партийный лидер учил тому, как надо вести себя, и нет ничего удивительного, что
Лысенко и его штатные и нештатные помощники вели себя аналогично в своей
сфере : подсчитывали якобы достигнутые на колхозных полях прибавки урожаев от
яровизации, полученные цифры умножали на цифры посевных площадей и выводили
гигантские, ни с чем не сравнимые цифры, рапортуя об этом во все инстанции.
Однако абсолютная прибавка урожая от яровизации, рассчитанная самим Лысенко,
даже в те годы не выходила за пределы ошибок измерений и составляла около 1
ц/га (в 1935 году Лысенко писал: "прибавка от яровизации равна в среднем
свыше центнера на гектар").
Но, конечно, раздутыми на бумаге цифрами народ не накормишь, а страна чем
дальше, тем больше недополучала хлеба, кормового зерна и другой
сельскохозяйственной продукции. В этих условиях сообщения о том, что в "тысячах колхозов
получены прибавки урожая от яровизации", что "метод показал свою жизненность,
будучи проверенным на полях", как это постоянно заявлял Лысенко, принимались
на ура, а скептицизм ученых, не доверявших сомнительной информации или
требующих все тщательно проверить, рассматривался как происки вредителей,
очернителей колхозного строя.
Сам же Лысенко повторял снова и снова, что именно советские условия научили
его тем специфическим (скажем от себя: антинаучным) методам работы. В
программной статье "Мой путь в науку" в газете "Правда" в 1937 году он
откровенно высказался по этому поводу:
"Имея способности и желание, в нашей стране легко стать ученым. Сама совет-
екая жизнь заставляет становиться в той или иной степени ученым. У нас очень
трудно и даже невозможно провести резкую, непереходимую грань между учеными и
неучеными. Каждый сознательный участник колхозно-совхозного строительства
является в той или иной степени представителем агронауки. В этом сила советской
науки, сила каждого советского ученого. Вот почему тот путь, который привел
меня к науке, является обычным, доступным для любого гражданина Союза".
Сельскохозяйственная
политика коммунистов
Призыв к индустриализации страны звучал много раз из уст Ленина. На VIII-м
Всероссийском съезде Советов в 1920 году он сказал:
"Только тогда, когда страна будет электрифицирована, когда под
промышленность, сельское хозяйство и транспорт будет подведена техническая база
современной крупной промышленности, только тогда мы победим окончательно.
На XIV-м съезде ВКП(б) в декабре 1925 года было объявлено, что главной
задачей в стране становится срочная индустриализация страны. Троцкий и его
сторонники по "левому уклону партии" Зиновьев и Каменев выступили против такого
курса, но в борьбе со Сталиным (и поддержавшим его Рыковым и Бухариным)
потерпели поражение. Страна начала невиданное по широте строительство новых
крупных металлургических, машиностроительных, станкостроительных,
автомобильных , тракторных, химических заводов, электростанций, предприятий по добыче
угля и металла. Параллельно коммунисты нагнетали в стране страх перед
неминуемым грядущим нападением на Советский Союз капиталистических государств
(после прихода Гитлера к власти параллельно с военной истерией в СССР
осуществлялась широкая, причем противоречащая международным соглашениям, помощь
Германии в развитии ее авиации, флота и танковых войск).
В 1926 - 1927 годах на создание промышленности был выделен 1 миллиард
рублей, в 1927 году все работающие граждане были обязаны отдавать значительную
часть своего заработка "в долг" государству в виде закупки облигаций 1-го
займа индустриализации. Таким путем удалось собрать еще 200 миллионов рублей.
Согласно советским статистическим данным, удельный вес государственного
сектора в промышленности достиг 82,4%, в торговле частный сектор был сокращен с
почти 90% в 1922 году (52,7% в 1924 году) до 23,6%.
Вопрос о путях развития сельского хозяйства стоял остро с первых дней
существования советского государства. Одним из первых декретов новой власти был
декрет "О земле", провозгласивший полное распределение пахотных земель в
индивидуальное пользование, что и позволило привлечь на сторону большевиков
массы крестьянства. Но проблема снабжения продукцией сельского хозяйства
оставалась нерешенной, что заставило Ленина искать разные (порой
взаимоисключающие) пути преодоления голода: от политики мирных уговоров крестьян
(сдавать зерно государству по приемлемым ценам) до конфискации всего наличного
зерна (посылаемыми в деревню вооруженными продотрядами); от стимулирования
беднейшей части крестьян (так называемых бедняков - в России или незаможников
- на Украине) до передела земель у зажиточных и трудолюбивых крестьян.
Ленину импонировала идея создания под контролем государства крупных
сельскохозяйственных артелей (Сталин был продолжателем его дела), которые можно
было бы снабжать тракторами, комбайнами, сеялками и другими машинами, но все-
таки трезвые головы в ленинском аппарате не давали развернуть лозунг резкого
ускорения в создании таких артелей (коллективных хозяйств, или колхозов) в
лозунг поголовной коллективизации. Многие большевистские лидеры понимали, что
сельский труд по своей природе индивидуален, что только любящие свое дело и
готовые трудиться до "седьмого пота" люди способны добиться реальных успехов
в сельскохозяйственном производстве, что многовековая традиция работать на
земле, причем на своей земле, "рвать пуп", чтобы эту землю холить и лелеять,
не может быть отброшена в одночасье.
При Ленине начались нападки на крепких крестьян со стороны некоторых
"проводников советской линии". Использовав ругательную кличку "кулаки", Ленин и
многие коммунисты пытались начать террор против них с первых дней советской
власти. Но наиболее здравомыслящие из большевиков пытались противостоять
насилию. В 1918 году в газете "Правда" развернулась дискуссия по этому поводу.
М.А. Ольминский, работавший в 1917 году членом Коллегии Наркомфина, а в 1918-
1919 годах членом редколлегии "Правды", в серии статей резко возражал против
разорения сильных крестьян под флагом борьбы с кулаками. Он остро ставил
вопрос о кулаках и предупреждал, что нападки на тружеников села могут
обернуться серьезными бедами для советского государства в целом. В статье,
озаглавленной "Одно из самых возмутительных явлений", Ольминский писал:
"Трудно строится новая, Советская Россия. К трудностям внешним
присоединяется и наше собственное непонимание, неумение, незнание.
Но хуже всего, когда мы даже не хотим знать, не хотим понимать. В этом
случае наша гибель, гибель всей пролетарской революции неизбежна.
С фактом такого нежелания понимать приходится нередко встречаться, когда
слышишь разговор о так называемых «кулаках».
. . . Мы не ведем и не вели войны с крестьянами-тружениками. Вести с ними
войну - значило бы... рыть самим себе могилу.
Помню, летом в одной партийной газете было напечатано, будто в таких-то
волостях, - кажется, в Орловской губернии, - девяносто процентов крестьян -
кулаки.
Это - явная нелепость...
Неужели октябрьская революция с лозунгом отобрания земли от помещиков
произведена лишь для того, чтобы, наделив разоренных крестьян землею, объявить
их кулаками-кровопийцами и начать новую войну против них?".
Через две недели в "Правде" появилось другое письмо, в котором позиция
Ольминского оспаривалась. Заведующий финансовым отделом Курского губисполкома С.
Казацкий возразил Ольминскому, заявив, что последнему легко обвинять, сидя в
столице, и говорить, что многие крестьянские бунты в Тамбовской, Орловской,
Курской и других губерниях инспирированы неверной политикой местных властей
(а Ольминский открыто писал об этом в "Правде" из номера в номер в конце 1918
года), но что, дескать, оставалось делать властям на местах, чтобы выколотить
из крестьян "чрезвычайный налог"? По мнению Казацкого, единственный путь
выполнения плана, спущенного из центра, - это обложить всех сколько-нибудь
имущих крестьян большим налогом. Позже Ольминский пытался возразить против такой
практики, утверждая, что она противоречит здравому смыслу, что заявления,
будто для сбора продналога на местах не оставалось ничего иного, как "давить
кулака", приведут к беде, но отменить решение ЦК партии Ольминский не мог.
Борьба с кулаками продолжалась и позже. Нелепость разорения зажиточных
крестьян была многим ясна. Против нее открыто выступали не только политические
деятели. Известны многочисленные обращения против расправ с крестьянами-
тружениками деятелей литературы, философии, агрономии, экономистов и пр. В.Г.
Короленко в опубликованном письме A.M. Горькому призывал его встать на Защиту
безвинно страдающих, обращал внимание на экономический вред от такой
политики:
"Нужно отказываться от так называемого раскулачивания. Я знаю такую
историю. В одной из близлежащих волостей была семья, очень трудоспособная, у нее
было сорок десятин [ 1 десятина примерно равна 1 гектару - B.C.]. Комнезаможи
14 половину отобрали, оставили только 20 десятин на большую семью. Но все-
таки семья опять справилась и живет зажиточно. Тогда им оставили только 12
десятин. Семья живет все-таки лучше других. Тогда комнезаможи не знают, что
делать с этими "кулаками", и решили, наконец, ... выгнать их совсем из
села . . . Скажите, что же это такое, если не предположить, что тут преследуется
окончательное обнищание России. Всех под одно...
От этой системы раскулачивания надо решительно отказаться...
Обобщая все сказанное, делаю вывод: наше правительство погналось за
равенством и добилось только голода. Подавили самую трудоспособную часть народа,
отняли у нее землю, и теперь земля лежит впусте. Комнезаможи - это часть
народа, которая никогда не стояла на особенной высоте по благосостоянию, а
распоряжаются всем хозяйством коммунисты, то есть теоретики, ничего не смыслящие
в хозяйстве.
Опять повторяю: нужно вернуться к свободе".
Такие выступления против борьбы с кулаками способствовали ограничению
разорения деревни, и временами давление на "кулака" ослабевало.
Столь же неоднозначным оставался вопрос о создании крупных хозяйств. Вскоре
после смерти Ленина А.И. Рыков - член Политбюро ЦК РСДРП и один из
руководителей советского государства, оставшийся главой правительства (председателем
Совета Народных Комиссаров, до этого с 1921 года он был заместителем
председателя, а Ленин председателем) настаивал на том, что нужно стимулировать
работу именно индивидуальных (единоличных) крестьян. Его поддерживал другой
крупный руководитель партии и государства Н.И. Бухарин. В докладе "Об
экономическом положении СССР и итогах партдискуссий в РКП(б)" на V-м Всемирном
конгрессе Коминтерна 4 июля 1924 года Рыков показательно озаглавил раздел о
сельском хозяйстве: "Крестьянский двор - основа нашего сельского хозяйства" и
сказал:
"Отличительной чертой нашего сельского хозяйства является то, что оно есть
сельское хозяйство мелкое, хозяйство крестьянского двора. Мы совершенно не
имеем крупных латифундий, крупных имений, фабрик зерна и мяса. Из земель,
которые были конфискованы во время Октябрьской революции... в количестве более
30.000.000 десятин, мы почти все раздали крестьянам. В руках государства
осталось и удобных и неудобных земель что-то около 2 миллионов десятин, которые
должны быть использованы для организации показательных хозяйств,
семеноводства, коневодства и т. д. и т. п. Основой всего сельскохозяйственного
производства, его рабочей ячейкой является колхозный двор. Этих дворов насчитывается
18-20 миллионов. Эти 18-20 миллионов самостоятельных земледельческих хозяйств
работают на основе свободного товарооборота".
Избранный подход дал свои плоды. К 1923 году советская Россия впервые
полностью обеспечила не только свои внутренние нужды, но и смогла экспортировать
За границу около 3 млн. тонн зерна. На V Конгрессе Коминтерна Рыков сообщил:
"Мы имели [в 1923 году - B.C.] избыток хлеба, по покрытии всех потребностей
в республике, более 200 миллионов пудов".
Возможно, его заявление не отражало реальных успехов, и вывоз хлеба за
пределы России был пропагандистским шагом, но, тем не менее, этот результат
политики компартии был озвучен. Таким образом, опора на частных землевладельцев
привела коммунистов к хорошим итогам, и хотя в ряде мест упор делали на
силовой подход к созданию коллективных хозяйств, однако в целом по стране
социализация сельского хозяйства еще не достигала таких размеров, как в
промышленности и на транспорте. В 1927 году в стране насчитывалось более 25 миллионов
индивидуальных крестьянских хозяйств, из которых 5% рассматривались властями
как кулацкие, 60 процентов - середняцкие и 35% - бедняцкие. Можно было бы и
дальше развивать экономические рычаги для помощи индивидуальным хозяевам
(фермерам в западном понимании). Но политические рецепты насильственной
социализации в сельском хозяйстве, как считал Сталин, требовали иного:
заставить крестьян поступиться своими "частнособственническими" интересами и,
лишившись своих наделов земли, пойти в коллективные хозяйства, где все было бы
общим. А чтобы подать этот рецепт как единственно возможный, партия пошла на
меры экономического удушения индивидуального крестьянства, искусственно
создав впечатление якобы растущих в деревне антигосударственных устремлений. Под
нажимом Сталина государственные органы стали занижать закупочные цены на
зерно и другую сельскохозяйственную продукцию, при этом планомерно и резко
завышая цены на все промышленные товары. Устанавливая эти "ножницы цен",
коммунистическая партия намеренно старалась выжать из крестьян как можно больше
продукции за меньшую цену. Одновременно были снижены отчисления из
государственного бюджета на развитие инфраструктуры деревни. Крестьян пытались этими
мерами подтолкнуть к тому, чтобы они поняли сами, как хорошо забыть все тяготы
и вступить в колхозы, которым государство давало много льгот и поблажек.
Вместо ожидаемого результата произошло другое: крепкие хозяева пытались всеми
силами выжить, слабые разорялись и, естественно, озлоблялись против крепких
хозяев еще больше. Реальные закупки сельскохозяйственной продукции в стране,
по словам Сталина, резко упали. Было ли действительно падение столь сильным,
сказать нельзя, но утверждение это в партийной прессе муссировалось и было
использовано как предлог для перехода к насильственной коллективизации
сельских хозяйств.
В Политическом отчете Центрального Комитета ВКП(б) XV-му съезду партии,
сделанном 3 декабря 1927 года, Сталин, обсуждая провал планов подъема
хлебозаготовок в стране (хотя к этому времени официальные сводки гласили, что
масштаб производства и заготовок зерна был будто бы выше, чем во все
предшествующие годы советской власти), задал вопрос: "Где выход для сельского
хозяйства?" и дал ответ:
"Выход в том, чтобы мелкие и мельчайшие крестьянские хозяйства постепенно,
но неуклонно, не в порядке нажима, а в порядке показа и убеждения, объединять
в крупные хозяйства на основе общественной, товарищеской, коллективной
обработки земли, с применением сельскохозяйственных машин и тракторов, с
применением научных приемов интенсификации земледелия. Других выходов нет".
Такой вывод был, тем не менее, не единственно возможным, на что указывали
специалисты в области сельского хозяйства и даже многие руководители партии
большевиков, предлагавшие изменить ценовую политику и дать больше свободы
индивидуальным крестьянам. Как сказано выше, Рыков, Бухарин, М.П. Томский
считали, что политика тотальной коллективизации приведет к падению производства
продукции сельского хозяйства, что опора на кулаков как наиболее творческих и
сильных людей в деревне была бы более оправдана, что поворот к социализму у
сельских жителей произойдет постепенно (как говорили тогда, стихийно), по
мере того, как будет налажен товарооборот промышленного города с деревней. Они
одновременно возражали против ускоренных до изнурения темпов
индустриализации.
Однако вопреки их мнению подавляющее большинство делегатов XV-ro съезда
партии приняло предложение Сталина как программу действий, дав санкцию на
коллективизацию сельского хозяйства страны.
Но пока, в декабре 1927 года, Сталин еще играл в демократию, делал вид, что
он не готовит никакой поголовной коллективизации всех хозяйств с арестом и
высылкой лучших крестьян, названных "кулаками". Он еще вполне миролюбив на
словах и потому задает вопросы в рамках якобы законной обеспокоенности тем,
все ли делается правильно и без перегибов:
"Все ли делается для того, чтобы ограничить и изолировать экономически
кулачество? Я думаю, что не все. Неправы те товарищи, которые думают, что можно
и нужно покончить с кулаком в порядке административных мер, через ГПУ:
сказал, приложил печать и точка. Это средство - легкое, но далеко не
действительное. Кулака надо взять мерами экономического порядка и на основе
советской законности. А советская законность не есть пустая фраза".
Но прошло лишь несколько дней и эта "мирная инициатива" под шумок
опрокидывается. ЦК партии начинает эскалацию приготовлений к поголовной
коллективизации крестьянских хозяйств. 14 декабря 1927 года ЦК ВКП(б) рассылает по всем
партийным органам директиву о хлебозаготовках и ускорении формирования
колхозов. Вслед за ней, 24 декабря, якобы потому, что первая директива ничего не
дала (а, спрашивается, чего можно было добиться существенного за 10 дней?),
ЦК посылает вторую директиву, составленную в более жестких тонах, а сразу за
ней, 9 января 192 8 года, третью, как подтверждает сам Сталин в феврале того
же года:
"... совершенно исключительную, как по своему тону, так и по своим
требованиям. Директива эта кончается угрозой по адресу руководителей партийных
организаций, если они не добьются в кратчайший срок решительного перелома в
хлебозаготовках" .
Вслед За тем, 15 января 1928 года, Сталин выезжает в Сибирь, объясняя цель
поездки "неудовлетворительным ходом заготовок в крае", выступает в
Новосибирске, Барнауле, Омске, Рубцовске, призывает к созданию колхозов и "вытеснению"
кулаков, обосновывая срочность этого мероприятия в основном тем, что за три
последних высокоурожайных года в стране собрано много хлеба, а кулаки, якобы
стремясь взвинтить на зерно спекулятивные цены, искусственно задерживают
сдачу хлеба государству. На этот раз Сталин уже не уговаривает создавать
колхозы, а угрожает местным властям.
"Я объехал районы вашего края, - говорит он сибирякам, а заодно и всем
руководителям в стране - и большим и маленьким, - и имел возможность убедиться,
что у ваших людей нет серьезной заботы о том, чтобы помочь нашей стране выйти
из хлебного кризиса".
Теперь, спустя менее месяца после своей же миролюбивой речи на XV съезде
ВКП(б), когда он призывал объединять крестьян "не в порядке нажима, а в
порядке показа и убеждения", он вдруг говорит диаметрально противоположное о
текущих задачах:
"Отсюда вывод: нажать вовсю на развитие крупных хозяйств в деревне типа
колхозов и совхозов, стремясь превратить их в хлебные фабрики для страны,
организованные на основе современной науки. Этим, собственно, и объясняется,
что XV съезд нашей партии дал лозунг о всемерном развитии колхозного и
совхозного строительства".
В качестве юридической основы для ареста кулаков он предлагает использовать
статью 107, введенную за год до этого в Уголовный Кодекс РСФСР,
предписывающую привлекать лиц к уголовной ответственности за спекуляцию с конфискацией
имущества в пользу государства.
16 мая 1928 года в газете "Правда" на самом видном месте было опубликовано
"Обращение ЦК ВКП(б) ко всем ЦК компартий республик, бюро ЦК ВКП(б),
крайкомам, обкомам, губкомам, окружкомам и укомам ВКП(б)", озаглавленное "За
социалистическое переустройство деревни (основные задачи отделов по работе в
деревне)". Под обращением стоит подпись секретаря ЦК ВКП(б) В.М. Молотова.
С этого момента начинается официально санкционированная кампания по
выявлению тех, кого местные начальники, активисты и бедняки-ударники относят к
кулакам. Никаких четких критериев, кого считать кулаком, не было выработано, и
в разных районах страны в разряд кулаков попали хорошо хозяйствовавшие
крестьяне с самым разным достатком. У них конфисковывали все имущество, их самих
с семьями срочно высылали, кое-где их зверски убивали свои же односельчане из
числа оголтелых бедняков, а по всей стране формировали колхозы. Максимального
размаха эта кампания достигла к январю 1930 года.
Точных цифр числа кулаков, высланных и уничтоженных в СССР, ни в советское,
ни в постсоветское время опубликовано не было, хотя эти цифры наверняка
должны быть известны властям. Размер бедствия приоткрывался потихоньку, и каждый
раз цифры росли. По так называемым "официальным советским данным",
опубликованным в 1975 году, более 2,5 миллионов человек было признано кулаками,
причем большая их часть была выслана; в 1987 году экономист Николай Шмелев,
выступая с лекцией в Москве, сообщил, что на самом деле только погибло в годы
коллективизации около 7 миллионов человек (видимо, он знал достаточно точные
цифры, так как в прошлом был зятем Н.С. Хрущева) . Еще несколько сотен тысяч
человек (опять по официальным, несомненно, сильно заниженным данным) было
раскулачено вплоть до 1934 года, причем "раскулачивание в начале 1930 года в
целом проходило на основе и в тесной связи со сплошной коллективизацией, хотя
в ряде случаев и опережало ее". Во многих областях были приняты меры к тому,
чтобы ни один зажиточный крестьянин не мог избежать раскулачивания. Так,
Нижегородский крайком ВКП(б) 12 февраля 1930 года разослал не только подробные
указания о порядке проведения раскулачивания в районах сплошной
коллективизации, но и о запрещении самовольного выезда кулаков и распродажи ими
имущества.
В августе 1942 года, в разгар 2-й Мировой войны у Черчилля состоялись
длительные многочасовые беседы со Сталиным, которые Черчилль описал в своих
мемуарах. Вот отрывок из русского перевода воспоминаний Черчилля:
"- Скажите, - спросил я, - на вас лично так же тяжело сказываются тяготы
этой войны, как проведение политики коллективизации?"
Эта тема сразу оживила Сталина.
- Ну, нет, - сказал он, - политика коллективизации была страшной борьбой.
- Я так и думал, что вы считаете ее тяжелой, - сказал я, - ведь вы имели
дело не с несколькими десятками тысяч аристократов или крупных помещиков, а с
миллионами маленьких людей.
- С 10 миллионами, - сказал он, подняв руки. - Это было что-то страшное,
это длилось четыре года...
- Это были люди, которых вы называли кулаками?
- Да, - сказал он, не повторив этого слова. После паузы он заметил:
- Это было трудно, но это было необходимо".
Однако потери крестьянства в те четыре года были значительно больше. Помимо
раскулаченных еще около 9 миллионов человек умерло от голода в результате
экспроприации всего зерна Красной армией и коммунистическими отрядами
рабочих.
Многие пытались жаловаться на произвол властей. Только в приемную
председателя ЦИК СССР и ВЦИК М.И. Калинина "в течение 1930 года поступило 172,5
тысячи жалоб и заявлений, из них около 30% в связи с раскулачиванием".
Секретарь ЦК ВКП(б) Украины, член Политбюро ВКП(б) СВ. Косиор, позже сам
погибший от сталинского террора, призывал в 1930 году к еще большему
развертыванию кампании борьбы с кулаком:
"То, что мы осуществляем, является лишь первым мероприятием, правда, крайне
серьезным, решающим, но впереди еще гигантская и трудная работа. Надо учесть,
что в районах сплошной коллективизации мы не всех кулаков раскулачили, многим
удалось от раскулачивания улизнуть. Кроме того, у кулака в деревне еще
остались крепкие корни, связи, у него есть своя агентура в лице подкулачников.
Наконец, без всякого надзора остались раскулаченные кулаки и те, которые
ждали раскулачивания. Ясно, что они озлоблены, враждебно настроены и готовы на
все".
Ему вторил в те дни секретарь Нижневолжского крайкома партии, член ЦК
ВКП(б) Б.П. Шеболдаев, расстрелянный в октябре 1937 года:
"Конечно, проведенные меры по конфискации имущества, частичной высылке и
расселению раскулаченных еще не означают ликвидацию кулачества как класса.
Лишенное своей эксплуататорской основы кулачество остается злейшим врагом
колхозов и Советской власти".
Даже в феврале 1932 года, уже после окончания основной фазы раскулачивания,
секретарь ЦК ВКП(б) П.П. Постышев, расстрелянный через 7 лет, призывал на VI
Совещании руководящих работников органов юстиции (чтобы они не
расслаблялись) :
"Мы ни в коем случае не должны забывать, что этот вчерашний кулак морально
не разоружился, что он пока еще не склонен сдаваться на милость победителя...
Он - этот вчерашний кулак - не перестает питать надежду на срыв
социалистического строительства, все время озираясь на капиталистическое окружение и
рассчитывая на интервенцию".
И, конечно, разрушение хозяйств наиболее рачительных крестьян, конфискация
их имущества, выселение и аресты - все это делали под флагом облегчения
работы по созданию колхозов на всей территории страны. Откровенно раскрыл эту
политику "всесоюзный староста", сам недавно выходец из крестьян, Калинин,
выступая 14 февраля 1930 года:
"Мы проводим раскулачивание не для того только, чтобы поделить имущество.
Раскулачивание ведется для того, чтобы перестроить всю жизнь... Наша главная
работа - это закрепить раскулачивание. Это значит уничтожить те элементы,
которые создают новых кулаков. Этого мы сможем добиться только созданием
крепких колхозов".
Когда же основное было сделано, миллионы людей подвергнуты репрессиям,
Сталин выступил со статьей "Головокружение от успехов (К вопросам колхозного
движения)" (опубликована в "Правде" 2 марта 1930 года), в которой попытался
снять с себя вину за все репрессии, обвинив местные органы в проведении линии
партии на коллективизацию с искривлениями в особенно уродливых формах.
Последствия коллективизации оказались для страны губительными. Политические
решения были воплощены в жизнь силой: Красная Армия, ГПУ, партийные органы
довели дело уничтожения крестьянских хозяйств до последней точки, но ни
сеять , ни собирать урожай от этих мер никто лучше не стал. Жесточайший голод в
России, на Украине и в Белоруссии был расплатой за волевые приказы вождя всех
народов. В этих условиях обещания Лысенко были подобны манне небесной для
коммунистических лидеров.
Использовал Сталин коллективизацию и для решения своих внутрипартийных дел.
Обвинив Рыкова, Бухарина, Томского в правом уклоне в развитии генеральной
линии партии, Сталин, невзирая ни на какие экономические доводы, начал борьбу с
правоуклонистами, с ядром партийного и государственного руководства не на
жизнь, а на смерть именно по вопросам индустриализации и коллективизации. И
Рыков, и Бухарин, и все стоявшие на их платформе руководители были обвинены
во вредительстве, а вместе с ними были отброшены и разрабатываемые ими
представления о путях развития сельского хозяйства. В ноябре 1929 года Рыков
публично покаялся в своих ошибках в определении линии партии на поголовную
коллективизацию , но это не спасло его от преследований Сталина: он был снят со
всех крупных постов и выведен из Политбюро. "Партия осудила позицию правооп-
портунистической группы и признала пропаганду ее взглядов несовместимой с
пребыванием в ВКП(б) . Рыков, председатель СНК СССР (с 1924) был снят с этого
поста. Председателем СНК СССР в 1930 назначен В.М. Молотов" (128).
Надо также сказать о том, что одновременно с борьбой против "левого" и
"правого" уклонов в партии, Сталин приступил к новому витку культурной
революции. Именно с этого времени в стране партия перешла к неослабному контролю
За литературой, искусством, научными и другими публикациями. Органы
безопасности перешли к массовым арестам интеллектуалов, в особенности тех, кто
участвовал в "несанкционированных семинарах" на любые темы, включая научные
(несанкционированными считались любые встречи в отсутствие наблюдателей от
партийных организаций и от ЧК-ГПУ); тех, кто открыто критиковал советские власти
или, не дай Бог, партийные комитеты; тех, кто был уличен в создании художест-
венных произведений, относимых к безыдейным, упадочническим, религиозным и
вообще идеалистическим, не говоря уже о самом страшном - антипартийным.
Именно в 1929 году был арестован, а затем сослан из Москвы крупнейший российский
генетик Сергей Сергеевич Четвериков. До ареста он выполнил исследование,
благодаря которому впервые генетика и дарвинизм были объединены единой идеей, он
заложил основы учения о генетических факторах накопления мутаций в видах в
естественных условиях, что сегодня исключительно важно для охраны окружающей
среды. Арест фактически прекратил плодотворную работу четвериковской
лаборатории, из которой вышли самые крупные генетики России, Белоруссии и Украины.
Арест Четверикова в 1929 году был далеко не единичным случаем. Именно с 1929
года - "года великого перелома" - по Сталинской терминологии -
коммунистический террор пошел на новый, все более набиравший силу уровень. И именно в
этом году на командные позиции в науке власти вывели Лысенко.
ГЛАВА II.
БИОЛОГ Н.И. ВАВИЛОВ
"Здесь есть досуг над жизнью поразмыслить:
Родится гений, чтоб ничтожного возвысить,
Ничтожный - чтобы гения попрать".
Инна Лиснянская. Из книги "Дожди и зеркала".
"Я более, чем многие другие обязан
правительству СССР за огромное внимание к руководимому
мною учреждению и моей личной работе.
Как верный сын советской страны я считаю
своим долгом и счастьем работать на пользу моей
родины и отдать самого себя науке в СССР"
Н.И. Вавилов. Заявление редакции газеты "Нью-
Йорк Тайме", 22 декабря 1936 г.
Крестьянские корни
Ильиных-Вавиловых
Лысенко вел свою родословную от крестьян, но и Вавилова
отделяло от его таких же крестьянских предков - по
отцовской и по материнской линии - всего одно поколение. Отец
Николая Ивановича, Иван Ильич, стал крупнейшим российским
предпринимателем, миллионером. Миллионы он нажил своим
талантом и трудом, всего добился сам и стал человеком
видным. Родители его жили примерно в ста верстах от Москвы и
были крепостными. Отмена крепостного права в 1861 году
открыла для таких, как он, дверь в свободный мир, и
мальчиком он перешагнул порог отчего дома, чтобы померяться
силами с трудностями и соблазнами свободной жизни.
У Ивана Ильина (фамилию Вавилов он возьмет себе позже,
разбогатев) с младенчества был сильный голос, он был музыкален, выделялся из
всех детей в местном церковном хоре, и родители паренька, послушав совет
местного священника, отправили сына в Москву - учиться пению (от него красивый
баритон унаследовал и сын Николай).
Некоторое время он был певчим хора при Ново-Ваганьковской церкви, затем
перешел работать "мальчиком" к купцу Сапрынину (была такая низшая должность
помощника приказчика - мальчик), а в двенадцать лет попал в магазин Прохоровых
- владельцев знаменитой Прохоровской мануфактуры (после революции "Трехгорная
мануфактура"). У Ивана Ильича оказался редчайший талант коммерсанта, а позже
и промышленника, и общественного деятеля. Он быстро становится во главе
сначала магазина, затем отделения фирмы Прохоровых, содиректором всей компании,
отвечает за распространение товаров в зарубежных странах, и в начале 1890-х
годов совместно с компаньоном основывает торговое предприятие "Удалов и
Вавилов", стремительно богатея. Фирма приобретает известность, покупает торговый
ряд в крупнейшем московском магазине "Петровский Пассаж". Вавилов становится
купцом первой гильдии, общественным деятелем (в частности, он был избран
гласным Московской городской управы, то есть одним из отцов города). Как
утверждали неоднократно следователи ОГПУ-НКВД в 1932-1940-х годах, он вступил в
члены "Союза Русского Народа", в рамках которого возник черносотенный "Союз
Михаила Архангела". Сам Николай Иванович показал на одном из первых допросов
в НКВД 14 августа 1940 года: "Мне известно, что отец в 190-51906 годах был
членом «Союза 17 октября»". Эта организации состояла из крупных торгово-
промышленных деятелей, наиболее зажиточных помещиков (название идет от
царского "Конституционного Манифеста 17 октября 1905 года", провозглашавшего
победу над теми, кто пытался совершить революцию 1905 года) и ставила своей
целью укрепить царский трон в России всеми доступными средствами. Союз
стремился воспрепятствовать любой либерализации страны, идущей вразрез с сильной
царствующей властью.
Воспитание детей (двое сыновей и двое дочерей) было делом матери -
Александры Михайловны (в девичестве Постниковой), а отец всецело посвятил себя
управлению фирмой и общественным обязанностям. Их сын Сергей Иванович
вспоминал о родителях:
"Отец... был человек умный, вполне самоучка, но много читал и писал и,
несомненно, был интеллигентным человеком. По-видимому, он был отличный
организатор, "дела" его шли всегда в порядке, он был очень смел, не боялся новых
начинаний. Общественник, либерал, настоящий патриот... Его любили и
уважали... Мать, замечательная, редкостная по нравственной высоте... окончила
только начальную школу, и весь смысл житья ее была семья. Собственных
интересов у нее не было никогда, всегда жила для других... Мало таких женщин видел
я на свете".
Ссылка на либерализм отца мало подтверждается фактами: И.И. Вавилов не
напрасно состоял в общественных организациях, ставивших своей целью укрепить
самодержавие в России. После Октябрьского переворота 1917 года он круто
порвал с Россией и теми условиями, которые установились в стране и которые, как
в ту пору многие верили, позволят воплотить в жизнь идеалы российского
либерализма и вывести Россию из-под владычества царей. Бросил он в России и
семью . Как показал на том же допросе Николай Иванович:
"В 1918 году отец вместе с белыми из Ростова ушел заграницу и с 1918 по
1927 год проживал в Болгарии".
В 1921 году Николай Иванович во время зарубежной командировки сумел
повидать отца в Берлине и попытался уговорить его вернуться в Советскую Россию.
Однако в то время возвращение не состоялось, отцу еще хватало сил надеяться,
что засилье большевиков на его родине кончится, и что его дела на Западе
пойдут хорошо. Но годы шли, развернуться в Европе не удалось, а жить на старости
в разрыве с семьей становилось все труднее, да и здоровье с годами утекало.
Наконец, в самом конце 1927 года он под влиянием внутренних переживаний и под
нажимом родных (Николай Иванович встретился с отцом еще раз во время
пребывания в Берлине на Генетическом конгрессе в 1927 г.) решился на возвращение из
эмиграции. Вернулся он в Россию в 1928 году. Однако пожить на родине довелось
недолго: через две недели после приезда Иван Ильич скончался на руках детей -
Александры, Николая и Сергея.
Дочери Ивана Ильича - Лидия (умерла в 1914 году) и Александра (скончалась в
1940 году) - смогли получить высшее медицинское образование, работали
врачами, а Александра помимо этого занялась и научной деятельностью, сыновья стали
выдающимися учеными, оба были избраны действительными членами (академиками)
АН СССР. Младший сын Сергей (1881-1951) стал крупнейшим физиком, Президентом
Академии наук СССР (1943-1951). Он подтолкнул своего аспиранта П.А. Черенкова
на исследование сверхслабого свечения вещества под действием заряженных
частиц. Эффект Вавилова-Черенкова и само свечение, названное позже черенковским,
стали широко использовать во многих областях техники, в особенности для
регистрации радиоактивных излучений. Советские физики И.Е. Тамм и И.М. Франк дали
теоретическое объяснение эффекту, после чего Черенкову, Тамму и Франку в 1958
году присудили Нобелевскую премию.
С не меньшим уважением во всем мире произносят имя Николая Ивановича
Вавилова - биолога, путешественника и географа (интересно, что его дети
воспринимали отца только как географа, считая его ботанические и растениеводческие
занятия делом побочным и не определяющим главные интересы их отца).
Годы научного
повзросления
Николай Вавилов родился 25 ноября 1887 года. Выходец из богатой среды, он
мог, естественно, выбирать любую дорогу, но волею отца спектр будущих
призваний уже с первых ступеней учебы был сильно заужен. Мальчика отдали не в
гимназию, а в коммерческое училище. Этим была закрыта дорога в университет (туда
можно было поступить, только завершив классическую гимназию, где обязательным
было не только более глубокое изучение точных наук, но и очень интенсивное
изучение древних языков и, по крайней мере, двух современных иностранных
языков) . По окончании училища Николай Вавилов поступил в расположенный в
пригороде Москвы сельскохозяйственный институт (бывшая Петровская земледельческая
академия). Однако этот институт не был заштатным вузом, в нем работали
первоклассные преподаватели, многие из которых были к тому же известными учеными,
и студент Вавилов своим трудолюбием и сообразительностью быстро добился того,
чтобы на него обратили внимание. Вот выдержка из характеристики, данной
крупным российским ботаником Р.Э. Регелем:
"Еще во время пребывания студентом в течение полугода состоял практикантом
Полтавской опытной станции, где впервые в России поставил проверочные опыты
по выяснению вопроса о борьбе с сорными растениями путем опрыскивания (ядами
- B.C.), выяснившие, как и следовало ожидать, непригодность этой меры...
Результатом этих опытов была первая его научная работа "Опрыскивание ядовитыми
веществами, как мера борьбы с сорными растениями", опубликованная в 1910
году, каковой год и следует считать началом его научной деятельности".
Дипломная работа "Голые слизни (улитки), повреждающие поля и огороды
Московской губернии" заслужила в 1910 году премию имени А. Богданова Московского
политехнического музея. В следующем году Вавилов закончил институт, получил
диплом ученого-агронома 1-й степени и по рекомендации одного из любимых им
преподавателей, основателя отечественной агрохимии Дмитрия Николаевича
Прянишникова, был оставлен при кафедре частного земледелия для приготовления к
профессорскому званию. Однако буквально через несколько месяцев Вавилов
изменил специализацию и начал работать у профессора Дионисия Леопольдовича Руд-
зинского, организовавшего еще в 1903 году первую в России селекционную
станцию.
Эта работа, однако, также не удовлетворила молодого исследователя. Уже 18
октября 1911 года Вавилов обратился с письмом к Роберту Эдуардовичу Регелю
(1867-1920) с просьбой принять его практикантом в Бюро по прикладной ботани-
ке. В то время задача Бюро заключалась в том, чтобы консультировать
Министерство земледелия России по вопросам растениеводства, вести самостоятельно
научную работу и руководить сетью опытных станций и отделений по всей стране. В
письме Вавилов писал:
"...к устремлению в Бюро [меня] побуждает и то обстоятельство, что
собственно прикладная ботаника почти не представлена у нас в Институте, да и
вообще в Москве.
Заданиями ставил бы себе более или менее подробное ознакомление с работами
Бюро, как единственного учреждения в России, объединяющего работу по изучению
систематики и географии культурных растений; большую часть времени хотел бы
посвятить систематике злаков, в смысле ознакомления с главнейшими
литературными источниками, выяснения затруднений в определении культурных злаков и
просмотра коллекций Бюро. Весьма ценным почитал бы для себя всякие указания
работников Бюро и разрешение пользоваться Вашей библиотекой.
Сознавая ясно загроможденность Бюро работой, лично постарался бы быть
возможно меньше в тяготу работникам Бюро. Необходимый инструментарий (лупа,
микроскоп) захватил бы с собою. С всевозможными неудобствами мирюсь заранее.
На Харьковском Селекционном съезде я получил от Вас надежду на содействие,
и теперь снова решаюсь торить свою большую просьбу о разрешении заниматься в
Бюро...
В ожидании благосклонного ответа
С совершенным уважением
Ник. Вавилов".
Через 10 дней от Роберта Эдуардовича был получен положительный ответ.
Вавилов быстро собрался и уже в ноябре 1911 года оказался в северной столице.
Этот шаг стал определяющим в судьбе Вавилова: в будущем он, как мы увидим, на
всю жизнь оказался связанным с этим научным учреждением, а само Бюро
стараниями Вавилова превратилось во всемирно известный Всесоюзный институт
растениеводства (теперь Всероссийский НИИ растениеводства имени Н.И. Вавилова). С
1908 года Регель начал издавать "Труды по прикладной ботанике", которые
позже, в вавиловские времена, были переименованы в "Труды по прикладной
ботанике, генетике и селекции". В Петербурге Вавилов также стажировался и в Бюро по
микологии и фитопатологии у А.А. Ячевского, где знакомился с методами
изучения грибных заболеваний растений. "В 1912 году он (в качестве ассистента) вел
летние занятия по частному земледелию со студентами Московского
сельскохозяйственного института и со слушательницами Голицинских сельскохозяйственных
курсов", а в 1913 году отправился за границу. План поездки Вавилов составил
обширный - год в Англии, полгода - в Германии и Австрии, несколько недель -
во Франции и полгода - в США. Всю программу выполнить не удалось: вступление
России в 1-ю Мировую войну прервало поездку, но Вавилов пробыл 14 месяцев в
Англии, где успел пройти неплохую школу в Кембридже, в лаборатории одного из
основоположников генетики Уильяма Бэтсона, прослушал курсы лекций Реджиналда
Пеннета по зоологии, Роулэнда Биффена по ботанике и продолжил исследование
проблемы, заинтересовавшей его еще в студенческие годы - иммунитета растений
к болезням. Кроме того, по несколько недель он работал в Германии и Франции.
По возвращении из-за границы в 1914 году Вавилов продолжил работу
преподавателя на Высших Женских Голицынских сельскохозяйственных курсах и
одновременно вел летний курс частного земледелия в Московском сельскохозяйственном
институте. Большого удовлетворения преподавательская работа ему не принесла,
хотя он тратил на нее много времени, так что только урывками мог продолжать
изучение растительного иммунитета.
В 1915 году он выдержал в Московском сельскохозяйственном институте
необходимые экзамены, требуемые для получения в будущем звания магистра наук по
отделу растениеводства. Однако формально диссертаций Вавилов, как и Лысенко,
никогда не подготавливал и не защищал.
В июне 1916 года он отправился в Персию (Иран) - в полувоенную, полунаучную
экспедицию. Шла война России с Турцией, и Вавилову было предписано
разобраться, почему русский "экспедиционный корпус" страдает от загадочной болезни:
сгьев даже небольшое количество хлеба, выпеченного из местной муки, солдаты
впадали в состояние, близкое к опьянению. Здесь и пригодились Вавилову
прежние ботанические занятия. Он определил, что "пьяным" хлеб становится от
попадания в муку спор гриба фузариума и семян опьяняющего плевела. С караванами
Вавилов прошел до горных районов Таджикистана, добрался до Памира.
По возвращении из Персии в 1917 году он подал документы на конкурсы,
объявленные сразу в нескольких высших учебных заведениях, и был избран адъюнкт-
профессором частного земледелия в Воронежском институте Петра I и
преподавателем Саратовских Высших сельскохозяйственных курсов. Воронежским
приглашением он не воспользовался и летом 1917 года решил перебраться в Саратов. Первая
же его лекция, прочитанная в сентябре 1917 года и озаглавленная "Современные
задачи сельскохозяйственного растениеводства", прошла блестяще. Вскоре на его
лекции стали собираться не только студенты, но и сотрудники других кафедр,
преподаватели Саратовского университета. Одна из слушательниц, Э.Э. Аникина,
вспоминала позже:
"Время от времени Николай Иванович делает две-три минуты передышки,
"перекур" для слушателей и время вопросов. Или так: идет лекция о мягких
пшеницах ... Ряд вопросов, заданных слушателями, отводит от пшениц к ячменям или к
типам ржи. Николай Иванович сначала объясняет, затем перекидывается двумя
словами со своими многочисленными ассистентами и совершенно независимо от
регламента объявляет перерыв. И вот мы летим с четвертого этажа на одном
конце здания вниз, на второй этаж другого конца здания, где стены лаборатории
кафедры сплошь заняты стеллажами с коллекциями натуральных объектов,
фотографиями, рисунками, картами и книгами".
Проработав всего месяц в Саратове, Вавилов получил приглашение от Регеля
занять пост помощника (заместителя по теперешней терминологии) заведующего
Отделом прикладной ботаники Министерства земледелия России. У Регеля как
заведующего отделом было в штате 14 помощников, каждого из них утверждал
министр, и помощники вместе с их шефом должны были, помимо всего прочего,
присутствовать на Заседаниях Ученого Комитета Министерства Земледелия, в который
входили крупнейшие ученые России.
В архиве ВИР сохранилась копия представления, направленного Регелем в Совет
Заведующих Отделами Сельскохозяйственного Ученого Комитета, в котором он на
пяти страницах машинописного текста обстоятельно описывает достоинства
предлагаемого им кандидата, весь его послужной список, научные работы,
выполненные в студенческое время, последовавшие затем исследования, рассказывает о
том, как "Вавилов не остановился перед затруднениями поездок в военное время,
отчасти даже и непосредственно на персидском театре военных действий, и
совершил в 1915 году поездку по Памиру и пограничным частям нашей Закаспийской
области и по Северной Персии вплоть до Хамадана и Карманшаха, сделав при этом
верхом свыше 5000 верст".
Характеризуя результаты, достигнутые Вавиловым в изучении проблемы
иммунитета растений к заболеваниям, Регель дает им чрезвычайно высокую оценку:
"По вопросам иммунитета работали за последние 20 лет уже очень многие и
выдающиеся ученые почти всех стран света, но можно смело утверждать, что еще
никто не подходил к разрешению этих сложных вопросов с той широтою взглядов
при всестороннем освещении вопроса, с какою подходит к нему Вавилов".
Затем Регель с уважением отмечает интерес Вавилова к изучению литературы,
причем особо подчеркивает постоянное стремление молодого ученого составить
всестороннее самостоятельное мнение об изучаемых проблемах, знакомиться с ра-
ботами предшественников в оригинале, а не по рефератам или сводным обзорам.
Регель высоко оценивает это желание обдумать проблемы "не только с точки
зрения систематики форм, генетики и гибридологического анализа, т. е. с разных
естественно-исторических точек зрения, но даже и филологически, для чего ему
приходилось у лучших специалистов восточных языков ознакомиться с основами
филологии персидского и индийско-санскритских языков".
В заключительной части представления Регель пишет буквально пророческие
слова о предлагаемом им кандидате:
"Не подлежит никакому сомнению, что несмотря на сравнительную краткость
собственно научной деятельности Вавилова (8 лет) и на отсутствие еще
формального научного ценза (магистрант, еще не магистр), он прошел уже с избытком
стаж для назначения на должность в положении экстраординарного профессора,
что и доказывается тем, что он избирался уже неоднократно на кафедру в
Воронеже и в Саратове. В лице Вавилова мы привлечем в Отдел прикладной ботаники
молодого талантливого ученого, которым еще будет гордиться русская наука. Как
человек Вавилов принадлежит к числу людей, о которых Вы не услышите дурного
слова ни от кого решительно. Для Отдела прикладной ботаники особенно ценным
является то, что Вавилов, будучи по научной деятельности естественником с
обширной эрудицией в самом широком смысле, является по образованию агрономом, а
следовательно совмещает в себе именно те стороны научной подготовки,
совмещение каковых требуется в Отделе по существу его заданий...".
После такого отзыва Вавилов без препятствий (единогласно) прошел сито
отбора. Регель в письме, датированном 25 октября 1917 года, добавлял: "Сожалею,
что это радостное событие для нас нельзя сейчас подкрепить соответствующими
пожеланиями, проглатывая при этом подходящую жидкость за общим столом или
столиком" (день, в который Регель отправлял письмо с мечтой посидеть за
столом или столиком, вошел в историю как один из самых мрачных дней России:
именно 25 октября по старому стилю большевики захватили власть в Петрограде,
арестовав Временное правительство в Зимнем дворце). Этот дворцовый переворот
лишил Вавилова наследственных богатств и оторвал его отца от семьи. Вавилов
был утвержден в должности с 1 октября 1917 года, но свержение Временного
Правительства задержало прохождение бумаг, и лишь 4 января 1918 года Регель смог
направить в Саратов следующее письмо:
"Милостивый Государь
Николай Иванович.
Настоящим уведомляю Вас, что согласно извещению Председателя
Сельскохозяйственного Ученого Комитета Вы назначены Помощником Заведующего Отделом
прикладной ботаники с 1 октября 1917 года. Оклад в размере пяти тысяч /5000/
рублей Вам причитается с 1 января 1918 года.
Примите уверение в совершенном моем уважении и таковой же преданности".
В сопроводительном письме говорилось
"Формального приказа правительства о назначении и распубликования его не
могло еще быть в виду смещения Временного правительства. Его придется ждать
до установления в России признанного правительства".
Вавилов приглашение Регеля принял, но с одним условием, что он временно
сохранит за собой должность и в Саратове, преобразует отведенное ему там
опытное поле в одну из баз Отдела и будет работать и в столице, где располагался
Отдел, и в Саратове. Его просьба была удовлетворена. Пользуясь своим
положением государственного чиновника довольно высокого ранга, Николай Иванович
сумел получить средства для расширения саратовского отделения, а благодаря
такой находчивости заручился согласием университетских коллег, что
Сельскохозяйственные курсы, на которых он преподавал, будут присоединены к
университету в качестве агрономического факультета. В результате вокруг Вавилова в
Саратове начали группироваться молодые исследователи-агрономы, он сам подружил-
ся со многими саратовскими селекционерами, некоторые из них позже стали
авторами выдающихся российских сортов.
В 1920 году Вавилов организовал экспедиции в юго-восточные губернии
Европейской части России - Астраханскую, Царицынскую, Саратовскую и Самарскую -
для изучения состояния посевов и сбора образцов семян, сам принял в них
участие и был счастлив тем, с каким успехом экспедиции были завершены.
Многочисленные, даже вернее сказать, неисчислимые заботы, обязанности и
хлопоты, которые взвалил на себя Вавилов, хлопоты, главным образом
организационные и административные, должны были полностью поглотить его, не оставляя
ни минуты на творческую научную работу. Он действительно не мог уже сам вести
экспериментальную работу, требующую каждодневного многочасового личного
участия. Вроде бы и на теоретические исследования, не нуждающиеся в педантичном
сидении за микроскопом или иным прибором, времени при такой нагрузке хватить
не могло. Но у Вавилова была индивидуальная черта, сближавшая его со многими
величайшими в истории человечества людьми. Он спал поразительно мало - не
более четырех-пяти часов в сутки и благодаря этому выкраивал время для
систематического слежения за мировой литературой по широкому кругу вопросов, для
обдумывания сразу многих теоретических проблем.
В начале 1920 года по предложению Вавилова группа энтузиастов (в их числе
селекционер Георгий Карлович Мейстер, растениевод и селекционер Евгения
Михайловна Плачек, ботаник Вячеслав Рафаилович Заленский, врач Петр Павлович
Подгьяпольский и другие, всего 12 человек) подготовила проект созыва в
Саратове Всероссийского съезда селекционеров. Он должен был стать третьим по счету
съездом (первый состоялся в Харькове в 1911 году, второй в Петербурге в 1913
году, в последующем традиция прервалась из-за начавшейся войны и прихода
большевиков к власти). 4 июня 1920 года съезд открылся. На него прибыли
ученые со всей страны. В первый день съезда и произошло событие, оставшееся
яркой страницей в истории отечественной науки - Вавилов представил собравшимся
гипотезу о параллелизме наследственной изменчивости у близких видов.
Обдумывать эту идею Вавилов начал перед самым съездом. Первоначально она была
выдвинута в 1911 году выдающимся немецким генетиком Э. Бауром, который дал ей
название "гомологические ряды мутаций". В считанные дни, к 20 мая, Вавилов
написал на эту тему текст доклада, названного "Закон гомологических рядов в
наследственной изменчивости", который он прочел на первом заседании съезда. К
этому времени ученые собрали достаточную информацию о том, какие признаки у
растений разных видов, родов, семейств наиболее часто подвергаются
мутированию. Вавилов указал на факт параллелизма изменчивости одних и тех же
родственных систематических групп. Скажем, у пшениц был замечен параллелизм в
изменчивости структур колоса, у растений семейства тыквенных - параллелизм в
наследственной изменчивости органов плодоношения и т. п. Подобно тому, как на
основе периодического закона химических элементов Менделеева можно было
предсказать свойства еще не открытых элементов, так и закон Вавилова помогал
предсказать наличие в природе многих форм растений, которые не были известны
в тот момент, но позже были обнаружены. Таким образом, закон имел важное
значение и для практики, ибо позволял целенаправленно искать в природе нужные
селекционерам формы. Кроме того, на основании этой идеи впервые удалось
объединить данные описательных разделов морфологии, анатомии и систематики
растений, с одной стороны, и генетики, с другой.
Доклад Вавилова был восторженно встречен участниками съезда. Когда
аплодисменты стихли, саратовский ботаник Заленский произнес слова: "Съезд стал
историческим. Биологи приветствуют своего Менделеева". От Опытного отдела Нарком-
зема, руководившего всей исследовательской работой по агрономии в стране, на
съезде присутствовал профессор Николай Максимович Тулайков. По окончании
Съезда Тулайков сделал доклад в Опытном отделе Наркомата Земледелия в Москве,
обратив особое внимание на выдающуюся работу Вавилова, назвал ее автора
"гордостью советской науки" и предложил кандидатуру Вавилова на должность
директора Государственного Института Опытной Агрономии - центрального в советской
стране научного сельскохозяйственного учреждения.
Переезд в Петроград и внедрение
в государственные структуры
В том же 1920 году в Петрограде скончался Регель. Еще при жизни он
рекомендовал Вавилова в свои преемники на посту заведующего Отделом прикладной
ботаники и селекции. Сельскохозяйственный Ученый Совет (высший тогда в стране
орган по научному руководству финансируемыми государством учреждениями в этой
сфере) проголосовал за избрание Вавилова на этот пост. Народный Комиссариат
Земледелия назначил Вавилова Заведующим Отделом. Теперь уже Вавилову пришлось
уезжать из Саратова в Петроград окончательно. Перед тем, как приступить в
1921 году к исполнению новых обязанностей, Вавилов съездил в США, сделал
краткую остановку в Европе, в Берлине, повидался в декабре с отцом.
Перебираясь в Петроград, Вавилов отчетливо понимал, что его, как когда-то в
Саратове, где он обживался на пустом месте, ждут снова трудности, да еще
усиленные послереволюционной и послевоенной разрухой и отсутствием самых
необходимых вещей. 5 ноября 1920 года он писал своей молодой сотруднице Елене
Ивановне Барулиной, вскоре ставшей его второй женой:
"Сижу в кабинете за столом покойного Роберта Эдуардовича Регеля, и грустные
мысли несутся одна За другой. Жизнь здесь трудна, люди голодают, нужно
вложить заново в дело душу живую, ибо жизни здесь почти нет, если не труп, то
сильно больной, в параличе. Надо строить заново все. Бессмертными остались
лишь книги да хорошие традиции.
В комнате холодно и неуютно. За несколько часов выслушал рапорт о тягостях
жизни. Холод, голод, жестокая жизнь и лишения. Здесь до 4 0 человек штата. Из
них много хороших, прекрасных работников. По нужде некоторые собираются
уходить. Они ждут, что с моим переездом все изменится к лучшему.
Милый друг, мне страшно, что я не справлюсь со всем. Ведь все это зависит
не от одного. Пайки, дрова, жалованье, одежда. Я не боюсь ничего, и трудное
давно сделалось даже привлекательным. Но боязнь не за самого себя, а за
учреждение, за сотрудников. Дело не только в том, чтобы направить продуктивно
работу, что я смогу, а в том, чтобы устроить личную жизнь многих. Все труднее,
чем казалось издали...".
Вавилов блестяще разрешил многие проблемы. К исполнению обязанностей
директора Отдела он приступил с марта 1921 года и, проявив упорство, терпение и
унаследованный от предков организаторский талант, начал развивать и расширять
Отдел. Теперь он еще более укрепился на службе государственной,
непосредственно подчинялся высшим руководителям Наркомата земледелия, взаимодействовал
с крупными государственными руководителями в других ведомствах и должен был
искать и находить с ними общий язык.
Сознательное следование предопределенным сверху заданиям не могло, конечно,
не сочетаться у Вавилова с бессознательной, врожденной тягой к полезной
деятельности, ко все более широкому развитию его собственного ВАВИЛОВСКОГО дела,
крепко поставленного на ноги и добротно управляемого.
Для упрочения своего дела Вавилов вынужден был невольно воспроизводить в
своей сфере, при создании собственной школы, механизмы, развитые при новой
власти. Естественно, что, интегрируя себя во всё более высокие уровни этой
власти, он не пассивно воспринимал методы ее упрочения, но относился к этому
с высоты собственного понимания целей и потребных для их выполнения средств.
Параллельно вхождению во властные структуры протекал процесс эволюции вави-
ловского мировоззрения - изменения взглядов на многие стороны
действительности, на политическую организацию общества и на людей.
В публикациях и письмах тех лет можно найти указания на то, что в начальные
годы пребывания на государственной службе он испытывал к большевикам чувства,
далекие от почтения. С первых же дней работы он столкнулся с финансовыми и
организационными трудностями. Довольно часто в 1922-1923 годах в письмах
коллегам на Запад (особенно часто Д.Н. Бородину) или тем из эмигрантов, с кем он
установил деловые контакты, Николай Иванович сетовал на трудности жизни в
постреволюционной России:
"...на телеграмму Вам у нас денег нет".
"Наши ставки уже давно не были так низки, как теперь".
"Каждый рубль здесь дается с большим трудом".
"Если бы Вы представляли себе тот ужас финансового положения, которое мы
чувствуем на каждом шагу".
"Работать в России можно, хотя и очень трудно... все-таки переживается
здесь очень трудное время: учителя в средних и высших школах бедствуют из-за
ничтожных окладов. В городах Москве и Петрограде сильная безработица".
Финансовые трудности заставили Вавилова задуматься над тем, не поработать
ли некоторое время за приличное вознаграждение в еврейском благотворительном
фонде - Еврейском Объединенном Комитете Распределения Помощи" (Jewish Joint
Distribution Committee), международной организации, помогавшей остро
нуждавшимся евреям во всем мире. Эта организация отличалась от движения сионистов
тем, что не выдвигала политических или религиозных условий как для
получателей средств, распределяемых Комитетом, так и для преподавателей и
консультантов, принятых на работу. Комитет был сформирован в 1914 году и существует до
сих пор на частные пожертвования евреев. Начиная с 1920 года, Комитет (и на
Западе, и в России его часто именовали просто Джойнт) начал систематическую
благотворительную помощь в РСФСР путем выдачи небольших стипендий на обучение
новым профессиям, организацией курсов для евреев и наймом высококачественных
преподавателей на эти курсы, закупкой литературы для учебных и научных
заведений России и т. п. Только в 1921-1923 годах Джойнт перевел в Советскую
Россию огромную по тем временам сумму - 24,5 миллиона долларов. В числе ученых,
согласившихся подрядиться на работу в Джойнте, оказался близкий в будущем
сотрудник Вавилова В.В. Таланов (работавший до революции в Ставрополе и Екате-
ринославе, в 1919-1922 гг. в Омске, а затем перебравшийся в Москву; с 1926
года - сотрудник Вавилова). Возможность приработка в Джойнте обсуждалась в
трех вавиловских письмах. В одном из них (Бородину, отправлено 10 февраля
1923 года) Вавилов писал:
"Литература, присланная через Джойнт, направлена в Петроградскую академию и
будет там распределена. Таланов уже состоит на службе у Джойнта. Пожалуй, и я
готов пойти бы на это. Платят в Москве 150 долларов, что соответствует по
нашему 10 миллиардам в месяц. Мой оклад с совместительствами около 600
миллионов . Согласитесь, пойдешь при таких условиях на службу в учреждение почище
Джойнта, например академик Бородин - ботаник - читает на старости лет лекции
по ботанике в Компартии. Но, в общем, мы все же не увлекаемся сотрудничеством
с Джойнтом".
Как видим, о том, что Бородин читает лекции коммунистам, Вавилов отзывается
с явной издевкой. Такая нелестная характеристика, несомненно отвечала
репутации, которую большевики заслужили в то время в среде ученых.
Тем не менее, Вавилову приходилось с первых же дней государственной службы
не просто контактировать, но тесно взаимодействовать напрямую с
руководителями Наркомата земледелия, Петроградского совета, Центрального Правительства.
Надо заметить, что в то время в Наркомате земледелия видную роль всё еще
играли такие крупные ученые как А.В. Чаянов и С.К. Чаянов, Н.Д. Кондратьев,
Н. М. Тулаиков, с которыми у Вавилова сложились деловые отношения. По мере
внедрения во все более высокие сферы административной системы его отношение и
к властям вообще и к коммунистам в частности начало меняться к лучшему, о чем
говорят отрывки из его писем тех лет:
"Работать в России можно, хотя и трудно".
"Живем внутренне удовлетворительно. Собралась большая группа, дружная. И
если бы не было трудностей внешних условий, можно было [бы] работать".
"Условия здесь не такие плохие, какими они были несколько лет назад. Жизнь
трудна, но улучшается. Наша экспериментальная работа развивается помаленьку,
и мы скорее оптимистически настроены" (нужно отметить, что в личной переписке
Вавилов в редчайших случаях обращался к адресатам "на ты", а себя называл
"по-царски" - в множественном числе: "мы").
"Всесоюзный институт (имеется в виду Всесоюзный институт прикладной
ботаники и новых культур - B.C.) как будто становится на ноги".
"Нынешний год сильно поставил нас на ноги. Опытные станции развертывают
большую работу как научную, так и практическую...
Положение о Всесоюзном институте... утверждено А.И. Рыковым".
"Жизнь Института идет полным ходом. Почти лихорадочно развертывается сеть
опытных учреждений Института. Мы растем, и, может быть, в некоторых частях
своих слишком поспешно. Не хватает людей. Налаживаем лаборатории: химическую,
физиологическую, цитологическую".
Вплоть до конца 1924 - начала 1925 годов в письмах, отправленных за
границу, в особенности российским эмигрантам, Вавилов нередко подчеркивал свою
дистанцированность от политики. Так, в письме М.Б. Кормеру от 31 августа 1925
года в Норвегию Вавилов пишет:
"Как ты знаешь, я никогда политикой не занимался... Я состою директором
Государственного института опытной агрономии, должность выборная и в то же
время утверждаемая правительством".
Аналогичная фраза вставлена им в письмо от 7 марта 1926 года, адресованное
во Францию В.И. Вернадскому, которого Вавилов просит поддержать его просьбу о
получении въездной визы в африканские страны через французский МИД
(Вернадский в 1923-1924 годах жил во Франции, был хорошо известен в этой стране как
крупнейший ученый и мог поспособствовать в этом вопросе):
"К политике я никогда не имел никакого отношения".
Однако постепенно Вавилову пришлось все теснее знакомиться с руководителями
Наркомзема на разных уровнях, выбивать средства из центральных финансовых
ведомств , встречаться и взаимодействовать с руководителями партии в Москве и в
союзных республиках (в середине 30-х годов он, в частности, нередко дружески
посещал Л.П. Берию дома), с наркомами (министрами) правительства (Совета
Народных Комиссаров СССР и РСФСР, или Совнаркома) и членами Центрального
Исполнительного Комитета, или ЦИК (подобие законодательного органа страны).
Высочайшие деловые качества Вавилова обращают на себя внимание, а в сочетании с
его образованностью, эрудицией, умением нравиться женщинам и завоевывать их
сердца, мягкостью в общении с близкими людьми в неформальной обстановке
создают ему репутацию отличного администратора и в высшей степени приятного
человека. Нет ничего удивительного, что уже через полгода после переезда из
Саратова в Петроград его вводят в состав Ученого Совета Государственного
Института Опытной Агрономии. Этот институт был создан как центральное научно-
исследовательское учреждение страны в области сельского хозяйства, и в
августе 1922 года на съезде опытников на институт "было возложено объединение
научной исследовательской деятельности в опытной агрономии в России" (из письма
Вавилова Бородину от 29 августа 1922 г.) . Председателем Института (то есть
председателем ученого совета) был избран Тулаиков, а товарищами председателя
(его заместителями) энтомолог В.П. Поспелов из Саратова и Вавилов. Директором
института (одновременно почетным председателем Совета) стал В.И. Ковалевский
- агроном, растениевод и редактор "Энциклопедии сельского хозяйства" Деврие-
на. Через полтора года - в конце января или в первые дни февраля 1924 года -
директором института был избран Вавилов.
"По несчастью, я в настоящее время избран директором Государственного
института опытной агрономии и фактически приходится принимать ближайшее участие
в организации всего опытного дела", - писал Вавилов Бородину в США.
В эти годы Вавилов входит во многие важные комитеты как полноправный член.
В 1922-1923 годах он был включен в оргкомитет 1-ой сельскохозяйственной
выставки в Москве, проведению которой коммунистические власти придавали большое
Значение, и которую посетил Ленин и другие руководители правительства. В 1923
году он был избран членом-корреспондентом Российской Академии наук, в 1924
году его назначают директором Всесоюзного института прикладной ботаники и
новых культур (ВИПБиНК), в 1926 присуждают высшую в те годы в СССР Премию имени
В.И. Ленина за работы по иммунитету растений, в том же году его вводят в
состав законодательного органа всей страны - Центрального Исполнительного
Комитета (ЦИК СССР), а через год в аналогичный орган Российской республики
(РСФСР) - Всероссийского ЦИК (ВЦИК). 12 января 1929 года его единодушно
избирают академиком АН СССР (он стал самым молодым академиком, исполнилось ему в
ту пору всего 42 года) , в том же году избирают академиком Всеукраинской
Академии наук, назначают президентом Всесоюзной Академии Сельскохозяйственных
Наук имени В.И. Ленина (ВАСХНИЛ) , членом коллегии Наркомзема, в 1930 году -
членом Ленинградского городского совета депутатов трудящихся, в том же году в
связи со скоропостижной смертью создателя и директора Лаборатории генетики АН
СССР Ю.А. Филипченко Вавилов становится директором этой лаборатории (в
будущем Институт генетики АН СССР).
Вавилов - советский патриот
При попытках понять внутренние пружины вавиловского подвижничества в науке
и в организационных делах исследователи неминуемо сталкиваются с трудным
вопросом относительно политических пристрастий и умонастроений этого человека.
В годы советской власти те, кто писали о Вавилове как ученом, однозначно
характеризовали его как истинного патриота советской страны, делами доказавшего
свою искреннюю приверженность советскому строю, государству и
коммунистической партии. Антиподы Вавилова - лысенкоисты, напротив, утверждали, что сын
миллионера-эмигранта был не кем иным, как противником "власти рабочих и
крестьян", наймитом империалистов, их шпионом и диверсантом. В недавнее время
вопрос о патриотизме Вавилова стал оспариваться и была высказана гипотеза (в
форме не терпящего возражений утверждения), что Вавилов, будучи лишенным
наследственных богатств и разлученный с отцом именно Октябрьской революцией,
ненавидел и власть и установленные ею порядки, и правящую коммунистическую
партию.
Попробуем более спокойно и без пристрастий разобраться в этих вопросах,
отчетливо понимая, что окончательного ответа на них никто уже получить не
может , так как единственно верный ответ мог бы дать только сам Вавилов.
Мы должны, прежде всего, вспомнить ту идейную атмосферу, которая
пропитывала общество российских интеллигентов и промышленников со второй половины XIX
века вплоть до большевистского переворота в 1917 году. Чувство вины
интеллигентов - выходцев из среднего класса, а то и из обеспеченных и часто очень
богатых семей - перед простым народом, отвергание идеалов обогащения ради
обогащения, постоянно муссировавшиеся среди образованных слоев российского
общества призывы идти в народ и тому подобное стали главенствующими в
обществе . Всю революционную деятельность в России в XIX и начале XX веков вели в
основном интеллигенты, а вовсе не простые "крестьяне и рабочие", втягиваемые
в "российские бунты, кровавые и беспощадные". Поэтому искать изначально,
основываясь только на факте рождения в среде миллионеров, негативное отношение
к власти, декларирующей свою поддержку лишь угнетенным прежде слоям общества,
нельзя.
Важнейшую роль в выдвижениях, назначениях и продвижениях по службе Вавилова
в советской стране могли сыграть знакомство и затем дружба с видным деятелем
партии большевиков - Николаем Петровичем Горбуновым. Не могли эта дружба и
другие связи не сказаться и на перемене отношения Вавилова к властям и к
коммунистам: исчезает из переписки и из выступлений даже налет критического к
ним отношения. Сначала это изменение прорывается в строках писем о расцвете
наук в СССР. Например, в письме к Б. П. Уварову, эмигрировавшему в Англию в
1920 г. и впоследствии (в 1950 году) избранному членом Лондонского
Королевского общества (академиком по французской и российской терминологии), Вавилов
пишет (письмо отправлено 23 января 1928 года) :
"До Вас, вероятно, доходят известия о большом подъеме, который сейчас,
несомненно, наблюдается в развитии научной работы..."
Через год, в январе 1929 года Вавилова, как уже упоминалось, избрали
действительным членом (академиком) АН СССР. Политбюро ЦК ВКП(б) (на Заседании 23
марта 1928 года в присутствии Сталина) впервые в истории СССР пошло перед
выборами на шаг, никогда ранее не практиковавшийся, но в последующем ставший
обязательным при выборах членов во вроде бы независимую от партии организацию
- Академию наук СССР. Политбюро рассмотрело и утвердило список кандидатов на
избрание в члены Академии, желая этим шагом предопределить будущий состав АН
СССР. Список был подан на утверждение в Политбюро специальной Комиссией,
которая, конечно, не могла не проверить политические взгляды представляемых
кандидатур. Разумеется, научные заслуги кандидатов даже не рассматривались, а
все обсуждение касалось лишь того, как кандидаты относятся к партии, и как
они будут взаимодействовать с партийными органами. При этом список
рекомендуемых был разделен на три группы:
1. Члены ВКП(б) - Бухарин, Кржижановский, Покровский, Рязанов, Губкин,
Лукин , Фриче;
2. "Кандидаты ближе к нам" (Деборин, Бах, Прянишников, Кольцов и другие,
всего 13 человек), и
3. "Кандидаты приемлемые" (15 человек и среди них Вавилов, Каблуков,
Рождественский, Гедройц, Обручев, Шокальский, Чичибабин).
Как видим, Вавилов (хоть и сын миллионера-эмигранта) рассматривался
властями как приемлемый для них ученый.
Члены Политбюро считали, принимая это решение, что голосующие на выборах
академики не посмеют нарушить решение Политбюро ЦК партии коммунистов -
единственной правящей партии в стране и безропотно проголосуют за их список.
Однако на выборах расчеты на беспрекословное подчинение мнения академиков
партийному вмешательству в их дела провалились. Всех коммунистов из первой
группы и многих из второй и третьей групп в первом и втором туре забаллотировали.
Тогда власти потребовали провести несколько дополнительных туров голосования,
перед каждым из которых партийные эмиссары по очереди "уговаривали"
академиков подать голос За выдвиженцев партии, и, в конце концов, Н.И. Бухарин, М.Н.
Покровский, Д.Б. Рязанов (по политическим мотивам он в 1931 г. был исключен
из числа членов АН СССР), Г.М. Кржижановский и И.М. Губкин были в
дополнительном туре голосования все-таки в академики проведены. Однако философ A.M.
Деборин, историк Н.М. Лукин и литературовед Н.В.М. Фриче были
забаллотированы, что вызвало громкие обвинения академиков в их якобы политической
провокации. Публикация обвинений в печати была инспирирована непосредственно
Политбюро ЦК партии коммунистов. Президиум АН СССР счел За благо просить Политбюро
в нарушение Устава Академии разрешить провести повторное голосование. В конце
концов, всех коммунистов в академики провели. В этом процессе "победы над
Академией" Н.П. Горбунов принимал непосредственное участие как управделами
Совнаркома СССР и член комиссии, работавшей под присмотром Политбюро ЦК.
Вавилов же был избран сразу, в первом туре. Вскоре после избрания он писал
своему институтскому учителю, Д.Н. Прянишникову, которого избрали академиком
одновременно с Вавиловым:
"Коммунисты работают неплохо: и Бухарин, и Рязанов, и Покровский подходят к
существу дела, и работа пойдет, по-видимому, нормально. Отношение самое
доброжелательное. Атмосфера в общем, деловая, и договариваться легко. Во всяком
случае, большая готовность поддерживать чистую науку, и экспериментальную, и
Институт, и лаборатории, и работы также отдельных работников".
Коренным образом изменилась в это время не только оценка большевиков
Вавиловым. Он стал утверждать, что большевистская революция привела к созданию в
стране наилучшей системы общественного устройства. Он, как считал первый
исследователь жизни Вавилова М.А. Поповский, приветствовал и коллективизацию
сельского хозяйства (Поповский основывал такое заключение на взятых интервью
у родных Вавилова, прежде всего у сына сестры Вавилова А.Н. Ипатьева, и
утверждал, что Вавилов спорил с родными и близкими, сомневавшимися в
правильности насильственного перехода к поголовному и беспрекословному объединению
крестьян в коллективные хозяйства).
Приводимые ниже примеры таких высказываний подкрепляют точку зрения о
советском патриотизме Вавилова. В своих докладах, начиная с 1929 года, Вавилов
не перестает настаивать на том, что именно коллективизация в сельском
хозяйстве, введение планового начала в экономике страны (причем именно
централизованное планирование сверху вниз взамен индивидуального планирования своего
хозяйства владельцами предприятий и земельных участков), вообще
социалистические начала уклада всей жизни - вот, что полезно стране и её населению. В
конце апреля 1929 года беспартийные Вавилов и Тулайков (последний стал
коммунистом в 1930 году, Вавилов так и не стал членом партии) выступили на XVI
Всесоюзной конференции ВКП(б), принявшей Первый Пятилетний План. Оба оратора
приветствовали социальные перемены в стране. Факт предоставления слова
беспартийным на высшем партийном форуме был многозначащим. Конечно, выступление
беспартийных ученых, обладающих огромной популярностью в стране (Тулайков
стал академиком АН СССР в 1932 году, но был широко известен своими трудами в
области почвоведения и земледелия за десять лет до этого), немедленно
использовали средства массовой информации. Газета "Правда" посвятила их выступлению
большой материал, подав его под такой шапкой, напечатанной крупным шрифтом:
XVI Всесоюзная Конференция ВКП(б)
Выступления академика Вавилова и профессора Тулайкова
"МЫ ПРИШЛИ ЗАЯВИТЬ О ПОЛНОЙ ГОТОВНОСТИ НАУЧНЫХ РАБОТНИКОВ
ВСЕМЕРНО СОДЕЙСТВОВАТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
НА НОВЫХ НАЧАЛАХ".
В газете было приведено подробное изложение обоих выступлений, в которых
ученые якобы от лица всех коллег одобряли создание кооперативных хозяйств и
выдвигали в связи с этим новые задачи перед биологической и
сельскохозяйственной науками. Вавилов, в частности, говорил:
"У нас есть агрономическая наука, но те огромные задачи, которые выдвигают
партия и жизнь, требуют исключительного внимания к организации и
реорганизации самой агрономической науки... В ответственный исторический момент
поворота сельского хозяйства на социалистические начала, переключения его на новые
рельсы мы пришли к вам... заявить полную готовность нас, научных работников,
всемерно содействовать реконструкции сельского хозяйства на новых началах".
Его дополнял Тулайков:
"Социальный строй [в нашей стране] открывает полную свободу научного
творчества и восприятия необходимых научных истин огромной массой индивидуального
крестьянского, кооперированного и крупного коллективного и советского
хозяйства" .
В мае 1929 года Вавилов выступил на V Всесоюзном съезде Советов со словами:
"Без науки нельзя построить социализма... Тот энтузиазм, который ныне
охватил все строительство Советского Союза, захватил широко научные круги...
Призыв, с которым съезд Советов обращается к научным работникам, услышан, и нет
никаких сомнений в том, что советский ученый сделает все, что от него
зависит, чтобы содействовать укреплению социализма в нашей стране".
В другой речи, произнесенной в том же 1929 году, Вавилов настаивал на
важной роли для СССР новых культур и, прежде всего, кукурузы в поднятии
сельского хозяйства, утверждая, что коллективизация сельских хозяйств и создание
мощных кооперативных объединений помогут внедрению кукурузы. В том же году в
статье о селекции и семеноводстве он заявляет:
"Расцвет селекционной деятельности опытных учреждений в нашей стране
определенно относится к последнему десятилетию. Широкая селекционная работа, в
сущности, начинается вместе с революцией. Роль государства в организации
семеноводства, в организации селекционной работы оказалась исключительно
благотворной в СССР".
При открытии Второго международного конгресса почвоведов в Ленинграде 20
июля 1930 года Вавилов от имени Правительства СССР и президиума ВАСХНИЛ
произнес речь, символично назвав её "Социализм и наука неразрывны", в которой
сказал:
"Мы приступили к переустройству всей нашей жизни на новых социалистических
началах. Мы убедились, что для того, чтобы развернуть земледелие в нашей
стране, нужно коренным образом перестроить всю систему сельского хозяйства.
От разрозненных миллионов единоличных хозяйств мы переходим к
коллективизации, к созданию крупного хозяйства, крупных совхозов и колхозов. Даже За
короткий промежуток времени мы уже успели убедиться в тех огромных
возможностях, которые открываются перед нами в связи с социалистическим
переустройством нашей жизни... Россию боялись. Россию не понимали. "Святой Руси" больше
не существует. Место религии заняла наука. Правительство не щадит средств на
развитие научных учреждений. За практическими задачами сегодняшнего дня мы не
забываем социалистических вопросов, без которых немыслим прогресс науки".
Возвратившись из поездки по Северной Америке и Европе Вавилов прочел 14
марта 1931 года лекцию в Большом конференц-зале Академии Наук СССР, о которой
были извещены все научные учреждения (было отпечатано 800 афиш, разосланных
по институтам и организациям). В афише был приведен план доклада,
содержавший, в частности, такой абзац:
"Мировой кризис. Усиление конкуренции. Анархия производства. Мировой кризис
в тропических странах. Сокращение числа фермеров в Соединенных Штатах Сев.
Америки. Интерес к реконструкции сельского хозяйства на социалистических
началах" .
На первом пленуме ВАСХНИЛ в мае 1930 г. Вавилов твердо сказал об этой своей
убежденности:
"Товарищи! Советская страна строит заново свою жизнь. Её основной промысел
- сельское хозяйство вступило в период величайших сдвигов. От десятков
миллионов разрозненных индивидуальных хозяйств, трудно поддающихся
агрономическому воздействию, построенных всецело на эгоистических принципах, на
тысячелетней рутине, на средневековом инвентаре, мы переходим гигантскими шагами к
укрупненному, специализированному хозяйству, построенному на данных науки...
Мы наблюдаем небывалый размах земледелия.
Широкий простор открывается перед исследователем. Сконцентрировать усилия
над решением важнейших практических задач социалистического земледелия -
таково основное требование наших дней".
Та же позиция была выражена в 1931 году:
"Мы еще только в начале развертывания социалистической реконструкции
сельского хозяйства, но уже в корне изменился масштаб и самый характер научных
проблем, выдвигаемых сельским хозяйством... Совхозное и колхозное
производство оказалось обладающим исключительной "поглотительной способностью" к
знаниям" .
Нельзя и на секунду допустить мысль, что Вавилов, общавшийся с С.К.
Чаяновым, Н.Д. Кондратьевым, другими критиками сталинской коллективизации, не
знал, к каким пагубным последствиям привела коллективизация, как резко упали
урожаи всех культур. Но он говорил и писал о коллективизации совершенно иное:
"Продукция наших полей и садов по ряду культур должна быть в ближайшем
будущем удесятерена. Такой масштаб показался бы несколько лет тому назад
утопическим, ныне он стал действительностью".
Даже в тех случаях, когда волевые решения партии были несомненной ошибкой,
Вавилов старался найти в них полезное ядро, закрывая глаза на нелепости и
прямой вред. Так, в 1931 году было издано партийно-правительственное
постановление, требующее, чтобы селекционеры начали выводить сорта за 4-5 лет
вместо обычных 12-15 лет. Селекционеры открыто заявляли о неприемлемости и
нереалистичности таких решений наркому земледелия Яковлеву. А Вавилов в июне
1932 года на Всесоюзной конференции по планированию генетико-селекционных
исследований утверждал положительную роль решения ЦКК-РКИ и говорил:
"Перед селекцией растений поставлены огромные новые задания... В отличие от
капиталистических стран вся растениеводческая исследовательская работа также,
также как селекционно-генетическая в нашей социалистической стране должна
быть построена по определенному единому плану, с учетом всех потребностей.
Теоретическая работа должна быть увязана с практикой. В отличие от прошлого
вся селекция в нашей стране должна учитывать требования специализированного
механизированного хозяйства с учетом развертывания в предстоящие годы
химизации земледелия".
На этой конференции степень подчиненности ученых самым уродливым по сути
императивам коммунистов достигла раблезианских масштабов. Оргкомитет
конференции, в который входили Н.И. Вавилов и А.С. Серебровский, "призвал, - как
отмечает К.О. Россиянов, - к коренной реконструкции науки" на
социалистический лад. В решение конференции был записан призыв к "...внедрению принципа
классовости и партийности науки".
Имя Вавилова не сходило с газетных страниц, этому способствовало умение
ученого ярко и вдохновенно выступать, чем он неизменно пользовался, бывая на
множестве конференций и публичных встреч. Вавилов стал частым участником и
многих митингов на государственном уровне. О таких собраниях всегда
появлялись отчеты в средствах массовой информации, а Вавилов твердо придерживался
той линии, что для блага его институтов и подведомственных организаций важно,
чтобы его деятельность была видна всем, чтобы его имя не сходило с газетных и
журнальных полос. Да и, скорее всего, жизнь на виду приносила ему внутреннее
удовлетворение.
И дома, в СССР, и за рубежом Николай Иванович не переставал
пропагандировать достижения советской власти.
Яркий пример убежденности Вавилова в этих ценностях привел Феодосии
Григорьевич Добржанский - любимый ученик Ю.А. Филипченко, направленный в
командировку в лабораторию Т. Моргана в США в 1927 году. Добржанский за два с
половиной года работы в лучшей в мире генетической лаборатории выполнил
выдающиеся исследования, и Морган предложил ему остаться в Калифорнийском
Технологическом институте в должности приглашенного профессора. Добржанский рвался
домой, но из-за искусственно созданных советскими властями бюрократических
препон, возвращение оттягивалось и оттягивалось, и, в конце концов,
талантливейший молодой генетик вынужденно остался на Западе (история того, как
руководство АН СССР в сотрудничестве с НКВД создали все условия для невозвращения
Добржанского из командировки в срок, а затем для принятия им окончательного
решения о невозвращении, документально описана в работе М.Б. Конашева).
Вскоре он стал академиком Национальной Академии наук США, крупнейшим генетиком и
эволюционистом ХХ-го века. Вавилов хорошо знал Добржанского лично,
переписывался и встречался с ним в США несколько раз. Во время последнего приезда
Вавилова в Штаты в 1932 году его уже не оставляли ни на минуту молодые "люди в
штатском", но все-таки обманным маневром, по предложению Г.Д. Карпеченко,
который в 1930-1931 годах также находился в США и постоянно контактировал с До-
бржанским, удалось осуществить хитрый план: Добржанский пригласил Вавилова
съездить в Национальный парк секвой. Приглашение было сделано в присутствии
сопровождавших чекистов и в такой форме, что они поняли, будто и их
пригласили в поездку. Перед отъездом было совместно решено отвезти вавиловские
чемоданы и все бесчисленные коробки с семенами и образцами в комнату, где их
можно было на время сложить. Молодые "люди в штатском" начали заносить вещи в
лифт, Вавилов, Добржанский, Лесли Данн и еще несколько американцев помогали
это сделать. В момент, когда всё было внесено, молодые люди зашли в кабину,
Добржанский, оставаясь в коридоре, протянул руку внутрь кабины лифта, нажал
кнопку верхнего этажа, двери лифта начали закрываться, а Вавилова вытянули из
лифта наружу. Лифт поехал наверх, увозя вещи и чекистов, а вся компания
американцев срочно расселась по машинам, прихватив с собой Вавилова, и укатила.
Содержание своих разговоров с Вавиловым Добржанский предал гласности уже
после ареста Вавилова, причем на всякий случай дата разговоров была изменена, и
было сказано, что она имела место в предыдущий приезд Вавилова. В лесу оба
генетика были вдвоем, и там Добржанский напрямую спросил Вавилова, как все-
таки ему живется, и услышал страстный монолог Вавилова, утверждавшего, что
нигде не открывается так много возможностей для приложения своих сил, как в
советской России. Добржанский вспоминал:
"Вавилов был пылким патриотом России. За пределами России его считали
коммунистом, каковым он не был. Но он всем сердцем принял революцию, так как
полагал, что она откроет более широкие возможности... для народа России... В
октябре 1930 года во время поездки по Национальному парку секвой с автором
этих строк (причем, вокруг нас никого не было) Вавилов с большим энтузиазмом
и убежденностью говорил, что, по его мнению, возможности для удовлетворения
потребностей человека, которые существуют в СССР, столь велики и столь вдох-
новляющи, что только ради этого можно простить жестокость режима. Он
утверждал, что нигде в мире работа ученого не ценится столь высоко, как в СССР".
Об этой же позиции Вавилова писал Поповский, который приводил для
иллюстрации строки из письма директора Департамента сельскохозяйственных исследований
Канадского зернового объединения Стрэнджа, писавшего Вавилову о своих
чувствах после посещения Николаем Ивановичем Канады:
"Вы дали нам совершенно новую картину прекрасной работы, проводимой
правительством СССР в целях поднятия благосостояния и преуспеяния своего народа.
Если бы большее число людей Вашей страны могло посетить нас и если бы большее
число наших [жителей] могло приехать в Вашу страну и видеть Вашу работу, я
убежден, что нам пришлось бы гораздо реже слышать глупые высказывания о
недопущении русских товаров в другие страны".
С итальянским ученым Оттавио Мунерати, директором опытной станции в Ровиго,
Вавилов провел несколько дней во время поездки по этой стране и позже
переписывался с ним. Вот что писал ему итальянский коллега:
"Я присоединяюсь как итальянец к тем аплодисментам, которые объединяют лю-
дей всех частей света и которые предназначены Вашей стране за замечательный
подвиг корабля "Красин" - подвиг, достойный эпохи".
Это письмо показывает, какой облик Вавилова складывался у западных коллег
после общения с ним за границей.
Еще один из примеров, иллюстрирующих позицию Вавилова, можно почерпнуть из
эпистолярного наследия академика. День 7 ноября 1932 года, 15-ю годовщину
Октябрьской революции, Вавилов встречал вдали от родины в Перу. В этот день он
отправил сотрудникам своего института в Ленинград большое письмо, в котором
были строки:
"Беру все, что можно. Пригодится. Советской стране все нужно. Она должна
знать все, чтобы мир и себя на дорогу вывести. Выведем!
Издали еще яснее, что, dear friends, дело делаем... Мир баламутим. И к сути
дела пробираемся. Институтское дело - большое, и всесоюзное, и всемирное...
...Да, сегодня 15-летие революции. Издали наше дело кажется еще более
грандиозным. . . Будем в растениеводстве продолжать начатую революцию".
В газете "Правда" 28 октября 1935 года он утверждал:
"Социалистическое земледелие нашей страны являет могучий потенциал
невиданных возможностей. Колхозы и совхозы стали рычагом величайших сдвигов в
сельском хозяйстве".
Конечно, он мог писать патриотические строки из-за рубежа с учетом реальной
возможности негласного контроля за его перепиской агентами властей, мог
вставлять аналогичные фразы в газетные статьи, понимая потребности уже
сложившейся официальной идеологии, с которой было бы лучше не расходиться в
оценках на публике, он мог быть напуганным арестами в его институте в 1932-
1933 годах (у нас еще будет возможность более подробно обсудить эти события),
но не менее вероятно, что он делал это вполне искренне. В любом случае не
принимать такую гипотезу во внимание невозможно. Также нельзя сегодня узнать,
был ли Вавилов искренним, когда он вместе с несколькими академиками поставил
подпись под телеграммой в газеты, в которой подписавшиеся приветствовали и
одобряли расстрелы Тухачевского и других военачальников (телеграмму приводит
в книге Раппопорт), или когда он подписал обращение к Сталину 20 мая 1938
года с одобрением репрессий и с выражением желания "помочь очистить... всю нашу
страну от остатков троцкистской и прочей контрреволюционной мрази".
Не соглашаясь с Поповским, первым высказавшего тезис об искреннем советском
патриотизме Вавилова, Медведев в 1967 году заявил, что, будучи
"...командующим большой армией ученых" Вавилов не мог в вопросах идеологии
"идти на неоправданный риск. В его положении нужна была тактика, нужна была
стратегия, нужна была дипломатия".
Мне все-таки кажется, что позиция Медведева, по сути искавшего в поведении
Вавилова двойные стандарты (дипломатичное признание всех атрибутов советского
патриотизма на публике, в офисе, в общении с начальством и с сослуживцами и
отрицание мнимых ценностей этого рода в душе, возможно в кругу близких и
родных) , если и годится, то не для всей жизни Вавилова. Представленные выше
материалы показывают, что давать однозначное толкование поведению Вавилова на
протяжении всей его жизни неправильно, что более справедлив психологический
портрет развивавшейся и менявшейся во времени личности Вавилова. Зная
подавляющее большинство его печатных работ, тексты выступлений и писем, трудно
отвергнуть представление о нем, как о человеке, искренне и прямолинейно
выражавшем советский патриотизм, начиная с 1929-1930 годов.
О том, что и в руководимом Вавиловым Институте прикладной ботаники и новых
культур четко следовали и принимали без ропота политические требования
руководства с момента создания института говорит такой факт. Осенью 1929 года
чекисты (скорее всего неожиданно для себя) столкнулись с тем, что в библиотеке
Российской Академии наук в Ленинграде хранится архив Департамента Полиции, 3-
го Департамента, Охранного Управления, Жандармского Корпуса Царского
Правительства, канцелярии Николая II, подлинники грамот об отречении от царского
престола Николая II и Вел. Кн. Михаила, некоторые другие материалы. Об этом
Киров немедленно поставил в известность Сталина секретной (зашифрованной)
телеграммой. Известие произвело страшный переполох: в Ленинград тут же была
отправлена бригада из высших чекистских начальников во главе с Я.С. Аграновым и
Я.Х. Петерсом, краткие информационные сообщения о развертывавшихся событиях
ежедневно стали появляться в партийной печати. Библиотеки АН СССР,
Пушкинского Дома, Археографической Комиссии и (по-видимому, для отвода глаз) еще
нескольких ленинградских институтов, включая Химический институт, были
опечатаны, архивы срочно изъяты, были предприняты розыскные мероприятия по
отслеживанию других материалов, связанных с деятельностью царского правительства,
затем начался поиск тех, кто мог знакомиться за годы советской власти с
архивом Охранного Управления, Полицейского и Жандармского Департаментов царского
правительства, пошли аресты. Сталин и Молотов лично следили за каждым шагом
следователей. Руководство Академии наук оказалось под ударом, Непременный
Секретарь Академии, крупнейший ученый-востоковед С.Ф. Ольденбург (1863-1934)
был снят со своего поста в нарушение Устава Академии наук, академики С.Ф.
Платонов, Н.П. Лихачев, М.К .Любавский, Е.В. Тарле и еще 11 сотрудников
Библиотеки АН СССР арестованы и осуждены. Спасло их от немедленной казни лишь
то, что Ольденбург в самую критическую минуту предъявил властям написанное
лично Лениным распоряжение Бонч-Бруевичу (подписанное в первые дни после
захвата Зимнего и ареста Временного российского правительства) передать архивы
Охранного Управления и другие захваченные большевиками архивы на хранение
именно в Библиотеку Академии наук. В переданных по распоряжению Ленина
связках документов хранились, в том числе, дела секретных осведомителей и агентов
царского Охранного Управления, и как полагают, столь нервическая реакция
Сталина была вызвана тем, что и он сам числился в "стукачах", а, возможно, и
функционерах Охранного управления.
Эта история с документами, найденными в Библиотеке, была рассмотрена первым
вопросом на заседании Научной Коллегии вавиловского института (правда, в его
отсутствие, председательствовал В.Е. Писарев) 16 ноября 1929 года. В
протоколе заседания содержится следующая запись:
"1. Научная Коллегия ВИПБиНК от лица всех сотрудников института резко
осуждает и отмежевывается от поведения руководящих членов Академии наук, виновных
в скрытии важных документов, и целиком поддерживает меры, принятые по
отношению к ним нашим правительством. Научная Коллегия института заявляет, что
поведение этих лиц не является выражением мнения масс советской интеллигенции,
все более и более активно участвующей в социалистическом строительстве".
Несомненно, подобные резолюции были приняты и в других (возможно, многих)
научных институтах страны, но стиль и редакция заявлений весьма характерны.
Недавно крупнейший российский физик, близко знавший брата Николая Ивановича
- СИ. Вавилова, член-корреспондент РАН Евгений Львович Фейнберг писал в
книге "Эпоха и личность", что братья Вавиловы были "сознательными сторонниками
Октябрьской революции", что такое их отношение к жизни было "не камуфляжем и
приспособленчеством. Не зря же братья уговорили своего отца из эмиграции
вернуться на родину в 1927 г.".
Он продолжает:
"Судя по всему, братья Вавиловы, помогавшие строить баррикады во время
восстания 1905 г. на Пресне, где они жили, спокойно перенесли потерю имущества в
результате Октябрьской революции, жили "как все", и с энтузиазмом включились
в создание большой отечественной науки XX века".
Но эту точку зрения разделяют не все, можно встретить утверждения, что
более правильно характеризовать Вавилова как тонкого и умного приспособленца к
условиям среды. Будучи конформистом, он якобы выбирал, что говорить на
публике, чтобы сохранять и руководимые им коллективы и свою руководящую роль в
стране:
"Возможно, наиболее яркими примерами конформистов могут быть братья Николай
и Сергей Вавиловы... Н.И. Вавилов всеми силами пытался посредством
компромиссов охранить созданные им коллективы исследователей... Он делал все, что
требовалось по канонам того времени. Тяжело читать его речи с прославлением
Великого Вождя Народов", - пишет С.Э. Шноль.
И все-таки я склоняюсь больше к точке зрения Фейнберга, понимая, что без
искреннего подчинения своей энергии и личностных ценностей идеологическим
требованиям новой власти Н.И. Вавилов был бы неминуемо уличен если не в
контрреволюционных поползновениях, то во внутреннем несогласии с советской
властью, и тогда никаких выдвижений и взлетов в Советской России ему бы не
видать. "Бдительные органы" начали обвинять его во вредительстве и шпионаже в
начале 1930-х годов, но этим сигналам не придали значения на верхах
партийного руководства, и он остался на свободе в пору массовых репрессий в СССР
вплоть до 1940-го года. Если бы обвинения несли неотразимые свидетельства
враждебности строю, этого бы не случилось, ведь "классовое" чутье и
"классовый" нюх новых властителей и их попутчиков были развиты в максимальной
степени, а публичные разбирательства даже отдельных слов во время "чисток кадров"
и проработок стали частью жизни всех руководителей в стране. К тому же, если
бы Вавилов не был солидарен с властями (или бы власть и установленные порядки
ему не нравились) у него было много возможностей во время зарубежных поездок
стать невозвращенцем, как сделали многие, в том числе и его знакомые.
Главное детище
Вавилова - Всесоюзный
институт растениеводства
Успехи руководимого Вавиловым Бюро по прикладной ботанике, вскоре
переименованного в Отдел аналогичного названия, и Института Опытной Агрономии
снискали ему популярность в правительственных кругах и позволили в короткое
время добиться превращения Отдела в самостоятельный и крупный Институт. В 1924
году Советское Правительство приняло такое решение, и Вавилов писал своему
саратовскому другу П.П. Подгьяпольскому:
"Мотаюсь между Питером и Москвой. Заставили устраивать Всесоюзный институт
прикладной ботаники. Выйдет из этого что или не выйдет, толком не знаю".
Председателем научного совета института по предложению Вавилова стал
управляющий делами Совнаркома СССР Н. П. Горбунов, и, благодаря этому шагу, многие
организационные вопросы были быстро решены. Под обещания Вавилова не только
обеспечить селекционеров Союза ССР нужным числом линий культивируемых
растений, перспективных для выведения улучшенных сортов пшеницы, ячменя, ржи и
других культур, но и заняться поиском новых растений для сельского хозяйства
институт сразу же получил огромные, несоизмеримые ни с чем в науке в
масштабах страны ассигнования. Направление, связанное с введением новых культур,
было даже вынесено в название института. Вавилов брал на себя и своих
сотрудников огромную ответственность: обещания надо было подкреплять результатами.
Помощь Горбунова предопределила также столь важное решение, как
непосредственное административное подчинение института Правительству советской
республики: "при Управлении делами Совета Народных Комиссаров СССР было создано
Управление Научными Учреждениями, в которое входили, кроме Академии наук,
Институт прикладной ботаники и новых культур во главе с Н.И. Вавиловым -
головной институт будущей ВАСХНИЛ, Монголо-Тибетская экспедиция под руководством
П.К. Козлова и Особое техническое бюро (Остехбюро)". Открытие нового научного
учреждения было обставлено в высшей степени торжественно. Хотя базироваться
он должен был в Ленинграде, церемония открытия, приуроченная к первому
заседанию ученого совета института, состоялась летом 1925 года в Москве, причем
непосредственно в Кремле. Вот что писала "Правда" об этом экстраординарном
событии:
"20 июля, в 3 часа дня, в Кремле, в зале заседаний Совнаркома РСФСР,
открылось первое торжественное Заседание ИПБ и НК [Института прикладной ботаники и
новых культур - B.C.]...
На заседании присутствовал весь цвет сельскохозяйственной научной мысли
СССР.
Председатель ЦИК СССР т. Червяков охарактеризовал значение института,
являющегося первым звеном в деле создания всесоюзной академии
сельскохозяйственных наук им. В.И. Ленина.
Совет института образован в следующем составе: председатель совета - Н. П.
Горбунов, директор института - Н.И. Вавилов, два заместителя - В.В. Таланов и
В.Е. Писарев. Кроме того, в состав совета входят председатели наркомзема
союзных республик, председатель ЦК Всеработземлеса т. Анцелевич и представитель
Сельскосоюза.
Институт имеет шесть основных опытных станций, шесть... опытных учреждений,
5 лабораторий, 55 географических пунктов, представительство в Нью-Йорке.
Основной задачей института является повышение урожайности всех видов
сельскохозяйственных и лесных угодий СССР... т. Горбунов сообщает, что...
Совнаркомом было ассигновано 4 миллиона рублей на ввоз первоклассного (семенного
материала)... и около 3 млн. рублей на расширение семенных посевов. Это
должно дать к осени миллион пудов исключительных по качеству отечественных семян,
превосходящих лучшие заграничные образцы.
Институт в своей работе преследует практический уклон".
Горбунов как человек, работавший личным секретарем Ленина вплоть до его
смерти, озвучил тезис о том, что, создавая этот институт, Правительство
исполняет волю Ленина, якобы выраженную им за год до смерти, в декабре 1922
года:
"Все делается... во исполнение завета обновления сельского хозяйства нашего
Союза, данного Владимиром Ильичом Лениным...".
Далее, представляя собравшимся руководящее ядро института, он говорил:
Директор института - профессор Николай Иванович Вавилов, ученый мирового
масштаба, ...пользующийся громадным научным авторитетом, как в нашем Союзе,
так и в Западной Европе и Америке.
Заместитель директора - профессор Виктор Викторович Таланов... Ему Союз
обязан выведением лучших сортов кукурузы, суданской травы и других кормовых
трав.
Заместитель директора - Виктор Евграфович Писарев... один из крупнейших
русских селекционеров...".
Примат практицизма
в научной
деятельности Вавилова
При оценке деятельности Вавилова не следует забывать то важное
обстоятельство, что, поставив себя на службу новой власти, он, в соответствии с
требованиями этой власти, направил основные усилия на всемерное развитие
прикладных направлений, развитие науки, обращенной "лицом к практике".
В гимне коммунистов "Интернационал" был многократно повторен один и тот же
лозунг относительно разрушения старого общества и создания на его обломках
более совершенного. "Отречемся от старого мира, отряхнем его прах с наших
ног", - выводили коммунисты, веря в то, что им будет несложно построить "наш,
новый мир!". Вавилов также включился в этот мифический процесс, найдя свое
место среди строителей новых устоев, заявив, что он и его сотрудники коренным
образом изменят ассортимент выращиваемых в сельском хозяйстве культур, что
разыщут на земном шаре массу новых видов полезных растений и введут их в
практику. Экспедиции вавиловского института обследовали все уголки земного
шара и собрали огромную коллекцию семян. Теперь, обещал Вавилов, основываясь
на этой уникальной коллекции, специалисты начнут скрещивать лучшие формы. Он
нередко употреблял метафоры вроде того, что "Мы будем проводить опыты на
глобусе - земном шаре".
Введением в название института девиза о новых культурах Вавилов привлек к
себе внимание властителей, и, несомненно, слава крупного ученого помогла ему
завоевывать доверие верхов, а умело разрекламированные обещания практической
полезности его науки обеспечили такую финансовую подпитку его детища, какой
не имело ни одно другое научное учреждение страны в те годы. Достаточно
сказать, что в его институте уже в начале 30-х годов работала почти тысяча
научных сотрудников, а через пять лет она возросла до тысячи семисот сотрудников!
Эта цифра была по тем временам невообразимо большой. Для сравнения - в
ведущем в стране биологическом научном учреждении - Институте экспериментальной
биологии Кольцова штатных сотрудников было около десяти, в главном физическом
институте страны - Физико-техническом в Ленинграде, руководимом академиком
А.Ф. Иоффе, - институте, где работали будущие Нобелевские лауреаты Л.Д.
Ландау, П.Л. Капица, Н.Н. Семенов и И.Е. Тамм (был в институте в 1942-1946
годах) , было сто штатных научных сотрудников. Но как много из этой сотни
оказалось по-настоящему великих физиков!.
В соответствии с заказом властей, Вавилов с первых дней создания института,
помимо серьезной научной задачи, связанной с изучением эволюции культурных
растений, стал требовать, чтобы сотрудники были максимально настроены на
практические задачи. Отнюдь не чистая наука должна была превалировать в
деятельности сотрудников. Этим обстановка в новом институте коренным образом
отличалась от той, что была заведена годами в Бюро по прикладной ботанике. От
отделов физиологии, генетики, цитологии (первоначально входившей в
лабораторию генетики, руководимую Карпеченко), биохимии требовалось теперь львиную
долю времени отдавать практическим работам. Таланов, Писарев, Говоров,
Максимов без возражений и внутреннего протеста подчинились этому требованию.
Несколько труднее складывалось взаимопонимание между Вавиловым и талантливейшим
генетиком Карпеченко. Отголоски такого отношения можно легко увидеть в
письмах Вавилова Карпеченко, особенно в годы, когда Карпеченко работал за
границей (те же разногласия проявились и в 1938-1939 годах). Хотя у Вавилова в
целом были прекрасные отношения с Георгием Дмитриевичем, однако, просматривая
письма той поры, можно найти немало сердитых строк как раз по поводу
излишней, по мнению Вавилова, увлеченности Карпеченко теоретическими, а не
узкоприкладными вопросами (приводимые ниже отрывки взяты из писем, которые
Вавилов направлял в Англию, куда Георгий Дмитриевич был командирован в 1926
году) :
"Что касается того, что мы все не занимаемся генетикой, что генетика
отодвинута, объясняется логикой исследования... Не думаю, что такие большие
работники, как Максимов, Левитский, Воронов, Жуковский и др., были бы меньшими
сторонниками свободы, чем Г.Д. Карпеченко. Но, если нас мало интересует
редька и очень интересует пшеница, ячмень, овес и рожь - ничего не поделаешь...
(редька как раз и была центральным объектом карпеченковских исследований -
B.C.)
Жаловаться на то, что Вам придется заниматься организацией, считаю сплошным
недоразумением, ибо Вы поступили фактически на все готовое. Я привык ставить
интересы дела выше своих личных, думаю, что это общее положение, на котором
строится научная работа больших учреждений. Неся крест по налаживанию и
обеспечению работы огромного коллектива, я, как и большинство из нас, наряду с
минусами персонального порядка вижу в этом большой плюс и полагаю, что и в
нашем учреждении действительно, может быть, существует для Вас несколько
неприятная дисциплина...
Смысл нашего учреждения - его безусловная полезность стране, и нужно уметь
сочетать свои личные устремления с общими. Мне приходилось довольно много
учиться, пожалуй, более, чем многим из моих коллег, и..., как мне кажется, та
линия, которую мы ведем, не стоит в противоречии с общим ходом
исследовательской работы...
Во всяком случае Вам придется внимательно учесть нужды Института...".
"Ведя большую машину, каковую представляет собой Институт, мы, конечно,
делаем это не потому, что имеем склонность быть метродотелями по устроению
сотрудников и комфорта для них, а потому, что понимаем, что при всех
дефектах. . . это учреждение может дать огромный эффект даже практически... Вы
напрасно отлыниваете от наших пожеланий и просьб..."
Сам Вавилов верил в посильность решения задачи внедрения новых культур и
постоянно писал об этом сотрудникам, увлеченно говорил об этом в
многочисленных выступлениях и письмах. В 1932 году он напечатал небольшую книжку,
названную "Проблема новых культур", в которой перечислил 136 видов растений,
которые считал перспективными для внедрения в качестве новых
сельскохозяйственных культур. В списке было небольшое число растений лишь условно новых для
СССР. Они были давно окультурены и в ограниченных масштабах возделывались в
странах с более мягким климатом. Вавилов призывал расширить площади под ними
в СССР (так, он считал нужным расширить площади под кукурузой, сорго, соей,
земляной грушей, бататом, клещевиной, арахисом). Остальные растения
представлялись Вавилову потенциально полезными, и он перечислял их: тепари,
ворсовальная шишка, американский пырей, судза, ажгон, бадан, скумпия и много им
подобных. Сегодня, спустя три четверти века, приходится констатировать, что
воплотить в практике свои надежды Вавилов не смог: за пятнадцать лет работы
эти культуры не вошли в арсенал растениеводства и не революционизировали
сельское хозяйство.
Командирские окрики
руководителей государства
в адрес ученых после
начала коллективизации
Серьезность задачи изменения сортового состава и поиска новых культур
отлично понимали высшие руководители страны. До поры до времени политика
раздачи Вавиловым обещаний и получение под них все новых финансовых вливаний
пользовалась успехом.
Но сразу после коллективизации положение резким образом поменялось. Потеря
в результате коллективизации почти всех сортов требовала немедленной отдачи
от Вавилова и его армии. Ждать дальше, когда он начнет воплощать в жизнь то,
что в течение почти пяти лет повторял в своих выступлениях и документах, было
нельзя. Грубая рука голода, сжимавшего горло и пугавшего власти больше всего
на свете, не оставляла времени на топтание на месте. Верившие Вавилову и
поддерживавшие его годами Горбунов, Рыков, Яковлев и другие сами находились
теперь в трудном положении, так как Сталин требовал от них немедленного
перелома в положении дел в сельском хозяйстве.
Особенно резко стоял вопрос о выведении новых сортов и внедрении новых
культур. В ходе проведения насильственной и тотальной коллективизации сорто-
вое зерно было конфисковано, и сорта большинства культур были попросту
уничтожены. Государство столкнулось с никогда раньше не существовавшей задачей и,
будучи управляемым теми, кто заранее не продумывал последствия резких шагов,
а предпочитал гнуть "генеральную линию", не взирая на предостережения
специалистов , предпочло и на этом этапе командирские окрики. Как уже было
упомянуто, в 1931 году коллегия Наркомата рабоче-крестьянской инспекции и президиум
Центральной Контрольной Комиссии Центрального Комитета ВКП(б) приняли жесткое
постановление, предписывавшее в срочном порядке, за 4-5 лет обеспечить
сельскохозяйственные предприятия страны (совхозы и колхозы) новыми сортами с
чудесными свойствами. Комплекс характеристик, которые нужно было придать новым
сортам, был включен в приказном порядке в постановление НК РКИ и ЦКК ЦК
ВКП(б). Селекционеры должны были немедленно приступить к выведению сортов,
пригодных для машинной обработки и сбора урожая (теперь на огромных площадях
колхозов и совхозов открывался простор для применения мощных тракторов,
комбайнов, другой сельскохозяйственной техники). Нужны были сорта с повышенной
устойчивостью к болезням и вредителям (старые работы Вавилова по иммунитету
могли привести к решительному изменению селекции в этом направлении). Можно
было теперь, учитывая успехи агрохимии, перейти к созданию сортов, быстро и
мощно отвечающих на внесение химических, особенно азотных, удобрений (работы
учителя Вавилова - академика Прянишникова об азотном обмене становились
исключительно важными в этом направлении). Большим подспорьем для селекционеров
могли стать исследования физиологов растений, изучавших физиологические
механизмы термического режима устойчивости разных культур, светового режима
растений, засухоустойчивости, солевых режимов, влияния мелиорации и многих
других современных приемов агротехники и земледелия. Но, несмотря на все эти
новые и перспективные достижения, перескочить через очевидные ограничения в
сроках выведения сортов, диктуемые генетикой, было нельзя.
Большинство грамотных селекционеров пыталось объяснить наркому земледелия
Яковлеву, что поставленная задача выведения сортов за 4-5 лет утопична, так
как законы генетики и селекции не позволяют добиться решения поставленной
задачи в такой короткий срок, как бы ни напрягаться. Ранее и Вавилов говорил и
писал, что "в среднем... получение нового сорта яровой пшеницы путем
гибридизации занимает 12-13 лет... Работа с озимой пшеницей путем гибридизации
потребует, может быть, еще большего срока". Сейчас же Вавилов предпочел иной
способ разговора с властями. Он решил в открытую властям не перечить и что-то
обещать в том смысле, что, возможно, поставленная задача и будет решена, что
селекционеры, генетики, растениеводы понимают важность решения РКИ-ЦКК и
сделают все от них зависящее для воплощения в жизнь требований партии и
правительства. Видимо, он действительно решил, что словесное согласие с властями,
а не разрыв отношений лучше и что, потянув время, можно попытаться хоть что-
то сделать, чтобы удовлетворить аппетиты властей. Одновременно он стал
требовать от своих сотрудников неукоснительного следования требованиям властей.
Вавилов - организатор
сельскохозяйственной
науки в СССР
Вавилов лично в экспериментах не участвовал. Времени на самостоятельное
проведение опытов у него с аспирантской поры не было, организаторская
деятельность требовала все больше и больше сил. Академик П. Л. Капица, лауреат
Нобелевской премии и крупнейший физик современности, выступая в 1943 году на
Заседании Президиума АН СССР, высказался по аналогичному поводу следующим
образом :
"Только когда работаешь в лаборатории сам, своими руками... только при этом
условии можно добиться настоящих результатов в науке. Чужими руками хорошей
работы не сделаешь. Человек, который отдает несколько десятков минут для
того, чтобы руководить научной работой, не может быть большим ученым... Я
уверен , что в тот момент, когда даже самый крупный ученый перестает работать сам
в лаборатории, он не только прекращает свой рост, но и вообще перестает быть
ученым".
Однако вряд ли можно рассматривать это категоричное заключение великого
физика (экспериментатора и теоретика одновременно) как непреложное правило. Во
всяком случае, Вавилов, благодаря фантастической работоспособности и любви к
книгам, вообще к печатному слову, как мог, следил за развитием теоретической
мысли в биологии и агрономии, выказывая заметную широту интересов. Отсюда же
вытекало стремление издавать как можно больше стоящих переводов классиков
мировой науки. Под редакцией Вавилова выходили "Труды по прикладной ботанике и
селекции", книги основоположников генетики, трехтомная сводка "Теоретические
основы селекции растений" и другие многотомные издания. Он же был основателем
нескольких отечественных журналов по сельскому хозяйству, включая "Доклады
ВАСХНИЛ".
Постепенно приобрела законченный вид гипотеза Вавилова о предполагаемых
центрах происхождения культурных растений. В 1927 году он выступил с
пленарным докладом на эту тему на V Международном генетическом конгрессе в Берлине.
Год от года ширился список работ, выходивших из-под его пера. Ими
зачитывались не только ученые. Известно, как высоко ценил его труды A.M. Горький.
"На днях я... прочитал труд проф. Н.И. Вавилова "Центры происхождения
культурных растений", его доклад "О законе гомологических рядов"... - как все это
талантливо, как значительно", - писал Горький.
При всей занятости организационными и административными делами Вавилов
успевал читать лекции, выступать с научными докладами, многих людей принимал, с
писателями и актерами дружил, все премьеры в ведущих театрах непременно
посещал, дома был хлебосолен: без двоих-троих гостей обедать никогда не приезжал,
влюбчив был - и в сотрудников (за ум, за энергию, за находчивость, за
галантность, просто за удачливость), - и в сотрудниц. И никогда снобом не был.
Казалось, не иссякает неуемная энергия этого человека, знавшего лично
тысячи специалистов в стране и за ее пределами, успевавшего писать книги и
статьи, переписывавшегося с сотней ученых, ухитрявшегося руководить академией и
двумя институтами в Москве и Ленинграде, методично (он даже сказал однажды -
"фанатично") объезжать самые отдаленные уголки мира и вести сбор семян ценных
растений (благодаря его усилиям мировая коллекция растений, сосредоточенная в
его институте в Ленинграде, насчитывала около 250 тысяч образцов). Его умение
действовать в любых обстоятельствах поражало:
"Как Ваши дела, - пишет ему эмигрант из России Яков Самойлович Хоровер,
живущий в Испании. - На досуге черкните. Ведь Вы мастер писать открытки во всех
положениях: стоя, лежа, на ходу, в поезде, в автомобиле".
Но все-таки организационные и политические задачи отнимали у него уйму
времени. Об этой кипучей стороне его общественной жизни многие из современников
Вавилова отзывались неодобрительно (особенно открыто Н.К. Кольцов). Были
критики Вавилова и в его собственном институте, в особенности из числа глубоко
образованных, преданных науке ученых.
"... старые дореволюционной, регелевской формации специалисты... порою
находились в тихой, "культурной", оппозиции к директору. Ее вызывали тесная
связь Н.И. Вавилова с управделами Совнаркома Н.П. Горбуновым, председателем
Ученого Совета ВИПБиНК, вхождение директора в государственные структуры,
активная работа в большой и сельскохозяйственных академиях, бесконечные
правительственные, наркомземовские задания, отвлекавшие коллектив от теоретических
разработок, осмысления экспериментальных результатов, и в силу этого все
больший крен в сторону производственной, чисто растениеводческой,
агрономической деятельности - все это, как считали они, мешало нормальному труду
ученых", - писали Ю.С. Павлухин и Ю.И. Кириллов в книге "Соратники Н.И.
Вавилова". Равным образом не все старые специалисты в его институте приветствовали
и практическую устремленность их шефа:
"... неявно выраженный антивавиловский настрой стариков, работавших еще в
регелевские времена, против горячей увлеченности директора слишком, на их
взгляд, прагматическими делами, против тесной его зависимости от властных
государственных и партийных структур, настрой, о котором, не раскрывая причин,
говорила Е.Н. Синская в строках рукописи "Воспоминаний о Н.И. Вавилове", не
вошедших в текст изданной книги".
Использовал Вавилов предоставившиеся ему возможности и для упрочения своей
личной власти. Внедрение, интеграция его и в высшие научные круги и в аппарат
государственной власти сочетались с упрочением самого "ДЕЛА ВАВИЛОВА", с
привлечением к его детищу государственного внимания и, значит, придания ему
государственного размаха. Воссоздавая (возможно, неосознанно) пирамидальную
структуру власти в своей области, Вавилов старательно расширял основание
пирамиды, наращивал новые её ярусы, и по мере роста пирамиды возносился сам все
выше и выше. Так, он увеличивал число руководимых им институтов, насаждал
туда своих учеников и знакомых. Благодаря инициативе Вавилова и при его
непосредственном участии в СССР были созданы научно-исследовательские институты:
Зернового хозяйства Юго-Востока, Плодоводства, Овощеводства, Субтропических
культур, Кормов, Кукурузы, Картофеля, Хлопководства, Льна, Масличных культур,
Конопли, Сои, Виноградарства и чайного дела и другие. В Ленинграде, кроме
ВИР'а, был создан Институт защиты растений. На базе первоклассной лаборатории
профессора Юрия Александровича Филипченко, которая уже начала разворачиваться
в институт (Ю.А. Филипченко скоропостижно скончался 19 мая 1930 года), был
создан Институт генетики АН СССР. Этот институт в 1933 году перебазировали в
Москву, и Вавилов, сохранив за собой пост директора и в ВИР'е и в Институте
генетики, параллельно руководя огромной системой институтов и баз Всесоюзной
Академии Сельскохозяйственных Науки имени Ленина (ВАСХНИЛ), вынужден был
теперь разрываться между Ленинградом и Москвой.
Конечно, он создавал новые институты не без спешки и выдвигал в
руководители, где мог, и также спешно, своих людей. Набрать уйму первоклассных
исследователей на вновь образуемые должности было неоткуда. Поэтому так получилось,
что во многих из возникших по воле Вавилова институтах оседали люди
второстепенные, порой нетворческие, часть из которых позже стала искать
покровительства у Лысенко. Но что Вавилов делал методично - наезжал в эти институты,
придирчиво экзаменовал своих ставленников, указывал им на просчеты,
наталкивал на новые пути исследований.
Вавилов - путешественник
Чтобы выполнить поставленные перед институтом задачи и прежде всего
обеспечить поиск новых видов, которые можно было бы ввести в культуру, Вавилов
решает предпринять множество экспедиций во все уголки Советского Союза и
значительно расширить масштаб зарубежных поездок. Сам Вавилов к этому времени
посетил уже многие страны, приобрел вкус к путешествиям, поняв, как много они
дают ботанику, человеку, заинтересованному сбором образцов растительного
сырья.
Во время допроса в НКВД 14 ноября 1940 года Николай Иванович назвал 34
страны, в которых ему удалось побывать в 1913-1933 годах: Англия, Франция,
Германия, Иран, США, Голландия, Швеция, Дания, Афганистан, Абиссиния,
Испания, Италия, Греция, Япония, Корея, Западный Китай, Французское Сомали, Ал-
жир, Тунис, Марокко, Сирия, Палестина, Трансиордания, Эритрея, Мексика,
Гватемала , Перу, Боливия, Эквадор, Чили, Аргентина, Уругвай, Бразилия и Куба. Он
не назвал Кипр, Тринидад и Пуэрто-Рико, которые он также посетил.
Писатель М.А. Поповский в своей книге о Вавилове высказал подозрение, что
Вавилов исполнял в ряде своих поездок двоякие функции - исследователя и
разведчика, собиравшего шпионскую информацию. Против этого умозаключения
выступали некоторые российские историки, заявлявшие, что последнего занятия быть
не могло. Между тем такое подозрение высказывалось много раньше Поповского.
Так, 26 декабря 1930 года Александр Федорович Бухгольц - сын известного
ботаника-миколога, эмигрировавший в США и друживший с Вавиловым, сообщал ему
следующее:
"Русская газета в Н[ью] Й[орке] продолжает бессовестную травлю. Печатают
гадости. Так недавно напечатали "известие": "Известный коммунист и чекист
Вавилов (произведенный в "академики" для втирания очков Западу), о
систематических командировках на Восток которого для налаживания агентурной сети ГПУ уже
сообщалось, выехал для этой же цели в Мексику и Южную Америку. Конечно,
командировка эта проходит под флагом "изучения технических и эфирно-масличных
субтропических растений".
Сбор коллекций семян, высев собранного материала в разных географических
условиях и изучение свойств чужестранных сортов и диких растений стал
основной задачей института, а по ходу работы Вавилов продолжал искать новые факты,
которые бы подкрепили его идею, что на земле существовало в прошлом несколько
основных центров происхождения культурных растений, главным образом таких
мест, где наиболее активно развивалась цивилизация, и где человек
приспосабливал для себя дикорастущие растения, вел неосознанную, стихийную селекцию
будущих сортов.
В первых же поездках он сформулировал свою главную задачу - попытаться
понять историю возникновения культивируемых растений, найти предковые формы,
восстановить методы работы древних селекционеров, осмыслить их приемы с
позиций новейших достижений науки.
"... обобрал весь Афганистан, пробрался к Индии, Белуджистану, был За Гин-
дукушем, - писал он своему другу П.П. Подгьяпольскому. - Около Индии добрели
до финиковых пальм, нашли прарожь, видел арбузы, дыни, коноплю, ячмень,
морковь. Четыре раза переваливали через Гиндукуш, один раз по пути Александра
Македонского... Собрал тьму лекарственных растений".
Чтобы понять истоки культивируемых растений, Вавилов читает древние книги,
знакомится лично с раскопками археологов в Сахаре и на острове Крит,
поражается тому, насколько был высок культурный уровень древних народов, населявших
территории нынешних арабских стран, утерявших эти достижения. Точно так же в
Греции он подчеркивает, что "трудно понять, как современные торгашески
настроенные Афины, занимающие в смысле культуры ничтожное место, некогда стояли
в передовой шеренге культур".
Почти два месяца Вавилов провел в маленькой Палестине и тогдашней Трансиор-
дании, знакомился с древними еврейскими религиозными текстами, "чтобы
восстановить картину земледелия библейских времен".
"Был два дня в пустыне Аравийской. Нашел огурец пророков. Выехал на юг, -
писал Вавилов жене. - Отсюда доеду до Синайской пустыни, затем в Иерусалим, в
Заиорданье, к Мертвому морю. Дальше Самария, Галилея, словом, весь Закон
Божий. Я люблю эту страну. Она прекрасна с ее горами, оливами, морями,
разнообразием ландшафтов, бесконечными руинами, длинной историей".
В письме к своему другу и заместителю Писареву Вавилов сообщал об этом
путешествии :
"Палестина будет представлена исчерпывающе. Собрал до 1000 образцов и
исследовал 5000 километров. Это для маленькой страны даже много".
8 октября 1926 года он из Иерусалима пишет жене:
"В газете «Дни» вычитал о получении премии (имеется в виду премия имени
Ленина , которой Вавилов был удостоен в числе первых пяти её лауреатов - B.C.).
Сама по себе она меня не интересует. Все равно пролетарии. Но за внимание
тронут. Будем стараться".
Зная несколько языков, покоряя всех своим открытым характером, обладая
одновременно мужественными и утонченными манерами, он находил общий язык и с
негусом Абиссинии, и с представителями семейства де Вильморенов, и с
туземными проводниками в пустыне Сахаре.
Его деятельность как путешественника находит признание: в 1925 году Русское
Географическое общество, отмечая результаты экспедиции в Афганистан,
награждает его медалью имени Н.М. Пржевальского "За географический подвиг", а
Итальянское Географическое общество медалью "За выдающиеся открытия". В 1931
году Николая Ивановича избирают Президентом Всесоюзного Географического
общества.
Советское правительство неизменно утверждало разрешения на зарубежные
поездки Вавилова и выделало ассигнования на эти цели (чаще всего довольно
скудные) .
"Имею честь сообщить Вам, что Постоянный Комитет Международного
Агрономического Института, по указанию Вашего правительства, выбрал Вас членом научно-
технической комиссии по колониальной агрономии", - сообщают ему из Рима 18
марта 1927 года, а 25 мая того же года пишут из того же института и снова со
ссылкой на решение Советского Правительства, что тот же Комитет "назначил
[Вавилова] членом Научно-технической комиссии по сельскохозяйственной
экологии и метеорологии".
5 июня 1931 года Политбюро ЦК ВКП(б) специально рассмотрело предложение
Н.И. Бухарина о включении Н.И. Вавилова в состав делегации на Лондонский
международный конгресс по истории науки и техники вместо исключенных ранее из
состава делегации Г.М. Кржижановского (решением Политбюро) и Нобелевского
лауреата И.П. Павлова. Это предложение поддержал секретарь Сталина А. Посты-
шев. Однако Зав. Культпропом ЦК ВКП(б) А. Стецкий предложил 26 мая
кандидатуры акад. Палладина (от Украинской АН) и проф. Н.Н. Семенова (от "института
Иоффе", как было сказано в представлении). Последнее предложение поддержал
Генеральный Секретарь ЦК КП(б) Украины и кандидат в члены Политбюро ЦК ВКП(б)
СВ. Косиор. Тем не менее, при голосовании в Политбюро была утверждена
кандидатура лишь Вавилова.
По возвращении с конгресса Вавилов представил отчет, подлинник которого
хранится сегодня в Государственном Архиве Российской Федерации. Написан он
был в полном соответствии с "социальным заказом" властей той поры и содержал,
например, такие абзацы:
"Сам конгресс... по существу не представил для техники большого интереса.
Он демонстрировал в значительной мере скудость исторической концепции,
которая свойственна современному подходу к проблемам истории естествознания и
технологии в заграничной литературе. Метод диалектического материализма до
сих пор почти не нашел отражения в докладах иностранных ученых, и в этом
отношении на советскую делегацию выпала ответственная миссия... демонстрировать
всю значимость его для современной науки...
Общее впечатление о научной работе в области мне близкой, именно сельского
хозяйства, коротко можно резюмировать следующим образом: в области агрономии
нас уже мало удовлетворяет тематика и темпы исследований за границей, в
особенности в Европе. Повторяются одни и те же темы. Повторностью опытов думают
усилить их значение. Некоторые опытные сельскохозяйственные станции повторяют
50 лет одни и те же опыты.
... В 1923 году мне пришлось работать в качестве аспиранта при Кембриджском
институте по агрономии, и должен сказать, что за протекшие 18 лет мало что
изменилось и практически разрабатываемые темы частично остались одними и теми
же.
Акад. Н. Вавилов".
Этот текст как будто позаимствован из арсенала пропагандиста советского
толка, так как все нужные властям акценты были расставлены в полном
соответствии с их чаяниями - и суровый приговор теоретической никчемности западных
исследователей, и якобы совершенная практическая пустота от приложения
научных работ на Западе (при том, что Вавилов отлично знал как уровень успехов
западного сельского хозяйства, базирующегося на научных разработках, так и
то, что произошло на самом деле в сельском хозяйстве в СССР в результате
коллективизации) . Под некоторыми пассажами мог бы подписаться и Лысенко. Можно
было ожидать, что после представления такого отчета Вавилову будет открыта
зеленая улица в поездках на Запад.
Однако конец зарубежным поездкам приходит уже в следующем году. 3 июля 1934
года заместитель наркома по иностранным делам Н. Крестинский и нарком
земледелия М. Чернов обратились к Секретарю ЦК ВКП(б) Л. Кагановичу с
аргументированным письмом о желательности командирования Вавилова в Турцию в связи с
личным приглашением Председателя Совета Министров Турции Исмет-паши. В письме
наркомов утверждалось, что "... сельскохозяйственные науки в Турции почти
целиком монополизированы немецкими специалистами. Приезд в Турцию академика
Вавилова, пользующегося у турок большим авторитетом, мог бы создать выгодный
для нас перелом и открыть перспективы для приглашения советских ученых.., для
укрепления советско-турецких научных и культурных связей... изучения
некоторых , прежде недоступных... районов Турции..."
Это предложение было направлено на рассмотрение Политбюро. Но в то время
ОГПУ уже плело интриги вокруг Вавилова, лично Сталину было направлено
"Директивное письмо ОГПУ", в котором сообщалось о якобы доказанной вредительской
деятельности Вавилова и его якобы оскорбительных замечаниях в адрес вождя.
Арестован Вавилов не был, но на его зарубежных поездках был поставлен крест.
На тексте письма Крестинского и Чернова появилась "резолюция ядовито-зеленым
карандашом: "против Л. Каганович" и следом автографы Молотова, М. Калинина,
А. Микояна, В. Чубаря". Интересная деталь касалась рассылки выписки из
протокола заседания Политбюро: первоначально сотрудники аппарата Секретариата ЦК
сделали запись, что копии решения должны быть направлены Чернову и Вавилову.
Однако фамилия Вавилова была перечеркнута и ниже ее от руки была вписана
фамилия Крестинского.
Решение о полном запрете на поездки за границу было не просто
оскорбительным для Вавилова, оно на самом деле унизило советскую Россию в глазах
образованного мира. В эти и последующие годы Вавилов завоевывал всё более прочное
имя в мировой науке. Работами, выходившими из-под его пера интересовались
многие исследователи в мире, о чем говорят опубликованные письма из-за рубежа
в томах "Международной переписки Вавилова". До сих пор его сводки "Полевые
культуры Юго-Востока" (1922) , "Земледельческий Афганистан" (совместно с Д.Д.
Букиничем, 1929), "Проблемы северного земледелия" (1931), "Современное
состояние мирового земледелия и сельскохозяйственные науки" (1932), "Культурная
флора Таджикистана в ее прошлом и будущем" (1934), "Земледельческая
Туркмения" (1935), "Растениеводство Советской Киргизии и его перспективы" (1936) и
многие другие не потеряли своей актуальности и значения. А постановка
проблемы происхождения культурных растений навсегда вошло в мировую науку с именем
русского ученого Вавилова. Обнаружение им центров происхождения культурных
растений, разработанное им учение об иммунитете у растений, работы по связи
генетики и селекции, как и вообще обоснование роли науки в селекции
(вторжение в старый спор о том, что такое селекция - искусство или наука), вклад в
понимание проблемы биологического вида и многие другие теоретические работы
создали Вавилову такую репутацию в мировой науке, какой удостаивался мало кто
из русских биологов. Недаром на обложке каждого выпуска международного
журнала "Heredity", издававшегося в Англии, имя Вавилова стоит в одном ряду с
именами величайших биологов - Менделя, Дарвина, Моргана, Линнея, де Фриза, Спа-
ланцани, Вильсона, Бэтсона, Бовери, Вильморена, Вейсмана, Гальтона, Иоганнсе-
на. Совсем недавно труды Вавилова, касавшиеся теории происхождения культурных
растений, были изданы на английском языке. Недавно были переведены на
английский и изданы в разных странах другие ставшие классическими работы академика
Н.И. Вавилова.
ГЛАВА III. УЧЕНЫЕ
ПРИЗНАЮТ ЛЫСЕНКО ЗА СВОЕГО
"Освободить и разнуздать нетрудно
Неведомые дремлющие воли:
Трудней заставить их себе повиноваться".
Максимилиан Волошин. Магия. 1923.
"Я авторитетно заявляю, что не было ни одного
образованного биолога в тридцатые и сороковые
годы, кто мог бы вполне серьезно воспринимать
лысенковское "учение". Если грамотный биолог
стоял на позиции Лысенко - он врал,
выслуживался, он делал карьеру, он имел при этом
какие угодно цели, но он не мог не понимать,
что лысенковщина - это бред!"
В.П.Эфроимсон
Первое выступление
Лысенко на Научном совете
Вавиловского института
При описании процесса выдвижения Лысенко на роль ученого, признаваемого
большевистской партией и советским правительством, мы почти не касались
вопроса об участии самих ученых в этом процессе, признания учеными выдвиженца
властей за своего коллегу. В литературе не раз было высказано утверждение,
что Лысенко - это продукт извращения правильных социалистических принципов
Сталиным, выбравшим Лысенко на роль своего любимчика. А между тем и сам
Сталин не сразу стал тотальным диктатором, а постепенно шел к неразделяемой ни с
кем власти (хотя и быстрее, чем предполагали Троцкий, Бухарин и другие вожаки
коммунистов), и Лысенко без первоначального признания за своего учеными не
мог бы продвинуться наверх (особенно на начальных этапах). Поэтому нужно
уделить серьезное внимание процессу идентификации Лысенко учеными и
отождествления его с ними самими.
Выступление Лысенко с докладом на Всесоюзном съезде по генетике и селекции
и последовавшее за этим прославление лысенковского "опыта" в газетах в июле-
августе 1929 года привело к тому, что руководители Всесоюзного Института
Прикладной Ботаники и Новых Культур (ВИПБиНК) решили пригласить новатора, чтобы
обсудить его работу в спокойной обстановке научного семинара. Случай для
выступления представился в конце лета 1929 года, когда в Ленинграде Наркомземом
было созвано "Совещание по организации всесоюзного испытания зимостойкости
озимых культур", на котором Лысенко выступил одним из главных докладчиков. В
этот приезд в город на Неве он выступил 1 сентября 1929 года в ВИПБиНК.
Директор института Вавилов в это время был в поездке по Дальнему Востоку,
Китаю, Японии и Корее. Поэтому председательствовал на заседании заместитель
директора по научной работе профессор В.Е. Писарев. Лысенко назвал свой доклад
"Вопрос об озимости" (термин "яровизация" появится чуть позже) и начал его с
еще более, чем раньше, категоричного утверждения о природе "озимости":
"Принципиального различия между озимыми и яровыми формами злаков не
существует . Все злаки - озимые, но только с различной степенью озимости. Яровых
злаков нет".
Различия между озимыми и яровыми пшеницей, рожью и другими злаковыми
растениями многообразны, они затрагивают морфологические, биохимические, и,
разумеется, физиологические признаки. Их изучало много поколений ученых,
тысячелетняя мировая практика земледельцев накопила массу приемов культивирования
озимых и яровых. В одних климатических зонах более удачными оказывались
посевы озимых, в других яровых культур. Теперь же Лысенко разом перечеркивал и
мировой земледельческий опыт, и вековые наблюдения ученых. Но время было
лихое, революционное, в стране ломали привычные "...нормы, установки, которые
стали тормозом на продвижении вперед", как утверждал Сталин, осторожность
старорежимных "спецов" просто раздражала многих из "рвущихся вперед", и в
этой атмосфере эйфории, умело культивировавшейся партийной пропагандой, было
даже престижно объявить о "крушении догм" в самых разных областях. Так что в
этом отношении Лысенко шел в ногу с временем.
Чтобы убедить слушателей в столь кардинальном выводе, он не вдавался в
рассмотрение биологических различий озимых и яровых культур, возможно, не зная
при своем не очень пока широком образовании, с какого бока подходить к этому
многообразию процессов, а бесхитростно рассказал о посевах подержанных на
холоде проростков разных культур весной и осенью, отметив решающее, по его
мнению, значение термического фактора для развития растений. Его посевы, якобы
"полностью подтвердили, что злаки нельзя делить на озимые и яровые" и что
"охлаждение парализует неблагоприятное действие срока посевов".
Лысенко сообщил также о двух новых наблюдениях: оказывается, и яровая
пшеница также поддается действию низких температур, после чего разные сорта
выколашиваются на 1-10 и более дней раньше, и что не одна пшеница меняет
свойства при охлаждении проростков: "рожь... ведет себя аналогично озимой
пшенице; вика при охлаждении также дает ускорение развития".
Не устранил противоречий в описании деталей "хозяйственного посева" в 1928
году Лысенко и в этом докладе. К сказанному по-разному в газетах теперь
добавились новые подробности, которые окончательно сбивали с толку, так как
нельзя было понять, что, как, в какие сроки, на какой площади сеял его отец и
каким получился урожай:
"При предварительном охлаждении вес семян урожая получается больше, чем без
охлаждения. В 1928 г. был произведен весенний посев озимой пшеницы на Украине
в хозяйственных условиях. Перед посевом семена замачивались в бочке и затем
охлаждались в снегу в мешках. Урожай выдался чрезвычайно блестящий,
настолько, что даже затруднительно решиться сделать из него какие-либо выводы.
Урожай вышел такой, какой обычно получается при лучшей обработке (около 145 пуд.
на гектар). Но вероятно, этому благоприятствовали какие-нибудь особо
счастливые обстоятельства".
Уже на этом этапе ученые могли (и по сути дела должны были!) отметить
ненаучность главного утверждения Лысенко, что яровая и озимая пшеницы - это одно
и то же. Заявляя, что озимые могут переходить в яровые, что между этими двумя
пшеницами принципиальной разницы нет, Лысенко фактически утверждал, что у
этих двух видов отсутствуют различия в генетической структуре. На явный
нонсенс такого заявления никто докладчику не указал. А ведь уже и тогда генети-
ческие различия между озимыми и яровыми пшеницами были известны (сегодня
определены и охарактеризованы гены, детерминирующие эти различия). Но, к
сожалению, этот кардинальный вопрос прошел мимо внимания вавиловских сотрудников.
После доклада несколько ведущих специалистов высказали мнение о
представленном докладе. Оно было единодушным: Н.А. Максимов, В.В. Таланов и В.Е.
Писарев высоко оценили работу Лысенко и вполне уважительно, даже восторженно
охарактеризовали докладчика. Первым выступил Виктор Викторович Таланов (1871-
1936) - крупнейший в советской России специалист по сортоиспытанию (именно он
был инициатором и создателем системы сортоиспытания в стране) и селекционер,
пытавшийся преодолеть нескрещиваемость разных видов кукурузы. Он отметил
"необычайную осторожность и скромность докладчика, но в то же время чрезвычайное
практическое значение и теоретический интерес произведенных работ" и
предложил пригласить Лысенко на работу в ВИПБиНК.
Ему вторил физиолог растений Максимов, сказавший, что "доложенная работа в
высшей степени ценна и интересна". Можно усмотреть некоторое лукавство в
последовавшем за этим высказывании Максимова, когда он заявил, что для
установления Трофимом Денисовичем его закономерностей решающим стало то, что он
проводил опыты в Азербайджане. "Вне Ганджийской обстановки подмеченные
закономерности , может быть, не могли бы быть выявлены", - сказал Максимов. Но по
главному вопросу - об отсутствии "принципиальных различий между яровыми и
озимыми формами растений" - он с Лысенко полностью согласился и даже делал
вид, что в его лаборатории получены сходные результаты:
"Расхождения докладчика с точкой зрения, которой придерживаются при работах
в физиологической лаборатории ВИПБиНК, - небольшие. Принципиальной разницы
между яровыми и озимыми формами растений нет, она только количественная. Она
в антагонизме между вегетативными и репродуктивными органами, в тормозе,
проявляющемся при развитии репродуктивных органов".
Резолюцию по докладу Лысенко предложил Виктор Евграфович Писарев (1882-
1972) - селекционер пшениц и правая рука Вавилова в институте. Он отметил
большое значение для селекционеров метода холодного проращивания. Он полагал,
расширяя сферу интересов Лысенко, что благодаря этому методу можно будет
легче выделять расы яровых хлебов и успешнее изучать гибриды, "выделять формы,
расщепляющиеся после скрещивания". Вообще было очевидно, что Лысенко пробудил
в уме каждого из выступавших какие-то отличные от узкого лысенковского
подхода мысли. Ученые с интересом говорили каждый о своем, а попутно хвалили
Лысенко , невольно направившего их мысль в новое русло.
Писарев предложил принять резолюцию в четырех пунктах:
1) просить Лысенко написать статью для трудов их института,
2) привлечь Лысенко для работы в их институте,
3) "поставить в институте ряд опытов по испытанию зимостойких хлебов с
привлечением к этой работе Т.Д. Лысенко" и
4) "подобрать сорта для этих опытов в Комитете по изучению зимостойкости
культур".
Участвовавшие в заседании проголосовали за все четыре предложения, однако,
в своем заключительном слове Лысенко от всех лестных предложений отказался
ввиду своей исключительной занятости, отметив, что он не претендует на
приоритет в открытии явления превращения озимых в яровые, но твердо оспорил
осторожные высказывания Максимова практически по всем пунктам и заявил, что
"если окажется, что озимые и яровые злаки не одно и то же, то он не в
состоянии будет вести дальше свои физиологические работы".
Выступление на Научном Совете ВИПБиНК было для Лысенко событием
исключительной важности, так как открывало перед ним дорогу к признанию ведущими
специалистами в данной области знаний.
В том же 1929 году, когда еще никаких результатов яровизация не принесла,
Лысенко добивается огромной чести и со стороны государственной: его
приглашают выступить с докладом на заседании Коллегии Наркомата земледелия СССР -
высшего совещательного органа при наркоме, обсуждающего только животрепещущие
проблемы сельского хозяйства страны. Доклад проходит успешно. Нарком Яковлев
высоко оценивает вклад Лысенко в решение продовольственной проблемы, а
Наркомат официально принимает решение одобрить яровизацию.
С начала 1930 года Лысенко часто получает приглашения на представительные
совещания и конференции, где выступает вместе с наиболее авторитетными
учеными страны. Почти каждый год он делает теперь доклады и на Коллегии Наркомзема
Союза. Важным для его карьеры стало то, что в начале 1931 года он заручается
поддержкой ученых-аграрников, упрочая тот интерес, который проявлялся к нему
с их стороны в 1929-1930 годах. В феврале 1931 года он делает доклад на
заседании Президиума ВАСХНИЛ, и руководители Академии во главе с Вавиловым,
председательствовавшим на этом заседании, причисляют Лысенко к рангу выдающихся
исследователей и объявляют, что яровизация уже "себя оправдала". В решении,
подписанном Президентом ВАСХНИЛ Вавиловым, говорилось:
"Президиум Всесоюзной академии с.-х. наук им. Ленина... признает эти опыты
заслуживающими исключительного внимания, при чем в помощь тов. Лысенко
мобилизуется целый ряд институтов (Институт растениеводства, защиты растений и
др.) , которым поручено предоставить в его распоряжение специалистов, мировую
коллекцию сортов пшениц и т. д... Автору метода... выдано материальное
вознаграждение" .
Уместно вспомнить в связи с этой резолюцией, насколько Вавилов был вовлечен
в мифологию своего времени, подписывая аналогичные документы. Ему не стоило
труда (вообще говоря, это была его прямая обязанность) разобраться в том, что
за опыты осуществил Лысенко (как мы видели выше, их просто не существовало!).
Поэтому не было оснований говорить и писать об их исключительности. Еще более
изумляют строки, что все научные силы собственного вавиловского блока
институтов (ВИР и созданного Вавиловым в Ленинграде Института защиты растений) и
мировая коллекция сортов пшеницы "предоставляются в РАСПОРЯЖЕНИЕ" Лысенко, у
которого, скорее всего, и понятия не было, как ими распоряжаться. Вместе с
тем любая резолюция, поддержанная авторитетом Президента ВАСХНИЛ академика
Вавилова, в глазах и простых людей и руководства страны представала как
исключительно важная и серьезная, и оставалось только гадать, почему Вавилов не
только не противостоял столь несерьезному отношению к новаторству Лысенко, а
обеими руками голосовал за его одобрение. Подобный перекос в оценках не был
бы столь пагубным, если бы восторг не выплеснулся за стены кабинета
Президента ВАСХНИЛ. Однако через день в центральной газете снова под кричащими
шапками был напечатан отчет о Заседании и приведена эта резолюция Президиума
ВАСХНИЛ.
Могучая поддержка на административном и на научном уровнях дает результат:
в июне 1931 года Коллегия Наркомзема СССР выносит директиву - засеять
яровизированными семенами озимой пшеницы (заметьте - озимой, а не яровой) 10 тысяч
гектаров пашни в РСФСР и в десять раз больше - 100 тысяч гектаров на Украине.
Буквально через две недели, 9 июля 1931 года, Коллегия принимает решение о
предоставлении лаборатории Лысенко ежегодно по 150 тысяч рублей на
исследования, об издании специального журнала "Бюллетень яровизации" под редакцией
Лысенко и о других поощрениях. (С 1935 года название "Бюллетень яровизации"
было заменено на "Яровизация"). Забегая вперед, отметим, что на 1935 год еще
более высокая инстанция - Совет Народных Комиссаров СССР утвердил новый план:
600 тысяч гектаров (но уже посевов яровизированной яровой, а не озимой
пшеницы, признав этим, что с яровизацией озимой пшеницы покончено).
В августе 1931 года агроприем яровизации снова должен был рассматриваться
на Заседании Президиума ВАСХНИЛ, и, предваряя обсуждение, профессор В. Румян-
цев писал в газете "Социалистическое земледелие":
"Разрешение проблемы укорочения вегетационного периода, имеющей огромное
практическое значение... уже в значительной степени продвинуто вперед
благодаря весьма ценным научным и практическим работам тов. Лысенко по
яровизации" .
Автор будто подсказывал Лысенко, в каком направлении развивать дела с
яровизацией, ставя перед ним задачу "углублять опыты по яровизации...
воздействовать на все сельскохозяйственные культуры".
Этот призыв, который, конечно, раздавался со многих сторон, был услышан и
подхвачен Лысенко. Уже в 1932 году он стал настаивать, чтобы яровизировали не
только пшеницу, но и другие культуры, с которыми пока еще не успели провести
никакого исследования - картофель, кукурузу, просо, траву суданку, сорго,
сою, в 1933 году - хлопчатник, а затем и плодовые деревья и даже виноград (о
чем он поведал в 1934 году на конференции опытников-плодоводов в городе
Мичуринске) . Жонглирование предложениями становится самой характерной чертой лы-
сенковской тактики, а единственным методом доказательства полезности его
предложений так и остается анкетный метод.
От речи к речи Лысенко смелел и в представлении цифровых данных, быстро
сообразив, что проверять его никто не собирается, а от завышения собственных
успехов его акции растут. Эту "вексельную" систему он прочно усвоил уже в
начале карьеры, уловив цепким умом истину, недоступную совестливым коллегам по
науке: на верхах устали от просьб и сетований ученых, обещающих лишь крупицы
из того, что властям хотелось бы получить немедленно.
Эта нехитрая мысль требовала, правда, смелости. Боязнь оказаться банкротом
сковывала даже тех ученых, кто готовы были выдать завышенные обязательства,
ибо они понимали, как легко оказаться у разбитого корыта. Но этого знать не
хотели, и учитывать не собирались авантюристы, лихачи, изобретатели вечных
двигателей или сверхмощных ветряных мельниц, которые всегда выплывали наверх
во времена крупных общественных потрясений.
Однако было и коренное отличие Лысенко от этих авантюристов-однодневок. Он
уже тогда понял, что его векселя не только не предъявят к оплате, но и
предъявив, дела не выиграют. На него работала новая идеология, его классовое
происхождение . Поэтому без страха и самокопания в душе он кочевал с совещания на
совещание, взлетая, ступенька за ступенькой, именно взлетая, - бодро и весело
- по лестнице успеха.
Типичная для советских условий бумажная кампания вокруг яровизации, в
которой все стороны - и те, кто заполнял липовые бумажки на местах, и те, кто
собирал "липу" в Одесском институте, и те, кто получал на верхах лысенковские
отчеты о колоссальном разрастании "дела яровизации" - всё понимали, но
испытывали радость от выводимых на бумаге цифр, была схожа с другими подобными
кампаниями, прокатывавшимися по стране. Здесь важно еще раз подчеркнуть, что
яровизация провалилась не потому, что с годами специалисты поняли ее
практический вред. Она провалилась, не начинаясь. Как мы увидим далее, Лысенко был
сам вынужден признать, что яровизация в массовых посевах не прижилась.
Генетики терпят первое
поражение в глазах
партийных лидеров на
совещании в Наркомземе СССР
в сентябре 1931 года
Помощь в решении проблем сельского хозяйства могла бы оказать стране наука.
Первый правительственный декрет "О семеноводстве" был создан на основе
проекта , подготовленного профессором П.И. Лисицыным. Декрет подписал Ленин в 1921
году, но без сети учреждений по сортоиспытанию он оставался малозначащим
документом. Такую сеть начали формировать Вавилов и Таланов в 1923-1924 годах.
Помимо учреждений по семеноводству и сортоиспытанию, были созданы хозяйства
для апробации сортовых посевов и контроля за качеством семян (государственная
система апробации была учреждена в 1924 году, а система контроля за качеством
семян - в 1926 году). Сразу после организации в 1929 году Всесоюзной Академии
сельскохозяйственных наук имени Ленина Вавилов приступает к организации сети
научно-исследовательских институтов и опытных станций.
Ученые пытались сделать всё, чтобы наладить систему быстрого и эффективного
выведения новых сортов - высокоурожайных, обладающих хорошей
приспособляемостью к неблагоприятным условиям среды, устойчивых к болезням и вредителям.
Они предлагали также изменить условия испытания новых сортов, создать такую
систему их экзаменации, чтобы исключить в будущем, при районировании,
непроизводительный труд земледельца, отсечь сорта-однодневки, способные
преподнести лишь нежелательные сюрпризы, но в то же время и не утерять ничего
перспективного .
Многие стародавние сорта российских пшениц характеризовались во многих
отношениях хорошими свойствами: имели исключительную устойчивость к болезням,
засухо- и холодоустойчивость, высокую белковость, хотя и не всегда были
высокоурожайными. Другими словами, они обеспечивали пусть и не максимальный, но
стабильный урожай в районах с разными климатическими условиями. Страна всегда
была с хлебом. Не случайно многие из старорусских сортов стали прародителями
лучших из современных сортов пшениц Америки и Канады.
Научно-обоснованная система выведения сортов и сортоиспытания была
единственной системой, позволявшей обеспечить прогресс в растениеводстве. Задача
ученых заключалась в том, чтобы, используя на практике законы новой
биологической науки - генетики, возникшей на рубеже XIX-XX столетий, поставить
выведение сортов на строго научные рельсы, исключить знахарство, превратить
селекцию, как любил повторять Вавилов, из искусства в науку. В 1929 году по его
же предложению было проведено первое районирование лучших сортов, а к 1931 г.
завершено создание сети сортоиспытания и семеноведения.
Предложения Вавилова встретили в Правительстве положительное к себе
отношение. По его наметкам в июле 1929 года Совет Труда и Обороны СССР принял
постановление срочно "расширить посевные площади под чистосортными и
улучшенными семенами", причем отметил, что "РСФСР имеет в этом отношении значительные
достижения". Тогда же председатель Совнаркома СССР А.И. Рыков в нескольких
речах призвал за 2-3 года полностью перейти на сортовые посевы.
Однако задачи, возникшие после тотальной коллективизации сельских хозяйств,
требовали небывалого ускорения работ по селекции и семеноводству. Этой цели
было посвящено проходившее в первую декаду сентября 1931 года совещание в
Наркомземе СССР под председательством Яковлева. Из большого отчета в газете
"Социалистическое земледелие", можно было узнать, что после вступительного
слова наркома выступили Прянишников, Вавилов, Мейстер, Тулайков и другие.
Заметное внимание привлекла тогда работа ленинградского генетика Георгия
Дмитриевича Карпеченко, сумевшего добиться такого результата, который
большинству ученых казался невозможным: используя необычный метод воздействия на
наследственные структуры - хромосомы, он получил плодовитый гибрид двух
родов: капусты и редьки (в природе, как известно, представители разных родов не
скрещиваются). За эту работу Карпеченко был удостоен международной стипендии
из фонда Рокфеллера, позволявшей ему поехать поработать на Западе, и вообще
его имя стало сразу известным среди крупнейших ученых мира. Поэтому Вавилов
рассказал об этом открытии, затем о деятельности любителей-плодоводов:
американца Лютера Бербанка и русского - И. В. Мичурина. Он остановился на многих
вопросах селекции и генетики, даже на таких новинках, как облучение семян
рентгеновыми лучами с целью получения наследственно измененных форм -
мутантов (возможность вызывания мутаций у высших организмов облучением была
показана в 1925 году ленинградскими учеными Г.А. Надсоном и Г.С. Филипповым и в
1927 году американцем Германом Джозафом Мёллером, позже удостоенным за это
Нобелевской премии), использовании других физических воздействий на растения.
Ценность каждого из рассмотренных Вавиловым направлений была неодинаковой,
но все-таки каждое из них нечего было и сравнивать с пока еще никак неапроби-
рованной яровизацией. И, тем не менее, Вавилов выделил ее в особый раздел
доклада и превзошел в оценках всех ученых, говоривших или писавших о
яровизации раньше:
"Особенно интересны... работы Лысенко, который подошел конкретно к
практическому изменению позднеспелых сортов в раннеспелые, к переводу озимых сортов
в яровые. Факты, им обнаруженные, бесспорны и представляют большой интерес...
Опыт Лысенко показал, что поздние средиземноморские сорта пшеницы при
специальной предпосевной обработке могут быть сделаны ранними в наших условиях.
Многие из этих сортов по качеству, по урожайности превосходят наши
обыкновенные сорта... нужна немедленная упорная организационная коллективная работа,
чтобы реализовать интереснейшие факты, установленные Лысенко".
Конечно, от таких слов у любого человека могла закружиться голова, но
Лысенко уже вполне свыкся с ролью победителя. Его выступление было самым
заметным на совещании. Вряд ли даже Вавилов мог предположить, что в центре
внимания участников совещания окажется вовсе не его доклад, а выступление
начинающего агронома. Лысенко начал с того, что "горячо протестовал" против "слишком
упрощенного представления о его работе как о попытке добиться весеннего
посева озимых яровых культур". Он претендовал уже на то, что им развита особая
теория изменения свойств любых культур - и озимых, и яровых, а не только
пшениц.
"Слово яровизация понимается почему-то по-разному, - продолжил он - Эта
теория несмотря на новизну (появилась она в 1929 г.), успела уже "устареть".
В громадном большинстве случаев ей приписывают очень узкое значение:
плодоношение озимых хлебов при весенних посевах".
Он поговорил еще некоторое время о не имеющих прямого отношения к
яровизации всяких квази-теоретических материях, затем рассказал о том, что призывает
воздействовать холодом не только на пшеницы, остановился на необходимости
поиска сортов, лучше всего отвечающих на холодовое проращивание, разграничении
процессов роста и развития, а затем ошеломил присутствующих заявлением, что
благодаря изменению всего одного фактора - температуры, ему удалось увеличить
урожайность азербайджанских пшениц, высеянных в Одессе, сразу на СОРОК
процентов !
Больше никаких цифр в докладе приведено не было - и это тоже было
существенным моментом выступления, которое свидетельствовало, какой он тонкий
психолог. Главное было сказано - без излишнего шума и ненужных словоизлияний.
Одна цифра говорила больше, чем сто цифр.
Остановился он еще на одном вопросе, вряд ли тогда привлекшим чье-то
внимание, но для нашего будущего рассказа существенном: он заверил присутствующих,
что не посягает на отмену канонов науки:
"Может получиться такое впечатление, с которым мне постоянно приходится
вести борьбу: противопоставление метода яровизации методу селекции. Так
думать нельзя. Никаких противопоставлений нет. Наоборот, яровизации без
генетики и селекции не должно быть...
... Метод яровизации дает возможность использовать гены, и в этом его
основное значение".
Спору нет, следовало из его выступления, благодаря яровизации удалось резко
поднять урожайность пшениц, что правда - то правда. Есть также надежда увели-
чить урожаи и других культур. Но устои науки от этого не пошатнутся и отмене
не подлежат. Говоря об этом, Лысенко опять проявил изрядную мудрость, когда
облек свои слова в форму полемики с какими-то неназванными им оппонентами,
слишком, дескать, вольно обращающимися с его теорией. Если даже таких
чересчур радикально мыслящих оппонентов и не было, то все равно эффект от такого
полемического приема получался солидным: вот, они, радикально мыслящие, палку
перегибают, а я - нет, я на земле стою, излишними надеждами не обольщаюсь и
даже готов с радикалами поспорить.
Эти слова о росте, развитии, генетике, генах очень показательны, так как
вскоре он изменит позицию и перейдет к неприятию генетики и генов, но пока он
держался скромно в отношении основ науки, резонно полагая, что ядро его
выступления - ссылки на увеличение урожаев - привлечет внимание присутствующих
и, прежде всего, Яковлева. Главное было то, что с помощью его метода можно
почти в полтора раза повысить урожай! ПОЧТИ В ПОЛТОРА РАЗА!
Никто из ученых, и, прежде всего, Вавилов и Мейстер, без сомнения способных
понять несерьезность утверждения агронома Лысенко о скачке урожайности
(просто невозможно представить, чтобы они этого не понимали), не возразил против
лихачества, никто не спустил на грешную землю оторвавшегося от правды-матки
творца "теории" яровизации. Это было непростительной ошибкой, расплачиваться
за которую пришлось уже и на этом совещании и много лет спустя. Впервые
ученые высочайшего ранга собрались вместе с наркоматскими чиновниками и не дали
отпора в решающем вопросе о невероятном росте урожаев, не поняли, что они
молчанием своим подкрепили фальшивые векселя. Это был решающий час в судьбе
науки российской, и час этот ученые проморгали. Ведь такая цифра
гипнотизировала . Она становилась мерилом вклада любого ученого в процветание народа. То,
что официальный лидер биологии и агрономии, Президент ВАСХНИЛ Вавилов говорил
в это самое время о ТЕОРИИ Лысенко как о важнейшем вкладе в науку, только
укрепило впечатление огромности научного подвига скромного агронома.
Поэтому Яковлев уже в первый день совещания дал ясно понять, что теперь на
фоне достижения Лысенко ни молодым, ни старым ученым не удастся спрятаться за
общие фразы, за туманные формулировки обоснований будущих положительных
сдвигов , благодаря их теоретическим и экспериментальным упражнениям. Сделал он
это в тот момент, когда речь зашла о возможности сокращения сроков выведения
новых сортов в 3-4 раза. Поводом для таких разговоров стало принятое месяцем
раньше чисто волюнтаристское постановление Президиума Центральной Контрольной
Комиссии ВКП(б) и Наркомата Рабоче-Крестьянской Инспекции, предписывавшее
ускорить селекцию именно такими темпами. Мы уже несколько раз выше упоминали
это "историческое" постановление.
Однако один из самых результативных селекционеров России Георгий Карлович
Мейстер (1873-1943), сорта которого занимали десятки миллионов гектаров,
выступая после Лысенко, постарался вразумить сотрудников Наркомата и самого
товарища наркома, что такое сокращение сроков - верх легкомысленного отношения
к азам науки:
"Ведь если в современных условиях сорта выводятся в течение 10-12 лет, то
"выкрасть" у природы 3-4 года - значит получить громадное достижение. Но
говорить о сокращении сроков с 12-10 лет до 5-4-3 лет невозможно".
Яковлев, как можно судить по опубликованному в газете отчету о совещании,
не возразил уважаемому селекционеру, но уже следующего выступавшего,
повторившего тезис о том, что новые сорта можно в лучшем случае получить "только
через 10 лет", нарком срезал жесткой репликой:
"Нам некогда ждать 10 лет".
Точно так же он начал "срезать" всех ораторов и на следующий день. Первым в
это утро говорил Карпеченко. Его доклад был сугубо специальным, как
специальной и изощренной была и его исследовательская работа. Теоретическая работа
Карпеченко по преодолению нескрещиваемости разных родов растений была
блестящей . Был открыт путь для их гибридизации. Теперь можно было ожидать, что в
далеком, но все-таки в более близком, чем раньше все считали, будущем,
генетикам удастся разработать для селекционеров арсенал чудесных методов
объединения наследственных структур нужных видов, которым Природа придала свойство
нескрещиваемости. Теперь этот барьер больше не казался непреодолимым. Но пока
капусто-редька ничего сельскому хозяйству не дала и дать не могла. То, что
воодушевляло тонко мыслящих специалистов, оставалось малопонятным практикам и
совсем не интересно Яковлеву. Не привлекли интереса и другие слова Карпеченко
"о задачах генетики, о десятках возможностей в этой области работы". Все эти
возможности, пусть даже десяток, не позволяли поднять сбор зерна, хлопка,
подсолнечника даже на один процент, и потому Яковлев начал "прижимать"
Рокфеллеровского лауреата, сначала вполне благожелательно, а затем всё более и
более нетерпеливо, желая добиться ответа на вполне конкретный вопрос:
"Яковлев: - Что бы вы сказали, если бы мы поставили перед вами вопрос, что
можно сделать в течение ближайших лет для создания засухоустойчивых сортов
пшеницы.
Карпеченко: - Нужно изменить природу растений, изучая эти признаки, о
которых я говорю. Нужна техническая база.
Яковлев: - Базу мы вам дадим. Я заранее согласен на то, что вы просите. А
теперь вы скажите, что можно сделать для того, чтобы повысить урожай наших
полей, где и как нам искать контрнаступление на суховей?
Карпеченко: - Нужно "бракосочетать", во-первых, массу растений, а, во-
вторых, генетиков, селекционеров, физиологов и климатологов. Думаю, что нужно
это сделать путем самой теснейшей "увязки" существующих у нас лабораторий.
Яковлев: - Какую цель им нужно поставить?
Карпеченко: - Мне представляется, что нужно привести в порядок ботанику,
выбрать возможно большее количество форм. А потом мы, генетики, будем
говорить с другими научными работниками на эту тему. Мы можем взять генетику на
себя, а все, что пойдет дальше, селекционер должен оставить за собой и
прибавлять кое-что новое. Эта проблема очень сложная, но если мы возьмем очень
большой масштаб и возьмем большое количество растений, будем систематически
работать, то добьемся определенных успехов. Повторяю, эта проблема очень
сложная: если мы хотим получить скрещивание засухоустойчивых форм, то должны
работать путем получения первого поколения. Мы такого рода работу сейчас
ведем, но определенных результатов пока еще нет. Проблема очень трудна".
Каждый серьезный ученый ничего иного на месте Карпеченко сказать бы не
смог. Вопрос, поставленный Яковлевым, не мог быть решен в те годы, как
остается нерешенным полностью и сегодня. Так что слова Карпеченко были
правильными и честными. Но один упрек ему все-таки сделать можно. Будь он более
изощренным политиком, он, возможно, построил бы свой ответ иначе, категорично и
авторитетно сказал бы, что нельзя перескакивать через нерешенные проблемы,
закрывать на них глаза. Будь он осмотрительнее, он тем более должен был так
говорить после речи Лысенко. Он мог бы догадаться, как ловко использует
Лысенко свое вранье об уже достигнутых сорока процентах прибавки урожая, и дай
Карпеченко ему отпор в таком преувеличении, или скажи Яковлеву, что не может
идти по пути тех, кто несерьезно манипулирует цифрами и обещает несбыточное,
он мог бы и сам выиграть в глазах наркома, и Лысенко на место поставить. Но
этого не случилось. Георгий Дмитриевич туманно изъяснялся о будущих успехах,
вроде бы и не отрицал их и что-то обещал, но всем было ясно, что никакой
практической программы у него нет, что не дадут ни сегодня, ни завтра ни
килограмма лишнего зерна его обещания говорить с ботаниками, селекционерами,
другими учеными на какие-то отвлеченные темы. Ведь от слов "мы возьмем
генетику на себя" у любого наркома, ждущего конкретных цифр, могло только расти
раздражение, особенно учитывая тот факт, что здесь же сидел такой же молодой
человек - Трофим Денисович Лысенко, не столь, правда, обласканный зарубежными
профессорами и никакими премиями Рокфеллеров не увенчанный, но делающий
конкретные дела, нужные Родине, такие дела, от которых душа согревается.
Вот так и получилось, что в этот день Карпеченко (и Вавилов, и Мейстер, и
Тулайков) проиграли свой главный бой с Лысенко и даже не заметили, что это
был бой - жестокий поединок с хитрым и коварным соперником, положившим их на
лопатки всех разом.
Сколь пагубна такая позиция, нарком Яковлев продемонстрировал им сразу.
Взяв слово после выступления Карпеченко, он сказал:
"Представьте себе, что мы пришли бы к вам в качестве предпринимателей и
сказали бы, что наша житница Волга, что наши наиболее хлебные места в роде
Юго-Запада Сибири выбиваются из сил на невероятно низких урожаях. Так вот
советский "предприниматель" интересуется: чем можно помочь в этом деле? Уровень
наш поднимается, возможности растут, крестьяне пошли в колхозы. Так чем же
может помочь им наука? Американцы приезжают и поражаются технике наших
совхозов , приезжают германцы и утверждают, что ничего подобного им и не снилось.
Выставка в Кенигсберге создает огромные очереди желающих побывать на ней.
Разве все это не говорит о колоссальных возможностях, которыми мы обладаем!
Так чем же может помочь советская наука нашему полеводству, обладающему
такими неизмеримыми возможностями?".
Яковлев дал понять, что дальше так продолжаться дело не может, что
правительство готово идти на любые затраты, будут щедро субсидировать науку, но
времени на раскачку нет, нужны немедленные, конкретные, если угодно -
героические усилия ученых, которые дадут практический успех. Яковлева, видимо, не
на шутку разозлило лавирование Карпеченко. Причем необходимо признать, от
него наверняка не менее жестко требовало его руководство, и Сталин в первую
голову, немедленных, решающих успехов, сравнимых с невиданными нигде в мире
ранее успехами в развитии промышленности: почему же там - могут, а здесь -
пасуют? Что, тут люди - другие, не советские?! Свое раздражение Яковлев выказал
тут же, так как следующего выступавшего - профессора Н.А. Максимова,
попробовавшего на очередной практический вопрос наркома дать уклончиво-наукообразный
ответ, он прервал совсем грубо. Он метнул Максимову реплику о "недопустимости
игры в науку" и о необходимости, наконец, перейти на рельсы практики:
"Вот именно этого поворота лицом к требованиям социалистического сельского
хозяйства ждет сельскохозяйственное производство от научных агрономических
работников", - однозначно заключил Яковлев, а газета "Соцземледелие", печатая
отчет об этом заседании, выделила эти слова наркома жирным шрифтом.
Такие публикации не могли не производить вполне определенного впечатления
на людей в стране. Лысенко уже представал героем науки, а настоящие ученые
полупроигравшими, особенно, если учитывать вес слов академика Вавилова,
превознесшего Лысенко и даже заявившего, что факты Лысенко - бесспорны. Поэтому
нет ничего удивительного в том, что уже в октябре того же 1931 года Всеукра-
инский съезд по селекции встретил Лысенко бурными приветственными
аплодисментами.
Такое признание учеными Лысенко за своего, за яркого представителя их
профессиональной группы было той ошибкой, за которую многим из них пришлось
расплатиться собственной жизнью. Вместо критического и строгого отношения к но-
ваторствам, как того требует наука, ученые отнеслись легкомысленно и придали
"выходцу из народа", "выдвиженцу", как тогда называли таких простецких по
происхождению и виду парней, вес и значение. А захваливание идей и работы
Лысенко, якобы доказывающей правоту идей, автоматически выводило Лысенко в
лидеры науки в глазах властителей страны.
Непредвиденная трудность
в использовании мировой
коллекции семян
Вавилов с явной симпатией относился к Лысенко с начала его выдвижения в
ученые и активно хвалил его работы на протяжении почти 8 лет (с 1929 до 1936
года), чем помог ему за эти годы сформировать в глазах публики и властей
образ талантливейшего ученого. Почему это произошло?
Мне не раз доводилось слышать от биологов старшего поколения, что Лысенко
покорил Вавилова еще до того, как, приехав в Ленинград, он выступил в январе
1929 года на съезде генетиков. Рассказывали, что будто бы уже в Гандже
состоялась их первая встреча, и что лично от Вавилова молодой агроном получил
приглашение послать доклад на генетический съезд. Мне не удалось найти
документы, подтверждающие это. Но одно свидетельство живого интереса Вавилова к
работе Лысенко, интереса, проявленного еще до выступления последнего на
съезде, имеется. Съезд открылся 10 января, доклад Лысенко был назначен на
последний день работы секций съезда (на 15 января), а уже 11 января в ленинградской
газете "Смена" было опубликовано такое заключение Вавилова, когда он обсуждал
то, о чем говорил Лысенко - об отношении растений к низким температурам:
"Учитывая этот признак, мы станем лучше районировать наши сорта и культуры".
Однако, как мне представляется, причина интереса Вавилова к яровизации и ее
автору, гораздо глубже. Лысенковские фантазии воспламенили Вавилова именно
потому, что в них он увидел выход из тяжелого положения, в котором очутился
сам. В изучение собранной под его руководством мировой растительной коллекции
были втянуты тысячи людей, высевавших семена, следивших за развитием посевов,
придирчиво относившихся к каждому образцу и не забывавших главную цель -
искать те новые формы, которые могли быть с пользой применены на благо
советского сельского хозяйства, главным образом через срочное выведение новых
высококачественных сортов. Именно в этом направлении Вавилов призывал всех
своих сотрудников работать.
Но одна из принципиальных трудностей скоро выявилась и принесла горькие
минуты Вавилову. Растения дальних стран, приспособленные к климатическим
условиям, отличным от российских, - к иной продолжительности дня, к иным сезонным
колебаниям погоды, - либо неравномерно прорастали, цвели и плодоносили, либо
вообще теряли всхожесть. Но раз нельзя было добиться синхронизации в цветении
форм, которые предстояло скрестить друг с другом, то надежды на то, что
иноземные формы помогут резко ускорить темпы выведения новых сортов,
улетучились .
И вдруг Вавилов сообразил, что открытие яровизации может облегчить выход из
положения. Если даже озимые сорта, будучи подвергнуты температурной
предобработке, так ускоряют развитие, что колосятся много раньше - в совершенно для
них несвойственные сроки, то уж, конечно, более легкую задачу - заставить
всякие заморские растения цвести одновременно - можно будет разрешить. Если
все сорта из собранной ВИР'ом мировой коллекции, до сих пор имевшие
разновременные сроки развития, удастся синхронизировать, и все они начнут цвести в
одно время с местными сортами, то удастся обойти главную трудность: можно
будет свободно переопылять цветки любых сортов и получить, наконец-то,
гибридное потомство, а затем из этого моря гибридов отобрать лучшие перспективные
формы... Тогда скачок отечественной селекции будет гигантским, разнообразие
первичного материала необозримым, успехи неоспоримыми. Быстро сообразивший
это Вавилов стал активно помогать Лысенко, который, еще не понял возможности,
увидевшиеся Вавилову.
Для начала Вавилов дал указание яровизировать пшеницы ВИР'овского запаса и
высеять их под Ленинградом и в Одессе. При этом часть растений тех сортов,
которые под Одессой не колосятся, дали зрелые семена. Лысенко тут же раздул
этот результат и представил его как доказательство того, что теперь все сорта
можно будет высевать в необычных для них зонах. Категоричный вывод очень
понравился Вавилову, и, поверив на слово, он много раз выступал по этому
поводу, захваливая метод яровизации. Конечно, ни к каким реальным практическим
выгодам данный способ не привел и успехам селекции не способствовал. Вавилов
авансом выдал восторженную оценку, повторенную позже и некоторыми его
учениками. Вместе с тем, надежды Вавилова были искренними, о чем говорят строки из
его записных книжек за 1934 год. Они пестрят заметками о яровизации, он
делает запись, что сам "хочет получиться яровизации" (см. также книгу
Поповского) . Понять радость Вавилова можно. Будучи лично оторванным от экспериментов,
погруженный в массу организационных дел и веривший словам других так же, как
он верил самому себе, Николай Иванович застрял в паутине лысенковских
измышлений и обещаний. Он не заметил, как несовершенна сама гипотеза, как далек до
завершения процесс её экспериментальной проверки. По-видимому, сыграло роль и
то обстоятельство, что к Лысенко благоприятно отнесся Максимов - ведущий
сотрудник ВИР'а, близкий к Вавилову человек.
Именно надеждами на использование яровизации для включения в селекционную
работу видов из мировой коллекции культурных растений объясняется то, что
вслед за применением приема обработки холодом проростков всех образцов пшениц
из его мировой коллекции Вавилов предложил срочно яровизировать растения
множества других видов.
Решающая роль
академика Вавилова
в выдвижении Лысенко
В 1965 году американский историк Дэвид Жоравский, кажется первым обратил
внимание на то, что неоценимую помощь Лысенко в первоначальном выдвижении в
научной среде оказал Вавилов, а за ним тот же тезис развивал писатель
Поповский в книге "1000 дней академика Вавилова".
Против этого взгляда резко и категорично, но без достаточно весомых
аргументов, выступил Медведев, полагавший, что приведенные Поповским выдержки из
писем и выступлений Вавилова должны толковаться иначе, что крупный
администратор Вавилов мог подписывать бумаги, подсунутые ему помощниками, не вдаваясь
в их содержание. Позже в книге "Дело академика Вавилова" Поповский привел
выдержки из некоторых выступлений Вавилова. Они подкрепили правоту позиции
Поповского , так как предположение Медведева этими выдержками отвергалось:
выступал Вавилов сам и говорил он, что думал. Ниже я приведу обнаруженные мной
дополнительные данные по этому вопросу.
Прежде всего, Вавилов поддержал идею яровизации как новаторскую на
заседании Наркомзема СССР и Президиума ВАСХНИЛ еще в 1930 году. Отражением высокой
оценки работы Лысенко стали строки письма Вавилова одному весьма влиятельному
французскому ученому и администратору. Эдмон Рабатэ, генеральный инспектор
Французского правительства по сельскому хозяйству и директор Национального
агрономического института Франции обратился 7 февраля 1930 г. к Вавилову с
просьбой порекомендовать ему литературу по очень специальному вопросу: о
развитии первого листа злакового растения (колеоптиле). Колеоптиле окружают
проросток растения; образуя вокруг проростка трубку, они защищают его от
повреждений и вредных влияний. Вавилов быстро отвечает ему письмом, датированным 10
марта того же года, и рекомендует французскому коллеге познакомиться ни с чем
иным, как с работой Лысенко по действию низких температур на проростки
пшеницы:
"Дорогой сударь! Я посылаю Вам со следующей почтой сборник трудов Съезда
селекционеров, который проходил в Ленинграде в прошлом году. Вы найдете там
работу Т. Лысенко... Примите, сударь, мои самые искренние чувства уважения к
Вам. Ваш Н. Вавилов!
Уже упоминалось, что 20 февраля 1931 года Лысенко был приглашен выступить с
докладом о своих работах на Президиуме ВАСХНИЛ, и Вавилов похвалил его
работу, а летом 1931 года Вавилов как Президент ВАСХНИЛ подписал постановление
Президиума этой академии с резолюцией:
"Считать необходимым для разворачивания и расширения работ тов. Лысенко по
укорачиванию длины вегетационного периода злаков, хлопка, кукурузы, сои,
овощных культур и пр. ассигновать из бюджета Академии 30.000 рублей".
Среди вавиловских выдвиженцев был агроном Полярной станции ВИР в Хибинах -
Иоган Гансович Эйхфельд. В ноябре 1931 года Вавилов писал ему:
"То, что сделал Лысенко и то, что делает, представляет совершенно
исключительный интерес, и надо Полярному отделению эти работы развернуть".
Весной 1932 года, когда формировали состав советской делегации для поездки
в США на VI Международный генетический конгресс, Вавилов, исполняя поручение
Наркома земледелия СССР Яковлева, и как глава подготовительного комитета
посчитал , что в число генетиков (не опытников, или агрономов, или физиологов
растений, а в число ГЕНЕТИКОВ) должен быть включен не имеющий к этой науке
никакого отношения Лысенко. Он послал 29 марта 1932 года Лысенко личное
письмо с приглашением поехать в США, сообщая, что на конгрессе "будет для
генетика много интересного" и также будет важно "...чтобы Вы нам сделали доклад о
Ваших работах и к выставке подготовили бы демонстрацию работ.
Последнее совершенно обязательно, но только в компактном виде, удобнопере-
сылаемом. Скажем, на 2-3 таблицах полуватманских листов, фотографии; может
быть несколько гербарных экземпляров".
Одновременно, в тот же день 29 марта 1932 года Вавилов отправил письмо Сте-
паненко - сотруднику лысенковской лаборатории, который вскоре стал директором
всего Украинского института генетики и селекции после ареста создателя
института А.А. Сапегина:
"Нарком земледелия Союза тов. ЯКОВЛЕВ поручил Президиуму Академии С.Х. наук
им. Ленина взять под особое наблюдение работы по яровизации в нынешнем году
для оказания максимального содействия в проведении этих опытов...
Прежде всего сообщите выздоровел ли тов. ЛЫСЕНКО? как проводятся массовые
опыты по яровизации; как проводится исследовательская работа; какие нужны
экстренные меры, чтобы провести работы?
Прошу телеграфировать или непосредственно мне или в особо трудных случаях
тов. ЯКОВЛЕВУ о том, что необходимо сделать.
...Если Вы заняты, то прошу поручить кому-либо из ответственных работников,
ведающих яровизацией сноситься непосредственно со мною".
Еще до отъезда на конгресс в США, Николай Иванович, как он обещал в письмах
Лысенко и Степаненко, съездил в мае 1932 года в Одессу, заразился
окончательно идеей яровизации и писал оттуда своему заместителю в ВИР'е - Н.В.
Ковалеву:
"Работа Лысенко замечательна. И заставляет многое ставить по-новому.
Мировые коллекции надо проработать через яровизацию...".
Таким образом, Вавилов очередной раз показывал, что работу Лысенко он
ставит столь высоко, что готов свое детище - мировую коллекцию сортов -
пропустить через "сито" яровизации. Лысенко на Конгресс не поехал, но и в его
отсутствие, выступая на Конгрессе с пленарной речью, Вавилов высказался о
работах Лысенко следующим образом:
"Замечательное открытие, недавно сделанное Т.Д. Лысенко в Одессе, открывает
новые громадные возможности для селекционеров и генетиков... Это открытие
позволяет нам использовать в нашем климате тропические и субтропические разно-
видности".
Из Америки Вавилов еще раз пишет Н.В. Ковалеву о волнующей проблеме:
"Сам думаю получиться яровизации".
По завершении Конгресса Вавилов выступил с несколькими лекциями в США,
побывал в Париже и опять характеризовал работу Лысенко как выдающуюся,
пионерскую, имеющую огромное значение для практики:
"... сущность этих методов, которые специфичны для различных растений и
различных групповых вариантов, состоит в воздействии на семена отдельных
комбинаций темноты, температуры, влажности. Это открытие дает нам возможность
использовать в нашем климате для выращивания и для работы по генетике
тропические и субтропические растения... Это создает возможность расширить
масштабы выращивания сельскохозяйственных культур до небывалого размаха...".
Возвратясь из Зарубежной поездки, Вавилов публикует 29 марта 1933 года в
газете "Известия" пространный отчет о ней, где пишет:
"Принципиально новых открытий... чего-либо равноценного работе Лысенко, мы
ни в Канаде, ни САСШ (Северо-Американских Соединенных Штатах - B.C.) не
видели" .
Разбирая важнейшую для себя проблему новых культур, Вавилов в 1932 году
пишет в книге того же названия:
"Физиологические опыты Алларда, Гарнера, Н.А. Максимова, Т.Д. Лысенко и
других исследователей, а также проведенные нами географические опыты показали
большое значение в вегетации различий районов по длине ночи
(фотопериодизму) ", хотя ни в одной из опубликованных работ Лысенко даже упоминаний о
подобных опытах нет и, следовательно, Вавилов просто приписал Лысенко научные
достижения, о которых тот и слыхом не слыхал.
В следующий раз Вавилов похвалил работы Лысенко в начале декабря 1933 года
на Коллегии Наркомзема СССР. Корреспондент газеты "Социалистическое
земледелие" А. Савченко-Вельский подробно описал это заседание:
"Третьего дня в НКЗ СССР тов. Лысенко сделал доклад о яровизации.
На столе длинный ряд снопиков пшеницы. Снопы лежат попарно. В одном -
высокие стебли, тяжелый колос, полновесное зерно. В соседнем чахлые растения,
полупустые колоски, щуплые зернышки.
...В тех снопиках, где колос тучен, растения яровизированы...
Снопики... тов. Лысенко ярче диаграмм, убедительнее цифр доказывали, каким
мощным оружием в борьбе с засухой и суховеем является яровизация".
Конечно, выставленные снопики могли поразить воображение корреспондента. Но
у любого здравомыслящего человека не мог не возникнуть вопрос, насколько же
повышает урожай яровизация, если столь зримы отличия колосьев на вид. И если
вспомнить, что даже по словам Лысенко, превышение урожая от яровизации
составляло в лучшем случае 10-15%, то становится очевидным, что заметить на
глаз столь незначительные отличия в массе колосьев было никак нельзя. Значит,
нужно допустить, что Лысенко нарочито преувеличивал пользу яровизации и,
помалкивая о гибели многих растений на участках, засеянных яровизированными
семенами, отбирал для демонстрации своих достижений лучшие по виду колосья на
опытном поле и худшие на контрольном и формировал из них снопики для
заседания коллегии.
Ничем иным, как тягой к преувеличениям, можно объяснить эти уловки Лысенко.
В то время он преувеличивал пользу от яровизации, произнося слова, которые
позже напрочь забыл и никогда уже не употреблял:
"У меня есть цифры по Северному Кавказу. В отдельных колхозах яровизация...
дала примерно 6-8 ц дополнительного зерна с га... Я считаю, что мы можем
получить. .. УДВОЕНИЕ урожая в отдельных случаях... И если до сих пор это еще не
сделано, то в значительной мере здесь вина земельных органов".
На подобные непроверенные и неподтвержденные авансы, так же как на ссылки о
вольных или невольных вредителях в земельных органах, могли клюнуть люди,
плохо разбирающиеся и в растениеводстве, и в науке вообще. Тем не менее,
присутствовавший на заседании Вавилов ни в чем не усомнился и, даже более того,
указал на новую область, где якобы с успехом можно было применить лысенков-
скую яровизацию, а именно на ускорение работы по выведению сортов, то есть
направление, в котором сам Вавилов постоянно обещал властям срочно добиться
решающих успехов. Вавилов говорил:
"До сих пор селекционеры работали на случайных сочетаниях. Сейчас работы
тов. Лысенко открывают совершенно новые, невиданные возможности для селекции,
потому что мы можем и должны вести работу с такой целеустремленностью, какая
раньше не мыслима была в селекционной работе.
В свете работ тов. Лысенко нужно круто повернуть, перестроить селекционную
работу".
20 декабря 1933 года газета "Соцземледелие" еще раз использовала авторитет
Вавилова для поддержки мифа о том, что яровизация способна удваивать урожай.
Если на Коллегии Наркомзема речь шла о пшенице, то теперь выяснялось, что
того же результата можно достичь и для хлопчатника. Из заметки в газете
следовало, что Лысенко удалось привлечь Вавилова для поездки летом 1933 года на
Северный Кавказ в район Прикумска, где они вдвоем осмотрели посевы
хлопчатника, выполненные промороженными (яровизированными) семенами, и оказалось, что
будто яровизация дала удвоение (!) сбора хлопка, и потому сразу же за
упоминанием фамилий Вавилова и Лысенко шел текст, набранный жирным шрифтом:
"Двести процентов повышения урожая самого ценного доморозного хлопка-сырца
и 36 процентов повышения общего урожая обязывают к скорейшему продвижению
яровизации на хлопковые поля колхозов и совхозов".
Этот "успех" с хлопчатником был очень важен. Задание расширить посевные
площади под этой культурой, чтобы дать стране дешевый и надежный путь выхода
из иностранной зависимости в ценном сырье, поступило лично от Сталина.
Поэтому за решением проблемы хлопчатника и земельные и партийные органы следили
особенно пристально. Конечно, такая крупная удача, да еще приправленная
ссылкой на самого известного в стране эксперта в вопросах растениеводства -
академика Вавилова, не могла пройти мимо взора руководства страны.
О правомерности тезиса о том, что именно Вавилов методично выводил Лысенко
в лидеры советской науки, говорят и другие обнаруженные в архивах факты.
Актом особого расположения Вавилова к агроному Лысенко стали повторявшиеся
несколько раз попытки выдвинуть последнего в академики. В 1932 году Вавилов
подписал письмо Президенту Всеукраинской Академии наук А.А. Богомольцу, в
котором сообщил о своей поддержке в выдвижении Т.Д. Лысенко в члены этой
академии . Однако это инициативное предложение не сработало. Коллеги в том году
возразили.
В следующем, 1933 году, обращаясь в Комиссию содействия ученым при
Совнаркоме СССР, которая рассматривала кандидатуры для присуждения премии имени
В.И. Ленина - высшей в СССР премии за достижения в области науки и техники
(во времена сталинского правления - в 1948 году - премию имени Ленина
заменили Сталинской премией, а после смерти Сталина премию его имени стали
именовать государственной, а Ленинские премии восстановили как самостоятельные),
Вавилов писал (16 марта 1933 года):
"Настоящим представляю в качестве кандидата на премию в 1933 году агронома
Т.Д. Лысенко.
Его работа по так наз[ываемой] яровизации растений несомненно является за
последнее десятилетие крупнейшим достижением в области физиологии растений и
связанных с ней дисциплин. Впервые с исключительной глубиной и широтой т.
ЛЫСЕНКО удалось найти пути овладения управлением растением, найти пути сдвигов
фаз растений, превращения озимых растений в яровые, позднеспелых в раннеспе-
лые. Его работа является открытием первостепенной важности, ибо открывает
новую область, притом вполне доступную исследованию. Несомненно За работой
ЛЫСЕНКО последует развитие целого раздела физиологии растений; его открытие
дает возможность широкого использования мировых ассортиментов растений для
гибридизации, для продвижения их в более северные районы.
И теоретически и практически открытие Лысенко уже в настоящей фазе
предоставляет исключительный интерес, и мы бы считали т. Лысенко одним из первых
кандидатов на получение премии в 1933 году.
Если бы понадобились более подробные данные, то они могут быть
предоставлены мною.
Академик Н.И. Вавилов".
Эта выдержка еще раз показывает, что главное достоинство работы Лысенко
Вавилов видит в том, что яровизация позволяет преодолеть нескрещиваемость
растений, созревающих разновременно, что благодаря синхронизации цветения
растений можно добиться их гибридизации. После этого, надеялся Вавилов, лучшие
формы новых гибридов можно будет продвинуть в северные районы. Иным путем
использовать мировую коллекцию для северного русского земледелия Вавилову
казалось невозможно. Эта мысль проходит красной нитью через все высказывания, и
письменные, и устные, Вавилова, давая понять, что же было наиболее
притягательным для него при оценке идеи Лысенко.
Ленинскую премию Лысенко всё же не получил. Члены Комитета (М.Н.
Покровский, Н.И. Бухарин, A.M. Деборин, Г.М. Кржижановский, О.Ю. Шмидт, И.Д. Папа-
нин, В. Н. Ипатьев и др.) разумно от такого решения воздержались. Но это не
повлияло на решимость Вавилова продвинуть Лысенко в число наиболее
титулованных ученых страны. 8 февраля 1934 года он посылает письмо в Биологическую
Ассоциацию Академии Наук СССР, которым представляет Лысенко в члены-
корреспонденты АН СССР, аргументируя свой шаг следующим образом:
"Исследование Т.Д. Лысенко в области яровизации представляет собой одно из
крупнейших открытий в мировом растениеводстве. При помощи этого метода мы
можем превращать озимые формы в яровые, поздние в ранние... Хотя природа
яровизации еще и подлежит дальнейшему изучению и, вероятно, еще вскроет много
нового, но принципиально этот метод уже в настоящее является разработанным
настолько, что в текущем году на миллионе гектаров проводится практически
яровизация хлебных злаков и хлопчатника.
Огромное значение яровизации уже теперь проявляется в селекции, позволяя
селекционеру использовать весь мировой ассортимент, который до сих пор не мог
быть выращиваем в наших условиях
Больше того, многие из южных сортов, по-видимому, могут быть
непосредственно , даже без селекции, при помощи яровизации использованы в культуре.
Учение о стадиях у растений, разрабатываемое т. ЛЫСЕНКО, меняет коренным
образом наше представление о вегетационном периоде.
В применении к картофелю метод яровизации дал возможность найти пути
практического решения для культуры этого растения на юге, где она представляла до
сих пор значительные трудности. ...
Тов. Лысенко в течение 10 лет упорно работает в одном и том же направлении.
Хотя им опубликовано сравнительно еще мало работ, но последние его работы по
значению представляют настолько крупный вклад в мировую науку, что позволяет
нам всемерно выдвинуть его кандидатуру в Члены-корреспонденты Академии наук
СССР.
Академик Н. Вавилов" (слово "всемерно" зачеркнуто в оригинале - B.C.).
Избрание снова не состоялось.
Как бы ни был Вавилов ослеплен энергией, проявляемой Лысенко, он не мог не
понимать, что не прошедший через публикации, то есть через контроль научных
рецензентов, через проверку в других лабораториях материал не подлежит оценке
вообще. Не подтвержденные в независимо проведенных экспериментах идеи Лысенко
оставались вещью в себе. Нарушать этику науки всегда опасно, и история науки
хранит много примеров на этот счет. Какой бы ни был поднят шум вокруг имени
новатора, критерии научного творчества должны были оставаться незыблемыми и
для Лысенко и, если уж говорить откровенно, для любого его покровителя, как
бы высоко он не находился в данный момент в системе научной иерархии. Дальше
будет показано, основываясь на документальных свидетельствах тех лет, что
никакого посева на миллионе гектаров яровизированных семян никогда, ни в один
год не было. Создав свой особый - анкетный метод сбора данных о результатах
яровизации, Лысенко открыл возможности для безудержной фальсификации
отчетности малограмотными счетоводами колхозов, в то же время отлично понимавшими, в
какую сторону лучше приврать. Как мог Вавилов - лучше чем кто-либо в СССР
информированный о состоянии дел с растениеводством - не знать истинного
положения дел, остается совершенно непонятным! Столь же наивной выглядела в отзыве
Вавилова фраза об уже достигнутых практических успехах в выращивании
картофеля по методу Лысенко: как мы увидим ниже, никаких успехов не было даже на
бумаге , и Вавилов обязан был это знать.
В то самое время, когда Вавилов расточал комплименты в адрес выдвиженца "из
народа", сам выдвиженец даже не скрывал своего полупрезрительного отношения к
серьезной науке. Например, в том же месяце, когда Вавилов выставлял
кандидатуру Лысенко в члены-корреспонденты АН СССР (февраль 1934 года) Лысенко
Заявил на Заседании в ВАСХНИЛ в присутствии Вавилова:
"Лучше знать меньше, но знать именно то, что необходимо практике, как на
сегодняшний день, так и на ближайшее будущее".
Бахвальство недостатком знаний - такое поведение не могло не настораживать
ученых, и мы видим, что раз за разом они выказывают Лысенко свое отношение:
проваливают его и в члены-корреспонденты, и в академики, и в лауреаты. И лишь
Вавилов ничего не видит и не слышит. Несерьезная бравада пролетает мимо его
ушей, ошибки в методике остаются незамеченными, нечисто поставленные опыты не
задерживают на себе внимание. В 1934 году на Конференции по планированию ге-
нетико-селекционных работ он сказал:
"Может быть, ни в каком разделе физиологии растений не происходит таких
серьезных сдвигов, как в этой области (т.е. в вегетационном периоде). Мы
считаем в этом отношении работу Т.Д. Лысенко выдающейся".
"Сравнительно простая методика яровизации, возможность широкого применения
ее, открывает широкие горизонты. Исследование мирового ассортимента пшениц и
других культур под действием яровизации вскрыло факты исключительного
значения. Мировой ассортимент пшеницы под влиянием простой процедуры яровизации
оказался совершенно видоизмененным".
Более всего в этом пассаже поражает ложный пафос: никакого СОВЕРШЕННОГО
видоизменения мирового ассортимента на деле еще не произошло. Было другое -
обычное преувеличение и искажение результатов агрономом Лысенко. Однако этого
Вавилов замечать не хотел. В мае 1934 года он, "докладывая... в Совнаркоме о
достижениях ВАСХНИЛ как Президент ВАСХНИЛ, снова подчеркнул Заслуги Лысенко".
23 мая 1934 года Вавилов как член Всеукраинской Академии Наук (ВУАК)
направил ее президенту А.А. огомольцу письмо с выдвижением в академики "по
биологическим или по техническим наукам" Лысенко.
"Работы Трофима Денисьевича за последнее время являются безусловно
исключительно выдающимися как в области агрономии, так и в области биологии. Они
затрагивают широкий круг явлений как физиологии растений и селекции, так и
всего растениеводства. Совершенно бесспорно можно утверждать в настоящее время,
что это открытие является исключительно плодотворным, вносящим новый принцип
в управление растением.
Как показывают работы Л.С. ЕРГА, метод яровизации может быть, по-видимому,
использован и применительно к зоологии /установление озимых, яровых рас рыб/.
Открытие Трофима Денисьевича настолько общеизвестно, что его не приходится
излагать: оно уже имеет в настоящее время многостороннее значение:
1) Прежде всего оно дает возможность ускорять рост наших обычных сортов и
практически уже применяется в нынешнем году на площади в миллион га.
2) Оно открывает исключительные возможности по овладению мировыми сортовыми
растительными ресурсами, позволяя ныне селекционеру использовать огромный
растительный материал, который был ранее практически почти недоступен. Уже в
настоящее время, пользуясь методом яровизации, мы можем под Ленинградом
выращивать средиземноморские формы пшениц и ячменей.
3) Для гибридизации метод ЛЫСЕНКО открывает исключительные возможности,
Возможно, что при дальнейшем углублении разработки метода яровизации он
окажется применим и к древесным растениям и к многолетним травянистым растениям.
Он затрагивает область биохимических изменений.
Можно сказать определенно, что в области биологии растений - а косвенным
образом и в селекции - открытие Т.Д. Лысенко является крупнейшим событием в
мировой науке...
ЧЛЕН ВСЕУКРАИНСКОЙ
АКАДЕМИИ НАУК /Н. Вавилов/".
После этого перед Лысенко открывается гладкая дорога в самый элитарный круг
советских ученых. 27 мая 1934 года (почему-то на следующий день после
проведенного для всех кандидатов тура голосования) он оказывается избранным сразу
в академики Всеукраинской Академии наук (а не в члены-корреспонденты для
начала, как это обычно бывает)!
Т.Д. Лысенко после избрания его в 1934 г. академиком
Всеукраинской академии наук.
27 октября 1934 года на заседании дирекции ВИР, проходившем под
председательством Вавилова, был рассмотрен важный вопрос об издании в стране нового
журнала по селекции, который должен был быть "не исключительно Института
Растениеводства, а системы селекционных учреждений Союза". В своем вступительном
слове Вавилов сообщил "о необходимости создания центрального журнала по
селекции, по типу немецкого журнала "Der Zuchter"... в Редакционную Коллегию
необходимо привлечь крупных селекционеров Союза... Организацию всего дела
можно поручить Ин-ту Растениеводства". В принятом постановлении было решено
срочно приступить к изданию журнала, и "Наметить в Редакционную Коллегию
журнала следующих лиц: Г. К. Мейстера, П. И. Лисицына, П. Н. Константинова, Т.Д.
Лысенко, А. А. Сапегина. Н. И. Вавилова, Г. Д. Карпеченко, К. И. Пангало, В. Е .
Писарева". Каждый из предложенных членов редколлегии действительно относился
к видным специалистам по селекции, кроме Лысенко.
Крупным вкладом в мировую науку стало издание в 1935 году под руководством
Вавилова капитального трехтомного труда "Теоретические основы селекции
растений" , в котором ведущие ученые страны и он сам представили обзоры состояния
науки в селекции, семеноводстве, генетике, цитологии, иммунологии и других. К
написанию статей в сборник все авторы подходили серьезно, был дан взвешенный
анализ мировых достижений науки. Ко времени окончания работы над трехтомником
Лысенко уже должен был раскрыться в глазах Вавилова не только как далекий от
науки человек, но и как обманщик, и просто как человек очень некультурный.
Ведь уже было ясно, что яровизация провалилась, и что большинство других
предложений Лысенко оказались пустышками. Во время июньской 1935-го года
выездной сессии ВАСХНИЛ в Одессе Лысенко бахвалился своими мнимыми заслугами и
буквально шпынял академиков за их позицию по отношению к нему. Любому
грамотному человеку становилось понятно, что за личность представлял собой этот
"народный выдвиженец". Тем не менее, в предисловии к этому капитальному
труду, написанном самим Вавиловым, говорилось, что авторами "... особое внимание
уделено методологии селекции на иммунитет к заболеваниям, на физиологические
свойства засухоустойчивости и зимостойкости, на химический состав и проблеме
вегетационного периода, получившей новое освещение в последние годы в
результате работ акад. Т.Д. Лысенко".
Во вводной статье к первому тому, также принадлежащей перу Вавилова,
утверждалось, что яровизация сыграет огромную роль в селекции. А в следующей
статье "Ботанико-географические основы селекции", также написанной им, был
специальный раздел "Метод яровизации и его значение в использовании мировых
растительных ресурсов", и в нем раскрывалось совершенно ясно то значение,
которое Вавилов уделял работе Лысенко как способу, с помощью которого удастся
включить в селекционную работу коллекцию семян ВИР:
"Учение Лысенко о стадийности открывает исключительные возможности в смысле
использования мирового ассортимента".
"Метод яровизации, установленный Т.Д. Лысенко, открыл широкие возможности в
использовании мирового ассортимента травянистых культур. Все наши старые и
новые сорта, так же, как и весь мировой ассортимент, отныне должны быть
исследованы на яровизацию, ибо... яровизация может дать поразительные
результаты, буквально переделывая сорта, превращая их из непригодных для данного
района в обычных условиях в продуктивные высококачественные формы...".
"Мы, несомненно, находимся накануне ревизии всего мирового ассортимента
культурных растений... Метод яровизации является могучим средством для
селекции" .
"Для подбора пар при гибридизации учение Лысенко о стадийности открывает
также исключительные возможности в смысле использования мирового
ассортимента".
Кроме того, в этом томе была специальная статья "Значение яровизации для
фитоселекции", написанная Сапегиным, в которой, правда, была дана достаточно
осторожная оценка вклада Лысенко в изучение этого явления. О работах Лысенко
говорили и авторы других статей. В одной из них, написанной А.И. Басовой,
Ф.Х. Бахтеевым, И.А. Костюченко и Е.Ф. Пальмовой, не только приводились слова
Н.И. Вавилова, но и давалась собственная оценка:
"Лишь Т.Д. Лысенко в своей теории стадийного развития растений (яровизация)
по сути дела дал наиболее правильное направление к разрешению проблемы
вегетационного периода".
Имя Лысенко было упомянуто только в первом томе 29 раз (!) ; с ним
конкурировали лишь Дарвин (27 цитирований) и сам Вавилов (55 упоминаний).
Как мы увидим далее, многие крупные ученые открыто критиковали Лысенко в
1935 году (в год выхода в свет 1-го тома данного труда) за неудачи с
яровизацией (особенно сильно академики П.Н. Константинов и П.И. Лисицын), но это не
изменило отношения Вавилова к нему. Совершенно поразительно звучат слова из
выступления Вавилова на Заседании Президиума ВАСХНИЛ 17 июня 1935 года:
"ЛЫСЕНКО ОСТОРОЖНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ, ТАЛАНТЛИВЕЙШИЙ, ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТЫ
БЕЗУКОРИЗНЕННЫ" .
Это было далеко не единичным высказыванием в 1935 году, продиктованным, как
кое-кто считает, желанием соответствовать принятому руководством страны курсу
на поддержку "новаторов". Другие печатные и устные высказывания Вавилова в
1935 году показывают, что он и впрямь видел в яровизации серьезный научный
прорыв. Так, сразу в двух номерах "Правды" за 28 и 29 октября 1935 года была
опубликована большая статья Вавилова "Пшеница в СССР и за границей", в
которой были приведены статистические данные, ссылки на американские, английские
и немецкие работы. Ученый давал прогноз того, как должна строится культура
главного хлебного злака в СССР. В этой солидной по размеру статье восхваления
Лысенко были продолжены:
"Учение о стадийности открыло новые возможности по правильному подбору
наиболее интересных пар для получения в короткий срок необходимых нам сочетаний
свойств. Одной из заслуг этого учения является доказательство, что в селекции
путем гибридизации можно идти не только путем подбора лучших родительских
форм для данных условий, а также путем выбора для скрещивания самих по себе
малоценных растений в этих условиях, но дающих ценнейшее потомство. Это дает
возможность использования мировых ресурсов пшеницы".
Через месяц, выступая 27 октября 1935 года с докладом "Пшеница советской
страны" на сессии ВАСХНИЛ, Вавилов повторил еще раз полюбившееся им
утверждение о помощи "теории стадийного развития" в использовании мировой коллекции
растений:
"Учение о стадийности открыло новые возможности по правильному подбору
наиболее интересных пар... Это открывает возможность широкого использования
мировых сортовых ресурсов пшеницы".
Перед встречей нового, 1936-го года, Сталин распорядился провести в Кремле
встречу руководителей партии и правительства с передовыми колхозниками. Это
уже была вторая подобная встреча Сталина в этом году. Были приглашены на
встречу и Вавилов с Лысенко. Николай Иванович выступал по традиции от имени
Академии сельхознаук и с воодушевлением стал говорить о том, насколько
замечательной представляется ему деятельность колхозников-опытников, избачей,
якобы всемерно содействующих работе серьезных ученых, какое это счастье
трудиться в науке рука об руку с простыми крестьянами, выразил он и самые
восторженные чувства к Лысенко:
"Я должен отметить блестящие работы, которые ведутся под руководством
академика Лысенко. Со всей определенностью здесь должен сказать о том, что его
учение о стадийности - это крупное мировое достижение в растениеводстве
(Аплодисменты) . Оно открывает, товарищи, очень широкие горизонты. Мы даже их
полностью не освоили, не использовали полностью этот радикальный новый подход
к растению...
Я, может быть, больше, чем кто-либо другой, в последние годы занимался
почти фанатически сбором, изъятием со всего земного шара всего ценного по всем
культурам... Только тов. Лысенко понял, что получить ценные сорта можно часто
из двух несходных географически далеких, казалось бы, мало пригодных сортов;
их сочетание дает именно то, что нам нужно.
... И у нас... уже... появляются стахановцы с.-х. науки. Это движение еще
только в начале...
Одно стало совершенно ясно для нас, что все эти сдвиги, все крупные
достижения, взрывы в научной мысли получают свой смысл только тогда, когда они
умножаются на колхозную массу...
Хаты-лаборатории... - это новое звено, связывающее науку с производством. В
этом [единении с колхозниками - B.C.] - весь смысл наших общих огромных
успехов .
От себя лично и от коллектива руководимого мною Института растениеводства и
всей нашей Академии сельскохозяйственных наук имени Ленина я хочу сказать,
что мы считаем за великое счастье работать вместе с вами, идти с вами нога в
ногу, учиться у вас. (Бурные аплодисменты) . Мы хотим учиться у вас и учить
вас. (Аплодисменты)... Долг настоящего ученого в советской стране - дать
возможно больше социалистической культуре и возможно лучше.
Идя к единой определенной цели - созданию новой, величайшей
социалистической культуры, под руководством великого Сталина, под руководством
коммунистической партии, мы надеемся, что с честью выполним задание, которое на нас
возложил товарищ Сталин. (Аплодисменты)".
Кстати, Сталин демонстративно вышел из зала, как только на трибуну поднялся
Вавилов. Конечно, сегодня многие из тех, кто пишут о Вавилове и пытаются
осмыслить его поступки, говорят, что такие слова, произнесенные на совещании,
созванном Сталиным, пусть даже в его отсутствие, были разумным средством
самосохранения. Сложившаяся в стране обстановка благоволения властей к выходцам
из низов могла диктовать свои условия. Не хвалить людей типа Лысенко и
крестьян-избачей могло быть уже не безопасно. Однако на этой же встрече пример
совершенно другого рода дал академик Дмитрий Николаевич Прянишников. Он
говорил действительно о науке, о ее задачах, о возможностях подъема
продуктивности полей, совершенно не касался мифического вклада в науку полуграмотных
знатоков и умельцев из хат-лабораторий. Характерно, что, даже заканчивая свою
речь, Прянишников не прибегнул к вроде бы обязательному штампу и никаких
здравиц в честь Сталина и коммунистической партии не произнес. В то же время
вряд ли Вавилов лишь играл в уважение к Лысенко, желая показаться лучше, чем
он был на самом деле. Против столь простого объяснения говорят другие
высказывания, которые Вавилов делал в совсем узком кругу, с глазу на глаз с
ближайшими к нему людьми, когда он высказывался о Лысенко более, чем
благосклонно. О таком отношении, в частности, говорила А.А. Прокофьева-Бельговская в
1987 году, когда она вспоминала что даже в 1936 году Вавилов, обращаясь к ней
и к Герману Мёллеру в их лабораторной комнате в Институте генетики в Москве,
повторял не раз, как и прежде, что Лысенко - талант, умница, но не обучен
тонкостям науки, и надо прилагать усилия к тому, чтобы обучать его всеми
доступными средствами.
О решающей роли именно Вавилова в выдвижении Лысенко на ведущие позиции в
научной среде говорили и многие другие люди, бывшие свидетелями поведения
Вавилова. Так, ближайший его сотрудник, с которым у Вавилова были чисто
дружеские отношения, Е.С. Якушевский, утверждал:
"Я считаю, что Николай Иванович сделал серьезную ошибку в конце 20-х годов,
поддержав Т.Д. Лысенко: который оказался для науки человеком неподходящим, а
скорее - гибельным. Он был очень самолюбивый и завистливый и не терпел всех,
кто был выше его в интеллектуальном отношении. И хотя Вавилов способствовал
научной карьере Лысенко, последний, после того как связался с И.И. Презентом,
начал борьбу против Вавилова".
То же утверждал Дубинин, лично наблюдавший развитие взаимоотношений
Вавилова и Лысенко:
"Когда Лысенко появился на горизонте, то Вавилов его поддержал, причем эта
поддержка не соответствовала достижениям Лысенко. Вавилов говорил, что
достижения Лысенко таковы, каковых нет в мировой генетике. Это, конечно, было
преувеличением" .
Лысенко становится
руководителем
научного института
Поддержка, оказанная Лысенко Вавиловым от лица науки, была неоценимой. Но
не только из научных сфер черпал силы агроном. Всё больше тянул его наверх
могущественнейший человек из сталинского окружения Яковлев. Так, 2 9 января
1934 года в речи на XVI съезде ВКП(б) он при Сталине и других руководителях
партии во всеуслышанье охарактеризовал Лысенко как лучшего деятеля
сельскохозяйственной науки:
"Наконец, с большим, правда, трудом, мы установили такой порядок, что
молодые специалисты, кончающие вузы, - а они социально гораздо более близкие нам
элементы, чем предыдущее поколение специалистов, - целиком направляются на
работу только в районы и МТС. Имеем же мы директора хлопкового совхоза Пахта-
Арал товарища Орлова..., таких людей, как агроном Лысенко, практик, открывшей
своей яровизацией растений новую главу в жизни сельскохозяйственной науки, к
голосу которого теперь прислушивается весь агрономический мир не только у
нас, но и за границей, таких людей как агроном Эйхфельд, доказавший на
примере своей работы полную возможность широкого развертывания земледелия за
Полярным кругом.
Это и есть те люди..., которые станут костяком настоящего большевистского
аппарата, создания которого требует партия, требует товарищ Сталин.
Одновременно надо выгонять негодных людей, но не путем общей чистки, как это было
раньше, а путем индивидуальной проверки негодных...".
Будучи обласкан высшими властями, Лысенко, со своей стороны, не сидел
сиднем, а наращивал капитал. Он не только переезжал с конференции на
конференцию, с совещания на совещание, но и печатал одну за другой статьи. Ведь с
1932 года благодаря решению Наркомзема СССР он начал выпускать собственный
журнал "Бюллетень яровизации", издаваемый за государственный счет и
предназначенный для освещения личных успехов. В нем Лысенко в 1932-1933 годах
публикует девять статей (одну совместно с Долгушиным). Статьи эти ни в коем
случае нельзя было назвать научными: в них приводились таблицы собранных по
колхозам данных, инструкции о том, как на практике осуществлять яровизацию
пшениц, картофеля и других культур. Словом, это были полупроизводственные,
полуагитационные материалы. Но, тем не менее, на титульном листе "Бюллетеня"
значилось :
"У.С.С.Р. - Н.К.З. - Всеукраинская академия
сельскохозяйственных наук
УКРАИНСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЕКЦИИ",
а в аннотации к выпускам журнала можно было прочесть:
"В "Бюллетене яровизации" будут широко освещены достижения научно-
исследовательских работ лаборатории т. Лысенко Т.Д. по вопросам регулирования
вегетационного периода с.-х. растений. Проведение опытов по яровизации в кол-
госпах и совхозах (инструктирование, достижения). Выходит двумя изданиями на
украинском и русском языках".
Такое прикрытие давало Лысенко право рассматривать свои статьи как научные
и подавать их широкой публике как последнее слово науки. Кроме того, он
выпускает в Харькове на украинском языке, а затем дважды перепечатывает на
русском маленькую брошюрку "Яровизация сельскохозяйственных растений", ее
переводят на марийский, белорусский и немецкий языки (последнее издание делают
для ознакомления с яровизацией немцев Поволжья - брошюру выпускают в городе
Энгельсе на Волге, столице тогдашней Республики Немцев Поволжья). В Харькове
выходит написанная совместно с женой, А.А. Басковой, брошюрка "Яровизация и
глазкование картофеля" на 16 страничках. Кроме того, вместе с Долгушиным
Лысенко издает две инструкции для колхозников о яровизации пшениц, одну
инструкцию о хлопчатнике, в журнале "Семеноводство" - свою статью о возможной
роли яровизации в селекции растений, к этому он добавляет записи четырех его
выступлений (на конференции в Харькове в сентябре 1931 года; на встрече с
комсомольцами; на конференции по плодоводству в Мичуринске и на коллегии Нар-
комзема в Москве)... и буквально за год он превращается из подающего надежды
практика в солидного (ПО ЧИСЛУ ПУБЛИКАЦИЙ) ученого, имеющего 48 "трудов" (а с
газетными статьями - аж ШЕСТЬДЕСЯТ ПЯТЬ "ТРУДОВ"!).
Избрание его украинским академиком завершает столь для Лысенко успешный
процесс вхождения в научную элиту.
Сразу после избрания академиком пресса стала восхвалять его еще более
неумеренно. Например, в четвертом номере всесоюзного журнала "На стройке МТС и
совхозов" за 1934 год на 16 страницах было помещено свыше 40 снимков,
иллюстрирующих работу Одесского института. Слов нет, когда-то этот институт
действительно был одним из ведущих центров селекционной и исследовательской
работы, в нем были получены хорошие сорта, были выполнены интересные разработки в
области генетики растений. Уже упоминалось, что прежним директором института
Сапегиным здесь впервые были предприняты попытки получить радиационные
мутанты растений. Фотография рентгеновской установки также приводилась в очерке,
но главный упор делался отнюдь не на эти, на самом деле, выдающиеся и много-
обещавшие работы, а на примитивные и по замыслу и по результатам попытки
Лысенко, выставляемые теперь на передний план:
"Основным достижением института селекции являются замечательные работы
агронома Т.Д. Лысенко в области физиологии развития растений. Т.Д. Лысенко -
крестьянин Полтавщины - избранный за свои работы членом Всеукраинской
Академии Наук, создал теорию стадийного развития... теория... дает возможности
создавать новые сорта сельскохозяйственных растений сознательно, с
предвидением результатов.
Применение открытий Т.Д. Лысенко позволяет с уверенностью ожидать, что в
ближайшие два-три года институт селекции даст новые сорта яровой пшеницы,
ячменя, картофеля, хлопчатника, клещевины, кунжута и других культур,
обеспечивающие высокие устойчивые урожаи в условиях украинской степи".
Обыгрывание деталей социального происхождения и даже намеренные ошибки в
биографии Лысенко (все-таки он сделал свое "открытие" не в то время, когда
был крестьянином, а когда уже имел диплом о высшем образовании) служили одной
цели - прославлению кадровой политики новой власти.
Известный цинизм был и в том месте, где сообщалось о грядущих успехах.
Специалистам, со слов которых корреспонденты только и могли выдавать информацию
о том, что ждет народ в будущие два-три года, было ясно, что никоим образом
новые сорта перечисленных культур не могут быть получены за такой короткий
срок. А по некоторым культурам даже и предварительная работа не началась. Все
эти обещания были заведомой ложью. Но факт оставался фактом - в украинские
академики Лысенко пройти сумел, а теперь уже прикрытый высоким титулом, он
мог вести себя более свободно, и к каждому его слову с этой поры
прислушивались с особым подобострастием. Каждое слово исходило от выдающегося ученого,
облеченного высоким доверием не только властей, но и коллег.
В том же 1934 году Лысенко не только закрепил свое номинальное лидерство в
Украинском институте селекции, но и фактически стал главой этого крупного
научного центра. По приказу свыше его назначают научным руководителем института
- пока только научным руководителем. Директорский пост он займет через два
года.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
История
КРИВАЯ ИСТОРИЯ ОТКРЫТИИ
С.Г. Бернатосян
(продолжение)
От редакции
Мы долго не решались дать дорогу этому материалу - уж больно
он смахивает на «желтую прессу». Но и отмахнуться от него так
просто нельзя - приводимые в нем сведения могут оказаться
достаточно верными, хотя может быть и не всегда правильно
интерпретируемыми . В конце концов, мы решили сопроводить каждую
статейку выдержками из Википедии, выделив их цветом. Наши
читатели достаточно разумны и образованы (иначе они бы не
читали этот журнал), и вполне могут разобраться сами - где
истина , а где ее искажение.
МЕСТЬ "ПО-УЧЕНОМУ"
Однажды в Гёттингене молодой Нильс Бор на удивление слабо выступил с
кафедры. А недовольных и раздосадованных его научным докладом коллег осадил
неожиданной фразой: "Я выслушал здесь столько низкопробных выступлений, что моё
прошу принять как месть".
Ещё оригинальнее повёл себя "отец кибернетики" Норберт Винер, которого в
сороковых годах нашего столетия пригласил прочитать в Торонтском университете
лекцию известный польский физик-теоретик Л. Инфельд1. Поскольку выступление
Винера было посвящено основам кибернетики и общим законам преобразования
информации в сложных системах управления, в аудитории, как говорится, яблоку
было негде упасть. Однако это не помешало в набитое битком помещение
протиснуться и научным противникам Винера. С первых же минут лекции они всячески
старались сорвать её то неуместными вопросами, то язвительными комментариями.
Винер сделал несколько попыток успокоить "провокаторов", но у него ничего
не получилось. Тогда Винер, не теряя самообладания, спокойно спустился с
кафедры и направился к Инфельду, сидящему в последнем ряду. И знаете что было
дальше? Совершенно хладнокровно Винер в буквальном смысле прошептал ему на
ухо всю свою лекцию и затем также хладнокровно удалился. Этой "выходкой"
Винер убил сразу двух зайцев: посадил в лужу недоброжелателей и ни на йоту не
подвёл Инфельда, который организовал эту встречу.
Смех смехом, но подобные ожесточённые дискуссии сопровождали новую
развивающуюся науку на каждом шагу. Причём нередко смех заканчивался слезами,
поскольку размежевание и крайняя поляризация взглядов, порождаемые
сопротивлением старых представлений и теорий новым, приводили к самым серьёзным и
драматическим для многих конфликтам. Как внешним, так и внутренним. Ведь научные
соперники были весьма изобретательны на всякие каверзы по отношению друг к
другу. Так что Винер в такой вот "неординарной" ситуации проявил не только
завидную находчивость, но и показал силу своего характера, достойно отразив
"запрещённые" удары и продемонстрировав готовность преодолеть любые
препятствия , лишь бы защитить ценную идею от зарвавшихся наглецов и скептиков. Однако
не всем прогрессивно мыслящим учёным удавалось, не потеряв ни одной пуговицы,
миновать "огни, воды и медные трубы", да ещё при этом и дальше использовать в
полемике с консерваторами "джентльменский" набор средств. Иногда приходилось
защищать новые научные воззрения, расплачиваясь с недругами той же монетой,
которую они сами чеканили. И надо сказать, что знание, ради которого
платилась любая цена, того стоило. Тот же Винер, характеризуя цели научного
противостояния, писал: "Важна битва за знание, а не победа. За каждой победой, то
есть за всем, что достигает своего апогея, сразу же наступают "сумерки
богов", в которых само понятие победы растворяется в тот самый момент, когда
она достигнута".
За ценой не стояли, вплоть до того, что, сражаясь за будущее науки,
некоторые мировые величины даже теряли собственные... носы. Как известно из
достоверных источников, такая трагикурьезная история произошла однажды со знамени-
1 Леопольд Инфельд (польск. Leopold Infeld; 20 августа 1898, Краков, Польша — 15
января 1968, Варшава, Польша) — польский физик-теоретик, член Польской АН (1952).
Основные труды по теоретической физике: интерпретация соотношения неопределенностей,
волновое уравнение электрона в общей теории относительности (совместно с голландским
математиком Б. Л. ван дер Варденом, 1933), нелинейная электродинамика (совместно с
М. Борном, 1934—1935). В 1938 году совместно с Эйнштейном и Б. Гофманом из уравнений
общей теории относительности вывел уравнения движения системы тел в поле тяготения в
приближении более высоком, чем ньютоновское.
тым астрономом Тихо Браге, который, не удовлетворившись результатом
"аудиторной" полемики, решил продолжить научный поединок, вооружившись боевой
шпагой и вызвав своего самого ярого соперника на рыцарскую дуэль.
Да какую в принципе эпоху не возьми, несовместимость научных взглядов
всегда давала о себе знать и постоянно служила причиной беспощадных распрей
между исследователями самого разного толка. С одной стороны, "петушиные бои" на
поприще науки выявляли крайне недобропорядочных учёных мужей, которые,
изнемогая от зависти и злорадства, только и знали, что старались наносить особо
чувствительные удары своим идейным противникам, с другой — высвечивали
созвездия истинных творцов, отмеченных благородством натур и беззаветной
самоотверженностью на пути поиска научной истины. Среди последних были как свои
герои, так и свои жертвы. "Война нервов" в истории науки наряду с описанием
блестящих побед хранит немало страниц поражений и отступлений, которые очень
часто заканчивались подлинными трагедиями, безо всякой примеси юмора. В её
результате незаурядные математики Я. Бойаи и Г. Кантор, физик-самородок Ю.Р.
Майер были повержены, например, в такое глубочайшее депрессивное состояние,
что дальнейшие научные занятия для них стали просто невозможными! И если бы
одни они!
Норберт Винер (англ. Norbert Wiener; 1894—1964) — аме-
-^-v^(fc риканский учёный, выдающийся математик и философ,
основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта.
Получил пять научных наград (в том числе и Национальную
премию в области науки, вручённую ему президентом США) и
степень почетного доктора философии в трёх университетах.
Норберт Винер родился в еврейской семье. Отец учёного,
Лео Винер (1862—1939), родился в городе Белосток
Российской империи, учился в Минской, а затем Варшавской
гимназии , поступил в Берлинский технологический институт, после
окончания второго курса которого переехал в США, где в
итоге стал профессором на кафедре славянских языков и литературы в
Гарвардском университете. Родители матери, Берты Кан, были выходцами из Германии.
В 4 года Винер уже был допущен к родительской библиотеке, а в 7 лет написал
свой первый научный трактат по дарвинизму. Норберт никогда по-настоящему не
учился в средней школе. Зато 11 лет от роду он поступил в престижный Тафтс-
колледж, который закончил с отличием уже через три года, получив степень
бакалавра искусств.
В 18 лет Норберт Винер получил степени доктора философии по математической
логике в Корнельском и Гарвардском университетах. В девятнадцатилетнем
возрасте доктор Винер был приглашён на кафедру математики Массачусетского
технологического института.
В 1913 году молодой Винер начинает своё путешествие по Европе, слушает
лекции Б. Рассела и Г. Харди в Кембридже и Д. Гильберта в Гёттингене. После
начала войны он возвращается в Америку. Во время учёбы в Европе будущему «отцу
кибернетики» пришлось попробовать свои силы в роли журналиста
околоуниверситетской газеты, испытать себя на педагогическом поприще, прослужить пару
месяцев инженером на заводе.
В 1915 году он пытался попасть на фронт, но не прошёл медкомиссию из-за
плохого зрения.
С 1919 года Винер становится преподавателем кафедры математики
Массачусетского технологического института.
В 1920—1930 годах он вновь посещает Европу. В теории радиационного равнове-
сия звёзд появляется уравнение Винера-Хопфа. Он читает курс лекций в
пекинском университете Цинхуа. Среди его знакомых — Н. Бор, М. Борн, Ж. Адамар и
другие известные учёные.
В 1926 году женился на Маргарет Енгерман.
Перед второй мировой войной Винер стал профессором Гарвардского, Корнель-
ского, Колумбийского, Брауновского, Геттингенского университетов, получил в
собственное безраздельное владение кафедру в Массачусетском институте,
написал сотни статей по теории вероятностей и статистике, по рядам и интегралам
Фурье, по теории потенциала и теории чисел, по обобщённому гармоническому
анализу...
Во время второй мировой войны, на которую профессор пожелал быть
призванным, он работает над математическим аппаратом для систем наведения зенитного
огня (детерминированные и стохастические модели по организации и управлению
американскими силами противовоздушной обороны). Он разработал новую
действенную вероятностную модель управления силами ПВО.
«Кибернетика» Винера увидела свет в 1948 году. Полное название главной
книги Винера выглядит следующим образом «Кибернетика, или управление и связь в
животном и машине».
За несколько месяцев до смерти Норберт Винер был удостоен Национальной
научной медали США, высшей награды для человека науки в Америке. На
торжественном собрании, посвященном этому событию, президент Джонсон произнёс: «Ваш
вклад в науку на удивление универсален, ваш взгляд всегда был абсолютно
оригинальным, вы потрясающее воплощение симбиоза чистого математика и
прикладного учёного».
Норберт Винер скончался 18 марта 1964 года в Стокгольме.
************
КОВАРСТВО
ИЛИ РОЗЫГРЫШ?
Чего только ни придумывали и на какие только уловки ни шли консерваторы и
скептики, чтобы досадить авторам новаторских идей "по полной программе"!
Более десяти лет выяснял механизм поглощения углекислого газа из воздуха
зелёными листьями растений французский агрохимик и ботаник Жан Буссенго. После
изумительных по точности многочисленных экспериментов Буссенго,
проанализировав их результаты, к 1850 году установил, что растения способны забирать из
воздуха даже самые ничтожные примеси углекислого газа.
Однако сделанные им выводы абсолютно не устраивали французского физика и
химика Анри Реньо, который был известен своими тоже очень точными и надёжными
измерениями физических величин практически всех важных газов, жидкостей и
твёрдых тел. Что же учудил этот признанный экспериментатор, чтобы доказать
беспомощность размышлений Буссенго? А вот что. Тайком от него и других
ботаников Реньо... старательно дышал над демонстрационным объектом буссенговских
исследований — виноградной лозой!
Продолжая экспериментировать, изумлённый Буссенго день ото дня наблюдал
странную картину: виноградная лоза отчего-то не "поедала", как раньше,
углекислый газ. А на свету даже и выделяла его, правда, в незначительных
количествах. Сколько ни ломал над невероятным явлением Буссенго голову, причины
происходящему так найти и не мог. Пришлось прибегнуть к помощи другого
авторитетнейшего химика Жана Дюма. Совместными усилиями они снова проверили и
перепроверили полученные данные. Итог был все тот же — виноградная лоза
продолжала выделять углекислый газ, полностью опровергая выдвинутую Буссенго теорию
поглощения этого газа разнообразными представителями флоры. Вообразите теперь
состояние обоих учёных, когда были раскрыты "козни" Реньо! Но, как говорят,
нет худа без добра! Реньо своим коварным розыгрышем, в противовес его научным
соперникам, науке оказал далеко не "медвежью" услугу. По словам любимого
ученика Буссенго К.А. Тимирязева, этот розыгрыш повлёк за собой дополнительную
"неожиданную проверку" первоначально полученных экспериментальных результатов
и лишний раз подтвердил неопровержимость сразу же сделанных на их основе
теоретических обобщений.
В битвах за истину, как видите, использовались любые средства: и безобидная
нечаянная шутка, и вероломно подброшенная в самый разгар научных страстей
головоломка , и даже заранее продуманная оригинальная месть. Причём план мести
"по-учёному" обычно возникал в великих умах как последняя попытка защиты
прогрессивных взглядов от агрессивного окружения. Изредка к нему прибегали ради
личной эмоциональной разрядки. Причём эта месть была тем оригинальнее, чем
ярче была индивидуальность "борца за справедливость", и тем изощрённее, чем
настойчивее велась на него атака со стороны гонителей. Так или иначе, эти
смешные и печальные моменты в жизни карателей и "мучеников науки" имели самую
тесную связь с психологией научного творчества. В этом смысле, прежде всего,
они интересны и нам.
Жан Батист Буссенго (Фр. Jean Baptiste Joseph
Dieudonne Boussingault, рус. Жан Батист Жозеф Дьёдонне
Буссенго, 1802—1887) — французский химик, один из
основоположников агрохимии. Член Парижской АН.
Родился в Париже. Отец его был солдатом в отставке,
владевшим табачным киоском, мать — дочерью бургомистра
Вецлара. Семья не могла себе позволить дать сыну
лицейское образование, и Буссенго самообразовывался, посещая
публичные лекции Коллежа де Франс и Национального музея
естественной истории. В 1818 году поступил в Горную
школу Сент-Этьена (ныне Высшую национальную горную школу).
В Школе свёл знакомство с Б. Фурнероном. Декан Горной
школы Л. А. Бонье, впечатлённый способностями студента,
вскоре стал поручать ему проведение экспериментов, и молодой Буссенго
доказал, что сталь содержит кремний. В 1820, через полтора года обучения, он
получил диплом с отличием.
В 1822 году по поручению английского горного общества с рекомендацией А.
Гумбольдта уехал в Южную Америку, где на протяжении нескольких лет изучал
метеорологию и геологические особенности Анд, путешествуя по Венесуэле,
Колумбии , Перу, Чили, Эквадору в составе армии генерала Симона Боливара. Буссенго
выполнял функции горного инженера, но, за неимением соответствующий должности
в штате Боливара, учёный получил чин офицера и дослужился до полковника.
В числе прочих исследований, в этот период Ж. Б. Буссенго изучал
землетрясения, тропические дожди, залежи чилийской селитры, определял состав газов в
кратерах вулканов, был первым европейцем, поднявшимся на высочайшую (из
покорённых на тот момент вершину — потухший вулкан Чимборасо (Эквадор, 6267 м) .
Руководил золотодобычей для английской компании.
По возвращении во Францию в 1839, Буссенго избирается в Академию наук,
затем становится профессором химии в Лионе (впоследствии занимает должность
декана Факультета естественных наук Лионского университета), затем — в
Версальском агрохимическом институте. В 1841 году, получив место профессора на
специально для него созданной кафедре сельского хозяйства и кафедре
аналитической химии в Консерватории искусств и ремёсел, он переезжает в Париж. Свои
исследовательские работы Буссенго проводил в лаборатории в Бехельбронне (это
имение в Эльзасе, ныне называющееся Merkwiller-Pechelbronn, учёный получил,
женившись на эльзаске).
В 1848 году Ж. Б. Буссенго избирается в Национальное собрание от
департамента Нижнего Рейна, где выступает с республиканских позиций. Тремя годами
позже его увольняют с должности профессора за политические убеждения, однако,
под давлением возмущённого научного мира (коллеги Буссенго пригрозили
уволиться полным составом) восстанавливают. В 1849—1851 годах Буссенго является
членом Государственного совета, но с наступлением Второй империи он отходит
от политики.
Буссенго последовательно был возведён в звания от кавалера до офицера
(великого командора) (1876) ордена Почётного легиона. В 1878 получил медаль Коп-
ли (высшую награду Королевского общества).
В 1870 у Ж. Б. Буссенго во Франции занимался К. А. Тимирязев,
командированный Петербургским университетом для подготовки к профессорской деятельности.
Хотя Тимирязев стажировался в лабораториях многих европейских учёных,
наибольшее значение, по его собственному мнению, имела работа у Буссенго,
которого Тимирязев считал своим учителем, и памяти которого он посвятил свою
работу «Земледелие и физиология растений».
В сотрудничестве со своим тёзкой Ж. Б. Дюма Буссенго написал свой основной
труд «Essai de statique chimique des etres organises».
Первые годы Ж. Б. Буссенго писал многочисленные мемуары на геологические и
метеорологические темы по материалам, собранным во время пребывания в Южной
Америке. Статьи вызвали положительные отзывы.
С 1836 года Буссенго посвящает себя преимущественно агрохимии и физиологии
растений, иногда обращаясь к петрохимии.
Работы Буссенго в области агрохимии столь продвинули молодую науку, что
учёный считается одним из её основоположников, а также одним из основателей
научного растениеводства. Также труды Буссенго оказали значительное влияние
на почвоведение.
Созданная Ж. Б. Буссенго в 1835 году опытная сельскохозяйственная станция
«Бехельбронн» — первая в Западной Европе. В исследованиях Буссенго применял
точный химический анализ состава почвы и органических продуктов.
Среди научных достижений Ж. Б. Буссенго можно назвать:
• введение в науку представления о круговороте веществ и его исследование
(совместно с Либихом);
• доказательство наличия азота не только в животных, как думали раньше, но
и в растениях;
• гипотеза о том, что растениям необходим азот из почвы, и
экспериментальная её проверка. Опытным путём Буссенго опроверг представление Либиха о
том, что растения фиксируют азот листьями из воздуха (из аммиака) и
доказал необходимость для большинства растений внесения в почву азотных
удобрений (навоза, гуано). В 1840 году показал, что растения получают
азот из нитратов почвы, также изучал влияние фосфатов;
• открытие азотфиксации бобовых растений (совместно с Г. Гельригелем). В
1830-х годах Буссенго обнаружил, что бобовые не только не истощают азот
почвы, но и обогащают её азотом. Однако он ошибочно полагал, что бобовые
растения по какой-то причине умеют фиксировать молекулярный азот
атмосферы. На самом деле, бобовые получают азот путём симбиотической азот-
фиксации благодаря клубеньковым бактериям, что было показано М. С.
Ворониным в 1866 году и подтверждено Г. Гельригелем;
• проведение опытов с кормлением животных различными продуктами,
показавших, что богатые азотом кормы дают лучшие результаты;
• разработка вегетационного метода изучения растений, заключающегося в
выращивании растений в сосудах, помещённых в вегетационные домики. Этот
метод не теряет актуальности до сих пор;
• подтверждение (1878) возможности внекорневого питания растений,
заявленной ранее учёным Гемфри Дэви;
• изучение фотосинтеза. В 1840 году показал, что растения получают углерод
из углекислого газа воздуха, подтвердив эксперименты Н. Т. де Соссюра;
• изучение состава сталей и разработка первых хромистых сталей;
• изучение точного состава воздуха;
• исследование пищевой ценности некоторых продуктов;
• изучение химического состава природного асфальта;
• работы по обнаружению мышьяка;
• и другие результаты.
Анри Виктор Реньо (фр. Henri Victor Regnault; 1810—
1878) — французский химик и физик. Автор получившего
широкое распространение учебника Начальный курс химии (фр.
Cours elementaire de chimie, 1847—1849). Отец художника
Анри Реньо.
Родился в Ахене. Учился в Политехнической (1830-1832) и
Высшей горной (1832-1834) школах в Париже. Совершенствовал
образование в лаборатории Ю. Либиха в Гисенском
университете и в лаборатории Ж. Б. Буссенго в Лионском
университете. С 1836 г. работал в Политехнической школе (с 1840
профессор) , одновременно с 1841 г. в Коллеж де Франс. С 1847
г. горный инженер, с 1854 г. директор Севрской фарфоровой фабрики.
Основные научные работы посвящены изучению состава органических соединений.
Впервые получил (1835) винилхлорид присоединением хлороводорода к ацетилену,
синтезировал (1838) поливинилиденхлорид. Открыл (1838) явление фотохимической
полимеризации. Определил элементный состав хинина и цинхонина. Исследовал
(1839) тиоэфиры и получил хлорпроизводные метана. Изучал (1836-1837) действие
серного ангидрида на органические вещества. Разработал (1840) способ
получения меркаптанов действием гидросульфида калия на алкилгалогениды в спиртовом
растворе, совместно с Дюма предложил химическую теорию типов. Установил
(184 6) образование аммиака при действии электрической икры на смесь азота и
водорода. Провёл чрезвычайно тщательные опыты по определению физических
констант (удельной теплоёмкости, теплового расширения, теплоты испарения,
упругости паров и т. д.) газов, паров, жидкостей, твёрдых тел, занимался
измерением скорости звука в газах. Доказал, что температурные коэффициенты
расширения у различных газов неодинаковы. Определил абсолютный коэффициент теплового
расширения ртути. Выполнил опытную проверку законов Дюлонга - Пти и Бойля -
Мариотта. Наиболее точно для своего времени определил механический эквивалент
теплоты, составил таблицы упругости паров. Сконструировал воздушный
термометр, пирометр и гигрометр. Занимался усовершенствованием газового освещения.
Автор учебника "Начальный курс химии" (1847-184 9).
Член Парижской АН (с 1840), её вице-президент в 1854 г.; иностранный член-
корреспондент Петербургской АН (с 1848). Награжден медалями Румфорда (1848) и
Копли (1869).
Жан Батист Андре Дюма (фр. Jean Baptiste Andre Dumas;
1800—1884) — французский химик-органик и государственный
деятель.
В юности обучался аптекарскому делу; в 1816 году
отправился в Женеву, где работал помощником фармацевта.
Закончив Женевский университет, в 1823 году перебрался в Париж,
где до 1840 года работал в Политехнической школе; в 1835
году стал профессором. Одновременно Дюма преподавал в
Сорбонне (1832—1868), Центральной школе искусств и ремёсел
(1829—1852), одним из основателей которой он был, и в
Высшей Медицинской школе (с 1839).
С 1832 года являлся членом Парижской академии наук, а с 1868 года — её
непременным секретарём.
С 1840 года — член Лондонского королевского общества. В 1844 году
Лондонское королевское общество наградило Дюма медалью Копли. С 1845 года —
иностранный член-корреспондент Петербургской АН. В 184 9—1851 годах являлся
министром сельского хозяйства и коммерции Франции. Был членом Сената (1856),
президентом муниципального совета Парижа (1859), начальником Монетного двора
(1868). В 1859 году Дюма стал президентом Французского химического общества.
С 1880 года — член Берлинской академии наук.
Кавалер ордена Почётного легиона (1863).
Научные работы Дюма относятся в основном к области органической химии. В
1826 году он предложил способ определения плотности паров, с помощью которого
определил атомную массу нескольких элементов; однако Дюма не делал чёткого
различия между атомом и молекулой, что привело его к ошибочным выводам. В
1830 году предложил объёмный способ количественного определения азота в
органических соединениях (метод Дюма).
В 1827 году Дюма установил состав ацетона и сложных эфиров; совместно с
французским химиком П. Булле пришёл к выводу, что этилен, этиловый спирт и
его простые и сложные эфиры являются производными одного и того же радикала,
который Й. Я. Берцелиус назвал этерином. Дюма считал этерин основанием,
подобным аммиаку. Эти представления были развиты в этеринную теорию — одну из
теорий сложных радикалов.
В 1833—1834 годах он изучал действие хлора на органические соединения и
сформулировал эмпирические правила замещения водорода хлором (реакция мета-
лепсии). В 1835 году совместно с французским химиком Э. М. Пелиго провёл
исследования древесного спирта, и, сопоставив его состав и свойства с составом
и свойствами винного спирта, заложил представления о классе спиртов.
В 1839 году совместно с Пелиго установил, что жиры являются сложными эфира-
ми. Получив в том же году трихлоруксусную кислоту, высказал предположение,
что любые элементы в химических соединениях могут быть замещены другими.
Основываясь на результатах своих исследований по металептическому замещению
водорода хлором, предложил отказаться от электрохимического дуализма Берцелиуса
и выдвинул первую теорию типов.
Дюма также определил эмпирическую формулу индиго (1841), установил
существование первого гомологического ряда в органической химии — ряда муравьиной
кислоты (1843). В 1847 году впервые получил нитрилы и разработал общий метод
их синтеза. Помимо органической химии, он изучал влияние пищи на химический
состав молока различных животных и химический состав крови, занимался также
вопросами шелководства, участвовал в мероприятиях по борьбе с филлоксерой.
В 1851—1859 годах Дюма, как и несколько ранее немецкий врач Макс фон Пет-
тенкофер, попытался найти у химических элементов соотношения, подобные тем,
что обнаруживаются в гомологических рядах органических соединений. Он
показал, что атомные веса химически сходных элементов обычно отличаются друг от
друга на величину, кратную восьми.
************
"Я ПРЕДОСТАВЛЮ ДЕЛО
СУДУ ПОТОМСТВА"
Великий естествоиспытатель Карл Линней своим добродушным характером
расположил к себе очень многих людей своего времени. Но наряду с поклонниками его
таланта, преданными учениками, друзьями и единомышленниками он также
умудрился нажить и немало врагов в учёной среде, поскольку всегда шёл на шаг впереди
в постижении непостижимых загадок природы. По натуре всегда спокойный и
уравновешенный он взял себе за правило по возможности не отвечать на
непредвиденные наскоки подстёгиваемых завистью соперников и резкую критику научных
оппонентов . Когда же знаменитого шведского ботаника удивлённые его
невозмутимостью коллеги спрашивали, отчего он не предпринимает никаких попыток защитить
себя, а также разработанную им классификацию мировой флоры, то он с
неизменной улыбкой отвечал: "Я никогда не поднимал стрел, которые пускали в меня
враги. В естественной истории нельзя ни защитить ошибки, ни скрыть истины. Я
не буду защищаться, а предоставлю дело суду потомства". Но случалось,
конечно , что чаша терпения переполнялась, и тогда Линней отступал от своей
"мягкой" линии и весьма жёстко мстил тем, кто особенно старался помешать его
научной деятельности и навредить ему самому.
Особенно сложно складывались взаимоотношения Линнея с известным на весь мир
Зоологом Ж.Л.Л. Бюффоном. И все потому, что Бюффон "горой" стоял За
кардинально противоположную линнеевскому мировоззрению идею об изменчивости видов
под влиянием определённых условий окружающей среды. Язвительность и
высокомерие своего неистового научного врага Линней решил... увековечить. Он назвал
одно из самых ядовитых растений семейства гвоздичных "бюффонией". Другого
злющего оппонента — Пизона1 — ботаник наказал аналогичным образом,
олицетворив его с очень колючим растением, которое окрестил именем "пизонтея".
Не менее "тонко" отомстил Линней своему ученику Бровалю, который предал его
в самый критический момент их совместной борьбы за идею систематизации и
классификации представителей растительного мира. Через ботанический
"именослов" он отразил всю картину падения Броваля в собственных глазах по
ходу развития их взаимоотношений. Когда ботаники дружили и не сомневались в
порядочности друг друга, а главное были научными "единоверцами", Линней одно
из растений семейства паслёновых назвал "броваллией", тем самым прославив имя
О биологе с такой фамилией ничего неизвестно. Был Антуан Пизон - Французский
биолог, специалист в области анатомии и физиологии человека и животных. Его книга
«Человек и животный мир: анатомия и физиология человека и животных» была издана в
Санкт-Петербурге в 1903 г. (гораздо позже жизни Линнея). И еще Гернандес, Пизон и
Маркграф (Hernandez, Pison и Marcgraff) посетили Мексику, Перу и Бразилию. Труд их:
"Historia naturalis Bras i liae" был издан в Амстердаме в 1648 г. (гораздо раньше
жизни Линнея) . Упоминание Пизона и пизонтеи было только в одной, не
Заслуживающей доверия, публикации.
своего любимца . Стоило Бровалю начать резво подниматься по служебной
лестнице, как его успех в научной карьере тут же был отражён в ботанике
словосочетанием "броваллия возвышенная". А когда "возвысившийся" Броваль, используя
своё высокое служебное положение, которым, кстати, был в значительной мере
обязан Линнею, стал бессовестно участвовать в стычках, организуемых против
бывшего учителя, то новая разновидность броваллии была названа остроумным
Линнеем "броваллией отчуждённой".
Вот как оригинально мстил учёным за малейшие отступления от норм научной
морали, обходясь при этом "малой кровью", честный и бескомпромиссный Карл
Линней. Сохранившиеся до наших дней названия отдельных видов растений
раскрывают нам сущность научных и чисто человеческих конфликтов, возникавших между
учёными при становлении и развитии ботанической науки, куда красочнее и
убедительнее, чем некоторые историографы и специалисты по психологии научного
творчества. Выраженные таким вот необычным способом его симпатии и антипатии
к отдельным учёным безо всякой лишней морализации показывают нам, что
допустимо для истинного служителя науки, а что нет. Современников Линнея не Зря
восхищал его стиль ведения научных споров и то олимпийское спокойствие и
самообладание, которые он умел сохранять в самых острейших ситуациях.
Величайший французский просветитель Жан Жак Руссо2 признавался, что, если бы он хоть
чуточку был способен подражать Линнею в его умении полемизировать, то имел бы
куда больше свободного времени для работы и душевного отдыха.
Другой современник Линнея, бессменный секретарь Парижской Академии наук
Бернар Фонтенель строил свои взаимоотношения с научными противниками по той
же "интеллектуальной" схеме, не опускаясь до "кухонных разборок", что куда
больше расшатывало их позиции и надёжнее выбивало почву из-под ног. Наверное,
поэтому в 1751 году на одном из заседаний академии Фонтенель во всеуслышание
объявил, что у него нет ни одного "врага" в науке. И, выждав мгновение, не
без гордости, но тоже с чисто линнеевским остроумием добавил: "Да, ни одного.
Я всех их пережил".
Вот какая бесценная черта — умение ладить с коллегами и умение "по-
учёному", т.е. умно, мстить тем из них, кто во имя блестящей карьеры или
близкой славы способен предать единомышленников и былые идеалы. Это умение
иногда "решало" не только судьбы самих исследователей, но и их открытий.
Противопоставляя неприкрытой злобе тонкую иронию, такие мыслители "удерживали
пар под колпаком" и значительно способствовали поступательному движению
прогрессивных взглядов и идей.
За измену передовой науке и самому себе пришлось здорово поплатиться не
ускользнувшему от внимания Линнея и российскому естествоиспытателю Иоганну Си-
гезбеку. Поначалу деятельность Сигезбека отличали направленный в будущее
исследовательский поиск и кипучая энергия. По его инициативе с разных
континентов были собраны почти все виды растений и организован Петербургский
медицинский сад (ныне Ботанический институт РАН). За эти "старательские" работы
Линнеем в честь этого учёного редкое сложноцветное растение было названо
"сигезбекия восточная". Однако со временем Сигезбека словно сглазили. Он сме-
Это тропическое растение семейства пасленовых (Solanaceae) названо в честь
лютеранского епископа Иоганна Броваля, который был не только имеющим высокий сан
шведским священником, но также сведущим ботаником и другом Карла Линнея, с которым они
родились в один 1707 год. Свою «крестницу», броваллию, он никогда не видел. Этот же
пассаж является придуманным анекдотом, как впрочем, и многое в этой публикации.
2 Жан-Жак Руссо (фр. Jean-Jacques Rousseau; 1712—1778) — французский писатель,
мыслитель . Разработал прямую форму правления народа государством — прямую демократию,
которая используется и по сей день, например в Швейцарии. Также дилетант-музыковед,
композитор и ботаник.
нил свои розовые очки на тёмные и стал раздражать всех и в особенности Линнея
своим явно консервативным подходом к вопросам естествознания. Дело дошло до
такого обострения отношений, что они переросли в напряжённый драматический
конфликт. И вот однажды Сигезбек получил загадочный пакет с надписью "Cuculus
ingratur" ("Кукушка неблагодарная"). Заинтересовавшись необычным названием
находящихся в пакете семян, Сигезбек посеял их и вырастил — что бы вы
думали?. , сигезбекию восточную! Ну, кто ещё кроме Линнея, мог такое придумать!
Карл Линней вообще обожал сводить счёты с попавшими к нему в немилость
исследователями при помощи иронии. Любитель все раскладывать по полочкам,
систематизировать и классифицировать, неистощимый на фантазию Линней забавы ради
однажды составил "офицерский корпус флоры", в котором по значимости сделанных
в ботанической науке открытий разместил знакомых ему исследователей. Высший
чин генерал-фельдмаршала Линней присудил, конечно, самому себе. А вот
Сигезбек, несмотря на былые заслуги, не попал даже в прапорщики. Слишком, видно,
задело Линнея предательство Сигезбека, ответившего на благожелательное к нему
расположение чёрной неблагодарностью. Вместе с тем к ряду своих научных
противников Линней, если они того заслуживали, относился с большим уважением и
даже почтением. Так, своему самому непримиримому оппоненту, французу Б. Жю-
сье1 он без раздумий щедро пожаловал чин генерал-майора.
Карл Линней (швед. Carl Linnaeus, Carl Linne, лат.
Carolus Linnaeus, после получения дворянства в 1761 году —
Carl von Linne; 1707—1778) — шведский естествоиспытатель и
врач; создатель единой системы классификации растительного
и животного мира, ещё при жизни принесшей ему всемирную
известность, в ней были обобщены и в значительной степени
упорядочены знания всего предыдущего периода развития
биологической науки. Среди главных заслуг Линнея —
определение понятия биологического вида, внедрение в активное
употребление биноминальной (бинарной) номенклатуры и
установление чёткого соподчинения между систематическими
(таксономическими) категориями.
Линней — самый известный шведский учёный-естествоиспытатель. В Швеции его
ценят также как путешественника, который открыл для шведов их собственную
страну, изучил своеобразие шведских провинций и увидел, «как одна провинция
может помочь другой». Ценность для шведов представляют даже не столько работы
Линнея по флоре и фауне Швеции, как описания им собственных путешествий; эти
дневниковые записи, наполненные конкретикой, богатые противопоставлениями,
изложенные ясным языком, до сих пор переиздаются и читаются. Линней — один из
тех деятелей науки и культуры, с которыми связано окончательное становление
литературного шведского языка в его современном виде.
Член Шведской королевской академии наук (1739, один из основателей
академии) , Парижской академии наук (1762) и ряда других научных обществ и
академий.
Карл Линней родился 23 мая 1707 года в Южной Швеции — в деревне Росхульт
провинции Смоланд. Его отец — Нильс Ингемарссон Линнеус (швед. Nicolaus
(Nils) Ingemarsson Linnaeus, 1674—1748), сельский священник, сын крестьянина;
1 Жюсье (Jussieu) Бернар (1669-1777) - французский ботаник, основал Трианонский
ботанический сад в Версале (1758), где расположил растения по разработанной им
естественной системе.
мать — Кристина Линней (Линнея), урождённая Бродерсония (швед. Christina
Linnaea (Brodersonia), 1688—1733), дочь сельского священника. Фамилия Линней
(Linnaeus) — латинизированное шведское название липы (Lind) : когда Нильс Инге-
марссон пошёл учиться в Лундский университет, он по обычаю того времени
заменил свою настоящую фамилию латинским псевдонимом, выбрав в качестве него
слово, связанное с родовым символом Ингемарссонов — большой трёхствольной липой,
росшей на землях его предков в приходе Хвитаврида в Южной Швеции. В Швеции
Линнея обычно называют Carl von Linne — по тому имени, которое он стал носить
после возведения его в дворянство; в традиции литературы на английском языке
— называть его Carl Linnaeus, то есть по тому имени, которое ему было дано
при рождении.
Карл был в семье первенцем (позже у Нильса Ингемарссона и Кристины родилось
ещё четверо детей — три девочки и мальчик).
В 1709 году семья перебралась в Стенбрухульт, находившийся в паре
километров от Росхульта. Там Нильс Линнеус посадил возле своего дома небольшой сад,
за которым с любовью ухаживал; здесь он выращивал овощи, фрукты и
разнообразные цветы, при этом знал все их названия. С раннего детства интерес к
растениям проявлял и Карл, к восьми годам он знал названия многих растений,
которые встречались в окрестностях Стенбрухульта; кроме того, в саду ему был
выделен небольшой участок для его собственного маленького сада.
В 1716—1727 годах Карл Линней учился в городе Векшё: сначала в низшей
грамматической школе (1716—1724) , затем в гимназии (1724—1727) . Поскольку от
Стенбрухульта Векшё находился примерно в пятидесяти километрах, Карл бывал
дома только на каникулах. Его родители желали, чтобы он выучился на пастора и
в будущем как старший сын занял место своего отца, но Карл учился очень
плохо, особенно по основным предметам — богословию и древним языкам. Его
интересовала лишь ботаника и математика; нередко он даже прогуливал занятия, вместо
школы отправляясь на природу изучать растения.
Доктор Юхан Стенссон Ротман (1684—1763), окружной врач, преподававший в
школе у Линнея логику и медицину, уговорил Нильса Линнеуса отправить сына
учиться на врача и стал заниматься с Карлом индивидуально медициной,
физиологией и ботаникой. Обеспокоенность родителей судьбой Карла была связана, в
частности, с тем, что найти в Швеции работу для медика в ту пору было очень
непросто , в то же время проблем с работой для священника не было.
Лунд был ближайшим к Векшё городом, в котором было высшее учебное
заведение. В 1727 году Линней сдал экзамены и был зачислен в Лундский университет,
где начал изучать естественную историю и медицину. Наибольший интерес у
Линнея вызвали лекции профессора Килиана Стобеуса (1690—1742). Линней поселился
у профессора дома; именно с помощью Стобеуса он в значительной степени привёл
в порядок те сведения, которые были им почерпнуты из книг и собственных
наблюдений .
В августе 1728 года Линней по совету Юхана Ротмана перевёлся в более
крупный и более старый, основанный ещё в 1474 году, Уппсальский университет —
здесь было больше возможностей изучать медицину. В Уппсале в то время
работали два профессора медицины, Улоф Рудбек-младший (1660—1740) и Ларе Руберг
(1664-1742).
В Уппсальском университете Линней познакомился со своим сверстником,
студентом Петером Артеди (1705—1735), вместе с которым они начали работу по
критическому пересмотру естественноисторических классификаций, существовавших к
тому моменту. Линней преимущественно занимался растениями в целом, Артеди —
рыбами, земноводными амфибиями и зонтичными растениями. Следует отметить, что
уровень преподавания в обоих университетах был не слишком высок, и большую
часть времени студенты занимались самообразованием.
В 1729 году Линней познакомился с Улофом Цельсием (1670—1756), профессором
теологии, который был увлечённым ботаником. Эта встреча оказалась для Линнея
очень важной: вскоре он поселился в доме Цельсия и получил доступ к его
обширной библиотеке. В этом же году Линней написал небольшую работу «Введение в
половую жизнь растений» (лат. Praeludia sponsaliorum plantarum), в которой
были изложены основные идеи его будущей классификации растений, основанной на
половых признаках. Эта работа вызвала большой интерес в академических кругах
Уппсалы.
С 1730 года Линней под началом профессора Улофа Рудбека-младшего приступил
к преподаванию как демонстратор в ботаническом саду университета. Лекции
Линнея пользовались большим успехом. В этом же году он переселился в дом
профессора и стал служить домашним учителем в его семье. Линней, однако, жил в доме
Рудбеков не слишком долго, причиной чего стали не сложившиеся отношения с
супругой профессора.
Известно об учебных экскурсиях, которые проводил Линней в эти годы в
окрестностях Уппсалы.
С другим профессором медицины, Ларсом Рубергом, у Линнея также сложились
хорошие отношения. Руберг был последователем философии киников, казался
человеком странным, одевался плохо, однако был талантливым учёным и владельцем
большой библиотеки. Линней им восхищался и был активным последователем новой
механистической физиологии, которая основывалась на том, что всё многообразие
мира имеет единое устройство и может быть сведено к относительному небольшому
числу рациональных законов, подобно тому, как физика сводится к законам
Ньютона. Основной постулат этого учения, «человек есть машина» (лат. homo
machina est), применительно к медицине в изложении Руберга выглядел следующим
образом: «Сердце — насос, лёгкие — кузнечный мех, живот — корыто». Известно,
что Линней был приверженцем и ещё одного тезиса — «человек есть животное»
(лат. homo animal est) . В целом же такой механистический подход к явлениям
природы способствовал проведению множества параллелей, как между различными
областями естествознания, так и между природой и социально-культурными
явлениями. Именно на подобных взглядах основывались планы Линнея и его друга
Петера Артеди по реформированию всей науки о природе — основная их идея
заключалась в создании единой упорядоченной системы знаний, которая бы легко
поддавалась обзору.
Получив средства от Уппсальского королевского научного общества, 12 мая
1732 года Линней отправился в Лапландию и Финляндию. Во время своего
путешествия Линней исследовал и собирал растения, животных и минералы, а также
разнообразные сведения о культуре и образе жизни местного населения, в том числе
о саамах (лопарях). Идея этого путешествия в значительной степени
принадлежала профессору Улофу Рудбеку-младшему, который в 1695 году путешествовал
именно по Лапландии (эту поездку Рудбека можно назвать первой научной экспедицией
в истории Швеции), а позже на основании собранных, в том числе и в Лапландии,
материалов написал и сам иллюстрировал книгу о птицах, которую показывал
Линнею. Обратно в Уппсалу Линней вернулся осенью, 10 октября, с коллекциями и
записями. Линней рассчитывал на то, что составленный им отчёт об экспедиции
будет напечатан в Трудах Уппсальского королевского научного общества. Этого,
однако, не произошло, и единственной работой, которая была опубликована в
этом издании в 1732 году, стала Florula Lapponica («Краткая Лапландская
флора») , представляющая собой каталог растений, собранных им во время
экспедиции. Florula Lapponica стала первым напечатанным трудом Линнея, в котором он
применил для классификации растений свою «половую систему» из 24 классов,
основанную на строении тычинок и пестиков.
В университетах Швеции в этот период не выдавали дипломов доктора медицины,
и Линней, не имея докторского диплома, не мог далее заниматься преподаванием
в Уппсале.
В 1733 году Линней активно занимался минералогией, написал на эту тему
учебник. Под рождество 1733 года он перебрался в Фалун, где начал преподавать
пробирное искусство и минералогию.
В 1734 году Линней совершил ботаническое путешествие в провинцию Даларна.
Весной 1735 года Линней отправился в Голландию, чтобы получить степень
доктора медицины (со второй половины XVII века защита докторской диссертации
именно в Голландии была для выпускников шведских университетов
распространённым явлением). Часть денежных средств, необходимых для поездки, он получил от
своего будущего тестя, часть — от одного из своих учеников, которого он
должен был сопровождать в дороге. Известно, что перед прибытием в Голландию
Линней посетил Гамбург.
23 июня 1735 года Линней получил степень доктора медицины в университете
Хардервейка, защитив подготовленную ещё дома диссертацию «Новая гипотеза
перемежающихся лихорадок» (о причинах возникновении малярии). Из Хардервейка
Линней направился в Лейден, где опубликовал небольшое сочинение Systerna
naturae («Система природы»), которое открыло ему дорогу в круг учёных врачей,
натуралистов и собирателей Голландии, обращавшихся вокруг пользовавшегося
европейской известностью профессора Лейденского университета Германа Бургаве
(1668—1738). С изданием «Системы природы» Линнею помог Ян Гроновиус (1686—
1762) , доктор медицины и ботаник из Лейдена: он был настолько восхищён этой
работой, что выразил желание напечатать её за свой счёт. Доступ к Бургаве был
весьма затруднён, однако после выхода из печати «Системы природы» он сам
пригласил к себе Линнея, а вскоре именно Бургаве уговорил Линнея не уезжать на
родину и остаться на некоторое время в Голландии.
В августе 1735 года Линней по протекции Бургаве и Гроновиуса получил место
смотрителя коллекций и ботанического сада Джорджа Клиффорда (1685—1760),
бургомистра Амстердама, банкира, одного из директоров Голландской Ост-Индской
компании и увлечённого ботаника-любителя. Сад находился в имении Гартекамп
около города Харлема; Линней занимался описанием и классификацией большой
коллекции живых экзотических растений, доставляемых в Голландию кораблями
этой компании со всего мира.
В Голландию переехал и близкий друг Линнея Петер Артеди; он работал в
Амстердаме, приводя в порядок коллекции Альберта Себа (1665—1736) ,
путешественника, Зоолога и фармацевта. К несчастью, 27 сентября 1735 года Артеди утонул
в канале, оступившись при возвращении домой в ночное время. К этому моменту
Артеди успел закончить свой обобщающий труд по ихтиологии, а также определил
всех рыб из собрания Себа и сделал их описание. Линней и Артеди завещали друг
другу свои рукописи, однако, За выдачу рукописей Артеди хозяин квартиры, в
которой тот жил, потребовал большой выкуп, который был уплачен Линнеем
благодаря содействию Джорджа Клиффорда. Позже Линней подготовил рукопись своего
друга к печати и издал её в 1738 году под названием Ichtyologia. Кроме того,
предложения Артеди по классификации рыб и зонтичных растений Линней
использовал в своих работах.
Летом 1736 года Линней совершил поездку в Англию, где жил несколько
месяцев ; состоялось его знакомство с известными ботаниками того времени, в том
числе с Гансом Слоаном (1660—1753), Йоханом Якобом Диллениусом (1687—1747) и
Филипом Миллером (1691—1771) .
Три года, проведённые Линнеем в Голландии, — один из самых плодотворных
периодов его научной биографии. За это время вышли его основные сочинения:
первое издание Systema naturae («Система природы», 1736), Bibliotheca Botanica
(«Ботаническая библиотека», 1736), Musa Cliffortiana («Банан Клиффорда»,
1736), Fundamenta Botanica («Основания ботаники», «Основы ботаники», 1736),
Hortus Cliffortianus («Сад Клиффорда», 1737), Flora Lapponica («Флора
Лапландии», 1737), Genera plantarum («Роды растений», 1737), Critica botanica
(1737), Classes plantarum («Классы растений», 1738). Некоторые из этих книг
вышли с замечательными иллюстрациями, сделанными художником Джорджем Эретом
(1708-1770) .
В 1738 году Линней покинул Голландию. Через Бельгию он прибыл в Париж, где
пробыл месяц, встречаясь с французскими учёными, в том числе с ботаниками
братьями Жюссьё, Антуаном и Бернаром. Линней был избран иностранным членом-
корреспондентом Французской академии наук, при этом ему было обещано, что в
том случае, если он примет французское подданство, его изберут действительным
членом академии. Из Парижа Линней через Руан отправился в Швецию.
Вернувшись на родину, Линней больше никогда не выезжал за её пределы,
однако трёх лет, проведённых за границей, оказалось достаточно, чтобы очень скоро
его имя стало всемирно известным. Этому способствовали и его многочисленные
работы, изданные в Голландии (поскольку довольно быстро стало понятно, что
они в определённом смысле заложили фундамент биологии как полноценной науки),
и то, что он лично познакомился со многими авторитетными ботаниками того
времени (при том, что его нельзя было назвать светским человеком и ему плохо
давались иностранные языки). Как позже охарактеризовал Линней этот период своей
жизни, он за это время «написал больше, открыл больше и сделал крупных реформ
в ботанике больше, чем кто-нибудь другой до него за всю свою жизнь».
В самом конце 1734 года, на Рождественских каникулах, Линней познакомился в
Фалуне со своей будущей женой, 18-летней Сарой Лизой (Элизабет) Мореей (1716—
1806), дочерью местного городского врача Юхана Ханссона Мореуса (1672—1742),
который был человеком весьма состоятельным и образованным. Уже через две
недели после знакомства Линней сделал ей предложение. Как писал сам Линней в
одной из автобиографий, ему «встретилась девушка, с которой он хотел бы жить
и умереть. Полученное от неё 16 января „да" было подтверждено её отцом 17
января...» В конце февраля 1735 года, незадолго до своего отъезда за границу,
Линней и Сара обручились (без проведения официальной церемонии, которую было
решено отложить на три года).
В 1738 году, после возвращения Линнея на родину, он с Сарой обручился
официально, а в сентябре 1739 года в фамильном хуторе Мореусов состоялась их
свадьба.
Их первый ребёнок (позже получивший известность как Карл Линней младший)
родился в 1741 году. Всего у них было семеро детей (два мальчика и пять
девочек) , из которых двое (мальчик и девочка) умерли в младенческом возрасте.
Род красивоцветущих южноафриканских многолетников из семейства Ирисовые
(Iridaceae) был назван Линнеем Могаеа (Морея) — в честь жены и её отца.
У Линнея было три родных сестры и брат Самуэль. Именно Самуэль Линнеус
(1718—1797) сменил Нильса Ингемарссона Линнеуса, их отца, на посту
священнослужителя Стенбрухульта. Самуэль известен в Швеции как автор книги о
пчеловодстве.
Вернувшись на родину, Линней открыл врачебную практику в Стокгольме (1738).
Вылечив несколько фрейлин от кашля с помощью отвара из свежих листьев
тысячелистника, он вскоре стал придворным лекарем и одним из самых модных врачей
столицы. Известно, что в своей врачебной деятельности Линней активно
использовал ягоды земляники, — и для лечения подагры, и для очищения крови,
улучшения цвета лица, уменьшения веса. В 1739 году Линней, возглавив морской
госпиталь , добился разрешения вскрывать трупы умерших для определения причины
смерти.
Помимо врачебной деятельности, Линней преподавал в Стокгольме в горном
училище.
В 1739 году Линней принял участие в образовании Шведской королевской акаде-
мии наук (которая в первые годы своего существования была частным обществом)
и стал первым её председателем.
В октябре 1741 года Линней вступил в должность профессора медицины в Уп-
псальском университете и переселился в профессорский дом, располагавшийся в
университетском ботаническом саду (ныне — Сад Линнея). Здесь, в Уппсальском
университете, Линней проработал до конца жизни. Положение профессора
позволило ему сосредоточиться на писании книг и диссертаций по естествознанию. Слава
Линнея как учёного, а также как замечательного лектора, умеющего пробуждать в
слушателях интерес к познанию природы, особенно растений, привлекали в Уппса-
лу большое число молодых натуралистов из Швеции и других стран. Многие из них
защищали под руководством Линнея диссертации, темы которых обычно он давал
сам (текст этих диссертаций в большей степени также были написан или
надиктован самим Линнеем). С 174 9 года собрания этих диссертаций стали издаваться
под названием Amoenitates academicae («Академические досуги»).
Начиная с конца 1740-х годов некоторые из шведских учеников Линнея начали
участвовать в различных экспедициях, направлявшихся в самые разные части
света, — таких учеников стали называть «апостолами Линнея». Иногда это были
научные экспедиции (планы некоторых из них были разработаны самим Линнеем или
при его участии, иногда же цели экспедиций не были связаны с научными
изысканиями и ученики Линнея участвовали в них в качестве медиков. Из своих
путешествий большинство учеников привозили (или присылали) своему учителю семена
растений, гербарные и зоологические образцы — либо сами их обрабатывали и
публиковали. Экспедиции были связаны с большими опасностями: из 17 учеников,
которых обычно причисляют к «апостолам», семеро во время путешествий умерли.
Эта участь постигла и самого первого «апостола Линнея», Кристофера Тэрнстрёма
(1703—174 6) ; после того как вдова Тэрнстрёма обвинила Линнея в том, что
именно по его вине её дети будут расти сиротами, он стал отправлять в экспедиции
только тех своих учеников, которые были неженаты.
По поручению Шведского парламента Линней участвовал в научных экспедициях
на территории Швеции — в 1741 году на Эланд и Готланд, шведские острова в
Балтийском море, в 1746 году — в провинцию Вестергётланд (Западная Швеция), а
в 174 9 году — в провинцию Сконе (Южная Швеция).
В 1750 году Карл Линней был назначен на должность ректора Уппсальского
университета .
В 1758 году Линней приобрёл поместье (ферму) Хаммарбю примерно в десяти
километрах к юго-востоку от Уппсалы; загородный дом в Хаммарбю стал его летним
поместьем (поместье сохранилось, сейчас оно входит в состав принадлежащего
Уппсальскому университету ботанического сада «Линнеевское Хаммарбю»).
В 1774 году Линней перенёс первый удар (кровоизлияние в мозг), в результате
которого он был частично парализован. Зимой 1776—1777 года случился второй
удар: он потерял память, пытался уйти из дома, писал, путая латинские и
греческие буквы. 30 декабря 1777 года Линнею стало значительно хуже, и 10 января
1778 года он скончался в своём доме в Уппсале.
Как один из видных горожан Уппсалы, Линней был похоронен в Уппсальском
кафедральном соборе.
Линней заложил основы современной биноминальной (бинарной) номенклатуры,
введя в практику систематики так называемые nomina trivialia, которые позже
стали использоваться в качестве видовых эпитетов в биноминальных названиях
живых организмов. Введённый Линнеем метод формирования научного названия для
каждого из видов используется до сих пор (применявшиеся ранее длинные
названия , состоящие из большого количества слов, давали описание видов, но не были
строго формализованы). Использование латинского названия из двух слов —
название рода, затем специфичное имя — позволило отделить номенклатуру от так-
сономии.
Карл Линней является автором наиболее удачной искусственной классификации
растений и животных, ставшей базисом для научной классификации живых
организмов. Он делил природный мир на три «царства»: минеральное, растительное и
животное, использовав четыре уровня («ранга»): классы, отряды, роды и виды.
Описал около полутора тысяч новых видов растений (общее число описанных им
видов растений — более десяти тысяч) и большое число видов животных.
С XVIII века, вместе с развитием ботаники, активно стала развиваться и
фенология — наука о сезонных явлениях природы, сроках их наступления и
причинах, определяющих эти сроки. В Швеции именно Линней первым начал вести
научные фенологические наблюдения (с 1748 года, в Уппсальском ботаническом саду);
позже он организовал состоявшую из 18 станций сеть наблюдателей, она
просуществовала с 1750 по 1752 год. Одной из первых в мире научных работ по
фенологии стала работа Линнея 1756 года Calendaria Florae; развитие природы в ней
описывается большей частью на примере растительного царства.
Отчасти Линнею человечество обязано нынешней шкалой Цельсия. Изначально
шкала термометра, изобретённого коллегой Линнея по Уппсальскому университету
профессором Андерсом Цельсием (1701—1744), имела ноль в точке кипения воды и
100 градусов в точке замерзания. Линней, использовавший термометры для
измерения условий в парниках и теплицах, счёл это неудобным и в 1745 году, уже
после смерти Цельсия, «перевернул» шкалу.
Карл Линней оставил огромную коллекцию, в которую входили два гербария,
собрание раковин, собрание насекомых и собрание минералов, а также большая
библиотека. «Это величайшая коллекция, которую когда-либо видел мир», — писал он
своей жене в письме, которое он завещал огласить после своей смерти.
После долгих семейных разногласий и вопреки указаниям Карла Линнея вся
коллекция досталась его сыну, Карлу Линнею младшему (1741—1783), который перевёз
её из музея Хаммарбю в свой дом в Уппсале и в высшей степени усердно трудился
над сохранением входящих в неё предметов (гербарии и собрание насекомых к
тому времени уже пострадали от вредителей и сырости). Английский натуралист сэр
Джозеф Банкс (1743—1820) предлагал ему продать коллекцию, но он отказался.
Но вскоре после внезапной смерти Карла Линнея младшего от инсульта,
последовавшей в конце 1783 года, его мать (вдова Карла Линнея) написала Банксу,
что она готова продать ему коллекцию. Тот не стал покупать её сам, но убедил
это сделать молодого английского натуралиста Джеймса Эдварда Смита (1759—
1828) . Потенциальными покупатели были также ученик Карла Линнея барон Клас
Альстрёмер (1736—1794), российская императрица Екатерина Великая, английский
ботаник Джон Сибторп (1758—1796) и другие, но Смит оказался расторопнее:
быстро одобрив присланную ему опись, он утвердил сделку. Учёные и студенты
Уппсальского университета требовали от властей сделать всё, чтобы оставить
наследие Линнея на родине, однако король Швеции Густав III в это время
находился в Италии, а государственные чиновники отвечали, что не могут решить
этот вопрос без его вмешательства...
В сентябре 1784 года коллекция на английском бриге покинула Стокгольм и
вскоре была благополучно доставлена в Англию. Легенда, согласно которой шведы
посылали свой военный корабль на перехват английского брига, вывозившего
коллекцию Линнея, не имеет научных оснований, хотя и запечатлена на гравюре из
книги Р. Торнтона «Новая иллюстрация системы Линнея».
В составе коллекции, полученной Смитом, было 19 тысяч гербарных листов,
более трёх тысяч экземпляров насекомых, более полутора тысяч раковин, свыше
семисот образцов кораллов, две с половиной тысячи образцов минералов;
библиотека насчитывала две с половиной тысячи книг, свыше трёх тысяч писем, а также
рукописи Карла Линнея, его сына и других учёных.
Ещё при жизни Линней приобрёл всемирную известность, следование его учению,
условно называемое линнеанством, стало в конце XVIII века повсеместным. И
хотя сосредоточенность Линнея при изучении явлений на сборе материала и его
дальнейшей классификации выглядит с точки зрения сегодняшнего дня чрезмерной,
а сам подход представляется весьма однобоким, для своего времени деятельность
Линнея и его последователей стала очень важной. Дух систематизации, которым
было пронизана эта деятельность, помог биологии в достаточно короткие сроки
стать полноценной наукой и в каком-то смысле догнать физику, активно
развивавшуюся в течение XVIII века в результате научной революции.
Одной из форм линнеанства стало создание «линнеевских обществ» — научных
объединений натуралистов, которые строили свою деятельность на основе идей
Линнея. Ещё при его жизни, в 1774 году, в Австралии возникло Линнеевское
общество Нового Южного Уэльса, существующее и поныне.
В 1788 году Смит основал в Лондоне Linnean Society of London («Лондонское
Линнеевское общество»), целью которого было объявлено «развитие науки во всех
её проявлениях», в том числе хранение и разработка учения Линнея. На
сегодняшний день это общество является одним из авторитетнейших научных центров,
особенно в области биологической систематики. Значительная часть коллекции
Линнея до сих пор хранится в специальном хранилище общества (и доступна для
исследователей).
Вскоре после Лондонского общества появилось аналогичное общество в Париже —
«Парижское Линнеевское общество». Его расцвет пришёлся на первые годы после
Великой французской революции. Позже подобные «линнеевские общества»
появились в Австралии, Бельгии, Испании, Канаде, США, Швеции и других странах.
Многие из этих обществ существуют до настоящего времени.
Ещё при жизни Линнею давали метафорические имена, подчёркивающие его
уникальное значение для мировой науки. Его называли Princeps botanicorum
(переводов на русский язык встречается несколько — «Первый среди ботаников»,
«Принц ботаников», «Князь ботаников»), «Северный Плиний» (в этом имени Линней
сравнивается с Плинием Старшим, автором Естественной истории), «Второй Адам»,
а также «Повелитель рая» и «Давший имена миру животных». Как писал сам Линней
в одной из своих автобиографий, «из маленькой хижины может выйти великий
человек» .
В 1753 году Линней стал кавалером Ордена Полярной звезды — ордена
гражданских заслуг Швеции.
20 апреля 1757 года Линнею был пожалован дворянский титул, его имя как
дворянина стало теперь записываться Carl von Linne (решение о возведении в
дворянство было утверждено в 1761 году). На родовом гербе, который он себе
придумал , имелся щит, разделённый на три части, окрашенные в три цвета, чёрный,
зелёный и красный, символизирующие три царства природы (минералы, растения и
животные). В центре щита находилось яйцо. Сверху щит был увит побегом линией
северной, любимого растения Карла Линнея. Под щитом размещался девиз на
латинском языке: Famam extendere factis («славу умножай делами»).
Присвоение сыну бедного священника дворянского звания, даже после того как
он стал профессором и известным учёным, отнюдь не было в Швеции рядовым
явлением.
Как пишет современный исследователь жизни Линнея профессор Г. Бруберг, Карл
Линней, ставший, несмотря на своё скромное происхождение, всемирно известным
учёным, — «важный элемент шведской национальной мифологии», «символ
вступления бедной и изнурённой нации в стадию зрелости, силы и власти»]. Такое
отношение к Линнею становится тем более понятным, что молодость учёного пришлась
на тот период, когда Швеция вместе с гибелью короля Карла XII в 1718 году
потеряла статус великой державы.
Жорж-Луи Леклерк, граф де Бюффон (фр. Georges-Louis
Leclerc, Comte de Buffon 1707—1788) — французский
натуралист , биолог, математик, естествоиспытатель и писатель
XVIII века. Высказал идею о единстве растительного и
животного мира.
Получил от своего отца, Бенжамена Леклерка, советника
парламента в Дижоне, хорошее образование, объехал с
молодым герцогом Кингстоном Францию и Италию, затем отправился
в Англию, где перевёл «Метод флюксий» (лат. Method of
Fluxions) Ньютона и «Статистику растений» Галя. Эти
переводы и несколько самостоятельных статей математического
содержания вызвали в 1733 году назначение его членом
Академии наук; в 1739 году он был назначен интендантом
Королевского ботанического сада в Париже, и с этого времени деятельность его была
посвящена преимущественно естественным наукам.
Бюффон умер в Париже 16 апреля 1788 года, после того как Людовик XV возвёл
его в графское достоинство, а Людовик XVI, ещё при его жизни, почтил бюстом,
установленным у входа в королевский кабинет естествознания с надписью:
«Majestati naturae par ingenium».
В то время, как родившийся в одном с ним году Линней поставил себе задачей
создание формальной стороны науки, систематики и классификации, — Бюффон
старался противопоставить строгому методическому ходу описания природы и
наружного вида животных их нравы и образ жизни, и тем возбудить интерес
образованных людей к животному миру. Соответственно с этим, план его состоял в том,
чтобы собрать отдельные факты из всех отраслей естествоведения и
воспользоваться ими для выяснения системы природы. Но для выполнения этого плана ему
недоставало как основательного знания, так и терпения в трудоёмких
исследованиях. Одарённый живым воображением и склонный разрешать сомнения блестящими
гипотезами, он не мог приспособиться к строго научному методу Линнеевской
школы. Важная заслуга Бюффона состоит в том, что он положил конец смешению
позитивной теологии с естествоведением. Это стремление не осталось без
влияния и вне Франции. С подачи Бюффона свободные воззрения, несмотря на сильную
оппозицию Галлера, Бонне и некоторых немецких ученых, пробили себе путь по
всем направлениям, и, кроме того, его наблюдения дали толчок более глубоким
научным исследованиям.
С научной точки зрения сочинения Бюффона имеют сегодня мало значения, между
тем как они всё ещё представляют собой образец ораторского, иногда
высокопарного стиля. Его философские попытки объяснения явлений природы нашли резкого
противника уже в Кондильяке и могли привлечь к себе только как поэтическое
представление природы; такова, например, написанная в самом блестящем стиле
теория Земли («эпохи природы»). Наблюдения над жизнью животных редко собраны
им самим, но остроумно обработаны, хотя и не с физиологической точки зрения.
Научное значение имеют ещё систематические работы Добантона, товарища
Бюффона, который принимал серьёзное участие в «Естественной истории млекопитающих»
Бюффона.
В противоположность К. Линнею, отстаивавшему в своей классификации мысль о
постоянстве видов, Бюффон высказывал прогрессивные идеи об изменяемости видов
под влиянием условий среды (климата, питания и т. д.). В области геологии
Бюффон систематизировал известный в то время фактический материал и
разработал ряд теоретических вопросов о развитии земного шара и его поверхности.
Самая незначительная часть сочинений Бюффона посвящена минералогии. В
«Естественной истории животных» рассмотрены млекопитающие, птицы и большая часть
рыб; она началась в 174 9 году (3 тома) и закончилась в 1783 году (24-й том).
Содержит также опыты по геогении, антропологии и т. д. В ней он описал
множество животных и выдвинул положение о единстве растительного и животного мира.
В этом труде он также утверждал, что человек произошёл от обезьяны. Это
вызвало резкую реакцию негодования, а книга была публично сожжена палачом.
Другие источники утверждают, что он в итоге отверг идею о происхождении человека
от обезьяны, которая выдвигалась Джеймсом Бёрнеттом.
В первой геологической работе «Теория Земли» (174 9) выдвинул гипотезу
образования земного шара как осколка, оторванного от Солнца падением на него
кометы и постепенно остывавшего до самого центра. Бюффон преувеличивал значение
геологической деятельности моря и недооценивал вулканические явления и
тектонические движения в истории Земли. Ему принадлежит гипотеза развития земного
шара и его поверхности.
Сочинения Бюффона издавались часто, обыкновенно под заглавием «Естественная
история» (Histoire naturelle generale et particuliere).
Переводы и выдержки из них есть почти на всех европейских языках.
Бернар Ле Бовье де Фонтенель (фр. Bernard le Bovier de
Fontenelle; 1657—1757) — французский писатель и ученый,
племянник Пьера Корнеля, родом из Руана.
Получил образование под руководством иезуитов; избрал
юридическую карьеру, но после первой же неудачи отказался
от неё и решил заняться литературой. Написал несколько
пьес („Brutus", „Bellerophon", „Endymion" и др.), очень
посредственных и не имевших успеха; в 1683 г. выпустил
„Dialogues des morts", в которых уже отразилось до
известной степени его миросозерцание; три года спустя обратил на
себя общее внимание рассуждением „Entretiens sur la pluralite des mondes"
(«Рассуждение о множественности миров»).
В 1691 г. Фонтенель был избран членом Французской академии. В 1708 г.
напечатал один из лучших своих трудов, особенно по языку и манере изложения;
„Eloges des academiciens" (2 изд. 1719 г.).
Фонтенель дожил почти до ста лет и застал на закате своих дней совершенно
иную эпоху — просветительный и философский век, одним из предшественников и
провозвестников которого был он сам. Он посещал литературные салоны маркизы
де Ламбер, мадам Тансен, мадам Жофрен и др., пользуясь уважением нового
поколения. В „Entretiens sur la pluralite des mondes", а также в „Histoire des
oracles" (1687) очень ярко отразилось скептическое миросозерцание Фонтенеля,
его убеждение в том, что все истины требуют проверки и солидных
доказательств, его более чем холодное отношение к религии и всему, что с ней
связано, отрицание всего чудесного и сверхъестественного, скрытые нападки на
католицизм, облеченные в форму оценки языческих верований.
Эти особенности миросозерцания Фонтенеля всего более сближали его с
философами XVIII века, которые могли видеть в нём раннего защитника рационализма и
скептической философии. Как человек, Фонтенель отличался любезным,
общительным, но холодным характером, ничем не увлекался, мог рассуждать в красивой и
ясной форме о каких угодно вопросах, никогда не имел настоящих друзей, хотя у
него было всегда много знакомых.
Избранный в члены Парижской академии наук, Фонтенель был непременным
секретарем академии с 1699 по 1741 г.
Убеждённый картезианец, Фонтенель был более писателем-популяризатором, чем
учёным. «Entretiens sur la pluralit e des mondes» (П., 1686) в очень изящной
и лёгкой форме разговоров, происходивших по вечерам под открытым небом между
автором и маркизой, ранее ничего не слышавшей о предмете, излагают важнейшие
сведения о земле, луне, планетах, неподвижных звёздах как о солнцах в среде
собственных планетных систем. Автор нередко пользуется в своих объяснениях
вихрями Декарта. Как популяризатор, он с особенным вниманием останавливается
на интересном для светских людей вопросе об обитаемости других миров.
Вопрос этот решается им утвердительно как для Луны, так и для других
планет: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Успех книга имела огромный:
она переведена почти на все европейские языки и имела множество изданий во
Франции, из которых особенно замечательным было вышедшее в 1800 г. с
примечаниями Лаланда и затем перепечатанное в 1826 г. под заглавием «La pluralite
des mondes, precede e de l'astronomie des dames par J. de Lalande» (2 изд.
П.) .
На русском языке книга Фонтенеля в переводе кн. Антиоха Кантемира,
сделанном в 1730 г., появилась в печати в 1740 г. под заглавием «Разговоры о
множестве миров господина Фонтенеля парижской академии наук секретаря» (218 стр. ,
СПб.). Переводчик присоединил от себя предисловие и примечания. Третье
издание того же перевода вышло в 1802 г. Ив том же, 1802 году в Москве был
опубликован новый перевод княгини Е. А. Трубецкой.
В начале XIX века, когда слава и распространенность сочинения Фонтенеля уже
приходили к концу, появилась согласованная с новейшими на тот момент успехами
астрономии попытка его продолжения Н. Favre, «Fontenelle et la Marquise de G.
dans les mondes» (Женева, 1821).
В его честь назван кратер на Луне.
Иоганн Георг Сигезбек (нем. Johann Georg Siegesbeck;
1686-1755) — член Петербургской академии наук, врач,
ботаник , директор Ботанического сада в Петербурге.
Иоганн Георг Сигезбек родился в городе Наумбург
(Германия) в 1686 году. Врачебное образование получил в Виттен-
бергском университете и там же был признан доктором
медицины в 1716 году, защитив диссертацию «De Borella». После
окончания университета занимался врачебной практикой в
Зеегаузене, а в 1730 году переселился в Хельмштедт. Гей-
стер рекомендовал его архиатеру фон Фишеру, и последний
вызвал его в Россию. Летом 1735 года Сигезбек переезжает
I в Петербург, где поступает врачом в петербургский морской
госпиталь. В то же время он получает должность директора Ботанического сада
(на Аптекарском острове) и преподавателя ботаники при петербургском
госпитале . Сам он называл себя «префектом ботанического сада». Ботанический сад уже
в то время был замечателен в научном отношении.
В 1742 году Сигезбек подает в академическую канцелярию прошение о
назначении его членом академии по кафедре ботаники. Лесток, бывший в то время
всемогущим, приказал И. Д. Шумахеру дать место Сигезбеку, признанному ненужным для
службы в ведомстве медицинской канцелярии. Кафедра ботаники и натуральной
истории недавно освободилась за смертью Аммана, и Шумахер 5 апреля 1742 года
подписал постановление о назначении Сигезбека на эту кафедру. Ему было
поставлено в обязанность заниматься естественными науками, как должно члену
Академии и содержать в порядке Ботанический сад. Жалованья ему назначено было
800 рублей в год с казённой квартирой, отоплением и освещением.
Однако Сигезбек недолго оставался академиком. Труды его в области ботаники
были весьма скромны. В 1736 году он составил и издал каталог растений
Ботанического сада и две статьи, которые Рупрехт впоследствии назвал «пустыми».
Кроме того, за Сигезбеком шла слава скандалиста. Его отношения с
академической канцелярией и её начальником Шумахером быстро испортились. Он говорил,
что Шумахер не выполняет его требований, касающихся содержания ботанического
сада, не выдаёт необходимых для этого денег и не отпускает дров в оранжерею,
«мстя имеющимся ссорам с собранием академическим». При этом Сигезбек
высказывал опасение, «чтоб с ним то же не сделалось, как и с бывшим прежде него
профессором, который от претерпенных от академической канцелярии досад и
утеснений в меланхолию пришёл и живот свой скончал». 18 января 1745 года Шумахер
предложил Сигезбеку оставить службу в Академии, но тот ответил, что Шумахеру
не дано прав увольнять академиков по своему произволу. Граф К. Г.
Разумовский, вступив в должность президента Академии Наук, подписал 1 мая 1747 года
определение, по которому Сигезбек был отрешен от должности на том основании,
что «адъюнктом Крашенинниковым и без него пробавиться можно... да и нужды в
ботанической науке при Академии такой нет, чтоб профессора на столь великом
иждивении за одну только ботанику содержать». 17 июля 1747 года Сигезбек уехал
за границу. Последние годы своей жизни он провел в Зеегаузене, где работал
врачом. Умер он там же в 1755 году.
В 1737 году Сигезбек издал свою «Ботанософию», в которой оспаривал
гениальное открытие Линнея о полах растений. Он писал:
«Кто в мире поверит, что Бог мог внести ... такой бесстыдный разврат в дело
размножения у растений. Было бы скандально излагать молодым студентам эту
распутную систему.»
И. Г. Гмелин в письме к Стеллеру от 30 января 1744 года говорит: «В Hortus
Cliffortianus, а также в Flora Lapponica растения расположены по половой
методе . Эта метода уже имела свою fata: г. проф. Сигезбек писал против неё, а
Гледич и Броваль защищали Линнея против Сигезбека».
Линней был весьма обижен выступлением Сигезбека, тем более, что раньше тот
восхищался его научными трудами и вёл с ним оживлённую переписку. Незадолго
до выхода в свет «Ботанософии», положившей начало ссоре, Линней дал вновь
описанному роду растений из семейства сложноцветных название Сигезбекия
(Sigesbeckia). Позже, посылая семена сигезбекии восточной в Петербург, Линней
написал на мешочке Cuculus ingratus — «кукушка неблагодарная». Сигезбек очень
был оскорблён, когда из семян со странным названием выросло растение, носящее
его имя.
Сигезбек в своём труде «Dubia contra systema Copernicanum» (1735) оспаривал
вполне принятую тогда гелиоцентрическую систему мира Коперника.
Сигезбек был известен также своими выпадами против Гмелина. В декабре 1743
года в протокол академического заседания была внесена следующая жалоба
Сигезбека:
«Когда г-н доктор Гмелин, химии и истории натуральной профессор, прибыл из
Сибири, то долго будучи в отлучке и совсем отвыкнув чрез различные перемены и
даже обычаи от академических постановлений, стал вмешиваться в дела
ботанической профессии, а меня, как профессора ботаники и начальника академического
сада, обижал, беспокоил и часто возбуждал бесполезные столкновения. Притом
ещё не только исказил каталог сибирских растений из описаний покойного
Аммана, в академическом саду необходимый и умноженный, моею рукою выбранный и
сданный в академический архив, но в последнем академическом заседании 12
декабря 1743 года объявил ложным и совсем плохим мое описание de Majanthemo,
изданное в 1736 году...
Сигезбек находил такое поведение особенно непристойным ввиду того, что
Гмелин, по его мнению, был по части ботаники новичком, а он — старый профессор,
преподававший эту науку тогда, когда Гмелин был ещё ребёнком. Гмелин в то
время уже прославился как исследователь флоры Сибири. По свидетельству Гмели-
на, Сигезбек не любил давать кому-либо рассматривать какие-нибудь
замечательные растения, поэтому Гмелин был вынужден развести себе частный сад, для
которого не надеялся достать семян от Сигезбека. Когда Flora Sibirica Гмелина
была приготовлена к печати и представлена в академическое собрание на
рассмотрение, Сигезбек возражал ему, причём признавал превосходною описательную
часть сочинения, но находил неправильным метод распределения растений.
В 1745 году Сигезбек из-за пустяков поссорился с С. П. Крашенинниковым и
довёл ссору до разбирательства в академическом заседании. Ссора произошла из-
за того, что Крашенинников пожаловался начальству на буйное поведение членов
большой семьи Сигезбека (у него было трое сыновей и пять дочерей), которые
избивали прислугу. М. В. Ломоносов, друживший с Крашенинниковым, иногда
наводил порядок в отношениях соседей.
В том же 1745 году у него произошли недоразумения с физиологом академиком
Вейтбрехтом (англ. Josias Weitbrecht). Сигезбек предложил в академическом
заседании своего сына в адъюнкты по кафедре анатомии, а Вейтбрехт возразил:
«Где было молодому Сигезбеку учиться анатомии, когда он несколько лет
прогулял» .
************
ЕДКИЕ ПРОЗВИЩА.
Если Линней находил выход своим отрицательным эмоциям в том, что награждал
именами своих научных противников соответствующие их облику растения (всего
знаменитый ботаник описал и дал название полутора тысячам видов растений), то
другой естествоиспытатель Александр Гумбольдт "клеймил" своих научных
оппонентов, присваивая им довольно едкие прозвища. Так, Гумбольдт очень долго
никак не мог найти общего языка с французской школой химиков, и их ожесточённые
диспуты принимали настолько крутой оборот, что выброс негативной энергетики
чуть ли не укладывал спорщиков в постель. Стороны абсолютно не желали
выслушивать доводы друг друга и при общении только ещё больше распалялись. Какой
же нашёл выход из создавшегося положения Гумбольд? Прозвав знаменитого химика
и физика Ж. Гей-Люссака за его въедливость и назойливость "поташом", он стал
пользоваться остроумно придуманным прозвищем и в научной полемике. Тенара
Гумбольдт за банальные и "безвкусные" выступления очень точно окрестил
"содой". "Сода" и "Поташ" составляли удачную пару как для совместной работы,
так и для насмешек.
Известного химика К.-Л. Бертолле Гумбольдт прозвал "аммиаком", но вовсе не
потому, что тот определил химический состав этого вещества.
Бертолле с лёгкой руки Гумбольда был окрещён таким образом из-за
бесцеремонного и фамильярного обращения (с "запашком") с теми учёными, которые не
желали разделять его взглядов. Помимо того Бертолле был болезненно
честолюбив , мстителен и любил побравировать своей приближённостью к императорскому
трону. Наполеон весьма покровительствовал ему. Бертолле был одержим целью во
что бы то ни стало сделать карьеру. И это ему удалось: его, наконец,
назначили министром. Но как только состоялось долгожданное назначение, в учёных
кругах Гумбольдтом была запущена следующая "заупокойная" шутка. Говорили, что,
когда Бертолле уйдёт в мир иной, его надгробную плиту будет целесообразным
сопроводить такой эпитафией: "Здесь покоится крупный химик. Это единственное
место, которого он не добивался". Понятно, что боясь попасть на язык
Гумбольдта, многие стали держать свой собственный язык в узде и уже не лезли на
рожон при обсуждении "горячих" проблем химической науки.
Луи Жак Тенар (фр. Louis Jacques Thenard; 1777—1857) —
французский химик, член Парижской АН (1810) и ее президент
в 1823 г.
Родился в Ла-Луптьере (близ Ножан-сюр-Сен). В 1798 году
окончил Политехническую школу в Париже, где прошел курс
наук у Л. Воклена, и остался там же работать.
Стал профессором Коллеж де Франс (1804-1840 гг.), а. с
1810 г. и профессором Парижского университета и
Политехнической школы в Париже.
Областью научных интересов Тенара главным образом была неорганическая
химия. Совместно с Ж. Гей-Люссаком разработал способ получения калия и натрия
восстановлением их гидроксидов железом при нагревании, в 1808 г. получил бор
(содержащий примеси) действием калия на оксид бора, обнаружил действие света
на реакцию хлора с водородом (1809 г.), предложил метод анализа органических
веществ, доказал, что натрий, калий, иод и хлор - химические элементы, а
хлороводородная и иодоводородная кислоты не содержат кислорода (1810 г.).
Открыл (1818 г.) пероксид водорода и получил это вещество в чистом виде. В
том же году открыл амид натрия.
Тенар - автор многочисленных работ в области химии и химической технологии.
Так, в 1818-1824 гг. он обнаружил каталитическое действие твердых тел на
разложение пероксида водорода, и с тех пор эта реакция служит эталонной для
определения каталитической активности различных веществ. В 1813 г. Тенар провел
серию экспериментов по термическому разложению аммиака под влиянием железа,
серебра, меди, золота и платины.
Работая в области органической химии, он провел ряд успешных синтезов
производных фосфинов (в частности триметилфосфина в 1845 г.), впервые
сформулировал и подтвердил экспериментально различия между простыми (диэтиловыи) и
сложными эфирами, выделил холиновую кислоту из желчи.
В 1826 г.Тенар стал иностранным почётным членом Петербургской АН. Его
именем назван минерал тенардит.
************
ПОРАЖЕНЧЕСТВО НАУКИ
ПЕРЕД ВЛАСТОЛЮБЦАМИ
Несмотря на эту положительную сторону мести "по-учёному", она как таковая
всё-таки была в истории науки явлением губительным, поскольку неуёмная
зависть к чужим оригинальным работам, процветающий вандализм и необъективность
научных оценок способствовали насильственному вытеснению из учёной среды
самых талантливых исследователей. Особенно, если им "везло" на конфликты с
карьеристами. Не угодив в прошлом какому-нибудь "авторитету", стремящемуся к
исключительному положению в иерархической структуре власти, они в последующем
были обречены отвечать за проявленную некогда дерзость втройне. Ведь
мстительный и злопамятный исследователь очень опасен для науки, тем более, если
он ещё и обладает при этом значительной административной властью. Быстро
войдя в её вкус и убедившись на практике в своих неограниченных возможностях
влиять на судьбу любого учёного, на деятельность любого научного учреждения,
на развитие науки в целом, такие горе-администраторы с лёгкостью
расправлялись с неугодными коллегами на всём протяжении истории, то по "щучьему"
велению изменяя курс движения научной мысли, то без повода закрывая наиболее
перспективные темы. Сколько таких "наукоуправителей" нанесли вреда науке, даже
трудно сказать. И ещё труднее назвать масштабы нанесённого ими ей ущерба,
если всего лишь один "крепко стоящий" академик или министр просвещения,
пользуясь неограниченными полномочиями, мог натворить столько бед и умертвить
столько ценных идей, попутно расправившись и с их авторами, что потом целому
поколению учёных с трудом удавалось восстановить былой статус-кво и вернуть в
прогрессивное русло научную и изобретательскую мысль.
Более всех "отоспался" на науке незабвенный "народный" академик Трофим
Лысенко, задумавший переделать природу "по образу и духу своему".
Подозрительными путями прорвавшийся в самые "верха" и получивший благословение
сталинского руководства на перекраивание фундаментальных законов естествознания,
Лысенко на основе выдвинутой им ошибочной концепции стал с методической
последовательностью наносить мощные удары по передовым рубежам советской
биологии, последствия которых до сих пор заявляют о себе "во весь голос". Но этого
ему показалось мало. Одержимый идеей повернуть реки вспять, этот случайно
оказавшийся в большой науке никчёмный человек стал ещё и свирепо уничтожать
её лучшие кадры.
С его "тяжёлой" руки сначала были необоснованно отстранены, а затем и
попросту морально и физически уничтожены такие талантливые исследователи, как
Н.К. Кольцов, Н.И. Вавилов, С. С. Четвериков, Г. А. Надсон, Г. А. Левитский...
Список можно продолжать до бесконечности. "Пойдём на костёр, будем гореть, но
от убеждений своих не откажемся!" — это вырвавшееся из самого нутра
восклицание Вавилова в полной мере можно переадресовать любому из сталино-
лысенковских жертв. По его милости эти современные "джордано бруны" не
единожды стояли перед выбором — смерть или отречение от собственных убеждений, но
в отличие от "сдавшегося" Г. Галилея до последних минут жизни сохраняли
верность себе и науке.
"Лысенковщина" оказалась на редкость живучей. Набравшая силы в период
мрачного сталинского произвола она продолжала душить интеллект и в период
"весёлой" хрущёвской оттепели, глумилась над "диссидентами" в застойные
брежневские времена и продолжает каркать из-за угла при нынешнем расширенном
воспроизводстве научного бесплодия! Характеризуя весь этот беспощадный террор,
при котором направо и налево летели головы смельчаков и "непримиримых",
брались "под стражу" их идеи, мысли и труды, вполне можно говорить о конвейерном
процессе сокрушения интеллекта и обесценивания человеческой личности. На
откуп отдельных лиц отдавались целые научные дисциплины, им предоставлялось
"эксклюзивное" право распоряжаться "людским фондом" на своё усмотрение.
Всякий талант, не признающий над собой монопольную власть научных боссов, был
автоматически обречён на изгнание из своей профессиональной сферы, а затем и
из собственной страны.
Вспомним, как вся творческая интеллигенция, включая мировое сообщество,
полюбила добродушного "Горби1" с его пылкими призывами к "консенсус". А ведь
именно Указом Президента СССР весь комплекс научных учреждений вместе с его
сотрудниками, научной тематикой и средствами, богатейшим парком приборов и
оборудования, многомиллионными научными изданиями и журнальной периодикой был
передан в безраздельное пользование команде Г.И. Марчука и кучке
несостоятельных академиков, получивших от М.С. Горбачева полномочия по выкорчёвыванию
"неудобных" для "нового политического мышления" умов. Несколько сотен учёных
получили "законные" основания определять судьбы многих сотен тысяч людей, за-
Михаил Сергеевич Горбачёв (род. 1931) — советский, российский и мировой
политический и общественный деятель. Последний генеральный секретарь ЦК КПСС. Последний
Председатель Президиума Верховного Совета СССР, затем первый председатель Верховного
Совета СССР. Первый и последний Президент СССР.
нятых в научно-технической сфере. Какие учёные? Вавиловы или Лысенки? Да не
все ли равно? А что творится с учёным российским научным потенциалом в наши
дни ельцинских реформ! Так бесцеремонно и безбожно пройтись по живому
организму науки не осмелилась никакая другая власть страны, считающей себя
цивилизованной !
Вот такой принцип неизбирательного руководства наукой и породил новый
произвол. Всякому разумному существу понятно, что, если на вершине научной
пирамиды оказываются достойные личности, для которых морально-этические принципы
не просто провозглашённые с трибуны слова, то от этого наука только
выигрывает . Наша земля родила немало таких истовых организаторов науки, блестящих
учёных, благодаря самоотверженным усилиям которых российская наука обрела
своё лицо и в отдельных направлениях получила столь качественное развитие,
что сумела удивить весь цивилизованный мир. Это плеяда имён, известных во
всех его уголках,— Капица, Тамм, Курчатов, Семёнов, Келдыш, братья Вавиловы,
Орбели, Алихановы и многие другие наши "звезды" ярко сияющие на научном
небосклоне .
Совсем другое дело, когда "наверху" оказываются академики и профессора, для
которых переступить нравственные границы — раз плюнуть. Эти "выкидыши"
административно-командной системы очень опасны, ибо, как правило, загребают жар
чужими руками. Но это ещё полбеды. Настоящая научная драма разыгрывается,
когда они, разжирев у дармовых кормушек, начинают демонстрировать полную
индифферентность к развивающейся научной мысли, а их собственные неблаговидные
поступки и действия обретают настолько уродливые очертания, что тут же
сказываются на морально-психологическом климате почти всех научных подразделений и
институтов. Можно назвать целый ряд учёных мужей, от "руководящей
деятельности" которых наука терпела поистине стихийные бедствия. Но эта деликатная
тема требует отдельного разговора.
Говорят, у сильного духом человека и мораль сильна. Но значит ли это, что
всякий сильный силён духом и слабость уступает силе? Австрийский зоолог
Конрад Лоренц1, один из основоположников науки о поведении животных — этологии,
в своей "нобелевской" речи в 1973 году отмечал, что, например, сильные и
агрессивные волки никогда, даже при самом неблагоприятном стечении
обстоятельств, не пускают в ход зубы против членов своей "стаи". А вот голуби, на
вид весьма приветливые и "слабые" создания природы, достаточно аморально
ведут себя по отношению к своим же собратьям, заклёвывая их при дележе добычи
или самок до смерти.
Служители науки — не волки и не голуби. Но, тем не менее, кое в чём их
поведение совпадает с повадками и тех, и других. Агрессивной силы исполнены
зачастую учёные, опережающие умом свой век. Для штурма прочной цитадели старых
научных воззрений им действительно необходимы и твёрдость характера, и
железная воля, о чём, по-видимому, заботится сама природа. Но она же сверх меры
одаривает их великодушием, нравственным величием, благожелательностью по
отношению к коллегам. Этой силы бояться не следует. Но не дай бог, когда она
обнаруживается у человека с весьма ограниченными творческими возможностями и
"рыхлым" моральным кодексом, который за недостаток природной одарённости
начинает мстить всем и вся, компенсируя собственную ущербность мощной расправой
над истинными талантами и замещая здравый смысл абсурдной логикой "личных
интересов" .
1 Конрад Цахариас Лоренц (нем. Konrad Zacharias Lorenz; 1903—1989) — выдающийся
австрийский учёный, один из основоположников этологии — науки о поведении животных,
лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1973, совместно с Карлом фон
Фришем и Николасом Тинбергеном).
У обеих "крайних" групп сила и слабость проявляются по-разному. Если первая
использует "пресс" лишь при защите от натиска консервативных научных сил и в
целом безопасна, то вторая группа меняет обличье, превращаясь из волчьей стаи
в голубиную, и хотя и не выбрасывает клыки, а воркует, всё равно видит своей
задачей повсеместное уничтожение всего прогрессивного и лучшего в научной
обители. И уж совсем худо, когда эта вторая лицемерная группа начинает "на
законном основании" верховодить над первой.
Месть несостоявшегося плюс облечённого властью учёного — страшное дело, ибо
в этом случае на каждого нового Моцарта1 непременно находится "свой"
Сальери2 .
Николай Константинович Кольцов (1872—1940) —
выдающийся русский биолог, автор идеи матричного синтеза
хромосом.
Кольцов был «купеческим сыном», родился в Москве в
семье бухгалтера крупной меховой фирмы. Блестяще окончил 6-
ю Московскую гимназию. В 1890 году поступил на
естественное отделение физико-математического факультета
Московского университета, где специализировался в области
сравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии. Научным
руководителем Кольцова в этот период был глава школы
русских зоологов М. А. Мензбир.
В 1895 году Мензбир рекомендовал Кольцова по окончании
университета к оставлению «для подготовки к
профессорскому званию». С 1899 года Кольцов — приват-доцент Московского университета.
После трёхлетних занятий и успешной сдачи шести магистерских экзаменов Кольцов
был командирован на два года за границу. Работал в лабораториях Германии и на
морских биостанциях в Италии. Собранный материал послужил основой для
магистерской диссертации, которую Кольцов защитил в 1901 году. Работы Кольцова по
биофизике клетки и, особенно, по факторам, определяющим форму клетки, стали
классическими и входят в учебники.
Член-корреспондент АН СССР (1925; Петербургской академии наук — с 1916,
Российской академии наук — с 1917), академик ВАСХНИЛ (1935).
1 Вольфганг Амадей Моцарт, полное имя Иоганн Хризостом Вольфганг Теофил Моцарт (нем.
Joannes Chrysostomus Wolfgang Theophilus Mozart 1756—1791) — австрийский композитор,
капельмейстер, скрипач-виртуоз, клавесинист, органист. По свидетельству
современников, обладал феноменальным музыкальным слухом, памятью и способностью к
импровизации. Моцарт широко признан одним из величайших композиторов: его уникальность
состоит в том, что он работал во всех музыкальных формах своего времени и во всех достиг
наивысшего успеха. Наряду с Гайдном и Бетховеном, принадлежит к наиболее
значительным представителям Венской классической школы.
2 Антонио Сальери (итал. Antonio Salieri, 1750—1825) — итальянский и австрийский
композитор, дирижёр и педагог. С 16 лет жил и работал в Вене. Давняя легенда
связывает имя Сальери с именем Моцарта как предполагаемого его убийцы. Однако на родине
композитора даже не подозревали о существовании этой легенды, пока в Италию на
гастроли не приехал английский театр с пьесой Шеффера. Именно эта пьеса, вызвавшая
негодование в Италии, побудила Миланскую консерваторию инициировать процесс над
композитором — по обвинению в убийстве Моцарта. В мае 1997 года суд, заседавший в главном
зале миланского Дворца юстиции, заслушав свидетелей обвинения и защиты
(исследователей жизни и творчества Моцарта и Сальери, а также врачей), вынес оправдательный
приговор : не убивал.
В 1920 году Кольцов рассматривался как один из обвиняемых по делу
«Тактического центра»:
«Но вот самые страшные их действия: в разгар гражданской войны они... писали
труды, составляли записки, проекты. Да, «знатоки государственного права,
финансовых наук, экономических отношений, судебного дела и народного
образования», они писали труды! (И, как легко догадаться, нисколько при этом не
опираясь на предшествующие труды Ленина, Троцкого и Бухарина...) Проф. С. А. Кот-
ляревский — о федеративном устройстве России, В. И. Стемпковский — по
аграрному вопросу (и, вероятно, без коллективизации...) , В. С. Муралевич — о
народном образовании в будущей России, Н. Н. Виноградарский — об экономике. А
(великий) биолог Н. К. Кольцов (ничего не видавший от родины, кроме гонений и
казни) разрешал этим буржуазным китам собираться для бесед у него в
институте. (Сюда же угодил и Н. Д. Кондратьев, которого в 1931 г. окончательно
Засудят по ТКП.)».
И был приговорён верховным ревтрибуналом в числе девятнадцати обвиняемых к
расстрелу, однако расстрел был заменён, по одним данным, на условное тюремное
заключение на пять лет, по другим, — на концентрационный лагерь до конца
гражданской войны. После вмешательства М. Горького освобожден и восстановлен в
должности директора Института экспериментальной биологии.
Скончался от инсульта в 1940, похоронен на Введенском кладбище в Москве.
Показал, главным образом на сперматозоидах десятиногих ракообразных,
формообразующее значение клеточных «скелетов» (кольцовский принцип), действие
ионных рядов на реакции сократимых и пигментных клеток, физико-химических
воздействий на активацию неоплодотворённых яиц к развитию. Первым разработал
гипотезу молекулярного строения и матричной репродукции хромосом
(«наследственные молекулы»), предвосхитившую главнейшие принципиальные положения
современной молекулярной биологии и генетики (1928).
Сергей Сергеевич Четвериков (1880—1959) — выдающийся
русский биолог, генетик-эволюционист, сделавший первые
шаги в направлении синтеза менделевской генетики и
эволюционной теории Чарльза Дарвина.
Он раньше других учёных организовал экспериментальное
изучение наследственных свойств у естественных популяций
животных. Эти исследования позволили ему стать
основоположником современной эволюционной генетики. В этой
области Сергей Четвериков выступает как подлинный новатор,
смотревший далеко вперед и определивший на многие
десятилетия пути развития мировой биологической науки. Работы
Четверикова, особенно его основной труд «О некоторых
моментах эволюционного процесса с точки зрения современной
генетики», опубликованный в 1926 году, легли в основу
синтетической теории эволюции.
Четвериков родился в семье фабриканта, Сергея Ивановича Четверикова —
владельца сукновальной фабрики. Его отец был образованный, либерально
настроенный человек. Мать, Мария Александровна, из семьи Алексеевых.
В конце XVIII века предки Сергея Сергеевича — братья два Ивана и Герасим
Четвериковы — переселились в Москву из города Перемышля Калужской губернии,
где их мать содержала постоялый двор.
Прадед Сергея Сергеевича Иван Васильевич Четвериков в 1831 году приобрёл
сукновальную фабрику в Городищах на реке Клязьме (Богородского уезда Москов-
ской губернии), а позднее дом и имение в Кашинцеве близ Городищ. У Ивана
Васильевича было четверо сыновей, из которых Иван Иванович (1809—1871), женатый
на Анне Дмитриевне Самгиной, стал дедом Сергея Сергеевича Четверикова.
Отец, Сергей Иванович был женат на Марии Александровне Алексеевой, родные
которой владели канительным производством. Отец его умер рано, и сын, едва
достигнув 18 лет, был вынужден взять на свои плечи управление всем
многосложным промышленным хозяйством. Мать Сергея Сергеевича получила лишь домашнее
образование, но знала три европейских языка, музыку, много читала.
Ранние годы Сергея Сергеевича проходили в Москве и в имении Кашинцеве на
Клязьме, к северу от села Анискина. У него было два брата: старший Иван,
младший Николай, и сестра Мария. Дети воспитывались в постоянном общении с
природой, чему немало способствовало влияние гувернёра, страстного
натуралиста, которой приучал детей к наблюдательности и бережному отношению ко всему
живому. Чуткость и любовь к природе Сергей Сергеевич и Николай Сергеевич
пронесли через всю жизнь.
Отец рассматривал сына Сергея как своего преемника в промышленно-
сукновальном производстве. Он мыслил дать ему инженерно-экономическое
образование и определил его в частное училище.
Решающее влияние на формирование Сергея Четверикова как биолога оказал В.П.
Зыков (1855—1913). От него Сергей Сергеевич впервые услышал о Дарвине и его
теории эволюции.
Осенью 1897 года Сергей Иванович отослал сына в Германию для обучения в
техникуме (в городе Миттвейде к западу от Дрездена), который представлял
собой нечто промежуточное между средним и высшим техническим учебным
заведением. С наступлением весны Сергей Сергеевич написал отцу письмо о неизменности
и твердости своих намерений стать профессором зоологии. Письмо произвело на
отца такое сильное впечатление, что он отозвал сына из Германии и с
величайшим огорчением разрешил ему поступать в университет. Сергей Сергеевич выбрал
местом своей новой жизни и учёбы Киев.
В Киеве Сергей Сергеевич познакомился с Еленой Яковлевной Пархоменко (1872—
1973), которая пылко влюбилась в него и в тайне от своих родителей Сергей
Сергеевич женился на ней. Вскоре у них родилась дочь. Однако этот ранний брак
оказался непрочным, и молодые супруги вскоре разошлись.
Прошло почти полтора года жизни Сергея Сергеевича в Киеве, когда весной
1899 года он рискнул подать прошение о разрешении сдавать экзамены на
аттестат зрелости и был допущен к экзаменам при 5-й киевской гимназии.
Восемнадцать экзаменов надо было сдать чуть более чем в месячный срок. К концу
сессии Сергей Сергеевич испытывал почти непереносимые головные боли. С ними
утром шёл на экзамены, с ними ложился спать, считая их причиной переутомления.
И вот перевод с русского на греческий он провалил. Придя домой, он свалился в
постель и около двух недель не приходил в сознание. Однако этот провал не
лишил его аттестата зрелости, благодаря прекрасным отзывам всех остальных
преподавателей, особенно преподавателя русского языка, удалось уговорить «грека»
вместо двойки поставить тройку с минусом. Все это Сергей Сергеевич узнал
много позднее. У него оказалась тяжелая форма брюшного тифа осложнившаяся
двусторонним тромбофлебитом обеих ног. На носилках, едва живого мать увезла сына
в Москву. Но до конца своих дней он вынужден был бинтовать ноги эластичными
бинтами, иначе они быстро отекали и причиняли мучительную боль. В 1900 году
Сергей Четвериков поступил учиться на естественное отделение физико-
математического факультета Московского университета. Весной 1906 года Сергей
Четвериков окончил университет.
Наряду с упорной учёбой Сергей Сергеевич уже на первых курсах университета
приступил к научной работе. На первом курсе он стал посещать студенческий
Зоологический кружок под руководством профессора Н. Ю. Зографа (1854—1919) и
сделал свой первый доклад о строении гидры. Кроме того, Сергей Сергеевич
включился в работу комиссии по изучению фауны Московской губернии при
Обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. На одном из заседаний
этой комиссии Сергей Сергеевич сообщил о своих дополнениях к фауне
чешуекрылых Московской губернии. В 1902 году эта работа была опубликована в трудах
комиссии, которые издавались Обществом любителей естествознания, антропологии
и этнографии. Одновременно вышло в свет его руководство к коллекционированию
насекомых, включенное в книгу «Руководство к зоологическим экскурсиям и
собиранию зоологических коллекций» под редакцией Г. А. Кожевникова. В том же году
он совершил свою первую большую зоологическую экспедицию с зоологом П. П.
Сушкиным (1868—1928), во время которой коллекционировал бабочек Минусинского
края и Западных Саян. В следующем, 1903 году, Сергей Сергеевич публикует ещё
две свои лепидоптерологические статьи. В 1904 году он сообщает о новых
бабочках Палеарктики, и вновь уезжает вместе с П. П. Сушкиным и его женой, Анной
Ивановной, в экспедицию на озеро Зайсан и горный хребет Тарбагатай. В 1905
году была опубликована статья о дальнейших дополнениях к фауне бабочек
Московской губернии.
В этом же году вышла очень интересная работа под названием «Волны жизни». В
ней Сергей Сергеевич анализирует колебания численности популяций организмов,
что имеет большое значение в генетическом дрейфе. В 1906 году Четвериков
публикует «Список бабочек с берегов Аральского моря», плод кропотливой работы по
определению видов бабочек из лепидоптерологических сборов Аральской
экспедиции. Таким образом, ко времени окончания университета Сергей Сергеевич
становится известным исследователем бабочек, автором десяти статей, представляющих
большой интерес не только для специалистов лепидоптерологов, но и для
биологов широкого профиля.
После окончания университета С. С. Четвериков был оставлен на три года для
подготовки к профессорскому званию при кафедре сравнительной анатомии
профессора М. А. Мензбира. За это время ему необходимо было подготовиться к чтению
самостоятельного университетского курса и к сдаче магистерских экзаменов
перед защитой магистерской диссертации. В 1909 году Сергей Сергеевич завершил
магистерскую подготовку у Мензбира, сдав все необходимые экзамены:
сравнительную анатомию, зоологию позвоночных, зоологию беспозвоночных,
палеонтологию, ботанику и физиологию. Работа над магистерской диссертацией по анатомии
водяного ослика также была завершена и опубликована в Бюллетене Московского
общества испытателей природы на немецком языке. В 1911 году диссертация была
защищена и С. С. Четверикову была присуждена ученая степень магистра
зоологии.
В 1909 году Н. К. Кольцов пригласил С. С. Четверикова на работу лаборантом
в зоологическую лабораторию в МВЖК Герье (Московские высшие женские курсы).
Приступив к работе, очень скоро Четвериков стал читать на кафедре
сравнительной анатомии и зоологии лекции по энтомологии, а затем — биометрии. В 1918
году в списках сотрудников он уже именуется штатным профессором. При
образовании в 1918 году из ВЖК II МГУ за ним сохранилось это Звание.
В 1911 году Сергей Сергеевич развелся со своей первой женой, Еленой
Яковлевной, и женился на Анне Ивановне Сушкиной (урождённой Кулаковой, 1881—
1947), которая также разошлась со своим первым мужем — академиком Петром
Петровичем Сушкиным (1868—1928). У неё была дочь Ася (Анна Петровна Сушкина),
которая стала падчерицей Сергея Сергеевича и с трехлетнего возраста
воспитывалась в его семье.
В летнее время Сергей Сергеевич продолжал осуществлять экскурсии в
различные области России, накапливая материал для своей уникальной коллекции.
Особенно пристально он занимался бабочками восточного Крыма. Кроме этого, в те
годы Четвериков провел большую организационную работу по созданию Московского
энтомологического общества. В начале занятия кружка заключались лишь во
взаимном ознакомлении с собранными материалами и обмене впечатлениями о летних
сборах и наблюдениях. Но в конце 1912 года был составлен план организации
общества, а в 1913 году начались совместные заседания кружка с другими
энтомологами Москвы. Вскоре был разработан устав Общества, отредактированный
Четвериковым. Учредительное собрание состоялось 1 марта 1914 года. На нём
присутствовало 32 человека. Четвериков выступил с докладом «Основной фактор
эволюции насекомых». В этом докладе он вскрыл противоположность тенденции
эволюционного развития позвоночных животных и членистоногих. Он убедительно доказал,
что причиной этой противоположности является строение скелетных образований у
этих групп животных (у позвоночных скелет внутренний, а у членистоногих —
наружный) . Эта концепция, для обоснования которой Сергей Сергеевич использовал
количественные критерии, произвела сильное впечатление на биологов. Доклад
этот был опубликован в первом томе «Известий Московского энтомологического
общества» в 1915 году. Позднее эта работа была переведена на английский язык
и издана в США.
В 1918 Московские Высшие женские курсы были реорганизованы. На их базе был
открыт 2-й Московский университет. При этом, однако, некоторые кафедры и
лаборатории биологического профиля позднее были переданы 1-му Московскому
университету . В частности, это относилось к кафедре и лаборатории профессора Н.
К. Кольцова. Вместе с ним С. С. Четвериков вновь поступил в Московский
университет (с 1 ноября 1919 года), где получил место доцента на кафедре Н. К.
Кольцова. Обосновавшись здесь, он смог реализовать свои замыслы о работе в
области самых общих проблем биологии и в особенности над вопросом о
привлечении данных генетики для решения ряда проблем эволюционной теории. Однако, по
традиции, он и в 1-м Московском университете стал читать расширенный курс
энтомологии и вел по нему практические занятия. Первым шагом к осуществлению
широких замыслов была организации чтения нового, совершенно оригинального
курса, который назывался «Введение в теоретическую систематику».
С 1921 года Сергей Сергеевич вступил в должность заведующего и научного
руководителя отдела генетики Института экспериментальной биологии. Здесь он
проработал около 9 лет (1921—1929) . Поступив в ИЭБ Четвериков не порвал связи
с университетом и продолжал там преподавательскую работу — читал курс
генетики и руководил генетическим практикумом, участвуя, таким образом, в
подготовке новых кадров советских генетиков. За короткий срок работы Сергея
Сергеевича и руководимого им коллектива увенчались выдающимся успехом. В 1926 году
Четвериков опубликовал полученные результаты исследований и размышлений в
большой статье «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения
современной генетики». В этой работе было показано, что между данными
генетики и эволюционной теорией нет никакого противоречия. Напротив, данные
генетики должны быть положены в основу учения об изменчивости и стать ключом к
пониманию процесса эволюции. Четвериков, пользуясь несложными математическими
методами, доказал, что мутации (геновариации) в природных популяциях животных
не исчезают, могут накапливаться в скрытом (гетерозиготном) состоянии и
давать материал для изменчивости и естественного отбора. Таким образом,
Четверикову удалось связать эволюционное учение Дарвина и законы наследственности,
установленные генетикой. Эта статья С. С. Четверикова (1926) в настоящее
время рассматривается как основополагающая работа для развития новой отрасли
науки — эволюционной (и популяционной) генетики. Она считается важнейшей
вехой в развитии эволюционной теории.
Четвериков выдвинул предположение о насыщении видов в природе возникающими
мутациями и подчеркнул значение генетических процессов (мутация, свободное
скрещивание, естественный отбор) и изоляции в видообразовании и эволюции, тем
самым связав теорию эволюции Дарвина и генетики. Заложил основы эволюционной
генетики. В работах 1920-х годах С. С. Четвериков обосновывает три основные
посылки популяционной генетики:
1. Мутационный процесс в природных условиях протекает точно так же, как и в
условиях лаборатории. Поэтому мы вправе распространять по крайней мере
некоторые выводы, полученные в лаборатории, на природные ситуации.
2. Один из таких выводов — непрерывное во времени возникновение новых
мутаций у всех видов живых организмов, другой — рецессивность большинства
вновь появляющихся мутаций по отношению к аллелям дикого типа,
распространенным в природных популяциях.
3. Характернейшей чертой природных популяций является преобладание в них
панмиксии, что делает возможным приложение Закон Харди — Вайнберга.
В 1927 году На V Международном генетическом конгрессе в Берлине С. С.
Четвериков выступил с докладом «К генетической характеристике популяций в
природных условиях». Этот доклад вызвал сенсацию и был встречен с большим
интересом. Позднее на Третьем съезде зоологов, анатомов и гистологов СССР,
который состоялся в Ленинграде 14-20 декабря 1927 года, Четвериков выступил на
одном из пленарных заседаний с докладом «Экспериментальное решение одной
эволюционной проблемы». В январе 1929 года в Ленинграде состоялся Всесоюзный
съезд по генетике, селекции, семеноводству и племенному животноводству.
Четвериков присутствовал на этом съезде и выступил на пленарном заседании с
докладом «Мутационная изменчивость», в котором разрабатывались актуальные
вопросы эволюционной генетики. Вскоре после возвращения со съезда Четвериков
выступил на заседании Московского общества испытателей природы (МОИП) с новым,
столь же важным в теоретическом отношении докладом на тему «Происхождение и
сущность мутационной изменчивости» (21 марта 1929). Работая в ИЭБ, Сергей
Сергеевич проявил себя не только выдающимся ученым-генетиком, но и прекрасным
организатором и руководителем научного коллектива. Ему удалось объединить
сотрудников в дружный коллектив единомышленников, что можно рассматривать как
основу возникновения оригинальной научной школы. При этом им были найдены
своеобразные методы научного общения сотрудников, так называемые СООРы
(«современные орания»), проходившие в товарищеской, непринужденной обстановке.
Прием в члены СООРа был строго ограничен и требовал единогласия всех членов
семинара. Этим достигалось как ограничение числа участников дискуссии (чем
обеспечивалась высокая активность каждого), так и сохранение монолитности
коллектива без внутренних раздоров и формирования мелких обособленных
группировок . Вопросы и замечания слушателей допускались в любой момент доклада. От
докладчика требовалось четкое изложение и умение выделить главную нить
реферируемой работы, её основную мысль и смысл. Каждый сооровец должен был читать
на трех основных европейских языках. Во второй половине 1920-х годов члены
СООРа опубликовали много оригинальных генетических работ, выполненных
преимущественно на дрозофиле. Эти работы публиковались главным образом в «Журнале
экспериментальной биологии» в 1925—1930 годах (и частично За рубежом, в
Германии) . В это время Сергей Сергеевич не оставлял занятия бабочками, и в
летние месяцы совершал дальние экскурсии, во время которых пополнял свои
коллекции. Летом 1926 и 1928 Четвериков вместе с Б. Л. Астауровым, Н. К. Беляевым и
своей падчерицей А. П. Сушкиной побывали на Кольском полуострове, в районе
Хибинских гор. Кроме того, с 1920 года Четвериков по совместительству работал
заведующим и хранителем энтомологической части зоологического отдела
Политехнического музея.
В жизни Сергея Сергеевича 1920-е годы были заполнены крайне напряженным, но
Зато и весьма успешным трудом. Так было до 1929 года, который оказался
роковым. Начался этот год большими успехами, блестящими докладами на пленарном
заседании I Всесоюзного съезда по генетике, селекции, семеноводству и
племенному животноводству (январь, 1929) и на Заседании МОИП (21 марта 1929), в ко-
торых был закреплен фундамент популяционной генетики и открыта возможность
синтеза генетики и эволюционной теории. В это же время были подготовлены к
печати очень важные работы, в частности второе дополненное издание его
основополагающего труда 1926 года, а также статьи для журнала «Научное слово» и
другие публикации. Весной 1929 года началась организованная травля
Четверикова в печати и на собраниях как в ИЭБ, так и в университете. Конечно, ему
припомнили в первую очередь его происхождение, а также некоторые его
высказывания, которые позволяли превратно их истолковывать. К травле Четверикова
оказалась подключенной и центральная печать. Там, в сатирическом журнале «Чудак»
24 апреля 1929 помещены заметки, осуждающие Четверикова, а 31 июля 1929 в
«Комсомольской правде» помещена подборка под общим заголовком «Классовый враг
в научных институтах», в которой повторялись нападки «Чудака», а кроме того,
брались под подозрение СООРы, которые газета называла «Союз орущих». В
заключение высказывалось недвусмысленное требование к Наркомздраву об изгнании
Четверикова из Института. Вся эта кампания завершилась арестом Сергея
Сергеевича, его содержанием почти два месяца в Бутырской тюрьме и административной
ссылкой в г. Свердловск на 3 года. В результате ареста и ссылки руководителя
и травли некоторых сотрудников коллектив лаборатории распался. При этом
многие из начатых исследований и подготовляемых к печати рукописей остались
незавершенными и частично утраченными.
В 1929—1932 годах Четвериков жил и трудился в г. Свердловске. В летнее
время Сергей Сергеевич серьёзно занялся бабочками Урала. Он не имел права
выезжать за пределы Свердловска, но несмотря на это, ему удалось организовать
несколько экскурсий в окрестности города и собрать за два сезона (1930 и 1931)
богатую коллекцию уральских бабочек. При этом он нашёл свыше 60 новых (для
Свердловска и его окрестностей) видов бабочек. Кроме этого, он приступил к
чисто теоретической (биометрической) работе, которая впоследствии легла в
основу его исследования «Опыт построения объективной систематики организмов».
Постоянную работу он получил лишь в 1930 году, когда был зачислен ученым
консультантом при Горкомхозе по планированию и организации в Свердловске
зоопарка.
По истечении трехлетнего срока ссылки летом 1932 года С. С. Четвериков
получил возможность выехать из Свердловска, но пока не получил права вернуться
в Москву. Его свобода ограничивалась ещё на три года. Он лишился права
проживания в Москве, Ленинграде и их областях, УССР, БССР, Закавказских и
некоторых Среднеазиатских республиках, Северном крае, Дагестане и даже в Уральской
области. Последнее означало, что он не может остаться в Свердловске и должен
немедленно его покинуть. В связи с этим он перебрался в г. Владимир, где в то
время работало очень своеобразное сельскохозяйственное учебное заведение, так
называемый Учкомбов, то есть учебный комбинат (вуз-техникум-рабфак) по борьбе
с вредителями сельского хозяйства, выпускавший специалистов для сельского
хозяйства с очень узкой специализацией. После расформирования Учкомбова в конце
1934 года Четвериков должен был вновь искать работу. Он быстро устроился на
место преподавателя математики в Образцовом сельскохозяйственном техникуме во
Владимире, где проработал целый 1934/35 учебный год. Летом 1935 года истекал
срок ограничения для Сергея Сергеевича права свободного выбора
местожительства . В это же время открылась возможность пригласить его в Горьковский
государственный университет, на биологическом факультете которого в 1932 году
была организована кафедра генетики. Эту кафедру временно возглавляла доцент 3.
С. Никоро, которая при поддержке профессора И. И. Пузанова (тогда декана
факультета) и обратилась к С. С. Четверикову с предложением возглавить кафедру
генетики. Со всеми условиями, предложенными университетом, он охотно
согласился, приехал в Горький и с 1935/36 учебного года приступил к работе.
Начался новый и последний период его научной и преподавательской деятельности.
Сергей Сергеевич был зачислен в Горьковский государственный университет на
биологический факультет на должность профессора, заведующего кафедрой
генетики с 1 августа 1935 года. Его первой заботой была организация специализации
по генетике. Для этого, прежде всего, необходимо было наладить работу
большого генетического практикума и чтение специальных курсов. Для чтения
специальных курсов приглашались крупные специалисты и прекрасные лекторы. На кафедре
позднее была организована небольшая лаборатория по цитологии. В 1936 году
Сергей Сергеевич опубликовал популярную брошюру «Цитология наследственности
за последние десять лет».
Сергей Сергеевич читал общий курс генетики для всех студентов биофака, а
кроме того, специальные курсы для студентов, специализирующихся на кафедре
генетики: курс биометрии и курс, называвшийся «Теоретические основы
селекции». В 1948 году незадолго до ухода из ГГУ он читал спецкурс «Новейшие
Задачи и последние достижения генетики». Кроме того, в некоторые годы он читал
для студентов-зоологов энтомологию.
Лектором Сергей Сергеевич был очень оригинальным. Свободное изложение
материала лекции без использования конспектов, строгая логика, общая
«подобранность» лектора и точность формулировок увлекали и завораживали студентов. На
первой же лекции Сергей Сергеевич предложил слушателям, не стесняясь,
прерывать его вопросами по ходу изложения материала, так как считал, что нельзя
двигаться дальше, если что-то не усвоено или не понятно в уже пройденном. Он
часто производил различные математические вычисления и решение генетических
задач на доске и искренне радовался, если кто-то из студентов замечал описку
или пропущенный знак, и всегда благодарил за замечание. Ведь это было
свидетельством активной работы аудитории и напряженного внимания слушателей.
Кроме лекций в университете, в некоторые годы Четвериков читал курс
генетики в Горьковском педагогическом институте, а также циклы лекций по этому
предмету для учителей средней школы. Но лекционная деятельность Сергея
Сергеевича не ограничивалась учебными лекциями в вузах. Он также читал много
популярных лекций для населения в порядке общественной работы. При кафедре
существовал активно работавший студенческий научный семинар (кружок), на
котором студенты докладывали рефераты работ советских и иностранных авторов и
результаты личных исследований. Семинар вел сам профессор, не перепоручая этой
работы младшим коллегам по кафедре. Студенты очень охотно посещали свой
семинар , зараженные азартом и интересом уважаемого руководителя С. С. Четвериков
не уклонялся от обсуждения со студентами самых острых и дискуссионных проблем
генетики и селекции.
В сплочении коллектива биофака и обмене научной информацией играли большую
роль заседания Горьковского отделения МОИП. На них за период с 1936 по 194 6
годы С. С. Четвериков сделал, по крайней мере, 10 докладов. Первый доклад 17
апреля 1936 года был посвящен его биометрическому исследованию — «Опыт
построения объективной системы организмов». Позднее (21 октября 1938) этот
доклад был повторен в Москве на 68-м заседании Эволюционной бригады, созданной в
ИЭБ, 14 апреля 1945 года он выступил с докладом «Новое в определении пола у
растений», а 20 октября 1945 года — с личными воспоминаниями о М. А. Мензби-
ре. Семь докладов были посвящены его работе над селекцией китайского дубового
шелкопряда.
Работа на кафедре Горьковского университета позволила Сергею Сергеевичу
проявить свои замечательные способности педагога и организатора учебного
процесса . Руководство университета высоко оценило его личные качества:
бескомпромиссность , строгость, высокую требовательность к себе и сотрудникам,
способность завоевывать доверие и уважение; он был избран деканом и руководил
работой факультета до 1947 года. В 1940 году, выступая на выпускном вечере,
ректор университета М. А. Шеронин говорил, что Сергей Сергеевич не только
лучший декан университета, но и лучший из деканов, каких он встречал в своей
жизни.
Во время Великой Отечественной войны работа кафедры значительно сузилась,
студентов стало меньше, многие студенты, аспиранты и сотрудники были
мобилизованы в армию. В тяжелые годы войны проявились черты характера Сергея
Сергеевича , которые раньше многими не замечались, а именно его доброта и желание
помочь людям, попавшим в тяжелое положение. Как декан С. С. Четвериков одним
из первых узнавал о таких несчастьях у студентов, как утрата хлебных и
продовольственных карточек. В таких случаях он вызывал профорга биофака аспирантку
Л. Привалову и просил её передать его личные карточки на хлеб и продукты
пострадавшему студенту, якобы в порядке оказания помощи от профсоюза. Для
обсуждения доклада, курсовой или дипломной работы он приглашал студентов к себе
домой и под разговор угощал их чаем с пирогами.
После войны всю свою энергию Сергей Сергеевич употребил на восстановление и
расширение работы факультета. В частности, была организована новая кафедра
экологии животных. Руководимая самим Четвериковым кафедра генетики и селекции
вновь набирала силы. На кафедре вновь появились аспиранты и студенты-
энтузиасты . Продолжались работы по селекции китайского дубового шелкопряда.
По поручению Наркомзема Сергей Сергеевич занялся задачей приспособления
шелкопряда к жизни в средней полосе России (шелк нужен был для производства
чесучи, из которой делались парашютная и аэростатная ткань для армии). Задача
была решена к 1944 году. Опыт показал, что выведенная порода хорошо
приживается даже в Сибири. Новая порода шелкопряда получила название «Горьковская
моновольтинная».
В 1947 году С. С. Четвериков внезапно заболел одновременно со своей женой,
которую мучили жестокие приступы стенокардии. У Сергея Сергеевича был инфаркт
миокарда, но от него диагноз скрыли, и он до конца жизни не знал, что у него
за последние 10 лет было не три, а четыре инфаркта. В конце мая Сергей
Сергеевич уже поднялся на ноги, хотя до работы его ещё не допускали. Анна
Ивановна скончалась в первых числах июня. Сотрудники университета проявили
большое участие и сделали всё, чтобы это несчастье не вызвало нового обострения
болезни Сергея Сергеевича. За лето он окреп и с обычной энергией проработал
1947—1948 учебный год, хотя его и не могла не волновать ситуация, сложившаяся
к тому времени в биологической науке. От должности декана он, однако,
отказался .
В августе 1948 года после сессии ВАСХНИЛ и постановления о перестройке
преподавания биологических наук в духе её решений Приказом Министерства высшего
образования СССР от 23 августа 1948 года № 1208 «О состоянии преподавания
биологических дисциплин в университетах и о мерах по укреплению биологических
факультетов квалифицированными кадрами биологов-мичуринцев» освобождён от
работы «как проводивший активную борьбу против мичуринцев и мичуринского учения
и не обеспечивший воспитания советской молодёжи в духе передовой мичуринской
биологии». С. С. Четвериков покинул университет, не считая возможным
отказаться от своих научных воззрений. Но самая тяжёлая потеря заключалась в том,
что были подвергнуты запрету и на десятилетие преданы забвению его
замечательные работы 1920-х годов, на базе которых выросли две новые биологические
дисциплины — популяционная и эволюционная генетика. Автор же этих выдающихся
работ был объявлен фигурой одиозной. В результате российская наука лишилась
важного приоритета и славы передовой и прогрессивной.
Оставив учебную и научную работу в университете, он решил вновь заняться
лепидоптерологическими исследованиями на дому. Материал для этого у него
имелся в виде богатейшей коллекции бабочек. Уже в 1948 году Сергей Сергеевич
начал разбор, ремонт и систематизацию своих коллекций. Он наметил также ряд
научных работ на основании изучения своих сборов. В 1950-х годах вышли из пе-
чати две статьи Сергея Сергеевича, посвященные бабочкам. Это — второе издание
его статьи «Бабочки», помещённой в Большой советской энциклопедии, и статья в
«Энтомологическом обозрении», в которой описан новый вид совки из южного При-
уралья. Однако эту увлекательную для Сергея Сергеевича работу ему через год-
два пришлось сначала ограничить, а затем и оставить: зрение прогрессивно
ухудшалось. Вскоре к этому присоединилось и ослабление слуха.
Во второй половине 1950-х годов к Четвериковым всё чаще стали поступать
известия о начавшемся крушении лысенковщины и возрождении биологической науки.
В начале 1957 года Всесоюзное энтомологическое общество избрало его своим
почётным членом.
В середине июня 1959 года днём разразилась гроза. Сергей Сергеевич спал. Во
сне произошло кровоизлияние в мозг, он проснулся, но не мог ничего сказать.
Правая половина тела была парализована. Борьба за жизнь длилась более двух
недель. Однако последовал второй инсульт, и 2 июля 1959 года С. С. Четвериков
ушёл из жизни. Сергей Сергеевич был похоронен в Горьком.
За научные исследования по шелкопряду в 1944 году Четвериков был награждён
орденом «Знак Почета», а позднее он получил медаль «За доблестный труд в
Великой Отечественной войне».
В 1945 году он был утвержден в ученой степени доктора биологических наук
без защиты диссертации.
В конце зимы 1959 года С. С. Четвериков получил письмо из Германии, в
котором он извещался о том, что Академия естественных наук «Леопольдина»
приглашает его на торжественное заседание, посвященное 100-летию издания Дарвином
исторического труда «Происхождение видов». Но Сергей Сергеевич был уже
настолько слаб, что воспользоваться предложением не мог. В апреле состоялся
юбилейный конгресс, на котором 18 биологов мира были награждены почетной
медалью «Планкетта Дарвина» за развитие и укрепление эволюционного учения и
генетики . В числе награжденных был и Сергей Сергеевич. За несколько дней до
кончины Сергея Сергеевича на его имя было получено письмо из ГДР, в котором
извещалось о его награждении «Планкеттои». Получение её является предметом
гордости советской биологии.
Георгий Адамович Надсон (1867—1939) — российский и
советский ботаник, микробиолог, генетик.
Родился в 1867 году в Киеве. Окончив в 1885 году
гимназию в Санкт-Петербурге, поступил в Санкт-Петербургский
университет. В 1889 году, получив диплом 1-й степени и
золотую медаль за сочинение «Образование крахмала в хлоро-
филлоносных клетках растений из органических веществ»
(«Труды Санкт-петербургского Общества
Естествоиспытателей», 1889), Надсон был оставлен при университете, а в
1891 году утверждён хранителем ботанического кабинета
университета и исполнял обязанности ассистента. В 1895 году
Защитил магистерскую диссертацию в Санкт-Петербурге: «О
строении протопласта циановых водорослей» («Ботан. Зап.», 1895) и приглашён в
Императорский ботанический сад младшим консерватором, а в 1899 году занял
место библиотекаря сада.
В 1918—1937 годах — заведующий ботанико-микробиологической лабораторией
Государственного рентгенологического и радиологического института.
Доказал на низших грибах (1925, совместно с другими) возможность
искусственного получения мутаций под действием ионизирующего излучения.
Член-корреспондент (1928), действительный член (1929) Академии наук СССР.
Директор Института микробиологии АН СССР (1934—1938); редактор первого в
России журнала (1914—1938) по общей микробиологии.
Кроме того с 1897 года читал лекции по ботанике в СПб. женском медицинском
институте. В 1903 года защитил при Варшавском университате докторскую
диссертацию: «Микроорганизмы как геологические деятели. I. О сероводородном
брожении в Вейсовом соляном озере и об участии микроорганизмов в образовании
черного ила (лечебной грязи)» (СПб.). Кроме названных можно указать еще
следующие работы: «Сверлящие водоросли и их значение в природе» («Ботан. Зап.»,
1900) ; «О культурах Dictyostelium mucoroides Bref. и о чистых культурах амеб
вообще» (ib., 1901) и др.
29 октября 1937 года арестован. Решением Общего собрания 29 апреля 1938
года исключён из Академии наук. Приговорён ВКВС СССР 14 апреля 1939 года к
расстрелу по обвинению в участии в контрреволюционной террористической
организации. Расстрелян 15 апреля 1939, похоронен на «Коммунарке» (Московская
область) . Реабилитирован 29 октября 1955 года.
Георгий Адамович в 1897 г. руководил кафедрой ботаники Женского
медицинского института, в 1904 г. стал ординарным профессором (до 1918 г.) . Основные
объекты исследований Г.А. Надсона в эти годы - водоросли, грибы и бактерии.
После революции вел научную и педагогическую работу как в Мединституте, так и
в Ботанико-микробиологической лаборатории Государственного Рентгено- и
радиологического института (с 1919 до 1937 г.), где и начал свои работы по
радиационной генетике микроорганизмов. В 1930 г. создал Лабораторию микробиологии
АН СССР, преобразованную в 1934 г. в Институт микробиологии. Был его
директором до 1937 г. Первая, ставшая теперь исторической, экспериментальная работа
Г. А. Надсона, выполненная совместно с Г. С. Филипповым, посвящена получению
мутаций под влиянием рентгеновских лучей у низших грибов из семейства
Mucoraceae (1925 г.). Она была опубликована за два года до установления
мутагенного эффекта ионизирующего излучения на дрозофиле американским генетиком
Г. Меллером. В этой работе впервые была доказана возможность искусственного
изменения наследственных свойств организма под влиянием внешних воздействий.
В 1928 г. те же авторы публикуют материалы по индуцированной наследственной
изменчивости грибов Nadsonia и Sporobolomyces, в которых за 10 лет до
появления классических работ Бидла и Тейтума по биохимическим мутациям у неироспоры
были представлены данные о наследственном изменении различных ферментативных
свойств под влиянием облучения у Nadsonia fulvescens. В 1931-1932 гг. выходит
из печати цикл работ тех же авторов, посвященных получению и описанию новых
рентгенорас Sporobolomyces. Г.А. Надсон совместно с Э.Я. Рохлиной публикует
подробные материалы по получению под влиянием радона новых радиорас пивных
дрожжей S. cerevisiae. В этих статьях авторами впервые ставится вопрос о
практическом использовании экспериментально полученных мутантов, отличающихся
от дикого типа большим накоплением биомассы, более энергичным сбраживанием и
быстрым осветлением сусла. Работы Г.А. Надсона по использованию жировых
дрожжей, применению морских водорослей в технике и сельском хозяйстве не утратили
своего значения и в настоящее время. Г.А. Надсон по праву должен считаться
основоположником не только радиационной генетики, но и радиационной селекции.
Кроме дрожжей и низших грибов, в лабораториях Г.А. Надсона изучалось
генетическое действие излучений на бактерии. Его сотрудниками в этот период
являлись Е.А. Штерн, Н.А. Красильников, Ю.М. Оленов, А.С. Кривиский. Было
Заложено новое направление в науке - популяционная генетика микроорганизмов. В 1935
г. вышла брошюра Г. А. Надсона "Экспериментальное изменение наследственных
свойств микроорганизмов". Значительное внимание Г.А. Надсон уделял также
изучению и анализу роли внутренних и внешних факторов в процессе эксперименталь-
ного мутагенеза. В его статьях обсуждался вопрос, почему разные виды
микроорганизмов по-разному реагируют на облучение. В то время, когда еще не
существовало количественной радиобиологии, Г.А. Надсон с сотрудниками разрабатывал
вопрос о роли интенсивности и дозы облучения в индукции мутаций. Еще одно
направление работ школы Г.А. Надсона - химический мутагенез. Его учениками в
1928 г. были получены данные о возникновении наследственных изменений у
дрожжей под действием хлороформа, в 1939 г. - под действием каменноугольной смолы
и цианистого калия.
Гурий Иванович Марчук (род. 1925) — академик
Российской академии наук, выдающийся специалист в области
вычислительной математики, физики атмосферы, геофизики,
президент Академии наук СССР (1986—1991) . Почётный член
Российской академии образования.
Депутат Верховного Совета СССР (1979—1989). Народный
депутат СССР (1989—1991). Депутат Верховного Совета РСФСР
(1975-1980). Член ЦК КПСС (1981-1991; кандидат в члены ЦК
КПСС в 1976-1981), делегат XXV, XXVI, XXVII, XXVIII
съездов КПСС и XIX Всесоюзной конференции КПСС. Герой
Социалистического Труда (1975).
Биография:
• 1941—1942 — помощник комбайнёра в с. Духовницкое
• 1942—1949 — студент, затем аспирант матмеха ЛГУ
1943—1945 — служба в армии
1949—1953 — аспирант, после защиты — сотрудник Геофизического института
АН СССР (переведён из аспирантуры ЛГУ)
1953—1962 — сотрудник, затем начальник отдела Лаборатории «В» (с 1955
Физико-энергетического института Госатомэнерго СССР)
1957 — защита диссертации на соискание степени доктора физико-
математических наук
1962 — избрание в члены-корреспонденты АН СССР
1962—1964 — работает в Институте математики СОАН СССР
1964—1980 — директор Вычислительного центра Сибирского отделения
Академии Наук СССР
1968 — избрание в академики АН СССР
1969—1975 — заместитель председателя Президиума Сибирского отделения
Академии Наук СССР
1975—1980 — председатель Президиума Сибирского Отделения Академии Наук
СССР, одновременно — вице-президент Академии Наук СССР
1980—1986 — заместитель Председателя Совета Министров СССР, председатель
Государственного комитета СССР по науке и технике
1980—2003 — заведующий кафедрой математического моделирования физических
процессов Московского физико-технического института (МФТИ)
1986-1991 - президент АН СССР
с 1991 — почётный член Президиума РАН
с 2004 — возглавляет кафедру вычислительных технологий и моделирования
факультета вычислительной математики и кибернетики в Московском
государственном университете (МГУ) им. М.В. Ломоносова
По совместительству с 1980 по 2000 годы — директор Отдела вычислительной
математики АН СССР, впоследствии Института вычислительной математики РАН, с
2000 года — его почётный директор. Был сопредседателем советско-индийского
Совета по реализации и координации Комплексной долгосрочной программы научно-
технического сотрудничества между СССР и Индией.
Автор более 350 научных работ по вычислительной и прикладной математике, в
том числе по методам расчета ядерных реакторов, математическому моделированию
в задачах физики атмосферы и океана, окружающей среды, в иммунологии и
медицине.
В 1964-1965 гг. Г.И. Марчук совместно с Н.Н. Яненко предложил метод
расщепления (дробных шагов) для решения задач математической физики. Совместно с
У.М. Султангазиным обосновал применение метода расщепления для уравнений
переноса излучения и доказал его сходимость в этом случае. Внёс существенный
вклад в теорию алгоритмов возмущений и сопряжённых уравнений, на основе
которых решён ряд важных прикладных задач, предложил многие математические модели
физических процессов в атмосфере и океане, разработал численные алгоритмы
решения задач прогноза погоды.
************
ОТ ЧЕГО СЖИМАЛОСЬ
СЕРДЦЕ МАРАТА?
Мало кому известно, что один из вождей Великой французской революции Жан
Поль Марат был ещё и весьма неплохим исследователем, который с молодости
жаждал разрешить некоторые проблемы медицины, химии и физики. Его научная
карьера началась с места личного лейб-медика будущего короля Франции Карла X,
которое он получил благодаря своим знаниям и практическим навыкам во
врачевании. Было это задолго до революции. Марату удалось оборудовать собственную
лабораторию и провести ряд весьма успешных исследований. Впоследствии они
даже были отмечены премиями различных академий. Самым весомым научным
достижением Марата Европа сочла оптические исследования. Повсюду печатали его труды
и ссылались на его работы. Повсюду, кроме родины... По иронии судьбы именно
во Франции трудам Марата была дана резко отрицательная оценка. Парижская
Академия наук не разделяла надежд молодого исследователя. А результаты его
экспериментов с электричеством, теплом и светом её авторитеты вообще отвергли
начисто. Научные изыскания Марата и, прежде всего, он сам сделались объектом
насмешек и разного рода колкостей. Между ним и "пожизненными" французскими
академиками пролегла пропасть.
На первых порах продолжительной тяжбы с Парижской Академией наук, не
желавшей видеть в Марате талантливого учёного он ещё как-то сохранял сдержанность
и не отвечал на оскорбительные выпады в свой адрес. Но всему приходит предел.
Возмущённый и разгневанный Марат взялся за перо. Он настрочил своим гонителям
письмо, в котором были следующие ядовитые строки: "... поскольку в мире нет ни
одного научного сообщества, суждения которого могут превратить в истинное то,
что ложно, и в ложное то, что истинно, я полагаю, что, отказывая мне в
одобрении, Академия наук не способна своим решением изменить природу вещей". При
этом общий тон письма, хотя и достаточно резкий, за рамки допустимого не
выходил.
Марат дал полную волю чувствам позже, когда убедился, что плетью обуха не
перешибёшь. Его агрессия вылезла наружу, и он стал поступать уже безо всякой
оглядки на этические нормы. Вот самый красочный пример. Однажды будущий
президент Парижской Академии наук Ж.А. Шарль (в физике ряд законов известен под
его именем) во время одной из своих публичных лекций имел неосторожность раз-
нести в пух и прах практически все достижения Марата в этой области. И что
же? Как второй Тихо Браге, Марат в бешенстве бросился на обидчика со шпагой!
Исследователь научного творчества Марата Г.К. Цверава1 об этом периоде в
его судьбе писала: "Честолюбивому Марату все труднее становилось жить и
заниматься любимой работой в Париже". Ещё бы! Столичные академики не давали
Марату никакого спуску и вдобавок сделали все, чтобы помешать ему занять почётное
кресло президента Мадридской Академии наук, куда его приглашали. Что же
оставалось делать в такой ситуации раздавленному и отверженному отечеством
учёному? Только одно: оставить науку и серьёзно заняться политикой, что он,
собственно, и сделал, возглавив борьбу народа с правительством. А когда
французская революция победила и Марат пришёл к власти сам, вот тут-то его бывшим
научным врагам и показалось небо с овчинку! Какова же была месть Марата?
Первым делом он публикует большую разоблачительную статью "Современные
шарлатаны, или Письма об академическом шарлатанстве", где не без желчи рисует
словесные портреты многих видных членов знаменитой парижской научной цитадели и
характеризует их труды.
Например, Ж.Л. Д'Аламберу Марат ставит в вину то, что тот тридцать лет
назад "обрубил" ему руки, не позволив сотрудничать в "Энциклопедии"... Каких
только оскорбительных выпадов в свой адрес не наслушался бедный Д'Аламбер!
Впрочем, почему бедный? С его-то умом он должен был, участвуя в травле
Марата, понимать, что в природе все стремится к равновесию. Марат, кстати, не
скрывал истинных мотивов своей атаки, честно сказав о Д'Аламбере: "...он
причинил мне сильную боль, от которой моё сердце сжимается и сейчас". Не обошёл
Марат вниманием и другого своего бывшего хулителя, итальянца А. Вольта,
который занимался пионерскими исследованиями природы электричества. И вот почему.
В 1782 году Вольта, будучи проездом в Париже, посетил лабораторию Марата и
познакомился с результатами его работ по электричеству. Результатом этого
посещения стал уничтожающий вердикт, вынесенный Вольта Марату. Ну разве такое
проходит бесследно? Через 10 лет в своём памфлете Марат, уже облачённый
властью, "отоспался" за это научное избиение сполна.
Но только ли в мести было дело? Марат, как и все люди, имеющие ярко
выраженные физические изъяны, страдал явным комплексом неполноценности. Его
маниакальная направленность просматривалась с самого начала. А с приходом к
власти она дала о себе знать "полным цветом". Марат, как и Иван Карамазов
(персонаж известного романа Ф. Достоевского — СБ.) пришёл к убеждению, что
человеку "все дозволено". Вплоть до убийства. Именно так охарактеризовал его
видный русский историк Н.И. Кареев2 в одном из последних своих трудов.
Справедливо ли охарактеризовал? Думается, да. Ведь Марат в числе других
французских революционеров стал первым идеологом репрессий, которые допустил по
отношению ко многим замечательным учёным. Это он предъявил им шаблонное
обвинение в "недостаточной ненависти к королю". (Кстати, и к знаменитому Лапласу
была применена эта абстрактная формулировка.) Это он послал в 1794 году на
гильотину великого Антуана Лорана Лавуазье, основоположника химической науки.
Многие видные деятели науки по властной указке Марата были брошены в тюрьмы
как преступники.
Обуреваемый испепеляющей жаждой мщения Марат, в конце концов, добился почти
1 Грант Константинович Цверава (1911-1994)- крупный специалист по истории
отечественной и мировой науки. Им написано немало статей и биографий как отечественных, так
и зарубежных ученых, исследований по истории естествознания и техники.
2 Николай Иванович Кареев (1850—1931) — русский историк и философ. С 1910 — член-
корреспондент Петербургской академии наук, с 1917 г. — член-корреспондент РАН, с
192 9 — почётный член АН СССР.
невозможного: он убедил Конвент распустить Парижскую Академию и аналогичные
структуры в других городах. Это была жестокость "в кубе": Руанской Академии
наук не помогла при затеянном Маратом разгроме даже премия, которую она
когда-то выдала ему за пионерские работы по поиску возможностей использования
электричества в медицине. Вот как дорого обошлось французской науке
памятливое сердце её изгоя — Марата!
Жан-Поль Марат (традиционная передача, французское
произношение Мара; фр. Jean-Paul Marat; 1743—1793) —
политический деятель эпохи Великой французской революции,
врач, радикальный журналист, один из лидеров якобинцев.
Известен под прозвищем «Друг народа», в честь газеты,
которую он издавал с сентября 1789. Вместе с М. Робеспьером
руководил подготовкой восстания 31 мая — 2 июня 1793,
отнявшего власть у жирондистов. Один из наиболее ярых
сторонников якобинского террора, заложивший основы
революционной диктатуры. Убит Шарлоттой Корде.
Родился в Швейцарии, получил хорошее образование в доме
отца, довольно известного врача; потеряв родителей,
зарабатывал на жизнь уроками и врачебной практикой, переезжая из города в город;
более 10 лет прожил в Англии и Голландии и выступил Здесь с рядом книг и
брошюр, сразу создавших ему многочисленных врагов страстностью тона и резкими
нападками на авторитеты. Есть сведения, что он собирался принять британское
подданство для женитьбы на Анне-Летиции Эйкин. В 1773 году он издал книгу «О
человеке, или Принципы и законы влияния души на тело и тела на душу» (фр. «De
l'homme ou des principes et des lois de 1'influence de l'ame sur le corps et
du corps sur l'ame») (Амстердам) , вовлекшую его в полемику с Вольтером; за
ней последовала революционная брошюра «Цепи рабства» (англ. «The chains of
slavery» Лондон, 1774; франц. изд. «Les chaines de 1'esclavage», Париж, 1792
и ел.). К этому же времени относятся его естественнонаучные труды,
существеннейший недостаток которых — неимоверное высокомерие в отзывах о таких учёных,
как Ньютон, д'Аламбер, Лавуазье. В 1775 Эдинбургский университет присудил ему
степень доктора медицины. Тем не менее, в 1779 г Французская Академия наук,
разобрав мемуар Марата об огне, электричестве и других явлениях, нашла, что
опыты его новы, точны и успешны, метод оригинален. Франклин присутствовал при
одном опыте Марата, когда тот пытался доказать, что резина проводит
электричество, но раскрыл обман (в резину была положена иголка) и отказался
присутствовать при других «опытах». Вопреки распространенному убеждению, Франклин
прислал лишь одно письмо Марату — поздравление с Новым годом, что не мешало
Марату распространять слухи о том, что Франклин ведет с ним переписку. С 1779
по 1787 г. Марат состоял врачом в придворном штате графа д'Артуа.
В 1780 г. он представил на конкурс свой «Plan de legislation criminelle»
(Нёвшатель, 1780) (План уголовного законодательства), в котором он примыкает
к школе криминалистов-филантропов. Некоторые идеи этого трактата
(необходимость заботиться о том, чтобы позор от наказания не распространялся на
неповинные семьи преступников) были усвоены императором Иосифом II. Высказываясь
в духе просветительной эпохи о правах низших классов, Марат проводит, между
прочим, мысль, что «никакой избыток не должен принадлежать кому-либо по
праву , пока есть люди, нуждающиеся в насущном».
В 1789 г. он написал «Дар отечеству» («Offrande a la patrie»), «Tableau des
vices de la constitution anglaise», составил проект установления конституци-
онной монархии и наконец начал издавать газету «Друг народа» («Ami du
peuple») , выходившую с 12 сентября 1789 г. по самый день смерти Марата, под
разными названиями. Целью этого издания было изобличение врагов народа,
причём Марат с одинаковой резкостью обрушивался на королевскую семью, на
министров и членов национального собрания. «Друг народа» много способствовал
распространению среди народа, особенно в Париже, крайнего революционного
фанатизма ; его читали нарасхват, популярность его выразилась и в многочисленных
циркулировавших тогда подделках под него.
Ожесточённый тон газеты вызвал против Марата преследования. Он принужден
был скрываться в подвалах, не покидая, однако, своей работы, один раз даже
бежал в Англию — но эти гонения придали ему лишь ещё больше энергии и сделали
его более свирепым: он стал говорить о необходимости обновления общества
принесением в жертву сотен и тысяч голов изменников. В конце 1791 г. он
переселился в Лондон, где занялся составлением книги: «Ecole du citoyen», но в
апреле 1792 г. вернулся в Париж и с удвоенной энергией взялся за издательство.
Нападения на него жирондистов, требовавших привлечения его к суду за
подстрекательство к убийствам, вызвали в нём страшную к ним ненависть, тем более,
что опять его печатные станки стали уничтожать и опять ему пришлось прятаться
по подвалам. События 10 августа дали ему власть и влияние. В этот день он
распространил в городе плакат, в котором призывал к умерщвлению всех
антиреволюционеров . Он был избран в члены наблюдательного комитета коммуны и своей
проповедью сильно содействовал сентябрьским убийствам; он же подписал и,
вероятно, редактировал циркуляр комитета коммуны, в котором эти убийства
оправдывались, и провинция приглашалась последовать примеру Парижа (потом, однако,
он отрицал своё участие и называл сентябрьские события «несчастными»).
Избранный в конвент от Парижа, он занял место во главе монтаньяров и стал
главной мишенью жирондистских ораторов. Жирондисты настояли, наконец, на предании
его суду за опубликованное им, в качестве президента якобинцев, воззвание, в
котором он заявлял, что конвент заключает в недрах своих контрреволюцию.
Несмотря на протесты Дантона, Марат 14 апреля 1793 г. был призван к суду За
проповедь роспуска собрания и призыв к убийству и грабежам; доказательства
были взяты из разных номеров его газеты. Революционный трибунал, 24 апреля
1793 г. , единогласно оправдал его, и он с триумфом был приведён обратно в
конвент. Теперь вся его деятельность устремилась на уничтожение жирондистов;
он был одним из главных виновников их проскрипции.
Страдая от тяжёлой кожной болезни, Марат не выходил из дома и для
облегчения страданий постоянно принимал ванны; во время одной из них 13 июля 1793
г. , его посетительница, дворянка Шарлотта Корде предложила ему новый список
«врагов народа». Пока обрадованный Марат записывал их имена, Шарлотта
заколола его кинжалом. Марат умер, успев лишь крикнуть: «A moi, ma chere amie!» (Ко
мне, моя подруга!). 16 июля 1793 г. его тело с большим торжеством было
похоронено в саду клуба Кордельеров; сердце покойного было извлечено и помещено в
зале заседаний клуба. В честь Марата был ненадолго переименован Монмартр
(Montmarat) и город Гавр.
21 сентября 1794 г. (любопытно, что уже после 9 термидора) тело его было
перенесено в Пантеон, но 8 вантоза III г. удалено из него и перезахоронено на
кладбище Сент-Этьен-дю-Мон.
После Октябрьской революции 1917 г. в России имя Марата как одного из
основателей революционной диктатуры и революционного террора было увековечено в
названии многих объектов в СССР. В Москве существовали Большой и Малый
Маратовские переулки (ранее Курбатовы, ныне Ордынские), названные по кондитерской
фабрике имени Марата.
В Санкт-Петербурге есть улица Марата. Улица Марата есть также в Нижнем Нов-
городе, Пензе, Севастополе, Курске, Калининграде, Екатеринбурге, Омске,
Иркутске, Красноярске, Ижевске, Ульяновске, Мурманске, Тайшете, Туле, Калуге,
Мичуринске и др.
В 1921 г. именем «Марат» был назван флагман Краснознамённого балтийского
флота, бывший линкор «Петропавловск». (В 1943 г. линкору было возвращено его
прежнее название).
В советское время (особенно до войны) получило распространение мужское имя
Марат, считавшееся интернациональным, при этом родители не учитывали, что это
не имя, а фамилия, к тому же звучащая в оригинале как Мара.
В СССР выходили апологетические биографии Марата (например — в серии ЖЗЛ и
серии ПР), а также публиковались некоторые его произведения.
Жак Александр Сезар Шарль (фр. Jacques Alexandre Cesar
Charles, 1746—1823) — французский изобретатель и учёный.
Член Парижской Академии наук (с 1795) , её президент
(1816). Родился в Божанси. Образование получил
самостоятельно . В молодости переехал в Париж, где был канцелярским
служащим в министерстве финансов. После 1795 г. -
профессор экспериментальной физики в Консерватории искусств и
ремесел в Париже.
Исследовал расширение газов, установил (1787) закон из-
t JH^^I^^H^^^H менения давления данной массы идеального газа с изменением
температуры при постоянном объеме (закон Шарля). Сразу же после братьев Жозе-
фа-Мишеля и Жака-Этьенна Монгольфье построил (1783) воздушный шар из
прорезиненной ткани, наполненный водородом; осуществил полет на этом шаре. Воздушный
шар такого типа получил по имени изобретателя название шарльер, в
противоположность монгольфьеру. Изобрел ряд приборов. Первый предпринял попытку
получения фотографических изображений. Впервые показал, что функцию, определенную
двумя или большим числом законов, например ломаную, составленную из двух
отрезков прямых, можно всегда выразить одним общим законом (1785).
Распространил на разностные уравнения понятие особого интеграла.
Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Джероламо Умберто Вольта (итал.
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Gerolamo Umberto Volta; (1745—1827) —
итальянский физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об
электричестве; граф (1801).
Алессандро Вольта был четвёртым ребенком в семье падре Филиппо Вольты и его
тайной супруги Маддалены, дочери графа Джузеппе Инзаге. Маленького Сандрино
родители сдали на руки кормилице, жившей в деревне Брунате и «забыли» о нём
на целых тридцать месяцев. Малыш, вольно росший на лоне природы, получился
бойким, здоровым, но диковатым: рассказывали, что слово «мама» он произнес
только к четырём годам, а нормально заговорил лишь лет в семь. Но был
весёлым, добрым и чутким ребёнком. Большая перемена произошла в его жизни в 1752,
когда, потеряв отца, он оказался в доме дяди Александра, соборного каноника.
За воспитание племянника дядя принялся всерьёз: много латыни, история,
арифметика, правила поведения и т.д. Плоды воспитательных усилий сказались
незамедлительно и были поразительными. Юный Вольта менялся на глазах! Он
восторженно воспринимал знания, становился всё общительнее и остроумнее, его всё
больше интересовало искусство, особенно музыка. Ребёнок был очень впечатлите-
лен. Десятилетнего Вольта потрясли известия о катастрофе в Лиссабоне, и он
поклялся разгадать тайну землетрясений. Энергия переполняла Алессандро, и
однажды это едва не привело к роковым последствиям. Когда ему было 12 лет,
мальчик пытался разгадать «тайну золотого блеска» в ключе возле Монтеверди
(как оказалось потом, блестели кусочки слюды) и, упав в воду, утонул!
Поблизости не оказалось никого, кто бы мог его вытащить. К счастью, один из
крестьян сумел спустить воду, и ребёнка откачали. «Родился вторично», - говорили
о нём.
Дядя, который делался ему всё ближе, видя жадный интерес способного юноши к
наукам, старался снабжать его книгами. По мере их выхода, в доме появлялись и
изучались тома Энциклопедии. Но Алессандро охотно учился и работать руками:
навещая мужа своей кормилицы, он перенимал у него пригодившееся впоследствии
искусство изготовления термометров и барометров. В ноябре 1757 Алессандро
отдают в класс философии коллегии ордена иезуитов в городе Комо. Но уже в 1761
дядя, поняв, что Вольту намереваются завербовать в иезуиты, забирает мальчика
из коллегии.
В эти годы произошли события, сыгравших в жизни Вольты заметную роль. В
1758, как и было предсказано, вновь появилась комета Галлея. Это не могло не
поразить пытливого юношу, мысли которого обратились к трудам великого
Ньютона. Вообще юноша всё более отчётливо осознавал, что его призвание - не
гуманитарная область, а естественные науки. Он увлекается идеей об объяснении
электрических явлений ньютоновской теорией тяготения, даже посылает
знаменитому парижскому академику Ж. А. Нолле (1700-70) свою поэму вместе с
рассуждениями о различных электрических явлениях. Но одних рассуждений ему мало.
Узнав о работах Бенджамина Франклина, Вольта в 1768, поразив жителей Комо,
устанавливает первый в городе громоотвод, колокольчики которого звенели в
грозовую погоду.
То время вообще было отмечено бурным всплеском интереса общества к
электрическим явлениям. Демонстрации электрических опытов, особенно после
изобретения лейденской банки, проводились даже за плату. Некто Бозе высказал даже
желание быть убитым электричеством, если об этом потом напишут в изданиях
Парижской академии наук. Если это можно отнести к разряду курьёзов, то были и
действительно трагические эпизоды. В Петербурге академик Рихман погиб от
удара молнии во время опыта.
Алессандро Вольта суждено было сыграть существенную роль в изучении
электричества. Но это в недалёком будущем. Пока же все чаще и острее встает
вопрос о выборе дальнейшего пути. Алессандро был родом из старинной
аристократичной семьи, обитавшей в альпийском местечке Комо (Италия), по окончании
колледжа ордена иезуитов ему предстояло стать священнослужителем. Но юный
Вольта последовал идеям Джордано Бруно, Галилео Галилея, Исаака Ньютона,
Дидро и Вольтера. Точное предсказание Эдмондом Галлеем времени появления на
небосклоне очередной кометы окончательно обратило Алессандро к физике.
В 1774—1779 преподавал физику в гимназии в Комо, в 1779 стал профессором
университета в Павии. С 1815 — директор философского факультета в Падуе. В
1794 году получил высшую награду Лондонского королевского общества — медаль
Копли. В 1801 году получил от Наполеона титул графа и сенатора. А однажды
Наполеон, увидев в библиотеке академии лавровый венок с надписью «Великому
Вольтеру», стер последние буквы таким образом, что получилось: «Великому
Вольте»...
Работы Вольта посвящены электричеству, химии и физиологии. Вольта изобрёл
ряд электрических приборов (электрофор, электрометр, конденсатор, электро-
скоп). В 1776 году Вольта обнаружил и исследовал горючий газ (метан).
В 1792-1794 годах, заинтересовавшись «животным электричеством», открытым Л.
Гальвани, Вольта провёл ряд опытов и показал, что наблюдаемые явления связаны
с наличием замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных металлов и жидкости.
Вольта считал причины «гальванизма» физическими, а физиологические действия -
одними из проявлений этого физического процесса.
Проведя опыты с разными парами электродов, Вольта установил, что
физиологическое раздражение нервов тем сильнее, чем дальше отстоят друг от друга два
металла в следующем ряду: цинк, оловянная фольга, олово, свинец, железо,
латунь и т.д. до серебра, ртути, графита. Этот знаменитый ряд напряжений
(активностей) Вольта и составлял ядро эффекта; мышца лягушки была лишь
пассивным, хотя и очень чувствительным электрометром, а активными звеньями являлись
металлы, от контакта которых и происходила их взаимная электризация.
Проводя многочисленные сравнительно-физиологические опыты, Вольта наблюдал
у животных большую электрическую возбудимость нервов по сравнению с мышцами,
а также гладкой мускулатуры кишечника и желудка по сравнению со скелетной. Он
обнаружил (1792-1795) электрическую раздражимость органов зрения и вкуса у
человека. Эти работы имели большое значение в истории методов
физиологического эксперимента.
В 1800 году Вольта изобрёл так называемый Вольтов столб - первый источник
постоянного тока. Изобретение вольтова столба доставило Вольта всемирную
славу и оказало огромное влияние не только на развитие науки об электричестве,
но и на всю историю человеческой цивилизации. Вольтов столб возвестил о
наступлении новой эпохи - эпохи электричества.
Вольта был избран членом Парижской и других академий наук, Наполеон сделал
его графом и сенатором Итальянского королевства. Именем Вольта названа
единица электрического напряжения - Вольт.
************
ЗАСЛУЖИВАЮТ
ВЫСЫЛКИ...
ЗАГРАНИЦУ
Месть несостоявшегося учёного — самая страшная месть. Это было нетрудно
понять после другой социальной революции, потрясшей уже российскую землю. Вождь
пролетариата В.И. Ленин, по свидетельству очевидцев, мог бы сделать огромные
успехи в области философии и юриспруденции. Однако, ввязавшись в политическую
борьбу, он оставил свои намерения серьёзно заниматься наукой. Но несбывшиеся
надежды томили Ильича. Наконец, он не выдержал и разразился философской
статьёй "Материализм и эмпириокритицизм", которая, естественно, получила
самую отрицательную оценку в кругу специалистов. В последние годы жизни Ленин
снова возвращается к своей нереализованной страсти, но уже в лице лидера
первого в мире пролетарского государства. Он издаёт знаменитые "Философские
тетради" , которые принимаются очумелым народом "на ура".
Как Марат пустил в своё время "по ветру" Парижскую Академию наук, так через
многие десятилетия и Ленин расформировал "буржуазную" российскую Академию,
допустив неслыханный террор по отношению к научной интеллигенции. Особую
неприязнь у него вызывали прежние собратья и соседи по студенческой скамье:
философы, психологи, социологи, юристы. Интеллектуальный потенциал России, её
элита была в буквальном смысле слова сослана на рабфаки, и её лучшие
представители оказались в несвойственной им роли примитивных просветителей и
толкователей "усечённой" и подогнанной под массы системы знаний. Трагедию этого
"сокрушённого" интеллекта в лице молодого русского историка гениально отразил
Мариенгоф1 в своём произведении "Циники". Высокообразованный Ленин то ли из
мести, то ли из каких иных побуждений распорядился и на высокие ответственные
посты в науке преимущественно назначать выходцев из рабоче-крестьянской
среды.
Исключения были допущены только по отношению к физиологу И.П. Павлову2,
кораблестроителю А.Н. Крылову3, естествоиспытателю К. А. Тимирязеву. Но что,
кроме величайших потерь в профессиональном и нравственном смысле могло
повлечь за собой массовое наступление армии "шариковых" на якобы мешавших
революции "Преображенских"? Последствия этого "марш-броска" известны. Один из
ярчайших и непродажных представителей русской философской мысли Н.А. Бердяев4
охарактеризовал эти губительные процессы по ликвидации лучших умов так:
"Положение в мире интеллекта и его представителей, интеллигенции, делается
всё более угрожающим. Независимость мысли, свобода духовного творчества
отрицаются могущественными движениями нашей эпохи. Современные поколения и их
вожди не признают руководящего значения интеллекта и мысли..." Всё случилось по
писаному: продолжая дорожить вековыми традициями и не желая расставаться с
прежними верованиями и идеалами, многие блестящие мыслители начала XX века с
их благородными порывами особенно остро почувствовали безысходность
собственного положения, потихонечку заполняя безразмерный стан "заклятых врагов" и
отщепенцев нового советского общества.
В 1922 году был вероломно изгнан за пределы родины вместе со всеми членами
своего философского кружка неугомонный Бердяев. История повторялась в самом
её дурном проявлении. Не точно ли так же тысячелетия назад изгоняли с родных
мест Аристотеля, Пифагора5, Анаксагора, Протагора... Да и один ли Бердяев
пострадал? Наряду с ним "официальными" изгоями стали такие учёные, как Н.О.
Лосский6, С.Л. Франк7, С.Н. Булгаков8, Л.П. Карсавин9, И.А. Лапшин1, Ф.А. Сте-
1 Анатолий Борисович Мариенгоф (1897—1962) — русский поэт-имажинист, драматург,
автор мемуаров.
2 Иван Петрович Павлов (1849—1936) — один из авторитетнейших учёных России,
физиолог, создатель науки о высшей нервной деятельности и представлений о процессах
регуляции пищеварения; основатель крупнейшей российской физиологической школы; лауреат
Нобелевской премии в области медицины и физиологии 1904 года «за работу по
физиологии пищеварения».
3 Алексей Николаевич Крылов 1863—1945) — русский и советский кораблестроитель,
механик и математик, академик Петербургской АН/РАН/АН СССР (с 1916 года; член-
корреспондент с 1914-го), генерал-лейтенант по флоту (1916), генерал для особых
поручений при морском министре Российской империи (1911), лауреат Сталинской премии
(1941), Герой Социалистического Труда (1943).
4 Николай Александрович Бердяев (1874—1948) — русский христианский и политический
философ, представитель экзистенциализма.
5 Пифагор Самосский (лат. Pythagoras; 570—4 90 гг. до н. э.) — древнегреческий
философ, математик и мистик, создатель религиозно-философской школы пифагорейцев.
6 Николай Онуфриевич Лосский (1870—1965) — выдающийся представитель русской
религиозной философии, один из основателей направления интуитивизма в философии.
7 Семён Людвигович Франк (1877—1950) — выдающийся русский философ и религиозный
мыслитель. Участник сборников «Проблемы идеализма» (1902), «Вехи» (1909) и «Из глубины»
(1918). Стремился к синтезу рациональной мысли и религиозной веры в традициях апофа-
тической философии и христианского платонизма, в частности под влиянием Николая Ку-
занского и Владимира Соловьёва (особенно концепции положительного всеединства).
8 Сергей Николаевич Булгаков (1871—1944) — русский философ, богослов, православный
священник.
9 Лев Платонович Карсавин (1882—1952) — русский религиозный философ, историк-
медиевист , поэт.
пун2. . . Легче, наверно, назвать тех философов, кому позволили остаться в
стране (Г.Г. Шпета3, П. А. Флоренского4, Г. И. Челпанова5) и которых
"приголубили", разумеется, не без накинутого на рот платка. Шпета, например,
посадили "философствовать" в кресло вице-президента Российской Академии
художественных наук, Флоренский не по своей воле "переключился" на физико-
технические проблемы, Челпанов занялся историей и психологией. Но была ли
судьба этих обласканных вождём мирового пролетариата учёных лучше, судите
сами. Все они после смерти Ильича были поочерёдно уничтожены в сталинский
период великомасштабных репрессий. Сталина за "неслыханное" преступление даже
вынесли потом из Мавзолея. Но разве он сам все это затеял? Да нет. Это
несостоявшийся учёный Ульянов-Ленин первым наглядно на деле показал, как следует
осуществлять месть, имея под собой государственное кресло. Именно с его
"мягкой" подачи вся русская философия была безжалостно выхолощена,
разгромлена и выброшена на задворки истории.
Красный террор не обошёл, пожалуй, представителей ни одной из научных
дисциплин. По команде свыше наряду с философами отбывали в чужие края академики
и доктора физико-математических, биологических, химических, исторических,
филологических, юридических и экономических наук. Загоняя их в железнодорожные
вагоны и на палубы пароходов, "комплексующая" власть одних выдворяла из
страны на ненавистный ей Запад, других поселяла на Севере и Дальнем Востоке
"новой" России. Добро бы ссылали убийц и насильников! Но караваны ссыльных
учёных, гонимых на Соловецкие острова и в глухую Сибирь? До такого кощунства
не доходило, пожалуй, ни одно государство в мире.
По сохранившимся документам можно теперь понять и проследить, как возникла
у Ленина идея высылки учёных из страны, и в какой последовательности она реа-
лизовывалась. Впервые эта идея публично засветилась в ленинском труде "О
значении воинствующего материализма", тщательно проштудированном не одним
поколением советских людей. Поводом к её написанию послужил первый номер журнала
"Экономист" за 1922 год, куда Ильич совершенно случайно бросил взгляд.
Просмотрев публикации, он возмущённо отбросил журнал в сторону. И, взявшись за
ручку, незамедлительно приступил в свойственной ему манере "раздавливать"
этот "орган современных крепостников", прикрывающихся "мантией научности и
демократизма".
Особенно сильный гнев у Владимира Ильича вызвала статья некого господина
П.А. Сорокина6 "О влиянии войны", в которой автор по выражению Ленина, пред-
1 Иван Иванович Лапшин (1870—1952) — русский философ.
2 Фёдор Августович Степун (Степпун, Friedrich Step(p)u(h)n, Николай Луганов, Н. Лу-
гин, Н. Переслегин; 1884—1965) — русский философ, близкий Баденской школе
неокантианства, социолог, историк, литературный критик, общественно-политический деятель,
писатель.
3 Густав Густавович Шпет (1879—1937) — русский философ, психолог, теоретик
искусства, переводчик философской и художественной литературы (знал 17 языков). В ссылке
(Томск) в 1937 г. был обвинён в участии антисоветской организации и расстрелян. В
1956 году был посмертно реабилитирован.
4 Павел Александрович Флоренский (1882—1937) — русский православный священник,
богослов, религиозный философ, учёный, поэт. В 1937 г. особой тройкой НКВД Ленинградской
области он был приговорён к высшей мере наказания и расстрелян.
5 Георгий Иванович Челпанов (1862—1936) — русский философ, логик и психолог. Умер
сам после того как в 1935 г. был расстрелян его сын Александр по делу Шпета.
6 Питирим Александрович Сорокин (1889—1968) — русско-американский социолог и
культуролог. Один из основоположников теорий социальной стратификации и социальной
мобильности. По постановлению Коллегии ГПУ от 2 6 сентября 1922 году выслан за границу из
Петрограда на «Философском пароходе».
ставил якобы обширные, но не имеющие под собой почвы, "социологические"
исследования. Что же в статье профессора социологии Петербургского университета
Питирима Сорокина было столь опасного и крамольного, что чуть ли не за каждой
строкой "воинствующего материализма" до сих пор чувствуется нескрываемое
раздражение Ленина и даже слышится его прерывистое от волнения дыхание?
Оказывается, Сорокин на основе собранных им данных решил проанализировать
положение в стране с бракоразводными процессами после свежепринятых
"пролетарских" законов о браке и семье, намного облегчивших механизм
расторжения семейных уз. Эти законы якобы способствовали "раскрепощению женщин и
ликвидации бесправного положения внебрачных детей". Резко возросшее число
разводов и краткосрочность брачных союзов настолько ужаснули молодого
социолога, что он рискнул под "занавес" выразить собственные взгляды на проблему
любовных отношений, вокруг коей "до полной хрипоты" велись споры в двадцатых
годах. "Эти цифры говорят, — подвёл итог статистическим данным Сорокин, — что
современный легальный брак — форма, по существу скрывающая внебрачные половые
отношения и дающая возможность любителям "клубнички" вполне законно
удовлетворять свои аппетиты".
Казалось бы, чем тут собственно возмущаться? Любой человек, тем более
учёный-обществовед, вправе иметь личное мнение насчёт природы и развития
человеческих взаимоотношений. Но не тут-то было! "Нет сомнения, что и этот господин
(Сорокин. — СБ.), и то русское техническое общество, которое издаёт журнал и
помещает в нём подобные рассуждения, — прорезюмировал В.И. Ленин, —
причисляют себя к сторонникам демократии и сочтут за величайшее оскорбление, когда их
назовут тем, что они есть на самом деле, то есть крепостниками,
"дипломированными лакеями поповщины".
Дальше — больше. В ленинской работе последовали уже чисто "адресные"
оскорбительные упрёки: "Вероятно, немалая их часть получает у нас государственные
деньги и даже состоит на государственной службе для просвещения юношества
(намёк на профессорскую среду. — СБ.), хотя для этой цели они годятся не
больше, чем заведомые растлители годились бы для роли надзирателей в учебных
заведениях для младшего возраста".
Ну, а затем глава "высокоморального" государства направляет узенькие
мыслительные ручейки, касающиеся людей науки, в широкое русло определённой
государственной политики. В заключительных строках своего поистине
"воинствующего" печатного труда вождь напрямую подготавливает почву для
осуществления "очередной задачи" пролетариата — сокрушения интеллекта:
"Рабочий класс в России сумел завоевать власть, но пользоваться ею ещё не
научился, ибо, в противном случае, он бы подобных преподавателей и членов
учёных обществ давно бы вежливенько препроводил в страны буржуазной
"демократии". Там подобным крепостникам самое настоящее место. Научатся, была
бы охота учиться".
Согласно Священному писанию мысль есть уже сама по себе действие. И вот
через два с небольшим месяца рабочий класс в экстренном порядке внимает советам
"самого человечного человека" и начинает внедрять их в жизнь. Ленин же, не
забывая о своих первоначальных эмоциях, возникших у него при прочтении
журнала "Экономист", предпринимает попытку вернуться к поднятой проблеме, зайдя с
другого бока. В письме к Ф.Э. Дзержинскому, датированном 19 мая, он даёт
недвусмысленное указание чекистам вплотную заняться неугодным изданием:
"...это, по-моему, явный центр белогвардейцев. В № 3 (только третьем!!! это
nota bene!) напечатан на обложке список сотрудников. Это, я думаю, почти все
— законнейшие кандидаты на высылку за границу. Все это явные
контрреволюционеры, пособники Антанты, организация её слуг и шпионов и растлителей учащейся
молодёжи. Надо поставить дело так, чтобы этих "военных шпионов" изловить и
излавливать постоянно и систематически, высылать их за границу" (Ленин В.И.
Поли. собр. соч., т. 54, с. 266).
Да уж, ничего не скажешь, сводить счёты с людьми, чьи взгляды расходились с
его собственными, Владимир Ильич умел с потрясающей жестокостью. Не
понравились ему суждения профессора Сорокина о семье и браке, стало быть не только
этого профессора, но и всю буржуазную профессуру, а также "почти всю" команду
"охального" журнала, которая состояла из одних "военных шпионов", осмелилась
подобные рассуждения напечатать, немедля следует предать анафеме. К
рекомендациям Ленина, естественно, прислушались. Добрые три четверти состава
редакции "Экономиста" — философы Н.А. Бердяев, С.Н. Булгаков, В.М. Штейн, агроном
В.Д. Бруцкус, публицисты А.С. Изгоев, Л.М. Пумпянский, Д.А. Лутохин и другие
ровно через три месяца были соответствующими органами беспардонно выпровожде-
ны за пределы СССР, это было их последнее лето на Родине.
Из "убиенной" Лениным и его сподвижниками редколлегии журнала особенно
пострадали А.Н. Потресов и П.А. Сорокин. Первого Ильич хорошо Знал по
сотрудничеству в "Искре", пока РСДРП ещё не раскололась на большевиков и меньшевиков.
Тогда Потресов поспорил с будущим предсовнаркома на предмет подхода
"искровцев" к выбору публикаций. А вот имя Сорокина Застряло в памяти вождя,
когда в феврале 1922 года ему доложили, что данный профессор в большой
студенческой аудитории не слишком лестно отозвался о нём, представив слушателям
как истового властолюбца, который отводит человеческой личности лишь роль
второстепенного "винтика" в созданной им системе государственного управления.
Причём властолюбца, способного "гулять по костям". Запомнились Ленину и
другие сорокинские обличения. Он, в частности, утверждал, что в республике,
опутанной диктатурой пролетариата, разрастается "вакханалия зверства,
хищничества, мошенничества, взяточничества, обмана, лжи, спекуляции и бессовестности,
словом тот "шакализм", в котором она "захлёбывается и задыхается".
Так что безобидная по сути журнальная статья была лишь поводом расправиться
с неугодным политиком, чтобы потом вообще начать "выкорчёвывать из земли
российской всяких вредных насекомых". Ох, как не любил Владимир Ильич
"беспощадной" критики! А не любя её, не мог и удержаться от того, чтобы к
"дипломированным лакеям поповщины" не присовокупить имени Сорокина. Громить —
так уж до конца. Характерно, что ленинские разгромы и погромы имели свою
индивидуальную методику. "Когда Владимир Ильич кого-нибудь громит, то он
находит в нём все болезни, которые числятся в известной старой медицинской книге,
находящейся у него в большом почёте", — делился своим опытом работы с вождём
один из его сподвижников К.Б. Радек. Поэтому, если принять во внимание личную
неприязнь Ленина к учёным-гуманитариям и его выдающиеся способности к
составлению "компроматов", то можно считать, что свою задачу истребления лучших
умов России путём их запугивания и "высылки за границу или в определённые
местности РСФСР в административном порядке", он выполнил блестяще. И
мстительные потуги Марата при его расправе с французскими академиками по сравнению с
местью Ленина всего лишь детский лепет.
**********
ОТ РЕДАКЦИИ
Вот и закончилась эта длинная публикация, честно говоря, от которой мы сами
устали. Написана она была ужасным, выспренним стилем. Материал для нее,
похоже, был нахватан в интернете без всякой проверки. В нее вошли анекдоты в
серьезном изложении и серьезные факты в анекдотичном изложении. У этой
публикации не было единого стержня - валилось все подряд, в одном месте что-то
могло быть написано с отрицательным оттенком, в другом то же самое с
положительным. Плюс огромное количество неточностей даже в написании фамилий - что
создавало трудности при нахождении информации о реальном человеке.
И, тем не менее, мы решились на ее размещение в журнале. Причина этого в
том, что в ней упоминалось большое количество имен ученых (хотя конечно не
всех известных), пусть и не всегда в положительном смысле. Даже в редакции
многих из них не знали или не помнили, тогда как забывать о них нельзя - они
создавали наш современный мир, конечно, оставаясь при этом людьми, со всеми
их достоинствами и недостатками. Памятники - они для памяти, как для доброй,
так и для недоброй.
Ликбез
КРАТКИЙ КУРС БИОЛОГИИ
(продолжение)
ГЛАВА 11.
ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ
11.1. ЛЕТОПИСЬ ЗЕМЛИ
11.1.1. Что
было в начале?
Большинство современных учёных считают, что наша Вселенная образовалась
около 15 миллиардов лет назад в результате взрыва сингулярного (бесконечно
малого и бесконечно плотного) образования, известного в космологии как
Большой взрыв. В первые мгновения Вселенная (само пространство) расширялась со
скоростью, значительно превышающей скорость света. За Ю-30 с её размеры
увеличились до размеров Солнечной системы. Затем началась стадия рекомбинации,
при которой почти всё вещество аннигилировало с антивеществом. Из «остатков»
в течение нескольких секунд образовались ядра водорода и гелия. Примерно
через миллион лет после взрыва Вселенная остыла до температуры 3000°; из ядер и
электронов образовались атомы.
Рисунок 11.1.1.1. Модель молодой Вселенной
В результате случайных флуктуации плотности вещества какие-то области
Вселенной стали более плотными; другие - более разреженными. Под действием силы
тяжести эти неоднородности ещё более усилились; таким образом появились
галактики и скопления галактик. Через сотни миллионов лет в галактиках стали
появляться звезды.
Наше собственное Солнце образовалось около пяти миллиардов лет назад из
холодного пылевого облака массой более десяти тысяч масс Солнца. Центральная
часть облака превратилась в протозвезду, на периферии частицы вещества в
конце концов собрались в планеты. По современным данным возраст Земли составляет
около 4,6 миллиардов лет.
11.1.2.
Происхождение жизни
Теорий возникновения жизни на Земле создано довольно много. Основные из них
можно разбить на пять групп:
• креационизм;
• теория стационарного состояния;
• спонтанное зарождение;
• панспермия;
• биохимическая эволюция.
Креационисты уверены, что жизнь возникла в результате какого-то
сверхъестественного события в прошлом; её придерживаются последователи большинства
религиозных учений (особенно христиане, мусульмане, иудеи). Никаких научных
подтверждений этой точки зрения нет: в религии истина постигается через
божественное откровение и веру. Процесс сотворения мира мыслится как имевший
место лишь единожды и недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы
вынести указанную концепцию за рамки научного исследования.
Согласно теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а
существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и
изменялась , то очень мало. Сторонники этой теории считают, что наличие ископаемых
остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их
численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для
сохранения остатков. В настоящее время приверженцев этой теории почти не осталось.
Теория спонтанного зарождения возникла в древнем Китае, Вавилоне и Греции в
качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала.
Приверженцем этой теории был и Аристотель. Её последователи считали, что определённые
вещества содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может
создать живой организм. Одним из экспериментов, якобы подтверждавшим эту
теорию, был эксперимент Ван Гельмонта, в котором у этого ученого за 3 недели из
грязной рубашки и горсти пшеницы в тёмном шкафу появились мыши. Открытие Ле-
венгуком микроорганизмов добавило ей новых приверженцев. Однако тщательные и
аккуратные эксперименты, поставленные Франческо Реди, Ладзаро Спалланциани и
Луи Пастером, поставили крест на теории спонтанного зарождения.
Рисунок 11.1.2.1. На найденном метеорите обнаружены
объекты, которые можно идентифицировать как следы
жизнедеятельности микроорганизмов из космоса
Сторонники теории панспермии предполагают, что жизнь на Землю занесена
извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах
Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно,
что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические
исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются
органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль
«семян» при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на
вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.
Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди
современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад;
первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания
образовались твёрдая поверхность (литосфера). Атмосфера, первоначально
состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться
недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным
паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась
ниже 100° С, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это
время из первичных соединений и образовывалась сложные органические вещества;
энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная
ультрафиолетовая радиация. Накоплению веществ способствовало отсутствие живых
организмов - потребителей органики - и главного окислителя - кислорода.
Г
Примитивная
•ЭТМОСф йрэ
<н-,о ■: о, п.. но
Конденсатор-^
Кипящая еода
upramwec urn? мопекупы
Рисунок 11.1.2.2. В опытах Миллера и Опарина из углекислоты,
аммиака, метана, водорода и воды в условиях, приближённых к
атмосфере молодой Земли, удалось синтезировать аминокислоты,
нуклеиновые кислоты и простые сахара
Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является
превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому,
белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные
гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к
отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерва-
том и средой выстраивались молекулы липидов - примитивная клеточная мембрана.
Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей
средой (прообраз гетеротрофного питания) и накапливать определённые вещества.
Образовывавшиеся параллельно нуклеиновые кислоты научились «запоминать»
последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. В случае случайного
разрушения они могли достаточно быстро восстановить белок. Впоследствии это
обеспечило способность к самовоспроизведению протоорганизмов.
Антропоген
Неоген
Палеоген
Men
Юра
Триас
Пермь
Карбон
Дек он
К ИГТ'/р
ирдоеин
Кембрий
Венд
Р'ифей
Карепий
Аркёй
катар«ей
Каин о:-: и и
М е з о з о и
Папе огой
— Протерозой
Рисунок 11.1.2.3. Геохронологическая шкала (млн. лет)
Некоторые учёные считают, что первыми организмами были не гетеротрофы, а
хемолитотрофы, обеспечивающие свою жизнедеятельность за счёт оксилительно-
восстановительных химических реакций. Выделение молекулярного кислорода в
таких реакциях охлаждало протоорганизмы, что способствовало их сохранению
(температура Земли на ранних стадиях эволюции была очень высока);
образовывавшиеся в результате этого процесса углеводороды использовались для роста
протоорганизмов . В результате повышения содержания кислорода в атмосфере появились
организмы и с другими типами питания.
Возможно, именно так выглядел первый протоорганизм. Впрочем, ряд учёных
весьма скептически настроены по отношению к этой гипотезе. «Мысль о
возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул так
же нелепа, - говорят они, - как и утверждение о том, что торнадо, пронёсшееся
над кучей мусора, способно собрать из неё «Боинг-747».
Большинство учёных считает, что первыми живыми организмами на Земле были
одноклеточные прокариотические организмы, похожие на современных архебакте-
рий. В вопросе о происхождении эукариот есть тоже много неясного. Одни (их
большинство) придерживаются симбиотической гипотезы, согласно которой эука-
риотическая клетка появилась путём симбиоза нескольких прокариотических
клеток (прообразов современных митохондрий и протопластов), внедрившихся в
клетку-хозяина . Сторонники другой, аутогенной гипотезы считают, что одноклеточные
эукариоты образовались путём усложнения и дифференциации прокариот.
11.1.3. Эволюция
или революция?
Представление об эволюции - постепенном развитии живых организмов от
простых к сложным - оформилось ещё во времена античности. В частности,
Аристотель считал, что животные эволюционируют постепенно и непрерывно. Первую
целостную научную теорию эволюции - ламаркизм - создал в 1809 году Жан-Батист
Ламарк, предположивший, что приобретённые признаки могут передаваться
потомству. Изменения среды, по его мнению, приводят к изменению форм поведения,
что вызовет необходимость использования некоторых органов по-новому,
возможно, с большей или с меньшей интенсивностью. Эффективность и величина этих
органов изменяются; эти признаки, согласно Ламарку, передаются следующему
поколению. Так, длинная шея жирафа объяснялась по Ламарку тем, что многие
поколения его короткошеих предков питались листьями деревьев, за которыми
приходилось тянуться всё выше и выше. Незначительные удлинения шеи в каждом из
поколений передавались следующим поколениям, пока она не достигла нынешней длины.
Исследования Веисмана поставили крест на этой теории, однако, и по сей день
неоламаркисты пытаются развить отдельные стороны этого учения.
Рисунок 11.1.3.1. Эволюция по Ламарку
Созданная Жоржем Кювье в 1812 году теория катастроф рассматривала земную
историю как чередование сравнительно длинных эпох покоя и коротких
катастрофических событий, резко преображавших лик планеты. Возникновение после
катастрофы нового мира обычно связывалось с актом творения. Однако через
несколько десятков лет катастрофизм уступил место теории естественного отбора,
созданной Альфредом Уоллесом и Чарльзом Дарвиным. Согласно ей движущими силами
эволюции являются наследственная изменчивость и естественный отбор. В
противоположность Ламарку Дарвин считал, что эволюция определяет приспособление к
внешнему миру, а не наоборот. Основной заслугой Дарвина было не введение
понятия эволюции как такого, а объяснение механизмов этой эволюции.
Основной теорией эволюции XX века считается неодарвинизм (синтетическая
теория эволюции), в котором взгляды Дарвина были дополнены фактами из
генетики и экологии. Однако многое в эволюционной теории до сих пор остаётся
неясным.
Прямой эксперимент по подтверждению той или иной теории эволюции может
затянуться на миллионы лет. Поэтому важное значение в эволюционном учении имеют
косвенные методы:
• палеонтология;
• морфология;
• эмбриология;
• биохимия;
• биогеография;
• селекция.
Палеонтология - это наука об ископаемых остатках животных и растений. Среди
объектов интереса палеонтологии целые организмы (вмёрзшие в лёд,
«мумифицированные» в смоле или асфальте), захороненные в песке и глинах скелетные
структуры (кости, раковины и зубы), окаменелости (ткани организма заменяются
кремнезёмом, карбонатом кальция или другими веществами), отпечатки и следы, ко-
пролиты (экскременты животных). Ранее считалось, что древние окаменелости -
остатки драконов, гидр и прочих мифических существ; теперь учёные уверены,
что эти кости принадлежат вымершим, но, тем не менее, реально существовавшим
животным.
Рисунок 11.1.3.2. Кости ископаемого мезозавра
Рисунок 11.1.3.3. Окаменевшая кладка яиц динозавров
Рисунок 11.1.3.4. Паук в янтаре
Несмотря на то, что с палеонтологическими находками согласуются
геофизические данные и экологические соображения, одной только палеонтологии для
обоснования эволюционной теории недостаточно. Этому препятствует, прежде всего,
недоказуемость происхождения одних форм организмов от других, и отсутствие
непрерывности в палеонтологической летописи. Впрочем, учёные готовы объяснить
«недостающие звенья» тем, что далеко не все организмы погибают в условиях,
благоприятных для сохранности их остатков, тем, что мёртвые организмы быстро
разлагаются либо поедаются падальщиками и, наконец, тем, что не все ещё
остатки найдены.
r'- J
Рисунок 11.1.3.5. Процесс образования ископаемых остатков
В ряде случаев удаётся найти живущие поныне «недостающие звенья» в летописи
природы. Так, в XX веке было обнаружено промежуточное звено между рыбами и
земноводными - кистепёрая рыба латимерия. Ещё один пример - онихофоры,
промежуточная форма между кольчатыми червями и членистоногими.
ЧнПОВнЧ:
ЛЯГ'/ШКЗ
Летучая мышь
Дрпьфин
Лошадь
Рисунок 11.1.3.6. Кости конечностей позвоночных похожи друг на
друга, несмотря на всё различие в жизнедеятельности животных
При сравнительном рассмотрении органов групп животных или растений
становится понятным, что они имеют сходные черты. Так, у всех цветковых растений
имеются лепестки, тычинки и пестики, а конечности всех позвоночных построены
по единому принципу. Органы, сходные по строению и развитию, называются
гомологичными. Естественно предположить, что организмы, наделённые гомологичными
органами, произошли от общего предка. Наука, изучающая сходства и различия в
строении групп организмов, называется морфологией (сравнительной анатомией).
Приспосабливаясь к различным условиям среды, гомологичные органы могут
видоизменяться. Этот процесс называется адаптивной радиацией (дивергенцией).
Примером адаптивной радиации является наличие или отсутствие хвоста у
амфибий, ведущих водный или наземный образ жизни. Сходными органами могут
обладать и организмы, не связанные филогенетическим родством; такие органы
называют аналогичными, а процесс их появления - конвергентной эволюцией.
Примерами конвергенции являются параллельная эволюция сумчатых и плацентарных
млекопитающих , образование тел похожей формы у рыб и китов. Причиной конвергентной
эволюции является действие сходных условий существования в течение
естественного отбора.
Рисунок 11.1.3.7. Пример конвергентной эволюции:
сумчатый и обычный волки
Некоторые структуры у отдельных организмов могут не нести никакой функции.
Такие структуры называют рудиментарными. Так, рудиментарными являются
копчиковые позвонки у человека или аппендикс. Наличие рудиментарных органов было
бы трудно объяснить вне связи с процессом эволюции. В пользу эволюции
свидетельствует и появление у отдельных особей атавизмов - органов,
присутствовавших у далёких предков, но впоследствии утраченных.
Изучая эмбриональное развитие у различных групп животных (например, у
разных классов позвоночных), можно обнаружить удивительное сходство между
зародышами на начальных стадиях. Так, все многоклеточные животные повторяют в
своём развитии одноклеточную стадию, что может служить намёком на
происхождение всех животных от простейших. Далее следует стадия однослойного шара
бластулы, в которой можно усмотреть возможный принцип появления многоклеточности
- делящиеся клетки не расходились, а оставались рядом, впоследствии
дифференцируясь. Далее все многоклеточные животные проходят через стадию гаструляции,
что соответствует строению современных кишечнополостных. Но чем дальше
развивается зародыш, тем больше различий наблюдается между особями различных
групп.
Наблюдая за развитием зародышей, Геккель сформулировал биогенетический
закон, согласно которому онтогенез (индивидуальное развитие) повторяет
филогенез (историческое развитие организмов). Хотя этот принцип сильно упрощает
реальное положение дел, он в известной мере справедлив.
Все живые организмы на Земле состоят из одних и тех же классов органических
соединений - белков, липидов, углеводов и нуклеотидов. Однако сходство на
этом не исчерпывается: биохимические процессы получения и запасания энергии в
клетках различных организмов также невероятно похожи. Принцип строения ДНК
также оказался одинаков для всех организмов; ген из ДНК человека можно
встроить в ДНК бактерии, и в результате бактерия начнёт производить белки,
типичные для человека. Последовательности аминокислот в белках у родственных
организмов идентичны или очень близки, и чем меньше отличий в этих
последовательностях, тем более близкими друг к другу считаются организмы.
Иммунологические исследования также свидетельствуют об эволюционном родстве
между организмами. Если белки, содержащиеся в крови, ввести в кровь животным,
у которых этих белков нет, то организм начнёт вырабатывать соответствующие
антитела. Так, человеческая сыворотка, введённая в кровь кроликам, вызывает
образование антител у них. Если спустя некоторое время к пробе крови кролика
с антителами добавить человеческую сыворотку, то произойдёт образование
комплексов антиген-антитело, выпадающих в осадок, количество которого можно
измерить. Предполагая, что это количество находится в прямой зависимости от
сходства между белками сывороток, можно установить степень родства между
разными группами животных.
§ 5
О.' '-'
0.1
5- ъ
С* it
'li со
I
1'
с
t—
X
=i:
^^^^^^Н
^^^^^^^н
^шн
я щ
^^н
^Ш 2
X 1
° 1
ю ■
О- 1
65
230 280 345
Миппионы пет назад
570
Каинозон
М е з и i и и
Пппеозий
| I Периоды с прохладным климатом
| I Периоды с чзрким климатом
Рисунок 11.1.3.8. Динамика температуры в прошлые эпохи
В современной геологии считается, что распределение суши и моря в прошлом
было другим: в карбоне на земном шаре существовал единственный материк Пан-
гея. Впоследствии, под влиянием глубинных конвективных течений магмы он
разделился на два больших континента - Гондвану и Лавразию, которые ещё через
десятки миллионов лет раскололись и раздвинулись, образовав современную сушу.
В пользу этой точки зрения говорят, в частности, палеонтологические
исследования, в результате которых в Антарктиде были найдены ископаемые формы,
приспособленные к обитанию в тропических поясах. Отсутствие отдельных групп
организмов в местах, казалось бы подходящих для их обитания (например,
отсутствие плацентарных млекопитающих в Австралии), свидетельствует в пользу
происхождения различных групп животных и растений в разное время и в разных
местах.
Наконец, успехи селекции по выведению ценных пород животных и сортов
растений можно рассматривать в пользу того, что с помощью аналогичного механизма
виды могут возникать и в естественных условиях; при этом вместо человека в
роли фактора отбора выступает внешняя среда.
11.1.4. На заре жизни
С 1930 года геологи делят историю Земли на два больших зона: криптозой
(греч. «время скрытой жизни»), он же докембрий, и фанерозой (греч. «время
явной жизни»). Фанерозойский зон начался примерно 570 миллионов лет назад и
идёт по сей день; первые же геологические породы докембрия, доступные для
изучения, имеют возраст около 3,5 миллиардов лет.
Криптозойский зон делят на две эры: архейскую и протерозойскую. Считается,
что архей закончился (и протерозой начался) 2,5-2,7 миллиарда лет назад.
Иногда из архея выделяют катархей (4,5-3 миллиарда лет назад).
Рисунок 11.1.4.1. Возможно, именно так начиналась история Земли
В геологии с докембрием связывают крупнейшие месторождения меди, золота,
железа, алюминия, свинца, урана и многих других металлов. В докембрийских
отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения
шкалы времени в фанерозое; тем не менее, органических остатков здесь
достаточно много. Первые организмы появились уже в архее и были, по-видимому, ге-
теротрофами, так как химические реакции, необходимые для синтеза органических
веществ, слишком сложны, чтобы возникнуть у самых ранних форм жизни.
Возрастание численности гетеротрофов должно было привести к уменьшению
количества пищевых ресурсов. Возникшая конкуренция ускорила появление автотро-
фов, способных использовать энергию света для синтеза сложных органических
веществ. Первые фотосинтезирующие организмы не выделяли кислород; лишь потом
появились организмы, подобные сине-зеленым водорослям, наполнившие атмосферу
молекулярным кислородом. Полагают, что за всё время жизнедеятельности фото-
синтезирующих организмов в атмосферу выделились десятки квадриллионов тонн
кислорода - в несколько десятков раз больше, чем существует сейчас.
Увеличение концентрации 02 привело к образованию озонового слоя в атмосфере, что в
свою очередь вызвало уменьшение количества жёсткого излучения, достигающего
поверхности Земли. Это, с одной стороны, уменьшило скорость эволюции, но с
другой стороны, позволило образоваться устойчивым формам с полезными
признаками.
Рисунок 11.1.4.2. Содержание кислорода в атмосфере Земли (в
процентах от концентрации в настоящее время)
Около полутора миллиардов лет назад, в верхнем протерозое, называемом также
рифей, появились первые организмы с ядром в клетках. Несколько позже от
колониальных жгутиконосцев произошли многоклеточные животные. В переходном эдиа-
карском периоде между криптозоем и фанерозоем (ранее использовался термин
венд; 680-570 миллионов лет назад) были представлены практически все
современные царства. Особенно многочисленны остатки животных - кишечнополостных,
первых кольчатых червей и членистоногих.
11.1.5. Завоевание суши
Примерно 570 миллионов лет назад организмы животных приобрели способность
поглощать кальций. В отложениях той эпохи впервые появились скелетные остатки
(радиолярии, губки, позднее кораллы). В отличие от криптозоя - времени
скрытой жизни - следующий за ним фанерозойский эон называют временем явной жизни.
Фанерозой делится на три эры: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую.
Палеозойская эра длилась около 350 миллионов лет. Она разделяется на шесть
периодов: кембрийский, ордовиковский, силурийский, девонский,
каменноугольный , пермский.
Пермь
Рисунок 11.1.5.1. Карты Земли в ордовике, девоне и перми
Геологи выделяют в палеозое две эпохи складчатости. Первая из них -
каледонская (силур) - проявилась в Великобритании, Казахстане, Скандинавии. В
результате грандиозной герцинскои складчатости (карбон и пермь) сформировались
Урал, Аппалачи, горные массивы Центральной Европы. Вероятно, в палеозое
существовали огромные материки: Гондвана в Южном полушарии и Ангарида - в
Северном. С палеозоем связаны богатейшие рудные месторождения Западной Европы,
Средней Азии и Центральной Америки, месторождения каменного угля, нефти,
фосфоритов , бокситов, а также известняки и мрамор.
В кембрии (570-500 миллионов лет назад) происходит бурный расцвет
многоклеточных животных; к этому времени появляются представители почти всех
современных типов животных. Существуют примитивные предки моллюсков, иглокожих.
Членистоногие представлены, в основном, трилобитами - вымершим подтипом
животных, которые являются предками пауков. Среди растений присутствуют
разнообразные отделы морских водорослей; видимо, уже в это время некоторые
растения могли поселиться на литорали (в зоне приливов и отливов).
Рисунок 11.1.5.2.Моря кембрия и ордовика
В ордовике (500-440 миллионов лет назад) появились первые позвоночные -
бесчелюстные панцирные рыбы. Голову и переднюю часть тела у них прикрывал
костный панцирь, а незащищённая задняя часть тела несла острые зубы. Позднее
(уже в силуре) у более совершенных рыб - акантод - зубы переместились в рот,
а из первой жаберной дуги появились челюсти. В ордовике появляются морские
звезды и морские лилии, первые головоногие моллюски, происходит расцвет, а
затем массовое вымирание трилобитов. Пышного развития достигают известковые
красные и зелёные водоросли. На суше обнаружены остатки спор и редкие находки
отпечатков стеблей наземных растений.
Рисунок 11.1.5.3. Моря силура
Следующим периодом был силур (440-410 миллионов лет назад). На сушу выходят
псилофиты - примитивные травянистые сосудистые растения, жившие в прибрежной
полосе. Позднее от псилофитов произошли все современные отделы высших
растений кроме мохообразных (последние, видимо, являются отдельной эволюционной
ветвью зелёных водорослей). В конце силура зелёные ковры мхов, возможно, уже
целиком покрывали низины. А многоножки, пауки и скорпионы стали первыми
животными, завоевавшими сушу.
Рисунок 11.1.5.4. Моря и суша девона
В девоне (410-350 миллионов лет назад) появились первые хрящевые рыбы
(первобытные акулы). В нижнем девоне происходит массовое переселение рыбообразных
из морей в озёра и реки; появляются двоякодышащие рыбы, которые в бедной
кислородом воде озёр вынуждены были использовать для газообмена не только
жабры, но и лёгкие. Позже часть рыб переселилась обратно в море; другие остались
в пресной воде. У группы пресноводных кистепёрых рыб имелись лапоподобные
плавники с членистым скелетом, очень похожим на кисть. На плавниках они
ползали по дну, а иногда и вылезали на пустынный берег. Причиной этому были не
недостаток кислорода, пищи или наличие водных хищников, а многочисленные
засухи: рыбы вылезали на берег, чтобы искать новые водоёмы, ещё заполненные
водой. Значительные расстояния, которые приходилось проползать для поиска,
способствовали естественному отбору; так в конце девона появились первые
земноводные - ихтиостеги. В связи с неудобным положением тела при ползании лёгкие
не могли обеспечить организм достаточным количеством кислорода (первобытная
амфибия попросту не смогла бы полноценно вдохнуть), и у первых земноводных
развивается кожное дыхание.
На суше в это время происходит расцвет псилофитов, появляются первые плауны
и папоротники, а в конце девона - и древовидные папоротникообразные
(лепидодендроны, циклостигмы и другие) высотой в несколько метров. Происходит
завоевание воздуха: появляются первые насекомые.
Небольшие залежи каменного угля начали формироваться ещё в девоне, однако в
карбоне или каменноугольном периоде (350-280 миллионов лет назад)
откладываются основные его толщи. Это связано с расцветом древовидных
папоротникообразных . Чешуйчатые стволы лепидодендронов нередко были толще двух метров. По
мере роста этих растений их кора разрасталась в толщину, а не сбрасылась, как
у современных деревьев. В самом конце периода зазеленели первые боры семенных
папоротников и кордаитов - настоящих голосеменных деревьев. Нередко эти
деревья достигали в высоту 4 0 метров.
Карбон - время расцвета панцирноголовых земноводных (стегоцефалов); от них,
скорее всего, произошли современные земноводные. В перми и триасе стегоцефалы
вымерли. От другого подкласса амфибий - батрахозавров - произошли первые
рептилии - котилозавры. В этом периоде также появились белемниты - предки
кальмаров .
Рисунок 11.1.5.5. Леса карбона и перми
Последний период палеозоя - пермь (280-230 миллионов лет назад) -
ознаменовался появлением первых зверообразных пресмыкающихся (терапсид). Благодаря
усиливающейся засушливости возрастает роль наземных организмов. Вымирают
трилобиты и гигантские скорпионы; на их место приходят современные ракообразные
и насекомые. Исчезают псилофиты, а в конце периода и кордаиты. Бурно
расцветают гингковые и хвойные, составлявшие уже в перми основную массу тогдашних
лесов.
11.1.6. Золотой
век динозавров
Мезозойская эра - эра «средневековья» в истории Земли - длилась около 165
миллионов лет: с 230 до 65 миллионов лет назад. Мезозой делится на три
периода : триасовый, юрский и меловой.
Участки суши, занимавшие в начале мезозоя огромные пространства, начали
раскалываться и опускаться. Материк Гондвана разделился на обособленные
Африку, Южную Америку, Антарктиду, Австралию и Индостан. Обширные равнины
Северного полушария занимались наступающим морем. Основными полезными ископаемыми
этой эпохи являются месторождения нефти, угля и осадочных руд.
Флора триасового периода (230-195 миллионов лет назад) всё ещё похожа на
пермскую. Полностью исчезают кордаиты и древние плауновидные; повсюду
распространяются семенные папоротники и хвойные. Начинается расцвет пресмыкающихся:
появились древние крокодилы, черепахи, ихтиозавры, гаттерии, мелкие
динозавры. Появились первые млекопитающие и настоящие костистые рыбы. В морях
сократилось количество плеченогих, морских лилий и фораминифер; доминируют
головоногие цератиты.
Рисунок 11.1.6.3. Динозавры юрского периода
В юрском периоде (195-135 миллионов лет назад) появляются гигантские хищные
и растительноядные динозавры, а также летающие и морские ящеры. Современные
слоны по сравнению с ними показались бы карликами; так, некоторые диплодоки
превышали в длину 25 метров, а десятиметровый тираннозавр был самым крупным в
истории Земли хищником. В конце периода появились первые зубастые птицы. Из
растений преобладают папоротники, гинкго, саговники, хвойные. В морях -
многочисленные головоногие (аммониты, белемниты), кораллы, иглокожие,
радиолярии.
В начале мелового периода (135-65 миллионов лет назад) происходит коренное
изменение флоры: возникают первые цветковые растения; в конце периода уже
растут тополь, платан, дуб. Широкое развитие получают костистые рыбы.
Появляются первые беззубые птицы, сумчатые и плацентарные млекопитающие (сначала
насекомоядные, а затем древние копытные и полуобезьяны).
В конце мелового периода внезапно вымирают динозавры, летающие и морские
пресмыкающиеся, аммониты и белемниты. Среди причин массового вымирания
назывались :
• медленные климатические изменения (смещение земной оси, изменение состава
атмосферы, горообразование с последующим изменением температуры и
влажности) ;
• катастрофы (падение метеорита, резкое увеличение космической радиации);
• экологические причины (конкуренция с теплокровными млекопитающими,
истребление хищниками травоядных животных);
• генетические причины (образование слишком толстой скорлупы, дегенерация и
рождение нежизнеспособного потомства).
Каждая из версий имеет своих последователей и противников, но ни одна из
них не может объяснить одновременное вымирание разнообразных групп древних
организмов.
:еееркая
■.мер и к а
Южная
Америка
Антарктида1
Австр*апия
Рисунок 11.1.6.1. Карта Земли в меловом периоде
Рисунок 11.1.6.2. Осадочные породы Норфолка в меловом периоде
Vc
\
\
Рисунок 11.1.6.4. На морском побережье в меловом периоде
11.1.7. Новые времена
Кайнозой (греч. «новая жизнь») - самая молодая группа слоев земной коры.
Эта эра началась 65-67 миллионов лет назад и длится по сей день. Ранее
кайнозой разделялся на третичный и четвертичный период, теперь - на палеоген,
неоген и антропоген. Каждый из периодов делится на 2-3 эпохи (отдела).
'. еверная
Америка
Южная
Америка
Рисунок 11.1.7.1. Земная суша в палеогене
В начале кайнозоя закончился распад древнего материка Гондваны. Евразия и
Африка составляли единый материковый массив Старого Света; от Гибралтара до
Гималаев протягивался океан Тетис. К неогену обширные площади в Западной
Сибири, Северной Африке, Аравии, юго-западе России освободились от моря. В
результате горообразования появились Пиренеи, Альпы, Карпаты, Кавказ, Памир,
Гималаи. От Тетиса остались Средиземное, Черное и Каспийское моря. В Южной
Америке образовались Анды. Среди полезных ископаемых этой эпохи довольно мало
руд; наибольшее значение имеют ископаемые осадочного происхождения.
Климат в начале кайнозоя был значительно теплее современного. Даже в
пределах Арктики произрастали смешанные леса, а на большей части Европы и Северной
Америки находились тропики и субтропики. Обширные поднятия суши вызвали
ледниковые периоды; последний из них закончился 10-12 тысяч лет назад.
Растительность, близкая к современной, сформировалась ещё в середине
мелового периода. К началу палеогена возникло большинство семейств цветковых
растений. С их появлением начинается бурный расцвет насекомых. В морях после
вымирания аммонитов и белемнитов фауна становится близкой к современной.
В палеогеновом периоде (70-25 миллионов лет назад) начинается расцвет
млекопитающих и птиц. В палеоцене (70-55 миллионов лет назад) появляются хищные
звери (пока ещё мелкие), грызуны, зайцеобразные. В эоцене (55-35 миллионов
лет назад) появились первые парнокопытные, древнейшие предки лошадей и
слонов, зубатые киты. Появляются и исчезают гигантские нелетающие птицы. В
середине палеогена существуют практически все ныне существующие отряды
плацентарных млекопитающих; только в Австралии, отделившейся от остальной суши
достаточно давно, доминируют сумчатые и однопроходные. Примерно в это же время
происходит обособление фауны Южной Америки с её неполнозубыми и
длиннохвостыми обезьянами. В олигоцене (35-25 миллионов лет назад) появляются усатые киты
и первые обезьяны. Развиваются гигантские формы непарнокопытных - индрикоте-
рии, бронтотерии и другие. Некоторые из них достигали в длину десяти метров.
Рисунок 11.1.7.2. Фауна неогена
Особенно богата фауна второго периода кайнозоя - неогена, длившегося
примерно 23 миллиона лет. Вымирают сумчатые и древние хищники. В миоцене (25-10
миллионов лет назад) происходит расцвет парнокопытных, появляются тюлени и
ядовитые змеи. В плиоцене (10-2 миллиона лет назад) появились древнейшие
родственники людей - австралопитеки.
Рисунок 11.1.7.3. Ледниковый период
Антропоген (четвертичный период) начался приблизительно два миллиона лет
назад. Примерно 250 тысяч лет назад закончился ледниковый период или
плейстоцен. В это время вымирают многие крупные млекопитающие: мамонты, шерстистые
носороги, саблезубые тигры, пещерные медведи и львы, гигантские слоны, боль-
шерогие олени. Причиной гибели некоторых из них были пещерные люди.
Появляется Homo sapiens - человек разумный. Последняя из эпох - голоцен. В это время
флора и фауна уже соответствуют современным.
11.2. ЗАКОНЫ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
11.2.1. Законы Менделя
В 1856-66 годах чешским монахом Грегором Менделем были поставлены
знаменитые опыты, результатом которых стало появление новой науки - генетики.
Объектом для экспериментов был выбран огородный горох, так как существует
множество его сортов, чётко различающихся по ряду признаков; растения легко
выращивать и скрещивать. Успех Менделя объясняется тщательным планированием и
аккуратным проведением экспериментов, а также наличие большого количества опытов,
позволявших получить статистически достоверные сведения.
Для своих первых опытов Мендель выбирал растения, чётко различающиеся по
какой-либо паре признаков, например, по расположению цветов («пазушные» или
«верхушечные»). Выращивая растения каждого типа на протяжении нескольких
поколений, Мендель убедился в их пригодности для проведения эксперимента. Мен-
дель проводил скрещивание - опылял растения одного типа пыльцой растений
другого типа. Ряд предосторожностей (например, удаление тычинок у цветков,
которые впоследствии опылялись, и надевание колпачков на цветы, чтобы избежать
дополнительного опыления со стороны других растений) позволили получить
достоверные результаты. Во всех случаях из семян, собранных с этих гибридов,
вырастали растения с пазушными цветками. Признак «пазушные цветки», наблюдаемый
у гибридов первого поколения, был назван доминантным, признак «верхушечные
цветки» - рецессивным.
Далее растениям первого гибридного поколения была предоставлена возможность
самоопылиться. Во втором гибридном поколении у части растений образовались
пазушные цветки, а у другой части - верхушечные. Мендель предположил, что
признак «верхушечные цветки» присутствовал и в первом поколении, но в скрытом
виде. Во всех подобных опытах, проведённых с какой-либо парой признаков,
примерно три четверти гибридов второго поколения обладали признаком,
проявлявшимся и в первом поколении гибридов (его назвали доминантным), а четверть
потомства второго поколения обладала признаком, не проявившимся у гибридов
первого поколения (рецессивным). Важно, что чем больше опытов было поставлено,
тем ближе был полученный результат к отношению 3:1.
На основании этой серии опытов были сделаны следующие выводы:
• У родительских растений было по два одинаковых «фактора» (например,
«пазушные цветки» либо «верхушечные цветки»).
• Гибриды первого поколения получили по одному фактору от каждого
родителя , причём эти факторы не слились, а сохранили свою индивидуальность.
Таким образом, был сформулирован закон расщепления (первый закон Менделя).
Признаки данного организма детерминируются парами внутренних
факторов (генов). Второе поколение потомков от моногибридного скрещивания
примерно на четверть состоит из особей с рецессивным признаком.
Рисунок 11.2.1.1. Первый Закон Менделя на примере
желтого и зеленого гороха
Итак, каждый признак организма контролируется парой вариантов гена (или,
как говорят, порой аллелей). Если в генотипе организма имеются аллели обоих
типов, то один из них (доминантный) будет проявляться, полностью подавляя
другой (рецессивный). При мейозе каждая пара аллелей расщепляется, и с каждой
гаметой как дискретная, не изменяющаяся величина, может передаваться только
один аллель. Передача генов потомкам находится в полном соответствии с теори-
ей вероятности. Вероятность того, что гамета, полученная от гибрида первого
поколения, будет нести доминантный аллель, равна 1/2. Вероятность каждой из
четырёх комбинаций при оплодотворении составит 1/4; из них три комбинации
будут содержать доминантный аллель и приведут к появлению особей с доминантным
признаком. Первая из этих комбинаций содержит исключительно доминантные
аллели - АА (говорят, что она гомозиготна по доминантному аллелю), а две другие
содержат по одному доминантному и одному рецессивному аллелю - Аа
(гетерозиготны) . В четвёртой комбинации будут содержаться только рецессивные аллели;
они будут соответствовать потомству с рецессивным признаком (то есть будут
гомозиготны по рецессивному аллелю).
Гомозиготные особи при последующем самоопылении не расщепляются (дают еди-
нобразное потомство). В потомстве самоопыляющихся гетерозиготных особей
наблюдается расщепление по внешним признакам в том же соотношении 3:1.
^ Удаление
ПЫЛЬ НИКОЕ
Пыльца с белого цветка ^^fev
попадает на рыльца фиолетоЕого ^w-.
Рисунок 11.2.1.2. Моногибридное скрещивание на
примере гена окраски цветка гороха
Ген обычно обозначается первой буквой, с которой начинается название
доминантного аллеля этого гена (например, А). При этом доминантный аллель
обозначается прописной буквой (А), а рецессивный - строчной (а).
Гибрид первого поколения в описанных опытах гетерозиготен по своему
генотипу, но обладает доминантным фенотипом (то есть имеет доминантный признак). Во
втором поколении особи с доминантным фенотипом могут обладать как
гомозиготным, так и гетерозиготным генотипом. Чтобы выяснить генотип гибрида второго
поколения за одно скрещивание, необходимо произвести возвратное
(анализирующее) скрещивание с особью, гомозиготной по рецессивному аллелю изучаемого
гена. Если у всех потомков от этого скрещивания проявится доминантный фенотип,
то особь с определяемым генотипом была гомозиготна по доминантному признаку.
Если же появятся особи как с доминантными, так и рецессивными признаками (в
примерном соотношении 1:1), то изучаемая особь была гетерозиготна.
если tt
До ми н ан т н ы й фенотип
если г г
РР
Рецессивная
Г О'М'Г'-ЗИГ >'>Т"1
©
©
© ©
*1 ч
<*
<v
рр А
Рецессивная
г ^мо'-:иг от.а
©
©
© ©
<v
<**
5
ч
Рисунок 11.2.1.3. Анализирующее скрещивание на
примере гена окраски цветка гороха
В описанных опытах проводилось моногибридное скрещивание - брались особи,
различавшиеся только по одному признаку. В дальнейшем Мендель перешёл к
изучению дигибридного скрещивания, когда по той же методике ставились опыты над
чистосортными (гомозиготными) особями, различающимися по двум признакам
(например, жёлтые и зелёные семена, морщинистые и гладкие семена). В результате,
во втором поколении могли получиться особи с семенами четырёх типов: жёлтые и
гладкие, жёлтые и морщинистые, зелёные и гладкие, зелёные и морщинистые.
Соотношение разных фенотипов во втором поколении составило примерно 9:3:3:1.
При этом для каждой пары признаков приближённо выполнялось соотношение 3:1.
На основании этого Мендель вывел принцип независимого распределения (второй
закон Менделя).
Каждый признак из одной пары признаков может сочетаться с любым
признаком из другой пары. При этом пары признаков распределяются
по потомкам независимо одна от другой.
Схему дигибридного скрещивания удобно записывать в специальной таблице -
так называемой решётке Пеннета; при этом количество возможных ошибок при
определении генотипа потомства сводится к минимуму. Все генотипы мужских гамет
вносятся в заголовки вертикальных столбцов, а все генотипы женских гамет - в
заголовки горизонтальных. Если вернуться к примеру с семенами гороха, то
можно выяснить, что вероятность появления во втором поколении особей с гладкими
семенами (доминантный аллель) равняется 3/4, с морщинистыми семенами - 1/4
(рецессивный аллель), с жёлтыми семенами - 3/4 (доминантный аллель) и с
зелёными семенами - 1/4 (рецессивный аллель). Таким образом, вероятности
сочетания аллелей в генотипе равны:
• гладкие и жёлтые - 9/16 (3/4 • 3/4);
• гладкие и зелёные - 3/16 (3/4 • 1/4) ;
• морщинистые и жёлтые - 3/16 (1/4 • 3/4);
• морщинистые и зелёные - 1/16 (1/4 • 1/4);
'_ морщенные
зеленые горошины
Первое
пок-ление
В
кр
V Ч'
с е г ор>
углые
/глые желты
горошины
iRRYY)
ошины
желтые
е
iAriv)
Яйцеклетка
пермии
[Kvl irY) (n
©
RRYY
RRYv
Rri'Y
RrYv
RRYv
RRw
Rrt'v
А'гП'
£r"?v
гт)У
/r}'v
ЛГ/ V
rr}'v
4»
Второе
поколение
Рисунок 11.2.1.4. Решётка Пеннета
Законы Менделя не были восприняты мировым научным сообществом. В 1900 году
Хуго де Фриз, Карл Корренс и Эрих Чермак независимо друг от друга Заново
открыли законы Менделя, сформулировав их в форме, близкой к современной.
Одновременно по мере совершенствования микроскопа стала очевидной роль ядра и
хромосом в передаче наследственных факторов. В результате была создана
хромосомная теория наследственности, согласно которой каждая пара генов
локализована в паре хромосом, причём каждая хромосома несёт по одному фактору.
Профаза П
Анафаза I
Аромат иды
расходятся
Гомологичные
:ромосомы расходятся
Гомологичные
хромосомы
Ароматиды
расходятся
,-Д)
-©J
X
с;
С
U
Рисунок 11.2.1.5. Первый закон Менделя на языке хромосом
Последние исследования показали, что наследственные признаки могут
передаваться не только в хромосомах, но и через цитоплазму (будучи локализованными
в генетическом материале митохондрий и пластид). Цитоплазматическая
наследственность передаётся только по материнской линии (при оплодотворении
митохондрии и пластиды из мужских половых клеток не попадают в зиготу).
Профаза!
Мет аф аза I
Гаметы
четыре::
ТИП':'в
-©
Рисунок 11.2.1.6. Второй закон Менделя на языке хромосом
11.2.2.
Взаимодействие между генами
Генотип человека - тысячи различных признаков - размещается всего в 46
хромосомах . Это означает, что каждая хромосома содержит множество генов. Законы
Менделя справедливы только для генов, локализованных в разных хромосомах.
Y Ь 1С Ч
Л i\ |Ч »
.4 II 11 к
Н 55
Рисунок 11.2.2.1. Генотип человека
Гены, находящиеся в одной хромосоме, называются сцепленными. Все гены,
относящиеся к одной группе сцепления, входят в одну хромосому и при образовании
гамет наследуются вместе. Количество генов в различных группах сцепления (то
есть в различных хромосомах) может отличаться друг от друга. При дигибридном
скрещивании сцепленные гены, как правило, не подчиняются законам Менделя. С
другой стороны, полное сцепление случается достаточно редко, и в потомстве
обычно бывают представлены все четыре фенотипа. Таким образом, и в этом
случае при дигибридном скрещивании образуются новые сочетания признаков - реком-
бинантные фенотипы. Итак, если особи с новыми генными комбинациями
встречаются в потомстве реже, чем особи с родительскими фенотипами, то это верный
признак сцепленности соответствующих генов. Появление рекомбинантных сочетаний у
аллелей называется кроссинговером (перекрестом).
Серое ТеЛ'
а - черное тел'
Б -длинные крылья
Ъ -зачаточные крылья
скрещивание между родителями
Фенотипы родительски:: особей
скрещивание между по>томкамн
первого поколения
Фенотипы перЕого поколения
'Серое тело. х Черное тело.
длинные крылья зачаточные крылья
серое тело, х серое тел:',
длинные крылья длинные крылья
Генотипы 'м tA
родительски::
особей f.i ip,
а<> "а
У Ь
Ген :'Типы
первого
поколения
А" <>а
£.<■ *Л
«I о а
В" "t
Мей оз
Мей оз
Гаметы
Гаметы
Генотипы
первого
поколения
случайное оплодотворение
а
Б
Генотипы л
второго
поколения Б
лучаиное оплодотворение
4 ■»а а4 4 А а4 fa
л.
Б B'.oV
Ь
Б b«»
V.
Фенотипы Бее потомки - гетерозиготы Ф'енотипы
первого с серым телом и длинными второго
поколения крыльями поколения
С ерое тело,
длинные
Кр'ЫЛЬЯ
Черное тело,
зачаточные
Кр'ЫЛЬЯ
Рисунок 11.2.2.2. Сцепление на языке хромосом
Исследования генетиков начала XX века показали, что кроссинговер имеет
место в результате разрыва и рекомбинации гомологичных хромосом и происходит
практически между всеми хромосомами. Частота рекомбинаций определяется по
формуле n = N/No, где N - количество рекомбинантов, N0 - общее количество
потомков . В то же время частота рекомбинаций определяет число рекомбинаций,
происходящих при образовании гамет.
Фенотипы участников
анализирующего
скрещивания
Генотипы участников
анализирующего
скрещивания
Me И'
'_ ерое тело,
длинные крылья
(тетер о? иг оты)
о о
Гаметы
Генотипы
потомков
AJA' Iala
в! во bit
>V
В" "г
.М.
II II
Ь" "Ь
Черное тел-:■.
зачаточные крылья
(гомозиготы)
II II
II II
V... 1.1
а л
Ь""Ь Ь"<>Ь
Ь
О II
В"' "г
II II
Ь" <»Ь
РекомЬинантные генотипы
Рисунок 11.2.2.3. Кроссинговер на языке хромосом
Частота рекомбинаций генов показывает относительное расположение сцепленных
генов в хромосоме: чем дальше друг от друга находятся гены, тем выше частота
рекомбинации. Это обстоятельство используется при составлении генетических
карт. Условное «расстояние» между локусами (местоположениями в хромосоме)
двух генов считается прямо пропорциональным частоте рекомбинации. Взаимное
расположение (последовательность) локусов трёх и более генов определяется
методом триангуляции. При этом сначала берутся гены с наименьшей частотой
рекомбинации. Далее выбирают следующую по величине частоту рекомбинации и
указывают два возможных положения нового гена; одно из этих положений будет
отсеяно на следующем шаге, когда берётся третья частота.
Рисунок 11.2.2.4. Построение генетической карты для
генов А, В, С, частоты рекомбинаций между которыми
составляют А - В = 6 %, В - С = 14 %, А-С=8 %
M ы ш еч н а я ди с т р о ф и я Д ю ш е н н а
Мышечная дистрофия Бемера
хроническая гра
ООПёЗмь
нупематозная I
Бопеэнь Норрн| [
С иде р о б п а с тн а я а н е м и я
С индр С1 и Aapc к ига - >~. к она
Гемолитическая анемия
Ага м м а г п о буп и н е м и я
С индром Кеннеди
Бопеэнь Пепицеуса-Мерцба«ера А
Синдром Альпорта *
Бопеэнь Фабри
Имунная недостаточность |
Лимфопропифератибный
синдром
Глухота и апьбинизм
4
ИкТИОЗ
Некеатка супьфатоЕ; ъ стероиде ппаценты
'. индр ом Капьмана
Гипофосфатия
Гипомагниемия
Гпазной апьбинизм
Ращепина сетчатки
=\| Артериальная гипоппази
=К |Гпицерин-»;иназадефшци
N
я
цит
Дефициторнитина
Неустойчивая пигментация
l индром Вискотта-ипдрича
г. индром Me ни ее а
Ч Нечувствительность андрогена
/Г;
Невропатия Шарю-Мари-Тус а
удороч'ная параппегия
PRPS подагра
lиндром Лоу
х индром Леша-Найкана
HPRT подагра
х индром ханта
Гемофилия В
ГемофилияА
хроническая гемолитическая анемия
Маниакально-депрессивное заболевание
Ослепление яри ими цветами
Адр е н о п е йк оди с тр о фи я
адр е н о м и е п о н е в р о п ати я
Мус купьная дистроф'ия
Нес а;:арный диабет
Рисунок 11.2.2.5. Карта Х-хромосомы человека
В реальных экспериментах генетические карты могут искажаться благодаря
двойному кроссинговеру, когда рекомбинация происходит одновременно в двух
точках. Двойной кроссинговер особенно характерен для генов, локусы которых
разделены большими расстояниями.
г^г\
i £
с=0
<=£>
оОо
Рисунок 11.2.2.6. Двойной кроссинговер
Существуют и более сложные механизмы взаимодействия между генами. Так,
каждый признак может контролироваться не двумя, а тремя и более аллелями.
Примером подобных множественных аллелей является наследование групп крови у
человека. Три аллеля гена группы крови обозначаются буквами А, В и О. Аллели А и
В являются доминантными, а аллель О рецессивен им обоим. В результате у
человека могут наблюдаться четыре различные группы крови.
Генотип
00
АА
АО
ВВ
ВО
АВ
Группа крови
0 (I)
А (II)
А (II)
В (III)
В (III)
АВ (IV)
Распространённость
46 %
42 %
9 %
3 %
Таблица 11.2.2.1. Генотипы группы крови у человека
Возможные аллели женщины
Рисунок 11.2.2.7. Множественные аллели
Не во всех генах можно указать доминантный и рецессивный аллели. Иногда в
гетерозиготном состоянии ни один из аллелей не доминирует над другим. В этом
случае говорят о неполном доминировании. Отношение фенотипов во втором
поколении в этом случае отличается от менделевского 3:1; как правило, у половины
особей сохраняется родительский фенотип.
Нетипичное менделевское соотношение может быть следствием не только
неполного доминирования, но и наличия в генотипе организмов рецессивного гена.
Если этот ген летальный (то есть вызывающий гибель его носителей), то
организмы, гомозиготные по летальному гену, могут умереть ещё до рождения.
Ещё одним способом взаимодействия между аллелями является
сверхдоминирование, когда определяемый геномом благоприятный признак проявляется у
гетерозиготных организмов. Ряд учёных считает, что именно сверхдоминирование обгьясня-
ет явление гибридной силы (гетерозиса), известное селекционерам еще с XVIII
века: потомки скрещиваний между разными сортами растений или породами
животных заметно превосходят родительские формы по большому числу признаков.
,-,r,-.r
•-.R ,-,W
»W,-.VT
Первое
поколение
L пермий
д*
t-
CL'
Д,
,-.Rr,R
(.-«R,-»W
'Л'
( i
«
,-,W,--»VJ
Второе
поколение
Рисунок 11.2.2.8. Неполное доминирование
Один ген может влиять сразу на несколько признаков (явление плейотропного
действия генов); так, мутация одного из генов дрозофилы приводит к рубиновой
окраске глаз, уменьшению размеров тела, пониженной жизнеспособности и
бесплодию. Наряду с этим, многие признаки определяются не одним геном, а целым
генным комплексом - взаимодействием нескольких генов, находящихся, возможно, в
разных локусах (далеко друг от друга). Ряд заметных признаков организма
являются следствием воздействия многих генных комплексов (полигенной системы).
Вклад каждого из генов в фенотип при этом достаточно мал, и можно говорить о
непрерывной изменчивости организмов по данному признаку. В частности, один из
генов (эпистатический ген) может подавлять эффект другого гена; в другом
случае, один из генов может влиять на проявление другого гена (в этом случае
говорят о комплементарности генов).
Интересным примером взаимодействия между генами являются признаки,
связанные с полом. Как известно, гомологичные хромосомы во всех парах хромосом за
исключением одной (гетеросом) идентичны друг другу. В гетеросомах заключены
гены, определяющие пол особи. У самок имеются два идентичных гена (XX), у
самца в гетеросомах гены разные (XY). У некоторых групп животных наблюдается
обратное соотношение (одинаковы гены у самца); наконец, у отдельных групп
животных Y-хромосомы нет вообще.
Если у человека Y-хромосома приводит к развитию семенников и становлению
мужской особи, то у большинства животных Y-хромосома содержит очень мало
генов и не имеет отношения к полу; мужские половые признаки у таких животных
проявляются в присутствии одной Х-хромосомы, но маскируются при наличии пары
Х-хромосом. Это пример наследования, ограниченного полом. Бывает и такая
ситуация, что признак определяется геном, находящемся в Х-хромосоме, а в Y-
хромосоме соответствующего ему участка нет вообще. Поэтому у особей мужского
пола подобные признаки проявляются, даже если соответствующие гены
рецессивны.
11.2.3.
Изменчивость и мутации
Изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки.
Изменчивость организмов связана как с изменчивостью генотипа, так и с влиянием
окружающей среды.
Признаки в популяции (совокупности свободно скрещивающихся особей,
длительное время существующих на более-менее обособленной территории) могут
изменяться как непрерывно, так и дискретно. К дискретно изменчивым признакам
относится, например, группа крови у человека. В этом случае признак может
принимать лишь некоторые формы; промежуточные формы отсутствуют. Дискретная
изменчивость возникает по признакам, контролируемым одним или двумя генами. При
этом внешние условия редко влияют на фенотип.
Признаки, контролируемые множеством генов, обычно меняются непрерывно,
причём их крайние проявления (большие отклонения от среднестатистического
значения признака) наблюдаются у относительно небольшого количества особей. У
большинства же особей рассматриваемый признак не очень сильно отличается от
его среднего значения. Примерами непрерывной изменчивости являются изменения
массы или длины, а также формы тела. Непрерывная изменчивость в значительной
мере обусловлена влиянием на фенотип внешней среды.
А Количество ос о-ей
с—\^^ с—
к
1
/
1
Ч. .
В''ы с •:• та
Рисунок 11.2.3.1. Непрерывная изменчивость и закон
нормального распределения
Наследственную изменчивость (т.е. изменчивость, передающуюся по наследству
от организма к организму, от клетки к клетке) можно разделить на комбинатив-
ную и мутационную. Источником комбинативной изменчивости является мейоз.
Обмен генами между гомологичными хромосомами в профазе I мейоза, случайная
ориентация и последующее независимое расхождение хромосом, слияние мужской и
женской гамет в зиготу являются причиной практически неограниченного различий
между особями в популяции. Такая изменчивость получила название
комбинативной; при этой форме наследственной изменчивости происходит перетасовка
имеющихся в популяции генов (аллелей), но не образование новых.
Случайное соединение генов в новых комбинациях является источником
генетического разнообразия, но всё же не может породить крупных изменений в
генотипе, которые приведут к образованию нового вида. Причиной таких изменений
могут быть мутации - изменения структуры (генные мутации) или количества ДНК
(хромосомные мутации) в организме. Мутации возникают случайным образом; на их
частоту влияют продолжительность жизни организма и внешние условия (например,
коротковолновое излучение). Усиливают мутации и некоторые вещества: кофеин,
формальдегид, никотин, некоторые лекарственные препараты и пищевые добавки.
Изменчивость, обусловленная мутациями, получила название мутационной.
Мутации, возникающие в половых клетках, передаются последующим поколениям,
в то время как мутации, возникающие в прочих (соматических) клетках,
наследуются только дочерними клетками.
Геномные мутации возникают, как правило, в ходе мейоза и приводят к
приобретению или утрате отдельных хромосом (анэуплоидии) или гаплоидных наборов
хромосом (полиплоидии). Анэуплоидия чаще всего выражается в наличии
добавочной хромосомы или отсутствии одной из хромосом. Её причиной является
нерасхождение хромосом при мейозе. Зиготы, в которых количество хромосом меньше, чем
обычно, как правило, не развиваются, но зиготы с увеличенным набором хромосом
могут развиваться во взрослые организмы. Обычно это сопровождается
значительными аномалиями в строении и функционировании организма. Типичным примером
анэуплоидии является синдром Дауна у человека (трисомия по 21-ой хромосоме).
Р од и т ел ь с к ая к л е тк а
Гаметы
L ЛИЯНШ
гамет
/ш
гаплоидная
Пара
гомологичны::
хромосом
• • •
• • •
Нормальная Х/Норма
альная
гаплоидная
гамета
ТрИС С'МНЯ
Моносомня
Рисунок 11.2.3.2. Нерасхождение хромосом
В результате полиплоидии количество хромосом в гамете увеличивается в целое
число раз. Это происходит из-за того, что хромосомы делятся и расходятся, но
цитоплазма и клеточная мембрана остаются общими, что приводит к возникновению
дочерней клетки с большим ядром. Эта клетка впоследствии делится, давая
начало новым особям. Полиплоидные растения обычно более крупные и устойчивые к
заболеваниям. Полиплоидия может вызываться как случайным образом, так и
искусственным путём (например, воздействием на половые клетки некоторыми
химическими веществами). Одной из форм этой мутации является аллополиплоидия —
удвоение числа хромосом у стерильной особи, в результате чего она приобретает
способность к размножению. Полиплоидия особенно распространена у растений,
размножающихся вегетативным путём; более половины цветковых растений (и
большинство культурных растений) - полиплоиды.
В результате другой разновидности хромосомных мутаций изменяется взаимное
расположение генных локусов. Подобные хромосомные перестройки могут
выражаться в инверсии (повороте на 180° части генного кода по отношению к окружающим
генам), транслокации (перемещению одних локусов относительно других), которые
не изменяют генотипа, но могут привести к изменению фенотипа, делеции (утрате
хромосомой каких-либо участков) и дупликации (повторению части генов в
хромосоме) , приводящих к изменению генотипа.
А В С I' E F '3 А В С В F '3 Н А В С В Е F G А В ■: I' E F G
—•—•—•—•—•—•—•— —•—•—•—•—•—•—•- —•—•—•—•—•—•—•— —•—•—•—•—•—•—•—
К L М N О Р
• •- • • • -•
* *
В F Г.
А В £ В ^
BE " Е F
Г'
СЛЕ
А В A F '3 А В 'Г В' N О Р
• • ' - •
I
\ I
А В Е Г' С F G К В М F '3 Н А В Е F '3 А В С D Е С Г' Е В '3
♦ • • •- -• - -•- -» ♦- ♦- -♦ —•-—♦—-Ф— - •- -•- •- -• ♦ -• -• » ♦ -♦ -•- -♦ • ♦ •
Инверсия Транслокация Делеция Дупликация
Рисунок 11.2.3.3. Хромосомные перестройки
Мутировать могут не только хромосомы, но и отдельные гены. При этом
изменяется последовательность нуклеотидов в определённом участке хромосомы, что
влечёт за собой изменение последовательности аминокислот в белковой цепи.
Отдельные нуклеотиды могут просто добавляться, дублироваться, заменяться на
другие, удаляться из цепи, перемещаться по отношению к другим нуклеотидам.
Генные мутации в соматических клетках могут порождать клетки с повышенной
скоростью деления, что приводит к образованию опухолей. Опухоли, оказывающие
негативное влияние на организм (злокачественные опухоли), являются причиной
раковых заболеваний.
Многие мутации заканчиваются летальным исходом, другие не оказывают
никакого влияния на организм. Некоторые мутации приводят к усилению благоприятных
признаков, повышению генетического разнообразия организма, что способствует
изменчивости популяции и может привести к образованию новых видов.
11.3. МЕХАНИЗМЫ
ВИДООБРАЗОВАНИЯ
11.3.1. Генотип
как система
Популяционная генетика - это раздел генетики, изучающий генетическое
строение и динамику генетического состава популяций - группы организмов,
принадлежащих к одному и тому же виду и занимающих ограниченную географическую
область обитания. Именно этот раздел науки является основой синтетической
теории эволюции, принятой в настоящее время большинством учёных. Генотип
совместно с внешней средой определяет фенотип организма. Фенотипы, приспособленные
к условиям места обитания, сохраняются в процессе естественного отбора;
неприспособленные фенотипы подавляются. Для популяции в целом судьба отдельной
особи значения не имеет.
Рисунок 11.3.1.1. Генетическое разнообразие популяций
на примере цветков различной окраски
Генофонд - это многообразие генов и аллелей, имеющихся в популяции. В
каждой популяции, размножающейся половым путём, генофонд постоянно изменяется;
популяция эволюционирует. Новые сочетания генов проходят непрерывный
естественный отбор, определяющий в конечном итоге, какие гены будут переданы
следующим поколениям.
Частотой аллеля называют отношение количества данных аллелей у всех особей
к общему количеству аллелей в популяции. Частоту доминантного аллеля обычно
обозначают буквой р, частоту рецессивного аллеля - буквой q. Если ген
представлен двумя аллелями, то выполняется математическое равенство:
р + q = 1.
Таким образом, зная частоту одного из аллелей, можно определить частоту и
другого аллеля. Так, если частота доминантного аллеля равна 78 %, то частота
рецессивного аллеля равняется q= 1 - р = 1 - 0,78 = 0,22 (или 22 %).
Для частот аллелей существует условие равновесия Харди-Вайнберга. Частоты
доминантного и рецессивного аллелей остаются неизменными, если в популяции
выполняются следующие условия:
• размеры популяции достаточно велики;
• спаривание и размножение особей происходит случайным образом;
• естественный отбор отсутствует (все генотипы одинаково приспособлены к
внешним условиям);
• различные поколения не скрещиваются между собой;
• не возникает новых мутаций;
• отсутствует обмен генами с другими популяциями.
Невыполнение одного или нескольких из указанных условий может привести к
изменению частоты аллелей и вызвать эволюционные изменения в данной
популяции.
Используя символы р и q, можно по-новому записать схему моногибридного
скрещивания.
Фенотипы
первого поколения
Генотипы
первого поколения
Доминантный х Доминантный
•rt.4
л а
.лучанное
■плодотБорение
Гаметы
А
<Р)
а
(Р>
АА
(Р2)
Аа
(pq)
а
<q>
Аа
(pq)
а а
Генотипы
второго поколения
Фенотипы
ЕТОрОГО
поколения
(Р*)
-4J
л л
Доминантные Доминантные Рецессивные
гомозиготы гетерозиготы гомозиготы
Рисунок 11.3.1.2. Моногибридное скрещивание на языке частот
Таким образом, при моногибридном скрещивании появляются три генотипа: АА с
частотой р2 (гомозиготные особи с доминантным аллелем), Аа с частотой 2pq
(гетерозиготные особи) и аа с частотой q2 (гомозиготные особи с рецессивным
аллелем). Сумма частот аллелей равна единице:
р2 + 2pq + q2 = 1.
Эта зависимость называется уравнением Харди-Вайнберга. Используя совместно
это уравнение с уравнением р + q = 1, можно вычислить частоту, например,
особей, гомозиготных по доминантному аллелю, зная количество носителей
рецессивного фенотипа (то есть частоту особей, гомозиготных по рецессивному
фенотипу) . Пусть q2 = 0,0004. Тогда:
q = 0,02,
р = 1 - q = 0,98,
р2 = 0,9604,
2pq = 0,0392.
Следствием уравнения Харди-Вайнберга является значительное превышение
(часто на порядки) количества особей, в генотипе которых присутствует рецессивный
аллель, над количеством особей с рецессивным фенотипом. Благодаря наличию
значительного количества гетерозиготных особей в каждом поколении из генотипа
исключается лишь малое количество рецессивных аллелей.
Рисунок 11.3.1.3. Зависимость между частотами аллелей и генотипов
Многие рецессивные гены неблагоприятны для организма и исключаются из
генотипа популяции. Другие, наоборот, полезны, благодаря чему частота
гетерозиготного генотипа стабилизируется.
Как уже отмечалось, причиной изменений генофонда популяции являются половые
рекомбинации генов (кроссинговер, независимое расхождение хромосом, случайное
оплодотворение) и мутации. Половые рекомбинации не привносят в популяцию
новые аллели; мутации вызывают появление новых аллелей и эволюционные изменения
в популяциях. Существуют и другие причины генетической нестабильности,
перечисленные ниже:
• Небольшая численность популяции может привести к дрейфу генов. Носителей
рецессивного аллеля может оказаться настолько мало, что они исчезнут по
причинам, не вызванным естественным отбором (например, по причине гибели
в результате природного бедствия). Может получиться и обратная ситуация,
когда частота рецессивного аллеля случайно вырастет. Это может никак не
сказаться на популяции, привести к её вымиранию или наоборот стать
благоприятным фактором.
• Структурные и поведенческие особенности, благоприятствующие какому-либо
признаку (так, брачные игры у животных выигрывает обычно более крупный и
сильный самец, а более интенсивно опыляются более яркие и крупные
цветки) , приводят к неслучайному скрещиванию, то есть к подавлению некоторых
аллелей.
• Обмен генами между популяциями привносит, с одной стороны, новые гены в
популяции, но, с другой стороны, уменьшает общее генетическое
разнообразие видов и мешает эволюционным изменениям. Прерывание обмена генами
между популяциями является важной предпосылкой для появления нового вида.
11.3.2. Отбор
В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал книгу «Происхождение видов путем
естественного отбора, или Сохранение избранных пород в борьбе за жизнь». В ней,
в частности, был предложен новый взгляд на причины эволюционного развития
организмов . Дарвин указал на три основных фактора эволюции: наследственность
(способность организмов передавать врождённые признаки от поколения к
поколению) , изменчивость (появление различных фенотипов внутри популяции) и отбор
(подавление генотипов организмов, фенотипы которых менее других приспособлены
к внешним условиям). О наследственности и изменчивости было рассказано в
предыдущих параграфах; перейдём теперь к отбору.
Отбор в популяции происходит благодаря тому, что организмы, лучше
приспособленные к внешним условиям, выживают и размножаются, а хуже приспособленные
чаще гибнут и/или оставляют меньше потомства. Роль отбирающего фактора играет
окружающая среда. Отбор увеличивает приспособленность популяции к условиям
внешней среды.
При увеличении численности популяции внешние условия (например, пища)
становятся сдерживающим фактором, что приводит к конкуренции в популяции (к
борьбе за существование). Особи, имеющие благодаря своему фенотипу
преимущество в этой конкуренции, оставят потомство и выживут.
С точки зрения генов отбор - это процесс, определяющий, какие аллели будут
переданы потомкам, обеспечив им преимущество в конкурентной борьбе. Изменения
частот аллелей могут вести к эволюционным изменениям, основной причиной
которых является появление мутантных аллелей. Особенно быстро рецессивный мутант-
ный аллель может распространиться в популяции, будучи сцепленным с каким-либо
доминантным аллелем, имеющим важное значение для жизнедеятельности организма.
Мутантные аллели, связанные с небольшие изменения в фенотипе, могут
накапливаться и производить эволюционные изменения.
Важной характеристикой отбора является его давление. Давление отбора
зависит от внешних факторов среды (это выражается в форме борьбы с
неблагоприятными условиями), межвидовой конкуренции (в частности, от наличия хищников и
паразитов), а также внутривидовой конкуренции (прежде всего определяемой
численностью популяции). Интенсивность отбора показывает скорость эволюционных
изменений в популяции. Возрастание давления отбора (например, в результате
сужения диапазона условий среды) является консервативным фактором, помогающим
популяции лучше приспособиться к внешним условиям. Становящаяся в результате
этого более узкой специализация вида в определённых обстоятельствах может
привести к вымиранию популяции при изменении этих условий. Наоборот,
ослабление интенсивности отбора, наступающее, обычно, при уменьшении внешних
ограничивающих факторов (например, уменьшается количество хищников, вид проникает в
новую для него среду) способствует увеличению видового разнообразия.
Отбор делится на три основных типа:
• Стабилизирующий отбор. Происходит при отсутствии внешних изменений и
относительно слабой конкуренции. Подавляет генотипы особей с крайними
отклонениями признаков (например, слишком больших или слишком маленьких).
Поддерживает стабильность популяции и не способствует эволюции.
• Направленный отбор. Происходит в ответ на изменения условий обитания.
Сдвигает фенотип в ту или другую сторону; при достижении нового
состояния равновесия прекращается. Приводит к эволюционным изменениям.
• Дизруптивный отбор. Начинает действовать при наличии в популяции не
одного , а двух и более благоприятных фенотипов. Разделяет популяцию на две
группы; при прекращении потока генов между группами популяция может
разделиться на два вида, которые будут конкурировать между собой уже менее
сильно.
1Г т а 6 ил и:-; иру к-щ и й
и Давление J^! Давление 4
Направленный
Дизруптивный
N
/ i
i i
N
/ ' \
»' \
~~\ \
Фенотипический
признак
Фенотипический
признак
Фенотипический
признак
Рисунок 11.3.2.1. Различные типы отбора
Направленный отбор лежит в основе искусственного отбора, широко
используемого человеком при разведении животных и растений. При искусственном отборе
человек создаёт направленное давление отбора, приводящее к усилению в
популяции какого-либо ценного признака (надои молока, размер плодов и т. п.).
Изоляция популяций, в которых производится искусственный отбор, приводит к
созданию новых пород и сортов, генотипы которых не смешиваются. При инбридинге
избирательно скрещивают между собой особи из одной породы. Длительный
инбридинг может привести к снижению плодовитости; поэтому его иногда чередуют с
аутбридингом, когда между собой скрещивают генетически далёких особей одного
вида из разных пород или сортов. В растениеводстве нередко скрещивают между
собой даже особей разных видов; возникающие в результате этого гибриды могут
превосходить по многим ценным признакам родительские особи. Наука, изучающая
методы выведения новых сортов растений и пород животных, называется
селекцией.
Рисунок 11.3.2.2. Человек путём искусственного отбора создал
огромное количество сортов культурных растений и пород домашних
животных. Различные породы собак.
Естественный отбор происходит в природе без вмешательства человека. Дарвин
постулировал естественный отбор, анализируя результаты искусственного отбора.
Дело в том, что естественный отбор происходит очень медленно по сравнению с
жизнью человека. Естественный отбор зависит от скорости размножения особей.
Бурное развитие химической промышленности и появление пестицидов и
антибиотиков привело к существенному подавлению генотипов тех организмов, фенотипы
которых были неустойчивы к этим веществам (например, болезнетворных бактерий
или вредных насекомых). Особи, у которых появился мутантный аллель,
обеспечивающий устойчивость по отношению к яду, выживали, а их генотип при отсутствии
конкуренции стремительно распространился по всей популяции. В ответ учёные
создают новые формы активных веществ, и процесс продолжается по кругу.
Рисунок 11.3.2.3. Важной составляющей естественного отбора
является половой отбор. Так, самки многих птиц охотнее скрещиваются
с самцами, имеющими более яркую окраску
В случае, когда популяция, находящаяся в устойчивом состоянии, представлена
несколькими различными формами (например, с различной окраской), говорят о
явлении полиморфизма. Существуют переходный полиморфизм, возникающий обычно
при постепенном замещении одной формы другой, и сбалансированный полиморфизм,
создающийся при существовании популяции в стабильных условиях внешней среды.
Примером сбалансированного полиморфизма может служить наличие двух полов у
животных и растений или разные группы крови у человека. Ещё одним примером
может служить ген серповидной анемии: гомозиготы по доминантному (мутантному)
аллелю имеют эритроциты серповидной формы и обычно умирают от этой болезни в
раннем детстве, гомозиготы по рецессивному аллелю (с нормальными
эритроцитами) часто болеют малярией, а гетерозиготы не болеют и имеют нормальные
эритроциты .
Рисунок 11.3.2.4. Полиморфизм на примере окраски
раковин австралийских улиток
11.3.3. Концепция вида
Вид - это единственная таксономическая категория, которой можно дать
относительно точное определение. Вот некоторые из определений вида:
• Вид - это группа особей, обладающих единственным в своём роде набором
морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним
видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п.
• Вид - это группа особей, способных, скрещиваясь между собой, давать
плодовитое потомство.
• Вид - это группа особей, сходных по генотипу (количеству, размеру и
форме хромосом).
• Вид - это группа особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу.
Для установления видовой принадлежности недостаточно использовать только
один критерий; как правило, только совокупность критериев правильно
характеризует вид.
Вид составляют одна или несколько популяций. Популяция - это группа
свободно скрещивающихся особей, длительное время существующих на территории,
обособленной относительно других групп особей того же вида. Именно популяция
является основной единицей эволюции.
Как правило, вид распространён на достаточно большой территории; условия
внешней среды могут настолько сильно различаться в разных местообитаниях, что
это приводит к появлению рас и подвидов с резко выраженными отличиями
(например, цвет кожи у людей разных рас). В других случаях фенотип по какому-либо
признаку может изменяться достаточно плавно; в этом случае говорят о
существовании клин. У одного вида может быть несколько клин (каждая - по своему
признаку), различающихся по направлению.
Наличие нескольких генетически обособленных популяций может привести к
видообразованию - возникновению нового вида. Если этот вид образуется из одного
вида, существовавшего ранее, то говорят о внутривидовом видообразовании.
Непременным его условием является прекращение обмена генами между популяциями.
Внутривидовое видообразование может протекать в условиях пространственной
разобщённости популяций (аллопатрическое видообразование) и в том случае, когда
популяции занимают одну и ту же географическую область (симпатрическое
видообразование) .
Рисунок 11.3.3.1. Наступление моря может привести к изоляции
участков суши и популяций, обитающих на них, что является одной
из причин образования новых видов
В случае аллотропического видообразования популяции должны долгое время
находиться на географически разобщённых территориях. Ослабление конкурентного
отбора, адаптация к новым условиям и случайный дрейф генов приводят к
повышению внутривидовой изменчивости; в результате в генотипе популяции изменяются
частоты аллелей и генотипов. Если популяции через какое-то время снова
встречаются, то они либо продолжают скрещиваться, либо скрещивание между ними
становится невозможным; во втором случае образуются новые виды.
Симпатрическое видообразование происходит в тех популяциях, которые обитают
на одной территории. Как правило, это связано с появлением в популяции
нескольких групп, особи которых не могут скрещиваться между собой. Факторы,
мешающие скрещиванию особей из различных популяций, - изолирующие механизмы -
могут быть следующими:
• экологическая изоляция - особи различных групп предпочитают различные
условия местообитания;
• сезонная изоляция - оплодотворение у особей разных групп происходит в
различное время;
• поведенческая изоляция - особи разных групп имеют различные ритуалы
ухаживания ;
• механическая изоляция - репродуктивные органы особей разных групп делают
невозможной перекрёстное оплодотворение;
• нежизнеспособность гибридов - гибриды погибают в раннем возрасте;
• стерильность гибридов - гибриды первого поколения не способны
производить функциональные гаметы (в частности, из-за наличия в диплоидной
клетке нечётного числа хромосом);
• неполноценность гибридов - гибриды первого поколения способны
производить потомство, но следующее поколение либо неполноценно, либо
стерильно.
Особый случай симпатрического видообразования наблюдается в случае
кольцевых клин, если популяции последовательно друг за другом заселяют какую-либо
географическую область, замыкая кольцо. Краевые популяции могут при этом
оказаться генетически настолько различными, что будут неспособны образовывать
плодовитое потомство.
Рисунок 11.3.3.2. Мул - гибрид лошади и осла - стерилен
Межвидовая гибридизация возникает, когда между собой скрещиваются особи
разных видов. Плодовитое потомство, как правило, появляется при наличии
хромосомных мутаций, в результате которых образуется аллополиплоид.
Рисунок 11.3.3.3. Пример кольцевой клины. Подвиды 1 и 7,
возможно, не смогут скрещиваться между собой
Образование новых видов и подвидов называется микроэволюцией в отличие от
макроэволюции, приводящей к появлению или вымиранию целых таксономических
групп организмов.
11.3.4. Макроэволюция
Процесс образования из видов новых родов, из родов - семейств, из семейств
- отрядов и т. д. называется макроэволюцией. В отличие от микроэволюции,
протекающей внутри популяции, макроэволюция - эволюция надвидовая. Тем не менее,
в макроэволюции действуют всё те же процессы: борьба за существование,
естественный отбор.
Как уже отмечалось, прямой эксперимент по подтверждению существования
макроэволюции поставить практически невозможно. Однако существует большое
количество косвенных доказательств, полученных благодаря различным наукам:
морфологии, эмбриологии, палеонтологии, генетики и других.
Графическим представлением эволюции является систематика организмов. Каждая
систематическая группа, стоящая выше по рангу, объединяет группы, стоящие по
рангу ниже и имеющие общего предка. Так, род объединяет виды, которые
произошли от одного предка и приобрели в результате естественного отбора какие-
то различия в фенотипе. При построении таксономических систем учитываются
признаки родства групп организмов как с ныне живущими группами, так и с уже
вымершими. В целом, родословное древо отчётливо показывает общий характер
макроэволюции: совершенствование организации организмов от более простой к
более сложной, дивергентный (проявляющийся в расхождении признаков) и
приспособительный характер эволюции.
.«.кула
Миксина
А Челюсти
'-'Ьщий предок
Рисунок 11.3.4.1. Макроэволюция позвоночных
II дно адаптация
Ид но адаптация
Рисунок 11.3.4.2. Направления биологического прогресса
Можно выделить три основных направления биологического прогресса:
• Ароморфоз - это эволюционные изменения, приводящие к качественно новому
уровню организации, но не к узкому приспособлению к внешней среде.
Ароморфоз даёт возможность к переходу в новую среду обитания, способствует
расширению популяции и её местообитания. Благодаря ароморфозу возникают
новые крупные таксономические единицы: типы (отделы), классы.
• Идиоадаптация представляет собой небольшие эволюционные изменения,
выражающиеся в приспособлении к окружающим условиям обитания. Повышения
уровня организации при этом не происходит. Благодаря идиоадаптации обра-
зуются мелкие таксономические группы: виды, роды, семейства.
• В отличие от двух предыдущих направлений дегенерация ведёт к упрощению
организации, нередко сопровождающейся потерей ряда органов. Очень часто
дегенерация связана с переходом к паразитическому образу жизни.
Благодаря дегенерации также образуются новые таксомические группы.
В природе существует и процесс, обратный прогрессу, - биологический
регресс. Он заключается в уменьшении количества особей популяции, сужении
территорий, которые занимает популяция, уменьшении числа видов. Регресс, как
правило , ведёт к вымиранию видов. В последнее время виновником биологического
регресса часто становится человек.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Ликбез
ФИЗМИНИМУМ ДЛЯ ЖЕНЩИН
ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ
СОБОЙ ДВИЖЕНИЕ?
Помимо простого на первый взгляд вопроса, что же, собственно, такое
движение, в первую очередь имеет значение причина или инициатор движения. При этом
в игру вступают такие понятия, как сила, ускорение и крутящий момент.
Абсолютное и
относительное
движение
Понятие «абсолютное движение» в физическом смысле сегодня больше не
употребляется. Под этим понятием подразумевалось движение объекта относительно
окружающего, абсолютного пространства (Вселенной). Однако, по современным
взглядам, это тоже случай относительного движения: движение объекта
относительно системы отсчёта Вселенная.
Движение можно описать не только относительно окружающего пространства, но
и относительно наблюдателя или относительно другого объекта. В зависимости от
того, какая система отсчёта (инерциальная система координат) используется,
движение выглядит по-разному. Чашка кофе, стоящая на столике внутри
движущегося поезда, относительно пассажиров поезда находится в состоянии покоя, а
для наблюдателя на перроне — движется. Для другого наблюдателя в центре га-
лактики Млечного пути чашка, пассажиры и первый наблюдатель достаточно шустро
(со скоростью примерно 961 200 км/ч) движутся в нашей галактике. На вопрос,
какую скорость имеет чашка, первый наблюдатель ответил бы 0 км/ч, второй, к
примеру, 250 км/ч, а третий — 961 200 км/ч. Это три разных высказывания,
каждое из которых можно проверить, и которые все одновременно верны. Поэтому при
описании движения важно указать систему отсчёта.
Для наблюдателя в системе отсчёта «поезд» чашка относительно
наблюдателя и системы отсчёта находится в состоянии покоя.
Для наблюдателя на перроне чашка вместе с поездом и пассажирами
поезда по отношению к нему и относительно другой системы отсчёта
«вокзал» движется.
Сила и
крутящий
момент
Причиной движения, помимо прочего, являются силы или крутящие моменты. Сила
представляет собой векторную физическую величину, которая может деформировать
или ускорять физические тела. Если сила действует на плечо рычага, т. е.
относительно точки вращения, то в качестве физической величины возникает момент
вращения. Если направление действия силы и плечо рычага расположены под
прямым углом друг к другу, то крутящий момент можно упрощённо описать как
произведение силы на длину плеча рычага. Ускорение под действием силы или
крутящего момента приводит к тому, что состояние движения,
его скорость или
его направление, меняется. Математически сила описывается как произведение
массы тела, на которое действует сила, и ускорения, которое тело приобретает
под воздействием этой силы (2-й закон Ньютона).
1 кг
?©
Тело находится в состоянии покоя и не испытывает
воздействия силы (F).
В результате действия силы (F) на тело оно может
ускоряться и/или деформироваться.
Если сила (F) действует через плечо рычага, возникает
крутящий момент (М).
Существует целый ряд сил, которые используются в виде устойчивых
определений. Далее будут кратко описаны следующие силы:
сила тяготения,
сила инерции,
центробежная сила,
центростремительная сила,
сила Кориолиса.
Сила тяготения
Для нас на Земле сила тяготения преимущественно определяется массой нашей
планеты. Сила гравитации действует по направлению к центру Земли. На каждый
объект, находящийся в зоне действия гравитации Земли, действует эта сила.
Однако она уменьшается по мере удаления от Земли пропорционально квадрату
расстояния .
Из силы притяжения согласно второму закону Ньютона можно математически
вывести ускорение, которое испытывает падающее тело. Это ускорение равняется
9,81 м/с. Таким образом, при свободном падении на Землю, каждую секунду наша
скорость будет увеличиваться на 9,81 м/с, если не учитывать другие факторы
влияния, такие как трение воздуха или подъёмная сила.
V
II
и
/*
Ч
^
■ 9,81 Н
)
1 КГ
"«г?
\
Согласно ньютоновскому определению силы
тяготения, на Земле, на тело массой 1 кг
действует сила тяготения в 9,81 Н.
Согласно Ньютону, мы чувствуем силу тяготения, когда стоим на земле, потому
что равная по величине и противоположная по направлению сила давит снизу на
наши ступни. Он сформулировал этот закон как «действие равно противодействию»
или как «lex tertia» (третий закон Ньютона). С помощью механики Ньютона
гравитацию, так как мы её ощущаем, можно описать с достаточной степенью точности
и вывести математически. Только при описании очень больших масс, таких как
массы нейтронных звёзд или чёрных дыр, описать наблюдаемые явления с
достаточной точностью с помощью механики Ньютона больше невозможно. Ньютон также
не смог ответить на вопрос, как возникает гравитация, и по каким законам она
действует.
Согласно третьему закону Ньютона, силы всегда возникают
разнонаправленными парами. Поскольку мы (обычно) не погружаемся в землю
или не начинаем беспричинно парить в воздухе, силе тяготения
(зелёная стрелка) должна противодействовать равная по величине
сила (красная стрелка).
На основании общей теории относительности Альберта Эйнштейна гравитацию
можно рассматривать не как силу, которая действует на тело в свободном
падении, а как геометрическое свойство четырёхмерного пространства (пространство-
время). Эта модель базовой структуры Вселенной образуется тремя
пространственными измерениями и временем. Новым в этом подходе было то, что не все
объекты взаимодействуют между собой на неизменной статической сцене, т. е. в
окружающем нас пространстве, а что все объекты влияют на эту сцену, как и сама
сцена влияет на объекты.
В сильно упрощённом виде это означает: все объекты, обладающие массой,
создают в месте своего нахождения помеху или искривление структуры этого
пространства-времени. Чем больше масса, тем сильнее «искривляется» структура
пространства-времени.
Если разница масс между двумя объектами очень велика, то влияние более
лёгкого объекта на более тяжёлый едва ли можно измерить.
Это означает, что по сравнению с действием, которое Земля оказывает на
самолёт , действие, которое самолёт оказывает на Землю, пренебрежительно мало.
Если другой объект на своём пути сквозь Вселенную попадает в такую
искривлённую область, то вследствие искривления структуры пространства-времени он
притягивается к этому массивному объекту.
Если силы и направления собственного движения объекта достаточно, чтобы
пройти сквозь это искривление, то объект может снова покинуть эту
искривлённую область пространства-времени. Если силы и направления собственного
движения недостаточно, то более лёгкий объект падает на более тяжёлый. При этом
свободном падении в отличие от определения Ньютона на тело не действуют
никакие силы. Оно невесомое.
«Искривление» структуры пространства-времени массивным объектом
приводит к тому, что двигающийся прямолинейно более лёгкий
объект отклоняется от своей траектории движения.
Сила инерции
Силы инерции называются также фиктивными силами. Центробежная сила,
центростремительная сила и сила Кориолиса тоже относятся к инерционным или
фиктивным силам. Термин «фиктивная сила» применяется потому, что описание действия
силы зависит от того, находятся ли наблюдатель и наблюдаемый объект в одной
системе отсчёта.
К примеру, рассмотрим яблоко, которое лежит рядом с вами в автомобиле на
сиденье переднего пассажира. Вы движетесь с постоянной скоростью и яблоко
также как и Вы относительно автомобиля находится в состоянии покоя. Вы
видите, что яблоко на сиденье неподвижно. Если Вы резко затормозите, то яблоко
улетит в направлении движения, в то время как Вы будете удерживаться на месте
ремнём безопасности. С Вашей точки зрения состояние движения яблока
изменилось , в то время как Ваше осталось неизменным.
Таким образом, необходимо действие силы, которая приводит к тому, что
яблоко движется в системе отсчёта «автомобиль». Это сила инерции. По этому поводу
говорят также об инерционности, или стремлении тела сохранять своё состояние
движения.
С точки зрения наблюдателя на улице, мимо которого вы проезжаете во время
торможения, процесс выглядит иначе: Под действием силы, а именно силы
торможения, Вы получаете отрицательное ускорение, поскольку вы прочно связаны
ремнём безопасности с автомобилем, который затормаживается. Яблоко в это время
продолжает движение с постоянной скоростью, потому что сила торможения на
него не действует. С этой точки зрения Вы изменяете своё состояние движения, в
то время как яблоко сохраняет своё состояние движения. Наблюдателю не
требуется сила инерции, чтобы разъяснить поведение яблока
С точки зрения водителя, яблоко при торможении
ускоряется за счёт своей силы инерции.
Для расположенного снаружи наблюдателя водитель и
автомобиль замедляются под действием силы торможения
(получают отрицательное ускорение), в то время как
яблоко сохраняет своё состояние движения практически
без воздействия каких-либо сил.
Центробежная сила
Если рассматривать вращающуюся систему отсчёта из точки в пределах системы,
то становится очевидным наличие силы, выталкивающей объект, находящийся
вместе с наблюдателем в системе отсчёта, наружу.
Рассмотрим тот же пример с яблоком на сиденье переднего пассажира в
автомобиле . Как только Вы проезжаете поворот, яблоко на сиденье начинает двигаться
в направлении от центра кривой поворота наружу, в то время как Вы оказываете
противодействие этой тяге благодаря ремню безопасности и изменению положения
тела. Яблоко, с Вашей точки зрения, под действием центробежной силы получает
ускорение, направленное наружу.
С точки зрения водителя, находящегося вместе с яблоком в системе
отсчёта, при движении в повороте имеется сила, которая ускоряет яблоко
в направлении наружу.
Центростремительная сила
Согласно основному принципу механики Ньютона, тело находится в состоянии
покоя, когда сумма действующих на него сил равна нулю. Для каждой действующей
силы в таком случае должна существовать противодействующая сила. Когда тело
находится во вращающейся системе отсчёта, то на него действует центробежная
сила, придающая ему ускорение наружу, так что оно перемещается относительно
системы отсчёта. Эта сила действует до тех пор, пока система отсчёта
совершает вращение. Но если тело относительно наблюдателя находится в покое, то
должна существовать противодействующая сила, равная по значению центробежной
силе. Это центростремительная сила.
Для того чтобы яблоко при движении в повороте с точки зрения
наблюдателя находилось в состоянии покоя, должна существовать
направленная относительно центробежной силы (зелёная стрелка) в
противоположном направлении центростремительная сила (красная стрелка).
Сила Кориолиса
Сила Кориолиса тоже представляет собой силу инерции или фиктивную силу. Она
возникает при описании движения относительно вращающейся системы отсчёта. Она
действует как при вертикальном, так и при горизонтальном движении тела в
пределах этой системы отсчёта и зависит, помимо прочего, от направления вращения
системы отсчёта.
Если рассматривать Землю как систему отсчёта, то сила Кориолиса действует
на все объекты на Земле и вызывается вращением Земли. При этом сила Кориолиса
играет важную роль в формировании погоды.
Для наблюдателя на Земле должна существовать сила, которая
отклоняет брошенное прямолинейно яблоко в сторону: сила Кориолиса.
Маятник Фуко позволяет продемонстрировать действие силы
Кориолиса. За 24 часа плоскость колебаний маятника совершает один
поворот на 360°. Вследствие этого маятник чертит узор из
накладывающихся друг на друга эллипсов.
Наглядным примером действия силы Кориолиса является качающийся маятник
(маятник Фуко) . В северном полушарии под действием силы Кориолиса маятник при
движении отклоняется вправо. Таким образом плоскость колебания маятника
смещается по часовой стрелке так, что возникают траектории движения, которые
чертит маятник Фуко.
В сенсорной технике сила Кориолиса имеет значение, к примеру, при измерении
угловой скорости рыскания или массовых потоков.
Равномерное и
неравномерное
движение
О равномерном движении говорят в том случае, когда тело движется с
постоянной скоростью. Если возникает ускорение так, что скорость движения тела
меняется, то имеет место неравномерное движение. Если при этом ускорение
постоянно, то возникающее в результате движение называют равноускоренным
неравномерным движением.
До тех пор, пока ракетный двигатель работает, ракета ускоряется.
Её скорость растёт. Это неравномерное движение.
Г^ I
После отключения двигателя ракета движется в космосе без
ускорения. Теперь она совершает равномерное движение с постоянной
скоростью, если не рассматривать другие эффекты, такие как влияние
гравитации.
Для описания всех процессов на Земле, которые происходят в рамках величин
нашей повседневной жизни, как правило, достаточно классической механики
Ньютона, чтобы получить достаточно точные результаты. Только в случае очень
больших, а также очень малых масс (чёрные дыры, элементарные частицы) и при
очень высоких скоростях (близких к скорости света) подходов классической
механики Ньютона больше недостаточно для получения результатов, которые
соответствуют наблюдениям.
Для больших масс и скоростей в таком случае применяется общая теория
относительности Эйнштейна или специальные теории относительности, а для очень
малых масс и очень высоких скоростей — квантовая механика.
ЧТО ТАКОЕ ЭНЕРГИЯ?
Не позже чем с первым испытанием ядерного оружия стало очевидно, какая
чудовищная энергия заключена в материи.
А общеизвестное уравнение Эйнштейна Е = тс2 наглядно продемонстрировала
каждому эквивалентность массы и энергии.
В классической механике под энергией подразумевают физическую величину,
которая способна выполнять работу. В зависимости от рассматриваемой ветви
естественных наук для описания энергии или её форм используются различные
определения .
Формы энергии
Примеры различных форм энергии (см. рис.):
1. Химическая энергия, связанная в горючем газе.
2. Тепловая энергия в пламени горелки.
3. Энергия движения и энергия связи при химической реакции обоих реагентов.
4 . Энергия движения молекул пара.
Различные определения энергии могут основываться на том, что исследуются
различные объекты. Энергия движения, которая присуща телу вследствие
ускорения, потребует другого определения или физического вывода, чем описание для
энергии, которую необходимо затратить для того, чтобы создать или разрушить
химическую связь. Однако не имеет значения как в отдельности выглядит
определение для формы энергии: в конце концов все энергии (по меньшей мере,
математически) могут преобразовываться одна в другую. Как масса и энергия они
являются эквивалентами согласно формуле Эйнштейна. Однако на практике этой
эквивалентности положены пределы, потому что, как правило, вследствие побочных
эффектов или взаимодействия возникает «девальвация энергии» (мнимые потери
энергии) или же преобразование в другую форму энергии невозможно технически,
или слишком затратно.
Здесь необходимо вкратце упомянуть некоторые определения для энергии,
которые используются при описании основных физических понятий. К ним относятся:
• потенциальная энергия;
• кинетическая энергия;
• тепловая энергия;
• химическая энергия.
Потенциальная энергия
Если находящееся на полу в состоянии покоя тело поднять, к примеру,
вилочным погрузчиком, и поставить на стеллаж, то сумма потенциальной энергии тела
увеличится на количество энергии, затраченное погрузчиком в виде работы при
подъёме тела.
Эту форму энергии называют также энергией положения и описывают её как
сумму энергий, которую тело получает на основании своего положения относительно
окружающего его силового поля (как правило, поле тяготения/ притяжение
Земли) .
Потенциальная энергия (ЕПот) тела мала.
Если тело меняет своё положение в направлении действия гравитации, т. е.
падает вниз, то его потенциальная энергия уменьшается. Если тело, преодолевая
силу тяготения, поднимается выше, то его потенциальная энергия увеличивается.
Если тело меняет своё положение относительно силы гравитации в горизонтальном
направлении, т. е. «на неизменной высоте» на поверхности Земли, то его
потенциальная энергия остаётся неизменной. Если тело падает со стеллажа вниз, то
его потенциальная энергия в свободном падении постепенно преобразуется в
кинетическую энергию.
Благодаря работе, которую погрузчик выполняет при подъёме тела,
потенциальная энергия тела увеличивается на количество энергии,
эквивалентное выполненной работе.
Насколько кинетическая энергия тела (Екин) в свободном падении
под действием ускорения свободного падения увеличится, настолько
потенциальная энергия тела (ЕПот) уменьшится.
Кинетическая энергия
Это энергия, которая «спрятана» в состоянии движения. Чем сильнее
ускоряется тело и чем выше становится в результате этого его скорость, тем больше его
энергия движения (см. рис. выше). Если на тело не действуют другие силы и
потери энергии, например, вследствие трения отсутствуют, то кинетическая
энергия тела остаётся неизменной.
В таком случае тело продолжает движение, не меняя своей скорости. Если же
оно теряет скорость, например, вследствие трения, то часть его энергии
движения преобразуется в тепловую энергию.
Вследствие возникающих при соударении сил деформации часть
кинетической энергии (ЕКин) преобразуется в тепловую энергию (ЕТЕПл) •
Тепловая энергия
Термическая, или тепловая энергия, если выразиться в сильно упрощённом
виде , основывается на движении атомов и молекул тела. Чем больше тепловой
энергии передаётся телу, тем больше начинают колебаться атомы (молекулы) на своих
местах в структурной решётке тела. Каждое нагретое тело стремится снова
«освободиться» от переданной ему тепловой энергии, чтобы вернуться в состояние с
меньшим уровнем энергии, т. е. в более стабильное термодинамическое
состояние. Это, помимо прочего, происходит благодаря тому, что атомы отдают
избыточную энергию в виде электромагнитного излучения в окружающую среду.
Это излучение, в зависимости от свойств вещества, мы можем ощущать в виде
теплового излучения и в некоторых случаях в виде свечения от нагрева.
Когда количество поступающей энергии превышает специфическое предельное
значение для материала, из которого состоит тело, то атомы (молекулы) высво-
бождаются из структуры тела. Материал плавится или испаряется. Если смеси
атомов (или молекул), помимо прочих условий, будет передано достаточно
большое количество тепловой энергии, то они могут соединяться в новые молекулы.
При этом тепловая энергия преобразуется в энергию связи.
а э о
9 9 О
Без подачи энергии тело имеет температуру окружающей среды. Элементы
структурной решётки (молекулы/атомы) совершают только незначительные
колебания в своих узлах решётки. Только при температуре О К (-
273,15°С) движение элементов структурной решётки отсутствует.
Тело нагревается, его температура увеличивается. Колебания элементов
структурной решётки усиливаются. Тело начинает излучать
электромагнитные волны в виде инфракрасного излучения (тепло) и в некоторых
случаях в виде света (свечение).
1 <ж>
По мере увеличения подачи энергии и усиления колебаний элементов
структурной решётки усиливается и электромагнитное излучение.
ш
О О О
о о о
После прекращения подвода энергии тело продолжает излучать
электромагнитные волны до тех пор, пока снова не достигнет температуры
окружающей среды.
Химическая энергия
Химическая энергия, или энергия связи, соответствует количеству энергии,
которое необходимо затратить для того, чтобы соединить участвующие в реакции
вещества (атомы и молекулы) друг с другом. Когда эти связи, например, при
сгорании молекул топлива, разрываются, эта энергия связи частично снова
высвобождается в виде тепловой энергии и может использоваться для выполнения
работы (например, в двигателе внутреннего сгорания).
CjHw
горючее
вещество,
например,
бутан
+
1
о2
кислород
температура
-'"^ воспламенения,
энергия
необходимая для зажигания
SSSS
mi
со2
н2о
продукты горения
>»
энергия излучения
(например, тепло и
свет)
Вследствие сгорания (окисления) горючего вещества часть сохранённой
в веществе химической энергии связи высвобождается в виде тепла.
Преобразование
и сохранение
энергии
Как уже говорилось, различные виды энергии с большей или меньшей степенью
полноты могут преобразовываться друг в друга. Важным является постулат о том,
что при этом потери энергии невозможны. Преобразование химической энергии из
топлива в кинетическую энергию в двигателе внутреннего сгорания при
поверхностном рассмотрении происходит не на 100%. Кажется, что часть энергии теряет-
ся. Но это только кажется, потому что часть высвобождающейся химической
энергии преобразуется в тепловую энергию и другие формы энергии.
Сумма всех этих энергий должна соответствовать количеству химической
энергии. Принципиально действует закон, согласно которому в замкнутой системе,
т.е. в системе, из которой энергия не может улетучиться в результате
взаимодействий, количество энергии остаётся постоянным. Энергия не теряется. Но и
получить дополнительное количество энергии в такой системе невозможно (закон
сохранения энергии).
Пример
импульса
вращения
Принцип сохранение энергии может привести к тому, что может казаться, что
поведение или движение тела меняется без каких-либо внешних воздействий. В
качестве примера для этого можно рассмотреть фигуриста, который выполняет
вращение. При этом для этого примера импульс вращения рассматривается как
форма кинетической энергии.
Если фигурист начинает вращение с разведёнными в стороны руками, а затем
прижимает руки к туловищу, то скорость его вращения увеличивается без
внешнего ускоряющего воздействия других сил.
Фигурист придаёт сам себе определённый импульс вращения, когда начинает
выполнять вращение. Этот импульс вращения зависит от массы фигуриста, скорости
вращения и расстояния от вращающейся массы до оси вращения. Когда фигурист
уменьшает расстояние вращающейся массы до оси вращения, притягивая к себе
руки, то после этого для обеспечения сохранения энергии или сохранения общего
импульса две другие влияющие величины должны измениться. Масса фигуриста
остаётся неизменной, таким образом, должна увеличиться скорость вращения
(частота вращения), чтобы компенсировать уменьшение расстояния до оси вращения.
Для того чтобы закон сохранения был выполнен, частота вращения
должна увеличиваться, когда расстояние от вращающейся массы до
оси вращения уменьшается.
ЧТО ТАКОЕ МАТЕРИЯ?
Следуя уравнению Эйнштейна Е = тс2, материю можно определить, как
«застывшую» , осязаемую энергию. Однако это не объясняет, что же представляет собой
материя.
Уже философы древности исходили из того, что все предметы, которые нас
окружают , состоят из определённых, однотипных базовых элементов. Зато по поводу
того, что это за базовые элементы, царили сомнения и разногласия. Гераклит
считал, что всё состоит из огня, Фалес склонялся к воде, как базовой или
первичной материи, Анаксимен считал основой всего газ (воздух). Эмпедокл
представлял компромиссную теорию, согласно которой все вещи состоят из четырёх
стихий: огня, воды, земли и воздуха. Теория Эмпедокла продержалась до средних
веков и в алхимии, в частности, привела к попытке получить из этих материй
золото или философский камень. Исходя из нашего сегодняшнего уровня развития
Знаний, Демокрит, тоже философ из Афин, был к истине «ближе всех». Вместе со
своим учителем Левкиппом он придерживался мнения, что всё состоит из
однородных атомов, неделимых частичек материи. Это до некоторой степени
соответствует и современным представлениям о материи.
Атомы Демокрита оказались всё же делимыми, так что сегодняшние теории об
устройстве материи заглядывают далеко в глубины атома и определяют новые,
мельчайшие элементарные частицы. Однако существует не один единственный «вид
атомов» (элемент), из которого материя строится с помощью элементарных час-
тиц, а целых 118 элементов, из которых стабильными являются только первые 83
элемента. Оставшиеся 35 элементов радиоактивны, т. е. распадаются, излучая
энергию и субатомные элементарные частицы, на другие виды атомов. Многие из
этих радиоактивных элементов можно создать только искусственно в лабораторных
условиях (в ускорителе частиц) на очень короткое время.
Разные натурфилософы античности сводили элементы, из которых
состоит материя, к различным элементарным материям, таким как
огонь, вода или воздух.
Принципиальное
строение элементов
Каждый атом состоит из элементарных частиц, т. е. электронов, протонов и
нейтронов, а эти частицы, в свою очередь, из ещё меньших элементарных частиц
(кварков, бозонов, мюонов и т. п.), которые здесь, однако, рассматриваться не
будут. Протоны и нейтроны образуют ядро и тем самым очень-очень малый по
сравнению с диаметром атома центр массы атома. Гораздо меньшие и лёгкие
электроны образуют оболочку атома. Она занимает основную часть объёма атома.
Таким образом атом представляет собой исключительно малое и тяжёлое ядро,
окружённое большим количеством «пустоты».
Протоны несут положительный элементарный заряд, электроны — отрицательный
элементарный заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда. Для того чтобы
атом мог быть электрически нейтральным, он имеет одинаковое количество
протонов и электронов.
Атомы одного элемента с одинаковым количеством протонов, но разным
количеством нейтронов называются изотопами, поскольку они находятся в том же месте
периодической системы элементов (iso = одинаковый, topos = место).
Периодическая система элементов упорядочивает все виды атомов по количеству протонов в
ядре (порядковый номер элемента) и по их химической способности к образованию
связей, которая определяется наружными электронами (валентными электронами)
атома. Элементы не могут распадаться в ходе химических реакций, т. е. они в
значительной степени соответствуют представлениям Демокрита об атомах, как
самых малых строительных элементах материи.
^^ электроны в оболочке
атома, несущие
отрицательный заряд
8
нейтроны и положительно
заряженные протоны
в ядре атома.
Устройство атома на примере атома гелия.
1.
2.
3.
4.
5.
I
1
н
10079
3
Li
6941
11
Na
22 990
19
К
39 098
37
Rb
85 468
II
III
IV
V
VI
VII
4
Be
9,0122
12
мя
24.305
20
Са
40078
38
Sr
87 62
5
В
10.811
13
Al
26.982
31
Ga
69.723
49
In
114.82
6
с
12.011
14
Si
28.086
32
Ge
72.64
50
Sn
118.71
7
N
14.007
15
P
30.974
33
As
74.922
51
Sb
121.76
8
0
15.999
16
s
32.065
34
Se
78,96
52
Те
127,60
9
F
18 988
17
CI
35 453
35
Br
79 904
53
J
126 90
VIII
2
He
40026
10
Ne
20.180
18
Ar
39 948
36
Kr
83,798
54
Xe
131,29
Фрагмент периодической системы элементов Показаны элементы восьмой
главной группы до 5-го периода. В каждой ячейке, в зависимости от
исполнения периодической системы приведены, в частности, принятое
международное сокращённое обозначение элемента (химический знак)
(например Be для бериллия), порядковый номер (здесь, в верхнем левом
углу ячейки) и атомная масса (здесь внизу ячейки по центру).
Существовали и существуют различные модели или теории точного субатомного
устройства элементов. Очень наглядной является оболочечная или планетарная
модель, основывающаяся на работах Эрнеста Резерфорда и Нильса Бора. При этом
можно представить протоны и нейтроны вместе в виде схожего с солнцем ядра,
вокруг которого подобно планетам по постоянным орбитам вращаются электроны.
Однако это представление не может объяснить один специальный эффект, точнее
его отсутствие:
Согласно классической электродинамике, двигающийся по круговой орбите
носитель заряда излучает электромагнитные волны, т. е. теряет энергию. На
основании закона сохранения импульса это должно было приводить к тому, что электрон
падал бы на ядро, чего, очевидно, не происходит, иначе нас бы просто не
существовало .
Поэтому Нильс Бор выработал постулат о том, что должны существовать
определённые энергетические уровни или оболочки для электронов, двигаясь по которым
они не излучают энергию. Этот нелинейный аспект устройства материи был
подтверждён экспериментами и развит Максом Планком, основателем квантовой
теории.
Квантовая теория больше не описывает элементарные частицы, например
электроны, как конкретные частицы с указанием их места и скорости, а
рассматривает их в виде очень сложных вероятностных функций, поскольку место и скорость
в этом масштабе величин определить одновременно больше невозможно (принцип
неопределённости Гейзенберга). Таким образом, определение больше не звучит
как: «Здесь находится электрон, и он имеет эту скорость», а имеет следующий
вид: «Возможно здесь находится электрон, и если это его место нахождения, то
определить там его скорость я не могу».
И ясные для нас отношения, такие как причина и следствие, на квантовом
уровне теряют свою однозначность. Поэтому эта теория не поддаётся пониманию
почти всех людей. По поводу квантовой теории, один из её основателей, Нильс
Бор, сказал: «Тот, кто не испытывает ужаса перед квантовой теорией, её не
понял». И даже Альберт Эйнштейн, своими исследованиями фотоэлектрического
эффекта, внёсший важный вклад в возникновение квантовой теории, относительно
некоторых аспектов квантовой механики придерживался следующего мнения: «Бог
не играет в кости».
Согласно оболочечной или планетарной модели, электроны вращаются
вокруг ядра атома, как планеты вокруг звезды. В качестве примера
здесь показана модель атома углерода, имеющая 6 протонов и 6
нейтронов в ядре, а также 6 электронов в оболочке. При этом
определённое количество электронов занимают определённую
«стабильную» электронную орбиту (электронную оболочку), по которой
электроны могут вращаться вокруг ядра, не излучая энергию. Ближайшая
к ядру внутренняя оболочка это К-оболочка с двумя электронами,
за ней следует L-оболочка, имеющая не более восьми электронов (в
случае углерода заполненная четырьмя из восьми возможных
электронов) . У элементов более высоких периодов (например, натрия)
добавляются следующие оболочки.
И несмотря на это: Очень многие электрические и электронные приборы
(компьютеры, датчики, чип-карты), которые для нас сегодня являются чем-то самим
собой разумеющимся и которые используются в автомобильной промышленности,
работают на субатомном уровне по правилам, которые описываются квантовой теорией
лучше, чем классическими теориями. Поэтому как минимум следует знать, что
такая теория существует, и что она особенно хорошо подходит для описания
процессов в субатомной области.
Уже начиная с Эйнштейна развитие в области фундаментальных физических
исследований стремилось к тому, чтобы объединить все элементарные величины в
унифицированную теорию поля или «формулу мироздания». Возможно, это
стремление соответствует древней мечте алхимиков о философском камне, способном
объяснить всё сущее и подарить бессмертие.
Многообещающим подходом для создания унифицированной теории поля, по
современным взглядам, является теория струн или суперструн (М-теория). Возможно, с
её помощью удастся интегрировать в новую теорию и гравитацию и таким образом
подвести под квантовую механику и теорию относительности общую математическую
базу.
Таким образом, наука по-прежнему спорит об устройстве материи и её
происхождении .
Классическая механика
(представитель, к примеру,
Ньютон)
Описание сил и принципов их
действия.
Теория магнетизма
(представитель, к примеру,
Лени)
Описание
влектромагнитных полей и
принцип о» их действия.
Термодинамика
(представитель, к примеру,
Гельмгольц)
Описание энергий и их
взаимодействия.
Электродинамика
(представитель,
к примеру, Максвелл)
Взаимодействие
влвктричвских и
магнитных полей.
Теория относительности
(представитель, к примеру,
Эйнштейн)
Радикальное расширение
ньютоновской картины
мироздание. Описание
взаимодействия
пространства, времени и
гравитации на макроуровне
(астрофизика).
Квантовая механика
(представитель, к примеру,
Бор)
Описание субатомной
структуры материи с
помощью элементарных
частиц и их взаимодействия
друг с другом.
Унифицированная теория
поля/формула мироздания
(представитель, к примеру,
Со секи нд)
Еще открытое для развития
соединение квантовой механики,
электродинамики и теории
относительности для описания
влектромагнети зма, сильных и
слабых ядерных сил и гравитации.
Квантовая теория поля
(представитель, к примеру,
Фейнман)
Соединяет квантовую механику
и электродинамику для
описания электромагнетизма,
сильных и слабых ядерных сил.
Электричество
(представитель, к примеру,
Кулон)
Описание электрических
полей и принципов их
действия.
Упрощённый обзор различных физических теорий.
Субатомные
факторы
влияния
Кроме описанных составляющих атома, есть еще субатомные элементы материи,
электронов, протонов, кварков и т.д. При этом также можно говорить о
свойствах материи, описываемых квантовой механикой, к примеру, таких, как спин
электрона. Описание и разъяснение всех граней этих свойств вышло бы далеко за
рамки этой публикации. Поэтому здесь для них даётся только следующее, весьма
упрощённое описание.
При нормальных условиях все физические системы (такие как атомы или их
составные элементы) стремятся перейти в самое низкоэнергетическое состояние,
поскольку с точки зрения термодинамики такое состояние стабильнее чем высоко-
энергетическое состояние. Это свойство можно использовать при некоторых
методах измерений, например, в томографии, передав частицам некоторую энергию
так, чтобы они перешли в возбуждённое состояние на более высокий
энергетический уровень. Для того чтобы снова вернуться в стабильное состояние, эти
частицы пытаются освободиться от этой «избыточной» энергии, например, излучая
электромагнитные волны или изменяя свои квантовые свойства.
Тогда это можно будет измерить с помощью подходящих для этого датчиков.
Рассмотрим пример электрона. Если мы будем по-прежнему придерживаться обо-
лочечной модели устройства атома, то можно сказать, что электроны атома
распределяются на определённых «стабильных» энергетических уровнях или
оболочках . Под этим подразумеваются такие, можно также сказать, «разрешённые»
энергетические уровни, на которых, согласно постулатам Бора, электроны могут
вращаться на орбитах не падая на ядро. С помощью соответствующей подачи энергии
электроны можно побудить к тому, чтобы они перескочили на более высокий
«разрешённый» энергетический уровень. Поскольку этот процесс, называемый
квантовым переходом, приводит электрон в высокоэнергетическое и таким образом
термодинамически более невыгодное состояние, возбуждённый электрон старается
максимально быстро «избавиться» от энергии, излучая электромагнитные волны, и
таким образом вернуться назад на более низкий и, соответственно, более
стабильный энергетический уровень. Излучаемые электромагнитные волны с помощью
подходящих датчиков можно при этом измерить качественно и количественно и на
основе полученных данных сделать выводы об измеряемом объекте.
Оболочка атома
Атомное ядро
4£
•
Энергия
ф Электрон
уровень
>х
X
и
7
Энергет»
ОА
Путём накачки энергии электрон переходит на более высокий
энергетический уровень (совершает квантовый переход).
Оболочка атома
%
Атомное ядро
^Ь^А ф Электрон
SS
Энергия
%
*
ровень
тический у
1
А
Чтобы вернуться на более низкий энергетический уровень, электрон
излучает энергию.
Смеси, соединения,
элементы и ионы
«ДО
Молекулы воды
в кристалле льда
тчфгтът
Атомы в гомогенной
кристаллической
решётке
/JF=E1=
J
9 *
I
^
9
a * 9
9 © ©
О о 9
^
->/
Смесь атомов металла Смесь газов
(сплав)
Кристалл соли
(электролит со
связанными в решётке
анионами и катионами)
*
4
•-М-*
Электролит
4 4
**4
^
Различные формы материи
Атомы или элементы могут быть связаны в материи различными способами. Часть
материи может быть гомогенной и состоять из одного-единственного вида атомов,
которые при стандартных условиях (20 °С, 1 бар) как твёрдое тело образуют
структурную решётку (например, углерод), газ (например, гелий) или жидкость
(например, бром).
Также атомы могут образовывать с другими атомами химические соединения. Эти
соединения называют молекулами. Есть молекулы, состоящие только из нескольких
атомов, к примеру, молекула воды (Н20) , или из множества атомов (например,
молекула белка).
И, наконец, часть материи может быть также гетерогенной, т. е. состоящей из
смеси элементов, смеси элементов и молекул или смеси различных молекул. При
необходимости описания материи или её свойств важно не путать эти три
понятия : элемент, соединение и смесь.
Когда атом или молекула теряет один или несколько электронов и присоединяет
их от других атомов, то возникающие при этом частицы, несущие электрический
заряд, называют ионами. Когда электроны присоединяются, возникает
отрицательно заряженный ион или анион. Если атом или молекула теряет электроны, то
возникает положительно заряженная частица — катион. Многие соли металлов
(электролиты) можно разложить на катионы и анионы, например, растворив их в воде.
ЧТО ТАКОЕ
МАГНЕТИЗМ?
Магнетизм представляет собой раздел электродинамики. Он описывает действия
сил, которые можно наблюдать при движении электрических зарядов, в
проводниках с током и между намагниченными или намагничивающими объектами. Магнетизм
основывается на магнитных свойствах элементарных частиц и/или на движении
электрических зарядов. Наличие магнетизма проявляется в виде силового поля,
магнитного поля. В зависимости от направленности и силы магнитные поля могут
взаимно усиливаться, ослабляться, а также полностью исчезать.
У твёрдых тел возможно проявление пяти различных магнитных состояний:
• диамагнетизм,
• парамагнетизм,
• ферромагнетизм,
• ферримагнетизм,
• антиферромагнетизм.
Здесь будут кратко описаны только первые три магнитные состояния, поскольку
магнитные взаимодействия при некоторых методах измерений играют в датчиках
важную роль (например, в индуктивных датчиках, датчиках Холла).
Диамагнетизм
Вещество (элемент, молекулу) называют диамагнитным, если магнитное поле,
проникающее в него, внутри вещества ослабевает. Этот эффект основывается на
том, что магнитное поле наводит в электронных оболочках атома вещества ток,
который в свою очередь также приводит к возникновению магнитного поля.
Согласно правилу Ленца, это «внутреннее» магнитное поле направлено в сторону,
противоположную направлению внешнего магнитного поля. Поэтому напряжённость
внешнего магнитного поля внутри вещества ослабевает. Диамагнетизм возникает у
всех веществ (атомов, молекул, ионов), не имеющих в электронных оболочках
отдельных (непарных) электронов.
Напряжённость
внешнего
магнитного поля
Напряжённость
поля внутри
вещества
Диамагнитные вещества (1) ослабляют внешнее магнитное
поле, проникающее внутрь вещества.
Парамагнетизм
Вещество называют парамагнитным, если магнитное поле, проникающее в него,
внутри вещества усиливается.
Этот эффект основан на том, что составные элементы вещества (атомы,
молекулы, ... ) обладают собственным магнитным моментом. Однако магнитная структура
(собственное магнитное поле) внутри вещества отсутствует, поскольку магнитные
моменты составных элементов в отсутствие внешнего магнитного поля
ориентированы хаотично и статически компенсируют друг друга. Только под воздействием
внешнего магнитного поля магнитные моменты составных элементов вещества
ориентируются параллельно внешнему магнитному полю. Вследствие этого магнитное
поле внутри вещества усиливается. При удалении внешнего магнитного поля
внутренне магнитное поле парамагнитного вещества снова разрушается, поскольку
ориентация магнитных моментов составных элементов вещества снова становится
хаотичной.
Поскольку эта временная ориентация магнитных моментов составных элементов
вещества зависит от температуры, по мере повышения температуры парамагнетизм
снижается. Это происходит потому, что составные элементы вещества (атомы,
молекулы, ионы) по мере повышения температуры начинают более интенсивно
колебаться в своих узлах структурной решётки, и ориентировать их в магнитном поле
становится труднее.
Напряжённость
внешнего магнитного
поля
Напряжённость
поля внутри
вещества
Парамагнитные вещества (2) усиливают внешнее
магнитное поле, проникающее внутрь вещества.
Под действием внешнего магнитного поля магнитные
моменты составных элементов парамагнитного вещества
ориентируются по полю.
Ферромагнетизм
Вещество называется ферромагнитным, если упорядоченная ориентация магнитных
моментов его составных элементов после удаления внешнего магнитного поля
сохраняется. Таким образом, вещество намагничено и демонстрирует свойства
постоянных магнитов. Как и в случае парамагнетизма, отдельные частицы вещества
обладают собственным магнитным моментом. У ферромагнитных веществ эти
частички и их магнитные моменты уже на микроскопических участках вещества,
называемых доменами Вейса, ориентированы параллельно.
В сумме же магнитные моменты этих доменов компенсируются, так что вначале
вещество не кажется магнитом. При воздействии внешнего магнитного поля домены
Вейса ориентируются параллельно внешнему полю, так что вещество теперь само
имеет магнитное поле. Это магнитное поле сохраняется после прекращения
действия внешнего магнитного поля. Путём нагревания или ковки вещество можно снова
размагнитить.
Домен Вейса
Перед намагничиванием
магнитные моменты доменов не
упорядочены и подавляют друг
друга.
Под действием
внешнего магнитного
поля магнитные
моменты доменов
Вейса ориентируются
по полю.
Путём нагревания намагниченность
можно устранить.
После прекращения действия внешнего
магнитного поля ориентация доменов
сохраняется. Ферромагнитное вещество теперь
само становится магнитом.
Ферромагнитные вещества (3) сохраняют свои магнитные
свойства и после прекращения действия внешнего
магнитного поля.
О полях и
напряжённости полей
Магнитное поле может создаваться магнитными или намагниченными материалами,
электрическими токами, или возникать при наличии изменяющегося во времени
электрического поля. С помощью мелких железных опилок магнитные поля можно
сделать видимыми на плоскости. Участки входа и выхода линий магнитного поля
из магнитного вещества называются полюсами. Эти полюса ориентированы в
противоположных направлениях. Магнитные полюса обозначаются как северный и южный,
в зависимости от того, какова их ориентация относительно магнитного поля
Земли. Это означает, что одноимённые полюса (северный с северным, южный с южным)
отталкиваются, а разноимённые полюса (северный с южным) притягиваются.
Понятие магнитного
поля и индукция
Магнитное поле тела представляет собой область, в которой действует
магнитная сила. С увеличением расстояния до объекта, который создаёт магнитное
поле , сила поля или его действие ослабевает. Сила магнитного поля описывается
двумя физическими величинами: напряжённостью магнитного поля и магнитной
индукцией .
Поскольку движущиеся заряженные частицы создают собственное магнитное поле,
возникает взаимодействие с внешним магнитным полем, в результате чего на
движущуюся заряженную частицу действует сила. Эту силу, с которой магнитное поле
действует на движущиеся заряженные частицы, называют силой Лоренца. Она
направлена перпендикулярно направлению линий магнитного поля и перпендикулярно
направлению движения заряженных частиц. Если сила Лоренца действует на
заряженную частицу в проводнике, то в результате этого в проводнике возникает
электрический ток. Это называемое индукцией явление положено в основу работы
генератора. Явление индукции используется в различных типах сенсорной
техники.
Если электрический проводник движется в магнитном поле, то в
результате действия силы Лоренца на свободные электроны проводника
в нём наводится электрический ток, так что возникает доступное
для измерения электрическое напряжение.
ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ?
Электромагнитные волны, или поля, окружают нас вовсе не с момента
изобретения мобильного телефона.
Просто в данном случае их стало на несколько штук больше. Раздел физики,
изучающий электромагнитные волны и электромагнитные взаимодействия, называют
электродинамикой. В значительной степени он основывается на исследованиях
Джеймса Клерка Максвелла, проведённых в 19-м веке, и в результате слияния в
20-м веке с квантовой механикой превратился в квантовую электродинамику.
Электродинамика изучает и описывает взаимодействие электрических и
магнитных полей. Как электрические поля (например, в конденсаторах или катушках),
так и магнитные поля (например, вокруг проводников и катушек, по которым
течёт ток) являются местными, т. е. они обнаруживаются и действуют только на
том объекте, который приводит к их возникновению, и не могут обнаруживаться и
действовать независимо от него. Когда электрические и магнитные поля
взаимодействуют друг с другом, возникает нечто, распространяющееся со скоростью
примерно 300 000 км в секунду (скорость света) независимо от генерирующего
объекта. Это нечто представляет собой электромагнитное излучение, которое
распространяется в виде волн.
Волна определяется высотой волны (амплитудой) и последовательностью вершин
и впадин волны (длиной волны). Если рассмотреть повторяющуюся
последовательность длины волны за определённый временной интервал, например, за одну
секунду, то можно получить частоту волны.
Волны определяются длиной волны (1) и амплитудой (2).
/\/\/\7-
1
Частота представляет собой число циклов колебаний, равных длине
волны, за секунду, и указывается в герцах. Показанная волна
имеет частоту 2 герца, т. е. за секунду происходит два цикла
(колебаний) равных длине волны.
Электромагнитные волны возникают в гигантском диапазоне длин волн.
Он простирается от очень коротких волн длиной 10~15 м (0,000000000000001 м)
до очень длинных волн с длиной волны 10 м (10 000 000 м). Чем меньше длина
волны и соответственно выше частота, тем больше энергия волны. Чем больше
длина волны и, соответственно, ниже частота, тем ниже энергия волны. Все
волны, которые имеют длину меньше, чем 200 нм (0,0000002 м), наносят вред
биологическим организмам.
Разные и всё
же одинаковые:
тепло, свет и радар
Тепло и свет мы способны чувствовать непосредственно с помощью наших
органов чувств. Радар представляет собой электронную систему определения
местоположения, которая определяет скорость объекта и расстояние от объекта до
источника излучения (радара), которые мы можем сделать видимыми с помощью
соответствующих технических средств (радиолокационной станции и монитора).
Хотя тепло и свет представляют собой совершенно разные ощущения, они оба
основаны на одной среде передачи — электромагнитных волнах. Радар тоже
использует электромагнитные волны только в таком длинном диапазоне волн,
который выходит за пределы восприятия наших «встроенных» органов чувств.
Тепловое, или инфракрасное излучение лежит в диапазоне длины волн от 2,5
мкм до 1 нм.
К этому диапазону со стороны коротких волн примыкает видимый свет,
занимающий диапазон от 380 до 780 нм. Длина волн, используемых радаром, лежит за
пределами длинноволновой области инфракрасного излучения в диапазоне длины
волн от 1 мм до 10 м. Всё, что имеет длину волны меньше 380 нм, наши органы
чувств уже не воспринимают. Сюда относятся ультрафиолетовое, рентгеновское и
гамма-излучение, которые обладают такой высокой энергией, что могут наносить
вред биологическим системам. Также и всё то, что лежит в диапазоне длины волн
от 1 мм: терагерцовое излучение, микроволны, радиоволны и низкочастотную
область колебаний мы не способны воспринимать непосредственно органами чувств.
7 8 9 10
/\у /V Л/ Л/ Л/ \
10?м КИм Ю-'м Ю-Зм 10-*м 800Нм 400 Нм 10 «м 10"м 10'3М 10 -«к
(Нм = 10'м)
Диапазоны длин волн электромагнитного спектра (масштаб на рисунке не
соответствует реальным долям в общем спектре) : низкие частоты (1) ,
радиоволны (2), микроволны (3), терагерцовая область (4),
инфракрасная область (5) , видимый свет (6), ультрафиолетовая область (7) ,
рентгеновские лучи (8), гамма-излучение (9), космические лучи (10).
Волны, частицы или
и то, и другое?
Если пропустить излучение, испускаемое (эмитируемое) источником
электромагнитного излучения через узкую двойную щель, то на стороне, противоположной
источнику излучения, возникнет интерференционная картина. Она представляет
собой узор из полос, характерный для распространения волн.
Там, где электромагнитное излучение попадает в щель, с другой стороны щели
от неё распространяется новый сферический волновой фронт, подобный тому,
который возникает, когда мы бросаем в воду камень. Поскольку в этой схеме опыта
речь идёт о двух щелях, от обеих щелей распространяются два фронта волн,
которые взаимодействуют друг с другом (интерферируют). Интерференция означает,
что если две впадины или вершины волн совпадают, то их амплитуды
складываются, т. е. усиливаются. Там, где вершина попадает на впадину волны, они
взаимно гасят друг друга.
Таким образом, аналогично волнам на поверхности пруда возникает
интерференционная картина на проекционной плоскости, расположенной перпендикулярно к
направлению распространения волн в этой схеме опыта.
1
>(Х
V
L-'■-, / ~s - + -v —г- V- / -:s - /—s -
Характерная картина из полос (интерференционная картина) (1) на
проекционной плоскости (2) в опыте с двойной щелью
После того, как исследователи успешно повторили этот опыт с
электромагнитным излучением большое количество раз, возникла теория, согласно которой
электромагнитное излучение имеет волновую природу. Однако в противоположность
этому волновая природа света не может достаточно убедительно объяснить
феномен «фотоэлектрического эффекта». Речь при этом идёт об установленном факте,
что высокоэнергетическое электромагнитное излучение (например,
ультрафиолетовое излучение), направленное на поверхность металла, приводит к тому, что из
поверхности металла выбиваются электроны. Однако количество электронов,
выбиваемых из поверхности металла, зависит не от мощности (амплитуды) излучения,
как следовало бы предполагать, а от частоты излучения.
Решение этой проблемы было предложено Альбертом Эйнштейном на основе теории
излучения Макса Планка.
Эйнштейн определил электромагнитное излучение (свет) как последовательность
энергетических пакетов (квантов света или фотонов). Чем выше частота
излучения , тем выше энергия энергетических пакетов.
Фотон с высокой энергией может скорее выбить электрон из поверхности
металла, чем фотон с низкой энергией. Поэтому количество выбитых электронов опре-
деляется не мощностью излучения, а частотой. Тем самым Эйнштейн, как показано
здесь в сильно упрощённом виде, объяснил фотоэлектрический эффект, и
вскрылось второе свойство электромагнитного излучения: как и предполагал до
Эйнштейна Ньютон, его можно характеризовать как поток частиц.
О
1
о
4
о
о
о
о
о
о
о •
О
з О
•8
о ^
о
О© ^
Зависимость фотоэлектрического эффекта от частоты
электромагнитного излучения: фотоны с низкой энергией (1) с меньшим успехом
выбивают электроны (3) из поверхности металла (2) , чем фотоны с
высокой энергией (4)
Но какое из этих двух определений является правильным? Что же такое свет —
волны или частицы? Ответ: свет — это и то, и другое!
Какая из характеристик электромагнитного излучения проявляется, зависит от
условий опыта. Свет «принимает решение» о том, кем ему быть, только в тот
момент , когда его изучают подходящими средствами. Эта точка зрения противоречит
«здравому смыслу»: ничто не может одновременно обладать двумя разными формами
проявления. Одному и тому же куску дерева невозможно одновременно придать
форму шара и куба. В отличие от этого в мире квантовой механики элементарных
частиц такой тип «неопределённости» не является противоречием.
ЧТО ТАКОЕ ЗВУК?
Звук подобно свету тоже имеет волновую природу. Звуковая волна представляет
собой последовательность колебаний давления и плотности в окружающей среде, в
которой распространяется звук. Эта природа проявляется особенно отчётливо при
восприятии очень низких звуков, которые в таком случае можно не только
слышать, но и ощущать всем телом.
Для того чтобы среда могла передавать звук, она должна располагать
соответствующими упругими свойствами, подобно газу или жидкости, в противном случае
эту среду следовало бы использовать в качестве звукоизолирующего материала.
Колебания давления и плотности между молекулами упругой
среды (1) можно изобразить как звуковую волну (2).
Скорость распространения звука в отличие от скорости света не является
постоянной величиной. Она, помимо прочего, зависит от свойств упругой среды, в
которой движется звуковая волна.
Чем плотнее и холоднее упругая среда, тем лучше она проводит звук. Чем
разрежённее и горячее упругая среда, тем хуже она проводит звук. Поэтому в воде
звук распространяется дальше и быстрее, чем в воздухе. Это означает, что чем
сильнее собственные колебания составных элементов среды (например, молекул
газа), тем сильнее «затормаживаются» звуковые волны. В вакууме, т. е. при
отсутствии среды для передачи, звук распространяться не может. Это означает,
что каким бы страшным ни был взрыв сверхновой, наблюдатель в безвоздушном
космическом пространстве может его только увидеть. Услышать его там он не
сможет.
В земной атмосфере при давлении 1 бар и температуре 20° С звук
распространяется со скоростью примерно 343 метра в секунду. Для человека в зависимости
от возраста и состояния органов слуха частотный диапазон слышимых звуков
распространяется примерно от 1 6 Гц до 20 кГц. Инфразвук представляет собой
Звуковые волны с более низкой частотой, чем частоты диапазона слышимых звуков, а
ультразвук — это звуковые волны с соответственно более высокой частотой.
ЧТО ОЗНАЧАЮТ
СОКРАЩЕНИЯ
U, I, R И С?
При описании технологий, приборов и методов измерений постоянно возникают
некоторые термины из учения об электричестве. Они будут кратко разъяснены
далее.
Напряжение (U) , сила тока (I) и электрическое сопротивление (R) связаны
друг с другом законом Ома. Этот закон указывает, что электрическое сопротив-
ление пропорционально напряжению и обратно пропорционально силе тока. Но что
скрывается за этими понятиями?
Электрическое
напряжение
Его называют также разностью потенциалов. Источник напряжения, например,
батарея, имеет отрицательный полюс (анод) и положительный полюс (катод).
Если батарея ещё не разряжена, то между обоими полюсами существует разность
потенциалов. Это означает, что на аноде имеется отрицательный электрический
потенциал; образно выражаясь «избыток электронов ждёт возможности» выполнить
работу в потребителе электрической энергии. На катоде в отличие от этого
имеется положительный электрический потенциал, т. е. там «ждут прибытия
электронов». Чем больше разность потенциалов, тем выше напряжение, вырабатываемое
батареей. Между полюсами батареи по причине разности потенциалов имеется
электрическое поле.
Значение напряжения показывает, какую работу или энергию необходимо
затратить, чтобы переместить заряженную частицу (например, электрон в
электрическом проводнике) в пределах этого поля. Таким образом, под напряжением можно
понимать количество энергии или количество работы электрического заряда,
которое этот заряд может отдать или выполнить в потребителе.
Единицей измерения электрического напряжения является вольт. Международное
сокращение, используемое для обозначения напряжения: «U».
В результате разности потенциалов между анодом (1) и
катодом (2) между обоими полюсами имеется
электрическое поле (3) . Напряжение U (4) батареи между двумя
полюсами можно измерить с помощью вольтметра.
Ток и сила тока
Когда оба полюса батареи соединяются электрическим проводником (замыкаются
накоротко), носители электрического заряда, электроны под действием силы
электрического поля, существующего благодаря напряжению, начинают
перемещаться от анода к катоду через проводник. Как правило, батарея не просто
замыкается накоротко, а электрическая энергия, накопленная в батарее, используется
для того, чтобы выполнить в электрическом потребителе, таком как
электродвигатель или лампа накаливания, работу, эквивалентную напряжению.
Схема опыта с батареей (1), выключателем (2) и лампой
накаливания (3) в качестве электрического потребителя
при разомкнутом выключателе.
При замкнутом выключателе в цепи течёт электрический ток.
Рассмотрим для этого пример с лампой накаливания более подробно.
К батарее с помощью электрических проводов подсоединены выключатель и лампа
накаливания. До тех пор, пока выключатель не замкнут, ток в цепи не течёт,
однако напряжение в цепи, например, на обоих контактах выключателя, можно
измерить .
Когда выключатель замыкается, электроны, благодаря наличию напряжения и
связанного с ним электрического поля, начинают течь от батареи через
выключатель к лампе накаливания, а от неё назад к батарее. Таким образом, батарея,
образно говоря, работает как «насос для электронов». Сила тока, т. е.
количество электронов (носителей заряда), перемещающихся к потребителю за единицу
времени, измеряется в амперах. Чем большее число электронов перемещается за
единицу времени, тем больше передаваемая электрическая энергия и тем большую
работу может выполнить потребитель энергии.
Международное принятое сокращение для силы тока: «I».
Какой будет сила тока, зависит от напряжения и свойств используемого
электрического проводника. Чем больше поперечное сечение проводника и чем выше
его проводимость, тем большей может быть сила тока при заданном напряжении.
Что это означает для нашей лампы накаливания? Электроны начинают движение к
лампе накаливания, после того как выключатель замкнут и в цепи течёт
электрический ток. В лампе накаливания находится очень тонкий провод (спиральная
нить накаливания), имеющий гораздо большее электрическое сопротивление, чем
все остальные провода, которые соединяют элементы цепи друг с другом.
Упрощённо, высокое сопротивление означает, что одновременно сквозь
проводник может пройти только небольшое количество электронов. Это приводит к тому,
что спираль в лампе накаливания нагревается, когда электроны «протискиваются
сквозь нее». Эту тепловую энергию тонкая спираль излучает в виде
электромагнитных волн (света и тепла). Лампа накаливания горит. Таким образом,
упрощённо говоря, электроны в спирали накаливания выполняют работу, чтобы пройти
сквозь спираль, и теряют при этом энергию, прежде чем вернуться к катоду
батареи .
Из-за высокого электрического сопротивления спирали накаливания
лампа накаливания начинает светиться.
Электрическое
сопротивление
Электрическое сопротивление в математическом выражении представляет собой
отношение между напряжением и силой тока. Это было определено и выражено в
виде математической формулы Георгом Симоном Омом. Его именем названа единица
измерения электрического сопротивления. В физическом выражении сопротивление
представляет собой масштаб, определяющий, какое напряжение требуется для
того , чтобы достичь определённой силы тока в электрическом проводнике.
Измерив силу тока (I) и напряжение (U) можно рассчитать
электрическое сопротивление (R) электрического компонента. С другой
стороны, если известны, к примеру, сопротивление и напряжение,
то из них можно получить силу тока.
Электрическое сопротивление обусловлено электрическими свойствами
проводника, по которому текут заряженные частицы (например, электроны). Значение
сопротивления зависит от температуры, поперечного сечения (т. е. диаметра
проводника) и характеристики материала, называемой «удельным сопротивлением».
Его можно также определить как величину, обратную ещё одному свойству
вещества — проводимости.
Проводимость характеризует степень готовности вещества «разрешить»
перемещение заряда с помощью его электронов. Если, к примеру, как в металле
электроны в веществе сами по себе уже делокализованы, т. е. не привязаны к
отдельным ядрам атомов, а «распределены» по всей металлической решётке, то
электрический ток может легко протекать через такое вещество, потому что
имеется много «свободных» электронов, которые ускоряются в проводнике
электрическим полем, возникшим в результате разности потенциалов.
Это вещество обладает высокой проводимостью и, поскольку это обратная
величина, незначительным удельным сопротивлением. По причине своей зависимости от
температуры сопротивление может служить измеряемой величиной при измерении
температуры.
Зависимость электрического сопротивления от температуры:
незначительные колебания атомов металла в узлах решётки
приводят к невысокому электрическому сопротивлению (1) . Когда по
мере увеличения температуры колебания атомов металла
усиливаются, растёт и сопротивление (2).
Если же электроны прочно связаны химическими (ковалентными) связями с
Задействованными атомами, то эти атомы очень неохотно отдают свои электроны для
перемещения заряда. Поэтому такие вещества обладают незначительной
проводимостью и, соответственно, высоким удельным сопротивлением. Их называют слабо-
проводящими или непроводящими веществами, или изоляторами, если их
проводимость по сравнению с окружающей средой очень мала. Это не означает, что эти
вещества вовсе не могут перемещать заряды, однако в них требуется закачать
очень большое количество энергии в виде, к примеру, тепла, чтобы привести их
в состояние, в котором они становятся электрическими проводниками
(ионизированная плазма). Для многих веществ это количество энергии (температуру
ионизации, температуру перехода) можно относительно просто рассчитать, как,
например, в случае ионизации не проводящего ток при стандартных условиях газа в
осветительном средстве.
Проводимость и таким образом электрическое сопротивление вещества зависит
от температуры. Это легко можно наглядно продемонстрировать на примере
металлов .
По мере увеличения температуры атомы начинают всё сильнее колебаться в
своих узлах решётки, и электроны тоже всё чаще соударяются друг с другом. Эти
колебания в сумме всё сильнее затормаживают перемещение заряда через
проводник. Сопротивление увеличивается.
По мере понижения температуры сопротивление металлов и nojупроводников
уменьшается, поскольку с уменьшением температуры колебания атомоЕ в узлах
решётки постепенно ослабевают. Начиная с определённого порогового Значения тем-
пературы перемещение заряда может происходить практически без потерь
электрической энергии.
Это явление называют сверхпроводимостью. Однако, как правило, это
происходит только при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (О К; -
273,15 °С). Неметаллы с точки зрения электрического сопротивления или
проводимости ведут себя несколько по-другому или абсолютно противоположным
образом. Зависимость сопротивления от температуры используется, к примеру, в
датчиках температуры. Однако на основании закона Ома эту зависимость можно
использовать также для определения напряжения или силы тока.
Емкость и
диэлектрик
Емкость представляет собой показатель способности конденсатора накапливать
электрический заряд.
Единицей измерения ёмкости является фарада, используемое международное
сокращение: «С». Емкость пропорциональна количеству заряда и обратно
пропорциональна напряжению, которое прилагается к конденсатору. Простейшей формой
накопителя заряда является электрический плоский конденсатор. В плоском
конденсаторе две пластины конденсатора расположены друг напротив друга. Заряд
накапливается и без дополнительного материала, размещаемого между пластинами и
называемого диэлектриком. Однако, подобрав подходящий материал для
диэлектрика можно увеличить или изменить ёмкость конденсатора.
н
U-
pi
2 '
+ 1ГСИ
Упрощённая схема устройства плоского конденсатора: Между двумя
пластинами конденсатора (1) при замкнутой цепи тока в электрическом
поле накапливается электрическая энергия. Размещая диэлектрик (2)
между пластинами конденсатора можно влиять на его ёмкость.
Диэлектрик в конденсаторе состоит из слабопроводящего или непроводящего
электричество неметаллического вещества. Помимо свойств диэлектрика, ёмкость
конденсатора зависит также от площади пластин конденсатора и расстояния между
пластинами.
Когда обе пластины соединены в электрическую цепь, конденсатор заряжается.
Это означает, что между пластинами конденсатора возникает электрическое
поле. Электрический ток в виде потока заряженных частиц (электронов) между
пластинами конденсатора, не течёт. Однако после конденсатора движение тока в
цепи возобновляется, например, для накаливания спирали лампы накаливания. Это
явление основывается на физическом свойстве, которое называется электрический
поток. Электрический поток возникает вследствие изменения электрического поля
при зарядке конденсатора. Когда источник напряжения отсоединяется, энергия,
накопленная в «заряженном» конденсаторе, приводит к тому, что ток продолжает
течь и лампа накаливания горит до тех пор, пока конденсатор полностью не
разрядится. В сенсорике с помощью специальных ёмкостных датчиков измеряются, к
примеру, давление или влажность воздуха.
ПЕРСОНАЛИИ
ОБРАЗОВАННОЙ
ЖЕНЩИНЫ
Андре-Мари Ампер
10.01.1775-10.06.1836
Французский физик и математик.
Его именем названа единица измерения силы тока: ампер.
Анаксимен Милетский
примерно 585 г. до н. э. — примерно 526 г. до н. э. Греческий натурфилософ.
Нильс Бор
07.10.1885-18.11.1962 Датский физик.
1913 г. Разработка модели атома Бора на основе работ Планка и Эйнштейна.
1922 г. Нобелевская премия по физике.
1922 г. Разъяснение устройства периодической системы с помощью расширенной
модели атома Зоммерфельда.
Шарль Огюстен де Кулон
14.06.1736-23.08.1806
Французский физик.
Основатель электростатики и магнитостатики.
Демокрит
примерно 4 60 г. до н. э. — примерно 370 г. до н. э. Греческий натурфилософ.
Эмпедокл
5 в. до н. э.
Греческий натурфилософ, врач, политик, проповедник и поэт.
Альберт Эйнштейн
04.03.1879-18.04.1955
Немецкий, позднее американский физик.
1905 г. Публикация специальной теории относительности.
1916 г. Публикация общей теории относительности.
1921 г. Нобелевская премия по физике.
1932 г. Эмиграция в США (Принстон).
Его продолжавшиеся до самой смерти поиски единой теории поля не дали
результата .
Майкл Фарадей
22.09.1791-25.08.1867
Английский естествоиспытатель, химик и физик-экспериментатор. Фарадей
открыл и первым описал явление электромагнитной индукции. Его именем названа
единица измерения ёмкости конденсаторов: фарада.
Ричард Филлипс Фейнман
11.05.1918-15.02.1988
Американский физик.
1965 г. Нобелевская премия по физике за работы в области квантовой
электродинамики .
Вернер Гейзенберг
05.12.1901-01.02.1976
Немецкий физик.
1927 г. Формулировка принципа неопределённости Гейзенберга.
1930 г. Публикация работы «Физические принципы квантовой теории».
1932 г. Нобелевская премия по физике.
Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц
31.08.1821-08.09.1894
Немецкий философ и физик.
1847 г. Публикация книги «О сохранении силы»
1867 Публикация справочника по физиологической оптике
Гераклит Эфесский
примерно 520 г. до н. э. — примерно 4 60 г. до н. э. Греческий натурфилософ
из Эфеса.
Генрих Рудольф Герц
22.02.1857-01.01.1894
Немецкий физик
1886 г. Открытие фотоэлектрического эффекта.
Исследования Герца заложили основу для развития беспроводной передачи
информации (телеграф, радио).
Его именем названа единица измерения частоты колебаний: Герц
Генрих Ленц
12.02.1804-10.02.1865
Русский физик (немец по национальности), родившийся в Прибалтике.
Ленц исследовал такие явления электричества, как индукция и сопротивление.
Левкипп
5 в. до н. э.
Греческий натурфилософ.
Джеймс Клерк Максвелл
13.06.1831-05.11.1879
Шотландский физик.
1860 г. Формулировка кинетической теории газов.
1864 г. Публикация уравнений Максвелла для электричества и магнетизма.
Предсказание значения скорости света.
Исаак Ньютон
20.03.1643-31.03.1727
Английский математик, естествоиспытатель и алхимик; директор королевского
монетного двора в Лондоне.
1687 г. Публикация труда «Математические начала натуральной философии», в
котором Ньютон формулирует свои законы механики.
1704 г. Публикация труда «Оптика», в котором собраны его исследования в
области оптики.
Его именем названа физическая величина для определения силы: Ньютон. Еще до
Эйнштейна Ньютон предполагал, что свет носит характер потока частиц.
Георг Симон Ом
16.03.1789-06.07.1854
Немецкий физик.
1826 г. Формулировка Закона Ома.
Его именем названа единица измерения электрического сопротивления: Ом.
Макс Планк
23.04.1858-04.10.1947
Немецкий физик.
1899 г. Открытие постоянной Планка (кванта действия).
1918 г. Нобелевская премия по физике.
1929 г. Публикация работы «Картина мира современной физики».
Руководитель и в последующем почётный президент Общества кайзера Вильгельма
по развитию науки (позднее переименованное в Общество поощрения наук им.
Макса Планка), один из основателей квантовой механики.
Эрнест Резерфорд
30.08.1871-19.10.1937
Новозеландский физик.
1902 г. Гипотеза радиоактивного распада элементов.
1908 г. Нобелевская премия по химии.
1911 г. Создание модели атома Резерфорда.
1918 г. Открытие фотона.
Леонард Сасскинд
1940 — американский физик. Один из основателей теории струн.
Фалес Милетский
примерно 624 г. до н. э. - 54 6 г. до н. э.
Греческий математик из Милет, натурфилософ, астроном, политик и инженер.
Граф Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта
18.02.1745-03.03.1827
Итальянский физик.
Его именем названа единица измерения электрического напряжения: вольт.
Литпортал
ДО Э Д Е МА
Артур Кларк
- Похоже, что здесь дорога кончается, - сказал Джерри Гарфилд, выключая
моторы.
Тихо вздохнув, насосы смолкли, и разведочный вездеход "Бродячий драндулет",
лишившись воздушной подушки, лег на острые камни Гесперийского плато.
Дальше пути не было. Ни насосы, ни гусеницы не помогли бы "Р-5" (как
официально назывался "Драндулет") одолеть выросший впереди эскарп. До Южного
полюса Венеры оставалось всего тридцать миль, но с таким же успехом он мог
находиться на другой планете. Хочешь, не хочешь, надо возвращаться, снова идти
все эти четыреста миль среди чудовищного ландшафта.
День был на диво ясный, видимость почти тысяча ярдов. Не требовалось
никакого радара, чтобы следить за утесами, вырастающими на пути вездехода; на
этот раз их было видно невооруженным глазом. Сквозь пелену туч, которая не
разрывалась уже много миллионов лет, просачивался зеленый свет, будто в
подводном царстве; к тому же вдали все расплывалось во мгле. Так и казалось
порой, что вездеход скользит над морским дном, и Джерри то и дело видились
вверху, над головой, плывущие рыбины.
- Связаться с кораблем и передать, что возвращаемся? - спросил он.
- Погодите, - сказал доктор Хатчинс. - Надо подумать.
Джерри взглянул на третьего члена экипажа, надеясь на поддержку. Напрасно.
Коулмен такой же одержимый, как Хатчинс. Как бы неистово они ни спорили между
собой, оба оставались учеными, то есть - с точки зрения рассудительного
инженера-штурмана - людьми, которые не всегда способны отвечать за свои поступки.
И однако, если Коулу и Хатчу втемяшится в голову продолжать путь, ему
останется только выполнять приказ, записав свой протест...
Хатчинс прошелся по тесной кабине, изучая карты и приборы. Потом направил
прожектор вездехода на скальную стенку и стал внимательно разглядывать ее в
бинокль.
"Не может быть, чтобы он потребовал от меня штурмовать эту скалу, - подумал
Джерри. - "Р-5", как-никак, всего лишь вездеход, а не горный козел".
Вдруг Хатчинс что-то увидел. На миг задержав дыхание, он затем шумно
выдохнул и повернулся к Коулмену.
- Посмотрите! - Его голос дрожал от волнения. - Чуть левее черного пятна!
Что это, по-вашему?
Он передал Коулмену бинокль; теперь тот замер, всматриваясь.
- Черт возьми, - вымолвил он, наконец. - Вы были правы.
На Венере есть реки. Это след высохшего водопада.
- Учтите, За вами обед в "Бель Гурмете", как только вернемся в Кембридж. С
шампанским!
- Запомню, не бойтесь. Да за такое открытие не только что обед!.. И все-
таки ваши теории любой назовет сумасбродными.
- Стоп, стоп, - вмешался Джерри. - Какие еще тут реки-водопады? Каждый
знает , что их на Венере нет и не может быть. В здешней бане такая жарища, пары
никогда не сгущаются...
- Вы давно глядели на термометр? - вкрадчиво спросил Хатчинс.
- Тут только успевай вездеходом управлять!
- Тогда позвольте сообщить вам одну новость: сейчас около двухсот тридцати,
а температура продолжает падать. По Фаренгейту точка кипения - двести
двенадцать градусов. Не забывайте, мы почти у Полюса, сейчас зима, и мы на высоте
шестидесяти тысяч футов над равниной. Все вместе взятое дает такой скачок,
что если похолодает еще на несколько градусов, польет дождь. Кипящий, но все-
таки дождь, вода, а не пар. А это, сколько бы Джордж ни упирался, совершенно
меняет наше представление о Венере.
- Почему? - спросил Джерри, хотя он уже и сам догадался.
- Где есть вода, может быть жизнь. Мы излишне поторопились назвать Венеру
бесплодной только потому, что средняя температура на поверхности превышает
пятьсот градусов. Уже тут намного холоднее - вот почему я так рвусь к Полюсу.
Здесь, в горах, есть озера, и я хочу взглянуть на них.
- Но ведь кипящая вода! - возразил Коулмен. - В ней ничто не может жить.
- На Земле есть водоросли, живут. И разве исследование планет не научило
нас: везде, где только может возникнуть жизнь, она возникает. Пожалуйста,
возможность, пусть единственная, налицо.
- Хотелось бы проверить вашу теорию. Но вы же видите: по этой скале не
подняться .
- На вездеходе не подняться, верно. Но влезть самим по стенке вполне можно,
даже в термокостюмах. Нам всего-то надо пройти несколько миль к полюсу.
Главное - эту стенку одолеть, дальше местность ровная, это видно по радарным
картам. Думаю, уложимся в... ну, от силы в двенадцать часов. Как будто мы не
ходили дольше, и в куда более сложных условиях.
Это верно. Одежда, которая надежно защищает человека на равнинах Венеры, и
подавно годится здесь, где температура всего на сотню градусов выше, чем
летом в Долине Смерти на Земле.
- Хорошо, - сказал Коулмен. - вы знаете правила. Одному выходить нельзя, и
кто-то должен оставаться в вездеходе, держать связь с кораблем. Как решим
вопрос на этот раз: шахматы или карты?
- Шахматы слишком долго, - ответил Хатчинс, - особенно, когда играете вы
двое.
Из ящика штурманского столика он достал потрепанную колоду.
- Тяните, Джерри.
- Десятка пик. Ну-ка побейте ее, Джордж.
- Постараюсь... Черт! Пятерка треф. Что ж, передайте привет от меня венери-
анцам.
Вопреки уверениям Хатчинса, стенка оказалась трудной. Не так уж и круто, но
кислородный прибор, охлаждаемый термокостюм и научные приборы весили больше
ста фунтов. Меньшая гравитация - на тринадцать процентов ниже земной -
выручала, да не очень. Они карабкались по осыпям, отдыхали на уступах и снова
карабкались в подводных сумерках. Зеленое сияние, которое озаряло все вокруг,
было ярче света полной Луны на Земле. "Венере Луна ни к чему, - подумал
Джерри, - Ее не увидишь сквозь тучи, и нет никаких океанов, чтобы управлять
приливом-отливом, к тому же немеркнущее полярное сияние - гораздо более надежный
источник света".
Они поднялись больше чем на две тысячи футов, когда стенка, наконец,
сменилась отлогим склоном. Его исчертили канавы, явно промытые текущей водой.
Поискав немного, они вышли к лощине, достаточно широкой и глубокой, чтобы ее
можно было назвать руслом реки, и стали подниматься вдоль нее.
- Знаете, я о чем подумал, - сказал Джерри, пройдя несколько сот ярдов, - А
не нарвемся мы на бурю? Не хотел бы я встретиться с валом кипящей воды.
- Если будет буря, - чуть раздраженно ответил Хатчинс, не останавливаясь, -
мы издали ее услышим. Успеем подняться повыше.
Он прав, конечно, но Джерри от этого не стало легче. С той минуты, как они
перевалили через гребень и потеряли радиосвязь с вездеходом, в его душе росла
тревога. Непривычно и неприятно было оказаться оторванным от других людей. С
Джерри это случилось впервые. Даже на борту "Утренней Звезды", в сотнях
миллионов миль от Земли, он мог отправить телеграмму своим близким и почти сразу
получить ответ. А тут несколько ярдов скалы отрезали его от всего
человечества ; случись с ними что-нибудь, никто об этом не узнает, разве что другая
экспедиция набредет на их тела. Джордж подождет, сколько условленно, и
возвратится к кораблю один. "Нет, - сказал себе Джерри, - плохой из меня пионер
космоса. Только любовь к хитрым машинам втравила меня в космические полеты...
И некогда было даже задуматься, к чему это может привести. А теперь поздно".
Вдоль извилистого русла они прошли мили три к полюсу, наконец, Хатчинс
остановился, чтобы провести наблюдения и собрать образцы.
- Похолодание продолжается! - воскликнул он. - Сейчас уже сто девяносто
девять градусов. Намного ниже самой низкой температуры, какую до сих пор
отмечали на Венере. Вот бы связаться с Джорджем и рассказать ему!
Джерри проверил все волны, попробовал вызвать и корабль - прихотливые
колебания ионосферы иногда допускали такую дальнюю связь, - но не мог даже
уловить шороха несущей частоты сквозь треск и рокот гроз Венеры.
- А это будет даже еще поважнее! - В голосе Хатчинса звучало неподдельное
волнение. - Концентрация кислорода возрастает: уже пятнадцать миллионных. У
вездехода было всего пять, на равнине почти ничего.
- Но ведь это пятнадцать миллионных! - возразил Джерри. - Все равно нечем
дышать!
- Вы не с того конца подходите, - отозвался Хатчинс, - никто им не дышит.
Но что-то его образует. Откуда, по-вашему, взялся кислород на Земле? Он -
продукт жизни, деятельности растений. Пока на Земле не появились растения, у
нас была атмосфера вроде здешней, смесь углекислоты с аммиаком и метаном.
Затем возникла растительность и постепенно изменила атмосферу, так что животным
стало чем дышать.
- Понятно, - сказал Джерри. - И вы думаете, как раз это теперь началось
здесь? - Похоже, что так. Нечто неподалеку отсюда выделяет кислород. Самая
простая догадка - здесь есть растительная жизнь.
- А где есть растения, - задумчиво произнес Джерри, - там, очевидно, рано
или поздно появляются животные.
- Верно, - ответил Хатчинс, собирая свои приборы и продолжая путь вверх по
лощине, - Правда, на это нужно несколько миллионов лет. Возможно, мы
прилетели слишком рано. Жаль, если так.
- Все это здорово, - сказал Джерри, - но вдруг мы встретим что-нибудь
такое, что нас невзлюбит? У нас нет оружия.
Хатчинс неодобрительно фыркнул.
- Оно нам не нужно! Да вы посмотрите хоть на меня, хоть на себя! Любой
зверь при виде нас пустится наутек.
Что верно, то верно. Покрывающий их с ног до головы металлизированный
костюм-рефлектор напоминал блестящие гибкие доспехи. Из шлемов я ранцев торчали
антенны - ни одно насекомое не могло похвастаться такими усиками. А широкие
линзы, через которые космонавты глядели на мир, напоминали чудовищные
бездумные глаза. Земные животные вряд ли пожелали бы связываться с такими тварями,
но у здешних могут быть свои представления.
Так думал Джерри, когда они неожиданно вышли к озеру. С первого взгляда оно
навело его на мысль не о жизни, которую они искали, а о смерти. Оно
простерлось черным зеркалом в складке между холмами, и дальний берег терялся в
вечном тумане, а над поверхностью извивались и плясали призрачные вихри пара.
"Не хватает только Харона, готового перевезти нас на ту сторону, - сказал
себе Джерри. - Или Туонельского лебедя, чтобы он величественно плавал взад-
вперед , охраняя врата преисподней..."
Но как ни взгляни, это чудо: впервые человек нашел на Венере воду в
свободном состоянии! Хатчинс уже стоял на коленях, будто задумал молиться. Впрочем,
он всего-навсего собирал капли драгоценной влаги, чтобы рассмотреть их через
карманный микроскоп.
- Что-нибудь есть? - нетерпеливо спросил Джерри.
Хатчинс покачал головой.
- Если что и есть, слишком мелкое для этого прибора. Вот вернемся на
корабль, там я получше все разгляжу. - Он запечатал пробирку и положил ее в
контейнер любовно, как геолог - золотой самородок. Быть может (и скорее
всего) , это самая обыкновенная вода. Но возможно также, что это целый мир,
населенный неведомыми живыми созданиями, только-только ступившими на долгий,
длиной в миллиарды лет, путь к разумной жизни.
Пройдя с десяток ярдов вдоль озера, Хатчинс остановился так внезапно, что
Гарфилд едва не натолкнулся на него.
- В чем дело? - спросил Джерри. - Что-нибудь увидели?
- Вон то черное пятно, словно камень... Я его приметил еще до того, как мы
вышли к озеру.
- Ну, и что с ним? По-моему, ничего необычного.
- Мне кажется, оно растет.
После Джерри всю жизнь вспоминая этот миг. Слова Хатчинса не вызвали у него
никакого сомнения, он был готов поверить во что угодно, даже в то, что камни
растут. Чувство уединенности и таинственности, угрюмое черное озеро,
непрерывный рокот далеких гроз, зеленый свет полярного сияния - все это повлияло
на его сознание, подготовило к приятию даже самого невероятного. Но страха он
пока не ощущал.
Джерри взглянул на камень. Футов пятьсот до него, примерно... В этом
тусклом изумрудном свете трудно судить о расстояниях и размерах. Камень... А
может, ещё что-то? Почти черная плита, лежат горизонтально у самого гребня
невысокой гряды. Рядом такое же пятно, только намного меньше. Джерри попытался
прикинуть и запомнить расстояние между ними, чтобы проследить, меняется оно
или нет.
И даже когда он замечал, что просвет между пятнами сокращается, это не
вызвало у него тревоги, только напряженное любопытство. Лишь после того, как
просвет совсем исчез и Джерри понял, что глаза подвели его, ему стало страшно
- очень страшно.
Нет, это не движущийся и не растущий камень! Это черная волна, подвижный
ковер, который медленно, но неотвратимо ползет через гребень прямо на них.
Ужас - леденящий, парализующий - владел им, к счастью, всего несколько
секунд. Страх пошел на убыль, как только Гарфилд понял, что его вызвало.
Надвигающаяся волна слишком живо напомнила ему прочитанный много лет назад рассказ
о муравьиных полчищах в Амазонас, как они истребляют все на своем пути...
Но чем бы ни была эта волна, она ползла слишком медленно, чтобы серьезно
угрожать им - лишь бы она не отрезала их от вездехода. Хатчинс, не отрываясь,
разглядывал ее в бинокль. "Биолог не трусит, - подумал Джерри. - С какой
стати мне удирать, сломя голову, курам на смех".
- Скажите же, наконец - что это? - не выдержал он: до ползущего ковра
оставалось всего около сотни ярдов, а Хатчинс все еще не вымолвил ни слова, не
пошевельнул ни одним мускулом.
Хатчинс сбросил с себя оцепенение и ожил.
- Простите, - сказал он. - Я совершенно забыл о вас.
Это - растение, что же еще. Так мне кажется, во всяком случае.
- Но оно движется!
- Ну, и что? Земные растения тоже двигаются. Вы никогда не видели
замедленных съемок плюща?
- Но плющ стоит на месте и никуда не ползет!
- А что вы скажете о растительном планктоне в океанах? Он плавает,
перемешается, когда надо.
Джерри сдался; впрочем, наступающее на них чудо все равно лишило его дара
речи.
Мысленно он продолжал называть его ковром. Ворсистый ковер с бахромой по
краям, толщина которого все время менялась: тут не толще пленки, там - около
фута, а то и больше. Вблизи строение было лучше видно, и он показался Джерри
похожим на черный бархат. Интересно, какой он на ощупь? Но тут же Гарфилд
сообразил, что "ковер" в лучшем случае обожжет ему пальцы. Внезапный шок часто
влечет за собой приступ нервного веселья, и он поймал себя на мысли: "Если
венерианцы существуют, с ними не поздороваешься за руку. Они нас ошпарят, мы
их обморозим...".
Пока что оно их как будто не заметило, просто-напросто скользило вперед,
как неодушевленная волна. Если бы оно не карабкалось через мелкие
препятствия, его вполне можно было бы сравнить с потоком воды.
Вдруг, когда их разделяло всего десять футов, бархатная волна изменила свое
движение. Правое и левое крыло продолжали скользить вперед, но середина
медленно остановилась.
- Окружает нас, - встревожился Джерри. - Лучше отступить, пока мы не
уверены, что оно безобидно.
К его облегчению, Хатчинс тотчас сделал шаг назад. После короткой заминки
странное существо снова, двинулось с места, и изгиб в его передней части
сгладился.
Тогда Хатчинс шагнул вперед - существо медленно отступило. Несколько раз
биолог повторял свой маневр, и живой поток неизменно то наступал, то отступал
в такт его движениям. "Никогда не думал, - сказал себе Джерри, - что мне
доведется увидеть, как человек вальсирует с растением...".
- Термофобия, - произнес Хатчинс, - Чисто автоматическая реакция. Ему не
нравится наше тепло.
- Наше тепло! - воскликнул Джерри, - Да ведь мы по сравнению с ним живые
сосульки!
- Верно. А наши костюмы? Оно воспринимает их, не нас. Да, сглупил, -
мысленно вздохнул Джерри. Внутри термокостюма климат отменный, но ведь
охлаждающая установка у меня за спиной выделяет в окружающий воздух струю жара.
Неудивительно , что это растение отпрянуло.
- Проверим, как оно отзовется на свет, - продолжал Хатчинс.
Он включил фонарь на груди, и ослепительно бельм свет оттеснил изумрудное
сияние. До появления на Венере людей здесь даже днем не бывало белого света.
Как в глубинах земных морей, царили зеленью сумерки, которые медленно
сгущались в кромешный мрак.
Превращение было настолько ошеломляющим, что оба невольно вскрикнули.
Глубокая , мягкая чернота толстого бархатного ковра мгновенно исчезла. Вместо нее
там, куда падал свет фонаря, простерся, поражая глаз, великолепный, яркий
красный покров, обрамленный золотистыми бликами. Ни один персидский шах не
получал от своих ткачей столь изумительного гобелена, а ведь космонавты
видели случайное творение биологических сил. Впрочем, пока они не включали своих
фонарей, этих потрясающих красок вообще не существовало - и они снова
исчезнут , едва прекратится волшебное действие чужеродного света с Земли.
- Тихов был прав, - пробормотал Хатчинс. - Жаль, не довелось ему убедиться.
- В чем прав? - спросил Джерри, хотя ему казалось святотатством говорить
вслух перед лицом такой красоты.
- Пятьдесят дет назад, в Советском Союзе, он пришел к выводу, что растения,
живущие в очень холодном климате, чаще всего бывают голубыми и фиолетовыми, а
в очень жарких поясах - красными или оранжевыми. Он предсказал, что растения
Марса окажутся фиолетовыми, а Венеры - если они там есть - красными. И в
обоих случаях оказался прав. Но мы не можем стоять так весь день, надо работать!
- Вы уверены, что оно безвредно? - спросил Джерри на всякий случай.
- Совершенно. Оно не может коснуться наших костюмов, даже если бы захотело.
Смотрите, уже обошло нас.
Правда! Теперь они видели его - если считать, что это одно растение, а не
колония, - целиком. Неправильный круг диаметром около ста ярдов скользил
прочь, как скользит по земле тень гонимого ветром облака. А там, где он
прошел, скала была испешрена несчетным множеством крохотных отверстий, словно
выеденных кислотой.
- Да-да, - подтвердил Хатчинс, когда Джерри сказал об этом, - так питаются
некоторые лишайники. Выделяют кислоты, растворяющие камень. А теперь прошу -
никаких вопросов больше, пока не вернемся на корабль. Тут работы на десятки
лет, а у меня всего час-другой.
Ботаника в движении!.. Чувствительная бахрома огромного растениеподобного
двигалась неожиданно быстро, спасаясь от них. Этакий оживший блин площадью в
целый акр! Но когда Хатчинс стал брать образцы, растениеподобное никак не
реагировало, если не считать, что струи тепла по-прежнему пугали его.
Влекомое неведомым растительным инстинктом, оно упорно скользило вперед через
бугры и лощины. Возможно, следовало за какой-нибудь минеральной жилой; на это
ответят геологи, изучив образцы пород, которые Хатчинс собрал до и после про-
хождения живого ковра.
Сейчас некогда было размышлять над несчетными вопросами, которые вытекали
из их открытия. Судя по тому, что они почти сразу набрели на это создание,
оно здесь далеко не редкость. Как оно размножается? Побегами, спорами,
делением или еще как-нибудь? Откуда берет энергию? Какие у него есть родичи,
враги, паразиты? Оно не может быть единственной формой жизни на Венере - где
есть один вид, должны быть тысячи...
Голод и усталость заставили их прекратить погоню. Это творение явно было
способно проесть себе дорогу через всю Венеру. (Правда, Хатчинс полагал, что
оно не уходит далеко от озера, так как растениеподобное то и дело спускалось
к воде и погружало в рее длинное щупальце-хобот.) Но представители фауны
Земли нуждались в отдыхе.
Хорошо надуть герметичную палатку, забраться через воздушный шлюз внутрь и
сбросить термокостюмы. Лишь теперь, отдыхая внутри маленького пластикового
полушария, они по-настоящему осознали, какое чудо им встретилось и как это
важно. Окружающий их мир был уже не тем, что прежде; Венера не мертва, она
стала в ряд с Землей и Марсом.
Ибо живое взывает к живому - даже через космические бездны. Все, что
растет, движется на поверхности других планет - предвестье, залог того, что
человек не одинок в мире пламенных солнц и вихревых туманностей. Если он до сих
пор не нашел товарищей, с которыми мог бы разговаривать, это лишь
естественно: впереди, ожидая исследователей, простерлись еще световые годы и века.
Пока же долг человека охранять и лелеять те проявления жизни, которые ему
известны, будь то на Земле, на Марсе или на Венере...
Так говорил себе Грэхем Хатчинс, самый счастливый биолог во всей солнечной
системе, помогая Гарфилду собрать мусор и уложить его в пластиковый мешочек.
Когда они, сняв палатку, двинулись в обратный путь, нигде не было видно
никаких следов поразительного создания. И слава богу, не то бы они, наверное, не
удержались, продолжали бы свои эксперименты, а ведь их срок уже истекал.
Ничего, через несколько месяцев посланники нетерпеливо ждущей Земли
вернутся с целым отрядом научных сотрудников, оснащенные куда более совершенным
снаряжением. Миллиард лет трудилась эволюция, чтобы сделать возможной эту
встречу; она может подождать еще немного.
Некоторое время все было неподвижно в отливающем зеленью мглистом краю.
Ушли люди, скрылся алый ковер... И вдруг существо показалось снова, перевалив
через выветренную гряду. А может быть, то была другая особь удивительного
вида? Этого никто никогда не узнает.
Оно скатилось к груде камней, под которыми Хатчинс и Гарфилд погребли
мусор . Остановилось.
Это не было любопытством, ведь оно не могло мыслить. Но химическая жажда,
которая неотступно гнала его вперед и вперед через полярное плато, кричала:
"Здесь, здесь!" Где-то рядом - самое дорогое, нужное ему питательное
вещество . Фосфор, элемент, без которого никогда бы не вспыхнула искра жизни. И оно
стало тыкаться в камни, просачиваться в щели и трещины, скрести и царапать
пытливыми щупальцами. Любое из этих движений было доступно любому растению
или дереву на Земле, с той разницей, что это существо двигалось в тысячу раз
быстрее, и всего лишь несколько минут понадобилось ему, чтобы достичь цели и
проникнуть сквозь пластиковую пленку.
И оно устроило пир, поглощая самую концентрированную пищу, какую когда-либо
находило. Оно поглотило углеводороды, и белки, и фосфаты, никотин из окурков,
целлюлозу из бумажных стаканов и ложек. Все это оно растворило и усвоило, -
без труда и без вреда для себя.
Одновременно оно поглотило целый микрокосм живых существ: бактерий и виру-
сов, обитателей более старой планеты, где развились тысячи смертоносных
разновидностей. .. Правда, лишь некоторые из них смогли выжить в таком пекле и в
такой атмосфере, но этого было достаточно. Отползая назад, к озеру, живой
ковер нес в себе погибель всему своему миру.
И когда "Утренняя Звезда" вышла в обратный путь к далекому дому, Венера уже
умирала. Пленки, негативы и образцы, которые так радовали Хатчинса, были
драгоценнее, чем он предполагал. Им было суждено остаться единственными
свидетельствами третьей попытки жизни утвердиться в Солнечной системе.
Закончилась история творения под пеленой облаков Венеры.
Химичка
-,°о0;0
САМОДЕЛЬНЫЕ РЕАКТИВЫ
(рецепты из интернета)
Литий - приготовление
для синтезов
Навеску лития бросаешь в колбу с 150 кубиками гексадекана (Прим. 1), в токе
аргона греешь до тех пор, пока литий не расплавится, включаешь мешалку на
максимум оборотов, убираешь нагрев. Получаются шарики где-то в 1-3 мм. Пыли
не получается никогда.
После остывания (все в токе аргона!) отсасываешь гексадекан через погружной
фильтр с пористой стеклянной пластинкой, промываешь гексаном, и можно делать
литий-органику (Прим. 2). Хранится приготовленный литий (Прим. 3) не может,
очень быстро чернеет/окисляется.
Примечания:
1. Можно использовать керосин, обычно осветительный (перегнанный, фракция
от 205 градусов). После измельчения промыть пару раз эфиром в
делительной воронке, а потом уже можно переносить растворителем, выбранным для
литийоргганики (эфир или ТГФ) в колбу, где, собственно и при охлаждении
делаем (если не в углеводородах) литийорганику.
2. Если планируется делать литий-органику, то к этому литию перед
плавлением неплохо добавить пару кусочков натрия (где-то до 2 мольных процентов)
- реакция лития с алкилгалогенидом запускается быстрее и протекает более
гладко.
3. Не стоит использовать этот порошок при восстановлении по Берчу.
Вышвырнет все в потолок. Для Берча лучше делать так: быстро расклепываешь
кусок лития в фольгу толщиной в 1 мм, и режешь ее ножницами под гептаном
на полоски шириной в 2-4 мм, длиной сантиметра три. И постепенно
прибавляешь этот литий к жидкому аммиаку или первичному амину.
Магний
Кстати, магний продается в хозмагазинах, в отделах, где всяческие
водонагреватели. Стандартным элементом конструкции накопительного водогрея является
магниевый анод, защищающий устройство от коррозии. Этот анод является
расходным элементом и его положено менять раз в год. Выглядит он как металлический
цилиндр длиной где-то 250, и диаметром 20-25 мм. На вес в нем грамм 150-200,
состоит из чистого магния.
Единственная проблема - придется пилить напильником, чтобы сделать порошок.
Йодистоводородная кислота
Температура кипения 125.5-126.5 °С. Плотность 1.70. Содержание HI в 55-57%
растворе 0.936-0.99 г/мл.
Из йода и сероводорода
H2S + I2 —> 2HI + S
Под тягой в 1.5 л трехгорлую колбу помещается смесь 480 г йода и 600 мл
дистиллированной воды. Центральное горло занимает герметизированная мешалка,
опущенная почти до дна колбы, левое - доходящая до дна трубка, которая
подключается к источнику сероводорода (H2S) . К правому горлу подключается
трубка, соединенная с перевернутой воронкой, погруженной в 5% раствор NaOH для
поглощения избытка сероводорода.
При активном перемешивании в смесь пропускается сероводород, с такой
скоростью, с которой он поглощается йодом. Через 2-3 часа весь йод прореагирует и
жидкость становится желтой (иногда почти бесцветной), а частицы серы
слипаются в твердый кусок (его можно растворить кипячением с азотной кислотой).
Реакционная смесь, содержащая HI, серу и сероводород, фильтруется через широкую
воронку со стекловатой для удаления частиц серы. Растворенный сероводород
можно не удалять, поскольку он повышает восстановительную способность (при
необходимости его можно поглотить, добавив избыток йода). В полученный
раствор добавляют несколько кристаллов йода и хранят при 0-5 °С.
Осторожно!!! Сероводород очень ядовит!
Из йода и скипидара1
2С10Н16 + 212 -> 2С10Н1612 -> 2 (СюНцЬ + 4HI
Скипидар (терпентинное масло) - бесцветная прозрачная жидкость с острым
запахом, напоминающим хвойный, темп. кип. 153—180 °С, плотность 0,855—0,863
г/см3; нерастворим в воде, растворим в органических растворителях, легко
окисляется на воздухе. Получается главным образом из живицы (живичный
скипидар) перегонкой с водяным паром. Скипидар — многокомпонентная смесь терпено-
вых углеводородов; его состав в значительной степени определяется характером
сырья. Скипидар из живицы сосны обыкновенной (Pinus silvestris) содержит до
78% пиненов, 10—18% 3-карена, 4—6% дипентена и лимонена и многое др.
Чтобы приготовить йодоводородную кислоту, некоторое количество пинена или
скипидара помещено в колбу, связанную с холодильником, и йод осторожно
прикапывается/всыпается вовнутрь. Как только йод входит в контакт с реактивом, йо-
доводород быстро высвобождается, проходя в холодильник как тяжелые белые
пары. Эти пары, состоящие из сырой кислоты, пропускают через трубу, содержащую
красный фосфор, чтобы удалить свободный йод, который, возможно, был перенесен
с газом; очищенный газ может быть или сжат, использоваться в газообразном
состоянии или растворяться в воде, чтобы образовать водный раствор. Если
температура регулируется должным образом, освобождение газа может легко
управляться (осторожно!) . Йод может быть добавлен или твердом виде или в растворе. В
дополнение к терпенам, другие углеводороды, например, гексилен, и особенно
ненасыщенные, реагируют подобным образом. Некоторые оксисоединения также
реагируют с йодом - например, альдегиды и спирты, особенно ненасыщенные. В то
время как ненасыщенные углеводороды и оксисоединения особенно приспособлены
для этой реакции, должно быть понятно, что метод не ограничен использованием
ненасыщенных форм, и насыщенная форма может также использоваться.
Из йодистого кали
и винной кислоты
27.5 г йодистого калия растворено в 48 мл воды , 22 г винной кислоты - в 48
мл воды, затем оба раствора смешивают, помещают соединение в охлаждающую
смесь, пока винный камень (битартрат калия) не полностью выпадет в осадок,
после этого отфильтруйте готовую йодистоводородную кислоту. Лучше
использовать её немедленно - кислота уже становится желтой после нескольких часов.
Таким же способом можно приготовлять бромистоводородную кислоту.
1 Из американского патента №1380951.
Натрия ацетат
безводный
В трёхлитровой банке к 84 г (1 моль) столовой соды порциями приливают 79,3
мл (1 моль) 70% уксусной эссенции. Смесь периодически покручивают в течение
30 мин, пока выделение газа не станет совсем слабым, а затем помещают в миску
и нагревают до полного выпаривания воды.
Когда вся вода испарится, полученная соль сначала легко плавится, затем по
мере удаления кристаллизационной воды затвердевает, вспучиваясь.
Соль далее нагревают до начинающегося плавления уже безводной соли - для
этого необходима минимум газовая плита.
В этот момент нагревание прекращают, соль охлаждают при помешивании
палочкой, как можно быстрее растирают в порошок/мелкие крупицы (например,
наковальней) и помещают в плотно закрытый сосуд.
НИКЕЛЕВЫЕ
КАТАЛИЗАТОРЫ
Никель Урушибары
Существует множество разновидностей катализаторов Урушибары, из которых
наиболее широкое распространение получили U-Ni-B и U-Ni-A. Последний из них
значительно важнее, так как подходит практически для любого процесса
гидрирования. U-Ni-A, также как и U-Ni-A(s), применяется для жидкофазного
гидрирования; U-Ni-AA особенно эффективен для гидрирования в газовой фазе. Остальные
разновидности этих катализаторов находят более ограниченное применение.
Общие характеристики этих катализаторов таковы:
1. Они могут быть использованы для восстановления широкого спектра
функциональных групп, таких как двойные и тройные связи, бензольные кольца,
карбонильные группы, оксимы, нитрилы, нитрогруппы и др. Их активность очень близка
к таковой катализаторов Ренея. Насколько известно автору, все реакции
гидрирования, которые промотируют катализаторы Ренея, промотируются также и
катализаторами Урушибары, активность которых, как при обычном, так и при высоких
давлениях, не ниже таковой катализаторов Ренея.
Катализаторы Урушибары используются также для дегидрирования,
восстановительного десульфирования и восстановительного алкилирования с не меньшей
эффективностью, чем катализаторы Ренея.
2. Как правило, приготовление катализаторов Ренея и других общеизвестных
катализаторов весьма сложно и занимает много времени. Кроме того, работать с
ними необходимо с большой осторожностью. Приготовление же катализаторов
Урушибары - весьма простой и быстрый процесс. Они могут быть приготовлены из
доступных продажных реагентов менее чем за час. Простота их изготовления
позволяет даже неопытному человеку без особых усилий приготовить высокоактивный
катализатор.
В случае U-Ni-A и U-Ni-B чем интенсивнее реакция между раствором хлорида
никеля и цинковой пылью, тем больше вероятность того, что активность
получаемого катализатора будет повышенной; неинтенсивная и продолжительная реакция
при медленном прибавлении реагентов дает малоактивный катализатор. Это одно
из уникальных свойств катализаторов Урушибары.
3. Так как катализаторы Урушибары не слишком чувствительны к примесям, они
могут быть приготовлены из продажных реактивов обычной чистоты. Хлорид
никеля , цинковая пыль, алюминий, гидроксид натрия и уксусная кислота квалификации
«хч» вполне подходят. Водопроводная вода пригодна для осаждения металлов,
однако, если она содержит ионы металлов, отравляющие катализатор или другие
каталитические яды, следует использовать дистиллированную воду. Для промывания
полученных металлов используется только дистиллированная вода.
4. Сухой осажденный неактивированный металл может храниться продолжительное
время, при этом его каталитическая активность не уменьшается по сравнению с
активностью катализатора, приготовленного из свежеосажденного металла. Время,
затрачиваемое на приготовление катализатора можно сократить, если приготовить
заранее осажденный металл и при необходимости активировать кислотой или
щелочью требуемое его количество. Как правило, на это уходит менее двадцати
минут .
5. С катализаторами Урушибары очень просто работать, они безопасны и не пи-
рофорны в противоположность катализаторам Ренея. Свежеприготовленный U-Ni-A
способен самовоспламеняться, если он промыт эфиром и высушен, но не
воспламеняется, если промытый метанолом или этанолом и все еще мокрый оставляется на
воздухе некоторое время. U-Ni-B никогда не самовоспламеняется, даже промытый
эфиром и высушенный. Использованный катализатор, отфильтрованный из
реакционной массы и промытый водой или другим растворителем, не воспламеняется, и
поэтому может быть легко извлечен и регенерирован, для чего его сначала
превращают в соль (например, в хлорид) и снова осаждают. Существует и более простой
метод: хороший катализатор получается, когда использованный катализатор
обрабатывается уксусной кислотой, иногда в присутствии небольшого количества
цинковой пыли. Это позволяет использовать один и тот же катализатор несколько
раз.
6. Так как реактивы, используемые для приготовления этих катализаторов
дешевы, они могут изготовляться в больших количествах при малых денежных
затратах. При изготовлении небольших их количеств в лаборатории регенерация даже и
вовсе не обязательна.
7. Катализаторы Урушибары сохраняют свою активность долгое время, если
аккуратно хранятся под слоем растворителя, не содержащего растворенного
кислорода воздуха. Длительное их хранение обычно не требуется, так как при
необходимости они могут быть приготовлены в любое время. Удобнее всего хранить их в
виде неактивированного осажденного металла.
8. Способность сохранять свою активность в течение всей реакции не вполне
удовлетворительна у этих катализаторов, как и у катализаторов Ренея. На
практике это не имеет особого значения, так как катализаторы Урушибары недороги и
их приготовление, а также регенерация крайне просты.
9. Активность катализаторов Урушибары при гидрировании различных субстратов
различна у различных видов этих катализаторов. В нескольких случаях их
эффективность меньше, чем эффективность катализаторов Ренея. Поэтому избирательное
гидрирование тех или иных функциональных групп может быть осуществлено
подбором катализатора или условий реакции. Так железный катализатор Урушибары
позволяет селективно восстановить тройную связь до двойной.
10. Хотя катализаторы Урушибары обычно используются для жидкофазного гидри-
рования при нормальном и повышенном давлениях, они также могут быть
использованы для гидрирования в газовой фазе при использовании подходящего для этого
оборудования. В этом случае наиболее эффективным катализатором является U-Ni-
АА. Восстановление можно вести даже в обыкновенном аппарате Сабатье для
обычного гидрирования в газовой фазе.
Описание различных типов
катализаторов Урушибары
U-Ni-A и U-Ni-B
Из всех типов катализаторов Урушибары U-Ni-A и U-Ni-B находят наиболее
широкое применение. Они взаимозаменяемы, так как не различаются по активности.
Однако в некоторых случаях одному из них отдается предпочтение, в зависимости
от природы и чистоты восстанавливаемого вещества или от условий реакции. И
тот и другой может быть приготовлен из никеля, осажденного реакцией между
раствором никелевой соли и цинковой пылью. Осажденный металл, обработанный
уксусной или пропионовой кислотой, дает U-Ni-A, обработанный гидроксидом
натрия - U-Ni-B. Если осажденный никель обрабатывается раствором щелочи слишком
высокой концентрации при слишком высокой температуре или слишком долго (до
прекращения выделения водорода), активность катализатора оказывается
пониженной. Высокоактивный U-Ni-B получается, когда осажденный никель нагревают с
десятипроцентным раствором щелочи в течение 15 минут. Он содержит много не-
растворившегося цинка и его оксида. В противоположность этому, хорошие
результаты при обработке металла уксусной кислотой могут быть получены когда
цинк и его соединения растворяются практически полностью вместе с небольшим
количеством самого никеля, так, что раствор становится зеленоватым. U-Ni-A
содержит 70-80% никеля а также цинк и незначительное количество соединений
цинка, которых может даже и не быть вообще. Одинаковые количества осажденного
никеля, приготовленного из хлорида никеля и содержащие 1 г металлического
никеля дают катализаторы, различающиеся по активности; вес U-Ni-A, содержащего
0,85 г никеля составляет 1,1-1,4 г, тогда как U-Ni-B, содержащий около грамма
никеля весит 5-10 г и гораздо более объемист. Нейтральный катализатор легко
получается из U-Ni-A, если промыть его несколько раз водой после получения. В
то же время щелочь удерживается U-Ni-B так хорошо, что ее остаточные следовые
количества вымываются с большим трудом. Когда никель активированный щелочью,
промытый два раза водой и два раза этанолом, вводят в реакцию, раствор
становится слабощелочным (рН 9-10), на что указывает розовая окраска
фенолфталеина. Активированный щелочью никель, промытый 5-6 раз водой либо этанолом,
имеет слабощелочную, практически нейтральную реакцию по фенолфталеину (рН 8-9) .
Следовые количества щелочи удаляются из катализатора, промытого 10 или более
раз водой и затем несколько раз этанолом или другим растворителем, в котором
планируется вести восстановление.
U-Ni-B успешно применяется в процессах, идущих в щелочной среде, U-Ni-A
используют , когда присутствие щелочи нежелательно; так в присутствии следовых
количеств щелочи хорошо гидрируются кетоны, альдегиды, нитрилы и оксимы, но
не соединения, содержащие ароматические нитрогруппы, для восстановления
которых следует использовать U-Ni-A.
U-Ni-B, хорошо промытый водой может использоваться в нейтральных реакциях,
как и нейтрализованный небольшим количеством щелочи U-Ni-A.
Описанные выше различия в природе этих двух катализаторов позволяют вести
гидрирование селективно: к примеру м-нитроацетофенон восстанавливается с
хорошим выходом до м-аминоацетофенона на U-Ni-A либо хорошо промытом U-Ni-B.
U-Ni-A гораздо менее объемист, чем U-Ni-B, вследствие чего он гораздо легче
диспергируется в раствор при жидкофазном гидрировании. Это не настолько важ-
но, если восстановление ведется при атмосферном давлении, т. к. аппарат можно
встряхивать с любой интенсивностью. В то же время при высоких давлениях, и
особенно при больших загрузках в автоклавах большой вместимости эффективность
гидрирования определяется в основном тем, насколько хорошо катализатор
диспергирован в растворе. В таких случаях предпочтительно использование U-Ni-A,
при необходимости к нему может быть добавлена щелочь.
U-Ni-BA
U-Ni-BA получается при щелочной обработке никеля, осажденного из раствора
хлорида никеля алюминием, а не цинком. Осаждение металла таким способом
занимает много времени, поэтому целесообразно готовить его заранее, чтобы при
необходимости требуемое количество его могло бы быть обработано щелочью.
U-Ni-BA состоит в основном из металлического никеля с небольшим количеством
примесей. Поэтому его объем даже меньше чем объем содержащего такое же
количество металлического никеля U-Ni-A.
Главная особенность U-Ni-BA - это его способность гидрировать ароматические
ядра бензола, нафталина и их производных. U-Ni-A и U-Ni-B восстанавливают
фенолы до циклогексанолов, но неэффективны в случае других ароматических
углеводородов . В то же время U-Ni-ВА подходит для гидрирования практически любой
ароматики включая фенолы.
U-Ni-BA может использоваться для восстановления ненасыщенных соединений,
соединений с карбонильными и нитро- группами, но дает меньшие выходы, чем U-
Ni-A и U-Ni-B. Это можно видеть на примере восстановления ацетофенона под
давлением. В общем случае, если восстановление ароматических систем не
требуется, рекомендуется использовать высокоактивные, стабильные и доступные U-Ni-
А или U-Ni-B.
U-Ni-AA
U-Ni-AA приготовляется обработкой осажденного алюминием никеля насыщенным
раствором хлорида натрия в уксусной кислоте. Он представляет из себя частицы
алюминия, покрытые слоем никеля; так как реакция алюминия с уксусной кислотой
идет медленно, они остаются нерастворенными и никель не отделяется от них.
Частицы алюминия выступают в роли носителя и поэтому U-Ni-AA может быть
использован для гидрирования в газовой фазе; он пригоден и для жидкофазного
гидрирования при комнатной температуре и нормальном давлении, как видно из
примера восстановления нитробензола в EtOH с 70% выходом.
U-Ni-С
С уменьшением диаметра частиц катализаторов U-Ni-A и U-Ni-B их активность
растет, так как увеличивается поверхность соприкосновения с жидкой фазой.
Размер частиц катализаторов Урушибары по-видимому определяется условиями, при
которых они формируются. Чтобы уменьшить размер частиц катализатора,
необходимо замедлить скорость реакции ионного обмена, т.е. скорость осаждения
металла . Оптимальные условия для медленного и однородного осаждения никеля
цинковой пылью таковы: никель осаждается из раствора хлорида никеля нужной
концентрации цинковой пылью при комнатной температуре или при охлаждении
холодной водой или льдом, после чего опять же при охлаждении обрабатывается
уксусной кислотой или щелочью. Таким способом получают U-Ni-CA. и U-Ni-СВ. Эти
катализаторы имеют меньший диаметр частиц по сравнению с обычными U-Ni-A и U-
Ni-B и проявляют более высокую активность, особенно при жидкофазном
гидрировании в автоклаве. Однако времени на их приготовление требуется больше; таким
образом теряется одна из характерных особенностей катализаторов Урушибары -
быстрота приготовления.
U-Ni(s)
Другая возможная модификация метода приготовления катализаторов Урушибары
состоит в том, что хлорид никеля прибавляется к смеси цинковой пыли и воды в
виде кристаллов, а не в виде раствора. Тепло, выделяющееся в ходе реакции
ускоряет ее, и никель осаждается всего за несколько минут. Будучи обработанным
обычным способом кислотой или щелочью, он дает два вида катализаторов: U-Ni-
A(s) и U-Ni-В(s). Такое упрощение позволяет приготовить катализатор очень
быстро . Можно подумать, что это ухудшает характеристики этих катализаторов, тем
не менее, они достаточно активны и могут быть использованы во многих случаях.
Их активность хотя и не так высока, но все же приближается к активности
обычных никелевых катализаторов Урушибары.
U-Ni-A(HCl)
Обработка осажденного никеля хлороводородной кислотой значительно уменьшает
его каталитическую активность. Получающийся при этом U-Ni-A(HCl) не может
быть использован в обычных процессах, а только в таких, где высокая
активность катализатора нежелательна. Хотя этот катализатор дает неплохие
результаты в случае неполного восстановления тройных связей, он практически не
используется, так как для восстановления тройных связей до двойных выгоднее
применять железный катализатор Урушибары.
U-Ni-A(HCl) и U-Ni-A(s) (HC1) могут быть использованы для восстановления
бензоина при повышенном давлении, но демонстрируемая ими активность не
сравнима с активностью других разновидностей U-Ni-А. Причиной этого видимо
является то, что значительное количество никеля растворяется во время его
обработки соляной кислотой, и содержание никеля в катализаторе понижено, или же
какое-то соединение хлора адсорбируется на его поверхности и отравляет
катализатор .
U-Ni-NH3
Осажденный никель может быть активирован аммиаком вместо щелочи. Такой
катализатор получил название U-Ni-NH3. Значительное количество аммиака не
вымывается из него водой, аммиак адсорбируется катализатором гораздо лучше, чем
гидроксид натрия в случае с U-Ni-В.
Каталитическое гидрирование нитрилов и оксимов дает смесь первичных и
вторичных аминов; аммиак благоприятствует образованию первичных. Выходы
первичных аминов при использовании U-Ni-NH3 выше, чем при использовании U-Ni-В.
Ц-Со
Кобальтовые катализаторы Урушибары по свойствам схожи с никелевыми; по
активности они не уступают кобальтовым катализаторам Ренея. Однако они менее
активны, чем никелевые катализаторы, и, кроме того, более дороги. При
восстановлении нитрилов и оксимов кобальт Ренея эффективнее никеля подавляет
побочную реакцию образования вторичных аминов. Точно так же U-Co-B показывает
большую эффективность, чем U-Ni-В в той же реакции. Кобальтовые катализаторы
менее эффективны для восстановления двойной связи, чем никелевые, U-Co-B
селективно восстанавливает ненасыщенные нитрилы до ненасыщенных аминов, не
затрагивая двойную связь.
Важно отметить, что U-Co-B теряет всякую активность, когда используется в
этанольном растворе аммиака. Поэтому следует избегать присутствия аммиака в
реакционной массе при использовании U-Co-B, даже при восстановлении нитрилов,
когда оно желательно.
U-Cu
Любые медные катализаторы крайне неэффективны для гидрирования. Это верно и
в отношении медного катализатора Урушибары, который точно так же как и медный
катализатор Ренея намного менее активен, чем никелевые или кобальтовые
катализаторы. Медный катализатор Урушибары непригоден для гидрирования при
атмосферном давлении, но может быть использован при повышенном давлении и
температурах более высоких, чем в процессах, в которых применяются никелевые
катализаторы .
U-Fe
Добавляя кристаллы хлорида железа (II) или (III) к цинковой пыли в
небольшом количестве воды получают осажденное железо, которое дает два типа
катализаторов после обработки уксусной кислотой: U-Fe(II) и U-Fe(III). Как и
железный катализатор Ренея, железные катализаторы Урушибары позволяют селективно
восстанавливать тройную связь до двойной. U-Fe(II) и U-Fe(III) одинаково
подходят для этого. Следует упомянуть, что U-Fe-BA, приготовленный из хлорида
железа (III) и порошка алюминия, абсолютно неэффективен для восстановления
тройных связей.
Приготовление
кат ализ а т оров
Урушибары
Катализаторы Урушибары готовятся в две стадии. На первой стадии
металлический никель осаждается из раствора его соли более электропозитивным металлом.
Вторая стадия заключается в обработке осажденного никеля щелочью или кислотой
для получения активного катализатора. Условия реакции на первой стадии, когда
никель осаждается из раствора, очень сильно влияют на активность получаемого
катализатора.
В экспериментах для осаждения никеля нами использовались цинк, алюминий и
магний; в настоящее время используют исключительно цинк, так как он более
доступен, и с ним намного проще работать. Из водо-растворимых никелевых солей
использовались хлорид, нитрат, сульфат и ацетат, причем наиболее активные
катализаторы получаются из хлорида. Раствор нитрата никеля плохо реагирует с
цинковой пылью, сульфат дает менее активный катализатор. Ацетат никеля хорошо
реагирует с цинком и дает катализатор, по активности не уступающий
приготовленному из хлорида.
Реакцию между раствором хлорида никеля и цинковой пылью можно проводить
двумя способами: либо добавляя цинковую пыль к раствору хлорида никеля, либо
раствор хлорида никеля к цинковой пыли. На ранней стадии исследования
осажденный никель получали исключительно по первому методу. Вскоре стало
очевидно, что при использовании большого избытка цинка по отношению к хлориду
никеля второй метод предпочтителен, так как дает гораздо более активный
катализатор. Позднее появилась упрощенная методика, по которой кристаллы хлорида
никеля добавляются при перемешивании к цинковой пыли, смешанной с небольшим
количеством воды, при этом получается достаточно активный катализатор.
Для щелочной обработки осажденного металла обычно используется раствор гид-
роксида натрия. Обработка гидроксидом калия дает такие же результаты, но
требует больше времени. Также может быть использован водный раствор аммиака, но
активность полученного таким способом катализатора ниже.
При получении U-Ni-A наиболее часто используют уксусную кислоту. В
экспериментах также использовались муравьиная, пропионовая и масляная кислоты.
Несмотря на то, что при использовании пропионовой кислоты получаемый
катализатор более активен, на практике гораздо чаще применяют уксусную кислоту как
более доступную. Проводились эксперименты и с соляной кислотой, но активность
полученных катализаторов оказалась крайне низкой.
В ходе исследований метод приготовления катализаторов Урушибары постоянно
улучшался и дополнялся. Для начала мы опишем метод приготовления U-Ni-B,
использовавшийся на ранних этапах исследования.
Пример 1
U-Ni-B
10 мл раствора, приготовленного из 2 г кристаллического хлорида никеля,
нагревается до 80-90°С и при перемешивании добавляется в течение 1-2 минут к 5
г цинковой пыли, смешанной с небольшим количеством воды и нагретой на водяной
бане до той же температуры. Осадок сразу же фильтруется на стеклянном фильтре
и промывается небольшим количеством горячей дистиллированной воды. Затем он
переносится в 100 мл 10% раствора NaOH так быстро, как это возможно. Смесь
нагревается до 50-60°С на водяной бане 15-25 минут при постоянном
перемешивании. Жидкость декантируют с остатка, который при температуре 50-60°С
промывают двумя порциями по 40 мл дистиллированной воды и этанолом. Таким образом
получен катализатор, содержащий 0,45 г никеля и 2 г цинка. Промывание
катализатора этанолом не требуется, если восстановление планируется вести в воде.
Оптимальные условия
приготовления
катализаторов Урушибары
Количества никеля и цинка
Чтобы установить оптимальные условия, необходимые для получения
высокоактивного катализатора, нами был проведен ряд экспериментов с фиксированным
количеством хлорида никеля (4,4 г) и различными количествами цинковой пыли (5-
10 г). Осажденный никель обрабатывали 10% раствором гидроксида натрия. Таким
образом было приготовлено несколько катализаторов разной массы, каждый из
которых содержал 1 г никеля. Их использовали для восстановления циклогексанона,
причем наилучшие результаты были получены с катализаторами, для приготовления
которых было взято 9-10 г цинка.
Обработка осажденного никеля щелочью
Одновременно с экспериментом, описанном в предыдущем параграфе, нами
изучалось влияние различных количеств 10% раствора гидроксида натрия, взятого для
обработки осажденного никеля, на его каталитическую активность. Реакция между
хлоридом никеля и цинковой пылью велась при нагревании на кипящей водяной
бане, обработка щелочью - при 50-60°С.
Чтобы сравнить активности полученных катализаторов, каждый из них
использовался в реакции восстановления 0.04 моль (3.92 г) циклогексанона в 25 мл
этанола при 25-28°С и количество поглощенного водорода измерялось. 9-10 г цинка
на 1 г никеля вместе с 80 мл 10% раствора гидроксида натрия для обработки
дают наилучший U-Ni-B. Однако этот катализатор содержит большие количества
цинка, его оксида и гидроксида, имеет большой объем и весит 10 г, что
ограничивает возможности для его применения.
Для уменьшения содержания соединений цинка в катализаторе необходимо
увеличить концентрацию щелочи либо температуру, при которой проводится обработка,
но это неизбежно приводит к уменьшению его активности. Менее объемистый, хотя
и менее активный катализатор, содержащий 1 г никеля, весил 6-7 г, для его
активации было взято 160 мл 10% раствора гидроксида натрия.
Промывание U-Ni-B и его каталитическая активность
U-Ni-B, активированный раствором гидроксида натрия, необходимо тщательно
промывать водой перед использованием. Для восстановления кетонов, оксимов,
фенолов и нитрилов это не обязательно, так как присутствие щелочи
способствует их быстрому восстановлению.
Чтобы сохранить каталитическую активность никеля, промывание следует
проводить аккуратно. Промывание в струе водорода по методу приготовления никеля
Ренея W-6 (несомненно, наилучший вариант, но технически он довольно сложен).
Нам также известно как влияет температура, при которой осуществляется
промывание, на активность полученного катализатора. Измерялось количество
водорода, поглощенного в течение первых 20 минут при гидрировании 0,02 моль (2.46
г) нитробензола в 20 мл этанола при 25°С и атмосферном давлении.
Дистиллированная вода, использовавшаяся для промывания, нагревалась до кипения и затем
охлаждалась до требуемой температуры. Промывание проводилось 50 мл порциями
воды десять раз либо до тех пор, пока промывные воды не давали нейтральную
реакцию по фенолфталеину. Наилучшие результаты получены при использовании
воды с температурой 50-60°С (причем активация катализатора велась при той же
температуре).
Обработка осажденного никеля кислотами
Мы знаем, как влияет на активность получаемого катализатора количество и
концентрация уксусной кислоты, используемой для активации никеля. В наших
экспериментах несколько порций никеля, полученного добавлением 5 г цинковой
пыли к раствору, содержащему 0,5 г никеля, нагревались с разным количеством
уксусной кислоты. Когда реакция была близка к завершению (через 3-5 минут),
остаток промывался дистиллированной водой при 50-60°С. Каждая порция
катализатора использовалась для восстановления 0,02 моль (2.4 6 г) нитробензола в 20
мл этанола при 25°С и атмосферном давлении, количество поглощенного водорода
измерялось. Оказалось, что количество кислоты, недостаточное для растворения
всего цинка, не активирует никель в достаточной степени, в то время как
количество, достаточное для растворения не только цинка, но и, частично, никеля,
дает высокоактивный катализатор. Наиболее активный катализатор получен при
использовании 80 мл 13% уксусной кислоты.
Из информации по катализаторам, активированным при помощи муравьиной, про-
пионовой и масляной кислот, мы видим, что наиболее активные катализаторы
получаются при использовании уксусной и особенно пропионовой кислот. Муравьиная
и масляная кислоты не дают удовлетворительных результатов. Сильные кислоты,
например хлороводородная, уменьшают его активность, однако обработкой такого
катализатора щелочью ее можно значительно повысить. Предположительно при
обработке никеля хлороводородной кислотой он отравляется соединениями хлора (их
природа не установлена), которые могут быть удалены при обработке щелочью.
U-Ni-A, активированный уксусной или пропионовой кислотой, демонстрирует
такую же активность, как и U-Ni-В. К примеру, при восстановлении нитробензола
U-Ni-B поглощает 265 мл водорода За первые 10 минут, примерно столько же,
сколько и U-Ni-A.
Условия, при которых осаждается никель
Каталитическая активность металла зависит от его кристаллической структуры.
Считается, что кристаллическая решетка никеля Урушибары формируется на стадии
его осаждения на поверхности цинка. Следовательно, активность катализатора
будет сильно зависеть от условий, при которых он осаждается. Эта зависимость
была обнаружена на ранних этапах исследования и была подтверждена более
поздними исследованиями, когда сравнивалась активность различных катализаторов U-
Ni-A, приготовленных из металлов, осажденных в разных условиях. Критерием
активности является количество водорода, поглощенное за первые 5 минут при
восстановлении нитробензола на этих катализаторах при атмосферном давлении.
Мы видим, что чем интенсивнее идет реакция между раствором хлорида никеля и
цинковой пылью, тем активнее получающийся катализатор. Наилучшая методика
выглядит примерно так: Раствор хлорида никеля максимальной концентрации при
интенсивном перемешивании добавляется к избытку цинковой пыли, смешанной с
небольшим количеством воды, после чего смесь помещается на кипящую водяную
баню. Реакция, проводимая при высокой температуре и за малое время, дает
высокоактивный катализатор.
Стандартные методы
приготовления
U-Ni-B и U-Ni-A
Ниже приводятся стандартные методики приготовления U-Ni-B и U-Ni-A.
Приготовленные по ним катализаторы обладают самой высокой активностью и лучше
других подходят для практических целей. Процедура осаждения никеля выглядит
одинаково для обоих катализаторов, они отличаются друг от друга способом
активации . Нами представлены методы приготовления катализаторов, каждый из которых
содержит 1 г металлического никеля.
Пример 2
Осаждение
никеля
10 г цинковой пыли (Примечание 1) и 3 мл воды помещают в 100 мл круглодон-
ную колбу (Примечание 2). Колбу снабжают хорошей механической мешалкой,
доходящей почти до дна, и нагревают на кипящей водяной бане. Готовят раствор
хлорида никеля, содержащего 1 г никеля, в 10 мл дистиллированной воды
(Примечание 3). Нагревают этот раствор до кипения и быстро (Примечание 4) добавляют к
перемешивающемуся содержимому колбы. Сразу начинается экзотермическая реакция
и необходимо следить, чтобы смесь не выбросило из колбы. Когда реакция
заканчивается, перемешивание прекращают, содержимое колбы фильтруют на фильтре
Шотта и промывают остаток 200 мл горячей воды (Примечание 5). Твердый остаток
при помощи стального шпателя переносят в 300 мл стакан или колбу Эрленмейера
для последующей активации.
Пример 3
U-Ni-B
Осажденный никель (Пример 2) помещают (примечание 6) в 300 мл стакан или
колбу Эрленмейера, содержащую 160 мл 10% раствора гидроксида натрия
(примечание 7). Реакция идет с интенсивным выделением водорода и сильным вспениванием
и реакционная масса может быть выброшена из колбы. Смесь нагревают до 50-55°С
на водяной бане при перемешивании 15-20 минут (Примечание 8).
Материнский раствор декантируют и осадок промывают два-три раза 40 мл
дистиллированной воды (примечание 9), предварительно нагретой до кипения и
охлажденной до 50-60°С и затем растворителем, в котором планируется вести
восстановление, причем катализатор вымывают этим растворителем и переносят вместе с
ним в установку для гидрирования. После обработки щелочью катализатор всегда
должен находиться под слоем жидкости - воды или другого растворителя, для
предотвращения контакта с воздухом.
Продукт, U-Ni-B, представляет из себя темно-серый порошок. Он содержит
около 0,95 г никеля и 4-5 г цинка, а также небольшие количества оксида и
гидроксида цинка. Общий вес катализатора - 5-7 г.
Пример 4
U-Ni-A
К 160 мл 13% уксусной кислоты (Примечание 10) в 300 мл химическом стакане
или колбе Эрленмеиера добавляется (Примечание 11) осажденный никель (Пример
2) . Начинается экзотермическая реакция с выделением водорода и сильным
вспениванием, поэтому необходимо следить, чтобы смесь не выбросило из колбы.
Смесь перемешивают 4-6 минут при комнатной температуре (Примечание 12) , при
этом выделение водорода постепенно стихает, большая часть цинка и его
соединений растворяется, и наверх всплывает насыщенный водородом никель черного
цвета. Как только раствор становится зеленоватым (Примечание 13), катализатор
отфильтровывают на стеклянном фильтре и промывают 200 мл дистиллированной
воды (Примечание 14) , предварительно нагретой до кипения и охлажденной до 50-
60°С и затем растворителем, в котором планируется вести восстановление.
Катализатор вместе с растворителем переносится в установку для гидрирования
(Примечание 15) . При промывании на фильтре катализатор должен всегда находиться
под слоем жидкости для предотвращения его контакта с воздухом.
Полученный U-Ni-A представляет из себя черный порошок, содержащий 0,80-0,85
г никеля и небольшое количество цинка и его соединений. Вес катализатора -
1,3-1,4 г.
Примечания:
1. Диаметр частиц цинка должен быть минимальным, его чистота при этом не
так важна. Продажная цинковая пыль вполне подходит. Примесь оксида
цинка не играет никакой роли. Может быть использован цинк, содержащий 10%
и более оксида цинка. Однако катализаторы, при получении которых
использовалась разная цинковая пыль, могут отличаться по активности. Для
получения катализаторов одинаковой активности, что необходимо в
сравнительных исследованиях, следует использовать цинковую пыль из одной
упаковки .
2. Если используемая колба слишком мала, смесь может быть выброшена
наружу. Обыкновенная круглодонная колба может быть использована, хотя
грушевидная колба с широким горлом более удобна.
3. Может быть использован хлорид никеля квалификации ХЧ. 1 г никеля
содержится в примерно 4,04 г кристаллического NiCl2*6H20, но так как он
гигроскопичен, прямое взвешивание бесполезно. Для осаждения известного
количества никеля необходимо приготовить раствор, содержащий примерно 1 г
никеля в 10 мл воды, и определить точную концентрацию при помощи диме-
тилглиоксима. Для не экспериментальных процессов это не нужно и раствор
готовят из 4 г хлорида никеля и 10 мл воды.
4. Добавлять раствор хлорида никеля при помощи пипетки нежелательно, так
как это занимает много времени. Вследствие этого активность
катализатора понижается. Может использоваться пипетка с обрезанным кончиком.
5. Продукт представляет собой темно-серый порошок. Как правило осажденный
никель активируют сразу после получения пока он еще мокрый, однако
активный катализатор может быть получен и из никеля высушенного при 100°С
и хранившегося на воздухе. Поэтому можно заранее готовить осажденный
никель и хранить его в сухом виде, чтобы при необходимости активировать
требуемое его количество.
6. Смысл такого порядка добавления состоит в том, что никель при этом
меньше соприкасается с кислородом воздуха. В то же время нами было
доказано, что высушивание осажденного никеля мало сказывается на
активности получаемого из него катализатора, и поэтому допустим обратный
порядок добавления: никель переносят в химический стакан и к нему прибавля-
ют при перемешивании раствор гидроксида натрия. При этом контролировать
реакцию гораздо проще.
7. При использовании 80 мл 10% раствора гидроксида натрия получается более
активный, но более объемистый катализатор, вес которого составляет 10
г.
8. Активность катализатора снижается, если обработку ведут при более
высокой температуре либо дольше по времени, до тех пор, пока выделение
водорода не прекратится полностью.
9. При этом в катализаторе остаются следовые количества щелочи. Если
присутствие щелочи в катализаторе нежелательно, промывание ведут до тех
пор, пока промывные воды не станут нейтральными по фенолфталеину.
Щелочь можно довольно легко удалить, если промыть катализатор 2-3 раза
теплой водой, затем насыщенным раствором хлорида натрия и еще несколько
раз теплой водой.
10.Более активный катализатор получается, если обработку ведут 160 мл 20%
пропионовой кислоты при 50°С в течение 4-5 минут.
11.Добавление можно вести в обратном порядке (см. примечание 6).
12 . Можно проводить обработку при 40°С 4 минуты.
13.Часть никеля растворяется в уксусной кислоте, придавая раствору зеленый
цвет. Если раствор бесцветен, перемешивание следует продолжать до его
позеленения, чтобы получить активный катализатор. Сразу после этого
смесь фильтруют: при более длительной обработке уменьшается содержание
никеля в катализаторе.
14. Уксусная кислота, адсорбированная никелем, вымывается из него гораздо
проще, чем щелочь.
15. Альтернативно катализатор можно перенести в установку для гидрирования,
суспендируя его в дистиллированной воде, чтобы затем вытеснить ее
нужным растворителем.
Ка т ализ а т оры,
приготовленные
из ацетата никеля
Катализаторы, полученные из ацетата никеля, не уступают по активности
полученным из хлорида. Так как ацетат никеля реагирует с цинковой пылью
интенсивнее, чем хлорид, реакцию следует проводить в большем по объему реакционном
сосуде и при хорошем перемешивании.
U-Ni-B, полученный из ацетата никеля, более активен, чем полученный из
хлорида, тогда как U-Ni-A, полученный из ацетата никеля менее активен, чем
полученный из хлорида.
Пример 5
U-Ni-B из ацетата никеля
4,24 г тетрагидрата ацетата никеля растворены при нагревании на кипящей
водяной бане в 20 мл воды, и горячий раствор при перемешивании быстро добавлен
к суспензии 10 г цинковой пыли в 10 мл воды в 0,5 л колбе, нагреваемой на
кипящей водяной бане. Необходимо хорошее перемешивание, так как реакция идет
очень бурно, смесь пенится и может быть выброшена из колбы. По окончании
реакции к смеси аккуратно добавляют 200 г 10% раствора гидроксида натрия и,
поддерживая температуру в районе 50-55°С, продолжают перемешивание в течение
15 минут. Когда катализатор осядет на дно, материнский раствор сливают и
промывают остаток два раза по 100 мл горячей дистиллированной воды, затем дважды
растворителем, который планируется использовать, порциями по 50 мл. Получают
катализатор, весящий 8,5-10,5 г и содержащий примерно 1 г никеля, а также
значительные количества цинка и его соединений и щелочь.
Пример 6
U-Ni-A из ацетата никеля
К никелю, полученному как это описано в примере 5, вместо раствора щелочи
добавляют 160 мл 13% уксусной кислоты. Смесь перемешивают до тех пор, пока
выделение водорода не начнет стихать, раствор приобретет зеленый цвет и
катализатор не начнет всплывать на его поверхность. Катализатор фильтруют на
фильтре Шотта и промывают 200 мл горячей дистиллированной воды и затем 100 мл
другого растворителя. Он содержит небольшие количества цинка и оксида цинка и
весит примерно 0,7 г.
Катализатор U-Ni-C
Чтобы получить катализатор со сравнительно меньшим диаметром частиц,
необходимо замедлить реакцию их образования. Скорость ион-обменной реакции
зависит от многих факторов, таких как разница стандартных электродных потенциалов
цинка и осаждаемого металла, диаметр частиц цинка, концентрация раствора
соли, температура и скорость перемешивания. Из них легче всего контролировать
температуру; остальные факторы определяются главным образом природой и
качественными характеристиками реактивов. При низких температурах реакция ионного
обмена протекает медленно, и металл осаждается на поверхности цинковой пыли
равномерно, диаметр образующихся частиц мал. При осаждении никеля при низких
температурах получается высокоактивный никелевый катализатор Урушибары.
Однако его приготовление занимает много времени.
Пример 7
U-Ni-CB
В 100 мл колбу, содержащую 10 г цинковой пыли и 4 мл воды, добавляют 10 мл
водного раствора, содержащего 4,04 г NiCl2*6H20. Смесь перемешивается при
комнатной температуре либо при охлаждении водой/льдом (охлаждать смесь
рекомендуется при больших загрузках), пока из раствора не исчезнет зеленый цвет
ионов никеля. Перемешивание можно прекратить через час, так как на этой
отметке реакция уже почти заканчивается, и оставить смесь до полного ее
обесцвечивания. Весь процесс занимает 3-4 часа. Осажденный никель переносят в 300
мл стакан и промывают 200 мл холодной дистиллированной воды.
Для активации полученного никеля к нему добавляют 160 мл холодного 10%
раствора гидроксида натрия и перемешивают смесь в течение часа, при этом, как
правило, требуется охлаждение холодной водой или льдом. Когда большая часть
никеля осядет, с него аккуратно декантируют материнский раствор и промывают
его два раза по 100 мл холодной дистиллированной воды и два раза по 50 мл
растворителя. Катализатор содержит около грамма никеля; также он всегда
содержит цинк, оксид цинка и следовые количества щелочи. Весит 8-11 г.
Пример 8
U-Ni-CA
Осажденный никель (см. пример 7) помещают в 500 мл химический стакан и при
охлаждении аккуратно обрабатывают его 200 мл 10% уксусной кислоты. Примерно
через 5 минут выделение водорода ослабевает и никель всплывает на поверхность
зеленоватого раствора. Тогда катализатор отфильтровывают на стеклянном фильт-
ре и промывают 200 мл холодной дистиллированной воды и 100 мл растворителя.
Он представляет собой тонкий порошок, весящий 0,6-0,8 г и содержащий 0,4-0,5
г цинка вместе с небольшими количествами цинка и его оксида.
Упрощенные методы
приготовления
кат ализ а т оров
Урушибары
Реакция раствора хлорида никеля с цинковой пылью экзотермична. В нескольких
экспериментах мы попытались воспользоваться этим, чтобы ускорить реакцию и
упростить процедуру. Эксперименты, в которых насыщенный раствор хлорида
никеля добавлялся к цинковой пыли не были успешными, так как реакция в этом
случае идет слишком бурно и при хорошем перемешивании может легко выйти из-под
контроля, а без перемешивания не может быть достигнуто однородное осаждение
никеля. Как выяснилось, хорошая методика, позволяющая получить высокоактивный
катализатор за несколько минут, заключается в добавлении твердого хлорида
никеля к цинковой пыли, смешанной с небольшим количеством воды. Катализаторы,
приготовленные из никеля, осажденного таким способом, получили названия U-Ni-
A(s) и U-Ni-B(s). Несмотря на упрощения в методике их приготовления, они
обладают довольно высокой активностью, и эксперименты по гидрированию кетонов
доказывают их эффективность.
Пример 9
Осаждение никеля по
упрощенной методике
4,04 г гексагидрата хлорида никеля добавляются в один прием в 50 мл
химический стакан, содержащий 10 г цинковой пыли, смешанной с 4 мл воды. Смесь
перемешивается стеклянной палочкой. Реакция протекает очень бурно и через
несколько минут смесь загустевает (Примечание 1). Содержимое стакана тогда
промывается 200 мл холодной воды. Остаток весит около 13,5 г и содержит около 1
г никеля.
Примечание:
1. Реакция начинается при комнатной температуре, а затем смесь
разогревается до 60-70°С. При больших загрузках температура может достигнуть
100°С, при этом значительная часть воды испаряется.
Пример 10
U-Ni-B(s)
Осажденный никель (см. пример 9) помещают в 300 мл стакан и при
перемешивании добавляют к нему 160 г 10% раствора гидроксида натрия. Смесь нагревают до
50°С на водяной бане. Перемешивание продолжают в течение 15 минут, затем дают
никелю осесть и декантируют с него материнский раствор. Катализатор промывают
2x100 мл дистиллированной воды и таким же количеством растворителя.
Получаемый по этому способу никель окрашен в черный цвет и менее объемист, чем
обычный U-Ni-B (последний представляет собой серый порошок).
Пример 11
U-Ni-A(s)
В 300 мл химический стакан помещается осажденный никель (см. пример 9) и к
нему добавляется 150 мл 20% уксусной кислоты. Смесь перемешивается несколько
минут при комнатной температуре до тех пор, пока выделение водорода не начнет
стихать и на поверхность зеленоватого раствора не начнет всплывать никель.
Твердый остаток отфильтровывается на фильтре Шотта и промывается 200 мл
дистиллированной воды при 50-60°С. Затем его вместе с небольшим количеством воды
переносят в 100 мл стакан, содержащий 50 мл растворителя, декантируют
жидкость, и промывают его еще два раза по 50 мл растворителя. Катализатор
следует предохранять от контакта с воздухом.
Катализаторы Урушибары,
активированные водным
раствором аммиака
Осажденный никель, активированный водным раствором аммиака, получил
название U-Ni-NH3. Значительное количество аммиака остается в катализаторе даже
после тщательного промывания водой.
Пример 12
U-Ni-NH3
Осажденный никель, содержащий около 1 г металлического никеля (Пример 2),
прибавляется к 100 мл 14% водного раствора аммиака (Примечание 1), и смесь,
нагреваемая на водяной бане до 50-60°С, перемешивается в течение 15-20 минут,
пока не начнет стихать выделение водорода. Смеси дают отстояться и
декантируют материнский раствор с осадка катализатора, который затем промывают при
тщательном перемешивании 2x20 мл метанола или этанола. Полученный U-Ni-NH3
представляет собой темно-серый порошок (темнее, чем U-Ni-B) и весит 8,6 г. Он
содержит много цинка и его соединений.
Примечание:
1. Обработка никеля большим количеством аммиака, достаточным для
растворения всего цинка и его соединений, не влияет на активность катализатора.
Катализаторы Урушибары,
обработанные соляной кислотой
Активация катализаторов Урушибары ведется растворами щелочей и кислот, при
этом удаляются дезактивирующие примеси и происходит эрозия поверхности
никеля. В предыдущей главе нами было показано, что уксусная и пропионовая кислоты
являются хорошими активирующими агентами, тогда как муравьиная, масляная и
соляная кислоты менее эффективны. Экспериментальное восстановление кетонов на
U-Ni-A(HCl) выявило его крайне низкую активность по сравнению с другими
разновидностями U-Ni-A. Это связано либо с тем, что большая часть никеля
растворяется при его обработке сильной кислотой, либо с тем, что на поверхности
катализатора осаждаются соединения хлора, отравляющие его.
Пример 13
U-Ni-A(HCl)
К осажденному никелю, содержащему около грамма металлического никеля
(Пример 2 или Пример 9, упрощенный метод), прибавляется 480 мл 0,75 Н
хлороводородной кислоты и смесь перемешивается при комнатной температуре. Примерно
через минуту раствор становится зеленым и на его поверхность всплывает никель в
виде черного осадка. Раствор фильтруют через стеклянный фильтр и промывают
катализатор 400 мл дистиллированной воды. Нельзя допускать его контакта с
воздухом; вместе с небольшим количеством воды его переносят в химический
стакан с 50 мл растворителя и промывают еще два раза 50 мл растворителя.
Катализатор U-Ni-BA
Для осаждения никеля из раствора его соли вместо цинка может использоваться
алюминий. При этом из всех солей никеля предпочтение отдается хлориду.
Катализатор U-Ni-BA, получаемый обработкой осажденного алюминием никеля раствором
щелочи, избирательно катализирует восстановление ароматических ядер.
Продажная алюминиевая пудра реагирует с раствором хлорида никеля слишком
бурно, смесь сильно пенится и может быть выброшена из колбы. Контролировать
реакцию очень трудно; небольшое количество поверхностно-активного агента
предотвращает вспенивание реакционной массы, но сильно понижает активность
катализатора . Тем не менее, полученный таким способом катализатор подходит для
гидрирования в газовой фазе.
Пример 14
U-Ni-BA
(a) Для гидрирования в газовой фазе
Суспензия 10 г алюминиевой пудры в небольшом количестве воды нагревается на
кипящей водяной бане и к ней добавляется 10 мл нагретого до 90°С раствора,
содержащего 4 г гексагидрата хлорида никеля. Происходит бурная реакция, по
окончании которой воду отгоняют и к сухому остатку прибавляют 200 мл 20%
раствора гидроксида натрия. Необходимо тщательное перемешивание и охлаждение,
так как смесь сильно разогревается. Алюминий быстро растворяется, смесь
перемешивается еще 5 минут, после чего материнский раствор декантируют и остаток
промывают несколько раз дистиллированной водой, нагретой до 50-60°С и затем
метанолом. Катализатор содержит примерно 1 г никеля.
(b) С гранулированным алюминием
Для осаждения никеля из раствора хлорида никеля намного удобнее
использовать гранулированный алюминий. Продажный гранулированный алюминий необходимо
просеивать через сито, так как гранулы могут быть разного диаметра. Наиболее
подходящий диаметр 40-80 mesh. При использовании гранул небольшого диаметра
реакцию труднее контролировать и активность получаемого катализатора трудно
предсказать. Перед использованием алюминий обрабатывают 3% раствором щелочи,
чтобы очистить его поверхность.
Кусочки алюминиевой проволоки подходящего диаметра также могут быть
использованы, но их размер должен быть настолько мал, насколько это возможно. U-Ni-
BA получают из осажденного алюминием никеля по методике, описанной для U-Ni-
В.
Активность катализаторов, приготовленных при различных условиях, изучалась
на примере восстановления ацетона. Приготовление U-Ni-BA занимает больше
времени по сравнению с U-Ni-B и U-Ni-A, однако это не имеет большого значения,
так как осажденный никель может быть приготовлен заранее, и храниться в сухом
виде.
Пример 15
U-Ni-BA
10 г гранулированного алюминия (~ 100 mesh) тщательно промываются водой и к
ним добавляется 50 мл 3% раствора гидроксида натрия. Происходит бурная реак-
ция с выделением водорода, реакционная масса пенится и нагревается.
Необходимо следить, чтобы смесь не выбросило из колбы. Когда поверхность алюминиевых
зерен станет достаточно чистой, добавляется холодная вода и раствор
декантируется, а алюминий промывается несколько раз водой до нейтральной реакции
промывных вод.
Алюминий вместе с 5-6 мл дистиллированной воды переносится в широкогорлую
500 мл колбу (Примечание 1) и нагревается на кипящей водяной бане.
Одновременно с этим готовится раствор 8,08 г гексагидрата хлорида никеля в 20 мл
дистиллированной воды, который затем нагревается до кипения и быстро
прибавляется к алюминию. Реакция идет бурно с сильным вспениванием. Реакционная
масса перемешивается до тех пор, пока не прореагирует весь хлорид никеля, при
этом поверхность алюминиевых зерен становится черной, и они частично
всплывают на поверхность раствора. Значительная часть воды испаряется, вследствие
чего раствор густеет, и по охлаждении практически полностью затвердевает.
Твердый остаток разбивают шпателем и промывают два-три раза водой для
удаления водо-растворимых примесей.
К осажденному никелю прибавляют небольшое количество воды и охлаждают его
на ледяной бане. Затем медленно и при тщательном перемешивании прибавляют к
нему 250 г 20% раствора гидроксида натрия. Смесь следует хорошо охлаждать,
удерживая температуру реакции в районе 60°С и добавлять гидроксид натрия как
можно медленнее. Первые порции щелочи часто вызывают очень бурное вскипание
смеси. На добавление половины раствора гидроксида натрия уходит около 10
минут , за это время реакция стихает и вторую половину можно добавить за один
раз. Обработку ведут до прекращения выделения водорода. При необходимости
смесь нагревают до 50°С. Затем перемешивание прекращают и дают раствору
отстоятся несколько минут. Когда практически весь никель осядет, материнский
раствор декантируют (Примечание 2) и остаток промывают 5x100 мл
дистиллированной воды, нагретой до 50-60°С, и 3x50 мл этанола или другого растворителя.
После щелочной обработки катализатор следует предохранять от контакта с
воздухом.
Для промывания катализатора используется дистиллированная вода.
Полученный U-Ni-BA содержит примерно 2 г никеля, немного алюминия и
следовые количества щелочи. Он представляет собой черный порошок, похожий на U-Ni-
А и содержит очень мелкие частицы.
Пример 16
U-Ni-BA
Осажденный никель (из хранившегося осажденного никеля), приготовленный, как
это описано в примере 15 (Примечание 3) из 50 г гранулированного алюминия
(100 mesh) и 100 мл раствора, содержащего 40 г NiCl2'6H20, тщательно
промывается водой, фильтруется на Бюхнере и сушится (Примечание 4) . Его масса
составляет примерно 70 г, но может меняться в зависимости от условий, при
которых он был приготовлен. Для получения U-Ni-BA, содержащего ~2 г никеля, пятая
часть (примерно 14 г) сухого осажденного никеля обрабатывается 250 г 20%
раствора гидроксида натрия, как это описано в примере 15.
Примечания:
1. Может также использоваться 500 мл химический стакан.
2. Обычно мелкие частицы катализатора не оседают полностью, а так как
длительная обработка щелочью отрицательно сказывается на активности
катализатора, материнский раствор декантируют еще до того, как все частицы
осядут.
3. Используется литровая колба или химический стакан.
4. Осажденный никель можно сушить на воздухе. Сушка при уменьшенном
давлении желательна, хотя и не обязательна.
(с) Усовершенствованная процедура приготовления U-Ni-BA
В примере 15 мы видели, что реакция между алюминием и раствором хлорида
никеля идет настолько бурно, что ее невозможно контролировать внешним
охлаждением. Поэтому таким способом не удается получить катализаторы, сходные по
активности , даже если точно следовать определенной методике. В связи с этим мы
усовершенствовали процедуру, приведенную выше.
Предварительная обработка алюминиевых гранул щелочью не влияет на
каталитическую активность получаемого никеля. Однако после такой обработки алюминий
нужно тщательно промывать, до тех пор, пока промывные воды не станут
нейтральными, что занимает много времени. Этот недостаток легко устраняется,
если вместо щелочи использовать разбавленную соляную кислоту.
Активность никеля определяется главным образом условиями, при которых он
осаждается. Процесс активации тоже оказывает на нее некоторое влияние.
Экспериментально нами изучалось влияние концентрации раствора хлорида
никеля и температуры реакции на активность катализатора. В случае, когда нагретый
до кипения раствор 4,04 г NiCl2'6H20 в 10 мл воды прибавляется к алюминиевым
гранулам в приборе, нагреваемом на кипящей водяной бане, реакция идет слишком
бурно, чтобы ее можно было контролировать, охлаждая прибор водой. То же самое
происходит, если берется раствор, концентрация которого вдвое меньше.
Понизить температуру смеси можно, только добавив к ней холодной воды. Тем не
менее если еще более разбавленный раствор, нагретый до 65°С (а не до кипения)
прибавляется к алюминиевым гранулам при комнатной температуре, температуру
реакции можно удержать в пределах 70-80°С.
На практике лучше прибавлять сравнительно разбавленный раствор хлорида
никеля при комнатной температуре, чем при нагревании на водяной бане, даже
несильном .
Когда реакция протекает спокойно, никель осаждается в виде черного порошка,
если же она идет бурно, осажденный никель оказывается серым или темно серым
порошком, часто с металлическим блеском: бурное течение реакции способствует
кристаллизации никеля и понижает его каталитическую активность.
Усовершенствованная процедура разрабатывалась с учетом перечисленных выше
факторов. Катализатор использовался для гидрирования этилсалицилата под
давлением, и его активность оказалась высокой и вполне предсказуемой.
Пример 17
U-Ni-BA
В химическом стакане к 50 г гранулированного алюминия (40-80 mesh)
прибавляют 50 мл 6 Н НС1. Стакан нагревают на водяной бане. Когда поверхность
алюминиевых гранул становится чистой, большую часть кислоты декантируют,
несколько раз промывают алюминий водой, переносят его в 1 л широкогорлую круг-
лодонную колбу (Примечание 1) и быстро добавляют к нему 200 мл раствора,
содержащего 40,4 г NiCl2'6H20. Колбу нагревают непродолжительное время на
водяной бане, чтобы запустить реакцию, перемешивая содержимое стальным шпателем.
Температура не должна превышать 70°С (Примечание 2), иначе реакция может
выйти из под контроля. Никель постепенно осаждается на поверхности алюминиевых
гранул, придавая им черный цвет. Через некоторое время смесь густеет и
реакция останавливается; тогда колбу нагревают на кипящей водяной бане
(Примечание 3) до полного исчезновения ионов никеля из раствора. Полученную пасту
промывают несколько раз водой, чтобы удалить все водо-растворимые примеси и
отфильтровывают остаток на Бюхнере.
Осажденный никель весит 65-70 г и содержит примерно 10 г металлического
никеля. Его следует хранить без доступа влаги. Во всех вышеописанных процедурах
для промывания можно использовать водопроводную воду.
Для получения U-Ni-BA, содержащего примерно 2 г никеля, пятую часть
полученного материала обрабатывают раствором гидроксида натрия.
Сухой осажденный никель прибавляется небольшими порциями к 250 мл 20%
раствора гидроксида натрия в 1 л трехгорлой круглодонной колбе, оборудованной
хорошей мешалкой и термометром. Реакция идет бурно и колбу необходимо
охлаждать на ледяной бане, чтобы удержать температуру в пределах 50-55°С.
Прибавление всего осажденного никеля занимает 10-15 минут. Перемешивание продолжают
до прекращения выделения водорода. При необходимости смесь нагревают до 50°С.
По окончании реакции смеси дают отстояться несколько минут (Примечание 4) и
большую часть жидкости декантируют. Катализатор переносят в 100 мл стакан и
промывают несколько раз дистиллированной водой до нейтральной реакции (всего
требуется около 200 мл), и затем этанолом или другим растворителем.
Примечания:
1. Вместо широкогорлой круглодонной колбы можно использовать химический
стакан.
2. Температуру регулируют, при необходимости охлаждая колбу на ледяной
бане или нагревая на водяной бане.
3. Без нагревания в конце реакции никель не уходит из раствора полностью,
и активность катализатора оказывается ниже. На этом этапе смесь можно
нагревать до 90-100°С.
4. Мелкие частицы оседают медленно и раствор декантируется, пока все еще
мутный, так как длительный контакт со щелочью понижает активность
катализатора .
Катализатор U-Ni-AA
U-Ni-AA получают, обрабатывая уксусной кислотой осажденный алюминием
никель. Осаждение никеля алюминием ведут так же, как это описано для U-Ni-BA.
Так как алюминий реагирует с уксусной кислотой крайне медленно, различные
методики, такие как добавление минеральных солей, применяются, чтобы ускорить
их взаимодействие. В большинстве случаев может использоваться насыщенный
раствор хлорида натрия в 40% уксусной кислоте. При обработке осажденного никеля
уксусной кислотой никель остается на поверхности алюминиевых гранул и не
отделяется от них, как при щелочной обработке. Таким образом, частицы алюминия
выступают в роли носителя, что делает такой катализатор пригодным для
гидрирования в газовой фазе.
Пример 18
U-Ni-AA
80 мл раствора, содержащего 32 г гексагидрата хлорида никеля нагревается до
50-60°С и при перемешивании прибавляется к 60 г гранулированного алюминия (45
mesh), суспендированного в небольшом количестве воды. Никель осаждается на
поверхности алюминиевых гранул. Реакцию контролируют, помещая колбу в
холодную либо горячую воду (Примечание 1). Осажденный никель промывается холодной
водой и обрабатывается 3-7 минут 385 мл 40% уксусной кислоты, содержащей 89 г
хлорида натрия (насыщенный раствор). Большая часть жидкости декантируется и
катализатор промывается 2 л дистиллированной воды и необходимым количеством
этанола. Катализатор содержит около 8 г никеля.
Примечание:
1. Осаждение никеля обычно проводят согласно методике, описанной в примере
17, но для приготовления U-Ni-AA для гидрирования в газовой фазе
следует брать алюминий с большим диаметром частиц и раствор хлорида никеля
концентрации как в примере 15.
Растворите 4 г хлорид гидрата никеля (Nickel Chloride hydrate) (светло-
зелёные кристаллы) в 75 мл 95% этанола, установив всё это на магнитную
мешалку и нагрев до 50%. После того как соль раствориться, уберите мешалку и до-
бавте 1 мл воды и 1 мл конц. солянки. Пока температура раствора держится при
50°С медленно добавте 5 г алюминиевой фольги [прим.пер. - в оригинале regular
Reynolds wrap] порезанной на полосочки размером 0,6x2,5 см порциями по 1 г,
перемешивая всё это вручную. Алюминий будет медленно реагировать с солью
никеля, формируя металл - никель (Ni) в виде тёмно-серого порошка, который
осядет на дно. Во время реакции происходит лёгкое вспенивание водорода.
Добавляйте алюминиий так, чтобы вспенивание было равномерным и температура
держалась в районе 50°С.Это может занять до 2 часов.
К концу добавления алюминия весь зелёный цвет никелевой соли должен
исчезнуть. Если остаётся какой-то цвет, добавьте ещё 1 г алюминия и ждите пока
раствор не просветлеет. Полученный никелевый порошок добавили к 100 мл 20%
NaOH и вручную мешали полчаса при 60°С. Избыток NaOH декантировали, а никель
промыли 5x100 мл дистиллированной воды для того, чтобы удалить остатки
основания. На данный момент у вас должен получиться катализатор Никель Урушибары,
который уже можно использовать для восстановления.
Соль никеля можно недорого купить, а можно и получить - растворить
концентрированной кислотой нихром (80% Ni, 20% Сг), осадить щёлочью гидроксид,
отфильтровать , залить концентрированным нашатырным спиртом - хром перейдёт в
растворимый комплекс, никель останется. Отфильтровать, промыть, растворить
солянкой, выпарить - вот вам и хлорид никеля.
Никель Ренея
Осторожно! Сухой Никель Ренея может самовоспламениться.
В сосуд 5 литров и более (рекомендую "более", так как может быть
выплескивание) помещают взвесь 50 г сплава Ni-AL (соотношение примерно 50/50) в 500
мл воды, затем добавляют примерно 80 г NaOH с такой скоростью, чтобы
образующаяся пена не успевала выливаться. После окончания реакции смесь оставляют на
10 мин, а затем нагревают на водяной бане до 70 °С в течение 30 мин. Никель
оседает на дно. Верхний слой декантируют. Катализатор промывают 2-3 раза
водой, затем 2-3 раза встряхивают с растворителем с параллельной декантацией.
Используемые растворители: вода, этилацетат, диоксан, (мета, эта, пропа,
изопропа)нол или тому подобное.
Скелетный никелевый катализатор
NiAl2 + 6NaOH —> Ni + 2Na3A103 + ЗН2
Реактивы:
• Никель-алюминиевый сплав Ренея - 10 г
• NaOH - 10 г
Осторожно! При реакции выделяется водород, и работу следует проводить в
хорошо действующем вытяжном шкафу. Катализатор пирофорен и на воздухе
самовоспламеняется. Поэтому все остатки катализатора, в том числе и на фильтре стоит
хранить под слоем воды.
В стакане емкостью 1 л взвесь 10 г никель-алюминиевого сплава Ренея
(Примечание 1) , содержащего 30-50% никеля, в 100 мл дистиллированной воды. Затем
прибавляют твердый NaOH с такой скоростью, чтобы вспенивание не происходило
слишком бурно. Энергичное течение реакции начинается после некоторого
индукционного периода, поэтому вначале следует проявлять осторожность. Когда
дальнейшее прибавление гидрооксида не будет больше приводить к заметному
вскипанию (до этого момента необходимо добавить примерно 16 г) смесь выдерживают
при комнатной температуре 10 минут и затем 30 минут на водяной бане при 70°С.
По истечении указанного времени жидкость, находящуюся поверх осевшего на дно
стакана никеля, тщательно декантируют и катализатор промывают водой,
перемешивая и сливая воду с отстоявшегося осадка. Промывку ведут до достижения
нейтральной реакции промывных вод по фенолфталеину. Таким же способом вытесняют
воду спиртом (20-30 мл) . Катализатор хранят в стекле под слоем спирта. Хотя
катализатор можно хранить таким образом некоторое время, более целесообразно
готовить его непосредственно перед употреблением, избегая заметного падения
его активности при хранении. Проверить можно так: положите немного на бумагу
и через 1-2 минуты он должен самовозгореться.
Примечание:
1. Сплав никеля-алюминия (50 на 50) можно сделать самому в муфельной печке
при температуре 900-1100 градусов.
Дополнение к примечанию.
В книгах пишут, что берут шамотный тигель, 60% по массе чистого алюминия
(пойдёт алюминиевая проволока, но не кастрюли) и расплавляют в атмосфере
аргона, или в обычной атмосфере под слоем NaCl, при достижении 1200°С, кидают
сразу весь никель в кусках. Обещают резкий подъём температуры до 1300-1400°С,
потом остужают и переводят в стружку на станке.
У меня несколько по-другому получилось.
Расплавил алюминий в стальном стакане, выложенном изнутри асбестом, под
слоем соли и догнал примерно до 1000°С, затем кинул никель. Никель получал
электролизом NiS04. Никакого нагрева не произошло, никель благополучно осел
на дно. Нагрев до плавления никеля (порядка 1400°С) моя печка не даёт.
Во втором случае я поступил хитрее, использовал смесь оксида никеля и
чистого никеля, завёрнутый в фольгу, для повышения активности добавил к никелю
3% оксида хрома. Соответственно берешь больше алюминия. В расплавленный
алюминий кидаешь не очень большие пакеты с никелем-оксидом никеля.
Здесь всё прошло отлично, да ещё и фейерверк неплохой получился.
Никель получал добавлением алюминиевой пудры к раствору сульфата никеля в
воде. Оксид - нагреванием карбоната никеля.
Только один недостаток - в чушке получилось повышенное содержание А1203, в
основном в верхней трети.
Так что если есть возможность нагреть до 1400°С, то делать лучше, как в
книгах, если нет - то по этому способу.
Небольшие (до 50 г) порции можно просто расплавить автогеном в алундовом
тигле, только прикрытым крышкой.
Пирофорный никель.
Никель Сабатье
Никель также можно получить в виде тонкого порошка, разлагая соли
органических кислот (Примечание 1). Но так как никель плохо растворяется в
органических кислотах, получим метанат (или формиат) никеля, то есть никелевую соль
метановой (или муравьиной) кислоты, следующим образом.
Из раствора сульфата никеля осадим, добавляя соду, карбонат никеля, который
при взаимодействии с водой (гидролиз) частично переходит в гидроксид никеля.
Осадок быстро отфильтруем и растворим при нагревании в 30-50%-ной метановой
кислоте (муравьиная кислота). При этом удаляется угольная кислота, и
образуется метанат никеля Ni(HCOO)2, который выкристаллизовывается при увеличении
концентрации раствора. (Осторожно! Метановая кислота едкая, а летучие пары
ядовиты. Опыт проводить под тягой или на открытом воздухе!)
Кроме этого, можно приготовить соль с помощью реакции двойного обмена.
Растворим 5 г сульфата никеля в воде и добавим раствор 4 г метаната (формиата)
натрия. Соли взаимодействуют по схеме:
NiS04 + 2NaHCOO = Ni(HCOO)2 + Na2S04
При увеличении концентрации раствора сначала выделяется метанат никеля;
легкорастворимый сульфат натрия останется в маточном растворе.
Прокаливая соль в пробирке, получим легкие крошки порошка никеля. Благодаря
своей большой поверхности тонкодисперсные металлы химически очень активны.
Например, порошок никеля является незаменимым катализатором при присоединении
водорода (гидрирование) органическими молекулами (например, при отвержении
жиров).
Примечание:
1. Вместо формиата никеля, в эту реакцию можно взять оксалат или цитрат -
так как они нерастворимы в воде, их можно осадить из раствора никелевой
соли, добавляя оксалат (щавелевая кислота) или цитрат (лимонная кислота)
натрия.
Активированный никель
Активированный никель - это тот же самый никель, в котором содержатся
примеси как минимум двух (обязательно) металлов - это могут быть любые два из
хрома, молибдена, кобальта и марганца. Наилучший результат был получен при
пропорциях 1,5 г хрома на 3 г молибдена на 45,5 г никеля. Но в любом случае -
активность таким образом приготовленного катализатора в 5-20 раз превышает
активность "нормального" скелетного никеля. Интересующиеся деталями могут
посмотреть US3997478 - там есть все детали, только катализатор готовится
обычным ренеевским способом (растворение сплава с алюминием в щёлочи).
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Электроника
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРИБОРА ДЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
А. В. Шавлов
Преобразователь аналоговых сигналов в числоимпульсный код
передает данные в персональный компьютер через стандартный СОМ-порт.
Погрешность преобразователя ±0.01% вблизи верхней границы
измеряемого диапазона, погрешность измерения температуры +0.05°С при
времени измерения 10 с.
В задачах автоматизации эксперимента, когда требуется сравнительно высокая
точность измерений (погрешность 0.1-0.01%) и нет жестких ограничений на время
измерений (медленные процессы), целесообразно преобразование аналогового
сигнала в числоимпульсный код невысокой частоты и счет импульсов проводить с
помощью персонального компьютера.
По этому принципу построен шестиканальный вторичный преобразователь прибора
для теплофизических измерений. Он имеет два канала для подключения датчиков
температуры - термопреобразователей сопротивления с градуировкой 50 МП или
100 МП (М - медный, П - платиновый), два канала для подключения токовых
сигналов 4—20 мА и два канала для числоимпульсных сигналов частотой 0-0.9 кГц. В
состав прибора входят электронный блок, гальванически изолированная
двухпроводная линия связи длиной до 300 м и персональный компьютер.
Электронный блок обеспечивает питание, коммутацию и преобразование
электрических сигналов датчиков в числоимпульсныи код. От него сигналы подаются
через линию связи в последовательный СОМ-порт компьютера. Компьютер по
программе подсчитывает число изменений состояния цепи за фиксированный промежуток
времени и вычисляет частоту. Оптимальные параметры сигнала: частота 0-1 кГц,
длительность импульса 0.5 мс.
Электронный блок содержит один преобразователь аналогового сигнала в число-
импульсный код, к которому поочередно подключаются датчики. Переключение
датчиков осуществляется программно формируемыми одиночными импульсами
длительностью 100 мс. Каждый импульс производит одно переключение.
Ос = 0; Time = 0;
N = 0; К = 0
Опрос состояния
СОМ-порта
Конец опроса
"Ошибка связи"
Переключение
датчика через
СОМ-порт
Cic = Cic + 1
Time = 0
/V = 0
К = К + \
N = 0; M[N] = К;
N = N+ 1
Нет
Конец опроса
Рис. 1. Блок-схема программы опроса датчиков.
Чтобы избежать ошибки в определении номеров датчиков, в замкнутый цикл их
коммутации добавлен реперныи числоимпульсныи сигнал. Он имеет фиксированную
частоту 1+0.05 кГц, превышающую частоты числоимпульсных сигналов датчиков (0-
0.9 кГц). По этой максимальной частоте обнаруживается реперныи сигнал,
последующим коммутируемым сигналам присваиваются номера 1, 2, ..., 6, седьмым
должен быть также реперныи сигнал. Если это выполняется, измеренные данные
считаются достоверными, если нет, то снова ищется реперныи сигнал, и цикл
измерений повторяется. На рис. 1 приведена блок-схема, поясняющая работу
программы опроса датчиков.
•220 В
0 0
Цепь
Вых
-120
IV Г
Ин1
Ин2
ИнЗ
Ин4
Ин5
Инб
Ин7
+ 12
Общ
Кл.
L
К датчикам К датчикам темпера- К датчикам К линии
с числоим- туры (ТСМ, ТСП) с токовым связи
пульсным выходным
выходным сигналом
сигналом
Рис. 2. Электрическая схема электронного блока.
М2, МЗ -142ЕН8Б, М4 - К574УД2, М5 - К561ТВ1, Мб
К561ИЕ8; Т1 - КТ502, Т2-Т10 - КТ503; Til, T12
КС191Ф; Д2-Д14 - КД522; К1-К7 - РЭС55А.
Ml - 142EH8B;
- 1108ПП1, М7 -
- АОТ128; Д1 -
На рис. 2 изображена схема электронного блока. Аналоговый сигнал от термо-
датчиков или датчиков с токовым выходом (XI: Вх5, Вхб и Bxl, Вх2) через
коммутатор (Ki_i-K7-i) поступает на преобразователь напряжение-частота (Мб) [1]. С
выхода преобразователя числоимпульсныи сигнал подается на одновибратор М5
[2], формирующий импульсы длительностью 0.5 мс. Далее через передатчик (ТЗ,
Т11) числоимпульсныи сигнал передается в гальванически изолированную линию
связи (XI: Jll, J12) .
Сигналы от датчиков с числоимпульсным выходом (XI: ВхЗ, Вх4) подаются через
коммутатор непосредственно на вход одновибратора. Импульсы, управляющие
коммутацией датчиков, поступают из линии связи через приемник Т12 на десятичный
счетчик-делитель на 7 (М7) . От него через усилитель тока Т4-Т10 включается
одно из реле К1-К7 коммутатора.
Термопреобразователи сопротивления питаются от источника тока М4, Д1, Т1
[3]. К этому же источнику тока подключается через коммутатор резистор
номиналом 200 Ом, от которого в дальнейшем формируется реперныи числоимпульсныи
сигнал.
Рис. 3. Электрическая схема блока линии связи и устройства
перезапуска. Ml - К176ИЕ12, М2 - К561ЛА7; Т1-ТЗ, Т5 - АОТ128, Т4 - КТ503;
Д1, Д2, Д5 - КД522; Д1, Д4 - АЛ307АМ; К - РЭС22.
На рис. 3 представлена электрическая схема блока линии связи. Линия связи
имеет свой трансформаторный источник питания и узел гальванической развязки с
цепями СОМ-порта компьютера, выполненный на оптронах Т1-ТЗ [4]. Светодиоды
оптронов Т1, Т2 и фототранзистор оптрона ТЗ питаются от цепей RTS и DTR СОМ-
порта , на которых программно инициализируются состояния 0 и 1 соответственно.
Сигналом, переключающим датчики, служит переход цепи RTS из состояния 0 в
состояние 1.
В одном корпусе с блоком линии связи смонтировано устройство перезапуска
компьютера, срабатывающее при сбое его работы. Устройство содержит RC-
генератор и счетчик-делитель частоты Ml [2], а также логическую схему М2,
управляющую работой реле К. Постоянная времени устройства 20 мин. Счетчик-
делитель обнуляется импульсами переключения датчиков в цепи RTS. По программе
компьютера циклы опроса датчиков повторяются не реже одного раза в 10 мин.
Сбоем работы компьютера считается ситуация, в которой в течение 20 мин в цепи
RTS не было сформировано ни одного импульса переключения. В этом случае на 5
с включается реле К, перезапускающее компьютер, и обнуляется счетчик-
делитель .
Описанный прибор позволяет измерять токовые и числоимпульсные сигналы
датчиков с погрешностью ±0.01% вблизи верхней границы измеряемого диапазона, а
температуры с погрешностью ±0.05°С при времени опроса каждого датчика 10 с.
Это эквивалентно погрешности 13-разрядного аналого-цифрового преобразователя.
При высокой точности прибор прост и недорог.
Список литературы:
1. Федорков Б.Г., Телец В.А. // Микросхемы ЦДЛ и АЦП: функционирование,
параметры, применение. М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 320.
2. Паршин А.С. // Популярно о цифровых микросхемах. Свердловск: Сред.-Урал,
кн. изд-во, 1989. С. 192.
3. Горошков Б.И. // Радиоэлектронные устройства: Справочник. М. : Радио и
связь, 1985. С. 400.
4. Шевкопляс Б.В. // Микропроцессорные структуры. Инженерные решения:
Справочник. М.: Радио и связь, 1990. С. 512.
Системы
ИНТЕРФЕЙС КОМПЬЮТЕРА И СЕТИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
О.И. Николайчук
Описана организация малой локальной вычислительной сети, состоящей
из одного персонального компьютера и нескольких микроконтроллеров с
шинной линейной организацией на базе интерфейса RS232C для целей
автоматизации научных исследований. Представлена принципиальная схема
диспетчера станции с гальванической развязкой, обеспечивающая
соединение до 16 станций при скорости обмена 28.8 Кбод. Приведен протокол
взаимодействия и устранения конфликтов.
Современные микроконтроллеры семейств MCS-51, AVR фирмы Atmel Corp.[l],
микроконтроллеры фирмы Microchip Corp. [2] характеризуются высокой
производительностью (сравнимой с производительностью процессоров i368), малыми
потребляемыми токами (<6 мА) при достаточно больших токах нагрузки (до 20 мА) . Они
имеют встроенную электрически программируемую память программ и
энергонезависимую память данных, последовательные высокоскоростные каналы передачи
данных, несколько таймеров и развитую систему прерываний. В некоторые
микроконтроллеры встроены 10-16-разрядные аналого-цифровые и цифроаналоговые
преобразователи, аналоговые компараторы, развитая система защиты от зависаний.
Перечисленные качества современных микроконтроллеров, их низкая стоимость и
быстрое снижение цен на персональные компьютеры (ПК) создали предпосылки к
замене в технике автоматизации научного эксперимента морально устаревших и
дорогостоящих модульных систем САМАС, MULTIBUS-II на современные командно-
информационные локальные вычислительные сети (ЛВС), в которых объединены один
ПК и несколько периферийных микроконтроллеров.
В таких сетях ПК играет роль генератора заданий и получателя данных,
осуществляет вторичную обработку, систематизацию, хранение и визуализацию данных.
Периферийные микроконтроллеры выполняют сбор аналоговой и дискретной
информации от различных датчиков, ее первичную обработку, управляют различными
внешними объектами, производят тестирование своих подсистем и передают полученную
информацию в ПК
В командно-информационных ЛВС осуществляются следующие типы информационного
взаимодействия: передача задания или команды от ПК любому из периферийных
контроллеров н прием от него результатов измерений; выполнение любым
периферийным контроллером тестирования по команде ПК с передачей результатов
тестирования обратно в ПК; аппаратный сброс всех периферийных контроллеров по
инициативе ПК; получение ПК информации об аварийных ситуациях по инициативе
любого периферийного контроллера (т.е. без команды от ПК).
Основными требованиями к таким системам являются малая стоимость, простота
организация и высокая надежность. С целью снижения стоимости системы и
обеспечения взаимозаменяемости желательно использовать ПК в стандартной
конфигурации (с двумя портами RS232C) и связь осуществлять через один из них.
Обычно в сетях на основе интерфейса RS232C используют соединения двух типов
- "звезда" или "кольцо": при соединении "звезда" необходимо дополнительно
оснащать ПК коммутатором каналов RS232C, при соединении "кольцо" в каждом из
периферийных контроллеров необходимо иметь соответствующие трансляторы RS232C
[3]. Таким образом, оба типа соединений предполагают использование в сети
дополнительных аппаратных узлов, что увеличивает стоимость системы, снижает ее
надежность, усложняет программное обеспечение.
Еще одним требованием к современным ЛВС, работающим в условиях сильных
электромагнитных и электростатических полей, является наличие гальванической
развязки на напряжения >500В всех периферийных контроллеров и ПК.
IBM PC
ш~и
д
Cm]
Д -I
Ст2
г Д -I
CmN
Рис. 1 Организация малой локальной вычислительной
сети: Cml-CmN - станции, Д — диспетчер.
С учетом описанных выше требований автором создана специализированная ЛВС,
организация которой представлена на рис. 1. В ее состав входят один ПК и до
16 периферийных контроллеров - станции Cml-CmN. В качестве физической среды
используются стандартные готовые компьютерные 9-проводные экранированные
кабели длиной 1.2 или 1.5 м, имеющие два одинаковых 9-контактных разъема DB9. В
составе каждой станции имеется диспетчер Д - интерфейсный узел,
осуществляющий связь собственно станции и физической среды. Каждый диспетчер имеет два
параллельно соединенных блочных разъема DB9. Таким образом, физическая среда
состоит из N последовательно соединенных стандартных кабелей, общая длина ко-
торых при 16 станциях составляет 16 х 1.2 = 19.2 м. Фактически описываемая
ЛВС является шинной сетью с линейной конфигурацией.
R5 /?6 /?7 /?8
+5 2.2 к 390 2.2 к
XI "RS232"
DB9
1—» ТхР 1 3"!
INTO/
Рис. 2 Принципиальная схема диспетчера станции. М1-МЗ
- АОТ101АС; Д1, Д2 - 2Д521; С1 - 100 мкФ х 16В.
На рис. 2 представлена принципиальная схема диспетчера станции. Слева
показан один XI из двух соединенных параллельно блочных разъемов DB9.
Используется шесть линий интерфейса RS232C: линия TxD используется по прямому
назначению - для передачи данных от ПК к станциям, а также через диод Д1 для
формирования отрицательного напряжения на конденсаторе С1; линия RxD используется
по прямому назначению - для приема данных от станций в ПК; линия RTS
используется как источник положительного напряжения; линия DTR используется для
генерации сигнала сброса RST всех станций сети одновременно, а также через диод
Д2 для формирования отрицательного напряжения на конденсаторе С1; линия RI
используется для генерации сигнала занятости шины; линия GND - общая.
С правой стороны рис. 2 показаны внутренние линии сигналов
микроконтроллера . Гальваническая развязка выполнена на трех микросхемах Ml-МЗ - оптронах
АОТ101АС, при этом обеспечивается напряжение развязки >500 В.
Во время работы линия DTR все время должна быть установлена в состояние
логического "0", т.е. напряжение на ней по стандарту RS232C должно быть от -15
до -10 В. Это напряжение через диод Д2 поступает на конденсатор С1, на
котором создается отрицательное напряжение питания, оно также поддерживается
через диод Д1 с линии TxD. Для сброса всех станций одновременно используется
линия DTR, которая на время сброса (1-10 мс) переводится в состояние
логической "1". При этом через резистор R2 включается верхняя оптопара М2 и на
резисторе R9 создается положительный импульс сброса RST, поступающий на
микроконтроллер станции.
Передача данных от ПК происходит по линии TxD через резистор R1, и верхнюю
оптопару микросхемы Ml, с коллектора транзистора которой сигнал поступает на
вход RxD микроконтроллера.
Передача данных с выхода TxD микроконтроллера станции происходит через
нижнюю оптопару микросхемы Ml, при этом необходимые выходные уровни на линии RxD
создаются за счет соединения коллектора транзистора нижней оптопары
микросхемы Ml с линией RTS (положительное напряжение) и эмиттера через резистор R3 с
отрицательным напряжением на С1.
Сигнал занятости BUSY/ вырабатывается микроконтроллером и через нижнюю
оптопару микросхемы МЗ поступает на линию RI. Особенностью является то, что
коллектор транзистора нижней оптопары микросхемы МЗ соединен с линией RTS
(положительное напряжение), а эмиттер через светодиод верхней оптопары и
резистор R4 соединен с отрицательным контактом конденсатора С1. Такое схемное
решение обеспечивает включение верхней оптопары микросхемы МЗ, что означает
генерацию сигнала INTO/ для всех станций при подаче хотя бы одной из них
сигнала BUSY/. Таким образом, если хотя бы один контроллер выставил сигнал BUSY/
и передает данные, все остальные контроллеры, опрашивая линию INTO/,
определяют занятость канала передачи данных.
Номиналы резисторов R1-R4 подобраны такими, чтобы обеспечивалась нормальная
нагрузка на выходные линии интерфейса RS232C при параллельном включении до 16
станций. При использовании оптронов АОТ101АС и общей длине кабеля до 20 м
достигается скорость передачи 28.8 Кбод.
Рассмотрим протокол управления доступом к среде. Использование
стандартизованных кадров обмена данными (ISO 8802.3, ЕСМА-81 и -82 [3]), содержащих
преамбулу, начальный ограничитель кадра, адрес станции-приемника, адрес станции-
источника, код команды, поле данных переменной длины и т.д., в командно-
информационных сетях нецелесообразно из-за большой длины и относительной
сложности их обработки.
В нашем случае используется эффективный укороченный формат команд от ПК,
состоящий всего из четырех байтов: адреса станции-приемника, кода команды,
байта данных и байта контрольной суммы. Если в команде данные отсутствуют,
соответствующее поле заменяется нулем.
Соответственно упрощен и формат кадра ответа (данные от контроллера),
который также содержит четыре байта: первый байт с адресом станции-источника (4
младших бита) и кодом ошибки (4 старших бита), младший и старший байты данных
и байт контрольной суммы.
Алгоритм работы сети следующий. ПК передает кадр команды по линии TxD,
который воспринимают все станции. Станции сравнивают код адреса станции-
приемника из принятого кадра команды со своим индивидуальным кодом,
задаваемым встроенными переключателями. При совпадении кодов адреса одна из станций
выполняет задание, выставляет сигнал BUSY/ и передает в ПК кадр ответа по
линии RxD. При отсутствии ошибок или данных соответствующие поля заменяются
нулями, а в случае ошибки при приеме команды или ее исполнении, а также в
случае аварийной ситуации станция передает код ошибки и два детализирующих кода
в полях данных.
Поскольку при передаче команды ПК только один использует линию TxD,
конфликтов на ней быть не может. При передаче адресуемой станцией кадра данных
по линии RxD и возникновении в одной или нескольких станциях аварийной
ситуации с попыткой передачи кадра ошибки возможны конфликты, т.е. одновременная
передача сообщений несколькими станциями. В этом случае ЛВС превращается в
сеть со случайным доступом и обнаружением конфликтов.
Механизм обработки конфликтов следующий. При возникновении аварийной
ситуации в одной из станций она, анализируя линию INTO/, дожидается освобождения
линии BUSY/, выставляет свой сигнал BUSY/ и передает свое сообщение об
аварии. При этом ПК обнаружит сигнал RI, прервет основную программу и примет со-
ответствующие меры. Если несколько станций одновременно передадут сообщения,
ПК обнаружит ошибку передачи по искажению контрольной суммы, передаст кадр
команды искажения всем станциям, после чего все станции, пытавшиеся
одновременно передать свой сигнал аварийной ситуации, начнут передавать его с
задержками, равными индивидуальному номеру, умноженному на время передачи
одного кадра ответа. Если и при этом возникнут конфликты, ПК произведет
аппаратный сброс веек станций и начнет их последовательное тестирование.
Описанная ЛВС использована для управлении двумя экспериментальными
установками синтеза сложных полупроводниковых структур методов газовой эпитаксии.
Каждая установка оснащена шестью прецизионными сетевыми терморегуляторами (до
800°С, 3.5 кВт), сетевым 8-канальньш измерителем температуры и сетевым
контроллером управления 24 газовыми клапанами и трем регуляторами потока газа, а
также рядом силовых устройств управления.
Список литературы:
1. Atmel Application Specific Standard Products, http://www.atmel.com
2. Microchip Products, http://www.microchip.com
3. Мячев А.А., Степанов В.Н., Шербо В.К. Интерфейсы систем обработки
данных: Справочник; Под ред. А.А. Мячева. М.: Радио и связь, 1989.
Системы
ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
ГЛАВА 9.
ПРИМЕНЕНИЕ DSP1
Высокопроизводительные
модемы для передачи
данных по традиционным
телефонным линиям (POTS)
Модемы (модуляторы/демодуляторы) широко используются для передачи и приема
цифровых данных с аналоговой модуляцией по телефонным сетям общего назначения
(POTS) и частным линиям. Данные передаются в цифровом формате, и телефонный
канал рассчитан на передачу голосовых сигналов в полосе частот от 300 до 3000
Гц. Для телефонного канала передачи характерны высокий уровень искажений,
шума, перекрестные искажения, рассогласования полного сопротивления, паразитные
эхо-сигналы и другие недостатки. Подобные явления незначительно искажают
речевые сигналы, но могут привести к многочисленным ошибкам при цифровой
передаче данных. Основное назначение передающей части модема состоит в том, чтобы
подготовить цифровые данные для передачи по аналоговой голосовой линии. Цель
приемной части модема состоит в том, чтобы получить сигнал в аналоговой форме
1 Уолт Кестер
и восстановить исходные цифровые данные при наличии приемлемого уровня
ошибок. Современные высокопроизводительные модемы используют методы цифровой
обработки для выполнения таких функций, как модуляция, демодуляция, обнаружение
и исправление ошибок, настройка параметров передачи и подавление эхо.
Блок-схема обычного телефонного канала (POTS) показана на рис. 9.1. Чаще
всего телефонная связь осуществляется с помощью нескольких соединений в
телефонной сети. Наиболее широко распространенная абонентская линия представляет
собой двухпроводную витую пару, которая на телефонной станции преобразуется в
четырехпроводную. При этом два проводника работают на передачу и два на
прием. Сигнал преобразуется обратно к 2-проводной паре на линии удаленного
абонента . Преобразование двухпроводной линии в четырехпроводную осуществляется с
помощью так называемой гибридной схемы. Гибридная схема преднамеренно вносит
рассогласование импеданса, чтобы предотвратить колебательный процесс в четы-
рехпроводной магистральной линии. Рассогласование приводит к отражению части
переданного сигнала и возникновению эхо-сигнала на приемной стороне. Это эхо
может привести к потере данных, которые приемник получает от удаленного
модема.
УДАЛЕННЫЙ
МОДЕМ
ПРИЕМНИК
«—i
ПЕРЕДАТЧИК
—►
2
/
/
СДВИГ
ШУМ ЧАСТОТЫ
1 к
/
1
К*Х*У
'2
'
ГИБРИДНАЯ
СХЕМА
/
'2
—►
КАНАЛ
ПЕРЕДАЧИ
/
( ДАЛЬНЕЕ
1 ЭХО
КАНАЛ
ПРИЕМА
4-^
2/
/
ГИБРИДНАЯ
СХЕМА
i
2/
--&-СУ
Y Y
СДВИГ ШУМ
ЧАСТОТЫ
ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ ТРАКТ
БЛИЖНИЙ
2
/
/
|«—
/
МОДЕМ
ПЕРЕДАТЧИК
/ БЛИЖНЕЕ
V ЭХ0
—►
ПРИЕМНИК
Рис. 9.1. Аналоговый модем, работающий с телефонной
линией общего пользования
Полудуплексные модемы могут поочередно, а не одновременно принимать и
передавать данные по двухпроводной линии. Дуплексные модемы также работают на
двухпроводную линию, но способны совмещать передачу и прием данных. Работа в
дуплексном режиме требует от модема способности отделения принимаемого
сигнала от отражения (эха) передаваемого сигнала. Это достигается или назначением
для сигналов разного направления различных частотных диапазонов, разделяемых
с помощью фильтрации, или подавлением эха, при котором синтезируется «эхо» -
копия отраженного передаваемого сигнала и оно вычитается из принимаемого
смешанного сигнала.
В традиционной телефонной связи существует два типа эха. Первое эхо - это
отражение от ближней (входной) гибридной схемы телефонной станции, а второе
эхо - от дальней (выходной) гибридной схемы. В процессе передачи сигнала на
большое расстояние передаваемый сигнал подвергается преобразованиям несущей
частоты с помощью гетеродина. Так как частоты гетеродинов в сети не совсем
совпадают, несущая частота эхо-сигнала, отраженного от выходной гибридной
схемы, может отличаться от несущей частоты передаваемого сигнала. В
современных приложениях этот сдвиг может ухудшить степень подавления эхо-сигнала.
Поэтому для схемы эхоподавления желательно компенсировать этот частотный сдвиг.
Для передачи по телефонным сетям синусоидальная несущая модулируется
цифровым сигналом, в результате чего получается модулированный сигнал звуковой
частоты. Частота несущей выбирается так, чтобы укладываться в пределы полосы
частот телефонного канала. В режиме передачи модем модулирует цифровыми
данными несущую частоту, в режиме приема модем детектирует звуковую несущую и
выделяет из нее цифровые данные.
Цифровой сигнал может быть использован для модуляции амплитуды, частоты или
фазы звуковой несущей, в зависимости от того, какая скорость передачи данных
требуется. Эти три типа модуляции известны как амплитудно-манипулированная
(amplitude shift keying - ASK), частотно-манипулированная (frequency shift
keying - FSK) или фаз о-манипулированная (phase shift keying - PSK) . В
простейшем случае модулированная несущая в каждый момент времени имеет одно из
двух фиксированных значений параметров, то есть одну из двух амплитуд, одну
из двух частот или один из двух фазовых сдвигов. Эти два фиксированных
значения представляют собой логический 0 или логическую 1.
При низких и средних скоростях передачи данных (до 1200 бит/с) используется
частотная модуляция (FSK). Многофазные PSK используются при скоростях
передачи данных от 2400 бит/с до 4800 бит/с. PSK более эффективно использует ширину
диапазона, чем FSK, но ее реализация значительно дороже. ASK наименее
эффективна и используется только для очень низких скоростей передачи (менее чем
100 бит/с). Для скоростей от 9600 бит/с до 33600 бит/с используется
комбинация PSK и ASK, называемая квадратурной амплитудной модуляцией (QAM).
Международный комитет по телеграфной и телефонной связи (ITTC) (CCITT во
Франции) установил стандарты и спецификации для модемов, которые приведены на
рис. 9.2.
CCITT Rec.
V.21
V.22
V.22 bis
V.23
V.26 bis
V.26 ter
V.27 ter
V.32
V.32 bis
V.34
V.90
V.92
Приблизит, дата
1964
1998
2001
Макс,
скорость
(^■мт/пЛ
300
1200
2400
1200
2400
2400
4800
9600
14400
33600
56000*
56000**
Полудуплекс/
Полн.дуплекс/
Ппттятчтт г=»-5гп
FDX
FDX
FDX
HDX
HDX
FDX (ЕС)
HDX
FDX (ЕС)
FDX (ЕС)
FDX (ЕС)
FDX (ЕС)
FDX (ЕС)
Метод модуляции
FSK
PSK
16QAM
FSK
PSK
PSK
8PSK
32QAM
QAM
QAM
РСМ
РСМ
Только на прием, на передачу работает как стандарт V.34
На передачу и на прием
Рис. 9.2. Некоторые стандарты модемов
Задача проектирования высокоэффективных модемов состоит в том, чтобы
достичь максимально возможной скорости передачи данных по телефонным сетям
общего пользования и избежать расходов на использование частных телефонных линий.
Стандарт V.90, рекомендованный CCITT, описывает дуплексный режим работы
(одновременные передача и прием) модема, работающего в сети POTS. Спецификация
V.90 предусматривает передачу данных с телефонной станции на модем абонента
со скоростью 56 000 бит/с с использованием импульсно-кодовой модуляции (РСМ).
Поток данных от абонента к телефонной станции регламентируется стандартом
V.34, рассчитанным на скорость до 33 600 бит/с (QAM).
Упрощенная блок-схема аналоговых модемов стандарта V.90 показана на рис.
9.3. Как следует из нее, большая часть обработки сигналов выполняется в
цифровой форме. И приемная, и передающая части модема используют множество
различных алгоритмов для цифровой обработки сигналов, для эффективного
выполнения которых вполне могут использоваться современные процессоры.
ПЕРЕДАВАЕМЫЕ
ДАННЫЕ
КОДИРОВАНИЕ
ПРИНИМАЕМЫЕ
ДАННЫЕ
ДЕКОДИРОВАНИЕ
ОБРАБОТКА СМЕШАННЫХ
СИГНАЛОВ
МОДУЛЯЦИЯ
и
ФИЛЬТРАЦИЯ
КОДИРОВАНИЕ
COS Mt
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА
СИГНАЛОВ
±±
ЦАП
ЭХО-
ПОДАВЛЯЮЩИЙ
АДАПТИВНЫЙ
ФИЛЬТР
ДЕМОДУЛЯЦИЯ
И
ФИЛЬТРАЦИЯ
Z
ДЕКОДИРОВАНИЕ
у
1^
АЦП *
АНАЛОГОВЫЙ
ФНЧ
ГИБРИД
-НАЯ
СХЕМА
АНАЛОГОВЫЙ
ФНЧ
3
I
I
О
ш s
I- с;
COSmt
Рис. 9.3. Упрощенная структурная схема аналогового модема стандарта V.90
Последовательный поток данных, предназначенных для передачи, сначала
скремблируется (т.е. осуществляется перемежение данных, изменение порядка
следования) и кодируется. Скремблирование позволяет получить из входного
потока данных псевдослучайную последовательность. Цель скремблирования состоит
в том, чтобы привести спектр передаваемых данных к спектру белого шума. Без
скремблирования длинная последовательность идентичных символов могла бы
привести к неверному опознаванию приемником несущей. Скремблирование приближает
спектр передаваемых сигналов к белому шуму, способствуя более эффективному
использованию ширины диапазона канала, облегчая восстановление несущей и вре-
менную синхронизацию и делая возможным адаптивную подстройку и подавление
эхосигнала.
Скремблируемый битовый поток разделяется на группы бит, и уже группы
сначала подвергаются дифференциальному кодированию, а затем — сверхточному
кодированию.
После этого полученные символы отображаются в пространство сигналов QAM в
соответствии со стандартом V.34. Отображение сигнала позволяет получить две
координаты: одну для действительной части QAM-модулятора и одну для его
мнимой части. В качестве примера можно привести рис. 9.4, где точками показана
совокупность значений ("созвездие") I и Q. Таким образом четыре бита
кодируются посредством одного символа. Такой вид квадратурной модуляции называется
16-QAM. Более сложные совокупности I и Q используются в модемах стандарта
V.90, и фактический размер этой совокупности адаптивно изменяется и
определяется в процессе обучения, или во время установления связи, когда модемы
синхронизируют между собой режимы приема и передачи сигналов.
Рис. 9.4. Сигнал с квадратурной амплитудной модуляцией (QAM),
передающий 4 бита с каждым символом (16-QAM)
До модуляции цифровой импульс проходит через цифровые фильтры, подавляющие
спектральные составляющие с частотой выше половины частоты дискретизации
(частоты Найквиста), которые появляются в процессе формирования сигнала.
Кроме того, эти фильтры имеют нули на соответствующих частотах для подавления
межсимвольной интерференции.
Алгоритм QAM-модуляции может быть легко реализован с помощью современных
DSP-процессоров. Алгоритм модуляции требует: доступ к значениям синусов или
косинусов, входной символ (Х- или Y-координата) и умножение. Параллельная
архитектура семейства ADSP-21XX позволяет все три операции производить за один
процессорный цикл.
С выхода цифрового модулятора сигнал поступает на ЦАП. После ЦАП сигнал
пропускается через аналоговый НЧ-фильтр и выводится в двухпроводную
телефонную линию для передачи по телефонной линии.
Приемник состоит из нескольких функциональных блоков: входного антиалайзин-
гового фильтра и АЦП, демодулятора, адаптивного эквалайзера, декодера Витер-
би, подавителя эхо-сигнала, дифференциального декодера и дескремблера.
Реализуемые в приемнике алгоритмы цифровой обработки требуют высокой скорости
обмена данными с памятью при высокой вычислительной мощности. Семейство
сигнальных процессоров ADSP-218X удовлетворяет этим требованиям, обеспечивая
достаточный объем ОЗУ программ на кристалле (как для программ, так и для
данных) , ОЗУ данных на кристалле и скорость выполнения инструкции до 75 MIPS.
Антиалиазинговый фильтр и АЦП в приемнике должны иметь достаточно широкий
динамический диапазон, позволяющий обрабатывать слабый сигнал на фоне более
сильного эхо-сигнала. Полученный сигнал может иметь уровень -40 дБм, в то
время как эхо-сигнал от входной гибридной схемы может достигать -6 дБм. Чтобы
гарантировать отсутствие дополнительных погрешностей при приеме сигналов в
таких условиях, аналоговый тракт приемника должен обеспечивать мгновенный
динамический диапазон 84 дБ и отношение сигнал/шум 72 дБ.
Чтобы компенсировать амплитудные и фазовые искажения в телефонном канале,
необходимо применение эквалайзера, позволяющего снизить уровень ошибок в
битовом потоке. Быстрое изменение условий прохождения сигнала по телефонной
линии требует адаптивной подстройки параметров эквалайзера, оговоренной в части
стандарта V.90, относящейся к приемной части модема. Адаптивный эквалайзер
может быть выполнен на основе цифрового КИХ-фильтра с адаптивно
подстраиваемыми коэффициентами фильтрации в зависимости от текущего состояния линии.
Разделение между передаваемым и принимаемым сигналами в модемах стандарта
V.90 реализовано с использованием системы подавления эхо-сигнала. Такое
решение позволяет подавить оба вида эхо-сигнала и обеспечить надежную связь.
Подавление эхо-сигнала достигается за счет вычитания ожидаемого уровня
отраженного эха из фактически полученного сигнала. Ожидаемый уровень эхо-сигнала
предсказывается посредством обработки переданного сигнала в адаптивном
фильтре с передаточной функцией, эмулирующей телефонный канал. Адаптивный фильтр,
обычно используемый в системах подавления эхо-сигнала, представляет собой
цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой (такой выбор
определяется высокой стабильностью и линейностью ФЧХ КИХ-фильтра). Величина отклика
определяется алгоритмом наименьшей среднеквадратичной ошибки — так называемым
LMS-алгоритмом, выполняемым в течение нескольких тестовых последовательностей
сигналов до начала дуплексной связи.
Для расшифровки полученных данных чаще всего используется декодер Viterbi.
Названный по имени изобретателя, Viterbi-алгоритм представляет собой наиболее
универсальное средство для коррекции ошибок в потоке данных. Декодер Viterbi
обеспечивает надежное исправления ошибок, затрачивая на исследование
полученной битовой последовательности дополнительное время для определения наиболее
вероятного ее значения, передаваемого в текущий момент времени. Декодирование
по алгоритму Viterbi требует весьма интенсивных вычислений. Необходима запись
предыстории для всех возможных символов, передаваемых в каждой символьной
последовательности. В символьных последовательностях рассчитывается
запаздывание по времени от каждого возможного полученного символа до символа,
посланного некоторое время назад. Символ, который имеет минимальное запаздывание по
отношению к исходному сигналу, признается истинным декодированным символом.
Полное описание декодера Viterbi и его реализация на базе семейства
процессоров ADSP-21XX приведены в документации, поставляемой Analog Devices.
На рис. 9.5 приводится сравнение модемов стандартов V.34 и V.90. Обратите
внимание, что по стандарту V.34 (рис. 9.5, а) соединение осуществляется между
двумя аналоговыми модемами. Это требует применения АЦП и ПАП в передающих и
приемных трактах, как показано на рисунке. Стандарт V.90 предусматривает
использование полностью цифровых сетей и цифровых модемов, как показано на рис.
9.5, в. Можно заметить, что отказ от применения АЦП/ЦАП позволяет увеличить
скорость приема данных до значений, превышающих 56 Кбит/с. В принимаемом ана-
логовым модемом стандарта V.90 потоке данных использована импульсно-кодовая
модуляция со скоростью передачи 64 Кбит/с, которая является стандартной для
всех цифровых телефонных сетей. Этот последовательный поток данных
преобразуется посредством импульсно-амплитудной модуляции (РАМ) (8-bits, 8 kSPS) с
помощью 8-разрядного ПАП. Сигнал с ПАП поступает на аналоговый модем в виде
кода, принимающего значения из совокупности ("созвездия") в 256 значений, то
есть приемник аналогового модема должен определить, какому из 256 возможных
уровней сигнала соответствует символьная последовательность.
Стандарт V.90 позволяет увеличить скорость приема данных до 56 Кбит/с и
скорость передачи данных до 33.6 Кбит/с (V. 34) . Новый стандарт V.92
предусматривает скорость обмена до 56 Кбит/с в обоих направлениях.
33.6Kbps
АНАЛОГОВЫЙ
МОДЕМ
V.34
33.6Kbps
ДАННЫЕ
В ВИДЕ
8-БИТНОЙ 56Kbps
8КГЦРСМ\ <
ДАННЫЕ В ВИДЕ
8-БИТНОЙ 8 КГЦ РСМ :
64 КБИТ/С
ДАННЫЕ
В ВИДЕ
QAM (V.34)
33.6Kbps
►
V\ <
ЦИФРОВАЯ ^
СТАНЦИЯ у
W
ЦИФРОВОЙ
МОДЕМ
V.90
Рис. 9.5. Сравнение модемов стандарта V.34 И V.90
Модемы удаленного
доступа (RAS)
Быстрое развитие и интенсивное использование ресурсов Интернет приводит к
тому, что количество желающих подключиться к сети Интернет намного
превосходит возможности коммуникационного оборудования. Интернет-провайдеры (ISP),
как, например, America On Line, предоставляет своим клиентам модемное
оборудование для организации удаленного доступа к сети (домашний Интернет). Этот
вид доступа к сети удаленного объекта называется удаленным доступом к сети
(RNA) . Для этих целей используется так называемое оборудование удаленного
доступа к серверу (RAS), показанное на рис. 9.6. Это оборудование включает в
себя многопортовые модемы; каждый порт модема может использоваться различным
пользователем. RAS может использовать аналоговые модемы, которые соединяются
с телефонными линиями общего пользования (POTS), или цифровые модемы, которые
являются совместимыми с цифровыми телефонными стандартами Tl, El, PRI или ли-
ниями BRI. Цифровые модемы используются в большинстве RAS-систем, поскольку
они обладают большей эффективностью при числе портов 8 и более.
голос
ТЕЛЕФОННАЯ
СЕТЬ ОБЩЕГО
ПОЛЬЗОВАНИЯ
^ДАННЫЕ^
ИНТЕРНЕТ-ШЛЮЗ
(СЕРВЕР УДАЛЕННОГО
ДОСТУПА)
ИНТЕРНЕТ-
ПРОВАЙДЕР
(IP)
Рис. 9.6. Подключение к интернету с помощью модема
удаленного доступа (RAS)
Оборудование доступа к сети позволяет отдельным пользователям, маленьким
офисам и служащим, находящимся в командировках, соединяться с внутренними
корпоративными сетями (Intranet) и Интернетом. Интернет-провайдеры для
соединения пользовательских телефонных линий с сетями используют устройства,
называемые концентраторами. Концентраторы также относятся к оборудованию RAS.
Быстрый рост числа абонентов и интенсивное использование ресурсов Интернета и
Интранета создали огромный спрос на модемное оборудование.
При организации удаленного доступа индивидуальных пользователей и небольших
офисов (SOHO) желательно сначала объединить индивидуальные компьютеры в
локальные вычислительные сети (LAN) или Интранет. Если оборудование удаленного
доступа установлено в общей локальной вычислительной сети, то удаленные
пользователи имеют доступ в сеть таким же способом, которым их компьютеры
непосредственно связаны с LAN. Это позволяет им так же свободно работать в
удаленных пунктах, как если бы они находились у себя дома или в офисе.
ИМС ADSP-21mod870 представляет своеобразный мост между голосовой аналоговой
коммутируемой сетью и цифровой сетью с использованием IP протокола, как
показано на рис. 9.7. Высокоскоростной интерфейс ПДП и оперативная память
большого объема на кристалле ADSP-21mod870 дают возможность гибкого приспособления
к разнообразным задачам. Программное обеспечение ADSP-21mod870-100 может быть
сконфигурировано для обработки запросов модема или работы с высокоскоростными
цифровыми абонентскими линиями HDLC и цифровыми сетями ISDN. Поскольку ADSP-
21mod870 представляет собой открытую платформу, пользователями могут быть
назначены любые другие функции. Например, передача голосовых и факсимильных
сообщений через Интернет. В этих приложениях ADSP-21mod870 позволяет
пользователям голосовых сетей избежать расходов, связанных с передачей вызовов по IP
сетям. В ADSP-21mod870 применено 16-разрядное вычислительное ядро с
фиксированной точкой ADSP-218X, что сохраняет полную программную совместимость с
другими представителями семейства ADSP-21XX.
ТРАДИЦИОННЫЙ
МОДЕМ УДАЛЕННОГО
ДОСТУПА (RAS)
. МОДЕМ
ДАННЫХ
.
ФАКСМОДЕМ
ISDN
VoIP
DATA
ROUTER
4—-*
МОДЕМ УДАЛЕННОГО
ДОСТУПА (RAS) НА
БАЗЕ DSP
МОДЕМ ДАННЫХ,
ФАКС МОДЕМ.
ISDN.
VoIP
ф
МОДЕМ ДАННЫХ,
ФАКС МОДЕМ,
ISDN,
VoIP
ПРОЦЕССОРЫ
СЕМЕЙСТВА
ADSP-21modXXX
DATA
ROUTER
Рис. 9.7. Модем удаленного доступа (RAS) на базе
процессора семейства ADSP-21modXXX
Поскольку число удаленных пользователей сети быстро растет, коммутационной
емкости центральной телефонной станции зачастую оказывается недостаточно.
Особенно сложная ситуация складывается, когда тысячи вызовов коммутируются на
один объект (POP). Для устранения этих узких мест RAS-оборудование может быть
расположено вне объекта доступа POP, непосредственно на телефонной линии, как
показано на рис. 9.8. Когда RAS-оборудование расположено на коммутационной
станции, запросы данных могут быть отделены от телефонных вызовов, снимая
напряженную обстановку на телефонной линии. RAS-оборудование, интегрированное в
коммутационное оборудование, часто называют оборудованием удаленного доступа
на базе переключателей. В отличие от RAS-систем, не интегрированных в
коммуникационное оборудование, RAS-оборудование на базе переключателей может
отделить запросы данных от телефонных вызовов до связи с магистральными линиями.
Чтобы удовлетворить потребности различных пользователей удаленного доступа,
в сети развиваются несколько типов RAS-оборудования. RAS-оборудование может
быть нескольких видов. RAS-концентраторы объединяют модемный пул с
маршрутизатором в самостоятельный блок. NT-сервер RAS использует платформы рабочих
станций Windows NT для выполнения функций маршрутизации с помощью модемного
пула, выполненного в виде платы расширения на шины PCI или ISA. RAS-
оборудование на переключателях интегрирует модемный пул непосредственно в
линейное оборудование коммутационных систем. Эти две основные разновидности
RAS-оборудования обслуживают различные потребности конечных пользователей.
Местные операторы телефонной связи (LEC) могут воспользоваться преимуществами
RAS-оборудования на переключателях для снижения нагрузки на коммуникационные
сети. Интернет-провайдеры используют RAS-концентраторы для коллективных
запросов большой группы абонентов для подключения к Интернету. Крупные
корпоративные клиенты также используют RAS-концентраторы для объединения
индивидуальных пользователей в локальную сеть или Intranet. Небольшие офисы и
индивидуальные пользователи (SOHO) могут использовать RAS на основе недорогого NT-
сервера для поддержки удаленного доступа, организации местной сети, и других
телекоммуникационных нужд.
ЦЕНТРАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ
ADSP-21modXXX
Modem Pool
LINE CARD
4 ► LINE CARD
LINE CARD
DATA
4 ►
DATA
ROUTER
VOICE
4 ►
VOICE
SWITCH
Рис. 9.8. Расширение возможностей центральной станции
при помощи DSP семейства ADSP-21modXXX
ADSP-21mod870-процессор цифрового модема — первый полностью цифровой RAS-
модем на одном кристалле. Он полностью совместим со стандартами передачи
данных V.34/56 К и V.42/V 42 bis, имеет 16-разрядный порт ПДП для загрузки
программного обеспечения, обеспечивает прямой интерфейс с потоками Т1/Е1 через
последовательный порт с разделением доступа по времени (TDM), имеет 160 Кбайт
ОЗУ на кристалле, потребляет мощность 140 мВт при напряжении питания + 3,3 V
и выпускается в 16 мм TQFP-корпусе. Небольшие размеры и высокая эффективность
ADSP-21mod870 позволит Интернет-провайдерам в четыре раза увеличить
количество портов в пределах существующего парка модемов. Кроме того, уникальная
способность чипа поддерживать любой протокол на любом порте позволяет улучшить
обслуживание пользователей Интернета и уменьшить эксплуатационные расходы.
Представитель семейства цифровых модемов от ADI процессор ADSP-21mod870 -
это не только сама микросхема, но и программное обеспечение и сервисное
обслуживание. ADI является одной из немногих компаний, способных предложить
комплексное решение задачи создания систем удаленного доступа. На таких же
условиях поставляются ADSP-21mod970 (шестиканальныи модем, 31мм BGA-корпус) и
ADSP-21mod980 (восьмиканальный модем в 35 мм BGA-корпусе).
Многоканальная
интернет-телефония
(VOIP)
Семейство ADSP-218X может эффективно использоваться в многоканальных
системах Интернет-телефонии (типа RAS/VOIP серверов и шлюзов), благодаря высокой
производительности и внутрикристальной памяти большого объема. Типовая
система на базе ADSP-218X показана на рис. 9.9. Программируемый характер
архитектуры DSP позволяет строить на их базе гибкие системы, реализующие алгоритмы
кодирования речи в дополнение к базовым функциональным возможностям
телефонии.
Многоканальный VoF сервер
G.723annexA
G.728
G.729B
G.711
DTMF Генер идетект
Call Discrimination
G.165
OS Kernal
Зсе'о
MIPS
18
28
11.4
.4
1.9
13
8
.2
N/A
Память nporpavM
8192
7200
10240
512
300
1536
800
512
29292
Память данных
12288
2000
5120
512
400
300
1024
21644
PCM
POTS
r
RISC
Processor
> 50MIPS
ADC
DAC
Telephony
Interface
Г
-, ▲
DRAM
Источник: ADI Estimates
Based on ADSP-218x
10,100,
10/100
Base T/
Ethernet
and/or
ATM/
Frame
Relay
Таким образом
поддерживается
от 4 до 6
каналов
с возможностью
расширения
или SRAM
Рис. 9.9. Применение ADSP-218X в многоканальном
сервере передачи голоса через Интернет
ADSP-2188M — представитель семейства 218х, обладающего самой высокой
степенью интеграции (более 2 Мбит внутрикристальной SRAM). Высокий уровень
интеграции в сочетании с высокой производительностью (75 MIPS) позволяет
поддерживать до шести голосовых каналов на каждый сигнальный процессор (в
зависимости от выбранного кодера).
Асимметричные цифровые
линии стандарта ADSL
Благодаря росту популярности во всем мире сети Интернет, ее
пользовательский трафик характеризуется высоким уровнем загрузки. В исследовании, недавно
проведенном "Уолл-Стрит джорнал", сообщается о 58 миллионах пользователей
сети Интернет только в Соединенных Штатах и Канаде. Исследовательские фирмы
предсказывают дальнейший рост пользовательского трафика, так как все больше
людей приобретают компьютеры и используют Интернет для бизнеса, научных и
развлекательных целей.
Если не принимать мер по усовершенствованию путей доступа в Интернет, то, в
конечном итоге, рост пользовательского трафика приведет к превышению
пропускной способности телефонных сетей общего пользования (PSTN). Пользователям
Интернета приходится тратить много времени даже на загрузку простых текстовых
Веб-страниц, особенно с 8:00 до 18:00 часов в рабочие дни, когда количество
вызовов и трафик максимальны. Проблема существенно усугубляется при просмотре
сложных графических сайтов, загрузке новых видеоклипов и музыкальных файлов
или пользовании другими типами мультимедиа-услуг, доступных через Интернет.
Традиционные аналоговые модемы и технология коммутации потоков по
телефонным линиям уже не удовлетворяют сегодняшним требованиям. Если предположить,
что в сети практически отсутствуют задержки, то загрузка 10-мегабайтного
четырехминутного аудио/видеофайла занимает приблизительно 95 минут при
использовании аналогового модема со скоростью связи 14,4 Кбит/с, 45 минут при
использовании 28,8 Кбит/с модема и 25 минут при использовании 56 Кбит/с модема.
Длительные сеансы обмена данными связывают телефонные системы, первоначально
разработанные для коротких (трехминутных) голосовых сообщений, и коммутаторы,
рассчитанные на девятиминутное соединение линий в часы пик. Часто ли Вам
приходится пользоваться Интернетом в течение 10 минут или меньше? Одним из
выходов из сложившейся ситуации является использование технологии ADSL
(асимметричная цифровая абонентская линия).
ADSL представляет собой новую технологию высокоскоростной цифровой
коммутации и маршрутизации и обработки сигналов. Внедрение этой технологии обещает
привести к устранению узких мест обычных сетей и к обеспечению достаточной
пропускной способности линии. Впервые разработанная еще в 1994 году,
технология ADSL предоставляет огромную пропускную способность, необходимую для
интерактивных игр, мультимедиа-сервиса и услуг video-on-demand. Эти области
применения, наряду с видеоконференциями, системами дистанционного обучения и
интерактивными магазинами, являются одними из самых быстроразвивающихся.
Поскольку люди во всем мире все больше и больше привлекают для электронной
коммерции средства Интернета, потребность в высокоскоростном доступе к ресурсам
сети становится все более насущной проблемой.
ADSL может передавать данные по обычным телефонным линиям почти 200 раз
быстрее, чем самые современные модемы, и в 90 раз быстрее, чем системы ISDN.
Проведенные ранее по всему миру испытания и тесты дали многообещающие
результаты. В то время как GTE и другие крупные телефонные компании начинают
развертывать ADSL-системы в некоторых регионах США и за границей, другие
стремятся сразу использовать оборудование на базе ADSL как системный стандарт и в
1999 году и начинают массовое производство модемов.
Учитывая техническую сложность систем ADSL, фирм-производителей микросхем
для подобных систем можно пересчитать по пальцам. Analog Devices — одна из
таких компаний, к тому же являющаяся пионером в этой области, изготовившим
первый полнофункциональный комплект ADSL еще в 1997 году. Сторонники
стандарта ADSL по достоинству оценили высокую скорость микросхемы AD20msp910 и ее
возможности.
Вскоре усовершенствованная технология обработки многотоновых дискретных
сигналов (DMT), использованная в AD20msp910, была одобрена наиболее
влиятельными международными комитетами промышленных стандартов (ANSI, ETSI и ITU).
Сегодня Analog Devices гордится наличием первого промышленного решения на
основе этого стандарта, самой большой клиентской базой и самым большим на
сегодняшний день количеством внедрений компонентов в аппаратуру по сравнению с
другими производителями электронных компонентов.
ADSL привлекательна по следующим причинам:
• Высокая скорость ADSL. Видеоклип размера 10 МБ, для загрузки которого
необходимо 90 минут при использовании обычного модема, с помощью модема
ADSL будет загружен за 10 секунд. Сверхскоростные ADSL-модемы могут
передать данные со скоростью 8 мегабит в секунду.
• Легкость установки ADSL. Используются существующие телефонные линии на
основе медной витой пары от центральной коммутационной станции до дома
или офиса абонента. Практически не требуется никакой модернизации
каналов связи.
• Рентабельность ADSL. Переход на новый стандарт не требует существенной
перестройки существующей инфраструктуры телефонной сети.
• Жизнеспособность ADSL. Отсутствуют трудности, которые привели бы к
остановке внедрения быстродействующих волоконных сетей в домашний обиход
(такие как высокая стоимость и сложность прокладки). ADSL работает с
существующими телефонными сетями общего пользования (POTS).
Высокоскоростной обмен данными может происходить одновременно с телефонными вызовами
и передачей факсимильных сообщений.
В отличие от других технологий высокоскоростной передачи данных, ADSL не
требует замены проводов на участке сети между абонентом и коммутационной
станцией. Хотя длина этого участка обычно не превышает 3,5-5,5 км, тем не
менее, возможность работы с традиционной медной витой парой является весьма
выгодной. Но организация ADSL требует установки нового оборудования на
центральные коммутационные станции. Однако технология, используемая для
переоборудования коммутационных станций, широко распространена в модемах
персональных компьютеров и в домашних блокираторах, что обеспечивает "взаимопонимание"
используемого оборудования. Упрощенная блок-схема ADSL-системы показана на
рис. 9.10.
ДОМ
ТЕЛЕФОН
х
КОМПЬЮТЕР
ФАКС
J
СПЛИТТЕР
ADSL MODEM
8 Mbps
640 Kbps
Витая пара
длиной
около 4 км
ОГРАНИЧЕНИЯ:
'ПОСЛЕДНЕЙ
МИЛИ"
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОФИС
СПЛИТТЕР
ж
В полосе шириной 1 МГц умещается:
■ Канал со скоростью получения 8 Мбит/с
■ Канал передачи/получения 640Kbps
■ Один телефонный канал
ТЕЛЕФОННЫЙ
КОММУТАТОР
МОДЕМЫ
ADSL
I
DATA
ROUTER
Рис. 9.10. Структура и характеристики системы связи ASDL
Использование сложных методов обработки цифрового сигнала позволяет ADSL-
модемам передавать поток данных с максимально возможной для медных проводни-
ков скоростью, полностью используя доступный частотный диапазон канала связи.
Как уже отмечалось выше, канал телефонной сети имеет полосу частот 4 кГц, но
полоса в 4 кГц предназначена только для аналоговой голосовой передачи. При
использовании ADSL физическая связь между домом и местной коммутационной
станцией (LEC) осуществляется по обычному медному проводу на несущей 1 МГц.
ADSL использует часть диапазона, не применяемого для голосовой связи. По
существу, это позволяет разделить полосу 1 МГц на три информационных канала:
один быстродействующий входящий канал, один дуплексный (upstream/downstream)
канал со средней скоростью передачи, и один обычный голосовой канал.
(Нисходящий (downstream) поток данных направлен от телефонной станции к клиенту, а
исходящий (upstream) — от клиента к станции).
В дополнение к обеспечению высокой пропускной способности, ADSL сохраняет
возможность использования жизненно важных при чрезвычайных ситуациях
голосовых каналов. Наличие трех независимых каналов позволяет абонентам посылать
электронную почту, загружать видеофайл и говорить по телефону в одно и то же
время. С помощью такого телекоммуникационного оборудования можно организовать
доступ к локальной корпоративной сети и одновременно проводить
видеоконференцию с клиентом. Фактически, ADSL обеспечивает достаточную пропускную
способность для обработки четырех независимых каналов сжатого по стандарту MPEG
видео без нарушений работы телефона.
Большинство Интернет-приложений требует разной пропускной способности по
входящим и исходящим потокам. Другими словами, пользователи гораздо чаще
принимают потоки информации, чем отправляют их. Это характерная особенность
связи через Интернет, при которой читается больше электронной почты, чем
посылается, загружается большее количество видеоинформации, чем создается.
Исходящий поток данных пользователя, как правило, ограничивается посылкой команд
или передачей маленьких файлов данных на сервер. Намного больший поток
информации направлен от серверов к пользователю. ADSL был разработан специально
для использования этого различия в пропускной способности. Он обеспечивает
скорость передачи данных от сети к абоненту более 8 Мбит/с (downstream) и до
640 Кбит/с при передаче данных от абонента к сети (upstream).
Для телефонных компаний развитие ADSL может стать средством снижения
перегрузки сетей, вызванной стремительным развитием Интернета. Если телефонная
компания надеется закрепиться на рынке Интернет-услуг, она не может
довольствоваться оборудованием для коротких голосовых вызовов. Средний голосовой
вызов длится приблизительно три минуты. Согласно проведенному в 1997 году
исследованию Bellcore (научно-исследовательская лаборатория, финансируемая
местными телефонными компаниями США, одна из пяти находящихся в подчинении
Федеральной Комиссии по Коммуникациям), средний Интернет-запрос длится более 20
минут. Журнал Telephony уже в 1994 году констатировал, что почти 20 процентов
всех онлайновых связей продолжаются больше часа. Компании, продающие услуги
проводной связи, такие как Media One (северо-восток США), запрашивают
стабильную цену для интернет-пользователей. Такие "широкополосные" клиенты могут
пользоваться всеми услугами Интернет 24 часа в сутки всего За $40 в месяц.
Использование других технологий передачи данных по телефонным сетям PSTN
требует значительных материальных и временных затрат. Например, замена медной
сети оптоволокном является весьма дорогостоящим решением. Промышленные
экспертные группы считают, что стоимость создания волоконно-оптической сети
обойдется каждому абоненту приблизительно в $1500. Замена существующих медных
линий 560 миллионам абонентов во всем мире обойдется по самым скромным
прогнозам в 750 миллиардов долларов.
ADSL-оборудование, напротив, очень просто в установке. Для организации
ADSL-канала необходимы только два модема, по одному на каждый конец витой
пары телефонной линии. Один модем располагается дома у абонента. Другой модем
(обычно модемная стойка с сетевыми картами) расположен в центральном офисе
местной телефонной компании. Упрощенная структура коммутаций показана на рис.
9.10.
На стороне клиента ADSL-модем может либо находиться внутри компьютера, либо
соединяться с сервером локальной сети, а также с телефоном и/или факсом.
Телефонная линия на медной витой паре связывается со специальным разделителем
на центральной телефонной станции. На центральной станции, где расположены
коммутаторы и модемные стойки, разделитель позволяет выделить из сигналов
телефонной линии голосовые сигналы и сигналы данных. Голосовые вызовы
направляются коммутаторами центральной станции по общей телефонной сети. Поток данных
пересылается через переключатель Ethernet и маршрутизатор по быстрому каналу
связи (например, 155 Мбит/с ОС-3) к Интернет-провайдеру.
Ключом к повышению скорости передачи данных по стандарту ADSL является
использование усовершенствованной цифровой обработки сигналов. Применение
удачных аналоговых решений и сложных алгоритмов цифровой сигнальной обработки
позволило Analog Devices воплотить в жизнь первое поколение комплектов ИМС для
модемов стандарта ADSL — AD20msp910 (см. рис. 9.11). Комплект AD20msp910
имеет три отличительные особенности, которые особенно важны при разработке
модемов на их базе:
• Функционально наиболее законченное решение на рынке.
• Полная совместимость с промышленными стандартами ANSI, ETSI и ITU.
• Совместимость почти со всеми DLC-системами и изготовителями модемов.
УПРАВЛЕНИЕ
ОТ ХОСТ
ПРОЦЕССОРА
К
КОМПЬЮТЕРУ
1
I
RAM
i
1
' 1
>
ЦИФРОВОЙ
ИНТЕРФЕЙС
a
ПРОЦЕССОР
ADSP-2183
i
i
i
i
«-*
» i
ПАМЯТЬ
НАЧАЛЬНОЙ
ЗАГРУЗКИ
г
'
МНОГО
ТОНАЛЬНЫЙ
ГЕНЕРАТОР
«—*
Г 1
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ
ДАННЫЕ
ШИНА
ДАННЫХ
ШИНА
1 АДРЕСА
АЦП, ЦАП, И
АНАЛОГОВЫЙ
ВВОД-ВЫВОД
«-*
ПЕРЕДАТЧИК
К
СПЛИТТЕРУ
Рис. 9.11. Структурная схема модема ADSL
Решение на базе AD20msp910 включает в себя как аппаратные средства, так и
программное обеспечение. Оно интегрирует интерфейс DSP с host-процессором,
драйвер линии, управляющее программное обеспечение и технологию DMT.
Микросхемы других производителей реализуют функции только отдельных узлов модема.
Использование комплекта AD20msp910, выпуск которого начат в 1997 году,
ускоряет и упрощает развитие ADSL-модемов для высокоскоростного доступа в Интер-
нет и мультимедиа-услуг. Второе поколение комплектов AD20msp918, кроме того,
включает в себя поддержку функциональных возможностей ATM, имеет повышенную
производительность и обеспечивает передачу ADSL по ISDN-сетям для
Европейского рынка. Оба комплекта ИМС полностью совместимы со всеми стандартами (ANSI T
1.413 Issue 2, ETSI TR328, ITU G.dmt and ITU G.lite for splitterless) и при
этом являются законченными изделиями, т.е. включают в себя микроконтроллеры и
библиотеки функций.
Теперь на очереди стоит третье поколение комплектов ИМС Analog Devices для
модемов ADSL — AD20msp930, — позволяющее изготовителям модемов снизить
затраты времени и ресурсов на разработку. Для ускорения и упрощения процесса
разработки Analog Devices поставляет всю необходимую информацию о сопряжении
интегральной микросхемы с персональным компьютером, о схемотехнических решениях
и типовых схемах включения. В результате изготовители модемов могут
сосредоточить усилия на развитии многофункциональности своей продукции, дополняя
стандартные возможности технологии ADSL-модемов.
Цифровые
сотовые
телефоны
В начале 90-х годов группой GSM (Global System for Mobile Communications)
был представлен в Европейских странах стандарт цифровой сотовой телефонии.
Необходимость перехода на цифровые стандарты, обусловленная перегруженностью
аналоговых сотовых сетей, таких как AMPS (Advanced Mobile Phone Service),
привела к тому, что другие страны, в том числе США, приняли различные
цифровые стандарты.
Ограничения, присущие аналоговым сотовым системам, хорошо известны.
Примерами могут служить блокирование вызовов в часы-пик, неверные соединения и
отбои при быстро следующих вызовах, недостаточная защищенность от
прослушивания, ограниченная скорость передачи данных.
/ГРУППА^
/ ЧАСТОТ
\ G у
/ГРУППА*
/ ЧАСТОТ
\ F i
/ГРУППА^
/ ЧАСТОТ
\ С у
'ГРУПП А>
ЧАСТОТ
V в У
'ГРУППА*
ЧАСТОТ
V А У
'ГРУППА*
ЧАСТОТ
V Е У
ТРУППА*
ЧАСТОТ
V G У
'ГРУППА*
ЧАСТОТ
< С j
ТРУППА*
ЧАСТОТ
V D У
труппа*
ЧАСТОТ
к В а
ггруппД
ЧАСТОТ
V Е У
ТРУППА*
ЧАСТОТ
V G У
ТРУППА*
ЧАСТОТ
V F У
ТРУППА>
ЧАСТОТ
V с У
труппаХ
ЧАСТОТ \
V в /
труппаХ
ЧАСТОТ \
k A /
труппаХ
частот у
Vе/
Рис. 9.12. Распределение частотных групп сотовой телефонной сети
Базовая конфигурация сотовой системы показана на рис. 9.12. Область разбита
на ячейки, каждая из которых имеет собственную базовую станцию и собственную
группу выделенных частот. Благодаря небольшому радиусу каждой ячейки, могут
использоваться приемники и передатчики низкой мощности:
• Каждая "ячейка" покрывает участок радиусом 5-10 миль
• Каждая "ячейка" требует наличия собственной базовой станции для приема и
ретрансляции
• Каждая "ячейка" должна работать со многими пользователями одновременно
• Пользователи могут быть переключены с одной "ячейки" на другую.
Сотовая система позволяет повторно использовать частоты, выделенные для
одних ячеек, для связи внутри других, достаточно удаленных ячеек без паразитной
интерференции. Базовые станции должны быть связаны воедино, а также с
центральной управляющей сетью таким образом, чтобы вызов может быть
переадресован другой ячейке, если уровень сигнала от мобильного объекта становится
слишком низким для вызова текущей ячейки.
Частотный спектр, выделенный для аналоговой сотовой связи (AMPS), в
Соединенных Штатах занимает две полосы: приблизительно от 825 до 850 МГц и от 870
до 895 МГц. Обычная архитектура (и аналоговых, и цифровых систем)
предусматривает поканальное разделение. Полный спектр разделен на большое количество
относительно узких каналов, определяемых частотой несущей. Несущая частота
модулируется голосовым сигналом с использованием аналоговых методов. Каждый
дуплексный канал связи требует наличия двух частотных каналов с шириной
диапазона приблизительно 30 кГц. Пользователю назначаются обе частоты на время
вызова. Прямой и обратный каналы разделены по времени, что позволяет
эффективно разделять функции приема/передачи. Ширина диапазона для несущих "А" или
"В", обслуживающих отдельный район составляет 12,5 МГц (416 каналов, каждый
шириной 30 кГц) . Поддерживается только один вызов в каждый момент времени по
каждому каналу.
Организация многоканального доступа с временным разделением (TDMA)
позволяет выделить полосу частот на основании информации о свободном в данный момент
канале. В Соединенных Штатах система TDMA выделяет полный канал 30 кГц для
индивидуальной передачи только на короткий период времени. Схема
мультиплексирования 3:1 позволяет в рамках той же полосы частот, что используется для
аналоговой сотовой связи, разместить три канала связи с использованием
технологии TDMA. Каждая передаваемая/принимаемая последовательность укладывается в
короткие интервалы времени по 6,7 мс. TDMA-система основана на широком
использовании DSP-технологий для уменьшения битрейта голосовых данных и
подготовки цифровых данных к передаче по аналоговым каналам связи. Используемый в
системах TDMA подход также был выбран для GSM-систем и будет рассмотрен ниже
более подробно.
Второй цифровой стандарт, используемый в Соединенных Штатах, называется
множественным доступом с разделением кодов (CDMA). Эта техника использовалась
в защищенных военных коммуникациях на протяжении долгого времени под
названием расширенного спектра {spread spectrum). В ней передатчик передает
частотно-модулированную псевдослучайную последовательность в относительно широком
частотном диапазоне. Приемник имеет доступ к той же самой случайной
последовательности и может декодировать данные. В результате подключения
дополнительных пользователей к системе уменьшается суммарное отношение сигнал-шум
для всех пользователей. При использовании этого стандарта превышение
количества Запросов над допустимым уровнем должно повысить число ошибочных битов у
всех пользователей. Дальнейшее увеличение количества вызовов приводит к
постепенному росту взаимного влияния каналов до тех пор, пока процесс в
некоторой области не станет саморегулирующимся, т.е. качество голосовой связи
станет настолько плохим, что пользователи будут вынуждены сократить время вызова
или отказаться от дополнительных звонков. Никто никогда не блокируется в
обычном смысле, как это происходит в FDMA или TDMA-системах, когда все каналы
или временные интервалы перегружены.
В обеих цифровых системах — TDMA и CDMA — широко применяются алгоритмы
цифровой обработки сигналов для сжатия и подготовки речевых сигналов к передаче.
В приемнике методы ЦОС используются для демодуляции и декодирования сигналов
речи.
В настоящее время в США используются и аналоговые и цифровые системы. Во
многих случаях аналоговые и цифровые системы должны сосуществовать в пределах
одной области и зоны обслуживания. Такой подход вызывает необходимость
поддержания сотовой базовой станцией и аналоговых, и цифровых форматов,
подразумевая широкое использование цифровых методов при построении базовых станций,
что существенно упрощает оборудование.
Заключительная часть этой главы посвящена обработке речи и канальному
кодированию, связанному со стандартом GSM. Эти приложения иллюстрируют
фундаментальные принципы, которые применимы ко всем мобильным цифровым системам.
■ Многоканальный доступ с частотным разделением (FDMA) -
пользователи системы получают отдельные участки спектра
■ Многоканальный доступ с временным разделением (TDMA) -
сигналы для различных пользователей передаются в разные
моменты времени (емкость канала приблизительно в три раза
выше, чем при FDMA) - стандарт GSM является примером TDMA
■ Многоканальный доступ с кодовым разделением (CDMA) -
основан на технологии распределенного спектра - увеличение
числа пользователей приводит к незначительному увеличению
числа ошибок за единицу времени
■ В технологиях TDMA и CDMA широко используются цифровые
сигнальные процессоры для кодирования речи и канальном
кодировании при приеме и передаче
Рис. 9.13. Стандарты цифровой мобильной радиосвязи
Система GSM
На рис. 9.14 приведена упрощенная блок-схема цифровой сотовой телефонной
системы GSM. Голосовой кодер/декодер и дискретная передаточная функция будут
описаны более подробно. Передающая и приемная части системы включают в себя
цифровой модем, подобный описанным выше. Отличия только в том, что схожие
функции, например, эквализация, сверточное кодирование, Viterbi-
декодирование, модуляция и демодуляция, реализуются в цифровой форме.
Стандарт кодирования голоса был впервые использован в цифровой передающей
системе T-Carrier. В этой системе речь подвергается 8-разрядному
логарифмическому кодированию с частотой выборки 8 kSPS. 8-разрядное логарифмическое
кодирование и декодирование эквивалентны линейному кодированию и декодированию
с 13-разрядным разрешением. Результирующий битрейт равен 104 Кбайт/с.
Используемые в большинстве телефонов 16-разрядные сигма-дельта АЦП обеспечивают
эффективный битрейт 128 Кбайт/с. Речевой кодер, входящий в состав GSM-систем,
сжимает сигнал речи до битрейта 13 Кбайт/с, а на приемной стороне декодер
восстанавливает исходный сигнал. Речевой кодер основан на усовершенствованном
алгоритме линейного прогнозирующего кодирования (LPC). LPC-алгоритм
использует модель человеческого голосового тракта, которая представляет гортань в
виде ряда концентрических полостей-цилиндров различного диаметра и с различной
резонансной частотой. Эта модель может быть математически представлена в виде
систем уравнений, описывающих свойства каждой полости-цилиндра.
МИКРОФОН
Яг
АЦП
~7
128Kbits/s
ДЕТЕКТОР
ГОЛОСА
КОДИРОВАНИЕ
Г*| С ЛИНЕЙНЫМ
ПРЕДСКАЗАНИЙ/
I
ДЛИТЕЛЬНОЕ
ПРЕДСКАЗАНИЕ
РЕЧЕВОЙ КОДЕР
УСРЕДНЕНИЕ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ
"КОМФОРТНОГО" ШУМА
ГЕНЕРАТОР
DTMF
128Kbits/s
ОТОБРАЖЕНИЕ
ТЕЛЕФОННЫХ
НОМЕРОВ
ГЕНЕРАЦИЯ "КОМФОРТНОГО"
ШУМА
СИГНАЛ
"ГОЛОС ЕСТЬ"
РЕЧЕВОЙ ДЕКОДЕР
СИНТЕЗ
КОРОТКИХ |4-
СИГНАЛОВ
ДЛИТЕЛЬНОЕ
ПРЕДСКАЗАНИЕ
УПРАВЛЕНИЕ
ВКЛЮЧЕНИЕМ
ПЕРЕДАЧИ
ж
ДОБАВЛЕНИЕ БИТ
»| ДЛЯ КОРРЕКЦИИ И
ВОССТАНОВЛЕНИЯ
\
13Kbrts/s
ФУНКЦИИ ПЕРЕДАЧИ
ФУНКЦИИ ПРИЕМА
УПРАВЛЕНИЕ
ВКЛЮЧЕНИЕМ
ПРИЕМА
/
13Kbits/s
ВОССТАНОВЛЕНИЕ И
УДАЛЕНИЕ
КОРРЕКТИРУЮЩИХ БИТ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ЧАСТОТЫ
УСИЛИТЕЛЬ
ВЧ
V
ВЧ
ВХОД
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ЧАСТОТЫ
Рис. 9.14. Структурная схема сотового телефона стандарта GSM
Сигнал возбуждения пропускают через полости-цилиндры, генерируя выходной
сигнал. В человеческом организме сигнал возбуждения генерируется с помощью
воздушных колебаний голосовых связок или сокращений голосового тракта. В
цифровой системе сигнал возбуждения представляет собой ряд импульсов,
моделирующих колебания связок, и шум, моделирующий сокращения. Этот сигнал поступает
на решетчатый цифровой фильтр. Каждый коэффициент фильтра отображает размер
цилиндра.
LPC-система характеризуется числом цилиндров, которые использованы в
модели. В системе GSM используются восемь цилиндров и, соответственно, должны
генерироваться восемь моделирующих коэффициентов.
Использовавшиеся ранее LPC-системы обеспечивали качество, достаточное лишь
для того, чтобы разобрать кодируемую речь без распознавания голоса
говорящего. Качество Зачастую было слишком низким. В LPC-системе стандарта GSM
используются два усовершенствованных метода, которые улучшают качество
кодируемой речи. Это методы регулярного импульсного возбуждения (RPE) и
долговременного предсказания (LTP). Их применение позволяет получить результирующее
качество кодируемой речи, почти эквивалентное результатам логарифмической им-
пульсно-кодовой модуляции (сжатая ИКМ, как в системе T-Carrier).
На вход речевого кодера поступает серия 16-разрядных отсчетов голосовых
данных в виде равномерной ИКМ с тактовой частотой 8 кГц. Речевой кодер
оперирует с блоками по 20 мс (160 отсчетов) и трансформирует их в 76 коэффициентов
(в сумме 260 бит), за счет чего битрейт уменьшается до 13 Кбайт/с.
Режим прерывистой передачи (DTX) позволяет отключать передачу во время пауз
между словами. Такой подход позволяет уменьшить мощность, потребляемую
передатчиком, и увеличить полную емкость GSM-системы.
Низкая потребляемая мощность продлевает жизнь батарей в телефоне и является
важной особенностью для переносных портативных телефонов. Она способствует
увеличению максимально возможного количества вызовов за счет снижения
межканальной интерференции, позволяя более эффективно использовать выделенный
частотный спектр. В обычном разговоре каждый абонент говорит менее 40% времени,
и приблизительные оценки показали, что использование DTX может удвоить
максимальное количество вызовов системы мобильной связи.
В передатчике размещается голосовой датчик (VAD). Его задача состоит в
выделении речи из шумового фона и в игнорировании шума без речи. Входным
массивом для голосового датчика является набор параметров, вычисленных речевым
кодером. VAD использует эту информацию для принятия решения: содержит или не
содержит речь каждый блок по 20 мс, поступающий на кодер.
Генератор "комфортного" шума (CNI) встраивается в приемник. "Комфортный"
шум вырабатывается во время строба паузы, когда алгоритм DTX выключает
передатчик ; этот шум подобен по амплитуде и спектру фоновому шуму в передатчике.
Цель генерации CNI состоит в подавлении неприятного эффекта переключения
между речью на фоне шума и тишиной. Если сигнал принимается без системы CNI, то
слышно быстрое чередование речи на фоне интенсивного шума (например,
автомобиля) и тишины. Влияние подобного эффекта значительно уменьшает разборчивость
речи.
Когда задействован шумовой генератор DTX, каждый передаваемый голосовой
пакет перед отключением передатчика сопровождается блоком данных, описывающих
параметры шумового фона (SID). Этот блок данных служит маркером окончания
передачи речи для приемной стороны. Он содержит характерные параметры фонового
шума в передатчике, например, информацию о спектре, полученную с помощью
линейного прогнозирующего кодирования.
Блок данных SID используется генератором "комфортного" шума приемника для
синтеза цифрового фильтра, который, при возбуждении его псевдослучайным
шумом, генерирует отклик, подобный фоновому шуму в передатчике. Этот
"комфортный" шум вставляется в паузы между получаемыми голосовыми пакетами. Параметры
шума обновляются через равные промежутки времени с помощью передаваемых во
время речевых пауз SID-пакетов.
Для обнаружения и коррекции ошибок в приемнике, процессор добавляет в поток
данных служебные биты, за счет чего выходной битрейт кодера увеличивается до
22,8 Кбит/с. Биты в пределах одного блока равномерно перемешиваются со
служебными битами псевдослучайным образом, повышая тем самым помехоустойчивость
системы.
Телефоны стандарта GSM,
использующие процессор
обработки SoftFone™ и
комплект микросхем
радиоканала Othello™
Компания Analog Devices недавно анонсировала два новых комплекта микросхем,
которые имеются в большинстве телефонов стандарта GSM. Комплект SoftFone ™
выполняет функции предварительной цифровой обработки, в то время как набор
микросхем радиоканала Othello ™ оперирует с радиочастотными сигналами.
Первоначально под GSM были выделены частотные диапазоны от 890 МГц до 915
МГц для мобильных передатчиков и от 935 МГц до 960 МГц для мобильных
приемников . Другие частотные диапазоны были выделены для расширения емкости GSM сие-
тем за счет диапазона цифровой коммуникационной службы (DCS) от 1710 МГц до
1785 МГц и от 1805 МГц до 1880 МГц. Все страны, использующие стандарт GSM,
применяют одну из этих двух пар частот. В Соединенных Штатах эти диапазоны
были выделены FCC. В середине 90-х годов в Соединенных Штатах под GSM был
выделен еще один пакет частот: от 1850 МГц до 1910 МГц и от 1930 МГц до 1990
МГц.
Благодаря распределению частот в GSM-системах других стран (за пределами
США), большинство телефонов GSM должно поддерживать обработку обоих частотных
диапазонов: и GSM, и DCS. Комплекты SoftFone и Othello включают в себя все
главные функции, необходимые для реализации двух- или трех-диапазонных
сотовых телефонов GSM. Комплект ИМС AD20msp430 SoftFone ™ интегрирует всю
низкочастотную часть GSM-телефона. Этот комплект низкочастотной обработки
использует комбинацию спецификаций GSM-систем и усовершенствованной технологии
аналоговой и цифровой обработки сигналов, что устанавливает новый стандарт
качества GSM/GPRS-терминалов.
Архитектура SoftFone полностью основана на использовании быстродействующей
оперативной памяти. Программное обеспечение загружается из FLASH-памяти и из
ОЗУ на кристалле и направляется на выполнение. Такое решение способствует
оперативному развитию системы, поскольку не требует замены жесткой логики.
Кроме того, программное обеспечение телефона легко обновляется, что позволяет
расширять его функциональные возможности. При использовании в комбинации с
комплектом "Othello" от Analog Devices схема полнофункционального
многодиапазонного телефона содержит менее 200 компонентов. Она умещается на
односторонней РСВ-плате площадью 20 см2 и имеет общую материалоемкость на 20-30 % ниже,
чем предыдущие разработки. Упрощенная блок-схема телефона показана на рис.
9.15.
AD20msp430 SOFTPHONE
(Л*
-2
AD6522
ТМ
AD6521
DSP
ПАМЯТЬ
DMA
1 Mbit
SRAM
ADSP-218X
DSP
I/O
ARM 7®
КОНТРОЛЛЕР
DISPLAY
SIM
«-►
АЦП,ЦАП
BASEBAND l/Q
ADC, DAC
ГОЛОСОВОЙ
КОДЕК
*-
KEYPAD
ГЗ
О
SPEAKER MIC
900MHz/
1.8GHz
OTHELLO
тм
AD6523
ТРАКТ
ПРЯМОГО
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
AD6524
МНОГОПОЛОСНЫЙ
СИНТЕЗАТОР
УПРАВЛЕНИЕ
ПИТАНИЕМ
Т ;::::.т:::::.
. ADP33XX |
^ ADP34XX |
УПРАВЛЕНИЕ ПИТАНИЕМ j
1 ЗАРЯД БАТАРЕИ .
Рис. 9.15. Сотовый телефон GSM/DCS на чипсетах Othello™ И SoftFone™
Микросхема AD20msp430 выполняет функции двух микросхем: AD6522 - процессора
предварительной обработки на базе DSP и AD6521 - голосового кодека.
Применение модуля AD20msp430 вместе с микросхемой радиоканала "Othello" позволяет
существенно сократить число компонентов и материалоемкость (ВОМ) телефонов и
терминалов данных стандарта GSM. Программное обеспечение и аппаратные
средства AD20msp430 уже достаточно давно успешно интегрируются в телефоны GSM.
Это уже четвертое поколение комплектов стандарта GSM, разработанных Analog
Devices, каждое из которых было по достоинству оценено многочисленными
сетевыми операторами и разработчиками телефонов. Каждое новое поколение обладало
новыми функциональными возможностями, в то время как стоимость и
энергопотребление комплектов неуклонно снижались. Новый комплект AD20msp430 имеет
большое число дополнительных энергосберегающих функций, способствующих
значительному снижению суммарной потребляемой мощности. Такое решение позволяет
снизить ток потребления в режиме standby до 1 мА. Это дает возможность
использовать телефон в таком режиме с одной зарядкой аккумуляторов более 1000
часов. В реализованной в AD20msp430 архитектуре SoftFone™ все программное
обеспечение находится в FLASH-памяти или ОЗУ. Поскольку ПЗУ не используется,
процесс обновления функций значительно сокращается во времени. Базовый двух-
диапазонный GSM-терминал, как правило, требует наличия только одного корпуса
FLASH-памяти емкостью 8 Мб.
Комплект AD20msp430 включает в себя два процессора. Процессор цифровой
сигнальной обработки выполнен на базе ядра ADSP-218X, использовавшегося в
предыдущих поколениях GSM-комплектов и имеющего производительность 65 MIPS. Этот
DSP выполняет функции речевого и канального кодирования, которые были
рассмотрены выше. Кодек AD6521 содержит в себе все цепи аналоговой и смешанной
обработки. Он содержит канал записи/чтения АЦП и ПАП, высокоэффективный
многоканальный речевой кодек и несколько дополнительных АЦП и ЦАП для систем АРУ
(AGC), АПЧ (AFC) и управления мощностью передатчика. Микроконтроллер ARM7
стандарта TDMI имеет тактовую частоту 39 МГц. МК ARM7 отвечает за
формирование пакетов протокола передачи данных и функции человеко-машинного
интерфейса . Оба процессора успешно используются в области цифровых беспроводных
приложений .
Комплект AD20msp430 полностью поддерживается набором средств разработки и
программным обеспечением. Средства разработки позволяют легко
сконфигурировать программы DSP и/или микроконтроллера ARM, что дает возможность
производителям телефонов и терминалов стандарта GSM оптимизировать функциональные
возможности и пользовательский интерфейс под конкретное оборудование.
Программное обеспечение, разрабатываемое партнером Analog Devices — компанией
ТТРСом, — включает в себя библиотеки для обработки как данных, так и голоса,
и постоянно обновляется, расширяя функциональные возможности. Система
организации прямого доступа в память и контроллеров прерываний разработана с учетом
возможности легкой модернизации при переходе к последующим поколениям
сигнальных процессоров и микроконтроллеров. Интерфейс дисплея может оснащаться
как параллельным, так и последовательным интерфейсом. Время разработки
системы на базе AD20msp430 можно значительно сократить с помощью отладчика,
входящего в комплект поставки. Наиболее критичные сигналы могут быть разбиты с
помощью управляющего программного обеспечения. Это позволяет проводить отладку
системы на заключительном этапе ее создания. Кроме того, архитектура включает
в себя высокоскоростное регистрирующее устройство и функции отслеживания
адреса в DSP, а также однопроводную трассировку/отладку в ARM-контроллере.
Компания Analog Devices недавно анонсировала новый комплект микросхем
радиоканала прямого преобразования Othello™ для мобильных приложений. Благодаря
отсутствию каскадов промежуточной частоты (IF), этот комплект интегральных
микросхем позволяет производителям мобильной электроники снизить размеры и
стоимость модулей радиоканала и повысить гибкость за счет мультистандартности
и многорежимности. Комплект микросхем радиоканала состоит из двух
интегральных схем: трансивера прямого преобразования AD6523 и многодиапазонного
синтезатора частот AD6524.
AD6523 реализует все основные функции приемника прямого преобразования и
прямого VCO-передатчика, называемого Virtual-IF-передатчиком. Микросхема
также содержит блок генерации с внутренним осциллятором и полнофункциональным
внутрикристальным регулятором, который подает питание на все активные цепи
радиоканала. AD6524 представляет собой N-fractional синтезатор с чрезвычайно
малым временем переключения, необходимым для передачи данных с помощью
сотовых телефонов, в частности — для высокоскоростной коммутации данных (HSCSD) и
службы передачи радиопакетов (GPRS).
Современные цифровые сотовые телефоны имеют, по крайней мере, один каскад
преобразования частоты в сигнальной цепи. Это преобразование частоты
позволяет перевести принимаемый сигнал из выделенного стандартного радиочастотного
диапазона (скажем, 900 МГц) на более низкую промежуточную частоту (IF) , где
селектор канала выполняется на базе узкополосного полосового фильтра выбора
канала (как правило, на поверхностно-акустических волнах SAW или керамике).
Далее отфильтрованный сигнал подвергается дальнейшему преобразованию либо во
вторую промежуточную частоту, либо сразу детектируется, затем оцифровывается
и демодулируется в цифровом сигнальном процессоре. На рис. 9.16 показано
сравнение этой супергетеродиннои архитектурой с супергомодиннои
рой приемника Othello.
архитекту-
\
/
—►
GSM
900
MHz
DCS
1.8
GHz
»
►
ПФ
КЕРАМИЧ
ПФ
—►
—►
КЕРАМИЧ. LNA
СУПЕРГЕТЕРОДИН
ADC
ФАПЧ
_____________)
ПРЯМОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (СУПЕРМОНОДИН)
V
GSM
900
MHz
DCS
1.8
GHz
* ПФ
ПАВ
LNA
г®
SW
ПФ
ПАВ
LNA
ADC
sin
(гун)«-
ФАПЧ
cos
Рис. 9.16. Архитектура прямого преобразования позволяет
уменьшить число компонентов в приемнике
Идея использования непосредственного преобразования частоты в приемниках
достаточно долго пользовалась вниманием разработчиков радиочастотных трактов.
Причина очевидна: каскады преобразования увеличивают стоимость, размеры и вес
пользовательского оборудования. Каждый каскад требует наличия локального
генератора (часто включающего частотный синтезатор для точной настройки на
заданную частоту), смесителя, фильтра и, возможно, усилителя. Учитывая все это,
привлекательность приемников прямого преобразования не удивляет. Отсутствие
промежуточных каскадов позволяет сократить стоимость, габариты и вес
приемника.
Комплект микросхем Othello™ также позволяет дополнительно сократить число
внешних компонентов за счет интеграции внешнего интерфейса GSM с малошумящим
усилителем (LNA). Такое решение дает возможность обойтись без радиочастотного
фильтра зеркальной частоты ("зеркального" фильтра), который необходим для
подавления паразитной зеркальной частоты или продуктов интерференции сигналов
смесителя и малошумящего усилителя. Этот каскад обычно выполняется на
ключевом транзисторе с цепью смещения и соответствующей обвязкой, что в сумме
выражается приблизительно в 12 компонентах. Включение LNA в интерфейсный блок
сокращает количество внешних компонентов в среднем приблизительно на 15-17
единиц в зависимости от степени соответствия описанному фильтру.
GSIVT
DCS
\ /
\
/
ПЕРЕКЛ.
ПРИЕМ/
ПЕРЕДАЧА
ПФ
(ПАВ)
ПФ
(ПАВ)
(„.
У^У
ФАПЧ
AD6524
•-( ГУН V
К А ^ >■ '
AD6523
SW
LNA
/
f
\
'—V
LO
ГЕНЕРАТОР
DIV N
PHASE
DETECT
- DIV M
VGA
X)
ПФ
V
~/У~
>У
T-—| VGA
?>
v
ПФ
■**-
г^-
-
ь
Ц-'л л
Ч><>
/ ,
—х '
\АЦП
/ Q
Чацп
/ i
\ЦАП
{ Q
\ЦАП
Рис. 9.17. Двухполосный приемопередатчик прямого преобразования
Superhomodyne™ на чипсете AD6523/AD6524
Функциональная блок-схема архитектуры двухдиапазонного GSM-модуля
радиоканала Othello™ показана на рис. 9.17. Приемная часть расположена в верхней
части рисунка. От антенного разъема принимаемый сигнал поступает на
переключатель режима «прием/передача» и направляется, в зависимости от диапазона, на
один из двух фильтров: 925-960 МГц для GSM-диапазона или 1805-1880 МГц для
DCS-диапазона. Сигнал проходит через полосовой радиочастотный фильтр (так на-
зываемый roofing-фильтр) который служит для выделения необходимой полосы
частот и подавления составляющих других частот (включая частоты в диапазоне
передачи) , чтобы предотвратить перегрузку активных компонентов в приемной
части. После roofing-фильтра расположен малошумящий усилитель (LNA). Это первый
усилительный элемент в системе, позволяющий значительно сократить вклад всех
последующих каскадов в уровень суммарного шума системы. После малошумящего
усилителя смеситель с прямым преобразованием частоты переводит полезный
сигнал с радиочастоты непосредственно на основную частоту с помощью умножения
радиосигнала на выходной сигнал локального генератора такой же частоты.
Выходной сигнал смесительного каскада затем направляется через квадратурный
модулятор (каналы I и Q) на усилительный каскад основной частоты с переменным
коэффициентом усиления. Регулируемый усилитель также обеспечивает некоторую
фильтрацию смежных каналов и подавление паразитных частот. Этим блокируются
сигналы других GSM-каналов, разнесенных на некоторое расстояние от
принимаемого канала, как правило, 3 и более мегагерц. Фильтр усилителя основной
частоты ослабляет эти сигналы до уровня, гарантирующего отсутствие перегрузки
АЦП приемника. После усилительного каскада принимаемый сигнал оцифровывается
в приемном АЦП.
Передающая часть, показанная в нижней части рисунка, начинается с
мультиплексированных входных/выходных каналов I и Q. Поскольку система GSM является
дуплексной с разделением по времени, передатчик и приемник никогда не
работают одновременно. За счет этого, комплект Othello™ позволяет сэкономить четыре
вывода на корпусе ИМС приемопередатчика. С квадратурного модулятора сигналы
поступают через мультиплексированные каналы I/Q на передатчик. Затем сигналы
подвергаются модуляции с промежуточной частотой более 100 МГц.
Выходной сигнал модулятора далее поступает на фазочастотный детектор (PFD),
где он сравнивается с опорной частотой генератора, управляемого внешним
синтезатором. Сигнал с PFD с частотой более 100 МГц проходит через фильтр с
достаточно широкой полосой пропускания (1 МГц) . Выходной сигнал фильтра
направляется на управляющий вход генератора, управляемого напряжением (VCO), с
частотными диапазонами, перекрывающими полосы передачи стандартов GSM и DCS.
Далее сигнал с ГУН распределяется на два блока. Основной — на усилитель
мощности передатчика (РА) , который повышает относительный уровень
передаваемого сигнала от +3 дБм до +35 дБм, после чего сигнал направляется на
коммутатор приема/передачи и НЧ-фильтр (подавляющий гармоники усилителя мощности).
Усилители мощности имеют две полосы частот с простым переключением по
напряжению с помощью сигналов КМОП-уровня. Выходной сигнал ГУН также поступает на
смеситель цепи обратной связи через ответвитель, который может быть выполнен
как в виде печатной платы, построенной на базе дискретных катушек и
конденсаторов, так и в виде монолитного (обычно) керамического устройства связи.
Смеситель обратной связи переносит передаваемый сигнал снова на промежуточную
частоту и использует этот сигнал в качестве сигнала локального генератора для
модулятора передатчика.
Этот тип модулятора имеет несколько названий, но вероятно наиболее
наглядное из них "транслирующая петля". Транслирующая петля модулятора использует
преимущества одного ключевого аспекта стандарта GSM: схема модуляции
выполняется с использованием гауссовой частотной модуляции с минимальным частотным
сдвигом (GMSK). Этот тип модуляции не затрагивает амплитуду сигнала, что
означает , что усилитель мощности может входить в режим насыщения без искажения
GMSK-сигнала.
Модуляция GMSK может быть выполнена несколькими различными способами. В
других европейских стандартах (для беспроводных телефонов) модуляция GMSK
может производиться посредством непосредственной модуляции потока данных
управляемым ГУН с гауссовой фильтрацией. В стандарте GSM был выбран метод квадра-
турной модуляции. Квадратурная модуляция позволяет получить точную фазовую
GMSK. Но недостатки в схеме модулятора (или каскада преобразования с
повышением частоты) могут привести к флуктуациям огибающей, которые могут, в свою
очередь, привести к фазовым искажениям при перегрузке выходного усилителя
мощности. Чтобы избежать подобных искажений, производители телефонов
стандарта GSM были вынуждены использовать усилители с более высокой линейностью за
счет уменьшения эффективности и сокращения времени разговора за один цикл
зарядки аккумуляторов.
Модулятор с транслирующей петлей объединяет преимущества модуляции
непосредственно с помощью ГУН и более точной квадратурной модуляции. В результате
в схеме создана петля фазовой автоподстройки частоты (PLL), в которую
включены сигнал модулятора, сигнал генератора и выходной сигнал ГУН, а также сигнал
смесителя цепи обратной связи. В конечном итоге получается непосредственно
модулированный сигнал на выходе ГУН с абсолютно постоянной огибающей и
прекрасными фазовыми характеристиками. Неравномерность фазовой характеристики не
превышает 1,5 градуса при нестационарности микросхемы приемопередатчика
AD6523, использующей сигнал генератора в качестве локального осциллятора для
обеспечения стабильности петли ОС.
Компактность комплекта Othello™ позволяет использовать GSM-технологии для
создания многих изделий, в которых ранее это было невозможно, например, в
очень компактных телефонах или PCMCIA картах. Однако основные преимущества
прямого преобразования станут очевидными при разработке универсальных мульти-
стандартных телефонов третьего поколения. С использованием прямого
преобразования отпадает необходимость в аппаратном фильтре выбора канала, поскольку
эта операция выполняется в блоке цифровой сигнальной обработки, который может
быть перепрограммирован для работы с множеством стандартов. Сравните этот
подход с супергетеродинной архитектурой, где требуется несколько цепей
радиоканала для работы с различными стандартами (поскольку каждый из них требует
различные фильтры выбора канала) и все схемы должны иметь минимальные
размеры. При использовании прямого преобразования один и тот же радиоканал может
использоваться в принципе для нескольких различных стандартов, частотных
полос и типов модуляции. Таким образом, Интернет-навигация и голосовая связь
могут быть в принципе реализованы на базе одного и того же телефона стандарта
GSM.
Аналоговые
базовые станции
сотовой телефонии
Рассмотрим аналоговый супергетеродинный приемник, изобретенный в 1917 году
Эдвином Армстронгом (см. рис. 9.18). Эта архитектура представляла собой
существенный шаг вперед по сравнению с однокаскадными аналоговыми приемниками
прямого преобразования (гомодинными), которые строились с использованием
перестраиваемых усилителей промежуточной частоты, одного детектора и каскада
усиления сигнала звуковой частоты. (Необходимо обратить внимание, что гомо-
динная техника теперь получила широкое распространение в приемниках с
цифровой обработкой, как показано выше). Основное преимущество супергетеродинного
аналогового приемника состоит в том, что он имеет существенно меньшие массо-
габариты и более экономичен при обеспечении заданного усиления и
селективности приемника на фиксированных промежуточных частотах (IF) по сравнению с
усилением и частотной избирательностью схем с перестройкой по частотному
диапазону .
Частоты, показанные на рис. 9.18, выделены для AMPS (Служба
усовершенствованной мобильной телефонии) — аналоговой системы сотовой телефонии, исполь-
Зуемой в настоящее время в США. Приемник предназначен для приема AMPS-
радиосигналов частотой 900 МГц. Полоса частот для несущих "А" или "В",
обслуживающих локальную географическую область, составляет 12,5 МГц (416 каналов,
каждый шириной 30 кГц) . В приемнике, как показано на рисунке, используется
трехкратное преобразование частоты, с первой промежуточной частотой 70 МГц,
второй частотой 10,7 МГц и третьей частотой 455 кГц. Зеркальная частота на
входе приемника отделяется от несущей подстройкой первой промежуточной
частоты (при использовании относительно высокой первой промежуточной частоты
разработка зеркального фильтра упрощается).
/ RF AMPS: 416 КАНАЛОВ (НЕСУЩАЯ "А" ИЛИ "В")
30 кГм ПОЛОСА КАНАЛА. ЧМ
ПФ
/ \
\i_na/
1
12.5 МГц ОБЩАЯ ПОЛОСА
1 ЗВОНОК ЧЕРЕЗ 1 КАНАЛ
ГЕТЕРОДИН 1 ГРТРРППИН 9 rFTFPOni/IH 3
НАСТРАИВА
ЕМЫЙ
~<я-
•
•
о
■
70 МГц
/ \
1-яПЧ
ФИКС.
ЧАСТОТА
I
^
10.7 МГц
/ \
2-яПЧ
ФИКС.
ЧАСТОТА
I
-&
455 кГц
/ \
3-яПЧ
АНАЛОГОВЫЕ
СХЕМЫ
ДЕМОДУЛЯТОР, -
ФИЛЬТР
АНАЛОГИЧНОЕ УСТРОЙСТВО
КАНАЛ 1
30 кГц
•
•
•
КАНАЛ п
30 кГц
Рис. 9.18. Супергетеродинный аналоговый приемник базовой станции
системы AMPS (U.S. Advanced Mobile Phone Service)
Выходной сигнал третьего каскада промежуточной частоты демодулируется с
использованием аналоговых методов (дискриминаторов, детекторов огибающей,
синхронных детекторов и т.д.) В случае AMPS используется частотная модуляция.
Важным свойством упомянутой схемы является то, что на каждый канал требуется
один приемник, а антенна, каскад предварительной фильтрации и малошумящии
усилитель могут быть общими.
Необходимо отметить, что для упрощения схемы на рисунке не показаны
межкаскадные усилители. Они, однако, являются важной частью приемника и при
дальнейшей разработке необходимо это учитывать.
Разработка аналогового приемника является сложным процессом, и имеется
много дополнительных функциональных узлов, которые могут быть использованы на
промежуточной частоте между первым и вторым или третьим преобразованием
частоты: фильтры, удорожающие и усложняющие каждый каскад приемника, схемы
демодуляции и т.д. Имеется много превосходных рекомендаций по построению
аналогового приемника, и цель этого обсуждения состоит лишь в том, чтобы
сформировать систему отсчета для последующего обсуждения использования цифровых
методов при разработке усовершенствованных телекоммуникационных приемников и
приемников базовых станций сотовой телефонии.
Цифровые сотовые
базовые станции
Сотовые телефонные базовые станции формируют основу современной
беспроводной сотовой инфраструктуры. Они должны обеспечивать получение многочисленных
запросов, обработку запросов и их ретрансляцию. Соединение с базовой станцией
в смежных ячейках должно выполняться без потери сигнала при движении
абонента . Кроме того, базовые станции зачастую должны удовлетворять нескольким
стандартам одновременно. В некоторых областях США в достаточно большом числе
частотных полос используются различные технологии в пределах одной и той же
географической области, например AMPS и CDMA.
Гибкость, высокая производительность и низкая стоимость канала являются
основными требованиями к современным базовым станциям. Максимальное
использование DSP в приемопередатчиках позволяет обрабатывать несколько стандартов без
необходимости замены аппаратных средств. Это привело к широкому
распространению программного обеспечения для обработки радиосигналов (software radios),
которое доминирует в текущий момент на рынке базовых станций.
Как и в случае сотовых телефонов, техника прямого преобразования широко
используется и в базовых станциях. Сигнал оцифровывается высокоэффективным
широкополосным АЦП, после чего следует только один каскад переноса частоты. На
рис. 9.19 показаны два основных подхода к построению цифрового приемника:
узкополосный и широкополосный фильтры.
я
\
\
/
НАСТРАИВА-
ЫУ1ЫИ
ГЕТЕРОДИН
/ ^cV
RF
FRONT
END
—(
» НАСТР. ГЕТ.
Ш
\
/
фина полосы
ГЕТЕРОДИН
/ ВАННОЙ
' ЧАСТОТОЙ
RF
FRONT
END
п
—tW-
^г9^
Ширина полось
ПФ
•
•
•
ПФ
: 30-200
УЗКОПОЛОСНЫЙ
кГц
АЦП
■
•
•
АЦП
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ
ПФ
i: 5-25 1\
/1Гц
АЦП
—(
i
ЦИФРОВОЙ
ФИЛЬТР-
ДЕЦИМАТОР
•
•
•
ЦИФРОВОЙ
ФИЛЬТР-
ДЕЦИМАТОР
ЦИФРОВОЙ
ВЫДЕЛИТЕЛЬ
СИГНАЛА КАНАЛА
■
•
•
ЦИФРОВОЙ
ВЫДЕЛИТЕЛЬ
СИГНАЛА КАНАЛА
ЦАП
•
•
•
ЦАП
ЦАП
•
•
t
ЦАП
КАНАЛ
1
•
•
•
КАНАЛ
п
КАНАЛ
1
•
•
•
КАНАЛ
п
Рис. 9.19. Узкополосный и широкополосный цифровые
приемники для сотовых базовых станций
При узкополосном подходе подразумевается, что была выполнена достаточная
предварительная фильтрация сигнала, в результате чего подавлены все
паразитные сигналы и на входе АЦП присутствует только полезный сигнал.
Широкополосный подход подразумевает наличие на входе АЦП множества каналов и дальнейшая
фильтрация, настройка и обработка выполняется в цифровой форме. Обычно,
широкополосный приемник предназначен для приема сплошной полосы сигналов, напри-
мер для сотовой телефонии, или других систем беспроводной связи (PCS или
CDMA). Фактически, один широкополосный цифровой приемник может использоваться
для одновременного приема всех возможных каналов в пределах выделенного
частотного диапазона, что позволяет использовать практически только аналоговые
средства (включая АЦП) для выделения нужного канала.
Широкополосный подход накладывает серьезные ограничения на параметры
используемого АЦП и требует широкого динамического диапазона (SFDR) и высокого
отношения сигнал/шум (SNR), особенно в сотовых системах, где уровень сигналов
соседних каналов может отличаться более чем на 100 дБ. Это требует применения
АЦП с полосой пропускания более 100 МГц и частотой дискретизации более чем 50
МГц (например, для работы с мультинесущей с полосой частот 25 МГц) . С другой
стороны, узкополосный подход обеспечивает более тщательную обработку,
поскольку каждый канал может быть оцифрован с более высокой частотой
дискретизации, но этот подход также требует большего количества АЦП для обработки
того же самого числа каналов.
Комплект ИМС от Analog Devices - SoftCell™ адресован в первую очередь
операторам беспроводных систем связи, позволяя снизить стоимость обслуживания и
размеры оборудования, повысить гибкость и качество обслуживания. Базовые
станции, содержащие комплект ИМС SoftCell, легко позволяют производить
модификацию : организацию новых услуг, дополнительных каналов, и замену стандартов
беспроводной передачи данных. В действительности, операторы будут иметь
возможность использовать любой стандартный радиочастотный интерфейс (например,
GSM, PHS, D-AMPS), увеличить число каналов, более эффективно использовать
выделенные частотные полосы. Новая архитектура также позволяет обойтись без
избыточных радиоканалов и для передатчиков и для приемников.
Комплект SoftCell оптимизирован для четырех радиоканалов и может быть легко
расширен. Это решение позволяет изготовителям оборудования использовать
масштабируемую мультинесущую, многомодовые базовые станции на основе узлов
традиционных многоканальных базовых станций, использующих аналоговые методы.
Блок-схема системы, использующей комплект SoftCell, показана на рис. 9.20.
\
/
—►
\
/
'Прием
RF
FRONT
END
Передач
RF
ВЫХОД
а
ЧАСТОТА ОТСЧЕТОВ fs
ДИНАМ.ДИАПАЗОН SFD
ШИРИНА ПОЛОСЫ BW =
ОТН. СИГНАЛ/ШУМ SNR
ПФ
./широкопол.
~~^\14-бит АЦП
= 65 MSPS
RHOOflB
200 МГц
= 77 дБ
>
4-КАНАЛЬНЫЙ
ПРОЦ. DSP
ПРИЕМА
>
•
ЧАСТОТА ОТСЧЕТОВ fs =
ДИНАМ.ДИАПАЗОНSFDF
ПФ
4 /широкопол.
^\14-бит ЦАП
LrW!T>
65 Mi
= 10(
V
•
•
5PS
)ДБ
4-КАНАЛЬНЫМ
ПРОЦ. DSP
ПЕРЕДАЧИ
л пееоо
*/-
•
•
•
ПРОЦЕССОРЫ
TigerSHARC
КА
НАЛЫ
•
•
•
•
•
•
Рис. 9.20. Структурная схема базовой станции для
работы со многими несущими на чипсете SoftCell™
Уменьшение размеров при сохранении стоимости за счет использования SoftCell
позволяет разместить более плотно на ограниченной площади большее число
базовых станций. В результате обеспечивается лучший охват, более высокое качество
связи и меньшая вероятность отказов обслуживания пользователей. Мобильность и
компактность систем на базе SoftCell делает их идеальным вариантом для
организации офисных беспроводных систем связи. Кроме того, технология
программного обеспечения радиоканала, реализованная в данном комплекте, позволяет
использовать новые возможности, например смарт-антенны или фазированные
антенные решетки, которые дают возможность более эффективно потреблять мощность
передатчика без увеличения стоимости системы, а также организовать маленькие
микросотовые установки для увеличения охвата внутриофисных беспроводных
систем.
Комплект ИМС SoftCell состоит из 14-разрядного АЦП AD6644, четырехканально-
го процессора обработки принимаемого сигнала (RSP) AD6624, 14-разрядного ЦАП
AD9772 и четырехканального процессора обработки передаваемого сигнала (TSP)
AD6622. Использование сигнальных процессоров позволяет улучшить разделение
каналов, коррекцию АЧХ, коррекцию ошибок и повысить гибкость и эффективность
декодирования. Этот новый комплект интегральных микросхем оптимизирован для
работы с многопроцессорными системами на базе архитектуры TigerSharc™.
Цифровой сигнальный процессор с архитектурой TigerSHARC оптимизирован для
телекоммуникационных приложений и способен выполнять 1 млрд. операций
умножения с накоплением в секунду над 16-разрядными данными при тактовой частоте
150 МГц. Еще одной уникальной особенностью архитектуры TigerSHARC является
способность поддерживать 8 -, 16 -, и 32-разрядный формат данных на одном
кристалле. Модуляция/демодуляция, канальное кодирование/декодирование и
другие функции обработки радиоканала могут быть мультиплексированы, что
позволяет поддерживать обработку нескольких несущих на одном процессоре.
В дополнение к комплекту SoftCell, ADI недавно представила универсальный
приемный АЦП AD6600. AD6600 предназначен для узкополосных приложений, в
которых невозможно реализовать архитектуру с множеством несущих, но возможна
организация непосредственной оцифровки сигналов промежуточной частоты до 250
МГц. В комбинации с соответствующим цифровым процессором обработки
принимаемого сигнала, AD6600 может обрабатывать разнообразные стандартные
беспроводные интерфейсные сигналы, включая GSM Macrocell.
Классическая архитектура базовой станции требует полноценного
приемопередатчика для обработки каждой радиочастотной несущей (от 4 до 80 каналов для
цифровых и аналоговых систем соответственно). Эти радиоканалы должны
дублироваться с учетом свойств антенн. Отсюда очевидно, почему электроника базовых
станций занимает так много места, потребляет огромную мощность и дорого
стоит . Преимущества программной обработки мультинесущеи проявляется в устранении
избыточных радиоканалов в пользу единственного быстродействующего
радиоканала , где каждая несущая обрабатывается в цифровой форме. Распространение такой
программной обработки радиосигналов ограничивается свойствами аналого-
цифровых преобразователей, которые должны оцифровывать огромный динамический
диапазон, необходимый для обработки спектра нескольких несущих и подавления
интерференции соседних каналов.
Передатчики с несколькими несущими имеют подобные требования к аппаратной
части для организации новых беспроводных интерфейсов. Цифроаналоговые
преобразователи (ЦАП) и усилители мощности мультинесущих (MCPAS) должны передавать
спектр нескольких генерированных в цифровой форме несущих без искажений или
смешивания сигналов в смежных каналах. AD9772 представляет собой 14-разрядный
интерполирующий ЦАП, оптимизированный для точного преобразования нескольких
несущих в единственную промежуточную частоту. AD9772 является самым последним
представителем семейства быстродействующих преобразователей TxDAC® ADI.
Сердцем комплекта ИМС SoftCell является AD6644 — 14-разрядный АЦП с
тактовой частотой 65 МГц, который обеспечивает динамический диапазон (SFDR) до 100
дБ и отношение сигнал/шум (SNR) 77 дБ. Такие параметры приемной части
необходимы для оцифровки радиосигнала с несколькими несущими, используемыми во
многих приложениях. При изменении настройки канала фильтрация и демодуляция в
цифровой форме позволяют гибко поддерживать различные беспроводные стандарты,
число каналов и частотных планов при наличии единственного модуля
радиоканала.
Следующий после АЦП цифровой процессор обработки принимаемого сигнала (RSP)
выполняет функции канальной настройки, фильтрации и прореживания, необходимые
для выделения базовой частоты и обработки ее в цифровом сигнальном процессоре
(DSP). Функции DSP выполняет AD6624 — четырехканальный процессор с
производительностью 65 MSPS, поддерживающий стандарты GSM, IS136 и другие узкополосные
стандарты. AD6624 имеет четыре независимо программируемых канала, что
позволяет легко изменять характеристики беспроводного интерфейса по мере
необходимости. Такой подход также дает возможность параллельного включения AD6624S
для увеличения количества каналов. AD6624 может быть также сконфигурирован
для поддержки EDGE-расширений стандартов GSM и IS 136.
Четырехканальный цифровой процессор обработки передаваемого сигнала AD6622
обрабатывает сигнал основной частоты, поступающий с DSP. Он выполняет всю
необходимую сигнальную обработку для вывода данных на ЦАП AD9772. Каждый канал
может быть независимо запрограммирован таким образом, чтобы обеспечить
необходимую фильтрацию канала для большинства беспроводных стандартных
интерфейсов. AD6622 поддерживает IS95 и WCDMA стандарты и может быть использован для
объединения произвольного числа каналов на одном 18-разрядном цифровом
выходе.
Управление
электродвигателями
Асинхронный двигатель известен достаточно давно, благодаря простоте
конструкции, дешевизне, высокой эффективности и надежности, однако область его
применения была ограничена из-за невозможности управления его динамическими
характеристиками, например, скоростью вращения, вращающим моментом и реакцией
на изменяющуюся нагрузку. Однако достижения в области цифровой обработки
сигналов и технологии создания смешанных цифроаналоговых интегральных схем
открывают новые горизонты в использовании асинхронных двигателей переменного
тока. Изготовители, беспокоящиеся об эффективности использования
электроэнергии и ее экономии, могут уменьшить затраты и время выхода на рынок широкого
диапазона изделий — от индустриальных двигателей до электромоторов для
электромобилей и локомотивов, — с помощью стандартной системы так называемого
векторного управления, состоящей из комплекта интегральных микросхем и среды
разработки.
Вряд ли Никола Тесла (1856-1943), изобретатель асинхронного двигателя, мог
предвидеть, что эта «рабочая лошадка промышленности» получит второе рождение
в виде двигателя нового класса, который окажется вполне конкурентоспособным в
большинстве индустриальных приложений.
Перед обсуждением преимуществ векторного управления необходимо дать
основные положения принципа функционирования различных типов электрических
двигателей в обычном использовании.
До недавнего времени области применения электромоторов, связанные с серво-
управлением, например, — с переменной реакцией на динамические нагрузки,
постоянством вращающего момента или регулированием частоты вращения в широком
диапазоне — были исключительно прерогативой коллекторных двигателей постоян-
ного тока и синхронных двигателей с постоянными магнитами. Основная причина
такого предпочтения заключалась в наличии понятных и отработанных схем
управления. В то же время, несмотря на легкость управления, коллекторные двигатели
постоянного тока имеют несколько недостатков: их щетки изнашиваются и должны
регулярно заменяться, коллекторы также изнашиваются и могут быть повреждены в
случае неправильной установки щеток, механический контакт «щетки-коллектор»
является источником загрязнений и искрения, что повышает риск пожара при
наличии горючих материалов.
Появление мощных инверторов, способных управлять столь же мощными
двигателями, привело к практическому использованию синхронных двигателей постоянного
тока с постоянными магнитами (PMSM) в приложениях, требующих сервоуправления.
Но, наряду с устранением многих проблем механического характера, присущих
коллекторным двигателям постоянного тока, эти двигатели потребовали более
сложных схем управления и выявили ряд собственных недостатков. Обладая
высокой стоимостью, PMSM-двигатели в большинстве своем отличаются высоким
моментом инерции ротора, что ограничивает их применение в приложениях, где
требуется высокая скорость вращения, из-за механических ограничений конструкции
ротора.
В 60-х годах развитие теории управления привело к созданию теории
косвенного поле-ориентированного управления, ставшей основой динамического управления
асинхронными двигателями переменного тока. Косвенное поле-ориентированное
управление использует теорию эталонных фреймов, описывающую преобразование
изменяющегося фазового положения обмоток электродвигателя из одного фрейма в
другой эталонный фрейм. Продуманный выбор математической модели позволяет
значительно уменьшить сложность математической модели механизма. Хотя эти
методы первоначально создавались для анализа и моделирования двигателей
переменного тока, к настоящему времени они стали неотъемлемой частью
инструментария цифрового управления такими механизмами. Более того, цифровые методы
управления расширены до управления токами в обмотках и вращающим моментом
электромеханизмов, что само по себе невозможно без компактных, корректных
моделей электродвигателей.
Описываемая теория математических моделей равно применима и к синхронным
машинам типа синхронных двигателей с постоянными магнитами (PMSM). Этот
двигатель иногда называют синусоидальным вентильным двигателем, или вентильной
машиной переменного тока, и он очень широко используется в высокоэффективном
сервоприводе.
Вследствие интенсивных математических вычислений, необходимых для
косвенного поле-ориентированного управления, теперь обычно называемого векторным
управлением или теорией эталонных фреймов, практическое использование этой
теории было невозможно на протяжении долгих лет. Доступные аппаратные
вычислительные средства не могли осуществлять высокоскоростное позиционирование
положения ротора и выполнять вычисления в режиме реального времени
динамического потока векторов. Доступность современных точных оптических кодеров,
биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), высокоскоростных ре-
Зольверов и быстродействующих цифровых сигнальных процессоров (DSP) выдвинула
векторное управление на передний край работ по использованию преимуществ,
свойственных асинхронному двигателю переменного тока.
Упрощенная блок-схема системы управления асинхронного двигателя переменного
тока показана на рис. 9.21. Входными данными для контроллера являются токи
обмоток двигателя (обычно трехфазные) и положение и скорость ротора. Датчики
на основе эффекта Холла очень широко используются для контроля токов и с
помощью пространственно-цифрового преобразователя (RDC) позволяют
контролировать положение ротора в пространстве, а также его скорость. Цифровой
сигнальный процессор используется для вычисления в режиме реального времени величин
векторов, которые необходимы для генерации выходного сигнала управления
инвертором преобразователя мощности. Преобразования, необходимые для
преобразования эталонного фрейма и для векторного управления, также выполняются с
помощью DSP.
КОНТРОЛЛЕР
DSP
ПРОЦЕССОР
ADSP-21xx
шим
b"^ADMC200/
ADMC201
А А
АЦП
^ AD7861/ -^
2/3/4/5
-7^
мощныи
КАСКАД
(ИНВЕРТОР)
СИГНАЛ ТОКА
/
/
ПОЛОЖЕНИЕ, СКОРОСТЬ
УПРАВЛЯЮЩИЙ
КОМПЬЮТЕР
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В
ЦИФРОВОЙ "* /'
СИГНАЛ
AD2S80A/82A/83/90
АС
ДВИГАТЕЛЬ
ДАТЧИК \
\ ПОВОРОТА
\ |РЕСОЛЬВЕР) !
\
Рис. 9.21. Структурная схема системы управления двигателем
DashDSP™
ЯДРО DSP
СЕМЕЙСТВА
ADSP-217X
FLASH ПЗУ
ПРОЧАЯ
ПЕРИФЕРИЯ
POR
ПОРТЫ
ВВОДА-
ВЫВОДА
/ /
ШИМ
ОПОРНОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ
АЦП <—-/-
МОЩНЫЙ
КАСКАД
(ИНВЕРТОР)
у
/
СИГНАЛ ТОКА
Положение, скорость
УПРАВЛЯЮЩИЙ
КОМПЬЮТЕР
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В
ЦИФРОВОЙ
СИГНАЛ
/"
АС
i ДВИГАТЕЛЬ
AD2S80A/82A/83/90
К
/ ■ \
/ /' ДАТЧИК \
-/- ПОВОРОТА |
\ (РЕСОЛЬВЕР) I
\
Рис. 9.22. Полностью интегрированная система
управления двигателем на процессоре DashDSP™
Функции блока управления интегрированы в одном кристалле в контроллерах
электродвигателей Analog Devices — ADMC300, ADMC331, ADMC401, и ADMC326 (на
базе ПЗУ) и ADMC328 (на базе DSP). Эти устройства включают в себя периферию:
АЦП, источники опорного напряжения, PWM-контроллеры, таймеры и т.д.,
необходимую для реализации всех функций, показанных на рис. 9.21.
Самые последние члены семейства контроллеров электродвигателей — ADMCF326 и
ADMCF328, называемые DashDSP™,— характеризуются наличием цифровой части,
аналоговой части и FLASH-памяти (см. рис. 9.22) . Использование FLASH-памяти
позволяет перепрограммировать устройство, обеспечивая таким образом большую
гибкость и сокращение времени новых разработок. Эти контроллеры включают 16-
разрядное процессорное ядро с фиксированной точкой и производительностью 20
MIPS, основанное на архитектуре семейства ADSP-217X. Память состоит из 512х
24 бит ОЗУ памяти программ, 512x16 бит ОЗУ памяти данных, 4Кх24 бит ПЗУ
памяти программ и 4К х 24 бит программируемой FLASH-памяти. Интегрированная
посредством использования АЦП аналоговая подсистема позволяет полностью
контролировать трехфазные токи в обмотках двигателя. 16-разрядный 3-фазный PWM
генерирует управляющие сигналы для внешнего мощного инвертирующего каскада.
Контроллеры выпускаются в 28-выводном SOIC или PDIP корпусе. Блок-схема
контроллера ADMCF328 показана на рис. 9.23.
АДРЕСНЫЕ
ГЕНЕРАТОРЫ
ADSP-217X
20 MIPS
ЯДРО
DAG 1
DAG 2
I
СЕКВЕНСЕР
КОМАНД
Л А
I
БЛОК ПАМЯТИ
про г».
FLASH
4К X ?Л
ПРОГР
ROM
4КХ24
ПРОГР.
RAM
512 X 24
ПАМЯТЬ
ДАНН.
512X16
РМА
DMA
PMD
VREF
2.5V
АНАЛОГ*-
ВХОДОВ
J~A~
УС ИЛ
ТОКА
ДАТЧ.
1
16-БИТ
3-ФАЗН
ШИМ
~ж 1
DMD
I
I
I
АРИФМЕТИЧ. БЛОК
ALU
MAC
СДВИГ
POR
ТАЙМЕР
ПОСЛ. ПОРТ
SPORT 1
9-BIT
РЮ
1 I
2 X 8-БИТ
ШИМ
т t
WATCHDOG
ТАЙМЕР
Новые процессоры семейства ADMCF5xx основаны на
ядре ADSP-219xc производительностью 150 MIPS и
содержат 128К памяти flash
Рис. 9.23. DSP со встроенной FLASH памятью для
управления двигателями ADMCF328
Доступность программного обеспечение контроллеров на базе DSP, состоящего
из трех частей, руководства разработчика, и систем отладки, облегчает
разработку систем управления электродвигателями с использованием этих
контроллеров .
Компания Analog Devices недавно анонсировала нового представителя семейства
DashDSP — ADMCF5XX на базе 16-разрядного ядра с фиксированной точкой ADSP-
219Х с производительностью 150 MIPS. При токе потребления 0,4 mA/MIP новый
контроллер позволяет разработчикам строить системы с низкой потребляемой
мощностью и с широкими пределами регулирования скорости. Интеграция до 128 Кбайт
внутрикристальной FLASH-памяти значительно облегчает разработку системы и
позволяет гибко модифицировать программное обеспечение системы. Такое решение
также позволяет пользователю загружать программное обеспечение
непосредственно из FLASH-памяти в оперативную память. Пользователь может выбрать, исходя
из требований к параметрам и стоимости разрабатываемой системы, один из 10-,
12-, или 14-разрядных АЦП. Семейство DashDSP поддерживается средствами
разработки VisualDSP ADI, которые включают первый промышленный C++ компилятор.
Семейство ADMCF5XX дополнено широким диапазоном высокопроизводительной
периферии, например, 3...6-фазными 16-разрядными PWM с одиночным или двойным
интерфейсами кодера для управления многокоординатными двигателями. Оцифровка токов
в обмотках двигателя может быть реализована с помощью средств гальванической
развязки или методом инвертирующего шунта, с программируемым пользователем
временем преобразования АЦП. Источник опорного напряжения, схема сброса
процессорного ядра при включении питания и вспомогательные PWM, позволяющие
корректировать коэффициент мощности, также интегрированы на кристалле.
Дополнительно в рамках семейства реализована различная интерфейсная периферия,
например, полноценная CAN-шина, UART, сериальные порты, и JTAG-интерфейс.
Кодеки и процессоры
обработки сигналов в
голосовых приложениях
и аудиосистемах
В каналах голосовой связи и аудиосистемах типа автомобильных телефонных
комплектов и модемов на сигнальных процессорах строятся превосходные
конструктивные блоки систем.
Компания Analog Devices недавно анонсировала выпуск серии ADSP-21ESP202,
специально разработанной для встроенных систем обработки речи в автомобильных
голосовых телефонных системах. Эта микросхема включает в себя два кодека
AD73322 и 16-разрядное вычислительное ядро с фиксированной точкой ADSP-218X.
Из 40 Кбайт ОЗУ на кристалле 8 Кб х 24 бит отдано под память программ и 8 Кб
х 24бит — под память данных. Внутрикристальное ПИЗУ объемом 24 Кбайт
конфигурировано под 8 Кб х 24бит память программ.
На рис. 9.24 приведен пример реализации на базе ADSP-21ESP202 дуплексного
телефонного комплекта с голосовой связью. Эта серия является крупным
достижением, как в уровне, так и в гибкости функциональной интеграции.
Семейство ADSP-21ESP202 является первым продуктом, основанным на
использовании вычислительного ядра ADSP-218X, включающего аналоговые функциональные
возможности (см. рис. 9.25). Все представители семейства содержат два сигма-
дельта кодека, которые позволяют программно управлять частотой выборки (до 64
кГц) , коэффициентом усиления входных и выходных каскадов. Имеются также два
аналоговых компаратора, которые могут использоваться для обнаружения голоса и
отслеживания процессов подключения/отключения кабеля, а также для генерации
процессорных прерываний. Два переключаемых источника тока позволяют
реализовать функциональные возможности PWM с помощью универсального таймера. Оба
источника реализуют выбор быстрого или стандартного режима заряда. Возможность
переключения может быть использована для автоматического регулирования
усиления (AGC), а также для подстройки частоты и фазы входного задающего
генератора.
ЯДРО ADSP-218X 49MIPS
Поел. Port 1
BDMA Boot Поел. Port О
Голосовой кодек
Программируемое
усиление на входе
и выходе
Цифровое
подключение
Аналоговое
подключение
ПЗУ
СЛОВАРЬ
ADSP-21ESP202
заменяет сразу
4 микросхемы
АМР
Сотовый
телефон
Рис. 9.24. Структурная схема устройства обработки речи на про-
цессорЕ ADSP21ESP202 для автомобильной телефонной системы
ADSP-218X
16-Bit DSP
ЯДРО
К и*-ролл*?;:
гиЪайтьиг*
доступа I/.'*
B*ijrpe»*tnn
пщ:! DMA
Два а»-аг:г иамтэрэтзра
2лосэео,"( коде»: tfl
ГСЛОС^ОЛ коде»; 1С
тлел ппрт -плел птрт
Г #2
I t
8Кх24
Память программ
SRAM
8Кх16
Память данных
SRAM
8Кх24
Память программ
ROM
Интегрированы аналоговые схемы
♦ Двойной программируемый
голосовой кодек на 64 kSPS,
сигнал/шум 75 дБ
♦ Два аналоговых компаратора
♦ Два источника тока
Интегрировано заказное ПЗУ
♦ По спецификации заказчика или
♦ Со стандартными функциями
Дополнительные возможности
♦ Работа на частоте 49 МГц при
напряжении питания 3.3 В
♦ 8 К ОЗУ программ, 8 К ОЗУ данных
♦ 8 К ПЗУ программ
♦ Расширенные прерывания и флаги
♦ Расширенные возможности таймера
Корпус LQFP со 128 выводами
Рис. 9.25. Структурная схема ИС ADSP21ESP202 с ядром DSPADSP-218X
ADSP-21ESP202 также содержит ППЗУ памяти программ с блоками памяти по 8
Кслов. Analog Devices поставляет микросхемы с несколькими версиями прикладных
алгоритмов, заранее записанных в ПЗУ. Продукция Analog Devices также
позволяет записывать в ПЗУ программы, разработанные самим пользователем.
Система, показанная на рис. 9.24, имеет в своем составе средства цифровой
обработки сигналов с подавлением шума/эхо-сигнала и опознавания речи, кодеки
для непосредственного подключения громкоговорителя/микрофона и сотового
терминала, энергонезависимую память для хранения программ и баз данных
опознавания речи. Семейство ADSP-21ESP202 интегрирует все эти компоненты в одном
корпусе, что позволяет создать на одной интегральной схеме дуплексный
автомобильный телефонный комплект с голосовой связью. Такой подход предусматривает
сокращение на 75 % числа необходимых интегральных схем по сравнению с
решениями предыдущего поколения.
Обработка аудиосигналов на персональном компьютере и современные модемы
также требуют применения высокопроизводительных кодеков. На рис. 9.26
приведен пример реализации аудиотракта или приемника-передатчика модема на базе
кодека AD1819B SoundPort®.
Этот кодек полностью совместим со спецификациями интерфейса АС'97 (Audio
Codec'97, Component Specification, Revision 1.03, © 1996, Intel Corporation).
Кроме того, AD1819 поддерживает несколько конфигураций кодека (до трех на
каждый канал интерфейса АС), последовательный интерфейс с DSP, изменение
тактовой частоты, кодирование сигнала и его фильтрацию для модемов, и имеет
встроенный преобразователь для трехмерных стереоэффектов Phat™.
q—
МИКРОФОНЫ
q—
ГР0МК0Г0В
линейный вход
линейный вход
АС'97
SoundPort®
КОДЕК
А01819В
поел.
ДАНН.
ADSP-218X
16-БИТ
ПРОЦЕССОР
С ФИКС.
ТОЧКОЙ
ПАР АЛ Л.
ШИНА
I
ВНЕШНЯЯ
ПАМЯТЬ
(ВОЗМОЖНО)
АНАЛОГ.
ДАНН. _
ОРГАНИЗАЦИЯ
ПРЯМОГО
ДОСТУПА
РАЗРЯДНОСТЬ 16 БИТ
ЧАСТОТА ОТСЧЕТОВ fs = 7...48 KSPS
ИСКАЖЕНИЯ И ШУМ -90 дБ
PC
ИНТЕРФЕЙС
PC
I
МОНИТОР
ТЕЛЕФОННАЯ ЛИНИЯ
(ВИТАЯ ПАРА)
Рис. 9.26. Структурная схема звуковой системы
персонального компьютера и модема
Кодек AD1819B предназначен главным образом для высокоскоростного ввода
аудиоданных в компьютеры и модемы или для использования в системах цифровой
обработки. Главные архитектурные особенности AD1819B — высококачественная
входная аналоговая часть, двухканальный 16-разрядный сигма-дельта АЦП, двухка-
нальный 16-разрядный сигма-дельта ЦАП и последовательный порт. Уровень шумов
и гармонических искажений не превышает - 90 дБ, тактовая частота может
варьироваться в пределах от 7 до 48 кГц.
32-разрядный процессор SHARC от Analog Devices с плавающей точкой
демонстрирует высочайшее качество декодирования сигнала Dolby Digital AC-3.
Образцовая архитектура цифровой сигнальной обработки, показанная на рис. 9.27,
использует сигнальный процессор ADSP-21065L SHARC и интегральную микросхему
смешанной обработки AD1836, что обеспечивает низкую цену и высокое качество
тракта многоканальной аудиообработки. Основная область применения включает в
себя A/V-ресиверы для домашнего театра и автомобильные аудиосистемы класса
high-end. AD 1836 выполняет всю смешанную обработку сигнала с использованием
четырех входных каналов АЦП и шести выходных каналов ЦАП. Кодек AD1836
обеспечивает суммарный уровень шумов и гармонических искажений -97 дБ и отношение
сигнал/шум 105 дБ, что необходимо для высококачественного аудио. В подобных
системах могут использоваться и фиксированные алгоритмы цифровой обработки,
однако применение программируемых сигнальных процессоров обеспечивает большую
гибкость. Сигнальный процессор может быть запрограммирован для декодирования
аудиоформатов МРЗ, Dolby Digital AC-3, THX, или DTS. С помощью
дополнительного программного обеспечения могут быть легко реализованы и другие алгоритмы
обработки аудиосигналов.
(ЗВУК)
ЗВУК ВХ.
RAM
ROM
УПР.
ПРОЦ.
ADSP-21065L
SHARC™
<
АЦП
<
*< АЦП
I/F
>
>
ЦАП
ЦАП
AD1836
Искажения + шум = -97 дБ
Сигнал/Шум SNR = 105 дБ
Частота отсчетов 96 kSPS
Рис. 9.27. Структура автомобильной аудиосистемы и аудиосистемы
домашнего театра на базе 32-разрядного процессора SHARC
В сложных цифровых аудиосистемах часто возникает необходимость в
распределении сигнала между несколькими процессорами обработки. На рис. 9.28 показан
16-канальный микшер, в котором использовано два ADSP-21160S. Поток данных от
шестнадцати 24-разрядных АЦП поступает на конвертор FPGA. Он преобразует
последовательный поток данных от АЦП в параллельный и направляет его на два
внешних порта ADSP-21160. Внешний порт на каждом DSP имеет аппаратную
поддержку одновременной передачи данных на оба DSP сразу. Контроллеры прямого
доступа к памяти DSP получают эти данные и перемещают их по мере
необходимости во внутреннюю память. Аппаратная поддержка и контроллеры прямого доступа
к памяти снижают сложность архитектуры конвертера FPGA, потому что в этом
случае от FPGA требуется только передача данных на шину. То есть отпадает
необходимость в арбитраже шины и генерации адресов.
ВХОДЫ
АЦП#1
ПОСЛЕД.
ДАННЫЕ
ПРЕОБРАЗУЮТСЯ В
ПАР АЛЛ.
(FPGA)
АЦП #16
ЗВУКОВОЙ СИГНАЛ
1
ЦАП
I
ADSP-21160
64
TDM
ПОСЛ. ПОРТ
3
2 ПОРТА СВЯЗИ
ADSP-21160
4
ПАРАЛЛ. ШИНА ДАННЫХ
Все 16 каналов связаны с каждым процессором ADSP-21160
ADSP-21160 осуществляет смешение, выравнивание АЧХ и звуковые
эффекты
Процессоры ADSP-21160 обмениваются данными по портам связи
Обработанные мультиплексированные данные поступают на ЦАП
через последовательный порт
Рис. 9.28. 16-канальный аудио смеситель с применением
процессоров ADSP-21160
Сигнальные процессоры выполняют самые различные алгоритмы обработки,
например микширование, панорамное звучание, регулировку АЧХ и дополнительную
обработку типа реверберации или компрессии/экспандирования динамического
диапазона. Выходной поток аудиоданных после такой обработки поступает на 24-
разрядный стерео-ЦАП. Эти задачи могут выполняться одновременно, например,
один из DSP отвечает за микширование и эффекты, в то время как другой
реализует функции эквалайзера. В другом случае на каждый DSP возлагается задача
обработки половины каналов. Выбор оптимального алгоритма определяется
сложностью необходимой обработки.
Для этого примера видно, что два процессора ADSP-21160S обладают
достаточной вычислительной способностью для выполнения различных алгоритмов по 16
каналам с тактовой частотой 48 кГц одновременно. За 20 не процессорное ядро
каждого DSP способно выполнить 2000 инструкций. Если каждый DSP отвечает за
половину каналов (8 каналов), то За это время DSP может выполнить 250
инструкций по каждому каналу.
У процессора ADSP-21160 имеются достаточно примитивные инструкции для
реализации трехполосного эквалайзера (низкие, средние и высокие частоты),
микшера, эффектов задержки, и компрессии по каждому каналу. Перемещение данных в
память не требует затрат вычислительных ресурсов, ввиду отсутствия мультиза-
дачности.
Сигма-дельта АЦП с
программируемым
цифровым фильтром
Большинство сигма-дельта АЦП имеют собственный внутренний цифровой фильтр.
Частота среза этого фильтра (и скорость выходного потока данных АЦП)
привязана к частоте задающего генератора. AD7725 представляет собой 16-разрядный
сигма-дельта АЦП с программируемым внутренним цифровым фильтром. Блок-схема
9.29 показывает, что максимальная частота дискретизации преобразователя
составляет 19,2 МГц. Следующий за преобразователем перестраиваемый фильтр с
конечной импульсной характеристикой выполняет прореживание выходных данных
преобразователя с коэффициентом децимации 8, снижая скорость выходного потока
данных до 2,4 МГц. Отклик перестраиваемого FIR-фильтра также показан на рис.
9.29. На выходе перестраиваемого фильтра расположен программируемый цифровой
фильтр. На диаграмме показан типичный отклик для FIR-фильтра низкой частоты с
частотой среза 300 кГц.
CLKIN =19.2MSPS
__i
2.4 MSPS
1.2 MSPS (МАКС)
ВХОД
16-БИТ
SIGMA-
DELTA
МОДУЛЯТОР
ПРЕДВ.
КИХ
ФИЛЬТР
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ
ФИЛЬТР
2.5V
ОПОРНОЕ НАПР,
о
dB
-70
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ФИЛЬТР:
ПРЕДВ.
КИХ
ФИЛЬТР
СКОРОСТЬ ВХОДНЫХ ДАННЫХ = CLKIN/8 L
ТОЧНОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТОВ = 24 БИТ
ТОЧНОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ = 30 БИТ
МАКС. ЧИСЛО КОЭФФИЦИЕНТОВ = 108
КОЭФФИЦИЕНТ ДЕЦИМАЦИИ = 2...256
ЧИСЛО ЭТАПОВ ДЕЦИМАЦИИ - ДО 5
СКОРОСТЬ ВЫХОДНЫХ ДАННЫХ = CLKIN/16
МАКС.
1.2
ЧАСТОТА (МГц)
2.4
1
ПАРАЛЛ/
ПОСЛЕД.
ИНТЕРФЕЙС
dB
-90
ТИПИЧНАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
КИХ
ФИЛЬТРА
+
0.3 0.6
ЧАСТОТА (МГц)
SFDR =90dB
SNR = 84dB
Рис. 9.29. 16-разрядный sigma-delta АЦП с
программируемым цифровым фильтром AD7725
Программное управление фильтром позволяет гибко оперировать длиной фильтра
и коэффициентом децимации. Фильтр может иметь до 108 коэффициентов, до 5
режимов прореживания и коэффициенты децимации от 2 до 256. При обработке
коэффициентов поддерживается точность 24 разряда, а при арифметических операциях
- 30 разрядов.
AD7725 содержит процессор постобработки PulseDSP™ компании Systolix,
который позволяет запрограммировать характеристики фильтра через параллельный или
последовательный интерфейс микропроцессора.
Процессор постобработки имеет полностью программируемое ядро, которое
обеспечивает производительность обработки до 130 миллионов операций умножения с
накоплением в секунду (MAC). Процесс программирования процессора сводится к
редактированию пользователем конфигурационного файла, который содержит все
необходимые данные для программирования функций фильтра. Этот файл создан с
помощью компилятора FilterWizard, который поставляется Analog Devices.
Компилятор AD7725 воспринимает значения коэффициентов фильтра как входные данные и
автоматически генерирует необходимый программный код устройства.
Файл коэффициентов отклика фильтра может быть сгенерирован с помощью
пакетов проектирования цифровых фильтров типа Systolix1 FilterExpress™ или
QEDESIGN™ компании Momentum Data Systems2. Отклик фильтра может быть построен
на основе данных, известных пользователю до генерации коэффициентов фильтра.
Скорость потока входных данных процессора — 2,4 МГц. Если прореживание
применяется в многоступенчатом фильтре, первый фильтр будет обрабатывать поток
данных со скоростью 2,4 MSPS, и пользователь может затем производить
децимацию между каскадами. Максимальное число коэффициентов фильтра, которые могут
поддерживаться процессором, равно 108. При этом фильтр со 108 коэффициентами
может быть выполнен в виде одиночного или многокаскадного фильтра с суммарным
числом коэффициентов 108. Фильтр может иметь характеристики НЧ-фильтра, ВЧ-
фильтра, режекторного или полосового фильтра и может быть выполнен как КИХ-
или БИХ-фильтр.
AD7725 работает от однополярного источника питания +5В. Он имеет
внутрикристальный источник опорного напряжения 2,5 В и выпускается в 44-выводном PQFP
корпусе. При работе на максимальной тактовой частоте потребляемая мощность не
превышает 350 мВт. Возможна работа в режиме сниженной в два раза максимальной
частоты задающего генератора - 10 МГц. Максимальная потребляемая мощность в
этом режиме составляет 200 мВт.
Резюме
■ Автомобильные телефоны с голосовым управлением
(hands-free)
■ Цифровые автоответчики
■ Устройства распознавания голоса
■ Кабельные сети
■ Компьютерная звуковая система
■ Цифровое аудио: профессиональное и бытовое
■ Обработка цифрового видеосигнала
■ Телевидение высокой четкости (HDTV)
■ Компьютерная графика
■ Цифровые спецэффекты
■ Цифровые вещательные спутники (DBS)
■ Система глобального позиционирования (GPS)
■ Медицина: ультразвуковые, ядерномагниторезонансные
сканнеры, томографы
■ Военная индустрия: радиолокационные станции,
наведение ракет на цель
Рис. 9.30. Другие области применения процессоров DSP
1 http://www.systolix.co.uk
2 http://www.mds.com
Некоторые примеры использования DSP в различных областях приведены на рис.
9.30. Помимо описанных выше, имеется много других областей, где сфера
применимости DSP на практике быстро расширяется: это промышленность, связь,
медицинская и военная техника и потребительский рынок. Обсуждение каждого примера
могло бы стать предметом отдельной публикации. Но в этой главе показано
только несколько наиболее традиционных областей применения DSP и дано
представление о том, как DSP взаимодействуют практически с каждым аспектом современной
жизни.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Матпрактикум
МОДЕЛИРОВАНИЕ БОЛЬШИХ СИСТЕМ ЧАСТИЦ
Майер Р.В.
Существует целый класс детерминированных методов компьютерного
моделирования твердых, жидких, газообразных тел, основанных на
расчете энергии и силы взаимодействия между молекулами или
частицами, составляющими эти тела, нахождения траекторий их
движения, скоростей и координат. Альтернативой являются
стохастические методы исследования различных состояний систем, состоящих
из большого числа частиц. Они заключаются в многократном
воспроизведении исследуемого процесса и статистической обработке
получающихся результатов. Использование этих методов позволяет
исследовать явления молекулярной физики, гидро- и газодинамики,
физики твердого тела и т.д. [1-12].
Метод классической
молекулярной динамики
Простейшей системой, состоящей из большого числа частиц, является газ. Ее
микросостояние в данный момент времени характеризуется координатами и
скоростями всех молекул, а макросостояние - температурой, давлением и объемом (или
температурой, энергией и объемом). Каждому макросостоянию соответствует
большое число различных микросостояний. Результативным способом изучения этой
системы на микроскопическом уровне является моделирование движения частиц с
помощью компьютера. В этом и заключается метод молекулярной динамики (метод
МД), предполагающий численное интегрирование уравнений движения и определение
положения и скорости каждой частицы в моменты т = tAi где t = 1, 2,... Шаг по
времени выбирают так, чтобы отклонение результата численного решения от
точного с течением времени возрастало бы как можно медленней. Устойчивость
вычислительной процедуры контролируется по выполнению закона сохранения
энергии.
Вычислительные возможности ЭВМ не позволяют рассчитать движение всех 1023
молекул (1/6 моль), в вычислительных экспериментах моделируется система из
102-104 частиц. Это соответствует очень небольшому объему газа, находящегося
при нормальных условиях. Чтобы модель из 1000 частиц обладала свойствами
реальной системы, сосуд разбивают на ячейки кубической формы с длиной ребра L и
числом частиц N. Ребра ячеек образуют трехмерную периодическую решетку.
Средняя длина пробега и эффективный радиус сил межмолекулярного взаимодействия
должны быть много меньше L. При этом можно считать, что трехмерный сосуд
Заполнен огромным числом одинаковых ячеек, молекулы в которых движутся похожим
образом. Если молекула выходит из ячейки, то она входит в другую ячейку. Это
означает, что с противоположной грани кубической ячейки внутрь должна войти
такая же молекула с той же скоростью. Для того чтобы представить движение
всех молекул в сосуде, достаточно рассмотреть движение небольшого числа
частиц в одной ячейке. Считается, что расположение молекул в других ячейках
повторяется, они являются как бы копиями рассматриваемой ячейки (рис. 1.1),
поэтому такие краевые условия называются периодическими [2, 7].
*-,* *-,, *-^ *-,*
i\ t\ t\ t\
•-.. --,. --^ <"^
i \ t \ t \ t \
•* w" mr W
^ ^ ^ ^
0
1
0
yV
X
L *
x
Рис. 1. Замыкание одно- и двумерной ячейки на саму себя.
В одномерной модели газа молекулы движутся вдоль отрезка ОА длины L,
отражаясь от его концов (стенок одномерного "сосуда"). Свернем отрезок в кольцо
(рис. 1.2) , замкнув его на самого себя, так, что частица, вышедшая из
"сосуда" через правый конец А, заходит с той же скоростью через левый конец
О. В двумерном случае квадратный "сосуд" превращается в тор (рис 1.3):
вертикальные и горизонтальные стороны склеиваются так, что когда молекула выходит
из сосуда через нижнюю стенку, такая же молекула с той же скоростью входит
через верхнюю стенку.
При таком подходе число частиц в каждой ячейке остается неизменным, а их
движение в различных ячейках согласованным, что не соответствует реальным
системам и приводит к ошибкам. Для их уменьшения используют стохастические
граничные условия: частица, пересекающая границу, удаляется из рассмотрения,
но через случайные промежутки времени в случайные точки пространства в ячейку
вводятся новые молекулы имеющие случайные скорости. Это должно происходить
так, чтобы сохранялись среднее число частиц (плотность), импульс системы и ее
энергия. Рассмотренный выше подход используется для моделирования жидкостей и
достаточно плотных газов [8].
Задание начальных координат и скоростей всех молекул определяется решаемой
задачей. Если моделируется газ, частицы располагают беспорядочно так, чтобы
они не накладывались друг на друга. При изучении жидкостей и твердых тел
частицы располагают упорядоченно. Для исследования равновесных состояний
начальные скорости должны быть заданы так, чтобы полная энергия соответствовала
некоторой температуре и выполнялся закон сохранения импульса.
Сразу после запуска программы модель не находится в равновесном состоянии,
так как частицы движутся с произвольными скоростями. Для того чтобы
проконтролировать достижение системой равновесного состояния, вычисляют среднюю
энергию частицы, приходящуюся на каждую степень свободы, среднюю квадратичную
флуктуацию скорости одной частицы, среднее расстояние между двумя частицами в
ячейке. После релаксационного процесса перечисленные величины стремятся к
равновесным значениям и флуктуируют вблизи них, а распределение частиц по
скоростям соответствует закону Максвелла.
Согласно теореме о равнораспределении энергии, на каждую степень свободы
молекулы приходится энергия кТ/2, где Т - абсолютная температура. Если
частицы имеют по S степеней свободы, то получаем:
N . 2 N
S
NkT = yrr¥^l отсюда T = J_ymu2
2^2 sNk
Давление равно отношению силы, с которой молекулы действуют на некоторую
поверхность, к ее площади: р = F/S. Оно может быть найдено как плотность
потока импульса через единичную площадку. В двумерном случае его находят так:
мысленно разделяют прямоугольный сосуд горизонтальной линией длиной S и
подсчитывают число молекул п, которые пересекли ее за время Лт. Тогда давление
равно р = mv/(SAi).
Другой метод расчета давления состоит в использовании теоремы вириала. При
этом давление связывают с изменением импульсов сил в системе и используют
формулу, которая выведена в [2, с. 179-180]:
Р =
где Tj - радиус вектор i-ой молекулы, Fj - равнодействующая всех сил,
действующих на i-ую частицу со стороны всех других N-1 молекул, s = 2 -
размерность модели.
Хаотическое движение молекул может быть охарактеризовано средним квадратом
их смещения
i?(r')2=<|^2)-^(Yi)|2>'
где t=T2_Ti- Другой характеристикой движения частиц является
автокорреляционная характеристика скорости
Z(T,)=<vi(Tl)vi(T2)>,
показывающая насколько их скорость в момент т2 тесно связана со скоростью в
момент Ti= T2 _ т'. У плотных газов и жидкостей средняя длина пробега молекул
мала, поэтому уже при небольших разностях т' = Тг — Ti величина Z(t')
стремится к нулю. В двумерном случае [2, 7]:
^0"') = Чх(п)Цх(т2) + Щу(ч)Щу(Т2) •
Как следует из эргодической гипотезы, средние по времени значения
физических величин, характеризующих данную молекулу, равны средним статистическим
значениям по всем молекулам в данный момент т.
Моделирование молекул
твердыми сферами
Одна из простых моделей состоит в замене молекул твердыми сферами или
шарами диаметром d, которые при соударении отталкиваются. Энергия взаимодействия,
частиц центры которых удалены на г, равна:
оо, если г < б/.
U (г)
О, если г > d.
В двумерном случае говорят о твердых дисках, а в одномерном - о твердых
стержнях. В рамках этих допущений математическая схема расчетов существенно
упрощается, так как она не требует интегрирования системы уравнений Ньютона.
Один из вариантов решения задачи сводится к следующему. На каждом шаге
находят моменты времени между столкновениями молекул и определяют из этого ряда
ближайший момент взаимодействия какой-либо пары молекул. После этого все
частицы сдвигаются вдоль своих траекторий на соответствующие их скоростям
расстояния, а скорости провзаимодействовавших молекул пересчитываются. После
этого процедура расчета снова повторяется.
Возможен другой подход, требующий несколько больших затрат машинного
времени. Координаты молекул при движении между соударениями рассчитываются через
промежутки Ат, как
Jvj — Jvj ~т~ iV/'-y* / \ С •
Когда i-ая и j-ая молекулы взаимодействуют (расстояние г±3 между их
центрами меньше d), вычисляются их скорости после взаимодействия [3]. Можно
приближенно считать, что если молекулы имеют одинаковые массы, то при ударе они
просто обмениваются скоростями. При этом скорости молекул после упругого
удара равны:
Uj = Uj , Uj = Uj ,
где Vj , Uj - скорости молекул до удара. Изменив скорости, частицы следует
отодвинуть друг от друга на расстояние, несколько большее d.
Покажем, что это не совсем правильно. Если j-ая частица покоится, то после
удара с i-ой частицей, движущейся со скоростью Ujq, получается, что она
должна приобрести скорость Uj = Ujq , а i-ая частица - остановиться (Uj = 0 ) . На
самом деле так происходит только при центральном ударе. Если удар
нецентральный, то частицы разлетаются так, что угол между Uj и Uj составляет я/2.
Преимущество этого подхода в том, что он прост и обеспечивает сохранение энергии
и импульса системы.
Для моделирования молекул газа твердыми стержнями и твердыми дисками
используются программы ПР-1 и ПР-2. В них заданы периодические граничные
условия , вычисляются давление газа и температура. Можно предусмотреть отражение
молекул от стенок сосуда: при упругом соударении со стенкой составляющая
скорости молекулы, перпендикулярная к стенке, меняет свое направление на
противоположное . На рис. 2.1 приведено получающееся распределение молекул газа по
скоростям, соответствующее нормальному закону Гаусса. Из графика зависимости
давления от времени (рис. 2.2) видно, что "мгновенные" значения давления р
флуктуируют около своего среднего значения рср. После небольших изменений
программы позволяют промоделировать движение молекул в поле тяжести,
определить среднюю длину пробега молекул, средний квадрат смещения R(t')2,
автокорреляционную характеристику скорости Z(t'), изучить зависимость давления газа
от температуры.
Рис. 2. Распределение молекул по скоростям. Давление газа.
Используя модель "твердые сферы", ученым удалось исследовать фазовый
переход жидкость - твердое тело и установить, что с ростом плотности системы
коэффициент сжимаемости совершает резкий скачок [8] . Факт существования этого
фазового перехода в системе твердых сфер означает, что его причина вызвана
особенностями упаковки частиц, то есть, обусловлена геометрией, а не силами
межмолекулярного взаимодействия.
1
^2
So-
0
\S
s^
f
i i
i i
Ч Ъ
S(t)
T
Рис. 3. Возрастание энтропии при диффузии газа.
Чтобы изучить увеличение энтропии при диффузии, можно использовать совсем
простую модель, в которой движение молекул рассчитывается с помощью
генератора случайных чисел. Представим длинный сосуд, разделенный двумя перегородкой
на три части, которые открываются одна за другой в моменты ii и т2. Сосуд
полностью заполнен молекулами вещества 1, а в левой части еще имеются N
молекул вещества 2. Разобьем сосуд на г равных элементарных объемов, число моле-
кул вещества 2 в j -ом объеме обозначим п3. Тогда энтропия системы равна:
S = -YPi^Pi=-Y—^—-
7=1
7=1
Используя программу Пр-4, можно промоделировать хаотическое движение
молекул вещества 2, найти энтропию газа в последовательные моменты времени и
получить график S(t) в случае, когда открывается сначала одна, а потом другая
перегородка (рис. 3)
пия возрастает.
Диффузия - необратимый процесс, в ходе которого энтро-
Модель
"взаимодействующие частицы"
Рассмотренная модель "твердые сферы" не учитывает притяжение молекул и
поэтому не позволяет промоделировать объединение частиц в кластеры, конденсацию
и кристаллизацию. Для исследования этих явлений используется модель Леннарда-
Джонса, согласно которой потенциальная энергия и сила межмолекулярного
взаимодействия равны [2, 8]:
Г
U (Г) = Е
V
' (7 N
\Г J
^
\r J
6Л
J
F(r) =
12Е
(7
f
' (7 N
\r J
' (7 N
\r J
J
Первое слагаемое отвечает за отталкивание частиц при малых г, второе - за
притяжение при больших г. Если г = а, то силы отталкивания и притяжения
компенсируют друг друга.
Рассмотрим систему из N частиц с массами т±, i = 1,2,...N, находящуюся в
силовом поле. Исходя из начальных координат Xjq , JV/0 и скоростей Vjq ,
необходимо рассчитать движение частиц в последующие моменты времени. Моделирование
сводится к решению задача Коши для системы диффуравнений, получающихся из
второго Закона Ньютона:
dr
где
<Х
т
(
N
\
V 7=1
J
dr
Vi
i = 1,2,... N,
Fi ~
равнодействующая внешних сил,
действующих на i-ую материальную
г i i - внутренняя сила, дейст-
точку со стороны тел, не входящих в систему, ±_ , ,
вующая на i-ую точку со стороны j-ой точки. Для этого организуют цикл по
R±y —
Fiy + F'iy равнодействую-
времени t, определяют проекции Rix = Fix + F' i
щей всех внешних и внутренних сил, действующих на каждую i-ую материальную
точку в момент t + 1, и записывают их в массивы. После этого переобозначают
координаты всех частиц, записывая их в массивы xx[i], yy[i]. В цикле
перебирают все молекулы и определяют проекции ускорения, скорости и координаты для
каждой из них в момент t + 1 по формулам:
а
J+1
ix
= Rixlmi, и
uiv +aiv At ,
J+l
t
Jvj — Jvj i~ Lsjv f \ С f
"i
4
/+1
'ix
a\yX = Riv I mi >
lAr, у\+1=у\+и£1Ьт.
У
У+1=и* +ct+l
чу ' "ч ' иту иту ^ L
Результаты сохраняют в массивах x[i], y[i], vx[i], vy[i]. Стирают
изображения частиц в предыдущий момент времени t (массивы xx[i], yy[i]) и рисуют
новые изображения, соответствующие моменту t + 1. При необходимости выводят
значения температуры, давления и энергии в числовом виде. После этого все
повторяется снова. Применяется алгоритм АЛ-1.
Алгоритм АЛ-1
ПРОЦЕДУРА Sila {==
ДЛЯ i:=l ДО N ДЕЛАТЬ {А= Fx[i]:=0; Fy[i]:=0; =A}
ДЛЯ i:=l ДО N ДЕЛАТЬ {В= ДЛЯ j:=l ДО N ДЕЛАТЬ {С=
ЕСЛИ iOj TO {D= l:=sqrt(sqr(x[i]-x[j])+sqr(y[i]-y[j]) ) ;
ЕСЛИ 1<1 ТО 1:=1;
F:=-Kl/sqr(l)+K2/sqr(1*1);
Fx[i]:=Fx[i]+F*(x[i]-x[j])/l;
Fy[i]:=Fy[i]+F*(y[i]-y[j])/l+m[i]*10; =D} =C} =B} ==}
НАЧАЛО ПРОГРАММЫ N:=50; dt:=0.001;r
ДЛЯ i:=l ДО N ДЕЛАТЬ {Е=
ЕСЛИ i>N/2 TO m[i]:=2 ИНАЧЕ m[i]:=l;
x[i]:=random(280)+60; y[i]:=random(280)+60;
vx[i]:=random(30)-15; vy[i]:=random(30)-15; E=}
ПОВТОРЯТЬ ДО НАЖАТИЯ КЛАВИШИ {F=
ВЫЗОВ ПРОЦЕДУРЫ Sila;
ДЛЯ i:=l ДО N ДЕЛАТЬ {G= xx[i]:=x[i]; yy[i]:=y[i];
ах:=Fx[i]/m[i]; ay:=Fy[i]/m[i];
vx[i]:=vx[i]+ax*dt; vy[i]:=vy[i]+ay*dt;
x[i]:=x[i]+vx[i]*dt; y[i]:=y[i]+vy[i]*dt;
ЕСЛИ x[i]<50 TO x[i]:=349; ЕСЛИ y[i]<50 TO y[i]:=349;
ЕСЛИ x[i]>350 TO x[i]:=51; ЕСЛИ y[i]>350 TO y[i]:=51;
СТЕРЕТЬ ТОЧКУ (xx[i], yy[i]);
ПОСТАВИТЬ ТОЧКУ (x[i], y[i]); =G} =F}
КОНЕЦ ПРОГРАММЫ
Чтобы уменьшить погрешность вычислений и обеспечить сохранение энергии
системы, используют алгоритм Верле в скоростной форме:
xt+l = xf + JАТ + а\Ат)2 /2, а* = F(xt+l)/m , ut+1 =vf + {а1 + at+l)Arl2 .
Существует и другая математическая схема:
xi ~ lxi + xi _ Fix J+l_9J_vM,%Ar2 ./ _xi ~xi
— I Aj — Z.Xj Aj "I" /А С I Ujx —
Также применяют алгоритм с полушагом:
1) вычисляют новые значения координат частицы: X =Х + VxAt + GxAt /2;
t+l/2 ,t . J л /0
Y =uY+aYAT/2;
2) рассчитывают промежуточное значение скорости V
3) определяют новое значение ускорения: <2Х = Fx (х ) / ТП ;
.^+1/2 J+1
4) используя Ux и CL , находят новое значение скорости:
,t+\ .J+l/2 . t+\A^ /о
их =их +ах Ат/2.
Этот подход реализован в программе ПР-5. С ее помощью можно промоделировать
движение броуновской частицы, диффузию, конденсацию и испарение, рассчитать
температуру, давление (обоими способами), средний квадрат смещения молекул
R(t')2, автокорреляционную характеристику скорости Z(t'). Для того, чтобы
температура модели газа оставалась постоянной и равной Ti, используют услов-
ный оператор: If T>T1 then b:=0.999 else b:=1.001;. Коэффициент Ь входит в
выражения для проекций скорости:
4+1 =bujx+ 4+1Ar и v^1 =bvfiy+ а£1Ат .
Это позволяет "замедлять" и "разгонять" молекулы, то есть понижать и
повышать температуру. При охлаждении происходит "конденсация": молекулы
собираются в капли (рис. 4). При "нагревании" капли "испаряются", превращаются в газ.
° О о
о
сР о'В
°о°^
о
о о
о
° а
о
о '
°ЯЙ
6°
оэо у
°о
о
сР
э °
о
о
Рис. 4. Моделирование конденсации газа при охлаждении.
* Х82
хн,(т)
•Ч
* о „ t «
ев»
с
оо
* о
• о*
•о
о о •
• * о* _ of о
• о
• о
о
о
<ъ
о о
о
о
оо
_а_А-
-ооо в° °ооо о
о,
• о
о
5—* v и Л 53
• ^ ° О О ♦ О О ♦ •
* ©в о о о0
о ♦ ооо
о " •
о •
о Ло
2 fiaJ
О О
Л ° О
о Л о о
° • °в
о о
■Л_
-CJ
Рис. 5. Движение одной молекулы. Модель диффузии двух газов,
Для "наблюдения" случайного блуждания частиц и моделирования диффузии двух
газов используется программа ПР-6, в которой учитывается только отталкивание
молекул. Как видно из рис. 5.1, одна из координат молекулы, находящейся
вдали от стенки сосуда, изменяется случайным образом. Изначально "красные"
молекулы с массами mi заполняют левую половину сосуда, а "зеленые" молекулы с
массами т2 - правую (рис. 5.2). Вследствие хаотического движения молекул
происходит их самопроизвольное премешивание; количество частиц в обоих
половинках сосуда выравнивается. Если массу одной из частиц сделать в 100 раз
больше, а ее изображение выделить другим цветом, то удастся промоделировать
броуновское движение. Внеся небольшие изменения в программу, можно получить на
экране траекторию движения одной молекулы или броуновской частицы.
Развитие метода
молекулярной
динамики (МД)
Метод МД позволяет исследовать газ, жидкость, плазму, газовзвеси,
суспензии, эмульсии, функционирование химических реакторов, доменных печей,
двигателей внутреннего сгорания, ракетные двигатели. С его помощью удалось
проверить разнообразные теории жидкости, уравнения состояния жидкостей и
неидеальных газов, решать различные задачи теории переноса, изучить равновесные и
неравновесные свойства среды, конденсацию, кристаллизацию, гидродинамические
течения.
Развитием метода МД стал метод частиц, который заключается в представлении
тела совокупностью крупных шарообразных частиц, взаимодействующих и
движущихся в соответствии с законами классической механики. При удалении частицы
притягиваются, а при сближении отталкиваются. Движение каждой частицы может быть
рассчитано из второго закона Ньютона. Иногда используют частицы-маркеры,
позволяющие визуализировать движение различных слоев жидкости или газа. В
качестве примера использования метода крупных частиц рассмотрим модель падения
вязкого тела на выступ. Компьютерная программа представлена в книге [5],
результат моделирования - на рис. 6. Закон взаимодействия макрочастиц подобран
так, что тело теряет свою первоначальную форму, но не распадается на
отдельные части.
J il
ijft
Рис. 6. Падение столба вязкой жидкости на выступ.
Еще одним примером является обтекание газом препятствия (рис. 7).
Используется программа из [5] . Частицы перемещаются вниз по действием внешней силы;
достигая нижней границы расчетной области, они исчезают и появляются у ее
верхней границы. Хорошо видно, что у передней стенки тела концентрация частиц
(в значит и плотность газа) существенно выше средней, а за препятствием -
ниже. Аналогично можно промоделировать движение толпы людей и обтекание ею
препятствий.
Движение газа и жидкости может быть исследовано методом клеточных автоматов
(КА) . В главе 4 описан детерминированный КА, учитывающий столкновение частиц
друг с другом. Рассмотрим вероятностный КА, позволяющий моделировать
хаотическое движение молекул газа, испарение жидкости, образование насыщенного пара.
Представим двумерный сосуд, разбиты на квадратные ячейки; в некоторых ячейках
находятся молекулы, а остальные пусты. На каждом временном шаге ЭВМ случайно
выбирает молекулу и с заданными вероятностями PL, PR, Ри, Pd, смещает ее в
левую, правую, верхнюю или нижнюю ячейку, если она пуста. Для того, чтобы
промоделировать расширение или диффузию газа, необходимо задать PL = PR = Ри =
PD = 0,25. КА будет моделировать насыщенный пар в случае, когда вероятности
смещения молекулы вверх (испарение, заполнение сосуда) и вниз (конденсация,
переход в жидкость) зависят от концентрации молекул К в окрестности
рассматриваемой молекулы с координатами (i, j). Для определения концентрации К будем
подсчитывать число молекул в квадрате 5x5, построенном вокруг частицы (i, j).
Если концентрация велика (К > 2), то молекула с большей вероятностью идет
вниз: PD = 0,35, Рц = 0,15. Если концентрация молекул пара мала (К < 2) , то
молекула с большей вероятностью поднимается вверх: PD = 0,15, Рц = 0,35.
Смещения влево и вправо по прежнему равновероятны: PL = PR = 0,25.
Iwatm f. ■ . чш ич ^ . I t-мч. ЯпЯчШ иич Hi |
V
, «
Рис. 7. Обтекание газом препятствия. Образование насыщенного пара.
Используется программа ПР-7, результаты ее работы - на рис. 6.2. Сначала
моделируется испарение жидкости и образование насыщенного пара в небольшом
объеме. Через некоторое время, когда наступает динамическое равновесие между
паром и жидкостью, горизонтальная перегородка удаляется и молекулы заполняют
весь объем большого сосуда. Часть жидкости переходит в пар, который через
некоторое время становится насыщенным.
Стохастическое
моделирование
молекул газа
Для получения результатов термодинамического характера не нужно точное
знание координат и скоростей движения частиц системы в различные моменты
времени. В этом случае используют статистические методы моделирования и вместо
одной системы рассматривают статистический ансамбль, то есть совокупность
большого числа одинаковых систем, находящихся в различных микросостояниях,
которые соответствуют данному макросостоянию. Проанализируем несколько
примеров .
Рассмотрим известную задачу о случайных блужданиях, впервые предложенную
Пирсоном в 1906 г. Необходимо определить смещение пешехода, сделавшего N
шагов равной длины в случайных направлениях. Ограничимся одномерным случаем и
промоделируем движение молекулы газа, которая из-за хаотических соударений с
другими частицами случайным образом перемещается вдоль оси Oz. При этом ее
координата через равные промежутки времени Лт принимает значения z1, z2, z3,
..., zN, где N - число шагов. Необходимо получить распределение конечной
координаты zN блуждающей точки при различном числе шагов N.
Будем использовать метод статистических испытаний. Программа ПР-8, содержит
цикл, в котором случайным образом определяется направление и величина
смещения молекулы на следующем временном шаге. Цикл совершает требуемое число
итераций (равное количеству шагов N) , в результате чего определяется конечная
координата молекулы zN. Для генерации случайных величин, имеющих равномерное
распределение, применяется метод Фибоначчи с запаздываниями. Он состоит в
использовании следующей рекуррентной формулы:
Xj =<
xi—a xi—b>
^i—a ~ xi-b "■" ^'
xi-a — xi-b
xi-a ^ xi-b
Здесь x± - действительные числа из диапазона [0; 1] , а = 55, Ь = 24. Чтобы
получить случайные числа из интервала [-0,5; 0,5], из х± вычитают 0,5; их и
прибавляют к zfc. Это позволяет осуществить 1000 реализаций N случайных
смещений молекулы из начала координат, вычислить дисперсию конечной координаты zN
и изучить ее распределение.
Жп
N=150
0
А п
N=450
х
О
х
Рис. 8. Распределение zN (104 испытаний, 150 и 450 шагов)
На рис. 8 показаны получающиеся распределения конечной координаты молекулы
zN после 150 и 450 шагов полученные в результате 10000 испытаний. Это
нормальное распределение Гаусса [2, 7]. Можно отключить графический режим и
вывести на экран средний квадрат дисперсии (СКО) zN при заданном N. Если
построить график зависимости среднего квадрата смещения "блуждающей" частицы S2
= <(zN)2> от количества шагов N, то получится прямая пропорциональность (рис.
9) . В данном случае моделируется одномерная диффузия молекул газа, которые
сначала находились в небольшом объеме. Результаты можно интерпретировать так:
1) с течением времени увеличивается область, в которой может находится
хаотически движущаяся молекула; 2) если из небольшого объема выходит 10000 молекул
некоторого вещества, то через некоторое время (пропорциональное количеству
шагов N) молекулы вследствие диффузии расползутся и займут большую область.
1
40 -
35 -
30 -
25 -
20 -
15 -
10 -
5 -
0 -
С
'S2
/■
/S
у
/
s
У
s
W \ \ r
) 100 200 300
i
400
r
500
N
600
Рис. 9. Средний квадрат смещения z пропорционален N.
|Р V5=0,247
N=10
I\P
п
0
АР
о**
ч°лп
N=20
п
—-
р25=0,117
N=50
Рис. 10. Зависимость вероятности от числа молекул в левой половине.
Пусть в длинном сосуде находится N молекул газа. Если в левой половине
оказалось п частиц, то в правой - (N - п) частиц. Рассчитаем вероятности
различных распределений молекул в левой и правой половинах сосуда и построим график
р(п) . Для этого будем случайным образом задавать координаты N молекул и
подсчитывать их число п в левой половине сосуда. Многократно (более 1000 раз)
повторяя эту процедуру, определим вероятности pi, р2, рз/
Pn-i , Pn того , что в
левой части окажется 1, 2, 3,..., N-l, N молекул. Используется программа ПР-9,
результаты для системы из 10, 20 и 50 молекул представлены на рис. 10.
Максимальную вероятность имеет состояние с наибольшей энтропией, при котором в
левой половине находится N/2 молекул [2, 7].
Теперь для газа в состоянии термодинамического равновесия получим график
распределения молекул по скоростям. Будем исходить из того, все направления
равновероятны и проекции скоростей частиц описываются законом
распределения Гаусса:
F(vx) = Aexp(-Vx), F(vv) = Aexp(-vh , F(vz) = Aq^(-v2z) .
нормального
У
У-
При этом скорость каждой молекулы:
и = л1их +vy+vz .
В цикле задаются значения проекций Vx , Vv, Vz так, чтобы их распределение
подчинялось закону Гаусса, после этого вычисляется значение скорости молекулы
V и определяется интервал, к которому принадлежит это значение. Через 10-20
тысяч испытаний строится график распределения молекул по скоростям, который
должен соответствовать закону Максвелла (рис. 11.2). Для задания случайной
величины х, распределенной по закону Гаусса, используется специальная
процедура . Генератор случайных чисел вырабатывает случайное число х в интервале от
0 до 5, имеющее равномерное распределение. По закону Гаусса определяется
вероятность р = ехр(-х2) появления данного значения (рис. 11.1) . Затем
генерируется еще одно случайное число у из интервала [0; 1]. Если у<р, то исходное
число х поступает на выход, а иначе все повторяется снова.
!
1
V
о-
1 \^
X
0 '
х Jl
, F(v) .-_
2
■
V
Рис. 11. Распределение молекул по скоростям (закон Максвелла).
Методы Метрополиса
и модельного отжига
В некоторых случаях необходимо определить состояние системы из большого
количества частиц, соответствующее глобальному минимуму потенциальной энергии:
U(fhf2,-,rN) = U(xi,yi) , i = 1, 2,..., N.
Рассмотрим систему из N частиц, способных перемещаться вдоль оси Оу и
соединенных между собой пружинами длиной 10. Определим координаты у± частиц,
при которых система находится в состоянии устойчивого равновесия.
Потенциальная энергия системы равна:
N 2
/=2
N
/=1
Будем перебирать частицы системы и изменять их координаты у± на небольшую
случайную величину Ду±, каждый раз вычисляя новое значение потенциальной
энергии U' . Если потенциальная энергия системы в результате смещения i-ой
частицы уменьшается, то новое состояние признается энергетически более
выгодным и такое изменение конфигурации принимается, а если нет - отвергается.
После этого программа переходит к i+l частице. Одновременно с этим строится
график зависимости числа частиц от их высоты. Он получается похожим на
экспоненту. Если под частицами понимать слои воздуха равной массы, то эта модель
подтверждает, что с ростом высоты концентрация молекул газа уменьшается по
экспоненциальному закону. Полученный результат хорошо согласуется с распреде-
лением Больцмана: р(Е) = Аехр(-Е/кТ), где р(Е) - вероятность нахождения
молекулы в состоянии с энергией Е, А - нормировочный множитель.
Иногда задача поиска глобального минимума функции U(x±, у±) осложняется
тем, что эта функция имеет множество локальных минимумов, в которых может
"Застрять" программа. Рассмотрим совокупность N частиц, которые притягиваются
друг к другу и могут образовать двумерную каплю жидкости. Необходимо
определить форму капли в невесомости и когда она лежит на горизонтальной
поверхности в поле тяжести. Простейший алгоритм состоит в следующем. Сначала
программа задает начальную конфигурацию системы, располагая частицы в узлах
прямоугольной решетки. Вычисляется потенциальная энергия системы Ui. Затем
случайным образом выбирается частица и смещается на небольшую случайную величину,
после чего рассчитывается новое значение энергии \32. Частицы считаются
твердыми шарами, при смещении они не перекрываются. Если потенциальная энергия
системы уменьшилась (U2 < Ui) , то изменения координат принимаются, а если нет
- отвергаются. Казалось бы, такой алгоритм неизбежно должен приводить к
правильному решению, но это не так: программа останавливается в одном из
локальных минимумов.
Для нахождения глобального минимума используется алгоритм Метрополиса,
отличающийся следующим. В случае, когда новое значение энергии больше
предыдущего (U2 > Ui) , эта конфигурация не всегда отвергается, а принимается с
вероятностью р = ехр (- (U2-Ui/kT) ) , где Т - "температура" системы [2]. Это
позволяет при попадании программы в локальный минимум "потоптаться на месте", а
затем "выскочить" из него и попытаться снова найти глобальный минимум
функции:
U(rhr2,...,rN).
Развитием алгоритма Метрополиса является метод модельного отжига [ 1 ] . При
этом имитируется отжиг металла, который нагревают до высокой температуры, а
затем медленно охлаждают. При высокой температуре частицы колеблются с
большой амплитудой, их координаты принимают всевозможные значения, поэтому
система может попадать в локальные минимумы. Плавное охлаждение приводит к тому,
что амплитуда случайных колебаний атомов (вариаций аргументов) уменьшается, и
в результате система оказывается в состоянии соответствующем глобальному
минимуму. Сымитировать эту ситуацию можно используя алгоритм Метрополиса, в
котором "температура" Т уменьшается пропорционально номеру итерации, либо по
экспоненциальному закону. В сложных случаях используется пилообразная
зависимость температуры от номера шага, либо адаптивная зависимость, когда
температура зависит от свойств системы в данный момент времени. Недостаток метода в
том, что он требует больших затрат времени.
Рис. 12. Поиск состояния с минимальной потенциальной энергией.
Для решения рассмотренной задачи используется программа ПР-10, которая ищет
минимум потенциальной энергии системы из 50-200 частиц. Используется метод
модельного отжига: система медленно "охлаждается", затем осуществляется
случайное смещение всех частиц и резкое "нагревание", после этого снова
"охлаждение" и т.д. В поле тяжести потенциальная энергия каждой частицы
зависит от высоты Yi. Через несколько сотен итераций система переходит в
состояние, изображенное на рис. 12.1, затем формируется "капля" на поверхности
(рис. 1.2). В невесомости частицы собираются в "шарообразную каплю" (рис.
1.3) .
Модель
магнетика
Изинга
Еще одной известной моделью термодинамической системы, находящейся в
тепловом равновесии с окружающей средой, является модель ферромагнетика,
предложенная Изингом в 1924 г. Используется метод клеточных автоматов. Представим
себе сетку из N горизонтальных и М вертикальных линий. В каждом узле с
номерами i и j находится атом, собственный магнитный момент (спин) которого может
быть:
1) сонаправлен с осью Oz, и тогда si(j = 1;
2) направлен противоположно Oz, что соответствует s±(j = -1.
Энергия взаимодействия соседних атомов друг с другом равна -Jsi( jSi+i( j,
атомы, расположенные далеко, не взаимодействуют. Кроме того, магнетик может
находиться в магнитном поле, вектор напряженности h которого параллелен оси
Oz. Энергия взаимодействия атома, находящегося в узле (i, j), с внешним
магнитным полем равна hs±(j. Вся система обладает энергией:
N,M N,M
Е = 'J 2^i (si,jsi+l,j + si,jsi-\j + si,jsi,j+l + si,jsi,j-l) + ^ /^si,j •
hi hi
Итак, в двумерной модели магнетика Изинга:
1) кинетическая энергия атомов, находящихся в узлах кристаллической
решетки, считается равной 0;
2) предусмотрены только 2 дискретных состояния для спинов атома;
3) учитывается взаимодействие четырех ближайших соседей [4, 7, 10].
Как известно, система стремится перейти в состояние с минимальной
потенциальной энергией. При J > 0 одинаковая ориентация спинов соседних атомов
энергетически выгоднее состояний, при которых спины соседних атомов
противоположно направлены. Энергия взаимодействия двух атомов с сонаправленными спинами
составляет -J, а если спины направлены противоположно, то +J. Поэтому
состояние с минимальной энергией взаимодействия спинов является ферромагнитным,
атомы объединяются в домены - области, в которых магнитный момент (спин) всех
атомов ориентирован в одном направлении. Если J < 0, то система обладает
наименьшей энергией в состоянии с антипараллельными спинами, что соответствует
антиферромагнетику. Внешнее магнитное поле способствует повороту спина атома
так, чтобы он был сонаправлен с напряженностью магнитного поля п.
Процесс моделирования заключается в следующем:
1) задается начальная ориентация всех спинов атомов случайным образом;
2) определяется энергия системы;
3) случайно выбирается один атом, его спин изменяется на противоположный и
определяется энергия системы для новой конфигурации;
4) если в результате переориентации спина энергия уменьшилась, то такое
изменение конфигурации системы принимается, в противном случае -
отклоняется ;
5) возврат к операции 2; если перебраны все атомы, то на экран выводится
информация о состоянии системы, затем снова повторяется операция 2.
Для поиска состояния с наименьшей энергией можно использовать алгоритм Мет-
рополиса.
Рис. 13. Возникновение доменов в двумерной модели Изинга.
Исследуем компьютерную модель ферромагнетика, аналогичную модели Изинга, и
отличающуюся от нее:
1) наличием трех состояний у каждого атома (si(j = -1, 0, 1) ;
2) учетом влияния восьми соседних атомов.
Исходное случайное распределение атомов показано на рис. 13.1. Красные
кружки изображают атомы, у которых собственный магнитный момент s±(j = 1,
синие, - атомы с si(j = -1; в случае, когда si(j = 0, атом не изображается. В
расчетах учитывается взаимодействие данного атома с восемью ближайшими
соседями. Для решения задачи используется программа Пр—11. Результаты
моделирования приведены на рис. 13 и 14. Видно, что атомы группируются в домены -
области спонтанной намагниченности. Чтобы учесть хаотическое изменение
ориентации магнитного момента атомов, обусловленное их тепловым движением,
достаточно предусмотреть цикл, в котором перебираются все атомы и с заданной
вероятностью инвертируются направление их спинов.
При повышении температуры выше критической Тк происходит фазовый переход:
ферромагнетик превращается в парамагнетик. Для исследования этого явления
необходимо определять среднюю намагниченность М системы при различных
температурах Т. Ее увеличение должно приводить к росту вероятности р
переориентации спинов атомов за 1 шаг по времени. Будем считать, что р связано с Т
соотношением р = ехр(-Е/кТ) или р = ехр(-1/Т), где Т измеряется в условных
единицах. В программе ПР-11 для заданного Т проводится серия из 100 реализаций и
каждый раз определяется средняя намагниченность в пересчете на 1 атом;
результаты усредняются. Типичная зависимость М от Т представлены на рис. 14.2;
резкое падение кривой М(Т) соответствует фазовому переходу Изинга.
Рис. 14. Зависимость намагничивания от температуры.
Приложение
В приложении представлены тексты программ, которые позволяют
промоделировать рассмотренные выше явления. Они написаны в средах Borland Pascal 7.0 и
Free Pascal 1.0.10.
ПР-1
{$N+}uses crt, graph;
const N=40; dt=0.001; r=3; m=l; Nit=200; Mt=2;
var i,j,k,l,b,DV,MV: integer;
xsr, t,w, Temp,pi ,p,pp: single; S: string;
x,v : array[0..N] of single;
BEGIN DV:=Detect; InitGraph(DV,MV,'c:\bp\bgi'); Randomize;
For i:=l to N do begin x[i]:=13*i;
v[i]:=(l-random(200)/100)*2; end;
Repeat t:=t+dt; Temp:=0;
For i:=l to N do begin
Temp:=Temp+m*sqr(v[i])/2/N; x[i]:=x[i]+v[i]*dt;
If x[i]>600 then x[i]:=l; If x[i]<0 then x[i]:=599;
{ If x[i]>600 then begin x[i]:=599; v[i]:=-abs(v[i]) end;
If x[i]<0 then begin x[i]:=l; v[i]:=abs(v[i]) end;} end;
For i:=1 to N do For j:=1 to N do
If (x[j]>x[i])and(x[j]-x[i]<2*r) then begin w:=v[i];
v[i]:=v[j]; v[j]:=w; xsr : = (x[i]+x[ j ] )/2 ; x[i]:=xsr-r;
x[j]:=xsr+r; end; inc(k);
For i:=l to N do For j:=l to 5 do begin b:=100*j;
If (x[i]-b)*(x[i-l]-b)<0 then pl:=pl+abs(m*v[i]); end;
If k mod Nit=0 then begin k:=0; p:=pl/Nit/dt/100;
{cleardevice; For i:=l to N do
circle(10+round(x[i]),200,r);}
Str(Temp,S); OutTextXY(350,110,S); Str(p,S);
OutTextXY(350,130,S); pl:=0;
circle(round(Mt*t),450-round(p),1);
line(round(Mt*(t-Nit*dt)),450-round(pp),
round(Mt*t),450-round(p));
line(round(Mt*(t-Nit*dt))+1,451-round(pp),
round(Mt*t)+1,451-round(p));
pp:=p; line(0,450,640,450); end;
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-2
{$N+} uses crt, graph;
const N=150; dt=0.001; Mt=0.1; r=5;
Lx=600; Ly=400; m=l; Nit=200;
var i,j,k,l,chislo,DV,MV : integer;
vlx,v2x,vly,v2y,xsr, t, w, Temp,p,pi ,pp: single;
x,y,vx,vy : array[0..N] of single; S: string; Label mm, ml;
BEGIN DV:=Detect; InitGraph(DV,MV,'c:\bp\bgi'); Randomize;
For i:=l to N do begin ml:
x[i]:=random(Lx); у[i]:=random(Ly);
For j:=l to i-1 do
If sqr(x[i]-x[j])+sqr(y[i]-y[j])<4*r*r+2 then goto ml;
vx[i]:=l*(8-random(1600)/100);
vy[i]:=1*(8-random(1600)/100); end;
Repeat t:=t+dt; Temp:=0;
For i:=l to N do begin vy[i]:=vy[i]+0*dt;
x[i]:=x[i]+vx[i]*dt; у[i]:=y[i]+vy[i]*dt;
Temp:=Temp+m*(sqr(vx[i])+sqr(vy[i]))/2/N;
If x[i]>Lx-r then begin x[i]:=Lx-r;
vx[i]:=-abs(vx[i]) end;
If x[i]<r then begin x[i]:=r; vx[i]:=abs(vx[i]) end;
If y[i]<r then begin y[i]:=r; vy[i]:=abs(vy[i]) end;
If y[i]>Ly-r then begin y[i]:=Ly-r;
vy[i]:=-abs(vy[i]) end; end;
For i:=l to N do For j:=l to N do
If sqr(x[i]-x[j])+sqr(y[i]-y[j])<4*r*r then begin
vlx:=vx[j]; vly:=vy[j]; vx[j]:=vx[i]; vy[j]:=vy[i];
vx[i]:=vlx; vy[i]:=vly; mm:
x[i]:=x[i]+vx[i]*dt; у[i]:=y[i]+vy[i]*dt;
x[j]:=x[j]+vx[j]*dt; y[j]:=y[j]+vy[j]*dt;
If (iOj)and(sqr (x[i]-x[j] )+sqr (y[i]-y[j] )<4*r*r) then
goto mm; end; inc(k);
For i:=l to N do
If (x[i]-Lx/2)*(x[i-l]-Lx/2)<0 then pi:=pl+abs(m*vx[i]);
If к mod Nit=0 then begin k:=0; p:=pl/Ly/Nit/dt/2;
{ cleardevice; rectangle(20,20,20+Lx,20+Ly);
For i:=l to N do circle(20+round(x[i]),20+round(y[i]),r);}
Str(Temp,S); OutTextXY(350,110,S); Str(p,S);
OutTextXY(350,130,S); pl:=0;
circle(round(15*t),4 60-round(p),1);
line(round(15*(t-Nit*dt)),4 60-round(pp),round(15*t),
4 60-round(p)); pp:=p; line(0,450,640,450); end;
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-3
{$N+} uses crt, graph;
const N=50; a=8; dt=0.001;
var Fx,x,v,xx : array[l..N] of single;
f: array[-10..10] of single; Gd,Gm,i,j,k : integer;
t,m,ax,ay,E,11,12: single; label Metka, metkal;
Procedure Sila;
begin For i:=l to N do Fx[i]:=0; For i:=2 to N-l do
begin 11:=abs(x[i]-x[i-1]); 12:=abs(x[i]-x[i+1]);
Fx[i]:=8000000*(1/11/11/11/11-1/12/12/12/12); end; end;
BEGIN Gd:=Detect; InitGraph(Gd, Gm, 'c:\bp\bgi');
Randomize; m:=l; x[l]:=10; x[N]:=530;
For i:=2 to N-l do begin x[i]:=20+10*i;
v[i]:=random(200)/100-1; end;
Repeat Sila; t:=t+dt;
For i:=2 to N-l do begin xx[i]:=x[i]; ax:=Fx[i]/m;
v[i]:=v[i]+ax*dt; x[i]:=x[i]+v[i]*dt; end; E:=0;
setcolor(8);
For i:=l to N do circle(round(xx[i]/2) ,100,1) ;
setcolor(15);
For i:=l to N do circle(round(x[i]),100,1);
If t>15 then For i:=l to N do For k:=-8 to 8 do begin
If (v[i]>k*a)and(v[i]<(k+l)*a) then f[k]:=f[k]+0.01;
end;
For k:=-8 to 8 do circle(300+10*k,440-round(f[k]/50),2);
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-4
uses crt, graph; const N=500; dt=0.01;
var D,DV,MV,i,j,a : integer;
x,y,vx,vy,xx,yy: array[l..N] of real;
m: array[l..N] of integer; ver,t: real; entr: real;
BEGIN DV:=Detect; InitGraph(DV,MV,'c:\bp\bgi');
setcolor(8); setbkcolor(15); Randomize;
line(10,400,640,400);
For i:=l to N do begin x[i]:=random(60)+20;
у[i]:=random(80)+20; end;
Repeat t:=t+l; a:=80;
For i:=l to N do begin xx[i]:=x[i]; yy[i]:=y[i];
x[i]:=x[i]+random(800)/100-4;
y[i]:=y[i]+random(800)/100-4;
If t>500 then a:=120; If t>1500 then a:=200;
If (x[i]<20)or(x[i]>a) then x[i]:=xx[i];
If (y[i]<20)or(y[i]>100) then у[i]:=yy[i]; end;
setcolor(15);
For i:=l to N do circle(round(xx[i]),round(yy[i]),1);
setcolor(8);
For i:=l to N do circle(round(x[i]),round(y[i]),1);
entr:=0; For j:=l to 20 do begin m[j]:=0;
For i:=l to N do
If (x[i]>20*j)and(x[i]<20+20*j) then m[j]:=m[j]+1;
entr:=entr-(m[j]+0.01)/(N+0.01)*ln((m[j]+0.01)/(N+0.01));
end; circle(round(10+t/10),400-round(entr*50),1);
until Keypressed; CloseGraph;
END.
ПР-5
{$N+} uses crt, graph;
const N=60; m=l; dt=0.00001; Lx=400; Ly=400; Nit=100;
var Fx,Fy,x,y,vx,vy,xx,yy: array[0..N+1] of single;
vir,pvir,Tk,Tern,a,t,ax,ay,F,l,s: single;
Gd,Gm,i,j,k: integer; С:string;
Procedure Sila;
begin For i:=l to N do begin Fx[i]:=0; Fy[i]:=0; end;
For i:=l to N do for j:=l to N do begin
If jOi then begin 1 :=sqrt (sqr (x[i]-x[ j ] )+sqr (y [i]-y [ j ] ) ) ;
If 1<8 then 1:=1; F:=(1000000/1/1/1-500000/1/1);
Fx[i] :=Fx[i]+F*(x[i]-x[j])/l;
Fy[i]:=Fy[i]+F*(y[i]-y[j])/1; end; end; end;
BEGIN Gd:=Detect; InitGraph(Gd,Gm,'c:\bp\bgi');
setbkcolor(15); setcolor(8); Randomize; a:=l;
For i:=l to N do begin x[i]:=random(200)+50;
y[i]:=random(200)+50; vy[i]:=600*(random(lOO)/10-5);
vx[i]:=600*(random(lOO)/10-5); end;
Repeat
t:=t+dt; If (t>0.1)and(t<0.5) then Tk:=lE+4 else Tk:=lE+6;
If Tem>Tk then begin a:=0.9999; circle(6,6,2); end
else a:=1.0001;
For i:=l to N do begin ax:=Fx[i]/m; ay:=Fy[i]/m;
x[i]:=x[i]+vx[i]*dt+ax*dt*dt/2;
у[i]:=y[i]+vy[i]*dt+ay*dt*dt/2;
vx[i]:=a*vx[i]+ax*dt/2; vy[i]:=a*vy[i]+ay*dt/2;
vir:=vir+x[i]*Fx[i]+y[i]*Fy[i];
If x[i]<50 then x[i]:=248; If x[i]>250 then x[i]:=52;
If y[i]<50 then y[i]:=248; If y[i]>250 then y[i]:=52; end;
Sila; Tem:=0;
For i:=l to N do begin ax:=Fx[i]/m; ay:=Fy[i]/m;
vx[i]:=a*vx[i]+ax*dt/2; vy[i]:=a*vy[i]+ay*dt/2;
Tem:=Tem+m*(sqr(vx[i])+sqr(vy[i]))/2/N; end; inc(k);
If к mod Nit=0 then begin cleardevice; k:=0;
rectangle(50,50,250,250);
For i:=l to N do circle(round(x[i]),round(y[i]),5);
pvir:=N*Tem/Lx/Ly+0.5*vir/Lx/Ly/Nit; vir:=0;
Str(Tem,C); OutTextXY(310,410,C);
Str(pvir,C); OutTextXY(310,430,C); end;
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-6
{$N+} uses crt,graph; const N=140; dt=0.0003;
var Fx,Fy,x,y,vx,vy: array[l..N] of single;
t,Gd,Gm,i,j: integer; a,m,k,F,l,E : single; S: string;
Procedure Sila;
begin For i:=l to N do begin Fx[i]:=0; Fy[i]:=0; end;
=4 99; vx[i]
=101; vx[i]
=299; vy[i]
=101; vy[i]
=-vx[i]; end;
=-vx[i]; end;
=-vy[i]; end;
=-vy[i]; end; end;
For i:=l to N do For j:=l to N do If jOi then begin
l:=sqrt(sqr (x[i] -x[j] )+sqr(y[i] -y[j] ) ) ;
If (l>0)and(l<10) then F:=40000/l else F:=0;
Fx[i] :=Fx[i]+F*(x[i]-x[j])/l;
Fy[i]:=Fy[i]+F*(y[i]-y[j])/l; end; end;
BEGIN Gd:=Detect; InitGraph(Gd,Gm,'c:\bp\bgi');
setbkcolor(white); Randomize; a:=l;
For i:=l to N do begin у[i]:=104+random(194);
If i<N/2 then x[i]:=102+random(198)
else x[i]:=302+random(198);
vx[i]:=random(800)/10-40; vy[i]:=random(800)/10-40; end;
Repeat Sila; inc(t); E:=0; m:=0.01;
For i:=l to N do begin If i=N then m:=0.2 else m:=0.01;
vx[i]:=a*vx[i]+Fx[i]/m*dt; vy[i]:=a*vy[i]+Fy[i]/m*dt;
x[i]:=x[i]+vx[i]*dt; у[i]:=y[i]+vy[i]*dt;
E:=E+m*(sqr(vx[i])+sqr(vy[i]))/2;
If x[i]>500 then begin x[i]
If x[i]<100 then begin x[i]
If y[i]>300 then begin y[i]
If y[i]<100 then begin y[i]
If E>5E+5 then a:=0.999 else a:=1.001;
If t mod 5=0 then begin cleardevice; t:=0;
setcolor(8); rectangle(96,96,504,304);
For i:=l to N do If i<N/2 then begin
setcolor(9); circle(round(x[i]),round(y[i]),3); end
else begin setcolor(2); If i=N then setcolor(5);
circle(round(x[i]),round(y[i]),5); end;
circle(round(x[N]),round(y[N]),2);
str(E,S); OuttextXY(250,350,S); end;
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-7
{$N+}uses crt, graph;
const N=50; M=100;
var i,j,k,l,Gd,Gm,il,jl,t,Ml,MM: integer; sl,p,Kon: single;
s: array [-1..N+1,-1..M+l] of integer;
Procedure RRR;
begin si:=random(100)/100;
If (s[i-l,j]=0)and(sl<0.25) then
begin s[i,j]:=0; s[i-l,j]:=l; end;
If (s[i+l,j]=0)and(sl>0.24)and(sl<0.5) then
begin s[i,j]:=0; s[i+l,j]:=l; end;
If (s[i,j-l]=0)and(sl>0.5)and(sl<p) then
begin s[i,j]:=0; s[i,j-l]:=l; end;
If (s[i,j+l]=0)and(sl>p) then
begin s[i,j]:=0; s[i,j+l]:=l; end; end;
BEGIN Ml:=30; Randomize;
Gd:=Detect; InitGraph(Gd,Gm,'c:\bp\bgi');
For i:=l to N do For j:=l to 10 do begin
s[i,j]:=l; s[i,M]:=l; end;
{For k:=l to 2000 do begin i:=round(random(N-5))+2;
j:=round(random(M-5))+2; s[i,j]:=l; end;}
For j:=1 to M do begin s[l,j]:=l; s[N,j]:=l; end;
For i:=l to N do begin s[i,l]:=l; s[i,M]:=l; end;
Repeat inc(t);
If t<100 then begin MM:=M1;
For i:=l to N do s[i,Ml]:=l; end else MM:=M;
If t=100 then For i:=2 to N-l do s[i,Ml]:=0;
For k:=l to 10000 do begin
i:=round(random(N-2))+2; j:=round(random(MM-2))+2;
If s[i,j]=l then begin Kon:=0;
For il:=i-2 to i+2 do For jl:=j-2 to j+2 do
Kon:=Kon+s[i1,j1];
If Kon>2 then p:=0.85 else p:=0.65; RRR; end;
end;
inc(l); If 1 mod 20=0 then 1:=0;
delay(200); cleardevice;
For i:=l to N do For j:=l to M do
If s[i,j]=l then begin circle(10+4*i,450-4*j,2);
circle(10+4*i,450-4*j,1); end;
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-8
uses crt, graph; const Kol_shag=150; Kol_isp=5000;
var n: array[-20..20]of integer; x:array[1..55]of real;
a,b,i,j,k,DV,MV,EC:integer; D,L,Y,z,S: real; St:string;
BEGIN DV:=Detect; InitGraph(DV,MV,'c:\bp\bgi');
For i:=l to 55 do x[i]:=random(10000)/10000;
a:=55; b:=24; j:=0; S:=0;
Repeat z:=0; inc(j);
For k:=l to Kol_shag do begin
If x[56-a]>=x[56-b] then Y:=x[56-a]-x[56-b] else
Y:=x[56-a]-x[56-b]+l;
For i:=l to 54 do x[i]:=x[i+l]; x[55]:=y;
If x[55]<0.5 then z:=z-(0.5-y) else z:=z+(y-0.5); end;
For i:=-15 to 15 do If (z>=i)and(z<i+l) then inc(n[i]);
S:=z*z+S;
until (j>Kol_isp)or(KeyPressed); D:=S/(Kol_isp-l);
str(D,St); OuttextXY(50,50,St);
For i:=-15 to 15 do circle(330+i*10,450-round(n[i]/3),2);
Repeat until (KeyPressed); CloseGraph;
END.
ПР-9
Uses crt, graph; const N_mol=50; N_isp=15000;
Var n: array[0..N_mol+l] of integer;
l,p,xx : real; s,ii,i,j,k,z,t,f,DV,MV : integer;
BEGIN Randomize; clrscr;
Repeat к:=k+1; s:=0;
For i:=l to N_mol do begin xx:=random(1000)/1000;
If xx<0.5 then s:=s+l; end; {writeln(s);}
For i:=0 to N_mol do if s=i then inc(n[i]);
until k>N isp;
For i:=0 to N_mol do writeln(i,' ',n[i]/N_isp,'|');
DV:=Detect; InitGraph(DV,MV,'c:\bp\bgi');
line(0,400,10*N_mol,400);
For i:=0 to N_mol do circle(10+10*i,400-round(n[i]/10),2);
Repeat until KeyPressed; CloseGraph;
END.
ПР-10
{$N+} uses crt, graph;
const N=144; m=l; dt=0.02; Lx=200; Ly=200; Km=200;
var x,y,xx,yy: array[-2..N+2] of real;
aa,bb,min,sl,U,Ul,a,t,l,p,s: single;
g,q,Gd,Gm,i,j,k: integer; C: string; Label ml,m2,m3;
Procedure Energy;
begin U:=0; For i:=l to N do For j:=l to N do begin
If jOi then begin s :=abs (300-y [i] ) ;
l:=sqrt(sqr (x[i] -x[j] )+sqr (y[i] -y[j] ) ) ;
U:=U-1500/l/l-0.1*y[i]+500/s/s; end; end; end;
BEGIN Gd:=Detect; InitGraph(Gd,Gm,'c:\bp\bgi'); Randomize;
For i:=l to N do begin к:=round(i/12);
x[i]:=250+15*i-k*180; у[i]:=100+15*k; end;
Repeat q:=round(random(n*10)/10);
For g:=l to 5 do begin ml: aa:=x[q]; bb:=y[q];
x[q]:=aa+(random(200)/100-1)*15;
y[q]:=bb+(random(200)/100-1)*15;
If Keypressed then goto m2;
For j:=l to N do If ( (qOj ) and(sqr (x [q]-x [ j ] ) +
sqr(y[q]-y[j])<90) ) or (y [q] >299) then
begin x[q]:=aa; y[q]:=bb; goto ml; end; Energy;
If U>min then begin p:=l/(1+exp(t*(U-min)*6/Km));
circle(10,10,3); si:=random(100);
If sKp then min:=U else begin x[q]:=aa; y[q]:=bb; end; end;
If U<=min then min:=U;
If U<=min then begin cleardevice; line(0,300,600,300);
For i:=l to N do circle(round(x[i]),round(y[i]),5);
Str(p,C); OutTextXY(310,350,C); Str(k,C);
OutTextXY(310,10,C); Str(min,C); OutTextXY(310,410,C);
Str(U,C); OutTextXY(310,430,C); end; end; inc(k);
If к mod Km=0 then For g:=l to 6 do For q:=l to N do
begin m3: aa:=x[q]; bb:=y[q];
x[q]:=aa+(random(200)/100-1)*2;
y[q]:=bb+(random(200)/100-1)*2;
If Keypressed then goto m2;
For j:=l to N do If ( (qOj ) and (sqr (x [q] -x [ j ]) +
sqr(y[q]-y[j])<90))or(y[q]>299) then begin x[q]:=aa;
у[q]:=bb; goto m3; end;
k:=0; min:=0.6*min; t:=0; end;
until KeyPressed; m2: CloseGraph;
END.
ПР-11
{$N+}uses crt, graph;
const N=50; M=50; jj=l; Temp=0.2; N_shag=100;
var i,j,k,ll,u,Gd,Gm: integer;
Sm,si,p,h,E,EE,dE,x,a,fi,fil,fi2 : single;
s : array [l..N,l..M] of single; C: string; Label metka;
Procedure Energy;
Var i,j : integer;
begin E:=0; dE:=0;
For i:=2 to N-l do For j:=2 to M-l do begin
E:=E-jj*(s[i,j]*s[i+l,j]+s[i,j]*s[i-l,j]+s[i,j]*s[i,j+l]+
s[i,j]*s[i,j-l]+0.7*(s[i,j]*s[i+l,j+l]+s[i,j]*s[i-l,j-l]+
s[i,j]*s[i-l,j+l]+s[i,j]*s[i+l,j-l])); end;
For i:=2 to N-l do For j:=2 to M-l do begin h:=2;
{If (i>0.6*N)and(j>0.6*M) then h:=-2.5;
If (i<0.4*N)and(j<0.4*M) then h:=2.5;}
dE:=dE-h*s[i,j]; end; E:=E+dE; end;
Procedure Draw;
begin cleardevice; For i:=l to N do For j:=l to M do
begin If s[i,j]=l then setcolor(red);
If s[i,j]=-l then setcolor(blue);
If s[i,j]=0 then setcolor(green); circle(7*i,7*j,1);
circle(7*i,7*j,2); circle(7*i,7*j,3); end;
Str(Sm,C); OutTextXY(310,410,C); Sm:=0; end;
BEGIN Gd:=Detect; InitGraph(Gd,Gm,'c:\bp\bgi'); Randomize;
For i:=l to N do For j:=l to M do begin s[i,j]:=0;
p:=Random(100)/100; If p<0.33 then s[i,j]:=-l;
If p>0.66 then s[i,j]:=l; end; Draw;
Repeat inc(ll);
For k:=l to round(N*M/10) do begin Energy; EE:=E;
i:=l+round(random(N-l)); j:=l+round(random(M-l));
If s[i,j]=l then begin u:=l; s[i,j]:=0; goto metka; end;
If s[i,j]=-l then begin u:=-l; s[i,j]:=0; goto metka; end;
If (s[i,j]=0)and(random(100)>50) then s[i,j]:=-l
else s[i,j]:=1;
u:=0; metka: Energy; If (E>EE) then s[i,j]:=u; end;
For i:=l to N do For j:=l to M do begin si:=random(100)/100;
If sKexp (-1/Temp) then s [i , j] :=-s[i,j];
Sm:=Sm+s[i,j]/N_shag; end;
If 11 mod 10{N_shag}=0 then Draw;
until KeyPressed; CloseGraph;
END.
Литература
1. Булавин Л.А., Выгорницкий Н.В., Лебовка Н.И. Компьютерное моделирование
физических систем. - Долгопрудный: Издательский Дом "Интеллект", 2011.
- 352 с.
2. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях.
Часть 1. - М.: Мир, 1990. - 350 с.
3. Данилов О.Е. Компьютерное моделирование движения молекул газа //
Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных и методических
работ. Выпуск 2. - Глазов: ГГПИ, 1996. - С. 78-80.
4. Кунин С. Вычислительная физика. - М.: Мир, 1992. - 518 с.
5. Майер Р. В. Задачи, алгоритмы, программы. [Электронный ресурс] /URL:
http://maier-rv.glazov.net, http://komp-model.narod.ru.
6. Майер Р. В. Компьютерное моделирование физических явлений. - Глазов,
ГГПИ: 2009. - 112 с.
7. Поршнев СВ. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете
MATLAB. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 592 с.
8. Рудяк В. Я. Математические модели природных явлений и технологических
процессов. В 2 ч. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - Ч. 1. - 181 с.
9. Федоренко Р. П. Введение в вычислительную физику: Учеб. пособие для
вузов. - М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та, 1994. - 528 с.
10 . Эксперимент на дисплее. Первые шаги вычислительной физики. - М. : Наука,
1989. - 175 с.
11. Giordano N.J. Computational Physics. - New Jersey, Prentice Hall,
1997, 419 p.
12. Woolfson M.M., Pert G.J. An Introduction to Computer Simulation.
Oxford University Press, 1999, 311 p.
Технологии
ТЕХНОЛОГИЯ ЭМАЛИ
А.В. Флеров, М.Т. Демина,
А.Н. Елизаров, Ю.А. Шеманов
ВВЕДЕНИЕ
Техника горячей эмали, или эмалирование, во-первых, вид ювелирного
искусства по золоту, серебру и меди и, во-вторых, чисто техническое понятие — это
механизированное нанесение антикоррозионных покрытий на стальные и чугунные
детали машин, приборов и другого промышленного оборудования.
Ювелирное искусство эмали по золоту, серебру и меди — очень древний вид
декоративно-прикладного искусства. Сам термин «эмаль» (или «эмалирование»)
распространился в России сравнительно недавно, в конце XIX в. Он принесен в
Россию из Западной Европы, точнее из Франции, и быстро вытеснил старый термин
греческого происхождения - финифть (светлый, или блестящий, камень). Термин
«финифть» пришел на Русь в X-XII вв. из Византии. Первые наши летописцы
писали «финифть» или «финипт». В древнерусских «мастеровниках» (описях) XII в.
эмалевые изделия иногда называли мусия. Мусия — это собственно смальтовая
мозаика, несколько напоминавшая по внешнему виду древние византийские финифти,
привозимые в Россию.
Термин «мусия» сейчас совсем не употребляется, а финифть [В настоящее время
этот термин сохранился в г. Ростове (Ярославском).] еще иногда встречается,
если речь идет о старинных изделиях или же если необходимо подчеркнуть связь
современных изделий с древними. Например, ростовское живописное эмалевое
производство миниатюр еще в начале века именовалось финифтяным производством, а
мастера называли себя финифтщиками, считая свое мастерство более высоким и
сложным, и обижались, если их называли эмальерами или сравнивали с
живописцами по фарфору. Сейчас этот термин современные художники и мастера-ювелиры уже
не употребляют.
Сложность и трудоемкость древнего искусства финифти во многом были
обусловлены чисто техническими трудностями его производства и, прежде всего,
приготовлением самой эмалевой массы, которое в Византии было доведено до
совершенства, как в отношении разнообразия и чистоты цветовой палитры, так и
необыкновенного блеска, яркости, крепости, прочности и долговечности.
Византийские эмали отличались очень сложным составом и исключительными
художественными достоинствами, о чем повествуют византийские летописцы. Очень
интересно, например, свидетельство о том, как еще во второй половине VI в.
при строительстве императором Юстинианом Софийского собора в Константинополе
приготовлялась финифть для его Золотого алтарного престола. Византийских
ювелирных изделий с эмалью до X в. сохранилось очень мало, и о технике их
изготовления сказать что-либо с уверенностью не представляется возможным. Расцвет
византийской эмали наступает в X — XI вв. Произведения с перегородчатой
эмалью достигают к этому времени своего совершенства, как по технике исполнения,
так и по своим художественным достоинствам. Начиная с XII в. эмалевое
мастерство в Византии идет уже к упадку, а в XIII в. принимает более грубый
ремесленный характер. Утрачиваются эмали лучших цветов, сочетание красок
становится резким. Технические качества эмалей, ее былая прочность исчезают.
На Руси древнейшие изделия с применением эмали относятся к III — V вв. н.э.
В Приднепровье, а также в районах рек Оки и Десны при раскопках были
обнаружены образцы выемчатой эмали по меди. Древнерусские перегородчатые эмали по
золоту и серебру относятся ко второй половине XI и XII вв.
Эмали, которые использовали в своих работах мастера Киевской Руси,
составлялись из местных материалов. При раскопках в Киеве близ Десятинной церкви
были найдены остатки трех ювелирных мастерских, в которых обнаружили не
только изделия с перегородчатой эмалью, но и куски эмали, остатки ее в тиглях и
горнах, где производилась ее плавка. Русская эмаль отличалась по своему
составу от византийской: была менее прочной и стойкой против внешних
неблагоприятных условий. Например, в кладе, найденном в Старой Рязани, где были
обнаружены изделия с византийской и русской эмалью, последние сохранились хуже.
По отрывочным сведениям из немногочисленных древнерусских рукописных
источников можно составить приблизительное представление об особенностях
технологии и составах эмалевой массы древнерусских ювелиров и о тех трудностях и
неудачах, которые их при этом преследовали.
С расширением торговых связей с Западом и Востоком московские мастера в
XVII в. уже работали на привозной эмали, которую получали в торговых рядах, а
в XVIII в. на привозной (через Архангельск) эмали работали уже и мастера
русского Севера (Сольвычегодск). Это, по-видимому, вызывалось тем, что
приготовление эмалевой массы в России в условиях древнего кустарного производства
было очень трудоемко и требовало больших затрат времени. Мастера лучшие свои
рецепты держали в тайне от конкурентов, и каждый мастер, который занимался
изготовлением эмалевой массы, вынужден был до всего доходить путем опыта
(иногда неудачного и, следовательно, убыточного), и только немногие составы
эмалей получили общую известность.
Золотая филигрань и перегородчатая эмаль из старорязанского клада
Отказ от собственного производства эмалевой массы и переход на покупную
обусловливался многими причинами. В отечественных исходных материалах могли
оказаться непредвиденные вредные примеси, которые невозможно было обнаружить.
Все делалось на глаз, отсутствовала необходимая аппаратура (в том числе и
измерительная) . Печи и горны, в которых плавили эмаль, отапливались дровами или
древесным углем и получать высокую равномерную температуру было довольно
сложно, что приводило при перегреве к выгоранию легкоплавких компонентов, а
при недогреве требовался повторный переплав. Кроме того, заграничные эмали в
это время сильно дешевели и успешно конкурировали с отечественными. Снижение
цен на заграничные эмали вызывалось, с одной стороны, удешевлением чистых
химических материалов, которые применялись иностранными фирмами, а с другой —
переходом производства эмали на крупные предприятия, работавшие на научно-
технической основе. Они вытесняли с рынков сбыта изделия прежних мелких
кустарных плавильных мастерских с их секретными эмпирическими составами и
примитивной техникой. Однако кустарное изготовление эмалевой массы в небольших
количествах и невысокого качества не прекращалось и продолжалось кустарями-
серебряниками для собственного употребления в отдаленных районах России.
Начиная со второй половины XIX в. производство эмалевой массы в России
приобретает более широкий и постоянный характер, появляются специализированные
крупные мастерские, выпускающие эмалевые изделия, которые сами плавили эмали
различных цветов не очень высокого качества. В Петербурге главные техники
стекольного Завода братья Джустиниан и Леопольд Бонафёде, а потом С. П.
Петухов составляли и плавили в заводской печи эмали различных колеров, не
уступающие по качеству иностранным, но выпуск эмалей был небольшим и основная
масса эмалей по-прежнему шла из-за границы. Лучшими эмалями считались
парижские , венские и отчасти швейцарские. Число различных цветов и оттенков эмалей
достигало более 20 тыс. В конце XIX в. (со второй половины девяностых годов)
и в начале двадцатых годов XX в. эмали изготовлялись в мастерских при
Академии Художеств В. И. Селезневым, а также в окрестностях Москвы кустарями-
серебряниками .
Русская перегородчатая эмаль конца XIX века
После Великой Октябрьской революции большую роль в разработке технологии
ювелирных эмалей, а также в их производстве сыграла деятельность
государственного исследовательского керамического института, который был организован
по решению Совнаркома в 1919 г. При институте был специальный стекольно-
эмалево-смальтовый отдел, в который для работы были привлечены лучшие
специалисты. Они разрабатывали вопросы стекольно-эмальерного дела, а также
изготовляли специальные сорта некоторых ювелирных эмалей, которые из-за сложности
производства и специальных условий плавки не производились в СССР и до этого
поступали из-за границы.
Под руководством В. И. Селезнева (который был привлечен для работы в отделе
в качестве старшего специалиста) было выпущено 50 т цветных эмалей с
пониженной плавкостью и в то же время с повышенной кислотоупорностью (способностью
выдерживать «отбел» эмальеров). В настоящее время цветные эмали для ювелирных
работ выпускаются Дулевским фарфоровым заводом.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
ЭМАЛЕВОЙ МАССЫ
Эмаль представляет собой тонкий слой стеклянного сплава более или менее
легкоплавкого, различных цветов. Эмаль наносится в порошкообразном состоянии
на поверхность изделия и сплавляется непосредственно на нем при нагреве
самого изделия. Эмаль, кроме декоративных качеств, обладает также защитными,
антикоррозионными свойствами.
Она отличается большей или меньшей стойкостью не только против атмосферных
влияний, но и против воздействия химических реагентов — кислот, щелочей,
газов и т. п. Это качество позволяет использовать эмаль в архитектурных
сооружениях, работающих в условиях экстерьера. Например, в конце XIX в. фирмой
Овчинникова (в Москве) были изготовлены крупные эмалированные медные черепицы
нескольких колеров для покрытия куполов храма Воскресения на крови в
Ленинграде .
Эмали представляют собой стекловидный твердый раствор кремнезема, глинозема
и других оксидов [В промышленности допускается использование устаревшего
термина — окись.], которые обычно называются плавнями. Некоторые из них: оксид
свинца, оксид калия, оксид натрия — увеличивают легкоплавкость эмалей, но в
то же время делают ее менее стойкой против внешних условий, другие — оксид
кремния, оксид алюминия, оксид магния, — наоборот, увеличивают прочность
эмали и ее тугоплавкость. Для получения цветных эмалей добавляют также оксиды
металлов (свинца, кобальта, никеля и др.), которые называются пигментами.
Д. И. Менделеев рассматривал эмали как раствор более тугоплавких
стеклообразных соединений в легкоплавких. Пропорция тех и других должна быть
подобрана так, чтобы при охлаждении и затвердевании эмали не выделялись части
вещества в кристаллическом виде (так называемое расстекловывание, т. е. появление
мутных пятен и других дефектов), что имеет место, когда в составе эмали
преобладают оксид кремния и другие тугоплавкие соединения. С другой стороны,
избыток легкоплавких компонентов, например оксидов натрия и калия, делает эмаль
малопрочной, она легко трескается, разъедается кислотами и даже растворяется
в горячей воде (подобно растворимому стеклу). Избыток оксида свинца также
нежелателен, так как эмаль получается мягкая, царапающаяся ножом. Однако в
сплаве с другими кремне- и борнокислыми солями свинцовый оксид, взятый в
норме, образует эмаль достаточно прочную и, кроме того, усиливает блеск, яркость
цвета и легкоплавкость, чем и объясняется широкое использование оксида свинца
для приготовления художественных эмалей в прошлом. Вообще состав эмалей очень
неодинаков и изменяется в широких пределах в зависимости от назначения.
Древнерусские ювелиры сами изготовляли эмалевую массу для изделий. Но
начиная с XVII в. они стали использовать покупную эмаль, привозимую из Европы,
которая отличалась более высокими качествами и, главное, большим
разнообразием цветов, что особенно важно для производства художественных изделий.
Сейчас, когда современные художники вновь обращаются к этой замечательной
технике, возрос интерес к самостоятельному проведению экспериментов по
изготовлению эмалевой массы, тем более что технических трудностей, которые были в
прошлом, сейчас не существует. Теперь некоторые художники пытаются составить
и сплавить для своей работы легкоплавкие эмали разнообразной цветовой гаммы.
Это тем более интересно и ценно, что набор цветной эмали, выпускаемой Дулев-
ским заводом, не всегда удовлетворяет творческим замыслам художника.
Эмали бывают трех видов:
• Прозрачные, или сквозные, эмали. Употребляются они для покрытия золотых и
серебряных изделий. Покрытые эмалью гладкие или гравированные участки
металла, просвечивая через эмаль, дополняются его блеском и окраской.
Прозрачные эмали обладают сильным блеском, чистым глубоким цветом, играют и
переливаются на резном фоне металла.
• Глухие (или опаковые) непрозрачные эмали применяются в основном на меди, а
также и на других металлах. Их декоративные достоинства заключаются в
яркости цвета, превосходящей прозрачные эмали; блеске, сочности окрасок, в
контрастах открытых частей металла с цветом эмалей.
• Просвечивающие, или опаловые, эмали совмещают в себе до известной степени
качества первых двух. В зависимости от угла падающего света такая эмаль
кажется то сквозной (просвечивающей), то глухой с разнообразной игрой
цвета и переливами, напоминающими густой опал.
Эмали — это обыкновенные легкоплавкие стекла с температурой плавления более
низкой, чем температура плавления (или даже размягчения и деформации) тех
металлов , на которые они наносятся.
Обычно для получения цветных прозрачных (или глухих непрозрачных) эмалей
сначала готовят основной сплав — флюс, а затем к этому бесцветному сплаву
добавляют различные красители и вновь переплавляют. Одним из примеров такой
основы для современных ювелирных цветных эмалей, которые выпускает
промышленность, может служить бесцветный сплав (массовая доля, %) следующего состава
(табл. 1).
Таблица 1
Оксиды
свинца
кремния
калия
бария
натрия
мышьяка (III)
сурьмы (III)
Для прозрачных эмалей
43,24
39,36
15,62
0,42
0,18
1,11
0,07
Для глухих эмалей
52,0
30,0
6,9
1,8
0,8
8,5
-
Для прозрачных и наиболее легкоплавких эмалей в настоящее время применяется
флюс следующего состава (массовая доля, %):
• оксид кремния — 21,8;
оксид бария — 5,5;
оксид натрия — 8,8;
оксид титана — 2,4;
оксид свинца — 61,5.
Существует много старинных более простых по составу рецептов флюса,
требующих тщательной проверки и уточнения, поскольку они заимствованы из разных
источников , недостаточно достоверных, или устных сообщений. Некоторые из этих
составов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Компоненты
Номера
составов
Кварц
(в порошке)
Стекло
(в порошке)
Бура
(прокаленная)
Поташ
Борная
кислота
Сода
(пищевая)
Соль
(поваренная)
Свинцовый
сурик
(в порошке)
* Примечай
Состав флюсов (массовая
1
2
—
2
1
ие.
Д
2
12
—
—
30
ва по
3
6
—
8
1
следн
4
1
—
—
3
их со
5
1
—
1
3
става
6
4
—
1
15
№ 12
7
3
—
4
10
и 13
8
3
—
5
1
реко
доля
9
—
150
—
1
150
менду
, %)
10
50
—
—
30
70
ются
11
40
—
—
26
75
тольк
12*
—
11
—
—
1
1,7
—
о для
13*
48
—
—
—
10
30
30
эма-
лирования малоуглеродистой стали.
В состав флюсов входят следующие компоненты:
1. Белый кварцевый песок (например, Люберецкий), хорошо промытый и
растертый в порошок.
2. Обыкновенное прозрачное бесцветное стекло, растертое в порошок.
3. Бура (натриевая соль борной кислоты), которую перед употреблением необ-
холимо прожарить на железном листе для удаления из нее воды. Введение
буры облегчает и ускоряет провар массы, увеличивает легкоплавкость, не
уменьшая прочности, а в больших количествах придает эмали своеобразный
жирный блеск, каким отличаются старые венецианские изделия и
легкоплавкие эмали. Кроме того, бура способствует более прочному соединению эмали
с металлом после ее припуска на готовом изделии.
4. Поташ, содержащий оксид калия (до 68%). Добавки поташа придают флюсам не
только легкоплавкость, но и чистоту цвета, прочность и блеск.
5. Борная кислота (в кристаллах или порошке), которая увеличивает
легкоплавкость и осветление эмали в процессе плавления.
6. Сода (пищевая), предварительно прокаленная на железном листе (содержит
оксид натрия до 58%).
7. Поваренная соль, растертая в мелкий порошок.
8. Свинцовый сурик — тяжелый порошок красного цвета или свинцовый глет —
тяжелый порошок серовато-желтого цвета.
Если нет готового свинцового сурика, его можно получить из металлического
свинца. Свинец плавят в открытом тигле при доступе воздуха1, постоянно
помешивая до тех пор, пока он весь не превратится в пепел — серовато-коричневый
порошок. Его просеивают через самое мелкое сито или, что еще лучше,
«отмучивают». Для этого порошок насыпают в емкость с водой и кипятят, сливая самые
мелкие частицы порошка (в виде мути с водой) в другую емкость. Затем опять
добавляют воду, опять кипятят и сливают образующуюся муть. Промывание
повторяют до тех пор, пока образование мути не прекратится. Оставшийся на дне
более крупный порошок переносят в тигель и вновь пережигают и повторяют
операцию отмучивания, сцеживая каждый раз мутную воду. Затем порошок выпаривают
досуха, причем огонь к концу постепенно убавляют, чтобы часть порошка,
лежащая на дне, не пригорела и не пропала. Этим способом можно получить самый
чистый и мелкий порошок оксида свинца. Следует иметь в виду, что чем лучше и
тщательней перемешаны порошки при составлении флюсов, тем скорее происходит
их сплавление и однороднее их состав.
Плавят флюсы в графитовых или керамических тиглях.
Тигель предварительно разогревают в муфеле и смесь засыпают небольшими
порциями , чтобы не остудить разогретый тигель. Лучше делать две засыпки: когда
первая расплавится, делают вторую. Сначала состав превращается в зернистую
массу, которая затем плавится и начинает кипеть с выделением газов; на
поверхности при этом всплывают пузыри. Степень готовности можно определить
путем пробы. Для этого длинный стальной раскаленный на конце крючок опускают в
расплавленный состав и вынимают; если при этом флюс тянется в виде гладкого,
тонкого волоса, то флюс готов. Тигель захватывают щипцами и выплескивают его
содержимое в воду для охлаждения и очистки флюса. Полученный флюс толкут и
растирают в ступке в мелкий порошок и высушивают.
Сырые смеси сплавляются при более высокой температуре, чем уже готовые
сплавы того же состава, поэтому температура в муфеле должна быть высокой.
Многокомпонентные смеси плавятся легче, чем чистые материалы, взятые каждый
в отдельности.
Существуют и другие более сложные по составу рецепты флюсов.
Готовые, хорошо просушенные флюсы хранят в плотно закрытой стеклянной таре,
тщательно сохраняя от попадания пыли и других загрязнителей.
Однако самостоятельно сплавить флюс по старым рецептам, приведенным в табл.
2 (или заимствованным из других старинных источников), очень трудно. В
таблице даны только составы флюсов, но кроме этого очень важно знать
последовательность и режим плавки, а этих данных, как правило, нет. Они или не дошли
Процесс вредный — делать только под тягой или на открытом воздухе.
до нас, или их утаили сознательно. Для того чтобы разгадать утраченный секрет
и добиться успеха, приходится проводить многократные опыты и варианты
смешивания и плавки указанных в рецептах компонентов. В этом можно убедиться на
примере одного из рецептов, почерпнутого из «Ремесленной газеты» конца XIX
в., в котором кроме состава указана последовательность проведения плавки. При
приготовлении более легкоплавких эмалей, которые можно припускать на сплавы с
температурой плавления ниже 800°С (например, низкопробные сплавы золота и
серебра, а также латуни), можно использовать флюс следующего состава. Сначала
сплавляют в тигле следующую смесь:
• кварца (в порошке) — 10 частей,
• сурика (в порошке) — 10 частей,
• соды прокаленной — 3 части.
После сплавления смесь растирают в мелкий порошок и берут этой смеси 125
частей. Затем добавляют:
• соды прокаленной — 20 частей,
• борной кислоты — 12 частей.
Снова сплавляют в тигле; после расплавления выливают на каменную плиту, а
по охлаждении толкут и мелют в порошок.
Для получения цветных эмалей пользуются красителями, которые добавляются к
основе (флюсу) в различных пропорциях (табл. 3).
Таблица 3
Красящие вещества
Оксид железа в
комбинации с другими
соединениями
Оксид марганца
Оксид меди
Металлическая медь
Закись-окись
кобальта
То же, в смеси с
другими оксидами
Оксид хрома
Хромовокислый свинец
и хромпик
Хромистый железняк
Комбинация оксидов:
хрома, кобальта,
олова , калия
Оксид урана
Титановая кислота
Оксид сурьмы (III)
Оксид никеля
Оксид иридия
Соединения золота
Оксид олова
Оксид олова с фос-
форно-кислой медью
Получаемый цвет эмали
Желтый, красный, коричневый, серый, черный различных
оттенков
Фиолетовый, коричневый, серый, черный
Гамма сине-зеленых цветов
Рубиново-красный (медный рубин) с переходом в розовый
и лиловый, серый и бирюзовый
Синий различных оттенков, голубой
Фиолетовый, серый, черный
Зеленый
Розовый, ярко-красный, коричневый
Черный, коричневый
Сиреневый и цвета «гвоздики» (так называемые «пинки»)
Жел тый, красно-оранжевый
Желтый
Желтые и оранжевые тона
Серый и коричневый
Черный
Различные оттенки красного от розового до пурпурового
(золотой рубин)
Молочно-белый, заглушающий прозрачность
Бирюзово-лазурный
Соединения серебра
Водный оксид железа
Желтый
Охристый
Применяются также и другие красители.
Густота и сила тона зависят от количества окрашивающего оксида: чем его
больше, тем интенсивнее и ярче цвет эмали. Флюс играет ту же роль, что и вода
в акварельной живописи. Например, «разбавляя» флюсом синюю эмаль, можно
получить любое число градаций светло-синего и голубого цветов.
От смешения эмалей в порошкообразном состоянии между собой получаются
дополнительные тона, однако, следует заметить, что не все эмали можно
смешивать .
Красящие вещества обладают неодинаковой окрашивающей способностью.
Например, окрашивающая способность серебра очень велика — 0,1% хлористого серебра
сообщает сплаву достаточно интенсивный желтый цвет, а оксида сурьмы, чтобы
получить достаточное желтое окрашивание, необходимо 7 — 10%. Особенно сильно
окрашивает золото, его способность в этом отношении превосходит все прочие
вещества: 0,04% золота достаточно, чтобы получить густо окрашенную красную
прозрачную эмаль, так называемый «золотой рубин».
Глухие (непрозрачные) эмали
Эти эмали получают, вводя в их состав такие вещества, которые сами по себе
непрозрачны и в процессе плавки нерастворимы (оксиды олова, сурьмы, гипс),
или если и растворимы при высоком нагреве, то вновь выделяются в виде
отложений при охлаждении сплава. Сюда относятся: мышьяковистый ангидрид (белый
мышьяк), фосфорные и фтористые соединения и закись меди. Во время плавки они
образуют однородную прозрачную массу, а при охлаждении и затвердевании
происходит выделение непрозрачных элементов и эмаль становится глухой. Если эти
добавки, например закись меди, были введены в сплав в больших количествах, то
сразу получается глухая красная эмаль, если же добавки были минимальными, то
состав при первой плавке может быть удержан в прозрачном состоянии, которое
исчезает при продолжительных повторных нагревах (уже в процессе припуска
эмали на изделии), и прозрачная красная эмаль превращается в глухую.
Наиболее часто употребляемые современные эмали для серебра 875-й пробы,
меди и томпака (Л-90) даны в табл. 4.
Наряду с эмалями в художественных работах по металлу могут использоваться и
смальты.
Смальты
Смальты представляют собой свинцово-кремнеземистое стекло, окрашенное
различными оксидами металлов. Так же как и эмали, смальты делятся на прозрачные,
полупрозрачные и заглушённые.
Один из примеров состава смальт (часть):
• диоксид кремния — 10;
• углекислый калий — 10,3;
• хлористый натрий — 0,7;
• ангидрид борной кислоты — 12,0;
• оксид свинца — 20,0;
• оксид бария — 25,0.
Смальты, близкие по составу и температуре плавления к эмалям Дулевского
завода, производят Псковский завод «Красный луч», Лисичанский стекольный завод,
стекольный завод в селе Костино Дмитровского р-на Московской области, художе-
ственныи институт им. И. Е. Репина в Ленинграде и Декоративно-монументальный
комбинат Худфонда СССР в Москве.
Таблица 4
Номер
эмали
Цвет
Температура
обжига ° С
Глухие (непрозрачные)
10
12
13
23
31
34
28
60
85
16
91/2
99
134
Белый*
Белый
Белый
Серый*
Черный
Желтый*
Голубой*
Зеленый*
Бирюзовый*
Опаловый
Синий
Жел т о-зеленый
Оранжев о-красный
740-780
760-840
820-840
720-820
780-860
720-840
720-820
740-840
740-820
780-840
740-800
740-800
760-840
Номер
эмали
Цвет
Температура
обжига, ° С
Прозрачные
32
102
119
124
5
83
84
117
120
50
66
103
114
Фондон*
(прозрачный)
Голубой*
Фиолетовый*
Синий**
Красный*
Зеленый*
Зелено-желтый*
Коричневый *
Сине-зеленый*
Темно-синий
Светло-синий
Темно-зеленый
Морская зелень
800-860
720-880
760-880
720-840
780-880**
720 - 840
700-880
720-840
700 - 840
740-880
720 - 820
720-840
740-880
Примечание. Одной звездочкой отмечены эмали, пригодные также и для золота
583-й пробы; двумя — эмаль, обжиг которой рекомендуется проводить на нижнем
пределе (т. е. при 780°С) .
Смальты Псковского завода «Красный луч» насчитывают более 200 оттенков и
цветов. Несмотря на то что температура плавления смальты превышает плавление
эмалей в среднем на 40 — 50°С, применение этих смальт в эмальерном деле не
только возможно, но и желательно для расширения палитры используемых цветов.
Некоторые художники проводят эксперименты по использованию вместо эмали
цветного стекла, оплавляя его крошку непосредственно на поверхности красно-
медных или стальных декоративных изделий, а также используют холодные
нитроэмали, эпоксидные смолы с отвердителем, окрашивая их в различные цвета.
Интересно отметить, что в Древней Руси (в Новгороде) в XVI в. сканный
орнамент тоже иногда расцвечивался «холодной эмалью», т. е. наложенной без обжига
цветной мастикой (состав которой остался неизвестным) с лаком.
М. М. Постникова-Лосева в книге «Русская золотая и серебряная скань» пишет:
«На окладе Мстиславова Евангелия, переделанном в 1551 г. в Новгороде, в
небольших лепестках и кружках из тонких ленточек плющенной скани прекрасно
сохранилась мастика белого, красного и синего цветов. Киноварная и бледно-
зеленая мастика заполняет мелкие кружки, образующие четыре больших круга,
крест, цветы и розетку и отдельные лепестки грушевидной формы на другом
окладе Евангелия также новгородской работы XVI в.».
Однако уже во второй половине XVI в. сканные работы стали расцвечиваться
горячей эмалью и «холодная эмаль» (мастика) перестала применяться.
* * *
В эмальерном производстве в процессе подготовки и изготовления изделий
кроме эмали используются кислоты и соли.
Кислоты
Азотная кислота — бесцветная жидкость, слегка дымящаяся на воздухе.
Плотность 1,522 кг/м3; температура кипения 83,8°С. Смешивается с водой в любом
соотношении. Принадлежит к числу наиболее сильных кислот. Действует почти на
все металлы, превращая их в азотнокислые соли. В эмальерном производстве
применяется для травления заготовок из серебра, а также травления меди и ее
сплавов под глянец.
Серная кислота — бесцветная маслянистая жидкость. Плотность 1840 кг/м3.
Температура кипения 296°С. В нагретом состоянии растворяет почти все металлы.
В эмальерном производстве применяется для отбеливания заготовок и готовых
изделий .
Соляная кислота — бесцветная жидкость с резким запахом. На воздухе слегка
дымится. Плотность концентрированной кислоты 1180 кг/м3. Хорошо растворяется
в воде, вступает в реакции со многими металлами. В эмальерном производстве
используется для отбела паяных перегородчатых и сканных заготовок под эмаль.
Борная кислота — белое кристаллическое вещество; относится к числу слабых
кислот. Плотность 1480 кг/м3. Легко растворима в горячей воде, в холодной
малорастворима и при остывании кристаллизуется. В эмальерном производстве
применяется для декапирования серебряных заготовок под эмаль и при изготовлении
флюсов.
Лимонная и щавелевая кислоты. Применяются для отбела изделий с эмалями
пониженной кислотоустойчивости.
В отдельных случаях для травления изделий применяется «меланж» — смесь
кислот в соотношении:
• азотная кислота — 1 часть,
• серная кислота — 1 часть,
• соляная кислота —0,02 части.
Соли
Бура — натриевая соль тетраборной кислоты. Применяется как самостоятельный
флюс, основа всех флюсов, входит в состав черни.
Поташ — техническое название карбоната калия. Применяется как один из
компонентов «серной печени» для оксидирования серебряных и медных изделий, а
также для обезжиривающих растворов.
МЕТАЛЛЫ ДЛЯ
ЭМАЛИРОВАНИЯ
И ИНСТРУМЕНТЫ
Для обычных ювелирных эмалей (температура плавления которых до 800°С) с
глубокой древности применялись следующие металлы: золото (чистое и
высокопробное) , серебро (чистое и высокопробное), медь (красная, чистая) и ее
сплавы — томпак [сплав меди с цинком (7—12%)] и очень редко бронза. С середины
XIX в. вошли в практику эмалирования железные сплавы (мягкая сталь и чугун).
Пригодность того или иного металла для эмалирования определяется целым рядом
их свойств и, прежде всего, температурой плавления металла (температурой
размягчения и деформации, предшествующих точке плавления). Эта температура
должна быть выше 800°С, т. е. выше температуры плавления (обжига) эмали.
В табл. 5 приведены температуры плавления некоторых металлов и сплавов,
применяемых для эмалирования.
Кроме температуры плавления металла для эмальерных работ важное значение
имеет способность металлов сохранять свой цвет и блеск и просвечивать сквозь
прозрачную эмаль после ее обжига (табл. 6) . Этим свойством обладают только
драгоценные металлы — золото, серебро и платина, так как при обжиге на них не
образуется оксидных пленок и сохраняется блеск под слоем эмали.
Таблица 5
Металлы и сплавы
Алюминий
Латунь
Серебро (чистое)
Томпак
Бронза
Температура
плавления, ° С
660
900-1000
960
1000
1000
Металлы и сплавы
Золото (чистое)
Медь (чистая)
Никель (чистый)
Железо
Платина
Температура
плавления, ° С
1063
1083
1455
1535
1769
Таблица 6
Металлы
Золото
Серебро
Медь
Томпак
Железо (сталь)
Алюминий
Цвет
Желтый
Белый
Красный
Желто-красный
Серый
Серый
Блеск после обжига эмали
Сохраняется
»
Нет
Не полностью
Нет
»
Современное золотое изделие с прозрачной эмалью.
Собственность Семейного Фонда Халили.
Медь и железные сплавы (малоуглеродистая сталь и чугун) не обладают этим
свойством, они быстро окисляются и становятся тусклыми и темными; поэтому их
можно использовать только под глухие (опаковые), непрозрачные виды эмалей.
Если же при эмалировании медных изделий все же желательно иметь участки с
прозрачной эмалью, то на этих участках под эмаль подкладывают золотую (под
красные и желтые тона) или (еще лучше) серебряную фольгу. На серебряной
фольге особенно хорошо светятся голубые, синие и зеленые эмали. Можно также
прозрачные эмали класть не непосредственно на медь, а на слой белой эмали. На
томпак можно наносить и глухие и прозрачные эмали, так как его блеск под
слоем эмали сохраняется, хотя отражательная способность томпака, конечно,
значительно уступает отражательной способности драгоценных металлов. Поэтому в
этом случае также можно делать подслой из белой эмали.
Необходимо учитывать также тепловой коэффициент линейного расширения
металла в процессе его нагрева и последующего охлаждения, так как от этого зависит
прочность сцепления эмали с металлом. При этом желательно поверхность основы
делать шероховатой, так как при этом повышается прочность сцепления металла с
эмалями.
Коэффициент линейного расширения эмали должен соответствовать коэффициенту
линейного расширения металла или сплава, на который накладывается эмаль, в
противном случае при остывании эмаль будет отслаиваться от изделия, несмотря
на тщательность соблюдения технологического процесса.
В ювелирных изделиях металл, который выбран как основа под эмаль, иногда во
многом определяет художественные достоинства изделия. Особенно это относится
к изделиям, в которых применяются прозрачные (просвечивающие) эмали. В этом
случае блеск основного металла (а также и цвет) через тонкий слой прозрачной
эмали придает ей особую силу и яркость цвета. Например, золото (как чистое,
так и высокопробное) является особенно хорошей основой. Оно мало
деформируется при нагревании и придает эмали яркость и блеск (см. рис. выше). Серебро,
наоборот, деформируется, поэтому хуже удерживает эмаль. Медь служит
прекрасной основой для эмали, так как имеет высокую температуру плавления. Однако
прозрачные эмали, которые светятся на золоте или серебре очень ярко, на меди
выглядят темными и грязными. На томпаке эмаль держится и просвечивает
удовлетворительно . Бронза считается плохим материалом для эмалирования. Она
окисляется и пригодна только для глухих эмалей. Кроме того, сцепление эмали с
бронзой непрочное и эмаль легко осыпается. Однако в прошлом бронзовое литье
нередко расцвечивалось глухой синей и белой эмалью. Алюминий — новый материал
для эмалирования. Обычные эмали с температурой плавления, близкой к 800°С,
для него непригодны, так как алюминий уже при 660°С плавится.
Инструменты и
приспособления
Для выполнения эмальерных работ необходимы инструменты и оборудование:
• Весы с набором разновесов для отвешивания различных веществ при
составлении шихты (для плавки эмалей). Точность весов должна быть до 0,1 г.
• Тигли графитовые или керамические для плавки эмалевой массы, небольшой
емкости (до 30 — 50 см3) .
• Крючок (из стальной проволоки) для взятия проб в процессе варки эмали.
• Тигельные щипцы для захвата и вынимания горячего тигля из печи.
• Муфельная электрическая печь с закрытой обмоткой, с температурой нагрева
900 — 1000°С. для плавки и обжига эмалей. Такие печи выпускаются
Ленинградским заводом «Электродело». Печь должна быть с комплектом термопар и
милливольтметром.
• Молоток с широким бойком для дробления эмали на куски.
• Ступка с пестом для растирания эмали из твердых материалов — яшмы, агата
или фарфора.
• Баночки с крышками (фарфоровые или стеклянные) для хранения готовой рас-
тертой эмали.
• Бетрагштихель — специальный инструмент с ложкообразными концами для
накладывания эмали. Его легко сделать самому из стальной или латунной
проволоки диаметром 3-4 мм, расплющив и опилив концы.
• Игла стальная (вставленная в деревянную рукоятку) для очистки эмалевой
массы от посторонних частиц, исправления брака, снятия пылинок и лишней
краски при живописи по эмали.
• Подставки различной формы для укладки изделий в муфеле в процессе
обжига.
• Плоскогубцы для захвата горячих изделий при выгрузке их из муфеля после
обжига.
• Плита (стальная или чугунная) для правки горячих эмалированных
пластинок.
• Наждачный брусок для опиливания и шлифования поверхности эмали.
• Корнцанги (специальный пинцет) для изгибания проволоки при установке
перегородок .
• Матовое стекло для растирания красок.
• Курант из стекла (лучше грибовидной формы) для растирания красок.
• Кисти колонковые, малых номеров (№ 1, 2, 3).
• Шпатели стальные, роговые или пластмассовые.
• Стеклянный колпак для защиты необожженных изделий от пыли перед обжигом.
• Набор пробирок в штативе для сухих красок.
• Штылик — деревянная палочка (из твердого дерева) с заостренным концом
для стирания ошибок рисунка.
• Стакан с набором блюдец для скипидара и скипидарного масла.
• Щетки (стеклянные и щетинные) для промывки эмалированных изделий.
• Ножницы для резки металла.
• Мелкое сито (лучше шелковое) для просеивания компонентов эмалевой шихты.
• Крацовочные (латунные) щетки.
• Полотенце (лучше льняное).
Универсальная ступка для размельчения кусков эмали и
последующей растирки.
Электроплитка, приспособленная для обжига эмали: 1 — корпус, 2 —
керамика, 3 — спираль, 4 — кожух из листовой стали с
теплоизоляцией (измельченный асбест), 5 — пробка смотрового отверстия
(графит, керамика), 6 — эмаль, 7 — подставка, 8 — ручка.
ТЕХНОЛОГИЯ
ЭМАЛИРОВАНИЯ
Весь процесс эмалирования можно разделить на четыре этапа:
1. Подготовка изделия под эмаль.
2. Наложение эмали.
3. Обжиг эмали.
4. Отделка изделия.
Подготовка
изделия
под эмаль
Металл очищают от различных загрязнении, оксидных пленок и т. п. Это делают
путем механической очистки на крацовочных щетках (латунных или капроновых) с
последующим обезжириванием и травлением в азотной кислоте или отбеливанием в
слабом растворе серной кислоты. При эмалировании медных или томпаковых
изделий очищенную заготовку подвергают нагреву в печи до тех пор, пока на
поверхности металла не появится тончайшая пленка оксида (от соприкосновения
горячего металла с кислородом воздуха). Эта пленка очень прочно соединена с
металлом и способствует прочному соединению эмали с металлом. Обработанное таким
образом изделие вынимают из печи, дают остыть, после чего приступают к
наложению эмали. При эмалировании изделий из драгоценных металлов необходимо
производить предварительное «облагораживание», т. е. повышение процентного
содержания драгоценного металла в поверхностном слое. Это достигается повторным
отжигом с последующим травлением и крацеванием.
В табл. 7 приведено число необходимых отжигов с последующим травлением для
изделий из золота и серебра различных проб. Следует иметь в виду, что большое
содержание меди в поверхностном слое серебряных изделий затрудняет применение
красной эмали «золотой рубин» — она чернеет. Низкопробные золотые и
серебряные сплавы для эмалирования непригодны.
Рабочее место эмальера должно содержаться в абсолютной чистоте. В цехе, где
производятся полировка и шлифовка, нельзя вести работы с эмалями. У рабочего
места должен быть водопровод. Перед эмалировщиком всегда должно лежать чистое
полотенце, на которое укладывают подготовленное к работе изделие.
Таблица 7
Металл
Золото
»
»
Проба
958
750
583
Число
отжигов
2
2-3
4-5
Металл
Серебро
»
»
»
Проба
925
916
900
875
Число
отжигов
2-3
3-4
4-5
5-6
Наложение эмали
Промышленность выпускает эмаль в виде плиток. Прежде всего, ее необходимо
превратить в порошкообразное состояние. Порошок должен быть достаточно мелким
(до 0,01 мм), так как крупные частицы трудно распределить ровным слоем по
поверхности металла. Непрозрачную эмаль растирают до тонкого порошка, а
прозрачную — до мелких зерен, так как от этого зависит сила свечения эмали.
Однако очень тонкий порошок после обжига на изделиях образует мутные пятна
(особенно это относится к прозрачным эмалям). Очень важно, чтобы зерна в
размолотой эмали были приблизительно одного размера, так как мелкие зерна
плавятся гораздо быстрее и успевают уже выгореть до того, пока начнут плавится
наиболее крупные зерна. В результате цвет эмали становится тусклым, а иногда
и грязным (особенно при прозрачных эмалях). Поэтому для удаления чрезмерно
мелких (пылевидных) частиц, образующихся при размалывании, порошок промывают
водой. Размолотая эмаль несколько раз взмучивается в воде — крупные частицы
быстро оседают на дно, а мелкие пылевидные в виде мути сливаются. В каждом
случае эмаль должна быть так отмыта, чтобы вода оставалась чистой. При глухой
эмали вода может быть немного мутной. Эмалевой массой заполняют маленькие
фарфоровые чашечки и отмечают номер эмали. Если эмаль не всю используют в тот
же день, остаток хранят в воде во избежание высыхания. Чашечки помещают под
стеклянный колпак, чтобы эмаль не запылилась.
На крупных производствах эмаль размалывают на шаровых мельницах, а в
лабораториях ее толкут в ступках, изготовленных из прочных материалов (яшмы,
агата) . Песты для ступок также делают из камня (яшмы или агата), вставленного в
деревянную рукоятку. Можно использовать и стеклянные ступки и песты, правда
они быстро царапаются, но частицы стекла, попадающие в эмаль, не вредят.
Можно пользоваться также фарфоровой ступкой. Существуют два способа наложения
эмали на изделие: ручной и машинный.
Ручной способ заключается в следующем: размолотую эмаль размешивают с водой
и в виде кашицы накладывают на изделие с помощью кистей или специального
инструмента — узкого металлического шпателя. Для разравнивания слоя эмали
изделие слегка встряхивают. Ручной способ обычно применяется при наложении эмали
на небольшие поверхности сложных конфигураций и профилей, например, в
ювелирном деле.
Работа выполняется в следующем порядке. Влажной кистью из фарфоровой
чашечки берут немного эмали, наносят ее на металл и разравнивают легким
постукиванием по краю изделия. На тонкие пластинки нужно наносить эмаль вначале с
обратной стороны, т. е. сначала накладывают контрэмаль, дают ей немного
подсохнуть, осторожно поворачивают изделие и такую же операцию проделывают на
лицевой стороне. Как при перегородчатой, так и при выемчатой эмали углубления или
ячейки полностью не заполняют, так как некоторые сорта эмали становятся
мутными и тусклыми, если они нанесены слишком толстым слоем. Полная высота
эмалевого слоя достигается путем постепенного заполнения ячейки и требует иногда
от двух до четырех последовательных обжигов. При обжиге отдельные краски
могут изменять цвет: так, красная после многих обжигов может стать черной.
Машинный способ применяется для эмалирования больших плоских поверхностей.
Размолоченную, хорошо просеянную эмаль размешивают с водой, в которую
добавляют крепители - декстрин, мочевину (2-2,5 г на 1 литр шликера [Шликер —
промышленное название водного (сметанообразного раствора эмали с добавками.]) и
другие и наносят на поверхность с помощью специального аэрографа, все время
следя за тем, чтобы слой был равномерным и не толстым. При эмалировании
плоских поверхностей эмаль одновременно наносится на обе стороны пластины.
Причем эмаль, нанесенная на оборотную сторону изделия, называется контрэмалью и
служит для предотвращения коробления изделия, которое неизбежно из-за разного
коэффициента линейного расширения эмали и металла.
После наложения эмали изделие тщательно просушивают, так как при обжиге
эмали оставшаяся вода закипает, в изделии образуется брак в виде пузырей,
пустот и т. п. Желательно обжиг эмали производить непосредственно после
наложения эмали — необожженная эмаль хрупка и непрочна. Сначала удаляют
(отсасывают) воду, приложив к краю изделия кусок пропускной бумаги. Затем
подготовленные предметы подсушивают, положив их на верх подогретого муфеля, до тех
пор, пока порошок не станет сухим (перестанет выделяться пар). Если при
подсушивании или при посадке в печь отпадает кусочек эмали, нельзя добавлять
сырую эмаль, так как на этом месте получаются мутные пятна. Нужно поправить это
место сухим эмалевым порошком. Можно также обжечь весь предмет и поправить
после обжига или же снять весь порошок и нанести его вновь.
Обжиг
эмали
Обжигают эмали при температуре 600 — 800°С. Лучше всего применять
электрические печи с открытыми спиралями. Такие печи очень производительны и
экономичны. Мелкие ювелирные изделия помещают в обычные электрические печи —
муфели лабораторного типа с закрытой обмоткой. Для обжига эмали можно
пользоваться и газовым пламенем и другими источниками тепла. Однако во всех случаях
пламя не должно соприкасаться с эмалевой поверхностью, так как копоть,
попадая в эмаль, может испортить изделие. Поэтому обычно открытое пламя
направляют на оборотную сторону изделия.
Каждый предмет, который обжигается в печи, необходимо помещать на
специальную подставку, от качества которой во многом зависит успех обжига.
Подставка должна отвечать следующим требованиям:
а) не изменять формы при нагреве;
б) не вступать в соединение с расплавленным эмалевым покровом;
в) не должна прилипать к эмали;
г) не образовывать на своей поверхности окалины.
Самые лучшие подставки получаются из никеля или никелевых сплавов, а также
из жароустойчивой (хромо-никелевой) стали, так как они при нагреве меньше
деформируются и окисляются. Используют также асбестовые подставки, но их можно
применять только тогда, когда эмаль не на поверхности, а внутри. На
подставках из простой стали при высоком нагреве образуется окалина, которая легко
осыпается, вплавляется в эмаль и оставляет черные пятна. Чтобы этого не
происходило, применяют старинный, испытанный способ: подставки из стали
тщательно натирают мелом, чтобы не образовалась окалина. Формы подставки
обусловлены формой изделия.
Подставки для обжига эмали
Различные эмали имеют разные температуры плавления, поэтому, прежде чем
приступить к наложению эмали на изделие, необходимо проверить температурный
диапазон плавления самых легкоплавких и самых тугоплавких эмалей, выбранных
для работы. Для этого на небольшую пластину из того же металла, что и само
изделие, накладывают все подлежащие испытанию эмали и, просушив, начинают
нагревать. Если диапазон температур расплавления эмалей невелик, то результаты
положительные и можно приступать к наложению эмалей на изделие. Однако иногда
в результате пробы обнаруживается, что легкоплавкие эмали выгорают при
температуре плавления тугоплавких эмалей. В таком случае их или совсем исключают
из производства, или поступают следующим образом: сначала накладывают и
обжигают все тугоплавкие эмали, а затем добавляют недостающие цвета легкоплавких
и обжигают еще раз при более низкой температуре.
По мере нагревания поверхность эмали выравнивается и приобретает
стекловидный блеск. После этого изделие быстро вынимают из печи, и оно постепенно
остывает .
Обжигают изделия в определенном порядке. Печь нагревают до определенной
температуры. Подсушенный предмет на подставке специальными тигельными щипцами
задвигают в печь. Сначала эмаль спекается в губчатую массу, делается вязкой;
когда поверхность сделается гладкой и красной, изделие вынимают из печи.
Отделка изделия
Если плоская пластинка, вынутая из печи, искривилась, ее нужно выправить в
накаленном состоянии. Для этого ее осторожно освобождают от окалины (если она
образовалась), кладут на выправочную плиту, прижимают и выпрямляют чистым
шпателем. Если после первого наложения и обжига эмали на изделии
обнаруживаются незначительные дефекты — трещины, пузыри, обнаженные места металла, то
их исправляют: повторно наносят эмаль, просушивают и обжигают. Затем изделие
окончательно отделывают: отбеливают металлические участки изделия (свободные
от эмалевого слоя), которые в результате обжига покрываются оксидной пленкой.
Отбеливание производят в слабом растворе серной кислоты (15%), так как эмали,
не стойкие к кислотам, могут потускнеть и потерять яркость и блеск. В прошлом
для отбеливания эмалей с большим содержанием свинца применяли органические
вещества, не действующие на эмаль (квас, клюкву, и др.),
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭМАЛЕЙ
Декоративное значение эмали в произведениях прикладного искусства различно.
В одних случаях художественный эффект достигается тем, что эмаль вводят в
композицию изделия в небольшом количестве, в виде отдельных цветовых пятен на
общем металлическом фоне (выемчатая эмаль). В других случаях эмали отводится
преобладающая роль, а металлические перегородки играют роль контуров,
разделяющих эмали различных цветов (перегородчатые эмали, эмаль по скани).
Наконец , эмалью покрывают изделие сплошь, а металл служит только конструктивной
основой, обусловливающей форму изделия (сплошные эмали). Однако во всех
случаях эмаль всегда усиливает общий декоративный эффект. Контраст цвета эмалей
с цветом металла усиливает колорит и выразительность композиции произведения.
Блеск и игра эмали, ее переливы при изменении угла зрения оживляют, придают
как бы подвижность, изменчивость произведению. По технике исполнения можно
выделить следующие виды эмалей:
Выемчатые:
а) по резьбе (гравировке);
б) по литью;
в) по чеканке;
г) по штамповке.
Перегородчатые:
а) перегородки из листа;
б) перегородки из проволоки;
в) эмаль по скани;
г) оконные.
Сплошные:
а) с накладками из металла;
б) рельефные (просвечивающие и рельефные);
в) расписные и живописные.
Выемчатые эмали
Это наиболее древний вид эмалей. Они были известны еще египтянам,
ассирийцам и финикийцам. Особого разнообразия выемчатая эмаль достигла в Западной
Европе (Рим, Галлия и др.) в I — IV вв. Искусные образцы этой техники
сохранились в Грузии и в курганах домонгольской Руси.
Для выполнения таких эмалей на изделии делают специальные углубления —
выемки, которые затем заполняют эмалью. Глубина выемки влияет на прозрачность
эмали: чем глубже выемка, тем темнее краска. Дно углубления гладко зачищается
и служит рефлектором. Стенки углубления могут быть вертикальными или книзу
сужаться. Для непрозрачных эмалей металлическая основа может оставаться
шероховатой.
Выемчатую эмаль применяют для декорировки литых или обронных изделий. В
первом случае углубления под эмаль предусматриваются на модели и осуществля-
ются непосредственно в процессе отливки, во втором — вырезаются штихелем или
вырубаются зубилом. Выемчатая эмаль применяется и для изделий из листового
металла, выполненных чеканкой. В этом случае эмалью покрывают углубленный фон
или, наоборот, отдельные участки узора.
Солонка - выемчатая эмаль.
В современной практике, при серийном и массовом производстве изделий
необходимые углубления под эмаль осуществляют техникой штампа, например при
изготовлении значков и ювелирных изделий. Углубления заполняют эмалью различно. В
одних случаях эмаль покрывает только дно углублений и нижние части стенок,
образуя своеобразный цветной вогнутый мениск. В других, в результате
многократного заполнения и обжига, эмаль уравнивается с краями выемки заподлицо и
образует одну ровную поверхность с выступающими частями металла.
Перегородчатые эмали
Существует несколько вариантов этой техники, большинство из которых также
относится к древним приемам декорировки художественных изделий из металла.
Перегородчатая эмаль с перегородками из листа известна в Византии с VI в. ,
а особого расцвета достигла в Византии в X — XI вв. и домонгольской Руси.
Технологический процесс сводился к следующему: на тонком золотом листе
[Русские мастера кроме золота применяли серебро и медь. Сохранились медные литые
изделия, на которых видно, что пластинки отливались с углублением, в котором
и устанавливались перегородки. Серебро применялось и в Византии в XI в. , но
по-видимому редко. Известны две пластинки, найденные в Бельгии и хранящиеся в
Метрополитен музее в Нью-Йорке.] (высокой пробы) с помощью стальной прорезной
матрицы (а иногда вручную) продавливалось углубление, соответствующее контуру
рисунка. Углубление имело плоское дно и вертикальные стенки толщиной 1—1,5
мм. Иногда углубление делалось не путем продавливания, а подпаивалось в форме
неглубокой коробочки (лоточка) с плоским дном; контуры и линии рисунка
намечались на обратной стороне пунктирами с помощью иглы. Затем от тонкого
золотого листа толщиной всего 0,1 — 0,01 мм нарезались узкие полосы (ленточки).
Из этих полосок с помощью специального пинцета выгибались перегородки,
соответствующие контурам рисунка, и вишневым клеем (камедью) или клейстером
приклеивались ко дну углубления. Мастера Киевской Руси иногда работали иначе.
Они «выбирали» (вырезали) в толстой золотой пластинке углубления,
соответствующие контуру изображаемой фигуры или узора, и в этом углублении устанавли-
вали ленточки-перегородки по линиям рисунка. Это был своеобразный переход от
выемчатой эмали к перегородчатой. После установки всех перегородок по рисунку
на клей их припаивали тугоплавким припоем с температурой плавления,
превышающей температуру плавления эмали. Припой в размельченном виде насыпался в
небольшом количестве между перегородками на дно углубления, и изделие
нагревалось. Клей выгорал, а перегородки припаивались. Затем каждую ячейку,
образованную перегородками, заполняли цветной эмалью и после просушки обжигали.
Операция повторялась несколько раз, пока уровень эмали не достигал уровня
фона. Затем поверхность эмали вместе с перегородками шлифовалась и
полировалась, в результате чего получалась гладкая полированная поверхность, на
которой торцы золотых перегородок образовывали тончайший рисунок, выполненный
золотыми штрихами. В процессе шлифовки и полировки края перегородок кое-где
деформировались, образовывали заусенцы и как бы расширялись, что придавало
золотому контурному рисунку большую сочность и выразительность. Этот вид
эмалевой техники применялся для небольших ювелирных изделий, как орнаментальных,
так и с лицевыми изображениями.
Ковш, перегородчатая эмаль. 1899-1902 гг.
Перегородчатые эмали с
перегородками из проволоки
Эти эмали по своей технологии отличаются от вышеописанных тем, что
перегородки изготовляются не из листового металла, а из волоченой и затем
вальцованной (плющеной) проволоки (0,15 х 0,6 мм), преимущественно, серебряной
(чистое серебро). Материалом для изготовления основы изделия служило также
серебро или, гораздо чаще, красная медь или даже бронза, особенно при
производстве крупных изделий, например декоративных ваз, достигающих двух-
трехметровой высоты. Примером этой техники могут служить китайские эмали, которые
применялись для декорирования самых различных предметов, как плоских
(подносы, блюда), так и объемных (вазы, светильники, декоративные фигуры животных и
птиц и т. п.) . На дифованные из листового металла (серебро, медь) изделия,
выколоченные целиком или по частям, по рисунку устанавливают перегородки из
серебряной вальцованной проволоки. После наклейки их не припаивают, а
пространства между ними сразу же заполняют эмалью.
В процессе обжига клей выгорает, а эмаль сплавляется и перегородки хорошо
удерживаются массой самой эмали. Затем вновь накладывается цветная эмаль и
вновь обжигается. Процесс повторяют, пока углубления не заполнятся до краев.
Затем все изделие шлифуется и выступающие части перегородок спиливаются.
После шлифовки изделие вновь обжигается для придания эмали блеска. Спильные
перегородчатые эмали на серебре или золоте (по технологии, принятой на
Ленинградском производственном объединении «Русские самоцветы») после опиловки
эмалевого слоя абразивными материалами и тщательной промывки в воде промывают
еще и в растворе плавиковой кислоты (45%-ной — для золота и концентрированной
— для серебра) . Промывку осуществляют, погружая изделие на 30 — 60 с в
раствор в сетчатой корзине из винипласта. Раствор плавиковой кислоты (время
работы 100 — 120 ч) используется до тех пор, пока на две ванны не образуется
осадок силикатов. После обработки плавиковой кислотой изделие вновь тщательно
промывается в холодной и горячей воде и обжигается.
Эмаль по скани
Этот технический прием был известен еще в конце XIII — XIV вв. в Италии,
откуда он получил распространение в другие страны Европы. Особенно широкое
развитие этот прием получил в Венгрии в XV в., а для древнерусского
ювелирного искусства эти эмали характерны в XVI и особенно в XVII вв. Изготовлялись
они из золота, серебра или меди.
Филигранной перегородчатой эмалью украшали самые различные предметы:
посуду, ювелирные украшения, ларцы, коробочки, церковную утварь, оклады икон и
др. Перегородки делались из филиграни, сученой и вальцованной проволоки,
которые набирались по рисунку и напаивались на изделие. Затем ячейки,
образованные филигранными перегородками, заполнялись цветными эмалями и изделие
обжигалось . После обжига эмаль несколько садилась и образовывала цветной
вогнутый мениск.
Эмаль по скани. Фрагмент золотого оклада иконы.
Иногда эмалью заполнялся только рисунок, а фон оставался металлическим
(работы московских и новгородских мастеров XVI — XVII вв.) , иногда фон
дополнительно обрабатывался канфарником или просекался (обе операции выполнялись до
наложения и обжига эмали).
В других вещах эмалью заполнялся не только рисунок, но и фон (работы
мастеров Великого Устюга).
Оконная (ажурная) эмаль
Возникновение этой разновидности эмалевой техники в России относится к XIX
в. В Италии она была известна в XVI в. Бенвенуто Челлини в своем трактате об
искусстве писал об этой технике как об очень сложном приеме. Оконная эмаль
представляет собой как бы миниатюрный цветной витраж, работающий на просвет.
Оконная (ажурная) эмаль применялась в ювелирных украшениях (серьги, кулоны,
подвески), а также при изготовлении абажуров, фонарей и лампад.
Основой для перегородчатой оконной эмали служит ажурная филигрань, просветы
в которой заполняются мокрой молотой эмалевой массой. Изделие осторожно
просушивают и немедленно обжигают. Эмаль сплавляется и образует как бы стекло,
вправленное в просветы металлического кружева. Такие изделия очень эффектны,
если они смотрятся в проходящем свете, и цветные прозрачные эмали чистых
цветов напоминают драгоценные камни.
Бокалы. Витражная эмаль, серебро 925°, позолота 750°.
В настоящее время оконная (витражная, как ее теперь часто называют) эмаль
производится на Ленинградском объединении «Русские самоцветы» по технологии,
разработанной ВНИИювелирпромом. В качестве основы применяют золотой сплав
583-й пробы, серебряный 875-й пробы и томпак Л-90. Технологический процесс
начинается с подготовки изделий под эмалирование: их отжигают в муфеле при
400°С, охлаждают при комнатной температуре 1—2 мин, отбеливают в соляной
кислоте и промывают в проточной воде. После этого их крацуют капроновыми щет-
ками, смоченными в 3%-ном растворе поташа и вновь промывают в горячей (60°С),
а затем в холодной воде.
Изделие из томпака дополнительно травят в меланже (смесь, состоящая из
730,8 мл концентрированной азотной кислоты, 109,2 мл концентрированной серной
кислоты и 20 мл концентрированной соляной кислоты, разбавленной 140 мл
дистиллированной воды). Раствор охлаждают. Травление производят в кислотоупорных
ваннах до появления блеска на всей поверхности заготовки. Затем заготовку
хорошо промывают в проточной воде и просушивают. Формы и общие размеры
заготовок могут быть самыми различными, но отверстия под витражную эмаль лучше
неправильной формы, площадью не более 25 мм2. Диаметр круглых отверстий не
должен превышать 5 мм, а перегородки каркаса заготовки должны быть одинаковой
толщины. Все работы требуют особой чистоты.
Наложение оконной эмали имеет свои особенности. Эмаль наносят постепенно,
вручную, с помощью металлического шпателя — бидрошпица методом стекания
капли, а излишнюю воду удаляют тампоном из хлопчатобумажной ткани. Затем изделие
строго фиксируют на специальной подставке из нихрома или нержавеющей стали и
осторожно (без ударов и толчков) переносят в муфель.
Первичный обжиг (спекание эмали) производят при температуре 640 — 680°С.
При этом спекшаяся эмаль должна иметь прочное сцепление с перегородками
каркаса. Если заготовка изделия выполнена из томпака (или меди), то ее очищают
от окалины капроновой щеткой. Затем прокладывают эмаль второй раз, следя за
тем, чтобы все отверстия были затянуты полностью. При этом эмаль наносится
вровень с перегородками каркаса (или немного выше). Второй обжиг производят
при температуре 700 — 740°С. При этом эмаль должна оплавиться полностью и
приобрести ровную, гладкую поверхность и блеск. К оконным (ажурным) эмалям
следует отнести и прорезные эмали (XV — XVI вв.), известные, например, во
Франции, хотя образцов этой техники сохранилось очень мало. Способ их
изготовления не сохранился. По-видимому, он сводился к следующему: на тонком
золотом предмете — чаше или пластине — чеканился углубленный рисунок.
Углубления заполнялись прозрачными эмалями (как на выемчатых эмалях). На оборотной
стороне углубленные места оказывались выступающими, все пространство между
ними тоже заполняли бесцветной прозрачной (фонданом) эмалью, затем изделие
обжигали и осторожно спиливали золото с фона, т. е. с оборотной (левой)
стороны изделия.
Сплошные эмали
В эту группу объединяются эмали, сходные по технологии изготовления, но
обладающие различными художественными качествами. Первой технологической
особенностью, позволяющей объединить эмали, входящие в эту группу, является то,
что эмаль сплошь покрывает металлическую основу, имеющую лишь конструктивное
значение. Второй особенностью, непосредственно обусловленной первой, является
использование цветных металлов для основы изделий, поскольку металл сплошь
закрывается эмалью и декоративной роли не играет. Поэтому драгоценные металлы
(золото, серебро) здесь в настоящее время не применяются. Исключение
составляют некоторые ювелирные изделия с росписной эмалью по золоту и серебру.
Эмаль с накладками из металла (проволока, зернь, вырезки из листа) известна
с XVI века. Русским вариантом этой техники являются Устюжские эмали,
отличающиеся своеобразным технологическим приемом; эмалевые изделия, выпускаемые
фабрикой братьев Поповых, которая была открыта в Великом Устюге в 1761 г. За
сравнительно короткий срок (всего 15 лет) фабрикой было выпущено большое
количество различных изделий, многие из которых хранятся сейчас в музеях нашей
страны. Это подносы, ларцы, коробочки, табакерки и другие предметы.
Кроме Великого Устюга этот технологический прием был известен также маете-
рам Сольвычегодска. Однако к концу XVIII в. эта техника повсеместно оказалась
забытой.
Сплошная эмаль с накладками. Великий Устюг.
Сущность технологического процесса заключалась в следующем: из тонкого
листового металла (чаще всего из красной меди, реже из серебра) изготовлялось
изделие. Затем с обеих сторон его сплошь покрывали глухой эмалью: белой,
синей, голубой или реже зеленой и желтой. В отдельных случаях применялась эмаль
двух цветов. Например, все изделие покрывалось голубой эмалью, а отдельные
его участки выделялись желтой, причем никаких перегородок из металла между
различными цветами эмали не делалось. Процесс наложения и обжига эмали
повторялся несколько раз до тех пор, пока все изделие не приобретало гладкую и
ровную, как бы фарфоровую, поверхность. Затем из тонкой серебряной или медной
(золоченой или серебряной) фольги с помощью специальных стальных матриц
штамповались рельефные узоры и вырезались по контуру. На эмалированное изделие
накладывались готовые рельефы и изделие нагревалось до расплавления эмали;
при этом металлические накладки прочно вплавлялись в эмалевый слой. Иногда
все изделие, включая и металлические накладки, покрывалось прозрачной эмалью
(типа фондана) и еще раз обжигалось. В этом случае металлические рельефы
оказывались под эмалью и просвечивали сквозь нее.
На Ленинградском объединении «Русские самоцветы» по технологии,
разработанной ВНИИ-Ювелирпромом, в настоящее время изготовляют изделия из томпака,
серебра 875-й пробы и золота 583-й пробы с вплавленными в эмаль накладками.
Накладки вырубают на штампе из фольги этих металлов толщиной от 0,18 до 0,2 мм,
металл предварительно тщательно отжигают в муфеле при температуре 300 — 400°С
в течение 2—3 мин, отбеливают в концентрированной соляной кислоте,
промывают в проточной воде, крацуют капроновыми щетками с 3 — 5-ным раствором
углекислого калия (поташа), промывают и сушат.
Вырубленные детали осторожно (чтобы не помять) обезжиривают в 5 — 10-ном
растворе едкого натра, промывают в горячей и холодной воде и просушивают.
Изделие покрывают эмалью и обжигают с таким расчетом, чтобы толщина
эмалевого слоя в три раза превышала толщину вплавляемой детали-накладки, а площадь
накладки не превышала 1/5 площади эмалевой поверхности.
Чистую ровную эмалевую поверхность изделия еще раз протирают льняной
тканью , смоченной дистиллированной водой, и насухо вытирают. Затем поверхность
кисточкой смазывают небольшим количеством клея БФ-6, разведенного этиловым
спиртом в отношении 1 : 13. (При приготовлении клеевого раствора спирт
следует приливать небольшими порциями и все время интенсивно перемешивать. Готовый
разведенный клей необходимо хранить в посуде с притертой пробкой.) Пинцетом
переносят накладку на изделие и приклеивают. Изделие укладывают на подставку
так, чтобы поверхность эмали с вплавляемой деталью была параллельна
поверхности подставки. Подставку с деталью переносят в муфель и в течение 6—10 мин
обжигают при температуре 680 — 770°С. Время обжига зависит от площади
вплавляемой детали и массы заготовки, а также от температурного интервала
используемой эмали и металла. Для некоторых эмалей температуру повышают на 10 —
20°С, а также увеличивают время обжига.
После обжига изделие охлаждают на воздухе, отбеливают в концентрированной
соляной кислоте, тщательно промывают и сушат.
Следует заметить, что при плохой подготовке поверхности вплавляемая деталь
отслаивается, получается брак и работу приходится повторять вновь. Необходимо
заново опилить поверхность эмали от следов вплавления.
Наилучшие результаты дают эмали № 10 (белая) , № 28 (голубая) , № 84
(зеленая) и № 124 (синяя). В случае брака поверхность эмали после опиловки не
обязательно повторно обжигать, а вплавляемую деталь можно наклеивать прямо на
опилованную поверхность и затем обжигать.
В настоящее время этот прием получил свое дальнейшее развитие. Сейчас в
качестве накладок чаще всего применяют серебряную проволоку и зернь. Кроме
того, своеобразным новым вариантом, получившим распространение в Европе,
являются накладки из эмалевой зерни, т. е. мелких шариков, предварительно
сплавленных из тугоплавкой эмали.
Рельефные эмали
Это вид эмалей происходит, по-видимому, от древних выемчатых эмалей и
относится еще к XIII в. (Италия), когда на заре Ренессанса появились резные
ювелирные изделия с прозрачными синими эмалевыми фонами, окаймляющими рельефные
изображения. Позднее рельефы становятся выше, резьба глубже и, наконец,
полностью заливают барельефы эмалью. Следует различать два варианта этого вида
эмали: просвечивающие и собственно рельефные.
Техника просвечивающей эмали была известна в XIV в. в Италии, а затем
распространилась и в другие страны.
Она заключалась в том, что невысокий, металлический рельеф сплошь
покрывался прозрачной (или полупрозрачной) эмалью так, что и его наиболее высокие
части также были скрыты под слоем эмали. В результате все рельефное
изображение просвечивало сквозь эмаль, причем выступающие элементы просвечивали
сильнее. Получался своеобразный эффект света и тени, эмаль как бы увеличивала
глубины рельефа. Сюда следует отнести изделия с гравированными гильоширован-
ными или штампованными рисунками, на которые сплошь наводится прозрачная
цветная эмаль. Этот приём применяется и в настоящее время (ордена, значки и
др.). Иногда прозрачная эмаль наносится высоко и после обжига создает иллюзию
драгоценного камня.
Собственно рельефные эмали представляют собой чеканные или литые рельефы
различной высоты и степени деталировки, сплошь или только частями покрытые
эмалями. Рельефные эмали бывают просвечивающие (на небольших по размеру
золотых и серебряных ювелирных изделиях) и глухие (опаковые) (на медных изделиях,
а также на изделиях из томпака). Если изделие покрывается прозрачной эмалью,
то в углубленных участках рельефа она ложится более толстым слоем и создает
своеобразный художественный эффект — как бы усиливает тени. Некоторая
сложность этого вида работ заключается в том, что при обжиге легкоплавкие эмали
могут стекать с высоких участков рельефа.
Ваза для пунша из позолоченного серебра, украшенная
рельефной эмалью. Около 1910 г.
После наложения глухой эмали на рельеф она может быть дополнительно
расписана обычными красками, применяемыми для живописи по эмали, с последующим
обжигом .
Расписные и
живописные эмали
Этот вид эмалей представляет собой тончайшую миниатюрную живопись эмалевыми
красками на металлической основе, покрытой эмалью. Она появляется в Европе в
XVI в., а в России — в последней четверти XVII в. (Москва, Сольвычегодск) и
начала XVIII в. (г. Ростов Ярославский). Эта техника имеет очень много общего
с живописью по фарфору и выполняется теми же красками.
Кроме чисто живописных эмалей существуют еще живописные эмали по скани. Они
представляют собой филигранные перегородчатые эмали, набранные в более
светлой гамме, а затем прописанные эмалевыми красками. Эта техника была широко
развита и достигла высокого совершенства в XVI1 в. в Сольвычегодске (рис.
17) .
ТЕХНОЛОГИЯ
ЖИВОПИСИ
ПО ЭМАЛИ
Современный технологический процесс живописи по эмали сводится к
следующему: из тонкого медного листа изготовляется основа изделия, на котором
предполагается осуществить роспись (блюдо, тарелка или пластинка).
В прошлом изделие изготовлялось вручную техникой дифовки, чеканки и монти-
ровки, в настоящее время, при серийном производстве, изделия чаще всего
штампуют. После соответствующей подготовки (обезжиривание и травление) лицевая
поверхность изделия, подлежащая росписи, покрывается тонким слоем эмали,
которая должна служить фоном; в настоящее время это чаще всего светлые тона
(белый, голубой), однако в прошлом, например, знаменитые французские лимож-
ские эмали писались на темном фоне, киевские эмали (XVII и XVIII вв.)
писались на темно-коричневом, а в Москве в XIX в. — чаще всего на черном фоне.
Коробка. Ок. 1800. Иран. Каджарская династия, период Фатх-Али-
Шаха. Золото, прозрачная и расписная эмаль.
Эмаль наносят обычным мокрым способом, следя за тем, чтобы слой был
возможно ровнее и тоньше, тщательно просушивают и обжигают. Эту операцию повторяют
2—3 раза, пока поверхность изделия не станет совершенно гладкой и ровной.
Оборотную сторону изделия (которую не предполагается расписывать) покрывают
контрэмалью, чтобы изделие не коробилось. Толщина слоя контрэмали должна
составлять половину толщины лицевого слоя [Толщина слоя контрэмали на
пластинках из высокопробного золота, лигатуренного серебром, делается такой же
толщины, как и на лицевой стороне. Серебро для этой цели малопригодно (лучше
использовать медь), но если все же необходимо написать миниатюру на серебре, то
оно должно быть самой высокой пробы и толщина контрэмали должна быть, как и
на меди, в половину толщины лицевого слоя эмали.]. Подготовленное таким
образом изделие поступает к эмальеру-живописцу, который переводит на него рисунок
и приступает к живописи.
В Ростове (Ярославском) в тридцатые годы XIX в. , когда техника живописной
эмали достигла наивысшего расцвета, медные пластинки под живопись покрывали
вместо эмали массой, которую готовили из белого бисера. Его толкли в порошок,
растирали с водой, накладывали на пластинку и обжигали так же, как эмаль.
Своего производства бисера в России тогда не было. Фабрика, основанная
Ломоносовым, тогда еще не была открыта. Она была организована только после 1753
г. и, просуществовав недолго, после смерти Ломоносова в 1765 г. была вскоре
закрыта. Бисер привозили из Венеции (о. Мурано); его состав представлял собой
легкоплавкое стекло на свинцово-щелочном основании. Бисерную массу
накладывали и обжигали в три приема (слоя). Все покрытие было однородно по составу и
отличалось особой прочностью. В дальнейшем, к концу XIX в., Ростовское финиф-
тьевое дело пришло в упадок. Художественные качества изделий значительно
снизились, оказались забытыми многие секреты, утратились секреты красок, резко
ухудшился процесс подготовки эмалевого покрытия пластин (грунтового слоя).
Все три слоя покрытия стали делать из различных материалов. Первый слой,
который наносили непосредственно на медь, делали из так называемого «бемского»
стекла, растертого в порошок, которое изготовлялось на поташе без свинца; для
второго слоя использовали обычную белую поливу, которую употребляют для
фаянсовой посуды (песок, поташ, сурик и поваренная соль). Третий, самый верхний
слой, по-прежнему делали из толченого бисера (1/5 толщины слоя). Это покрытие
оказалось недостаточно прочным и при повторных (многократных) обжигах на них
часто возникали трещины на глубину всех трех слоев, до медной основы.
В настоящее время наиболее часто в качестве грунтовой эмали используют
ювелирные белые эмали № 10, 12, 13 или № 16 (опал) . В основу заготовки берется
лист красной меди толщиной 0,3 — 0,5 мм для заготовки диаметром до 50 — 60
мм, а для заготовок большого диаметра — листы толщиной 0,8 — 1,0, мм. Металл
вырезают по форме, задуманной под роспись, выколачивают с небольшой сферой,
отжигают (для снятия внутренних напряжений), травят в 12%-ном растворе серной
кислоты до чистого металла, крацуют латунной щеткой с водным раствором
поташа, промывают и перед закладкой эмали выдерживают в муфельной печи при
температуре 350-400°С в течение 1—2 мин до образования на поверхности металла
тонкой оксидной пленки в виде цветов побежалости. Образование оксидной пленки
способствует лучшему растеканию эмали на поверхности металла и более прочному
сцеплению с ним. Это позволяет избежать операции обезжиривания металла перед
закладкой эмали. Обезжиривают пластину в бензине, ацетоне, но одним из лучших
способов в производстве является промывка в растворе фреона. Грунтовую эмаль
растирают до состояния пудры и в виде кашицы, замешенной на дистиллированной
воде, равномерно распределяют на поверхности пластины. Сначала наносят
контрэмаль на внутреннюю поверхность сферы, затем пластину высушивают,
переворачивают контрэмалью вниз и на лицевую сторону наносят грунтовую эмаль. После
просушки эмаль обжигают до образования слабобугристой поверхности. Лучший
состав грунтовой эмали: смесь эмалей № 10 и 13 в соотношении 1:1. После первого
обжига в углубления, образованные бугорками, закладывают еще слой эмали до
образования ровной поверхности и обжигают до образования ровной блестящей
поверхности. Если в росписи необходимы тонкие четкие линии рисунка, подготовка
белья на этом заканчивается. В том случае, когда необходимо получить нежные,
размытые, почти акварельные контуры рисунка, на белую грунтовую эмаль наносят
тончайший слой опаловой эмали № 16. Надглазурные краски легче проникают при
обжиге в эту эмаль и дают мягкий, размытый контур мазка.
Живопись по эмали (финифть) требует от художника большого профессионального
мастерства. Ее основные особенности заключаются, во-первых, в том, что это
миниатюрная живопись (размеры изделий от 1 — 2 до 15 см) . Во-вторых, краски
при обжиге несколько изменяют свой первоначальный цвет и интенсивность, и
живописец в известной мере работает по воображению. Поэтому используют так
называемые опытницы, или палитры, т. е. пластинки, на которых нанесены уже
обожженные краски всех цветов с указанием номера и температуры обжига для
каждой из них. Пользуясь такой палитрой, художник пишет сначала более
тугоплавкими красками и после обжига использует легкоплавкие, так как плавкие краски
при более высоких температурах выгорают и теряют цвет. Завод-изготовитель
выпускает краски (под номерами) в виде тонкого порошка, который состоит из флю-
са (плавня) и собственно красителя, т. е. оксидов того или иного металла
(кобальта , хрома и т. п.) .
В табл. 8 даны наиболее часто употребляемые краски. Наиболее яркие и чистые
тона отмечены звездочкой.
Процесс живописи по эмали делится на три этапа:
1. Подготовительные работы.
2. Собственно живопись.
3. Обжиг.
Таблица 8
Цвет
Красный
Оранжевый
Желтый
Зеленый
Бирюзовый
Голубой
Синий
Фиолетовый
Серый
Черный
Коричневый
Номера красок
1007, 10, 11, 622*, 623
191, 193*, 624, 1006
993, 252, 227*
854, 856*, 857*, 861*
550, 66
609, 808, 555
594, 268*, 255, 906, 904*
825*, 688, 689*
65*, 158*
23, 24, 96*, 39
1021*
210*, 91*
Температура обжига, ° С
760-770
790-845
760-790
760-790
750-770
790-815
750-770
750-770
815-835
760-790
760-790
750-770
760-790
Подготовительные работы
К подготовительным работам прежде всего относится приготовление красок. Для
этого необходимо иметь толстое (лучше зеркальное) стекло размером 40x40 см,
толщиной 4—5 мм. Его можно изготовить самостоятельно. Стекло отрезают,
шлифуют края, затем на него насыпают чистый мелкий кварцевый песок, смачивают
водой и растирают курантом (плоским стеклянным или фарфоровым пестиком) до
тех пор, пока поверхность стекла не станет равномерно матовой. После этого
песок смывают, стекло просушивают и протирают скипидаром. Сухие краски
насыпают шпателем (стальным, роговым или пластмассовым). Пластмассовые шпатели
удобнее, так как от стальных шпателей в краску иногда попадают крупинки
железа, которые даже в незначительных количествах портят цвет краски (особенно
светлые тона).
Краски, которые применяются здесь, представляют собой те же легкоплавкие
цветные эмали, тщательно растертые со скипидарным маслом и разбавленные
скипидаром. Для этого заранее надо приготовить скипидарное масло. Для этого
наливают скипидар в широкий сосуд, например в тарелку, и ставят в теплое место:
скипидар испаряется и загустевает. Но процесс этот медленный. Чтобы его
ускорить , ставят друг на друга 4—5 блюдец, а сверху — полный стакан скипидара,
который время от времени дополняют так, чтобы он почти переливался через
край. Скипидар обладает способностью «сползать» вниз по стенкам стакана и в
это время быстро испаряться и густеть, а в блюдцах скапливается скипидарное
масло. В этом стакане можно полоскать кисти, так как краска оседает на дно.
Для приготовления краски небольшое количество сухого порошка насыпают на
стекло, добавляют немного скипидарного масла и растирают кругообразным движе-
нием куранта до тех пор, пока не будет получена совершенно однородная масса.
Густота краски должна быть такой, чтобы ее капля не растекалась по стеклу.
Такая краска хорошо «берется» на кисть и не растекается по изделию. Хорошие
результаты можно получить, если растереть краску на скипидаре за одни сутки
до работы и оставить ее на стекле, скипидар частично испарится, загустеет, и
краска будет обладать всеми необходимыми свойствами. Если краска долго лежала
(несколько дней) и засохла, ее следует вновь хорошо перетереть с добавлением
скипидара. Кисти употребляются беличьи или колонковые малых номеров.
Длинноволосые, тонкие кисти служат для проведения тонких, непрерывных линий, более
толстые и короткие — для покрытия фона и т. д.
Подготовительные работы завершаются переводом рисунка на изделие. Различают
три способа.
Отпечатывание
Рисунок, выполненный карандашом (мягким) на кальке, накладывают лицевой
стороной на изделие проглаживают шпателем или обводят карандашом по линиям
рисунка. Получается отпечаток, достаточно различимый. Следует учесть, что при
этом способе получается обратное (зеркальное) изображение рисунка.
Припорох
Рисунок, выполненный на кальке, прокалывают с оборотной стороны тонкой
иглой , подложив под кальку кусок сукна. Затем угольным порошком или сажей
суконным тампоном делают припорох, проводя тампоном по контуру рисунка, отчего
на пластинке получается пунктирный абрис. Не следует проводить тампоном
дважды по одному месту. Еще лучше это делать суриком, разведенным на скипидаре.
Рисунок
Простым карандашом от руки непосредственно на эмалевой заготовке,
подлежащей росписи, делают рисунок. Карандаш ложится лучше, если поверхность эмали
предварительно слегка покрыть скипидарным маслом и просушить.
Собственно
живопись
Осваивать технику живописи по эмали надо с изучения наложения мазка одной
краской. Немного краски набирают на кисть, слегка смоченную скипидаром. Для
тонкого мелкого рисунка краска должна быть суше, так как при жидкой краске в
конце мазка может появиться капля, что нежелательно. Наоборот, для написания
пейзажа, облаков, дали, краска должна быть жиже. Все это приходит с опытом.
Во время работы изделие должно лежать на столе и придерживаться левой рукой.
Правую руку также кладут (от локтя до кисти) на стол и движение
осуществляется только движением пальцев или, при проведении длинных линий, — движением
кисти руки. Это требует известного навыка, так как линия должна быть
проведена («дотянута») от начала до конца с одного раза.
Следует учитывать, что все краски при правильном обжиге усиливают свой тон,
т. е. становятся ярче, а иногда даже немного изменяют его. Следует иметь в
виду также и то, что далеко не все краски можно смешивать между собой для
получения промежуточных оттенков. Неверно проведенную линию или мазок можно
легко смыть скипидаром, стереть чистой тряпкой или снять деревянным штыликом
без ущерба для остальной композиции.
Обжиг
Эта последняя операция весьма ответственна, и к ней необходимо относиться с
особым вниманием. Обжиг должен осуществляться в муфеле, так как краски
рассчитаны на обжиг в окислительной среде, с изоляцией от прямого воздействия
открытого пламени. При обжиге на открытом огне краски чернеют и
обесцвечиваются, так как происходит восстановление металлов из их оксидов, входящих в
состав красителей. Во время обжига скипидарное масло выгорает, а флюс,
содержащийся в краске, сплавляется с основой эмали, по которой произведена
живопись. Все краски обжигаются при температуре 650 — 800°С. Но прежде их
необходимо просушить при 300 — 400°С. При просушке образуется много газообразных
продуктов от выгорания органических примесей. Поэтому в этот период муфель не
следует закрывать плотно (немного приоткрывают дверцу или смотровой глазок).
Если это не соблюдать, краски могут вспучиться, вскипеть и работа будет
испорчена .
Сушат при температуре не выше 500°С, так как уже при 600 — 650°С начинается
расплавление флюсов, содержащихся в красках. Обжиг желательно проводить
быстро, печь должна быть горячей, но температура не должна быть выше 900°С, а при
обжиге росписных эмалей по филигранному набору — выше 800°С; иначе может
расплавиться припой. Чем короче будет период обжига (не более 2—3 мин), тем
сочнее и ярче будут краски, так как при промедлении флюс (который легко
плавится) может вступить во взаимодействие с красителем и эмалевой основой, что
нежелательно, а кроме того, свинцовые соединения (и некоторые другие) будут
выгорать (улетучиваются).
Простые произведения, выполненные в 2 — 3 краски, требуют не менее 3-4
обжигов, а сложные многоплановые композиции требуют многократных прописей и
после каждой повторной прописи очередного обжига (семь обжигов и более). Такой
ступенчатый обжиг применяют и в тех случаях, если живопись ведется красками с
разной температурой обжига. Вначале пишут и обжигают высокожгущиеся краски, а
затем селеновые и золотосодержащие краски, которые легко выгорают. Охлаждать
изделия после обжига можно быстро, поскольку цвет красок и их яркость от
этого не изменяются. Особо следует упомянуть о недостатках, вызываемых
неправильным обжигом.
Недожог красочного слоя ведет к недостаточной прочности (механической),
трещинам, осыпанию и т. п., пережог — к выгоранию красок и изменению цвета.
Бирюзовые краски становятся серыми, пурпурные и розовые приобретают синеватый
оттенок, жидкое золото теряет блеск и стирается.
Слишком быстрое повышение температуры в муфеле приводит к вспучиванию и
отслаиванию красок. При попадании паров воды в муфель (сырые подкладки, непро-
каленные стенки нового муфеля) получается матовая поверхность вместо
блестящей.
Значительным этапом живописи является роспись порошковым золотом.
Золотой порошок готовят так же, как и краски. Его насыпают на стекло и
растирают неметаллическим (роговым или пластмассовым) шпателем с добавлением
скипидара и скипидарного масла. После этого золоту надо дать «вылежаться».
Пишут золотом так же, как красками, и также обжигают. После обжига порошковое
золото становится матовым (коричневым). Для придания ему блеска его полируют
агатовым карандашом (полировником).
Законченная живопись после обжига для прочности покрывается сверху
легкоплавкой прозрачной эмалью — фонданом, которая защищает краски от механических
повреждений и придает всему изделию блеск. Фондан обычно накладывается и
обжигается 2—3 раза.
ЭМАЛИРОВАНИЕ
ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
Производство эмалевых покрытий на стальных и чугунных деталях машин,
приборов и другого промышленного оборудования получило распространение около 100
лет тому назад (70-е годы XIX в.) • Они наводились на металлические изделия
исключительно в целях предохранения их от внешних воздействий (коррозии), а
их эстетические качества не учитывались. Первоначально это была железная и
чугунная кухонная посуда.
В настоящее время гладкие горячие эмали широко применяются не только в
посудном производстве, но также и в области машиностроения, приборостроения,
газовой и медицинской аппаратуры. Эмалью покрывают холодильное и кухонное
оборудование, вывески, различные указатели, циферблаты часов, торговое
оборудование, а также чугунные ванны, раковины, котлы и т. п. Гладкое горячее
эмалирование представляет собой современный высокомеханизированный
технологический процесс, который происходит в специализированных эмальерных цехах или
чаще на поточных конвейерных линиях, оснащенных современным оборудованием.
Выпускается обычно крупносерийная или массовая однотипная продукция,
эстетические качества которой (цвет, блеск, пропорциональность формы и т. п.)
заранее предусматриваются в проекте в соответствии с ГОСТом и эргономическими
требованиями, предъявляемыми к данному виду изделий. Разработка этих аспектов
входит в компетенцию специалистов по технической эстетике — дизайнеров,
которые принимают участие в разработке проектов промышленных изделий совместно с
технологами эмальерных цехов и специалистами по антикоррозийным и
декоративным покрытиям.
Эмалированная мягкая сталь представляет собой прекрасный материал для
производства различных утилитарных предметов. Она обладает достаточной
прочностью и твердостью, дешевле других металлов. Кроме того, благодаря
огнеупорности допускает большую свободу в приемах эмалирования и применения тугоплавких
боросиликатных эмалей (бессвинцовых). Наконец, малоуглеродистая сталь из всех
пригодных для эмалирования металлов по значению теплового коэффициента
расширения стоит ближе всего к эмали, что обусловливает прочность элементов
эмалевого слоя на стали и способность его выдерживать резкие тепловые колебания
без растрескивания.
Технологический процесс эмалирования черных металлов (сталь, чугун) имеет
свою специфику. В настоящее время он разработан весьма детально в различных
вариантах. В основном он сводится к следующему: после обычных
подготовительных операций по очистке (механической крацовке на щетках и травления в
разбавленной серной или соляной кислоте) изделие промывают в проточной воде и
вновь крацуют. После этого изделие погружают в горячий раствор соды и, не
промывая, высушивают. Пленка соды на время предохраняет металл от коррозии. В
таком виде изделие поступает в эмалирование.
Различают две эмалевые массы: основную, или грунт, и покровную. Основная
обычно имеет черный цвет и значительно превосходит покровную по
тугоплавкости. В процессе обжига она не расплывается совершенно, а лишь в густом,
текущем состоянии покрывает металл не сплошной связной массой, а пористой. Эта
пористость позволяет металлу при нагреве и остывании расширяться и сжиматься,
причем частицы основной массы не отделяются ни друг от друга, ни от металла.
Это обусловливает прочность эмалевого покрытия.
Покровные массы всегда составляются с таким расчетом, чтобы они плавились
гораздо легче, чем основная масса (грунт), и чтобы, соприкасаясь, они
оплавлялись, образуя между собой своеобразный сплав с постепенным переходом от
наружного, чистого, верхнего покровного слоя через смешанный состав к грунту.
Покровные массы бывают обычно привлекательных светлых и ярких тонов (белые,
кремовые, голубые, зеленые и т. п.)• Иногда для наружных поверхностей посуды
применяют их смеси, которые образуют при обжиге своеобразные расцветки с
пятнами и потеками.
Некоторые особенности имеются и в наложении эмали. Существует два способа:
мокрый и сухой. Мокрый способ — наиболее распространенный, применяемый для
стальных изделий. Эмаль растирается с водой и наносится на предмет либо
опрыскиванием (крупные детали), либо кистью, или простым погружением изделий в
сметанообразную массу (мелкие детали). Затем изделие сушат при температуре 40
— 50°С и обжигают. Необожженная эмаль чрезвычайно хрупка, легко осыпается.
Следы пальцев и царапины остаются и после обжига. Операция нанесения эмали и
обжига повторяется два раза. Сначала наносят и обжигают грунт, потом
покровную цветную эмаль.
Сухой способ, или припудривание, применялся в прошлом для чугунных изделий
(иногда встречается и сейчас). Он заключается в том, что раскаленный предмет,
например, чугунную ванну, подвешивают к поворотному крану и быстро (в течение
15 — 20 мин), пока предмет не остыл, припудривают сухой эмалью и обжигают.
Если после обжига в эмалевом слое обнаруживаются недостатки, то припудривание
повторяют и вновь обжигают.
Интересен способ эмалирования чугунных изделий в процессе их отливки. Для
этого форму, приготовленную из формовочной смеси, покрывают изолирующим слоем
графита и тщательно выглаживают. На графитовый слой как можно ровнее
наводится слой эмали, которая предварительно растирается в тонкий порошок и
разбалтывается в водой до густоты сметаны.
Если изделие пустотелое, а отглазурить его нужно также и с внутренней
стороны, то эмалью покрывают и стержень.
Иногда эмалевую массу в сухом порошкообразном виде наносят на влажный
изолирующий графитовый слой, т. е. просто посыпают влажную поверхность сырой
земляной формы (или стержня) порошком эмали и приглаживают. Затем формы сушат
и заливают расплавленным чугуном. Отливка должна быть спокойной, т. е. без
излишнего газовыделения (в состав эмали не должны входить вещества, способные
выделить газы или пары при температуре плавления чугуна) . Для этих способов
используется эмалевая масса, состоящая из кварцевого песка, кальцинированной
соды и мела. Для лучшего прилипания массы к форме в массу добавляют глину.
Составы эмалевой массы для эмалирования в процессе литья (в массовых
частях) даны в табл. 9.
Таблица 9
Компоненты
Кварцевый песок
Кальцинированная сода
Мел
Глина
Без глины
23
11
6
-
С глиной
34
11
12
5
ЭМАЛЬ ПО
АЛЮМИНИЮ
В настоящее время у нас в стране и за рубежом разработан ряд технологий
эмалирования алюминия. Это относится главным образом к области техники
(антикоррозийные, защитные покрытия, без учета художественных качеств), а в
области ювелирных эмалей по алюминию сделаны пока только первые шаги, но вполне
успешные как в художественном, так и в техническом отношении.
В настоящее время в отечественной практике изготовлением художественных из-
делий из алюминия с применением горячих эмалей занимаются художественные
производства Эстонии (г. Таллин), Армении (г. Ереван), и некоторые цехи
экспериментальных ювелирных фабрик при художественных комбинатах Художественного
фонда СССР и РСФСР (комбинат «Русский сувенир», комбинат ЭТПК), а также
некоторые художники в своих мастерских.
Одной из первых, начавших опыты по применению эмалей для декорирования
алюминиевых изделий, является художница Д Линакс (г. Таллин). Ее работы часто
экспонируются на выставках и убеждают в технической возможности и
целесообразности применения горячих эмалей для декорирования произведений из
алюминия.
В ГДР, Венгрии и Чехословакии горячую эмаль используют не только в
декоративных и ювелирных изделиях, но покрывают горячей эмалью большие гладкие или
рифленые листы из алюминия, из которых собираются декоративные стенки и
панели.
Медь, горячая эмаль, алюминий.
Технология покрытия алюминия горячей эмалью в основном не отличается от
общепринятой для других металлов. Однако для алюминия используются специальные
легкоплавкие эмали, выпускаемые Дулевским фарфоровым заводом, с температурой
плавления 600 — 620°С. В качестве основы используются как литые, так и
штампованные или чеканные изделия с соответствующими углублениями,
предназначенные для заполнения их эмалями. Эмаль прочнее держится, если
углубления имеют шероховатую поверхность и глубину не менее 1,5 мм. При
приготовлении эмалевой массы следует пользоваться теми же приемами, как и для меди.
Однако все операции должны производиться с большей тщательностью и
аккуратностью. Например, при наложении эмали необходимо следить за тем, чтобы слой
эмали был равномерным и углубления, предназначенные для эмали, были заполнены
ровно и плотно, особенно по краям, так как при обжиге эмаль выгорает с краев
и там, где слой очень тонок. В то же время, если эмаль положить очень толстым
слоем, при обжиге образуются бугры и неровности. Недостатки исправляют,
добавляя эмаль на выгоревшие места, и повторно обжигают. Следует указать, что
обжиг надо производить осторожно и внимательно, так как температурные
интервалы плавления эмали и самого алюминия очень близки. Поэтому необходимо
следить за тем, чтобы муфель не перегревался. Целесообразно закладывать изделие
в печь, нагретую до 550 — 600°С, а затем поднимать в ней температуру до 620°С
и поддерживать на этом уровне до полного и ровного расплавления эмали.
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ
ИСКУССТВА ЭМАЛИ
Изделия из металла, украшенные горячей эмалью, занимают большое место в
декоративно-прикладном искусстве.
Процесс придания многоцветия металлу, соединения металла и стекла был
известен еще в древние времена. Горячая эмаль по металлу использовалась в
прикладном искусстве древнего Египта, Индии, Китая. Эти изделия, в основном
ювелирные украшения и посуда, поражают нас безупречным качеством исполнения,
многоцветием и тонкостью работы.
В произведениях прикладного искусства древнего мира, а также и в более
поздних изделиях греческих и римских мастеров первых веков нашей эры
применялась техника выемчатой эмали. При таком способе нанесения эмали стекловидную
массу закладывали в специально выбранные в поверхности металла углубления.
Рядом с блестящей поверхностью золота, серебра или меди цветные вкрапления
эмали создавали впечатление драгоценных камней или мозаики.
Большого совершенства техника эмали достигла в произведениях прикладного
искусства Византии (X — XV вв.) . Они замечательны удивительной тонкостью
работы, гармонией цвета, пластики, выразительностью композиций и разнообразием
технологических приемов. Византийские художники использовали не только
выемчатую эмаль, но и перегородчатую. Расширяется круг применения изделий с
горячей эмалью. Кроме ювелирных изделий и посуды эмалью украшаются предметы
церковного обихода: иконы, оклады церковных книг и др.
Мастерство византийских ювелиров нашло своих последователей в древнерусском
прикладном искусстве Киева, Владимира, Новгорода, Москвы. В Киеве, еще в X в.
появляются изделия из металла с горячей эмалью, которые славились в Европе
наравне с византийскими своей тщательностью и тонкостью работы,
гармоничностью цветов, среди которых преобладают синий, зеленый, красный и розовый. В
этих изделиях использовалась техника и выемчатой, и перегородчатой эмали.
Русские мастера не только переняли у византийцев тщательность и изящество
исполнения, но продолжили традиции эмальерного искусства и добились в
последующие времена высокого совершенства и мировой известности.
В XIV и XV вв. эмаль применяется как фон на литых, чеканных и резных
изделиях . К середине XVI в. получила большое распространение техника эмали по
скани из золота, серебра или меди. Еще драгоценнее становится блеск и яркость
эмалей рядом с поблескивающим орнаментом металла. Изделиями такого рода
славились мастера Новгорода и Москвы. Излюбленными цветами эмали новгородских
мастеров были голубой, синий, черный и белый, причем эти вкрапления в сканный
узор были очень небольших размеров для придания изделиям драгоценности. Для
московских произведений с эмалью XV в. характерно применение прозрачных
изумрудно-зеленой, синей и лиловой эмалей, которыми заливался фон надписей или
литых накладных изображений.
В XVI в. украшение золотых и серебряных изделий эмалями достигает своего
совершенства. В цветовой гамме первое место занимает голубой тон с множеством
оттенков от сине-василькового до водянисто-голубого, бирюзового, зеленовато-
голубого и лилового, а в конце века появляются также густо красные и зеленые
тона.
В XVII в. московские мастера в совершенстве овладевают техникой
художественной эмали во всем ее многообразии. Они не только покрывают эмалью плоские
поверхности, но и заливают эмалью объемные формы: сосуды, скульптурные
чеканные рельефы и т. п. При этом применяются глухие эмали всевозможных цветов и
оттенков, а также прозрачные, через которые просвечивает мерцающий блеск
золотого и серебряного фона.
Период XVI — XVII вв. характеризуется применением горячей эмали в обиходных
вещах: посуде, коробочках, футлярах, ножах, вилках. Эмаль как вид украшения,
в основном предметов церковного обихода, теперь становится неотъемлемой
частью и бытовых и светских вещей.
Корчик. Русская эмаль. Новгород XVII век.
Значительным для прикладного искусства XVI — XVII вв. является богатство
орнаментов, многоцветие и разнообразие применяемой техники. Горячая эмаль на
металле выполняется в это время всеми способами: выемчатая, по чеканке, скани
и др. Сложные орнаментальные композиции декора украшаются эмалевыми
вставками, а сюжетные композиции покрываются цветной эмалью по чеканному рельефу.
Здесь же встречаются впервые примеры росписи по эмали. Фигуры людей и
животных становятся более пропорциональными, растительные орнаменты теряют строгую
геометричность. Художники воспроизводят в декоративных узорах многоцветный,
праздничный мир, неистощимый в своем богатстве и радующий глаз.
Замечательные произведения прикладного искусства появляются в XVII в. в
Великом Устюге, и среди них встречаются изделия с цветной эмалью: по скани
белой, темно-синей, черной, желтой и зеленой, а также голубой. Со второй
половины XVIII в. особый интерес представляет только здесь примененная техника
цельного эмалевого покрытия предметов синим, голубым и белым цветами с
серебряными накладками. В основном таким способом украшались предметы обихода:
посуда, вазы, рамки. Их делали из меди и покрывали сплошным тонким слоем эмали,
что давало почти полную имитацию фарфора. В эти покрытия вплавлялись
декоративные узоры из тонких чеканных листков серебра или золота.
Изготовлением церковной утвари, предметов домашнего обихода и ювелирных
украшений славились в XVII в. мастера из Сольвычегодска. Сканные серебряные
изделия с эмалью чаще всего украшали светло-зеленым, голубым и темно-синим
цветами.
Чаша серебряная, золоченая, украшена расписной эмалью по
скани. Сольвычегодск. Около 1690 года.
Металлической основой сольвычегодских изделий чаще всего была медь, а
эмалевое белое покрытие расписывалось надглазурными красками, наподобие росписи
по фарфору. Яркие по цвету и тонкие по графике эмалевые вставки занимали
иногда почти всю поверхность изделия, а иногда образовывали фигурно-
орнаментальные плетения на фоне позолоченного металла. Цветовое и графическое
решение росписных вставок служит примером замечательной фантазии и
изобретательности художников, умевших соединять сказочно-фантастические мотивы с
воспроизведением окружающей природы: пейзажей, животных, цветов и трав и др.
Штриховой рисунок сольвычегодских эмалей близок по характеру лубочным
картинкам так же, как близки им и многие сюжеты изображений, взятых из народных
сказок и поверий.
Отличительной чертой художественных изделий с горячей эмалью русских
мастеров XVII и начала XVIII вв. от западноевропейских является их яркость, много-
цветие и общий колорит. Это особенно заметно при сравнении московских,
новгородских или сольвычегодских эмалей с лиможскими (XV-XVII вв.), которые
писались по черному фону.
Роспись по эмали в Москве начинается с середины XVIII в. — это мелкие трав-
ки, цветы и т. п. Настоящая живопись (миниатюра) на эмали по белому фону
появляется в самом начале XVIII в. Григорий Муссикийский и Андрей Овсов —
первые известные живописцы, рисовавшие миниатюрные портреты на эмали. К 80-м
годам XVIII в. живописная миниатюра на эмали становится популярным видом
искусства.
В Академии Художеств России учреждается эмальерный класс, которым с 1790 г.
руководил Петр Жарков; сохранилось несколько портретов его работы.
Способ росписи по белой эмали на металле стал известен с середины XVIII в.
и в г. Ростове (Ярославском). Здесь изготовлялись предметы церковной утвари,
дорогая посуда, миниатюрные портреты, ювелирные украшения. Замечательными в
них были росписные эмалевые вставки-миниатюры, выполненные с помощью сложной
надглазурной росписи по белой эмали на металле. Изображения отличались
реалистичным воспроизведением пространства, объемов, освещенности.
К середине XIX в. в творчестве мастеров эмальерного дела наблюдается
постепенный переход от изящества и многоцветия росписей, свойственных XVIII в., к
монохромности, натуралистичности и некоторой упрощенности. В изделиях конца
XIX и начала XX вв. заметны черты механического смешения традиционных приемов
(XVIII в.) с классическими (XIX в.) и с западноевропейскими способами
росписей . Конец XIX и начала XX в. характеризуется расцветом стиля «модерн».
Примером могут служить изделия фирмы Курлюкова в Москве.
Русское серебро и эмаль. Антикварная посуда XIX в.
В 90-е годы XIX в. прикладное искусство России переживает острую
необходимость возврата к формам до-классического искусства Древней Руси. Чаще всего
художники обращаются к наследию XVII в., как наиболее богатому разнообразными
способами исполнения и декорировки изделий. В прикладных произведениях из
металла этого времени заметны либо очень точные копии образцов XVII в. , либо
стилизации, использующие формы, декор и технологию XVII в. Попытка возврата к
прошлым, традиционным формам имела благородные цели: она послужила во многих
случаях открытию забытых приемов изготовления и, в частности, к возрождению
техники горячей эмали на металле. Такие способы, как цельное покрытие эмалью
изделия, изготовление прозрачных эмалей на металле или роспись по эмали для
ювелирных изделий, были вновь освоены и возвращены в производство. Особенной
славой пользовалась основанная в 1842 г. в Петербурге фабрика Фаберже и
открытое в конце 90-х годов отделение фирмы Фаберже в Москве, объединяющие
несколько производственных мастерских по изготовлению драгоценных ювелирных
изделий. В этих мастерских выполнялись и эмальерные работы высокого
технического качества. Разнообразные по характеру, они иногда повторяли формы XVII в. с
включениями элементов других стилей, но чаще они обладали ярко выраженными
чертами собственного стиля.
if
jr -
Чаши фирмы Фаберже.
Заботой художников прикладного искусства с первых дней Советской власти
было восстановление старинных художественных промыслов в Москве, Ленинграде,
Ростове (Ярославском), Великом Устюге, в промышленных городах Урала. В этих
городах в 30-е годы были реконструированы и модернизированы машины и
оборудование . При художественных фабриках открылись специальные школы для подготовки
молодых мастеров, учителями в которые приглашались видные художники (такие,
как Чехонин, Тоне) и старые опытные мастера.
Перед советскими художниками стояла задача воплотить в новых самобытных
формах декоративного искусства современную действительность, в миниатюрных
изделиях выразить дух и настроение сегодняшнего дня. Над возрождением
производства «Ростовская финифть» работали Чехонин, Назаров, Горский и др. Они
создали новый тип ростовской эмали, с элементами советской эмблематики, с
лозунгами, лентами и флагами. Постепенно в орнаменты ростовских росписей
проникли элементы, свойственные изделиям Хохломы и Палеха, с их завитками,
сочетанием цветов, стилизованными растениями. Эти новшества несколько изменили
традиционный характер ростовских эмалей и во многом обеднили возможности
этого старинного производства.
В наши дни все больше и больше художников и мастеров декоративно-
прикладного искусства обращаются к технике горячих эмалей. В самых отдаленных
уголках нашей страны создают они произведения, оригинальные по цвету, форме и
национальному характеру.
Современное изделие с эмалью.
Однако современное искусствознание все определеннее приходит к мысли, что
для нового подъема в творческой работе, для новых смелых поисков мастерам и
художникам необходимо изучать и хорошо знать лучшие достижения русских
мастеров и ювелиров прошлого, запечатленных в неповторимых памятниках декоративно-
прикладного искусства. Только глубоко изучив наследие прошлого, можно
уверенно двигаться вперед, сохраняя и развивая лучшие черты русского национального
искусства.
* * *
В заключение необходимо еще раз напомнить, что при нарушении режимов
технологии эмалирования возникают дефекты, которые бывает трудно исправить.
Прежде всего, это несоблюдение необходимой чистоты в процессе приготовления
и наложения эмали на изделие. Например, на загрязненной пылью эмали после
обжига появляются серые пятна. Если в эмаль попала медь, то на белой эмали
появляются зеленые пятна, а при попадании серебра — желтые.
Приведем наиболее часто встречающиеся ошибки, которые приводят к браку;
если:
• перед наложением эмали изделие не было отожжено, то в процессе нагрева
вместе с эмалью изделие коробится и искажается;
• перегородки припаяны припоем, имеющим температуру плавления ниже
температуры плавления эмали, то в процессе нагрева с эмалью изделие портится;
• при приготовлении фондана была использована недостаточно чистая вода
(эмаль надо растирать на дистиллированной воде), то фондан теряет
прозрачность ;
• при обжиге оконной эмали был допущен перегрев, — эмаль «проваливается»;
• при обжиге живописной эмали был допущен перегрев, то штрихи рисунка
«тонут» и расплываются в грунте;
• сканные перегородки были напаяны ювелирным припоем (содержащим цинк),
изделие расплавляется и рассыпается;
• железная подставка не была натерта мелом и при обжиге железная окалина
попала в эмаль, то образуются черные пятна;
• изделие недогрето, эмаль получается пористой;
• бесцветная эмаль слишком тонко натерта, то после обжига она становится
молочной;
• бесцветная прозрачная эмаль слишком сильно обожжена, она также
становится молочной;
• эмаль стала серой и тусклой после обжига, значит она плохо промыта;
• пластинка с живописной эмалью после обжига значительно деформировалась,
значит неправильно наложена контрэмаль;
• после обжига обнаружены обнаженные участки, то эмаль была положена
неравномерно или очень тонко;
• живописная эмаль обожжена выше нормы (пережог), то краски выгорают и
меняют цвет: бирюзовые становятся серыми, пурпур и розовые приобретают
синеватый оттенок, жидкое золото теряет блеск и стирается;
• вода попала на уже высушенные участки эмали, то после обжига появляются
тусклые пятна, особенно по краям.
Разное
УДИВИТЕЛЬНАЯ БИОЛОГИЯ
И. В. Дроздова
тайны микромира
Вездесущие
невидимки
В повседневных делах и заботах мы обычно не думаем о мириадах невидимых
существ , которые сопутствуют нам на каждом шагу и буквально заполняют
окружающий мир. И когда говорят о микробах, в нашем сознании, прежде всего,
всплывает мысль о болезнях. Вероятно, где-то внутри нас живут воспоминания о
трагических событиях прошлых столетий, когда чума и холера уносили тысячи и
миллионы человеческих жизней, а оставшиеся в живых пребывали в паническом страхе
перед неведомыми грозными врагами. После того как в XVII в. Антони ван Левен-
гук открыл мир невидимых существ, ученые вот уже 300 лет продолжают охотиться
за микробами. Долгое время в микробах видели источник всех зол, но постепенно
среди них были найдены не только враги, но и активные помощники человека.
Теперь можно смело утверждать, что польза, приносимая микроорганизмами,
превосходит причиняемый ими вред. «Ломоть хорошо испеченного хлеба составляет одно
из величайших изобретений человеческого ума», - сказал как-то К. А.
Тимирязев. Не нужно забывать, что задолго до того, как виновники основных
микробиологических процессов были открыты и изучены под микроскопом, они надежно
служили людям. Веками подымалось в квашне тесто, молоко, прокисая, превращалось
в простоквашу, в чанах бродило пиво, а из виноградного сока получалось вино,
веселившее души наших предков.
Незримые
союзники
растений
Всем зеленым растениям необходима минеральная пища. Высасывая из почвы
различные соли, они постепенно лишают ее плодородия. И если, например, из года в
год на одном и том же поле высевать только рожь или пшеницу и не вносить
никаких удобрений, то, в конце концов, собранного урожая и на семена не хватит.
Однако среди зеленых потребителей выделяется группа растений, которые не
только берут из почвы нужные им вещества, но и обогащают ее одним из самых
важных для всего живого элементом - азотом. Химическая промышленность всех
стран мира, вместе взятых, производящая азотистые удобрения, не в силах
тягаться с естественными подземными фабриками бобовых. К этому надо добавить,
что посев бобовых культур - самый экономичный способ вернуть почве
плодородие. Ведь азот, накопленный этими культурами, по существу дармовой. Вот
почему во всех странах мира широко практикуют севообороты, при которых посевы
основной культуры (скажем, каких-нибудь зерновых) чередуют с посевами бобовых.
О свойстве бобовых повышать плодородие почвы знали со времен классической
древности. О нем писали Теофраст, Катон, Варрон, а Вергилий и Плиний даже
указывали, что бобы, люпин и вика удобряют почву не хуже навоза, и давали
практические рекомендации по их использованию. Однако все эти ученые и не
подозревали, что «утучнению земли» способствуют не сами растения, а бактерии,
поселяющиеся на их корнях. Об этом стало известно только в конце XIX в. В
почве обитает огромное количество разнообразных микробов. Каждый из них
осуществляет какие-то важные превращения почвенных веществ путем брожения,
окисления, синтеза. Есть среди них микробы, способные улавливать атмосферный азот
и связывать его в молекулах сложных соединений (в науке этот процесс называют
азотфиксацией). Одни из азотфиксаторов, например азотобактер или клостридиум,
умеют это делать сами, живя в почве самостоятельно, другие - только в
содружестве (симбиозе) с высшими растениями. Будущие симбионты активно проникают в
корешки бобовых, образуя на них галлы - маленькие клубеньки. Корни,
зараженные такими микробами, похожи на клубок ниток с множеством узелков. Поэтому
микробы и называют клубеньковыми бактериями. Научное же название их -
ризобии.
Большую часть своей жизни ризобии проводят в почве, ведя совершенно
самостоятельный образ жизни. Подобно другим почвенным микроорганизмам, они
питаются готовыми органическими веществами и никакого азота не фиксируют. Ризобии
могут так просуществовать десятки лет в ожидании встречи с подходящим
растением. Но как только счастливый случай представляется, они охотно расстаются
со «свободой» и, проникнув в корни растения, строят на них свои домики-
клубеньки. Тут-то ризобии и обретают свое чудесное свойство - начинают
фиксировать азот. Все начинается с проникновения бактерий в корневой волосок
растения . Дотоле очень энергично передвигавшиеся с помощью жгутиков, они, войдя
в контакт с волоском, вдруг перестают двигаться, одевают себя слизью и,
готовясь к «штурму» корешка, образуют так называемую инфекционную нить. Через
некоторое время покровы корешка в месте прикрепления этой нити разрушаются, и
бактерии беспрепятственно вторгаются во внутренние ткани, вызывая их
разрастание в виде клубеньков. Утратив жгутики и размножившись делением, все они
через две-три недели после образования клубенька превращаются в более крупные
клетки - бактероиды. В пору цветения растения-хозяина бактероиды заполняют
собой весь клубенек. Если разрезать зрелый клубенек, то внутри он окажется
розовым из-за содержащегося в бактериях пигмента. По составу этот пигмент
очень близок гемоглобину животных и назван леггемоглобином. Он и фиксирует
газообразный азот. Все попытки обнаружить леггемоглобин в незараженных
корешках и изолированной культуре ризобий дали отрицательные результаты. Он
оказался продуктом их симбиотического союза. Что же касается основного активного
начала азотфиксации - фермента нитрогеназы, то его несут с собой
бактериальные клетки. В однолетних бобовых клубеньки функционируют один сезон, в
многолетних - несколько лет подряд. Но, в конце концов, и они стареют и отмирают.
Старые клубеньки становятся темно-бурыми и дряблыми. При надрезе из них
вытекает водянистая слизь, и они превращаются в сплошную кашу. Никаких бактероид-
ных клеток в них уже не обнаружить, все они разрушены. Тесное сожительство
клубеньковых с корнями бобовых - пример одного из самых взаимовыгодных эндо-
симбиозов.
Клубеньки с ризобиями на корнях бобовых.
Помимо азота, ризобий снабжают своего хозяина витаминами, а возможно, и
ростовыми веществами; растение же кормит их тем, что в изобилии производит
само, - углеводами. Однако первая встреча будущих симбионтов проходит отнюдь
не дружелюбно. Бактерии идут в атаку, а растение активно обороняется.
Основной способ его самозащиты заключается в том, что клетки корневых волосков
усиленно делятся, очевидно, чтобы локализовать вторжение (в результате
деления и образуются клубеньки). Кроме того, из волосков выделяются токсичные для
бактерий вещества. При этом растение, реагируя на пришельцев, не делает
никаких различий между ризобиями и какими-нибудь паразитическими микробами. Не
говорит ли это о том, что некогда клубеньковые начинали свою симбиотическую
«карьеру» с простого паразитизма? Между прочим, английский исследователь Н.
Торнтол убедительно доказал, что если в почве нет бора, клубеньковые бактерии
становятся настоящими паразитами своего растения-хозяина. Однако с того
момента, как бактерии принимаются за «работу» на пользу хозяину, между ними и
растением устанавливаются мир и сотрудничество. Строятся они на самой
глубокой и прочной основе - взаимодействии генов обоих симбионтов. Вопрос о том,
кто же теперь управляет симбиозом, большинство ученых решает в пользу
растения. Как-никак, а оно все-таки организм высший, и ему не подобает быть в
подчинении у одних из самых примитивных существ-невидимок, с которых, возможно,
начиналась жизнь на Земле. Сначала думали, что ризобии не очень разборчивы в
выборе растения-хозяина и могут поселяться на корнях любой бобовой культуры.
Но потом оказалось, что, как и везде в живой природе, у них есть свои «вкусы»
и «склонности». В зависимости от вида растения, на котором клубеньковые
устраивают свое «жилье», они делятся на виды и расы. Кроме того, для жилья им
подходит лишь десятая часть существующих бобовых растений (из 13 тыс. видов
этого семейства клубеньки пока обнаружены у 1300, в том числе приблизительно
у 200 сельскохозяйственных культур). К этому надо добавить, что среди ризобий
есть и неэффективные расы, которые хотя и образуют клубеньки, но азот не
фиксируют : в их клубеньках нет леггемоглобина. Следовательно, растение «даром»
кормит своих «постояльцев». Бобовые - не единственные «счастливчики»,
сумевшие заманить в свои сети микробов-азотфиксаторов. Кроме них сейчас известны
еще 6 семейств высших цветковых растений, у которых на корнях также вырастают
желанные розовые клубеньки. Только поселяются там не ризобии, а какие-то
другие микроорганизмы, природа которых точно еще не установлена. Зато доподлинно
известно, что в клубеньках ольхи, лоха и казуарины вместо бактерий живут ак-
тиномицеты. Они тоже умеют фиксировать атмосферный азот. А вот в
коралловидных корнях (они отличаются тем, что растут не вниз, а вверх) австралийских
саговников уже давно обнаружены сине-зеленые водоросли. Примечательны они
тем, что способны улавливать азот, находясь как в корнях саговника, так и в
изолированной культуре. В отличие от клубеньковых бактерий, которые
поселились в самих растениях, бесчисленные легионы их разнообразных сородичей
окружают растения снаружи. Почва - их родной дом. Приведя все к одному масштабу,
мы могли бы сказать, что в земле микробов во много раз больше, чем муравьев в
муравейнике. По приблизительным подсчетам микробное население 1 г почвы может
достигать нескольких миллиардов. Если вести расчет не по количеству, а по
массе, то окажется, что в пахотном слое хорошо возделанной почвы на площади в
1 га живет от 300 до 3000 кг микроорганизмов. Общая же их масса на Земле в 25
раз превышает массу всех животных! Если бы вдруг исчезли все почвенные
микробы, то очень скоро, исчерпав запасы минеральных солей, погибли бы и растения.
За ними последовали бы животные. Только благодаря неустанной работе этих
бесконечно малых и в то же время бесконечно многочисленных существ на нашей
планете незримо совершаются «великие дела». Ни одно живое существо не способно
«трудиться» с такой энергией, как микробы. За сутки они могут переработать
количество пищи, в десятки раз превышающее их собственную массу. Поэтому
только им и по силам вращать гигантские «маховики» круговорота веществ. Кроме
азота, микроорганизмы вносят в почву фосфор, калий, серу, магний, поставляют
растениям витамины, ауксины, гиббереллины, антибиотики и многие другие важные
для их жизни вещества. Невидимки, населяющие почву, совсем не безразличны к
растущим на ней травам, деревьям и кустарникам. Их, словно магнитом, так и
притягивает к корням. Окружая корни со всех сторон, микроорганизмы создают
вокруг них как бы сплошную живую муфту (ее называют ризосферой), которая поч-
ти полностью изолирует корни от земли. Фактически большую часть того, что
растение извлекает из почвы, оно получает с помощью микробов, среди которых
есть мастера любых «профессий». Однако растение подпускает к себе далеко не
всех почвенных обитателей. Оно отбирает лишь тех, с кем ему выгодно вступить
в содружество. Корни активно сопротивляются «атакам» всевозможных
болезнетворных микробов, и в этом им помогают друзья-симбионты. Содружество с
растениями не ограничивается ризосферой. Микробы поселяются на листьях, ветвях и
стеблях, образуя так называемую эпифитную микрофлору. Их незримый мир
окружает будущее растение с первых шагов его вступления в жизнь. Толпы бактерий,
точно заботливые няньки, берут на свое попечение прорастающие семена.
Американский физиолог А. Ровир определил, что на пяти сухих семенах овса
существовало 3 тыс. микробов. Через день, когда они набухли, микробов на них стало
уже 58 тыс., а еще через три дня, когда они наклюнулись, - 840 тыс.!
Обосновавшись на проростке, микробы начинают выделять незаменимые для его развития
соединения - витамины, аминокислоты, антибиотики, разные ростовые вещества.
Для микробов это во многом продукты выделения, так сказать, «шлаки», а для
растения - важнейшие стимуляторы роста.
По-видимому, 40% всех микроскопических обитателей проростков так или иначе
помогают их развитию. Существует даже гипотеза, что большей частью своих
гормонов роста - ауксинов растение обязано окружающей микрофлоре. Веществ этих
много не нужно. Ведь они выполняют роль катализаторов, действующих в ничтожно
малых количествах. Правда, когда растение вырастает, оно и само начинает
вырабатывать гормоны. Те же ауксины и витамины вырабатываются микробами,
поселяющимися на листьях, которые сразу же эти вещества и поглощают. В Индии
растет интересное растение - паветта. На ее листьях микробактерии образуют
желвачки, аналогичные клубенькам бобовых. В желвачках происходит фиксация азота
воздуха. Получается, что растения «одеты» микробами «с ног до головы» и
постоянно обмениваются с ними разными веществами через все свои органы и ткани.
Здоровая листва не хуже корня способна дать отпор пришельцам-вредителям и
укрепить иммунитет растения благодаря союзу с полезными обитателями. Кроме
того, против разносчиков инфекции у нее есть еще одно оружие - фитонциды,
которые попутно стоят на страже и нашего здоровья.
Невидимки
внутри нас
Человек рождается свободным от микробов. Но стоит новорожденному сделать
первый вздох и открыть рот, чтобы возвестить миру о своем появлении на свет,
как вездесущие бактерии вторгаются внутрь его организма и отныне получают в
нем постоянную прописку. К концу первых суток жизни ребенок уже заселен 12
видами бактерий. На третий - седьмой день они проникают в его кишечник. По
мере дальнейшего взросления ребенка его микробное население быстро растет. В
организме взрослого человека оно представлено уже сотнями видов, численность
которых достигает астрономических цифр. Так, в 1 см3 содержимого желудка в
среднем обитает 25 тыс. бактерий, а в 1 г содержимого толстых кишок их можно
насчитать до 30—40 млрд! Мало где еще в природе встретишь столь высокую
плотность живых существ. Специалисты выделяют среди микробных обитателей желудка
и кишечника до 250 видов. Но не надо пугаться такого обилия бактерий. Для
нашего кишечника это совершенно нормальное явление. Его мирные сожители не
только не причиняют нам ни малейшего вреда, но многие из них бдительно
охраняют наше здоровье, помогая в борьбе со случайно попавшими в организм
болезнетворными микробами - дизентерийными, брюшнотифозными, гнилостными и
прочими. Другие обитатели кишечника синтезируют необходимые для нас витамины,
аминокислоты и ферменты. Мы поглощаем эти вещества вместе с их производителями,
но бактерии размножаются быстрее, чем мы успеваем их «съедать». Как говорит
русская пословица, «что имеем - не храним, потерявши - плачем». Всю пользу
микросимбионтов начинаешь сознавать только лишившись их. Чаще всего это
случается, когда, не спросясь врача, мы при первом же недомогании принимаемся
глотать антибиотики. Для большинства микробов, поселившихся в животе, - это
яд, которого они не переносят. В результате вместе с вторгшимися носителями
инфекции гибнут и наши друзья. Теперь проникшие в организм вредные
микроорганизмы не встречают сопротивления и начинают усиленно размножаться. Так
возникают разные осложнения, нередко оказывающиеся серьезнее основного
заболевания . Полезная микрофлора есть и в кишечнике большинства зверей, птиц, рыб,
насекомых и т. д., где она выполняет примерно те же функции. А результаты
опытов на мышах и крысах позволили лишний раз убедиться в ее значении и для
здоровья человека. В одном из экспериментов мышей оградили от возможности
заразиться патогенными микробами. Микрофлора их кишечника резко отличалась тем,
что содержала много полезных молочнокислых бактерий, однако в ней совсем не
было потенциально, хотя и болезнетворных (в случаях сильного размножения), но
и в то же время обычных представителей кишечной флоры - кишечной палочки,
бактерий родов протей и псевдомонас. Мыши быстро росли и проявляли большую
устойчивость к бактериальным ядам. Стоило дать им пенициллин (или
тетрациклин) и заразить чистой культурой кишечной палочки, как, судя по экскрементам,
эти бактерии вместе с энтерококками очень быстро вытеснили молочнокислые
бактерии . В результате мыши стали терять в весе.
Примерный вид кишечной палочки (Escherichia coli, E. coli) -
основного обитателя кишечника взрослого человека.
Значение бактерий-симбионтов было ясно продемонстрировано на крысах с
убитой микрофлорой, которым давали корм, лишенный то одного, то другого
витамина. Так, при отсутствии витамина К, необходимого для нормальной
свертываемости крови, у них через неделю возникали кровотечения, которые прекращались,
как только им вводили кишечную палочку или сарцину. Если крысам не давали
тиамина (витамина Вг) , но позволяли поедать свои экскременты, то все остава-
лось нормальным. Стоило их лишить такой возможности, как у них начинали
развиваться болезненные симптомы - исключительно от нехватки этого витамина. Что
за странность, скажете вы, поедать собственные испражнения?! Не иначе как
поголовное патологическое извращение, вполне достойное этих многими презираемых
тварей. Однако если поинтересоваться, где у крыс живут бактерии-симбионты,
этот врожденный «порок» получит ясное и простое объяснение. У большинства
животных бактериальная флора концентрируется в желудке или в основной части
кишечника, где происходит всасывание пищи. У крыс же она сосредоточена главным
образом в задней кишке, то есть уже позади зоны максимального всасывания. Вот
и получается, что все витамины, выработанные бактериями, попадают в
экскременты и вместе с ними выводятся наружу. Чтобы эти витамины даром не
пропадали, животные и вынуждены исправлять оплошность природы - заглатывать в
качестве витаминизированных «пилюль» собственные экскременты. Можно сказать, что
жизнь наших буренок и вообще рогатого скота целиком зависит от микробного
населения их желудка. Не было бы у них симбионтов - не быть бы им сытыми травой
и не быть жвачными! Из школьного курса зоологии многие, наверное, помнят,
какой большой и сложно устроенный желудок у коров. Четыре пятых его объема
занимает самый важный первый отдел - рубец. Вместимость рубца около 100 л.
Фактически это огромный бактериальный бродильный чан. В нем растительная пища,
смешанная со слюной, в течение 12 ч остается всецело во власти богатого
микробного населения. Желудочный же сок выделяется у коровы только в последнем
отделе желудка - сычуге. Благодаря ферментам главных обитателей рубца - руми-
нококков, бактероидов и бутиривибрионов, «работающих» без доступа кислорода,
основа растительной пищи - клетчатка, или целлюлоза, разлагается на
сравнительно простые продукты, которые тут же всасываются стенками рубца. Микробы
снабжают животное белками и всеми необходимыми витаминами. Поэтому жвачные
могут нормально расти и существовать без белковой пищи. Коровам можно давать,
например, в качестве источника азота такой дешевый продукт, как мочевина. Из
нее эндосимбионты сами вырабатывают нужный их хозяину белок, причем он ничем
не хуже белка, содержащегося в пищевых продуктах. Кормовые белки
бактериального происхождения давно выпускаются промышленностью. Вместе с бактериями в
рубце жвачных обитает несколько родов жгутиконосцев и инфузорий, которые
больше нигде в природе не встречаются (исключая пищеварительный тракт
бегемотов и лошадей). Они тоже способны расщеплять клетчатку и вносят свой вклад в
общее дело. Спустимся теперь сразу на много ступенек вниз по «животной
лестнице» и присмотримся повнимательнее к насекомым. У них микросимбионтов для
изучения более чем достаточно.
Давно известно, что тараканы могут месяцами, а то и всю жизнь питаться
бумагой, тряпьем, ватой, картоном, оставаясь при этом абсолютно здоровыми и
продолжая регулярно размножаться. Что это за удивительная способность? И
какие питательные вещества могут быть в бумаге? Разгадка секрета все та же. В
кишечнике тараканов обитает масса помощников-симбионтов, облегчающих суровую
жизнь своих хозяев. Это всевозможные микробы и простейшие. Бактериями, кроме
того, буквально забита часть клеток (их называют мицетоцитами) так
называемого жирового тела, активно участвующих в обмене веществ. А у самок они
концентрируются также в яичнике, где незадолго до откладки кокона ими заражаются
яйца. Молодые личинки, едва появившиеся на свет, уже заражены бактериями в
полном ассортименте. От бактерий зависит еще одно удивительное свойство
тараканов , которого нет у высших животных: они способны использовать для
постройки своего тела минеральную серу. Насекомым специально добавляли в пищу
сульфаты, содержащие радиоактивный изотоп серы. Вскоре такую меченую серу
находили уже в составе их белков. Прусаки, лишенные симбионтов, подобную
способность утрачивали. Еще интереснее симбиоз у близких родственников тараканов -
термитов. Термиты способны питаться древесиной благодаря помощи жгутиконос-
цев. Впервые об этом поведал миру в начале 30-х гг. XX в. американский прото-
зоолог Лемюэль Кливленд. Его открытие было подлинной научной сенсацией,
которая неожиданно привлекла к миру шестиногих внимание многих исследователей с
совершенно новой стороны. Теперь стало легче подбирать ключи к тайнам
однообразного «меню» других насекомых, потому что руководящая идея уже была найдена
и торжествовала: надо искать симбионтов! Термиты «отвели» для своих
постояльцев заднюю кишку. Она у них сильно расширена и буквально набита
жгутиконосцами, бактериями и спирохетами. Большинство видов этих жгутиконосцев нигде,
кроме как у термитов (и еще одного вида тараканов), до сих пор не обнаружено.
Кливленд убивал жгутиконосцев, помещая термитов на несколько часов в камеру с
повышенным давлением и достаточным количеством кислорода, что не причиняло
насекомым непосредственного вреда, но губительно воздействовало на
жгутиконосцев . Таких термитов он продолжал кормить обычной пищей - древесными
опилками и фильтровальной бумагой, соблюдая и прочие необходимые условия. Через
две-три недели все подопытные термиты, лишенные жгутиконосцев, погибли.
Смерть удавалось предотвратить, если в садок к неполноценным насекомым
подсаживали несколько нормальных, у которых те слизывали капельки выделений из
Задней кишки. Жизнь термитов можно было также продлить, давая им глюкозу.
Вывод , сделанный из этих опытов, совершенно очевиден: жгутиконосцы играют в
жизни термитов ту же роль, что бактерии у жвачных. Кливленду удалось даже
наблюдать в микроскоп, как эти неутомимые «работяги» захватывали кусочки
древесины. Затем из их компании выделили первый вид из рода трихомонас и заставили
его расти в специальной среде вне тела хозяина. От него получили и чистый
фермент, разлагающий клетчатку, - целлюлозу. Секрет питания термитов был
окончательно раскрыт. Ученые стали изучать симбионтов обстоятельнее и, в
частности, обратили внимание на одного жгутиконосца, выделенного из
австралийских термитов. Кажется, весь он покрыт жгутиками. На переднем конце клетки
торчит пучок из четырех жгутиков, которые постоянно колышутся. Исследователи
рассмотрели жгутики в электронный микроскоп - и тут их ждало открытие.
Оказалось, что из четырех жгутиков только один, самый длинный, действительно
настоящий и принадлежит этому одноклеточному существу; остальные три - вовсе не
жгутики, а отдельные бактериоподобные организмы, прозванные за спиральную
форму тела спирохетами. Подобными организмами оказались и все остальные
«жгутики» , покрывающие клетку симбионта. По поверхности этой клетки выстроились
небольшие выросты в виде полукруглых петелек. С задней стороны на них сидит
по одной спирохете, с передней - по одной бактерии-палочке. Внутри самого
жгутиконосца обитают еще какие-то бактерии. О назначении обоих типов бактерий
ничего не известно. Что же касается спирохет, то они играют роль основных
«двигателей»: с помощью их волнообразных движений, каким-то образом точно
скоординированных, жгутиконосец энергично передвигается. Странного симбионта
со «жгутиками», «смонтированными» из других организмов, удачно назвали «мик-
сотриха парадокса», что в переводе с латинского означает «парадоксальный
организм с разными жгутиками». С его открытием обнаружилось, что симбиоз
строится у термитов как бы в два «этажа» и по своей идее напоминает русскую
матрешку: внутри главной фигуры симбиоза - термита - обитают жгутиконосцы, а
внутри и на теле жгутиконосцев - бактерии и спирохеты. Примерно в то же
время, когда открыли этот двойной симбиоз у термитов (казавшийся тогда
уникальным) , была разгадана и непонятная способность тараканов довольствоваться
скудной диетой. Тогда же обратили внимание на их тропических сородичей,
питающихся одной древесиной. В их задней кишке без особого труда обнаружили
массу бактерий, а у крупного яванского таракана панестии прибежищем для
бактерий служила передняя кишка. Но если у тараканов клетчатку помогают
переваривать бактерии, то, может быть, и у термитов главные помощники - не сами
жгутиконосцы, а их микробы? Тем более, что термиты и тараканы - довольно
близкие родственники. Действительно, вопрос этот возник сразу, однако
окончательный ответ на него до сих пор не получен. Судя по некоторым фактам,
бактерии жгутиконосцев не остаются простыми «нахлебниками»: они доступными только
им средствами помогают своим хозяевам в их нелегком «труде». В дополнение ко
всем рассказанным «чудесам» из жизни термитов стоит еще отметить, что в этих
с виду жалких обитателях темных подземелий, лишенных радости видеть красоту
мира, обнаружены еще и бактерии-азотфиксаторы, поставляющие им материал для
постройки белков.
«Дружба» с грибами
У самых разных насекомых - да и не только у них - были открыты и описаны
сотни всевозможных симбионтов. Выяснилось, что без микроскопических
квартирантов не могут обходиться клопы, вши, комары, мошки, клещи и даже некоторые
пиявки - все те животные, которые питаются кровью. Лучше всех в этом убедила
ученых африканская муха цеце. То, что кровососы действительно нуждаются в
определенных сожителях, можно косвенно подтвердить, сравнивая их с ближайшими
сородичами, для которых кровь - не постоянная пища. У многих таких сородичей
сожителей нет. Все дело в том, что в крови животных и человека кровососам не
хватает витаминов и еще некоторых веществ, необходимых им для роста. Все это
они и получают от своих симбионтов.
Дрожжи - обычный симбионт насекомых.
В симбионты выбираются чаще всего актиномицеты, или дрожжи. Еще в начале
прошлого века немецкий протистолог Фриц Шаудин обнаружил в теле обыкновенного
комара особые мешкообразные расширения пищевода, заполненные грибками.
Допущены они сюда не просто так. Когда комар вонзает свой тонкий хоботок в кожу
человека, он делает сильное дыхательное движение, повышает давление
собственной крови и с силой впрыскивает в ранку небольшую порцию слюны, углекислого
газа, выделенного грибками, и часть самих грибков. Углекислота препятствует
свертыванию крови, а грибки, попавшие в ранку, благодаря особым ферментам
увеличивают приток крови к хоботку комара и вызывают на коже сильное местное
раздражение. Под действием выделяемых грибками веществ на месте укуса
вскакивает зудящий волдырь. Роль грибков в этом деле Шаудин доказал вполне убеди-
тельно: вводя в кожу тонкую иглу, смоченную эмульсией из комариных грибков,
он искусственно получал точно такие же волдыри. Значит, грибки, обильно
размножающиеся в пищеводе комара, несут вполне определенную функцию - облегчают
ему сосание крови. А вот пример участия грибков во вредном для человека
симбиозе другого типа. В природе широко распространен особый гриб, поражающий
мякоть яблок плодовой гнилью. Яблоками питается и жук казарка. Вместе с
мякотью он поедает также споры гриба, которые, пройдя через его кишечник,
остаются невредимыми. Для откладки яиц самка казарки выгрызает в здоровых плодах
небольшие камеры, в каждую из которых помещает по одному яйцу. Проделав эту
операцию, она замуровывает камеру экскрементами, в которых содержатся споры
грибов. Так, откладывая яйца, казарка одновременно заражает яблоки плодовой
гнилью. Одна самка производит до 200 яиц. Дней через 5-10 из них выходят
личинки, которые начинают питаться мякотью загнивающего плода и проделывают в
нем свои ходы. Важно подчеркнуть, что в плодах, не пораженных грибом, личинки
жить не могут. Заражая плоды, казарка способствует расселению гриба. Оба
симбионта - и гриб и насекомое - извлекают из своего сожительства взаимную
выгоду. В организме одних насекомых нет подходящего укромного места для
симбионтов, и тем приходится жить прямо в кишечнике хозяев. У других от кишок
отходят слепые выросты - аппендиксы, очень удобные для поселения симбионтов. Есть
они у многих жуков, например майского, у личинок мух, мошек и сверчков. Как
не воспользоваться этими тихими, спокойными «затонами» вблизи напряженно
бурлящего тракта, по которому день и ночь течет пищевая лавина! Сначала скрытая
жизнь в таких «затонах» была изучена у птиц и зверей. Выяснилось, что
аппендикс играет у них жизненно важную роль в питании. Если, например, удалить
этот орган у петуха и посадить его исключительно на растительную пищу, то,
сколько бы он ни ел отборного зерна, его скорая гибель неминуема. У глухарей,
тетеревов и рябчиков аппендиксы ничуть не короче самого кишечника. Такие
размеры слепых кишок связаны с тем, что в течение долгой зимы эти птицы кормятся
только хвоей, почками, клюквой и брусникой: переваривать все это помогают
симбионты. Однако многие насекомые, у которых нет аппендиксов, «выделили» для
своих постояльцев специальные клетки - мицетоциты и даже «сгруппировали» их в
отдельные «микробные органы» - мицетомы. И те, и другие у насекомых сильно
увеличены. Мицетомы хорошо развиты у клопов, тлей, вшей, у мухи цеце, у цикад
и цикадок, а также у клещей. Когда-то, в очень давние геологические времена,
микробные клетки и органы возникли как форма защиты от инфекции. С течением
эволюции они закрепились наследственно и стали нормальной составной частью
организма. Следовательно, все подобные образования насекомых - это
свидетельства их давних и прочных «дружественных связей» с полезными микробами и
простейшими. Ближайшие родственники бактерий - грибы. Они, как и бактерии, не
имеют зеленой окраски, поскольку в них нет хлорофилла - зеленого пигмента, с
помощью которого растения усваивают из воздуха углекислый газ и строят из
него и воды органические питательные вещества. Поэтому грибы обитают в такой
среде, из которой они могут брать уже готовые питательные вещества.
Грибы - самая загадочная группа современных организмов, и их классификация
связана с наибольшими трудностями. Близость грибов к животным подтверждается
данными биохимии: у них обнаруживается сходство по многим путям азотного
обмена , первичной структуре цитохромов и транспортных рибонуклеиновых кислот.
Уже давно высказывалось предположение, что грибы в широком их понимании не
представляют собой естественной систематической группы и, возможно, имеют
разное происхождение. Так ряд ученых исключает из грибов миксомицеты
(слизистые грибы, или слизевики). Одни авторы, начиная с русского ботаника X. Я.
Гоби (1884) и немецкого ботаника Г. А. Де Бари (1887), выводят происхождение
миксомицетов от жгутиконосных простейших, другие относят их к простейшим.
Более того, некоторые микологи высказываются за сборный характер миксомицетов,
разные группы которых происходят от разных жгутиконосных предков.
Окончательно не решен также вопрос, к какому из двух основных царств организмов грибы
стоят ближе всего - к животным или растениям. Еще в 1874 г. немецкий ученый
Ю. Сакс выдвинул предположение, что миксомицеты произошли от паразитирующих
красных водорослей. Кое-кто из современных микологов, основываясь главным
образом на морфологических данных, согласен с ним и тоже высказывается за
происхождение аскомицетов и базидиомицетов (классы высших грибов) от красных
водорослей, однако большинство микологов считает сходство с красными
водорослями результатом конвергенции и склоняется к происхождению истинных грибов от
миксомицетов, а через них - от простейших.
|. ПОрЫ
L ПОрЫ
с_-г
l вободно'швущие
амебоидные
организмы
*|Ц|*
|. пияние зигот
Псевдопп.азмодий
Цикл размножения миксомицетов
«Зловредный» вирус
В 1887 г. в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь: листья
растений покрывались сложным абстрактным рисунком, растекавшимся по листу,
словно краска, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к
другому. Сельское хозяйство несло большие убытки.
На место происшествия был направлен выпускник Санкт-Петербургского
университета Д. И. Ивановский (1864—1903). Молодой ученый решил выяснить, какая
бактерия вызывает болезнь табака. Просмотр огромного количества препаратов,
приготовленных из экстрактов больных листьев, не принес удачи. Не удалось
получить ответ на вопрос: есть ли микробы в экстрактах из пораженных листьев? В
то же время при заражении здоровых листьев соком из больных (инъекции в толщу
здоровых листьев) результат был всегда одинаковым: здоровые листья заболевали
через 10—15 дней. Это напоминало инкубационный период, свойственный любой
инфекции, в течение которого микробы, размножаясь, проникают внутрь организма и
вызывают заболевание. Так Ивановский стал родоначальником новой науки -
вирусологии... С тех пор, как были открыты вирусы, прошло немало времени. Но споры
вокруг них не прекращаются. Главный вопрос: «Являются ли вирусы живыми?»
Ответ двоякий:
• если считать живой структуру, содержащую нуклеиновые кислоты и способную
воспроизводить себя, то можно принять точку зрения, что вирусы живые;
• если считать, что живой является только структура, имеющая клеточное
строение, то тогда вирусы - неживая форма материи (полимеры).
А. Ленинджер в «Биохимии» рассматривает вирусы как структуры, стоящие на
пороге жизни и представляющие собой устойчивые надмолекулярные комплексы,
содержащие молекулу нуклеиновой кислоты и большое число белковых субгьединиц,
уложенных в определенном порядке и образующих специфическую трехмерную
структуру . Среди важнейших свойств вирусов он отмечает:
• неспособность к самовоспроизведению в виде чистых препаратов;
• способность управления своей репликацией (зараженной клеткой);
• широкие вариации вирусов по размерам, по форме и по химическому составу.
Вирусы находятся на самой границе между живым и неживым. Это
свидетельствует о существовании непрерывного спектра усложняющегося органического мира,
который начинается с простых молекул и заканчивается сложнейшими системами
клеток. Ближайшие соседи вирусов - хламидии, риккетсии, отчасти микоплазмы.
Долгое время этих паразитов роднила с вирусами неспособность размножаться на
искусственных средах, фильтруемость. Однако исследования показали, что по
химическому составу и строению они сходны с бактериями. У клеток животных,
растений и бактерий в отличие от вирусов есть двухслойная мембрана, отделяющая
клетку от внешнего мира. У вирусов мембраны нет. У растительных клеток и
бактерий (в том числе хламидии и риккетсии), кроме того, имеется еще и клеточная
стенка - «панцирь», в который заключена клетка. У микоплазм есть только
мембрана. Бактерии размножаются путем бинарного (пополам) деления. У вирусов
совершенно иной путь размножения. Таким образом, эти «соседи» - не родственники
вирусов. Между ними - глубокая пропасть: нет ни переходных, ни промежуточных
форм. В то же время соседи вирусов - биологические полимеры и субструктуры
клетки. В природе в свободном виде их нет. Общее у них с составными
элементами вирусов то, что все они - полимеры. Относительно ближе к вирусам некоторые
клеточные органеллы: митохондрии и рибосомы. «Настоящие» соседи вирусов -
фильтрующиеся, реплицирующиеся агенты (прионы). Нуклеиновых кислот они не
содержат , но способны запускать свой собственный синтез, используя генетическую
информацию клетки-хозяина. Эти агенты вызывают медленно прогрессирующие
болезни у человека и животных. У растений известно 11 природных заболеваний
(например, бугорчатая болезнь картофеля), вызываемых вирусоподобными
агентами. Эти агенты, представляющие собой маленькие кольцевые РНК, не содержащие
ни структурного белка, ни мембраны, отнесли в группу вироидов. А. Ленинджер
так описывает процесс инфицирования: «В присутствии РНК-содержащих вирусов
рибосомы клетки-хозяина предпочтительно связываются не с молекулами РНК
клетки-хозяина, а с молекулами вирусной РНК. Эти последние начинают теперь функ-
ционировать в качестве матриц для синтеза белка вирусной оболочки, а также
для синтеза некоторых дополнительных ферментов, требующихся для репликации
других структурных компонентов вируса, и в частности самой вирусной РНК».
Атака начинается с прикрепления хвостов нескольких десятков фагов вирусов,
поражающих бактерии, к определенной части бактериальной стенки. Тотчас же ли-
зоцим растворяет клеточную мембрану. Аппарат хвоста вируса действует
наподобие шприца: «мышцы» сокращаются, и нуклеиновая кислота впрыскивается внутрь
клетки. Верхняя «одежда» вируса - белковый чехол - остается снаружи клетки.
Так завершается «оккупация» бактерий фагами. Этот процесс длится всего
несколько минут. Нуклеиновая кислота играет главную роль в воспроизведении
фага . Это было доказано немецкими учеными в опытах по гибридизации вирусов.
Бактериофаг (вирус бактерий) прикрепился к
поверхности клетки и готов впрыснуть свою РНК.
Однако не все вирусы так агрессивны, как фаги, не у всех есть хвост с
набором необходимых для взлома клетки инструментов. Как же в этих случаях вирус
проникает на чужую территорию? Как ни парадоксально, в этих случаях сама
клетка осуществляет внедрение вирусов - она как бы заглатывает их. Вспомним,
что на протяжении эволюции у клеток выработался механизм активного захвата из
окружающей среды различных твердых частиц (фагоцитоз) и капелек жидкости (пи-
ноцитоз). Этот механизм играет большую роль в нормальной жизнедеятельности
клетки. В случае же встречи с вирусом происходит как бы «самоубийство»
клетки. В клетке, инфицированной вирусом, вследствие его размножения нарушается
обмен веществ. Каждая инфицированная одним вирусом клетка производит около 2
тыс. новых вирусов. Вирусы могут вызывать либо хроническую, либо острую
инфекцию. В первом случае вирус, проникший в клетку, не выдает своего
присутствия. Соответственно, и инфицированная клетка по виду не отличается от
нормальной. Вирус может интегрироваться в ДНК клетки и при делении передаваться
ее потомству. Следовательно, клетка при делении воспроизводит вирус.
Интегрированный вирус невозможно обнаружить и выделить из клетки. В опытах in vitro
на культивируемых клетках человека удалось воспроизвести хроническую инфекцию
вирусом гриппа. Оказалось, что через несколько поколений в культивируемых
клетках признаки заражения постепенно исчезали. В конце концов, вирус
пропадал и долго не проявлял своего присутствия. Но затем внезапно наступала быст-
рая гибель клеток, свидетельствующая о неожиданном «возвращении» вируса.
«Беглец» изменился, стал агрессивнее, приобрел новые губительные для клеток
свойства. Изменились и клетки. Они приобрели способность к безудержному
росту, то есть стали злокачественными.
Новые данные породили новые вопросы. Интегрируется ли на самом деле геном
вируса в геном клетки? Почему вирус повторно активизируется и выходит из
«подполья»? Дальнейшие исследования провели на субклеточных структурах,
выделенных из клеток, инфицированных арбовирусами. Арбовирусами называют вирусы
четырех семейств (тогавирусы, буньявирусы, реовирусы и рабдовирусы),
передающиеся при укусе кровососущими насекомыми. Нормальный арбовирус состоит из
трех частей: нуклеиновой кислоты - РНК и двух оболочек (внутренней белковой и
внешней белково-липидной). Внутреннюю оболочку образуют специфические белки,
а внешнюю - наружная мембрана клетки. У субклеточных структур - незрелых
вирусов - нет оболочки. Они состоят только из вирусной РНК и специфических
вирусных белков и представляют собой так называемые рибонуклеопротеиды (РНП) -
комплексы нуклеиновой кислоты и белка. Впоследствии было открыто, что РНП
вызывает инфицирование. При выделении субклеточных структур из инфицированных
клеток было получено еще три типа РНП. При введении в здоровые клетки все
четыре типа РНП вызывали образование нормальных вирусов. Как объяснить
полученные результаты? Вирусологи предположили, что, кроме истинно вирусного
комплекса, состоящего из РНК-вирусного белка, были получены гибридные РНП-
молекулярные химеры, у которых нуклеиновая кислота прикрыта не только
вирусными белками, но и клеточными. Для доказательства этого предположения из
нормальных вирусов выделили РНК, добавили ее к белкам неинфицированных клеток и
получили РНП. При внедрении чужеродного белка организм человека вырабатывает
защитные антитела, способные найти и нейтрализовать «пришельца». Гораздо
сложнее антителам найти и обезвредить псевдовирус - гибридный РНП. Гибридные
РНП приобретают выраженную устойчивость к их действию. Не исключено, что
именно этим объясняется устойчивость незначительной доли вирусов к действию
антител и в естественных условиях. Однако не все так безнадежно. Клетки
содержат ферменты нуклеазы, расщепляющие попавшие в них, в клетки, нуклеиновые
кислоты. Нуклеазы не могут расщепить нуклеиновую кислоту, находящуюся в
комплексе с белками. Но при заражении клеток вирус «раздевается», оставляя
«белковый плащ» снаружи. Кроме того, при вирусной инфекции активность нуклеаз
возрастает, поэтому теоретически они могут атаковать и расщепить «голую»
вирусную нуклеиновую кислоту. Тем не менее, вирусные инфекции возможны из-за
способности нуклеиновой кислоты вируса образовывать гибридные комплексы с
клеточными белками, защищающими ее от нуклеаз. Вряд ли кто скажет доброе
слово о вирусах. Такие вирусные болезни, как оспа, грипп, полиомиелит, желтая
лихорадка и масса других унесли миллионы человеческих жизней. Для борьбы с
вирусными заболеваниями и открытия новых возможностей использования свойств
вирусов необходимы глубокие исследования в области биологии вирусов,
молекулярной биологии, иммунологии, биохимии, биофизики и других наук.
«Сияющие» малютки
Одно из самых замечательных и поражающих наблюдателя явлений в море - его
свечение. Можно часами любоваться, сидя ночью на берегу Черного моря, как
вспыхивает яркими искрами набегающая на берег волна. Так же прекрасен ночью
оставляемый идущим кораблем след, то загорающийся яркими огоньками, то
вспыхивающий какими-то голубыми шарами. Спокойные яркие звезды сверкают на южном
бархатном небе. Столь же яркие, то вспыхивающие, то гаснущие холодные огни в
море будто отражают небесный свод. В более теплых морях подобное свечение
бывает настолько сильным, что издали кажется заревом большого пожара, - его
можно даже заснять на фотопленку. Люди наблюдали свечение моря с незапамятных
времен. С наступлением темноты поверхность моря начинает вдруг
фосфоресцировать, озаряясь холодным искрящимся сиянием. Если набежавший ветерок подымет
легкое волнение, сияние разгорается, словно прогоревшие угли, на которые
подули. Кто только не восторгался этим романтическим явлением природы:
Крузенштерн и Беллинсгаузен, Дарвин и Гоген, Гончаров и Римский-Корсаков, Амундсен
и Хеиердал... Но лишь сравнительно недавно ученые твердо установили, что всю
эту «лучезарную романтику» в море создают живые существа - и очень разные.
Чаще всего море засвечивают мелкие планктонные организмы перидинеи-ночесветки
и веслоногие рачки (особенно эуфаузииды). Они сияют то зеленоватым, то
голубоватым, а то и оранжево-красным светом. Вот как, например, описывал И. А.
Гончаров во «Фрегат „Паллада" свечение перидиней у берегов Японии: „Штиль,
погода прекрасная: ясно и тепло... Множество красной икры, точно толченый
кирпич , пятнами покрывает в разных местах море. Икра эта сияет по ночам
нестерпимым фосфорическим блеском. Вчера свет был так силен, что из-под судна как
будто вырывалось пламя; даже на парусах отражалось зарево, сзади кормы
стелется широкая огненная улица; кругом темно...". Красной икрой Гончаров назвал
перидиней-ночесветок, у которых фосфоресцируют их липоидные вещества.
Перидиней вызывают свечение не только валов прибоя и его пены, заливающей берега.
Прибрежный песок или снег, пропитанные содержащей перидиней морской водой,
светятся там, где на них ступает нога путника: он оставляет за собой в ночной
темноте цепочку ярко горящих следов. Свечение смоченного морской водой снега
характерно и для Шпицбергена, и для островов Де-Лонга. В Альпах и на Севере
обширные снежные равнины нередко имеют красный, зеленый, синий или коричневый
цвет. Это объясняется тем, что на снегу могут в массовых количествах
развиваться различные окрашенные жгутиковые: красные гематококкус пульвиалис,
зеленые хламидомонас нивалис и другие. Свет, как известно, привлекает морских
животных, и этим издавна пользуются рыбаки. Стаи рыб устремляются ночью к
месту свечения в расчете поживиться теми, кто светится. При этом, как всякий
движущийся в воде предмет, они еще больше усиливают сияние вод и тем невольно
выдают свое присутствие. Опытный глаз рыбака легко различает очертания стаи
рыб, следы всплесков акул и даже кашалотов, ныряющих за рыбой. По
пульсирующим вспышкам, быстро бегущим по воде, нетрудно опознать дальневосточных
кальмаров, которые сами, однако, не светятся. Животных можно привлечь и
искусственным светом. У берегов Индии, Индокитая, Северной Африки, на Адриатике - в
тех тропических и умеренно теплых морях, где особенно часто бывает свечение,
при ночной ловле рыбы используют факелы. В Средиземном море мерцающие огни
газовых светильников, зажигаемых на рыболовных судах, видны во мраке на
многие мили вокруг. На их свет лучше всего идут стайные рыбы - сельдь и кефаль.
Для увеличения улова рыбаки островов моря Банда в Индонезии в качестве
наживки используют светоносную железу маленькой рыбки - фотоблефарона, а жители
Сесимбра на юго-западе Португалии - кусочки сильно пахнущего мяса собачьей
акулы, обмазанные желтой светящейся жидкостью, получаемой из поджелудочной
железы макруруса. Круг животных, способных устраивать «иллюминацию», очень
широк. Это многие бактерии, перидиней, радиолярии, медузы, гребневики, черви,
ракообразные, голожаберные, двустворчатые и особенно головоногие моллюски,
морские Звезды, голотурии, офиуры, сальпы, пирозомы, рыбы. Светящиеся
бактерии играют двойную роль. Они могут создавать разлитое «молочное» свечение,
когда живут в море самостоятельно (правда, их там негусто), а могут «озарять»
других животных, когда поселяются в их специальных органах, подобных мицето-
мам насекомых. Животные же, излучающие свет, делятся на две группы: у одних
свет от симбиотических бактерий, у других - свой собственный. Вторых в
природе, по-видимому, намного больше, чем первых, но решить, у кого из морских
обитателей какой природы свет, совсем не просто. Во-первых, сплошь и рядом
трудно выделить предполагаемых виновников свечения; во-вторых, часто
бактерии, казалось бы, пойманные «с поличным», будучи извлеченными из своих
хозяев, тут же «гаснут». Пока что симбиотическая природа люминесценции достоверно
установлена только у рыб, каракатиц и кальмаров.
Люминесцирующие бактерии Photobacterium phosphoreum (1) и Vibrio
harveyi (2) на агарозном геле, макропланктон колония Pyrosoma
atlanticum (3), австралийский гриб Pleurotus lampas (4).
В мелководных бухтах японского побережья живет окунек моноцентрис,
размерами и формой тела напоминающий кедровую шишку. На нижней челюсти у него сидит
пара сравнительно несложно устроенных светящихся органов - фотокоров,
способных испускать свет несколько часов подряд. В каждом их них есть небольшая
камера, где скапливается жидкость с бактериями-светлячками. Камера сообщается с
окружающей средой. В момент опасности рыбка выпрыскивает ее содержимое в воду
и исчезает из поля зрения преследователя под прикрытием светящегося облачка.
В морях, омывающих Индию и Большие Зондские острова, на рифах и вдоль берегов
обитают две совершенно необычные рыбки - аномалопс и фотоблефарон. У них под
глазами сидят, словно огромные бородавки, какие-то странные вздутия
бобовидной формы. Описавший их еще в 1920 г. крупнейший американский специалист по
светящимся животным Ньютон Гарвей доказал, что эти «бородавки» представляют
собой светоносные органы, заполненные люминесцирующими бактериями.
Зеленоватый свет, испускаемый фотофорами аномалопса круглые сутки, все время
пульсирует: 10 с он горит, а 5 - «выключен». Ночью он напоминает отражение луны,
как бы колышущееся на легких волнах. Стайка же фотоблефаронов, обосновавшаяся
между прибрежными камнями, создает впечатление, будто воду подсветили
гирляндой маленьких мигающих лампочек. Свет одной из этих рыбок бывает настолько
силен, что при окружающей полной темноте позволяет рассмотреть стрелки
карманных часов на расстоянии 2 м от рыбы. Светоносные бактерии поселились на
голове аномалопса и фото-блефарона, видимо, в очень давние времена. С той
поры рыбы успели «отрастить» для них специальные вместилища и, чтобы с толком
для себя использовать их благодатное сияние, «возвели» на бактериальных
вместилищах фотофоры-прожекторы очень сложного устройства. Фотофоры состоят из
многочисленных железистых трубочек, открывающихся своими наружными концами в
подкожные полости бобовидного органа, лежащего сразу под глазом. Полости
снабжены микроскопическими отверстиями, через которые они сообщаются с
внешней средой. Пространство между трубочками пронизано кровеносными капиллярами.
На внутренних концах трубочек сидят особые клетки, заполненные блестящими
кристаллами гуанина. Они выполняют роль маленьких зеркал, отражающих свет.
Далее идет светонепроницаемый слой, сложенный из черных пигментных клеток
(хроматофоров).
Есть рыбы, пользующиеся свечением бактерий для приманивания добычи. С этой
целью многочисленная семья удильщиков обзавелась еще настоящей рыболовной
снастью и, похоже, достигла в ее строении предельной изощренности. В морях,
омывающих Европу, а у нас - в Баренцевом и Черном, на глубине от 50 до 200 м
обитает рыба лягва, или морской черт, достигающая полутора метров в длину.
Прозвана она так за свой несуразный и совсем не рыбий вид. Действительно,
тело лягвы производит впечатление какого-то обрубка, куска мяса, из которого
природа словно только начала лепить что-то живое. Зато сколь совершенна ее
«удочка»! Первый луч спинного плавника у морского черта сильно удлинился,
сдвинулся на голову, ближе ко рту, и превратился в великолепное удилище, на
конце которого сидит «приманка» - маленький светящийся шарик. В нем и
помещаются светоносные бактерии. Почти всю свою жизнь лягва проводит на рыбалке,
притаившись среди камней и водорослей и выставив наружу волнообразно
извивающийся конец удилища. Часами может пролежать она совершенно неподвижно в
ожидании своей жертвы. Бурая окраска хищника сливается с окружающим фоном и
делает его совершенно незаметным. Но лягва не дремлет. Ее глаза, вращающиеся
независимо друг от друга, как у хамелеона, зорко следят за всем, что
происходит вокруг: один смотрит в одну сторону, другой - в другую. Вот к
соблазнительно шевелящейся перед самой пастью морского черта приманке приближается
какая-то рыба. Ей кажется, будто перед ней извивается светящийся червь. Не
успев его клюнуть, незадачливая рыба оказывается в огромной зубастой пасти
чудовища. Захват происходит с молниеносной быстротой, неуловимой для
человеческого глаза. Сейчас известно свыше 250 видов удильщиков, большинство из
которых живет на больших глубинах. У каждого своя оригинальная «удочка». Есть
удочки короткие и длинные, толстые и тонкие, жесткие и гибкие, простые и
складные. У одних удильщиков они чуть ли не в 10 раз длиннее тела, у других
только кажутся короткими, но могут, словно резиновые, растягиваться до такой
же длины. Светящаяся на конце удочки приманка похожа на зажженный фонарик,
сидящий на длинном шнуре. Внутри «фонарика» имеется полость, поделенная на
ячейки и заполненная слизью с плавающими в ней бактериями. Полость выстлана
прозрачными, собирающими свет клетками, а снаружи одета черным покровом из
пигментированных клеток. Когда эти клетки сокращаются, свет через
образовавшиеся промежутки свободно пробивается наружу.
Удильщики знамениты еще одним свойством. Все, что сказано об их «рыболовных
снастях», относится исключительно к самкам. Самцы у них крошечные, по массе
во много тысяч раз меньше своих подруг, и живут как паразиты, прочно
прирастая к телу самок. При этом у них исчезают челюсти, глаза, кишечник и прочие
органы, кроме кровеносной и дыхательной систем и, конечно, органов
размножения. Понятно, что при такой ситуации чем самец меньше, тем лучше. Впрочем,
самки совсем не в проигрыше: в нужный момент, когда созреет икра, самцы
оказываются у них «под рукой», и искать супруга во мраке бездны не приходится.
Самцы же находят своих избранниц, пользуясь в основном своим феноменальным
обонянием. Возможно, им в этом помогают и светящиеся «фонарики» самок.
Железы с бактериями-светлячками обнаружены у многих морских рыб,
относящихся к девяти семействам. В каких только частях тела они не помещаются! На
голове, на нижней челюсти, на брюхе, вокруг пищевода, внутри пасти, вдоль
боковой линии, возле прямой кишки и даже на хвосте! Вероятно, немало случаев
аналогичного симбиоза у рыб еще предстоит открыть. Большой специалист по части
светящихся животных японец И. Ханеда описал маленькую стайную рыбку лейогна-
тус, водящуюся в Индийском и Тихом океанах. Железа с неугасимым «огнем» у нее
кольцом обхватывает пищевод. Светящиеся бактерии, заглатываемые рыбкой вместе
с морской водой, через пищевод проникают в эту железу. Испускаемое бактериями
сияние, пройдя сквозь прозрачные мышцы лейогнатуса, создает иллюзию зажженной
молочно-белой лампочки. Если рыбку потревожить, она начинает светиться еще
ярче и при этом издает какие-то хриплые звуки. У рыбки газы, тоже изученной
Ханедой, светящаяся железа расположена там же, но испускаемые ею лучи падают
на плавательный пузырь, который одновременно служит рефлектором. Каракатицы,
кальмары и осьминоги всегда поражают своими огромными сложными глазами.
Подобно тому, как соцветие складывается из множества отдельных цветков, так и
глаза этих моллюсков «сложены» из сотен и тысяч мелких глазков. Собранные
воедино, они обеспечивают животному хорошее зрение. Казалось бы, зачем вообще
кальмарам и осьминогам глаза, коль скоро большинство из них живет на больших
глубинах, где царит вечный мрак? Оказывается, у многих глубоководных видов
имеются мощные фотофоры прожекторного типа, причем не менее сложно
устроенные , чем глаза. Ими животное освещает себе путь. Но в этих органах нет желез
с бактериями, и они светятся своим собственным светом. Однако наряду с
«прожекторами» кальмары и осьминоги приобрели также мешочки с бактериями, а
зачастую и необходимый арсенал линз, рефлекторов и т. п. Чаще всего такие
мешочки помещаются в мантийной полости и испускают спокойный, ровный свет.
Многочисленных туристов издавна влечет в японский залив Тояма полюбоваться ярко-
голубым свечением маленького кальмара ватазении. Весной, в пору размножения,
он устраивает сказочную иллюминацию, чуть ли не по всему заливу. Светящиеся
органы разбросаны у него повсюду - на нижней стороне головы, на брюшных
щупальцах, в мантийной полости, воронке; место для них нашлось даже на глазах.
Именно кальмары и каракатицы сумели использовать свет бактерий для
дезориентации своих врагов. Днем они устраивают «дымовую завесу», а ночью и на
больших глубинах выпускают слизь со светоносными бактериями, создающими легкое
облачко искрящихся огоньков. У каракатиц, например сепиол, светящийся мешочек
тесно связан с чернильной железой. Он или прилегает к ней снаружи, или
помещается в ее углублении. Благодаря такому устройству некоторые каракатицы,
когда нужно «потушить свет», выделяют в мантийную полость несколько капель
чернил ; растекаясь по мешочку с бактериями, они создают на время затемнение.
Любопытно, что одни виды каракатиц передают драгоценные бактерии своему
потомству через скорлуповые железы, другие, по-видимому, заражаются ими прямо
через морскую воду. Впрочем, случается, что подобной лучезарной «инфекцией» на
время «заражаются» и такие морские обитатели, которые специальных жилищ для
бактерий не приготовили. С чем же связана таинственная способность морских
животных и бактерий испускать свет? Установлено, что у первых имеется особое
жироподобное вещество люциферин, содержащее фосфор и способное окисляться, и
фермент люцифераза, который ему в этом помогает. При окислении люциферин и
начинает «фосфоресцировать». Естественно, что для свечения нужен кислород.
Чем больше его в воде, тем ярче свет. Предполагают, что те же вещества
заставляют сиять и симбиотические бактерии, хотя до сих пор их не удалось
выделить. Бактериальный свет достаточно силен. Световые возможности малюток
оценены с математической точностью. Чтобы составить о них наглядное
представление, достаточно такого примера. Если бы можно было тонким слоем культуры
светлячков покрыть купол собора ев. Петра в Риме, то на площади перед собором
было бы светло, как в лунную ночь. Известны даже случаи, когда залы музеев
освещали стеклянными колбами, в которые наливали культуру светоносных
бактерий. Нужен ли свет самим бактериям? По крайней мере, для поддержания жизни он
не требуется. Ученые считают свет побочным результатом их основной
жизнедеятельности, особым проявлением бактериального дыхания. Иными словами, не
светясь , бактерии не могли бы дышать.
«Детективы» микромира
Амебы нередко поедают друг друга. Удавалось наблюдать, как амеба веррукоза
заглатывала нитчатые водоросли, превосходившие ее длиной во много раз. При
этом амеба помещалась на средней части нити, обволакивая ее, и растекалась по
длине водоросли; конец нити она сгибала в петлю. Затем амеба снова
растекалась, но уже со всех сторон охваченной нити, и снова ее скручивала; это
повторялось до тех пор, пока животное не втянуло в себя целиком всю нить,
скрученную в клубок. Американскому биологу Г. С. Дженнингсу (1868—1947) довелось
увидеть, как амеба «охотилась» за шаровидной цистой эвглены. Амеба догоняла
шарик, а он от нее каждый раз откатывался - и так далее; амеба выпускала то
одну тонкую длинную псевдоподию (ложноножку: временный вырост, используемый
для увлажнения и захватывания), то две короткие; охота продолжалась некоторое
время, причем амеба много раз меняла свою форму; кончилось все тем, что
добычу угнала инфузория. Дженнингс приводит и иллюстрирует такой случай. Одна
амеба схватила (если можно так выразиться) другую. Жертва разорвалась
пополам, и передняя половина уползла. Поскольку псевдоподии у победительницы
сомкнулись не полностью, то, когда она изменила направление своего движения,
добыча выскользнула и стала уползать. Нападавшая амеба направилась вдогонку
ускользнувшей добыче и начала ее заглатывать. Так было два раза. Наконец,
почти заглоченная амеба все же выскользнула и ушла.
Один из видов солнечников.
Не только высокоорганизованные животные объединяются вместе для охоты на
крупную добычу. Крошечные солнечники (одноклеточные организмы), временно
соединяясь в группы по 10—20 особей, нападают даже на многоклеточных -
коловраток, мелких рачков. Прикасаясь к добыче аксоподиями (у солнечника так
называют ложноножки), они парализуют ее, а потом уже поедают. После совместного
переваривания добычи солнечники вновь расходятся.
Пример жгутиконосцев убеждает, что даже простейшие, эти самые примитивные
животные, все тело которых состоит из одной крохотной клетки, могут давать
приют еще более мелким и просто организованным живым существам.
Действительно, в простейших сплошь и рядом поселяются водоросли, грибы, бактерии, рик-
кетсии и вирусы. Конечно, не все такие квартиранты приносят хозяевам ощутимую
пользу (ведь среди них есть и паразиты!) и могут быть названы добрым именем
«симбионты», то есть организмы, находящиеся во взаимно полезных друг для
друга отношениях. Чаще всего о пользе вообще ничего не известно по той простой
причине, что их еще никто не изучал. Однако и полезные, и вредные, с нашей
человеческой точки зрения, сожители ведут себя довольно скромно и внешне мало
чем себя проявляют. Но, изучая жизнь парамеций (род инфузорий) аурелий,
исследователи столкнулись с необычным явлением. Некоторые их расы убивали
парамеций других рас того же вида, когда их пробовали содержать вместе. Сначала
думали, что парамеции из расы «убийц» выделяют в воду какие-то ядовитые
вещества, перед которыми их жертвы беззащитны. Однако никаких подобных веществ
обнаружить не удалось. Истинное оружие парамеций-убийц открыл американский
протозоолог Трейси Соннеборн. Им оказались какие-то загадочные
микроскопические существа, погруженные в цитоплазму клетки-хозяина. Приступив к их
обстоятельному изучению, Соннеборн вскоре убедился, что по своим свойствам они
не могут быть отнесены ни к одной из известных групп микроорганизмов, и
назвал их нейтрально - каппа-частицами. Каппа-частицы бывают двух типов.
Частицы одного типа содержат одно или несколько преломляющих телец (R-тела),
благодаря которым они так и сверкают под микроскопом. Их называют поэтому В-
частицами (от англ. bright - «светлый», «блестящий»). Частицы другого типа
таких телец не содержат, выглядят темными и называются N-частицами (от
nonbright - «неблестящий»). Оба типа частиц сходны и по строению, и по
биохимическому составу. Но способностью убивать «чужие» парамеции обладают только
В-частицы, да и то далеко не все. И вот что удивительно: парамецию заражают и
превращают в убийцу N-частицы, способные делиться. Из них, очевидно, каким-то
образом и образуются блестящие В-частицы. Поскольку в В-частицы входят R-
тела, на них теперь и перекладывают всю вину за «кровожадность» агрессивных
рас парамеций. Опыты показали, что заглатывание обычной, «мирной» парамецией
преломляющего тельца не проходит безнаказанно: у нее после этого возникают
явные признаки «отравления». С помощью электронного микроскопа удалось
разглядеть, что преломляющее тельце представляет собой ленту, скрученную в тугую
пружину, которая может при определенных условиях мгновенно развернуться и
нанести сильный удар. Некоторые специалисты считают, что акт убийства как раз и
связан с этим внезапным раскручиванием.
Каппа-частицы задали ученым немало задач. Самый главный вопрос: если это
живые организмы (а сомнений в этом, кажется, ни у кого не возникало), то куда
их отнести - к водорослям, риккетсиям, бактериям или вирусам? Тут-то,
пожалуй, полностью оправдывается поговорка: «Сколько людей, столько и мнений».
Действительно, суждения о природе каппа-частиц были и остаются самыми
различными. Говорит это только о том, что перед нами что-то совершенно особое.
Многое свидетельствует как будто об их сходстве с бактериями - размер, внешняя
форма, химический состав, способность размножаться делением. Как и у
бактерий, у каппа-частиц нет ядра. Но в отличие от бактерий у них нет и клеточной
оболочки, почти или совсем нет ферментов, а хроматиновые вещества не отделены
от цитоплазмы. Получается, что они намного примитивнее бактерий. От риккетсий
и особенно вирусов каппа-частицы отличаются прежде всего более крупными
размерами. Зато их поведение во многом напоминает поведение вирусов бактерий -
бактериофагов, точнее, их неинфекционных зачатков - профагов. Подобно профа-
гам, каппа-частицы прочно соединены с наследственным аппаратом парамеции. Они
дают ей иммунитет против угрозы со стороны других парамеций, влияют на ее
обмен веществ. Но в отличие от профага, включенного в бактериальную хромосому,
каппа-частицы диктуют свою генетическую «волю», находясь в цитоплазме
хозяина . Долгое время их считали особыми органеллами парамеций - плазмогенами.
Кроме того, новые фаговые частицы появляются на свет ценой гибели взрастившей
их бактериальной клетки, а только что образовавшиеся каппа-частицы, выбираясь
на волю, оставляют парамецию целой и невредимой. Все это характеризует каппа-
частицы как в высшей степени загадочных эндосимбионтов. (Эндосимбиоз -
сожительство двух форм, при котором одно животное обитает в теле другого). Судьбы
каппа-частиц и парамеций неразрывны, и, как было сказано выше, эта неразрыв-
ность закреплена наследственно. Каппа-частицы стали известны как первые
носители так называемой цитоплазматической наследственности, которой до их
открытия не могли найти правильного объяснения. Впрочем, иногда хозяин начинает
проявлять независимость, но она оборачивается для него пагубными
последствиями. Случается, что под воздействием парамеций размножение каппа-частиц сильно
замедляется, отставая от размножения хозяина. Тогда молодые парамеции,
освободившиеся от симбионтов, рискуют каждую минуту стать жертвой каннибализма
своих зараженных сородичей. Выходит, что каппа-частицы превратились в
необходимое средство личной безопасности. Кто их не имеет, обречен на гибель. У
парамеции аурелии были открыты и более крупные, похожие на каппа, частицы,
которые получили название лямбда-частиц. Они также выступают в роли убийц,
причем остаются смертоносными даже тогда, когда их выделяют из тела хозяина. Но
в дополнение к этому основному свойству лямбда-частицы, по-видимому, еще и
снабжают парамецию-хозяина витамином - фолиевой кислотой. Возможно, на нечто
подобное способны и каппа-частицы. Если это будет доказано окончательно, то
загадочный симбиоз каннибалов обогатится мирным, пищевым содержанием.
Содружество с микробоподобными частицами свойственно не одним парамециям.
Подобный симбиоз был открыт, например, у флагелляты критидии, которая
паразитирует в кишечнике клопов, живущих на латуке. В клетке критидии обычно
обитает лишь пара похожих на бактерии телец, которые размножаются простым
делением. То, что их не становится больше, объясняется, очевидно, тем, что
размножением телец, как и у парамеций, заведует клетка-хозяин. Впрочем, в опытах
при определенных условиях их удавалось заставить плодиться с такой быстротой,
что, переполнив тело критидии, они приводили ее к гибели.
В последнее время в парамециях и других одноклеточных обнаружили массу
новых, не менее таинственных частиц. Пожалуй, в простейших их оказалось больше,
чем в ядре атома. По традиции эти частицы обозначают греческими буквами
альфа, бета, мю, пи, эпсилон и т. д. Есть опасение, что если описание
«незнакомок» из симбиотического микромира будет продолжаться такими же темпами, то в
греческом алфавите для них скоро не хватит букв. Из всех существующих в
природе микросимбионтов микробные частицы простейших, обозначаемые греческими
буквами, - самые интересные. Они влекут к себе исследователей, во-первых,
заманчивой перспективой проникновения в сокровенные глубины живого микромира и,
во-вторых, вполне реальной возможностью заставить частицы, подобно многим
«настоящим» микроорганизмам, служить не только парамециям, но и человеку.
ЧЕРВИ. МОЛЛЮСКИ.
ЧЛЕНИСТОНОГИЕ
Дождевые черви - загадка
от «носа» до «хвоста»
Дождевые (их еще называют земляные) черви в истории образования земной коры
играли гораздо более важную роль, чем это может показаться с первого взгляда.
Почти во всех влажных местностях они необыкновенно многочисленны и,
сравнительно с собственной величиной, обладают довольно значительной мускульной
силой. Во многих местностях Англии на площадь в 1 акр (0,4047 га) ежегодно
выбрасывается более 10 т сухой земли, прошедшей через их тело, так что весь
поверхностный слой растительной почвы в течение нескольких лет проходит через
них. Словом, лучшего комбайна по вспашке, удобрению и вентиляции почвы не
найти. Черви наилучшим образом готовят почву для произрастания растений. Они
периодически подвергают ее действию воздуха и разрыхляют до такой степени,
что в ней не остается ни одного камешка крупнее тех, которые они могут
заглотить. Дождевые черви равномерно перемешивают все, подобно садовнику, готовя-
щему мелкую землю для своих растений. Они таскают в свои норки бесчисленное
количество сухих листьев и других частей растений - для закупоривания норок и
как пищевой материал. Листья, втаскиваемые червями в норки для пищи,
разорванные затем на мельчайшие нити и отчасти переваренные, перемешиваются с
большим количеством земли. Эта земля образует тот темный плодородный
растительный слой, который почти сплошь покрывает поверхность суши. Черви дают
свободный доступ воздуху в глубокие горизонты почвы. Если бы можно было
распределить по всей поверхности суши почву, перепахиваемую дождевыми червями за
каждые 10 лет, то получился бы слой толщиной в 5 см. Извлекая грунт из-под
предметов, лежащих на земле, черви способствуют их погружению в почву. Эту
работу они проделывают, медленно, но, в конце концов, с большим эффектом - в
землю погружаются и закапываются, например, камни или обломки стен зданий.
Дождевой червь мегасколидес.
В тропических лесах Южной Америки и Австралии встречаются дождевые черви-
гиганты длиной в 1-2 м. Например, длина австралийского червя мегасколидеса -
2м, а его толщина - в палец. Вбуравливаясь передним концом тела в почву, он
роет в ней длинные и широкие ходы. В более твердом грунте червь пропускает
землю через кишечник и выбрасывает ее наружу в виде кучки экскрементов. Живет
мегасколидес в земляных ходах, лишь иногда выставляя наружу переднюю часть
тела. Организм червя-гиганта настолько приспособлен к жизни под землей, что,
вынутый на поверхность, он оказывается совершенно беспомощным. Есть у этого
чрезвычайно полезного создания и другие загадочные и даже с высот сегодняшней
науки необъяснимые свойства. Например, если разрезать его пополам, приложить
один отрезок к другому и прочно скрепить их, половинки срастутся, и он будет
жить. Если взять трех одинаковых дождевых червей и у первого отрезать
головной конец тела, у второго - хвостовой, у третьего - середину, а потом сложить
все три отрезка так, чтобы каждый занял подобающее ему место, и скрепить их -
они не погибнут; такой сборный червь, сложенный из кусков трех разных червей,
будет продолжать жить. Через несколько недель раны заживут и отрезки
срастутся между собой. «Новый» червь ничем не будет отличаться от своих собратьев:
станет жить в земле, буравить ходы, искать пищу, расти и размножаться. Через
два-три месяца на нем не останется даже рубцов.
Завидная
способность
Способностью к регенерации, то есть восстановлению утраченных частей тела,
наделены очень многие животные, но в различной степени: одни - в большей,
другие - в меньшей. Есть животные, у которых способность восстанавливаться
проявляется особенно ярко. Это дождевой червь - о нем вы уже прочитали выше.
Это и небольшой плоский червь - плосковик (или планария), живущий в воде.
Если разрезать его поперек на пять-шесть кусков, то каждый из них станет
самостоятельным плосковиком, только меньшего размера. Есть животные очень простые
по строению, которые могут восстановиться из сотой части собственного тела.
Но природа поражает нас и более удивительными загадками. Одна из них связана
с муравьями.
Даже если отрезать у лесных муравьев брюшко, они днями продолжают еще
выполнять все функции нормального животного: таскают добычу, коконы, личинок,
защищаются... А обезглавленные муравьи в течение целого часа выполняют то, что
обычно делает нормальное туловище: ползают, выпрыскивают жидкость и т. д.
Грудь без головы и брюшка от получаса до часа ходит вокруг короткими шагами,
падает и снова поднимается. Отрезанные головы муравьев тоже долго живут,
обнаруживая нормальные реакции. В одном эксперименте две отрезанные головы
муравьев, взятых из разных колоний, поместили близко одна от другой в
стеклянную баночку. С помощью усиков-антенн они ощупали друг друга, начали открывать
и закрывать жвалы и, приблизившись благодаря этому друг к другу, вступили в
ожесточенную схватку, которая при постоянном взаимном ощупывании усиками
длилась 50 мин. Головы продолжали жить. Для насекомого потеря головы часто всего
лишь незначительное происшествие, которое вовсе не влечет за собой
немедленных неприятных последствий. Полужесткокрылые насекомые родниус могут прожить
в этом состоянии целый год. Реакции на свет продолжаются, причем это явление
общего порядка, обнаруживаемое среди многочисленных групп насекомых: глаза
вовсе не служат необходимой основой световой чувствительности, хотя и несут
задачу создания зрительных образов. Неясно, где сосредоточена эта загадочная
чувствительность: на одном уровне с самим кожным покровом или в нервной
системе?
Муравей-хирург с Новой Гвинеи.
Гигантских муравьев, обладающих мертвой хваткой, в Новой Гвинее часто
используют в примитивной хирургии в качестве... зажимов. Сблизив края раны,
хирурги-целители прижимают к ним челюсти муравья. Тельце насекомого обрывают, а
«зажимы» остаются на ране до тех пор, пока она не заживет.
Еще одно удивительное создание - всем знакомая улитка. На голове ее торчат
подвижные щупальца, которые то выступают наружу, то прячутся; на верхушке
каждого щупальца расположен глаз улитки. Даже если улитка лишится обеих щупалец
с глазами и к тому же кусочка головы, спустя две-три недели у нее снова
вырастут и недостающая часть головы, и щупальца, и, что важнее всего, глаза.
Будь на месте улитки другое животное, например, лягушка или ящерица, потеря
была бы невосполнимой, животное погибло бы.
Вспомните обыкновенного речного рака: у него обе клешни одинаковые. Но есть
разновидности раков, у которых правая клешня значительно крупнее левой.
Потеряв левую, меньшую клешню, такой рак непоправимого ущерба не получит:
недостающая клешня отрастет вновь. Попробуйте, однако, отнять у него правую,
большую клешню. Она появится вновь, но будет гораздо меньше по величине. Зато
оставшаяся нетронутой левая, маленькая клешня сильно увеличится, и рак станет
левшой; теперь он будет выглядеть иначе - левая клешня у него окажется
гораздо крупнее правой. Если по какой-либо причине рак лишится обеих клешней, эта
потеря тоже вскоре восстановится: вместо оторванных клешней появятся новые,
но они уже будут одинаковые. Любопытно, что у некоторых высших ракообразных
вместо отрезанного глаза иногда вырастает щупальце. Факты подобной
ненормальной регенерации достаточно известны. Потерянный глаз восстанавливается, если
сохранился глазной нервный узел. А когда одновременно с глазом удаляется и
глазной нервный узел, отрезанный глаз заменяется щупальцем. Ничего не
скажешь, завидными способностями наделены эти создания, и разгадка их тайн
многое могла бы принести человеку.
Морские звезды -
чудо царя Нептуна
Чемпионами по медлительности обычно считают черепах, славу которых
оспаривают южноамериканские ленивцы, но, бесспорно, рекордсмены по медлительности -
это иглокожие. Когда морские звезды «спешат» к добыче, их скорость может
достигать 15 см/ч. Способ передвижения морских звезд очень оригинален. Так
называемые амбулакральные ножки этих иглокожих могут сокращаться и вытягиваться
на значительную длину. Звезда выбрасывает ножки вперед и присасывается ими к
поверхности дна, а затем сокращает их и таким образом передвигается. Ножки
приводятся в движение давлением нагнетаемой в них воды. На верхней стороне
морской звезды между двумя ножками-лучами можно заметить небольшое светлое
пятнышко. Это мадрепоровая пластинка - вход в водно-сосудистую систему
животного . При большом увеличении видно, что сверху эта пластинка покрыта
расходящимися по радиусам бороздками. Приоткрывая щели между бороздками, звезда
засасывает воду. Под бороздками находится фильтр - известковая пластинка,
пронизанная мельчайшими порами. Они задерживают мелкие организмы, находящиеся в
морской воде.
Добычу звезды чувствуют на большом расстоянии. Если положить на дно кусок
рыбы, из-под всех камней и расщелин выползет множество разнообразных звезд.
Морские звезды - активные хищники и нападают даже на крупных двустворчатых
моллюсков. Это кажется просто невероятным - ведь усилие, с которым смыкаются
створки моллюска, исчисляется килограммами и в десятки раз превышает вес его
самого. Зачастую просунуть между створками лезвие ножа можно лишь с трудом. О
том, чтобы раскрыть створки руками, не может быть и речи. Однако звездам это
удается - с помощью амбулакральных ножек. Вот как это происходит. Обхватив
ножками-лучами раковину с двух сторон, звезда крепко присасывается к ней и
начинает методично сокращать ножки. Постепенно мускул, замыкающий створки,
утомляется, они приоткрываются, и звезда вводит внутрь раковины свой желудок.
Убив моллюска выделениями желудка, она переваривает затем жертву прямо в
раковине .
Строение морской звезды.
Особенно часто от набегов морских звезд страдают колонии таких ценных
промысловых моллюсков, как мидии и устрицы. Если моллюск не очень большой, то
звезда втягивает его целиком через рот в желудок, который занимает всю
центральную часть диска. Мягкие части перевариваются, а раковина выбрасывается
через рот наружу. Интересно, что еще в начале XX в. ловцы устриц, поймав
морскую звезду, разрывали ее на части и бросали обратно в море, считая, что
предают хищницу мучительной смерти. Они и не подозревали, что эти иглокожие
обладают способностью восстанавливать утраченные органы. Целое животное может
вырасти иногда из одного луча и всего из пятой части диска. Некоторые звезды
размножаются, разламываясь пополам, и потом каждая половина восстанавливает
недостающие части. Но это наблюдается редко. Обычно морские звезды выпускают
половые продукты в воду, где происходит оплодотворение и дальнейшее развитие
зародышей. Есть звезды, у которых яйца остаются в организме взрослой особи.
Так, у звезды птерастера молодь развивается в особой полости в верхней части
туловища, а затем выходит наружу, разрывая кожный покров тела родительницы.
Встречаются и такие звезды, которые вынашивают потомство в особых выводковых
камерах желудка, и пока дети растут, их мамы соблюдают строгую голодовку. Все
это - приспособления для защиты потомства. У взрослых морских звезд врагов не
так много. Надежной защитой этим беспозвоночным служит кожный покров, который
как бы инкрустирован массой известковых пластин, образующих у большинства
звезд жесткий скелет.
Спруты: вымыслы
и реальность
«Трудно представить себе образ более ужасный, чем одно из этих огромных
чудищ, таящихся в океанских глубинах, еще более мрачных от чернильной жидкости,
выпускаемой этими тварями в огромных количествах; стоит представить себе
сотни чашеобразных присосков, которыми оснащены его щупальца, постоянно
находящиеся в движении и готовые в любое мгновение вцепиться в кого и во что
угодно... И в центре переплетения этих живых ловушек - бездонная пасть с огромным
крючковатым клювом, готовым разорвать на части жертву, очутившуюся в
щупальцах . При одной мысли об этом мороз продирает по коже».
Так описал английский моряк и писатель Фрэнк Т. Буллен самое крупное, самое
быстрое и самое страшное из всех беспозвоночных планеты - гигантского
кальмара Architeuthis princeps. Рядом с этим своеобразным животным, увековеченным в
литературе под названием «могучий Кракен», грозные доисторические динозавры
выглядели бы не страшнее отощавших бездомных кошек. При коротких бросках
гигантский кальмар развивает скорость, превышающую скорость большинства рыб. По
размерам он не уступает среднему кашалоту и вступает в смертельную схватку с
этим левиафаном моря, вооруженным острыми зубами. Кажется невероятным, чтобы
столь свирепые и активные хищники могли принадлежать к той же группе
животных, что и неповоротливые, защищенные панцирем морские улитки и двустворчатые
моллюски. И все же, несмотря на поразительные различия в привычках и
внешности, те и другие обладают многими общими признаками, в том числе удивительно
сходным анатомическим строением. Согласно всем этим признакам кальмары
относятся к типу моллюсков - чрезвычайно разнообразной группе животных, куда
входит около 60 000 видов кальмаров, осьминогов, улиток, двустворчатых
моллюсков , устриц, морских гребешков и других существ, снабженных раковиной. Слово
«моллюск» латинского происхождения и в переводе означает «мягкий», поскольку
тело моллюсков действительно мягкое. Оно не разделено на сегменты. Все
моллюски обладают мускулистым органом - так называемой ногой, который претерпел в
процессе эволюции ряд видоизменений в зависимости от назначения. У кальмаров
и осьминогов этот орган служит для передвижения и преобразован в щупальца.
Тело моллюска заключено в оболочку, называемую мантией. Мантия кальмаров и
осьминогов имеет вид обтекаемого цилиндра, состоящего из прочных тканей. У
улиток и прочих моллюсков, снабженных панцирем, она покрывает верхнюю часть и
бока тела наподобие некоей просторной безрукавки и содержит клетки, которые
выделяют вещество, образующее ее известковую раковину. Во всех случаях под
мантией имеется полость, или камера, в которой находятся сердце, печень,
почки, желудок, жабры и органы размножения. Полость эта постоянно омывается
водой , богатой кислородом.
Кальмары, осьминоги, улитки, хитоны оснащены похожим на язык
приспособлением для скобления. Орган этот, называемый радулой, или теркой, состоит из
множества острых роговых зубчиков, укрепленных в прочной, эластичной ленте. Он
служит для того, чтобы соскабливать с камней водоросли, держать добычу и
рвать на части (перетирать) пищу. Некоторые хищные брюхоногие моллюски и
осьминоги с помощью радулы проделывают отверстия в панцирях других моллюсков и
ракообразных: целыми часами водя теркой по одному и тому же месту, хищники
вскрывают панцирь и начинают поедать добычу. Осьминоги вводят в получившееся
отверстие парализующий яд и пищеварительные соки, разрушающие ткани. Затем,
прильнув к бреши своим небольшим ротовым отверстием, они высасывают жертву.
Двустворчатых моллюсков осьминоги «вылущивают», а брюхоногих вытаскивают из
раковин своими мощными щупальцами. Основная пища головоногих моллюсков -
рыбы, крабы и ракушки. Но многие виды (особенно глубоководные) охотно едят
падаль. Едят и друг друга. Мелкие кальмары и осьминоги живут в постоянном стра-
хе за свою жизнь, которой угрожает алчность их более крупных собратьев. Это
одно из обстоятельств, затрудняющих содержание осьминогов в аквариумах: более
крупные спруты съедают мелких. И не всегда голод служит причиной
каннибализма . В свое время Аристотель, раздумывая о дурных обычаях полипусов, решил,
что они едят друг друга, чтобы поддерживать в себе жизненную силу: осьминог,
не отведавший осьминожьего мяса, будто бы хиреет и умирает.
Гигантский кальмар (спрут) Architeuthis princeps.
Еще более странная особенность спрутов - автофагия, самопожирание.
Натуралисты иногда наблюдали, как содержавшиеся в неволе осьминоги вдруг без всякой
видимой причины начинали сами себя поедать! Они обкусывали начисто
собственные щупальца и... умирали. Служить пищей голодным спрутам может порой самая
невероятная «дичь». Один натуралист из Сингапура видел во время отлива, как
небольшой осьминог (Octopus filamentosus) пожирал... паука. Паук дезис - большой
любитель моря. В отлив он бегает по мокрым камням и поникшим водорослям, а
когда море вновь заливает литораль (прибрежную зону), прячется в какой-нибудь
щели и затягивает вход паутиной. Паутина, словно водоотталкивающая ткань, не
пропускает воду, и в подводном убежище паука всегда сухо. Осьминог поймал
паука на пляже, когда тот был занят, по-видимому, поисками подходящей дырки,
в которой намеревался переждать прилив. В Полинезии рассказывают, что по
ночам осьминоги выползают на берег и охотятся на крыс, снующих по прибрежным
камням. Одна из наиболее распространенных приманок для осьминогов, которой
часто пользуются местные рыбаки, - грубая модель крысы!
Бывает, что осьминоги вылезают на берег, чтобы поохотиться на крабов.
Моллюски хорошо себя чувствуют только во влажной среде и долго оставаться вне
воды не могут. Говорят, что прежде чем выбраться на сушу, они обильно
поливают берег из особой воронки и таким образом обеспечивают себе максимум влаги
на опасном пути через каменистые дебри чуждой стихии. Полинезийцы верят, что
осьминоги залезают даже на фруктовые деревья, чтобы полакомиться сочными
плодами пандана. Действительно, установлено, что при случае осьминоги едят и
растения. В 1916 г. английский зоолог Мэсси описал осьминога, желудок
которого был набит водорослями. Мэсси решил, что хищник перешел на необычную диету
в силу обстоятельств: жил он в небольшой лагуне, отрезанной от моря, где,
кроме водорослей, не было ничего съедобного. Головоногие моллюски очень
прожорливы, однако при необходимости они могут подолгу голодать. В аквариумах
осьминоги иногда жили без пищи несколько недель, а насиживающие самки ничего
не едят около двух месяцев, иногда и больше, пока не выведут детенышей.
Водометные двигатели считаются большим достижением техники, однако моллюски
используют этот метод передвижения уже сотни миллионов лет. Непревзойденные
мастера подводного передвижения с помощью водометов - кальмары, осьминоги и
их знаменитый сородич - многокамерный наутилус. Мощные мышцы, расположенные в
торпедообразной мантии кальмара, приводятся в действие гигантскими нервами,
которые заставляют их то растягиваться, то сокращаться. Мышцы работают как
насос, накачивая и с силой выбрасывая воду из полости, в которой имеется пара
перьевидных жабер. Вода входит через щели по обеим сторонам шеи, течет назад
сквозь жабры, затем идет вперед и выбрасывается наружу через воронку.
Встревоженный или возбужденный кальмар быстро сокращает мышцы, при этом из воронки
вылетает мощная струя, а животное получает толчок в обратном направлении и
развивает удивительно высокую скорость, несясь как бы «кормой» вперед. Он
может передвигаться и передним ходом. Однако максимальной скорости животное
достигает, когда рассекает воду своим стреловидным хвостом, а змеевидные
щупальца волочатся сзади, принимая обтекаемую форму. Быстро поворачивая воронку
то в одну, то в другую сторону, кальмары носятся взад и вперед среди косяков
сельди, макрели и другой рыбы, заглатывая жертвы одну за другой. Зачастую,
вырвав из тела рыбы лишь кусок, кальмар набрасывается на другую. Нередко стаи
этих хищных моллюсков устраивают настоящие побоища, уничтожая свои жертвы без
всякой видимой нужды. Некоторые мелкие виды кальмаров развивают скорость,
достаточную, чтобы выскочить из воды и с помощью своих плавников совершить
планирующий полет, как это делают летучие рыбы. Члены экипажа «Кон-Тики»,
пересекшего Тихий океан, сообщали, что в тропических водах небольшие стаи
кальмаров пролетали над плотом на высоте 1-1,5 м, совершая прыжки до 15 м длиной.
Не имеющие столь обтекаемой формы шишкообразные мешковидные осьминоги -
пловцы не столь искусные. Нерегулярно выбрасывая струи воды, эти животные плавают
рывками и довольно неуклюже. Некоторые виды осьминогов всю жизнь плавают в
толще воды на средних глубинах, но большинство их довольствуется тем, что
семенит по дну океана, перебирая щупальцами.
Гигантские нервы (у некоторых экземпляров они толщиной со спичку) позволяют
кальмарам оценить обстановку и действовать намного быстрее других
беспозвоночных. Чувственные впечатления передаются в мозг, а моторные импульсы
вырабатываются в нем в 220 раз быстрее сигналов, проходящих по нервной системе
медузы. Опытным путем было установлено, что кальмары способны обучаться и
использовать полученные сведения. Они в состоянии ассоциировать одно событие с
другим и запоминать значение ассоциаций. Большой мозг кальмара оснащен
управляющими центрами, координирующими действия клубка усеянных присосками
щупалец , похожих на питонов, в процессе осязания, схватывания, ползания и
совокупления. И щупальца, и воронка головоногих во время их зародышевого развития
образуются из участков, которые у других моллюсков становятся «ногой». Вот
почему этот класс моллюсков получил название Cephalopoda, или головоногие.
Осьминоги, как указывает их название, имеют восемь щупалец, утончающихся к
концу и соединенных у основания перепонкой. Их концы почти постоянно
находятся в движении: то свиваются, то развиваются. Страшные «руки» осьминогов
оснащены двойным рядом удивительно цепких присосок. Эти животные предпочитают
избегать людей, а не нападать на них, однако были случаи, когда крупные
экземпляры хватали под водой ныряльщиков и держали в своих объятиях до тех пор, по-
ка те не погибали. Кальмары имеют, кроме восьми «рук», два особенно длинных
щупальца, каких нет ни у одного другого представителя царства животных. У
гигантского кальмара эти эластичные органы могут растягиваться до 10 м и более,
что равно высоте трехэтажного дома, и мгновенно сокращаться настолько, что их
не разглядеть среди остальных «рук». Концы этих живых канатов приплющены и
напоминают раскрытые ладони. Щупальца снабжены укрепленными на ножках
присосками с твердыми, усеянными частыми зубьями краями; на «ладонях» присоски
особенно многочисленны. А на некоторых «руках» есть вдобавок острые крючки,
которые могут втягиваться и выпускаться наподобие кошачьих когтей.
Осьминоги пускают свои клювы в ход, когда дерутся между собой, однако они
воюют не так часто и не с такой свирепостью, как кальмары. Но при встрече с
любым из этих животных следует соблюдать осторожность, так как их укусы
ядовиты. Однажды австралийский ныряльщик, ловец жемчуга, играл с маленьким
осьминогом. Ползая у ныряльщика по плечам и рукам, осьминог укусил его сзади в
шею - и спустя три часа человек умер. Головоногие отлично видят свою жертву и
своего врага. Чрезвычайно развитые глаза (у гигантских кальмаров они бывают
размером с футбольный мяч) создают неприятное впечатление, словно за вами
следят. Никто не знает, что именно они видят, но теоретически у необычных
глаз, которыми наделены кальмары и осьминоги, поле четкого зрения шире, чем у
человеческого глаза.
Хорошее зрение, быстрая реакция и значительная скорость не спасают, однако,
этих животных от различных рыб, морских птиц, тюленей и китов. Косяки трески
устраивают значительные опустошения среди мелких кальмаров, двигающихся
ровными рядами, словно отряды солдат. Кальмары - излюбленная пища кашалота. Этот
подвижный гигант, чтобы пообедать кальмарами, ныряет на глубину до 900 м.
Известны случаи, когда кашалот целиком заглатывал кальмаров длиной 10 м и весом
180 кг. Гроза осьминогов - мурена и морской угорь. Эти животные ищут жертву,
засовывая свою змеиную голову с пастью, усеянной зубами, в пещеры и
расселины, где могут скрываться осьминоги. Если осьминог слишком велик, чтобы
проглотить его целиком, мурена отрывает ему щупальца, обвившись вокруг них своим
длинным телом.
Люди ежегодно вылавливают около миллиона тонн осьминогов и кальмаров. В
Испании, например, каракатицы - национальное блюдо, а осьминог с начинкой да
еще с шоколадной приправой - превосходнейший деликатес. Еще древние римляне
запекали осьминогов целиком, начиняя ими огромные пироги, приправленные
пряностями.
Кроме скорости, головоногие владеют и множеством других своеобразных
способов избежать чужого обеденного стола и защититься от мурен и прочих врагов. В
арсенале защитных приспособлений у осьминога есть древнейшее средство
страхования жизни - автотомия (аутотомия) - самопроизвольное (рефлекторное)
отбрасывание частей тела. Восемь длинных «рук», которые исследуют каждую пядь
незнакомого пространства, когда осьминог выходит на охоту, чаще других частей
тела подвергаются опасности. Щупальца прочные - ухватившись за одно, можно
вытащить из норы всего осьминога. Вот тут спрут и «автотомирует» себя: мышцы
попавшего в плен щупальца спазматически сокращаются с такой силой, что сами
себя разрывают. Щупальце отваливается, словно отрезанное ножом. Хищник
получает его в виде выкупа за жизнь жертвы. Осьминог Octopus defillppi в
совершенстве постиг искусство автотомирования. Схваченный за «руку», он тотчас
расстается с ней. Щупальце отчаянно извивается - это ложный маневр
принесенной в жертву части тела: враг бросается на него и упускает главную цель.
Отверженное щупальце долго еще дергается, и если отпустить его на свободу, даже
пытается ползти и может присасываться. Осьминог отбрасывает обычно около 4/5
всей длины щупальца, хотя может оторвать его и в любом другом месте. Ящерица,
например, не обладает такой свободой действия: она переламывает свой хвост
только в строго определенной точке по заранее намеченной природой линии. Рана
на месте оторванного щупальца не кровоточит, кровеносные сосуды сильно
сокращены и тем самым как бы сами себя зажимают. Кожа на конце обрубка начинает
быстро нарастать на рану и затягивает ее почти всю. Приблизительно через
шесть часов после автотомии кровеносные сосуды расширяются, и из пораненных
тканей начинает слабо струиться кровь, которая плотным сгустком, словно
тампоном, закрывает не затянутую еще кожей «оперированную» поверхность. На
вторые сутки рана полностью заживает, и на месте утерянного начинает расти новое
щупальце. Через полтора месяца оно уже на треть приближается к своему
номинальному размеру.
Хотя автотомия и достаточно надежный способ страхования жизни, однако, он
очень расточителен. Осьминогу доступен и менее болезненный и более экономный
заменитель самокалечения. Головоногие моллюски в процессе эволюции приобрели
уникальнейшее оружие - чернильную бомбу. Вместо куска живой плоти кальмар
выбрасывает перед раскрытой, чтобы схватить его, пастью грубую имитацию
собственного образа. Он как бы раздваивается на глазах и оставляет хищнику своего
бесплотного двойника, а сам при этом быстро исчезает. Когда осьминог или
кальмар кидается в сторону, чернильное пятно остается на прежнем месте, вводя
врага в заблуждение. Если же чернила выпущены неподвижным животным, они
выполняют роль дымовой завесы. Каракатицы, живущие в вечном мраке глубин,
извергают яркое светящееся облако, которое приводит нападающего в такое же
замешательство , как и внезапно возникшее в залитой светом воде темное облако. В
чернилах содержится органическая краска из группы меланинов, близкая по
составу к пигменту, которым окрашены волосы человека. Оттенок чернил не у всех
головоногих одинаков: у каракатиц он сине-черного тона, у осьминогов -
черный, у кальмаров - коричневый. Чернила вырабатывает особый орган -
грушевидный вырост прямой кишки. Его называют чернильным мешком. Не все содержимое
чернильного мешка выбрызгивается за один раз. Обыкновенный осьминог может
ставить «дымовую завесу» шесть раз подряд, а через полчаса весь
израсходованный запас чернил полностью восстанавливается. Красящая способность чернильной
жидкости необычайно велика. Каракатица за 5 с окрашивает извергнутыми
чернилами всю воду в баке вместимостью в 5,5 тыс. л. А гигантские кальмары
выбрасывают из воронки столько чернильной жидкости, что морская вода мутнеет на
пространстве в сотню метров! Головоногие моллюски рождаются с мешком,
наполненным чернилами. Одна почти микроскопическая крошка-каракатица, едва
выбравшись из оболочки яйца, может тут же окрасить воду пятью чернильными залпами.
Выброшенные головоногими чернила растворяются не сразу - не раньше, чем на
что-нибудь наткнутся. Они долго, до 10 мин и больше, висят в воде темной и
компактной каплей. Но самое поразительное, что форма капли напоминает
очертания выбросившего ее животного. Хищник вместо убегающей жертвы хватает эту
каплю. Вот тогда она «взрывается» и окутывает врага темным облаком. Акула
приходит в полное замешательство, когда стайка кальмаров одновременно, как из
многоствольного миномета, выбрасывает целую серию «чернильных бомб». Она
мечется туда-сюда, хватает одного мнимого кальмара за другим и вскоре вся
скрывается в густом облаке рассеянных ею чернил. Чернила осьминога обладают еще и
свойствами наркотика: они парализуют обонятельные нервы атакующих их
хищников . После того как мурена побывает в чернильном облаке, она утрачивает
способность распознавать запах притаившегося моллюска, даже когда натыкается на
него! Парализующее действие осьминожьего наркотика длится больше часа.
Осьминоги обладают еще одним оружием защиты: они удивительно быстро и гармонично
окрашиваются под цвет окружающей их местности. Даже если оглушить или убить
осьминога, он не сразу потеряет способность менять окраску. Описан случай,
когда убитый осьминог, положенный на газетный лист, моментально изменил
окраску, сделавшись полосатым! Ведь он лежал на печатной странице и скопировал ее
текст, запечатлев на своей коже чередование черных строк и светлых
промежутков. По-видимому, осьминог этот был не совсем мертв, глаза его еще
воспринимали оттенки красок окружающего мира, который он навсегда покидал. Даже среди
высших позвоночных животных не многие обладают таким бесценным даром изменять
по желанию или необходимости окраску кожи, перекрашиваться, копируя оттенки
внешней декорации.
Моллюски, членистоногие и позвоночные - три крупнейшие ветви эволюционного
развития животного мира, и только среди них мы находим искусных «хамелеонов»,
способных изменять окраску сообразно с обстоятельствами. У всех головоногих
моллюсков, у некоторых раков, рыб, земноводных, пресмыкающихся и насекомых
спрятаны под кожей эластичные, как резина, клетки. Они набиты краской, словно
акварельные тюбики. Научное название этих чудесных клеток - хроматофоры.
Каждый хроматофор - микроскопический шарик (когда пребывает в покое) или
точечный диск (когда растянут), окруженный по краям, будто солнце лучами,
множеством тончайших мускулов - дилататоров, то есть расширителей. Дилататоры,
сокращаясь , растягивают хроматофор, и тогда содержащаяся в нем краска занимает
площадь в десятки раз большую, чем прежде. Диаметр хроматофора увеличивается
в 60 раз: от размеров иголочного острия до величины булавочной головки. Иными
словами, разница между сократившейся и растянутой цветной клеткой так же
велика, как между копеечной монетой и автомобильным колесом. Когда мускулы-
расширители расслабляются, эластичная оболочка хроматофора принимает прежнюю
форму. Сила сокращения дилататоров нисколько не уменьшается даже после
получасового напряжения, вызванного воздействием электрического тока. Дилататоры
часами и без перерыва остаются в напряжении, поддерживая на коже нужную
окраску. Хроматофор растягивается и сокращается с исключительной быстротой. Он
изменяет свой размер за 2/3 с, а по другим данным еще быстрей: за 1/2-1/7 с.
Каждый дилататор соединен нервами с клетками головного мозга. У осьминогов
«диспетчерский пункт», заведующий сменой декораций, занимает в мозгу две пары
лопастевидных долей. Передняя пара контролирует окраску головы и щупалец,
задняя - туловища. Каждая лопасть распоряжается своей, то есть правой или
левой стороной. Если перерезать нервы, ведущие к хроматофорам правой стороны,
то на правом боку моллюска застынет одна неизменная окраска, в то время как
его левая половина будет играть разными цветами. Глаза осьминога корректируют
работу мозга, заставляя его изменять окраску тела точно в соответствии с
фоном окрестностей. Зрительные впечатления, полученные животным, по сложным
физиологическим каналам поступают к нервным центрам, а те подают
соответствующие сигналы хроматофорам. Слепой на один глаз осьминог теряет способность
легко менять оттенки на безглазой стороне тела. Удаление второго глаза
приводит почти к полной потере способностей хамелеона. Исчезновение цветовых
реакций у ослепленного осьминога неполное, потому что изменение окраски зависит
также и от впечатлений, полученных не только глазами, но и... присосками. Если
лишить осьминога щупалец или срезать с них все присоски, он бледнеет и, как
ни пыжится, не может ни покраснеть, ни позеленеть, ни стать черным. Уцелеет
на щупальцах хотя бы одна присоска - кожа спрута сохранит все прежние
оттенки. Хроматофоры головоногих содержат черные, коричневые, красно-бурые,
оранжевые и желтые пигменты. Их сочетание, конечно, не может дать всего
разнообразия оттенков, которыми знамениты эти моллюски. Металлический блеск,
фиолетовые, серебристо-голубые, зеленые и голубовато-опаловые тона сообщают их
коже клетки особого рода - иридиоцисты. Они лежат под слоем хроматофоров и за
прозрачной оболочкой прячут множество блестящих пластиночек. Иридиоцисты
заполнены, словно комнаты смеха в парках, рядами зеркал, целой системой призм и
рефлекторов, которые отражают и преломляют свет, разлагая его на великолепные
краски спектра. Раздраженный осьминог из пепельно-серого через секунду может
стать черным и снова превратиться в серого, продемонстрировав на своей коже
все тончайшие переходы и нюансы в этом интервале красок. Бесчисленное
разнообразие оттенков, в которые окрашивается тело осьминога, можно сравнить лишь
с изменчивым цветом вечернего неба и моря. Игрой красок спрут выражает свои
чувства - и страх, и раздражение, и напряженное внимание, и любовную страсть.
К ней он прибегает в критические минуты жизни, чтобы ошеломить, напугать
врага . Кальмары тоже выражают страх и радость игрой красок. Калейдоскоп их
чувств составлен из золотисто-оранжевых и буро-красных тонов. Когда кальмар
спокоен, он бесцветен и полупрозрачен, как матовое стекло. Тогда чернильный
мешок черным провалом зияет на молочном теле животного-призрака. Раздражаясь,
кальмар становится пунцовым или оливково-бурым, и его «чернильница» исчезает
за потемневшими покровами. Если потревожить каракатицу Sepia officinalis, то
по ее бесцветному телу пойдут черные полосы, а вслед за ними начнут быстро
появляться и исчезать черные пятна. Самец этого вида во время ухаживания
покрывается пурпурными и белыми полосами.
Кальмары обитают во всех широтах - от поверхности до глубины более 3 300 м.
По подсчетам некоторых зоологов, их общий вес превышает суммарный вес особей
двух любых видов животных, обитающих на суше или в море. Может быть, это и
преувеличение, но в Мировом океане и в самом деле существует невероятное
количество этих моллюсков. Самым крупным из всех увиденных человеком кальмаров
был Architeuthis princeps, выброшенный на отмель в Новой Зеландии в 1888 г.
Он достигал в длину 17 м, причем более 10 м приходилось на долю щупалец.
Подобные чудовища редко появляются на поверхности, но некоторые зоологи
полагают , что в глубинах скрываются еще более крупные виды кальмаров с длиной тела
до 23 м и щупалец до 15 м.
Один пойманный китобоями кит, который, по-видимому, был болен, отрыгнул два
щупальца кальмара, каждое по 13 м длиной. Специалисты по головоногим
предполагают, что щупальца эти принадлежали особи весом 3 900 кг и длиной 20 м. 15-
метровый кальмар оставляет на шкуре кашалота следы от присосок диаметром 10
см, по форме напоминающие крышки от пивной бутылки. У некоторых пойманных
китов были обнаружены рубцы от присосок диаметром 4 6 см. Осьминоги не могут
сравниться с такими великанами: 50-килограммовый экземпляр осьминога с
щупальцами длиной 8,5 м - достаточно большая редкость. А сравнивать их
характеры - все равно, что сравнивать тигра с котенком. Кальмары нападают на все
подряд, даже на неодушевленные предметы и других кальмаров. Осьминоги же,
хотя они наряду со скатами-манта, похожими на летучих мышей, и получили
прозвище «дьявольские», в действительности, как правило, пугливые животные, в
случае опасности предпочитающие укрыться в какой-либо щели или прилепиться к
скале, стараясь остаться незамеченными. Кусто считал, что «скорее фермер на
поле будет атакован тыквой, чем ныряльщик осьминогом».
Кальмары, осьминоги и прочие моллюски произошли от похожих на «морское
блюдечко» существ, ползавших по морскому дну еще 500 млн. лет назад. Примитивные
головоногие положили начало двум ветвям потомков. Представители одной ветви
сохранили внешнюю раковину. Из них до нашего времени дожили всего три вида
жемчужного, или многокамерного, наутилуса. Это животное водится возле рифов в
юго-западной части Тихого океана и встречается на глубинах до 600 м. У него
около девяноста лишенных присосок щупалец, которые выходят из открытого конца
изящной, живописно украшенной раковины, туго закрученной наподобие бараньего
рога. Сам жемчужный наутилус обитает в самой просторной и самой новой из
своих 33—36 камер. Он имеет клюв, как у попугая, может передвигаться с помощью
«водометного устройства», но у него нет ни чернильного мешка, ни развитых
глаз. Незанятые «отсеки» панциря заполнены газом, который поддерживает
животное на плаву.
У представителей второй ветви раковина врастала в тело и при этом
постепенно уменьшалась. Так, у каракатиц, например у Sepia, этот внешний скелет пре-
вратился в известковую пластинку, или «морскую пенку», а у кальмаров от него
остался лишь тонкий внутренний панцирь, пластинка из материала, похожего на
рог. Скелет осьминога представляет собой всего лишь два рудиментарных твердых
элемента, к которым прикреплены мускулы. Утрата раковины играла решающую роль
в успешном развитии головоногих. Тяжелые доспехи, сохранившиеся у брюхоногих
и двустворчатых моллюсков, обеспечивают им защиту и иные преимущества, но
лишают их подвижности и возможности чувственного восприятия внешнего мира. Как
только кальмары и осьминоги утратили свои громоздкие раковины, они обрели
высокую подвижность и сформировали особые органы для обработки большего
количества информации, поступающей из внешней среды. Благодаря приобретенным в
результате этого процесса крупному мозгу, острому зрению и быстроте реакции эти
животные стали самыми подвижными и наиболее развитыми из всех водных
беспозвоночных .
Даже новорожденные осьминоги не остаются безоружными. Пока не развились еще
собственные боевые средства малюток, они вооружаются ядовитыми стрелами
медуз. Медузы жалят, как крапива. Их щупальца усажены микроскопическими
батареями стрекающих пузырьков - нематоцистами. Каждый пузырек - небольшая
колбочка с ядом, в ней свернута спиралью боевая пружина. На конце пружины -
острая стрела. Если коснуться медузы - пузырек лопается, пружина
разворачивается, и стрела вонзается в тело. Сотни отравленных стрел застревают в коже, и
кожа начинает гореть, как от ожога. Однажды немецкий ученый Адольф Нэф ловил
в Средиземном море личинок тремоктонусов - миниатюрных пелагических
осьминогов - и с удивлением обнаружил, что каждая личинка держит перед собой в
слабеньких «ручонках» заграждение из обрывков щупалец медуз. Нэф решил, что
стрекающие нематоцисты, которыми усажены щупальца медузы, служат осьминожьим
младенцам в качестве оружия.
Ни одно из живых существ не владеет таким разнообразием защитных инстинктов
и столь совершенной «боевой техникой», как головоногие моллюски. Только у
головоногих есть восемь (или десять) мускулистых «рук», а на «руках» когти и
сотни присосок; хищный клюв и яд; глаза зоркие, как у орла, и инфракрасное
зрение; реактивный «двигатель» и умение парить над морем; запас воды для
путешествия по суше, автотомия и регенерация оторванных щупалец; «дымовая
завеса» и «наркотик» для хищных рыб; самый совершенный в мире камуфляж и,
наконец, прожекторы и опознавательные огни. Кобра вооружена только ядом, удав -
силой могучего тела, заяц и лань - быстротой ног, орел - когтями и клювом,
тигр - зубами и когтями. А у осьминога есть все перечисленные выше виды
вооружения . Недаром Герберт Уэллс произвел своих марсиан от осьминогов.
РЫБЫ. ЗЕМНОВОДНЫЕ.
ПРЕ СМЫКАЮЩИЕ СЯ
Летающие рыбы
Иногда в открытом море можно наблюдать странное явление: точно стая
воробьев вспорхнула с волны, пролетела несколько десятков метров, чуть прикоснулась
к волне и быстро полетела дальше. Это чудесные серебристые рыбки, грудные
плавники которых превратились в крылья. Сколько прародителей таких летающих
рыбок гибло из поколения в поколение, пока их плавники не развились в крылья,
позволяющие им выпрыгнуть из воды и улететь от погони на сотню метров! Способ
очень эффективный, потому что враг теряет направление погони. Но крыло рыбки
- это крыло не птицы, а планера. Летающая рыбка не машет крыльями. Спасаясь
от преследования, она быстро плывет к поверхности моря, энергично работая
хвостом, крылышки-плавники прижаты к бокам туловища, все тело устремлено
вверх. Наконец рыбка достигает поверхности. Подобно гидропланеру, она делает
«разбег», расправляет крылья и взлетает, поддерживаемая встречным потоком
воздуха. В воздухе рыбка летит, как планер. «Мотор» - ее хвост, он работал в
воде. Если нужно лететь дальше, рыбка коснется волны, опять наберет
необходимую скорость и вновь взлетит. Обычно она пролетает 100—150 м, находясь в
воздухе около 20 с. Наблюдали и более длительный полет - до 400 м с нахождением
в воздухе до 1 мин. Планировать этой рыбке помогают также отраженные от волн
воздушные потоки. Ими можно объяснить и залет рыбок на палубу высокого
корабля. Ночью, когда рыбка не видит темного борта, она подлетает вплотную к нему,
и обтекающий корпус поток воздуха заносит ее на палубу.
Летучие рыбы, принадлежащие в основном к семейству экзоцетовых, обычны в
тропических водах всех океанов и довольно хорошо изучены. Известно, что полет
этих рыб пассивный, планирующий. Сведения о летучих рыбах других
систематических групп из иных вод гораздо скуднее. Видимо, поэтому бытует мнение, что
рыбам вообще недоступен активный, машущий полет. Однако природа гораздо
многообразнее, чем нам представляется. Оказывается, именно такой полет
свойственен мелким, длиной не более 9-10 см, рыбкам из семейства харациновых, живущим
в пресных водах Южной Америки. Эти рыбки могут выпрыгивать из воды и с шумом
пролетать по воздуху до 3-5 м с помощью взмахов довольно длинных и
заостренных грудных плавников, относительные размеры которых меньше, чем у экзоцетид.
Однако плавники эти снабжены гораздо более мощными мышцами, и кости плечевого
пояса развиты значительно сильнее - они напоминают киль на грудине птиц. Вес
мышц, приводящих в движение грудные плавники, достигает 25% от веса тела,
тогда как у родственного, но «нелетучего» рода тетрагоноптерус - всего лишь
0,7%.
Полет летучей рыбы.
«Обычная» нелетучая рыба, выпрыгивая из воды, движется в воздухе по
инерции: путь ее падения, как правило, ближе к вертикали, чем путь подъема, то
есть падает она по более крутой дуге. У летучих харацинид, напротив,
траектория подъема нередко значительно круче траектории спуска; достигнув высшей
точки, они летят, лишь постепенно опускаясь к воде. Быстрому набору
максимальной скорости, необходимой для полета, способствует сравнительно небольшое
удлинение плавников-«крыльев», как у птиц, развивающих с места значительную
скорость. Длительный машущий полет для рыб, видимо, затруднителен не только
из-за их водного дыхания (кстати сказать, у пресноводных рыб в тропиках оно
не так уж редко дополняется воздушным), но и из-за замедленного обмена
веществ. Всем летучим рыбам, насколько это известно, полет служит лишь
средством защиты от водных хищников, более опасных, чем воздушные. На океанских
просторах, открытых ветрам, выгоднее оказался планирующий полет, тогда как во
внутренних водах развился машущий. Любопытно, что сходные изменения в
плечевом поясе и мышцах грудных плавников отмечены и у нашей чехони. При длине
рыбки 23 см вес мышц, приводящих в движение грудные плавники, достигает 4,3%
от веса тела, а у родственного ей леща (длиной 24 см) - всего лишь 0,9%. Так
что, возможно, у чехони это зачатки машущего полета, пусть в самом
примитивном виде. Проверить данное предположение можно с помощью киносъемки молодых
рыбок, выпрыгивающих из воды.
Как рыбы слышат,
видят и... говорят
Судя по структуре глаза рыбы, картина мира, видимая ею, смутная,
расплывчатая. Смутная, потому что самая чистая вода менее прозрачна, чем воздух. Это
уменьшает освещенность под водой, поэтому рыба не в состоянии видеть дальше
30 м. Близорукость рыб - результат их приспособления к ограниченной
видимости . Люди же, наоборот, безнадежно дальнозорки, оказавшись в воде без очков
или маски. Зато если человек оснащен этим снаряжением, он видит более мелкие
предметы, чем некоторые виды тунца и скипджека на той же дистанции. Рыбам не
нужны веки, они никогда не плачут. Морская вода, постоянно омывающая
поверхность глаз, очищает их от посторонних предметов, заменяя веки и слезы. Но
если рыбы не могут закрывать глаза, то спят ли они? Оказывается, они
преспокойно могут спать с открытыми глазами, как люди - с открытыми ушами. Одни
дремлют, вися в воде, другие ложатся на дно, третьи накрываются с головой
«одеялом» из донных отложений. Расположение глаз по бокам головы позволяет рыбам
смотреть в нескольких направлениях одновременно. Однако предметы, находящиеся
по обе стороны от них, кажутся им плоскими, точно на киноэкране. Рыба
воспринимает мир в трех измерениях лишь в узкой зоне впереди себя, где оба ее глаза
видят одновременно одно и то же. Заметив в стороне любопытный предмет, рыба
поворачивается к нему «лицом», чтобы определить дистанцию до него. Впрочем,
это не относится ко многим придонным видам рыб, глаза у которых сдвинуты к
верхней части головы, что значительно расширяет поле их бинокулярного зрения.
Рыбы плохо видят, что происходит на поверхности воды. Кроме того, преломление
лучей, попадающих из воздушной среды в водную, искажает действительное
положение таких мелких предметов, как насекомые и наживка. Однако некоторые рыбы
нашли выход. Так, маленькая серебристая рыбка-брызгун (Toxotex), не всплывая
на поверхность, выбрасывает в воздух струю высотой около метра и сбивает ею
мух и других насекомых. А мальки лосося, выпрыгивая из воды (прыжок нередко
начинается от самого дна), могут ловить насекомых, летящих на высоте до 40 см
над ее поверхностью.
Издавна повелось с морем связывать молчание. Писатели повторяют такое
выражение , как «морской покой», а поэты любят размышлять о «безмолвном море». Но
практикам - рыбакам и мореплавателям - хорошо известно, что под изолирующим
звук поверхностным слоем океана не смолкая звучит хор различных «голосов».
Малайцы, прежде чем забросить сети, опускают голову в воду, прислушиваясь к
рыбьим сигналам. Рыбакам, уходящим на промысел в Желтое и Китайское моря на
своих тонкобортных судах, мешают спать звуки, похожие на «шум ветра в
зарослях бамбука». Жители островов Тихого океана и побережья Западной Африки
испокон веков слушают море, прижав ухо к ручке весла. Во время Второй мировой
войны военные моряки с помощью чувствительных приборов следили за появлением
вражеских подводных лодок. В наушниках стоял невообразимый гвалт, состоявший
из самых странных звуков, похожих то на грохот якорных цепей, то на шум
генераторов, то на кудахтанье куриц, то на гомон играющих детей. В 1942 г.
гидрофоны, то есть подводные микрофоны, установленные у входа в Чесапикский залив
(США), уловили таинственные Звуки, напоминающие «удары пневматических
молотков, вспарывающих бетонный тротуар». Флотские специалисты были поражены:
оказалось , громкость подводных звуков так велика, что от них могут сдетонировать
акустические мины. После войны начались работы по выявлению источников этих
непонятных звуков. Очевидно, их издавали животные, но какие именно и почему?
Ученые прослушивали, наблюдали и фотографировали сотни морских животных - от
креветок до морских петухов и от кузовковых рыб до дельфинов. В результате
исследований было установлено, что обитатели тропических и субтропических
морей гораздо «разговорчивей», чем жители более прохладных вод. Особенно шумно
в теплых прибрежных водах, и все животные как никогда «разговорчивы» в период
спаривания. Гудки и сигналы, настолько сильные, что могут воздействовать на
взрыватель акустической мины, издают самцы рыбы-жабы (Opsanus tau),
призывающие самок. Это одни из самых шумных обитателей мелководий от залива Мэн до
Кубы. Самец рыбы-жабы издает также отвратительный сварливый вопль, когда
какая-нибудь другая рыба проявляет интерес к его гнезду. А виновницей
переполоха в Чесапикском заливе была рыба микропогон (Micropogon undulatus) из
семейства горбылевых. Даже когда один микропогон зовет свою подругу, издаваемый им
звук похож на частый стук по выдолбленному изнутри бревну. Но когда в мае и
июне в Чесапикский залив для нереста приходит от 300 до 400 особей, они
поднимают совершенно невыносимый шум. (Акустики во время Второй мировой войны
даже решили, что это противник глушит их гидролокаторные установки.)
Существует около 150 видов горбылевых, и их «вечерние хоры» слышны во всех теплых
морях мира.
Лишь о немногих видах рыб можно с натяжкой сказать, что они
«разговаривают». Чаще всего рыбы издают звуки, когда питаются, дерутся, когда испуганы,
раздражены, собираются в сообщества или же пытаются отыскать дорогу. Подобно
людям, они невольно вскрикивают, испытывая страх или тревогу. В трудную
минуту огромная океанская луна-рыба (Mola mola) весом до 900 кг скрипит зубами и
хрюкает наподобие свиньи. Отражая нападение, морской петух и рыба-жаба
зловеще рычат, а рыба-еж издает скрежет и вой, которые так же неприятны для
некоторых ее врагов, как и ее оружие - острые иглы. Если поймать одну рыбу из
косяка, она может подать сигнал, предупреждающий остальных об опасности и
обращающий их в бегство. Ночные рыбы и обитатели сумрачных глубин, куда почти не
доходит свет, например, морской сомик, возможно, находят своих супругов по
издаваемым ими звукам. Рыба-белка и рыба-попугай скрежещут зубами,
расположенными в задней части горла, и этот скрежет усиливается, резонируя в
находящемся рядом плавательном пузыре. Другие рыбы, например, рыба-жаба, горбыли и
морские петухи, издают стоны и ворчание также используя свой плавательный
пузырь в качестве резонатора. «Струнами» служат мускульные волокна,
расположенные снаружи или внутри стенок пузыря. Благодаря сокращению и ослаблению мышц
плавательный пузырь вибрирует. По сообщениям ученых, у некоторых спинорогов
ниже грудных плавников обнажена туго натянутая, точно барабан, часть
плавательного пузыря, по которому рыба бьет, точно барабанными палочками, лучами
плавников, издавая ритмичный перекатывающийся звук. «Музыкальный голос»
американского угря, напоминающий слабый мышиный писк, - это шум газа,
вырывающегося из плавательного пузыря. Нет смысла издавать звуки, если их никто не
услышит. У рыб нет ни наружных «слуховых рожков», ни барабанных перепонок, но
зато толстые кости их черепа превосходно проводят звук. В воде звук
распространяется дальше и быстрее, чем в воздухе, и звуковые колебания,
воспринимаемые этими костями, передаются в среднее ухо.
У сельди и форели имеется продолжение плавательного пузыря, тесно связанное
с внутренним ухом; оно служит резонатором и усиливает звуковые колебания.
Внутреннее ухо позволяет рыбе сохранять равновесие, как это происходит и у
человека. Если удалить его у рыбы хирургическим путем, она утрачивает чувство
равновесия, но по-прежнему реагирует на низкочастотные звуковые колебания.
Рыба слышит и ощущает с помощью своей боковой линии. Подобным образом и мы
ощущаем звуки, когда кладем ладонь на гитару или рояль во время игры на этих
инструментах. Из всех обитателей животного царства лишь рыбы и немногие
земноводные обладают таким высокоразвитым шестым чувством. С его помощью, как
костистые рыбы, так и акулы обнаруживают приближение врагов и будущих жертв
задолго до того, как их увидят. Вдоль всего тела рыбы, по обеим его сторонам,
проходит наполненный слизью канал, разветвляющийся в голове. Лежащий
непосредственно под кожей, этот канал иногда заметен в виде темной линии, идущей
от головы к хвосту. Короткие канальцы, или поры, пронизывающие чешуйки,
соединяют эти каналы с внешней средой. При движении рыб в море возникают волны,
или изменения давления, которые воспринимаются боковой линией и вызывают
перемещение слизи. Это перемещение воздействует на волоски, соединенные с
мозгом нервами и пучками сенсорных клеток. Если рыба улавливает колебания,
создаваемые другими животными, логично предположить, что она может улавливать и
свои собственные колебания. Волны, идущие от рыбы при ее передвижении,
наталкиваются на предметы, попадающиеся на пути,
и,
вероятно, отражаясь от них,
принимаются боковой линией. Если рыбы действительно ощущают отраженные волны
и благодаря им получают информацию, то именно этим свойством можно объяснить
их способность быстро обходить препятствия в темноте и безошибочно отыскивать
крохотные расщелины в скалах. Некоторые ученые считают, что рыбы способны
определять расстояние до того или иного предмета или до океанского дна, измеряя
время, нужное для того, чтобы издаваемый ими звук вернулся назад и был
воспринят ухом или боковой линией. Кроме того, с помощью боковой линии рыба
получает информацию о скорости и направлении течений, а изменения глубины она
воспринимает, очевидно, как изменения давления.
Второй
СПИННОЙ ППаВНИК
Боковая
пиния
ХВОСТОВОЙ
плавник
Первый
спинной плавник
Ппаватепьный
пузырь
Мышечная
тмнь
Мочевой пузырь
Брюшной плавни
Анапьное Кишечник Сепезенка
отверстие
пииной мозг
слов ной мозг
Орган
обоняния
Жаберная
артерия
:ердце
Печень
дной плав ни и
Строение рыбы.
Ощущения, воспринимаемые боками рыбы, помогают ей сохранять свое место в
косяке. Около 2000 видов морских рыб перемещаются косяками, объединяясь
вместе , вероятно, по той же причине, что и многие наземные животные. Обычно
хищники рассматривают косяк рыбы или группу антилоп как единый крупный организм,
напасть на который не так просто, как на отдельного индивидуума, отбившегося
от группы. Каждая особь держится в косяке на определенном расстоянии от своих
соседей и движется параллельно им. Все вместе они движутся вперед,
поворачивают или спасаются бегством, словно единое целое. Миллионы рыб могут
передвигаться так, словно это одно гигантское существо, управляемое одним мозгом.
Как это удается рыбам - достоверно неизвестно. Не раз ученые наблюдали, как
голова длинного извивающегося косяка рыб случайно примыкала к хвосту, и тогда
стая начинала довольно долго вертеться на одном месте наподобие карусели,
пока какая-либо другая случайность не прерывала это бессмысленное кружение.
Лабораторные опыты показывают, что мальки узнают друг друга по внешнему виду, а
подрастая, все чаще соединяются попарно. Внимание их привлекает, возможно,
цвет или движение, либо и то и другое.
У некоторых рыб, как установлено, хорошее цветное зрение, строение их глаз
свидетельствует о том, что они легко улавливают движение. Но зрением
объясняется еще не все, поскольку есть виды рыб, остающиеся в косяках и ночью. По-
видимому, для сохранения параллельного положения и дистанции требуется иное
чувство. Вполне возможно, что эту роль выполняет боковая линия.
Рыбы также обладают обонянием, вкусом и осязанием. Хотя большинство рыб
может отыскать себе пропитание по запаху, все же лишь у немногих обоняние
развито в такой степени, как у акул. Угорь, например, ощущает наличие фенилэти-
лового спирта, даже если в его носовой мешок попадает всего одна молекула
этого вещества. Широко распространено мнение, что лосось среди бесчисленного
множества притоков определяет свой родной ручей по характерному для него
аромату. Рыбы не отличаются чересчур изысканным вкусом. Большинство попросту
откусывает от добычи куски и глотает их, а то и проглатывает жертву целиком, не
обращая внимания на вкусовые тонкости. Сладкий вкус, вероятно, им вовсе не
знаком, поскольку в море сладкого очень мало. Зато, по-видимому, они по
достоинству могут оценить горькую, соленую и кислую пищу. Кроме неподвижного
языка, который есть не у всех рыб, различные виды имеют вкусовые бугорки на
губах, усиках, голове, на хвосте, а то и по всему телу.
Осязают рыбы всей поверхностью кожи, как и млекопитающие. Свободные нервные
окончания разбросаны у них по всему телу, особенно на голове, губах и
подбородке . Однако они могут осязать и на расстоянии, при помощи боковой линии.
Как это сравнительно недавно было выяснено, около 500 видов рыб способны
вырабатывать значительное количество электричества. Электрический угорь
(Electrophorus), который водится в водах Южной Америки и в действительности
вовсе не угорь, вырабатывает ток напряжением до 500 В. Такой энергии
достаточно, чтобы свалить мула или зажечь небольшую электрическую вывеску.
Строение его электрических органов такое же, как и у аналогичных органов
электрического ската, однако, сила удара много больше. Как и у скатов, эти удары
отпугивают врагов и оглушают добычу. Однако электрические рыбы вырабатывают и
слабые токи, которые они используют так же, как мы используем сигналы
радарных установок. Electrophorus, например, испускает слаботочные импульсы,
идущие по всем направлениям. Все предметы - как неподвижные, так и движущиеся -
оказывают влияние на рисунок сигнала, поскольку их электропроводность
отличается от электропроводности воды. Рыба, улавливая эти изменения, получает
достаточное представление об окружающей ее среде, чтобы успеть избежать встречи
с врагами, обойти различного рода препятствия и отыскать себе пропитание.
Кроме Electrophorus подобным образом действуют и некоторые другие
пресноводные и морские рыбы. Если рыбы ощущают столь незначительные изменения напря-
женности создаваемого ими электрического поля, то, возможно, они могут
использовать свои гальванические способности, чтобы «разговаривать» друг с
другом. Японские исследователи установили, что некоторые электрические рыбы
реагируют на импульсы, посылаемые другими рыбами, изменением характера
собственных импульсов. Поэтому нетрудно себе представить двух угрей,
переговаривающихся между собой с помощью своеобразной «азбуки Морзе». Известный немецкий
естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт, наступив как-то на электрического
угря, жаловался, что «весь день испытывал острейшую боль в коленях и почти во
всех суставах». Испытывают ли такую боль рыбы? Разумеется, никто не знает
этого наверняка, но, судя по наблюдениям, они не ощущают ее столь остро, как
люди. Боль - понятие не только физическое, но и психологическое. У людей
физическая боль ощущается в результате передачи в кору головного мозга
информации с помощью сенсорных нервов. У рыбы нет коры головного мозга или подобного
ему органа.
Часто рассказывают историю про одного рыбака, поймавшего рыбу на крючок,
впившийся ей в глаз. Когда он вытащил крючок, вместе с ним вылез и глаз.
Рыбак бросил рыбу назад в воду и решил испробовать, что за наживка - рыбий
глаз. Не успел он забросить леску, как на крючке у него снова оказалась рыба.
Причем это была та самая одноглазая рыба, которую он только что швырнул в
воду. По-видимому, она не испытывала значительного психологического или
эмоционального воздействия боли, а физическая боль была не настолько велика, чтобы
помешать ей искать пропитание. Чем ниже на эволюционной лестнице находится
животное, тем сильней должно быть воздействие на него, чтобы болевая реакция
стала очевидной. Видимо, подобные существа или вообще нечувствительны к боли,
или же просто не в состоянии выразить ее привычным для человека способом.
Если бы каждая рыба, попавшая на крючок, издавала пронзительный вопль, рыбная
ловля превратилась бы в сплошной кошмар.
Морские змеи
Около 350 млн лет тому назад дышащий воздухом сородич целаканта - латимерий
выкарабкался из воды на своих неуклюжих кистеперых плавниках и стал первым
позвоночным, начавшим жить на суше. Растения и беспозвоночные уже успели
распространиться там, проникнув с моря в верховья рек, поэтому перед
позвоночными предстали роскошные первобытные леса, кишевшие скорпионами, пауками и
насекомыми. В условиях теплого, устойчивого климата и изобилия пищи кистеперые
вскоре превратились в первых амфибий - в существа, живущие то на суше, то в
воде. Эти неповоротливые животные положили начало нынешнему удивительному
разнообразию позвоночных сухопутных животных, а также всем морским рептилиям,
птицам и млекопитающим. Завоевание суши позвоночными, начатое амфибиями,
продолжили рептилии, которые впервые появились около 300 млн. лет назад. Амфибии
так и не порвали связи с водой, и даже нынешние лягушки, жабы и саламандры
должны возвращаться туда для нереста. Рептилии имели огромное преимущество
перед предшественниками: свои защищенные скорлупой яйца они могли снести на
суше. Это позволило им размножаться, не возвращаясь в воду. В желтке
содержался достаточный запас пищи, а прочная скорлупа надежно защищала эмбрион от
враждебного внешнего мира. У рептилий появился также скелет, лучше
приспособленный для сухопутной жизни. Около 200 млн. лет продолжался период бурного
развития рептилий, и вскоре они стали владычествовать повсюду - на суше, в
море и в воздухе. Амфибиям не удалось вновь вернуться в море из пресных вод,
и ныне морских амфибий не существует. Однако рептилии 200 млн. лет назад
начали возвращаться в море, где они и обитают до сих пор. Возможно, что
отступить в воду с суши их вынудили опасные враги и жестокое соперничество в
борьбе за пищу. Но вероятнее всего, они вернулись туда, потому что море представ-
ляло собой новый, относительно нетронутый источник пищи. Все приспособления,
которые помогли им стать умелыми, независимыми животными, должны были
видоизмениться. Отпали проблемы противодействия силе тяжести и передвижения по
твердой поверхности, нужно было научиться оставаться на плаву, перемещаться в
более плотной среде, чем воздух, и выращивать детенышей вдали от суши. Однако
морские рептилии сохранили легкие вместо жабер, утраченных еще их предками.
Ноги у них превратились в веслообразные придатки, или ласты, а для более
эффективного передвижения появились совершенно иного рода хвосты. Словом,
приспособились они вполне, и 100 млн. лет назад моря кишели крупными рептилиями:
похожими на дельфинов ихтиозаврами, драконообразными плезиозаврами,
гигантскими морскими ящерами-мезозаврами и быстрыми, напоминающими крокодилов, гео-
заврами. 60 млн. лет назад эти великолепные морские ящеры, а также
величественные динозавры, властвовавшие на суше, и сказочные летающие рептилии
таинственным образом исчезли. Что вызвало их массовое вымирание, никому
неизвестно. Очевидно, произошли какие-то изменения в климате, рельефе суши, в
источниках пищи. Большинство видов не смогло приспособиться к этим изменениям, и
один за другим они вымерли. Нынешние змеи, ящерицы, крокодилы и черепахи -
вот все, что осталось от славного прошлого рептилий. Но этих животных нельзя
не оценить по достоинству. Они представляют собой чрезвычайно развитые
существа, которые, сумев приспособиться ко многим переменам и одолеть своих
врагов, благоденствуют уже свыше 100 млн. лет. Змеи выжили благодаря своему
умению скрываться в густых зарослях, среди скал, в норах, в воде. Кроме того, у
отдельных видов змей приблизительно 25 млн. лет назад появилось свойство,
сделавшее их одними из самых страшных животных: способность вырабатывать
смертельно опасные яды.
Существует около 50 различных видов змей, для которых море - родная стихия,
и все они ядовиты. Иногда морские змеи достигают 3 м в длину, но в среднем их
длина не превышают 1-1,2 м. Как и другие рептилии, морские змеи водятся
только в тропиках и субтропиках и, за исключением одного-двух видов, не удаляются
на значительное расстояние от суши. Хвост у них сплющен с боков наподобие
лопасти весла, что позволяет им свободнее передвигаться в воде. Хвостом они
производят боковые волновые движения, или гребки, благодаря которым с
одинаковой скоростью могут передвигаться вперед и назад. Чешуйки у морских змей
расположены не в накрой, как у сухопутных змей, а встык одна к другой,
благодаря чему у них более обтекаемая форма. Это - следствие приспособления к
жизни в воде. Особенно многочисленны морские змеи у берегов Азии - от
Персидского залива до Японии, а также южнее Австралии и восточнее островов Самоа.
Филиппинские рыбаки иногда обнаруживают в одной сети до сотни морских змей.
Малайцы, вытаскивая невод, всякий раз находят в нем змею. Часто можно
наблюдать, как рыбак-цейлонец, сунув голую руку в сеть, вытаскивает оттуда
извивающуюся змею и как ни в чем не бывало бросает ее в воду. Морские змеи порой
огромными массами появляются и на поверхности. В 1932 г. в Малаккском проливе
между Малайей и Суматрой было замечено скопище змей, которые переплелись
между собой. Ширина живой ленты была 3 м, а длина - 110 км. В этом скоплении
извивающихся тварей находилось, по приблизительным подсчетам, до миллиона змей.
Причина такого явления неизвестна, но высказывалось предположение, что это -
брачное сборище. Для некоторых животных яд морских змей раз в десять опаснее
яда кобры. Рыбы - основная пища этих змей - особенно восприимчивы к яду.
Среди людей, укушенных змеями, одни гибли спустя два с половиной часа, а другие
испытывали лишь головокружение или тошноту в течение одного-двух часов.
Характер у морских змей разный - иногда мягкий, неагрессивный, подчас же просто
жуткий. Все виды змей становятся особенно неуравновешенными в период
размножения; кроме того, по некоторым сведениям, на их самочувствие влияет
изменение солености воды. У всех видов змей ноздри находятся сверху, что позволяет
им дышать, выставляя на поверхность лишь небольшую часть тела. При погружении
в воду носовые полости закрываются кожными клапанами, которые не дают воде
проникнуть внутрь, а воздуху - выйти наружу. Опыты показывают, что некоторые
морские змеи могут «задерживать дыхание» на целых восемь часов. Большинство
морских змей охотится днем. Они ложатся на дно и устраивают засаду, из
которой внезапно и быстро нападают на добычу, - так же, как и их сухопутные
сородичи. Жертву, в том числе рыб в два раза толще себя, эти животные заглатывают
головой вперед. Морским змеям, как и прочим видам змей, свойствен
каннибализм. Нередко два хищника начинают с разных концов пожирать одну и ту же
жертву. Они едят ее до тех пор, пока не сталкиваются друг с другом - и тогда
меньшего сородича проглатывает более крупный. Морские змеи, в свою очередь,
становятся жертвами акул и морских птиц. Но самый злейший враг морских змей -
человек. Для жителей побережий Юго-Восточной Азии, Малайзии и Японии они
представляют собой важный источник питания. Удалив чешую и кожу, местные
жители потрошат змей, а мясо на ребрах и спине варят и употребляют в пищу.
Желтобрюх (Pelamis platurus).
Морские змеи превосходно и грациозно плавают. Большинство видов этих
животных порвало все связи с сушей. Они - живородящие, своих детенышей производят
на свет в открытом море, и поэтому необходимости выходить на берег у них нет.
Новорожденные детеныши довольно велики и иногда достигают половины длины
своих родителей. Эти «младенцы» отнюдь не беспомощны: едва оставив материнское
чрево, они самостоятельно плавают и добывают себе пищу. Расцветка у многих
морских змей богатая и броская. Например, у желтобрюха (Pelamis platurus)
спина зачастую бывает блестящая, иссиня-черная, а брюхо - ярко-желтое или
светло-коричневое. Желтобрюх, достигающий более метра в длину, - это один из
двух видов морских змей, которые проникли далеко к востоку и западу от вод,
окружающих Юго-Восточную Азию и Малайский архипелаг. Enhydrina schistosa -
морская змея сероватого цвета, обладающая агрессивными наклонностями, -
вместе с желтобрюхом перекочевала к восточному побережью Африки и ныне
встречается даже на широте Мадагаскара. Pelamis, наиболее приспособленная из всех
змей к жизни в открытом море, ухитрилась каким-то образом добраться до мыса
Доброй Надежды - самой южной оконечности Африки. Специалисты полагают, что
проникнуть в Атлантику этому предприимчивому животному помешало холодное Бен-
гуэльское течение, которое проходит сразу за мысом Доброй Надежды. Желтобрюх,
кормящийся мелкой рыбой близ поверхности океана, а не ныряющий за едой
вглубь, - единственный вид змей, которому удалось пересечь Тихий океан. Он
обитает у западного побережья Южной и Центральной Америки от Эквадора до
Калифорнийского залива. Живой экземпляр этого животного был обнаружен в 1961 г.
всего в 300 милях южнее Сан-Диего (Калифорния).
Желтобрюхов часто видят близ Жемчужных островов, которые находятся
приблизительно в 50 милях от входа в Панамский канал со стороны Тихого океана.
Словом, этих змей можно встретить, так сказать, и у парадного, и у черного входа
в Атлантику. Возможно, отдельным экземплярам удается пройти Панамским каналом
и, благополучно выдержав низкую температуру Бенгуэльского течения, попасть в
теплые воды. Некоторые герпетологи полагают, что появление морских змей в
Атлантике, как говорится, не за горами. Время от времени сообщения о гигантских
существах, напоминающих змей, будоражат любопытство ученых, пугают
мореплавателей и приводят в восторг журналистов. Так, можно найти чуть ли не на всех
языках описание «Великого морского змея», а впервые о существовании подобных
чудищ сообщалось еще две тысячи лет назад. Впрочем, многие рассказы о
«Великом морском незнакомце», как его еще называют, можно не принимать во
внимание, отнеся их на счет морского фольклора, а также учитывая те фокусы, какие
проделывают с людьми их память, живое воображение или пары алкоголя. Авторов
других историй, возможно, ввели в заблуждение дельфины, плывшие в одну линию,
тем более что их изогнутые спины напоминают изгибы тела гигантской змеи.
Подходящие претенденты на титул «Великого морского змея» - гигантский кальмар со
щупальцами длиной 11,5 м и сельдяной король, который достигает в длину 6 м и
передвигается по поверхности моря с помощью волнообразных движений туловища.
Однако некоторые данные и немногочисленные сообщения из достоверных
источников игнорировать нельзя. Одно из наиболее достойных доверия свидетельств было
представлено моряками индийского судна «Дедал». 6 августа 1848 г. во время
плавания у западного побережья Африки они увидели поблизости от борта
напоминающее змея существо длиной метров в тридцать. Это существо плыло со
скоростью около 15 узлов. Моряки наблюдали его в течение 20 мин. На рисунке,
набросанном одним из офицеров «Дедала», изображено животное с головой в ствол
дерева средней толщины, а в одном из донесений указывается, что у этого
животного были длинные неровные зубы. Другой задокументированный случай
произошел у побережья Бразилии 7 декабря 1905 г. Два Зоолога, имевшие хорошую
научную подготовку, заметили черноватый спинной плавник длиной 1,2 м, торчавший
из воды. «Неожиданно, - записали они, - перед плавником появилась змеиная шея
длиной около 2 м и толщиной с бедро взрослого человека, с головой, похожей на
голову черепахи». Животное исчезло под водой, прежде чем ученые смогли
опознать его. В числе тех, кто четко видел «Великого морского змея», не было
специально проинструктированных наблюдателей, поэтому ученые не могут заявить
со всей определенностью, что такие животные существуют; однако они и не
отрицают это категорически. Полагают, что чудовище, о котором неоднократно
сообщалось , представляет собой неизвестный доныне вид животного, о чем
высказывался ряд предположений, - но тайна эта не раскрыта до сих пор. Почти все
ученые разделяют мнение, что «Великий морской змей» не принадлежит к истинным
змеям. Даже наиболее хладнокровные и добросовестные наблюдатели всегда
указывали, что длина чудовища - не менее 6 м. Между тем змеи длиннее 3 м никогда
еще не попадались. Интерес к «Морскому змею» вновь пробудился в 1959 г.,
когда доктор Антон Браун опубликовал описание личинки угря длиной 1,8 м,
пойманной у побережья Африки на глубине 300 м. Зоологи полагают, что такой
длинный «детеныш» со временем вырос бы до 18—20 м. До сих пор взрослые экземпляры
этого животного не встречались, но если бы удалось увидеть такое существо,
скользящее по поверхности моря, то его с полным основанием можно было бы
назвать «Великим морским змеем». В 1960 г. близ Новой Зеландии был обнаружен
малек угря длиной в 1 м, со змеиной головой и крупными острыми зубами. Во
взрослом состоянии он должен был бы достигать около 9 м. Следовательно,
пресловутый «Великий морской змей», возможно, всего-навсего гигантский
глубоководный угорь, лишь изредка появляющийся на поверхности. Может быть, именно
такого гигантского угря сфотографировала в 1965 г. группа туристов. На
глубине 2,4 мв прозрачной воде близ Большого Барьерного рифа они заметили некое
существо длиной 20—25 м. У него была куполообразная голова и сужавшееся к
концу туловище с длинным, похожим на хлыст, хвостом. Двое туристов
приблизились на 6 м к этой черно-бурой «штуковине» и увидели на голове шириной в метр
маленькие зеленые глазки. Животное разинуло пасть, «словно мурена», потом
неуклюже поплыло прочь. Доктор Ф. Г. Тэлбот, сотрудник австралийского музея,
изучивший фотографии, сделанные этими людьми, полагает, что на них изображена
какая-то разновидность огромного угря. Доктор Роберт Дж. Мензис из
университета Дьюка даже попытался выловить «Великого морского змея». Он пробовал в
буквальном смысле выудить одно такое существо с помощью огромного
полуметрового крючка. Наживкой служил крупный кальмар, который утолил бы аппетит
любого гиганта. Когда ученый вытащил крючок, тот, несмотря на всю его прочность и
величину, был сильно погнут.
Акулы-людоеды
У современных акул врагов весьма мало, поскольку они стоят на вершине
пищевой пирамиды. Страх и невежество людей окутали это животное неким покровом
таинственности и предрассудков. Акул изображают одновременно как не ведающих
страха убийц и наглых трусов, как агрессивных хищников и тупых тварей. Никто
не может дать точный ответ на вопрос, что же в действительности представляют
собой акулы. Дело в том, что они крайне редко чувствуют себя комфортно в
неволе, поэтому их изучение связано со значительными трудностями. Зоологи,
посвятившие всю свою жизнь исследованию поведения и образа жизни акул, не в
состоянии представить даже общих данных относительно индивидуальных
особенностей этих рыб. Располагая тысячами наблюдений, сотнями фактов нападения акул
на человека, мы все-таки не можем с уверенностью ответить, почему и при каких
обстоятельствах они проявляют агрессивность. Существует около 250 видов этих
Загадочных существ. Большинство их обитает в благоприятных для них
тропических и субтропических морях; немногие, как, например, гренландская, или
полярная, акула, водятся в арктических водах. Акулы бывают самых различных
размеров - от маленькой зеленой акулы-собаки длиной 15 см до крупнейшей из
океанских рыб - китовой акулы, достигающей в длину 14 м. Живут они главным
образом в соленых морях, но некоторые из них часто посещают малосоленые и даже
пресные воды. Были случаи нападения акул на людей в реках на расстоянии до
150 миль от устья. Акулы одного вида даже поселились в одном из
никарагуанских озер - там известны случаи гибели нескольких купальщиков в результате их
нападения. С точки зрения эволюции от значительно более примитивных миног и
миксин акулы и их сородичи отличаются наличием челюстей и парных плавников.
От прочих рыб акул отличает отсутствие плавательного пузыря и скелет из
хряща, а не из костей. Появление около 400 млн. лет назад челюстей стало крупным
событием в эволюционном развитии позвоночных. Рыбы освободились от
необходимости процеживать ил, смогли ловить более крупную добычу, лучше защищаться и
дробить прочные панцири моллюсков и ракообразных. Челюсти дали рыбам обширные
возможности, которым они в основном и обязаны своим господством над морскими
беспозвоночными.
Акулья утроба непропорционально велика по отношению к остальному телу, а
челюсти крупной тигровой акулы столь огромны, что в ее пасти поместятся два
человека. У акулы от четырех до шести рядов зубов, которые по мере их роста
постепенно перемещаются вперед. Передний ряд зубов, «проработав» определенное
время, выпадает, а взамен на первый план выдвигаются зубы следующего ряда. За
10 лет у тигровой акулы может вырасти и после использования выпасть до 24 000
пилообразных зубов.
У большинства акул пасть находится в нижней части головы на значительном
расстоянии от лопатообразного рыла. Это идеальное расположение для хватания
пищи, находящейся на дне моря. Вот почему издавна считают, что, кусая
плывущую жертву, акула должна повернуться на спину или на бок. Однако это не
всегда так. Акулы часто нападают снизу, загибая рыло кверху, чтобы оно не мешало
им захватывать добычу. Мощные челюсти смыкаются, и акула, яростно содрогаясь
всем телом, отрывает кусок сразу в 5, а то и в 7 кг. Рана от укуса акулы
имеет форму полумесяца с рваными краями и зачастую очень глубока. При нападении
на человека акула нередко рассекает ему главную артерию, и пострадавший может
истечь кровью, прежде чем получит помощь. По некоторым сообщениям, акулы,
играя, подбрасывают изувеченную жертву в воздух, но, вероятнее всего, это
происходит от мощного удара хищника снизу. Даже легкое прикосновение к акуле
может вызвать ранение. Шкура этого хищника сплошь усеяна крохотными жесткими
чешуйками, напоминающими короткие зубы с острием, направленным назад. Если
провести рукой по акуле от головы к хвосту, кожа ее покажется гладкой. Но
стоит погладить ее «против шерсти», как рука окажется порезанной, покрытой
кровоточащими царапинами. Шершавая, как напильник, чешуя акулы и ее зубы - по
существу одно и то же. Просто чешуйки на складке наружной кожи, окаймлявшей
пасть, увеличились до размера зубов. Происхождение зубов у человека также
связано с чешуей его предков - рыб.
У акул есть вертикальные и горизонтальные плавники, придающие им
значительную устойчивость и маневренность. С помощью большого хвоста, работающего как
кормовое весло, акула движется вперед, а также поворачивает налево или
направо . Поскольку парные плавники у акул довольно жестки, эти животные не столь
быстроходны или маневренны, как костистые рыбы. Грудные плавники позволяют
тормозить, но акулы не в состоянии внезапно остановиться или дать «задний
ход». Обычно, чтобы избежать препятствия, акула сворачивает в сторону, так
что если хищник промахнется, ему придется делать новый заход, чтобы схватить
добычу. Костистые же рыбы для увеличения скорости прижимают свои эластичные
плавники к бокам, а многие могут развернуться «на пятачке», вытянув вперед
один грудной плавник и вильнув хвостом.
У большинства костистых рыб имеются наполненные газом плавательные пузыри,
благодаря чему вес этих рыб равен весу воды, что позволяет им безо всякого
усилия оставаться на определенной глубине. У акулы такого пузыря нет, ее
топит вес собственного тела. Правда, отдельные виды акул, например песчаная
тигровая, могут сохранять плавучесть, наполняя воздухом желудок. Остальные же
вынуждены постоянно двигаться, используя подъемную силу, создаваемую
крыловидными грудными плавниками. В данном случае выражение «спасение утопающих -
дело рук (то бишь плавников) самих утопающих» как нельзя уместно.
Способ размножения этих хищниц чрезвычайно интересен. Некоторые примитивные
виды акул, отложив яйца, оставляют их в море, но у большинства самки
вынашивают яйца в своем чреве и рождают живых детенышей. В зависимости от вида
помет насчитывает от одного до восьмидесяти детенышей, причем детеныш может
весить целых 45 кг. Акулята, которых мать иногда носит два года, рождаются
полностью сформировавшимися и умеющими плавать. Многие покидают материнскую
утробу имея пасть, полную зубов, и вполне готовые обороняться и самостоятельно
добывать себе пищу во «взрослом» мире. Все рождаются голодными, поэтому сразу
же пускаются в бесконечные поиски пищи.
Ученые, работавшие с пойманными акулами и наблюдавшие за ними с судов и
самолетов в открытом море, лишь недавно установили, как они находят свой
очередной обед. Сначала жертву обнаруживают благодаря вибрации или переменам
давления, возникающим во время ее перемещения в воде. Колебания, создаваемые
животным, находящимся на расстоянии до 180 м, акула улавливает нервными
окончаниями, расположенными вдоль открытой выемки или закрытого канала, идущего
по ее бокам от жабер до хвоста. Вибрации, действующие на эту боковую линию,
возможно, воспринимаются мозгом акулы как звук. Однако частота вибраций
слишком низка, чтобы человеческое ухо могло четко уловить их. Как только акула
слышит «звонок на обед», она тотчас пускает в ход свое чрезвычайно развитое
обоняние. Эти морские ищейки могут учуять 10 г крови, растворенные в тысячах,
даже миллионах литров воды, и обнаружить тот или иной запах за полкилометра,
даже несмотря на сильное течение. Акула следует коридором, создаваемым
запахом или колебаниями, а то и тем и другим, подобно самолету, движущемуся по
радиомаяку. На расстоянии около 15 м в ход идет зрение, если вода достаточно
прозрачна. Акула близорука, но при тусклом освещении видит хорошо. Глаза ее
приспособлены распознавать скорее движение, чем очертания. На расстоянии
около 3 м хищник обычно начинает медленно, осторожно кружить вокруг намеченной
жертвы. Описав круг-другой, акула может равнодушно отвернуть в сторону или же
броситься в атаку. Нападая стаей, акулы кружат вокруг будущей добычи,
описывая постепенно сужающиеся витки спирали и все увеличивая скорость, затем одна
из них набрасывается на жертву. Как только в воду попадает лимфа или кровь,
акулы приходят в возбуждение, подчас переходящее в «голодное неистовство». В
таком случае ничто, кроме смерти, не остановит их. Они нападают на любой
движущийся предмет, а их мощные тела, бьющие по воде, точно цепы, зачастую
превращают море в кровавую пену. Если какая-то из акул случайно окажется
укушенной в этой бешеной свалке или раненной плавником другой акулы, вся стая может
наброситься и разорвать ее в клочья.
Акулы заслужили дурную известность своей невероятной прожорливостью и
всеядностью. Хотя почти все виды акул предпочитают свежую, упитанную рыбу, они
пожирают и кальмаров, и тюленей, и морских птиц, других акул, черепах,
крабов, омаров, различные отбросы, людей, а однажды акулы сожрали даже слона,
очутившегося в море. На дельфинов и иных существ, плавающих быстрее, акулы
нападают, когда те покалечены или слишком молоды, чтобы защищаться. В
желудках пойманных акул находили все что угодно: траву, деревянные ящики,
жестянки, мешки с углем, череп коровы, свиной окорок, голову и передние ноги
бульдога, конину и даже сломанный будильник. Акулы проглатывают добычу, не
разжевывая. Они могут сохранять пищу в желудке, не переваривая ее, несколько дней.
В Австралии крупная тигровая акула спустя восемь дней после ее поимки
отрыгнула человеческую руку, которая сохранилась настолько, что полиция смогла
установить по татуировке личность человека, исчезновение которого наделало
много шума. Многочисленные примеры подтверждают, что акулы действительно могут
быть опасны для человека. Так, только с 1917 по 1961 гг. акулы совершили 560
нападений на людей; почти половина из них окончилась трагически. С тех пор
как факты эти стали регистрироваться, отмечено 78 случаев нападения акул на
людей у восточного побережья США и на побережье Мексиканского залива, 26 из
них - со смертельным исходом. Цифры эти кажутся весьма незначительными, если
учесть, что купающихся - миллионы, однако они доказывают необходимость
соблюдать осторожность в местах обитания этих хищников. Чаще всего на людей
нападают «бродячие акулы», или «береговые бродяги» - акулы-одиночки, отделившиеся
от основных скоплений своих сородичей и перебравшиеся на мелководье.
Некоторые ученые считают, что акула, однажды отведавшая человеческого мяса,
возможно, приобретает вкус к нему.
Любители и знатоки предлагали массу различных способов защиты человека от
акул, в том числе проволочные сетки, трещотки, электрические и звуковые
ограждения, яды и даже совместные действия авиации и кораблей. У всех этих
приемов есть одна общая черта - их бесполезность. Несмотря на заверения управляю-
щих некоторых курортов и отелей, что завеса из пузырьков воздуха,
поднимающихся из проколотых воздушных шлангов, «абсолютно непроницаема», исследования
показали, что акулы, привыкнув к пузырькам, совершенно игнорируют их.
Единственным надежным способом охраны пляжей на сегодняшний день является установка
на отмелях параллельно берегу тяжелых решеток. Такое ограждение впервые
испытано у австралийского побережья в 1937 г. во время нашествия акул и с 1952 г.
используется около Дурбана в Южной Африке. С тех пор на защищенных
африканских пляжах не произошло ни одного нападения акул, а близ огражденного
австралийского побережья за последние 8 лет было отмечено лишь два нападения
хищников . Во время Второй мировой войны в США разработали специальную программу
для защиты потерпевших кораблекрушение моряков и сбитых летчиков и сотворили
некое зелье, получившее оптимистическое название «истребитель акул». Этот
препарат не раз мешал одинокой акуле приблизиться к пловцу - он, по-видимому,
отпугивает хищниц, если они плывут без компании и не охвачены «голодным
неистовством». Однако австралийские ученые были потрясены, обнаружив, что этот
«истребитель акул» не только не отпугивает некоторые виды, но и пожирается
ими в ту же минуту, как только попадает в воду. Не все акулы нападают на
людей. Из 250 разновидностей лишь около дюжины поймано с поличным. Но хищника
не всегда возможно распознать, поэтому в «черном списке» в любое время могут
появиться и иные виды акул.
Белая акула - Carcharodon carcharias.
Самым кровожадным хищником-людоедом, по-видимому, пристрастившимся к
человеческому мясу, по праву считается быстрая, мощная белая акула Carcharodon
carcharias. Без сомнения, наиболее агрессивная и прожорливая из всех акул,
она имеет на своем счету больше нападений на людей и на лодки, чем любая
другая. Свое название белая акула получила из-за грязно-белого брюха; спина у
нее сероватая, бурая или голубоватая. Крупнейший экземпляр, какой удалось
поймать, достигал девятиметровой длины, но обычная ее длина - около 3,6 м. В
июле 1916 г. в США произошли нашумевшие на всю страну нападения акулы. За
десять дней бродячая белая акула длиной в 2,5 м убила возле штата Нью-Джерси
четырех человек, в том числе мальчика - его она растерзала в реке Мэтаван-
крик в 37 км от океана. Опасны также остроносая мако и бонито (Isurus
oxyrinchus и Isurus glaucus). Они способны развивать большую скорость, чем
белая акула. Это самые быстрые из всех акул. Достигая в длину до 3,6 м и в
весе до полутонны, они имеют привычку при всей своей внушительной величине
целиком выскакивать из воды. На синевато-серой или голубой спине у этих акул
крупный спинной плавник, брюхо беловатое, а обводы тела напоминают сигару;
верхняя и нижняя части хвоста у них почти одинаковые. В крупнейшее семейство
людоедов, по справедливости получившее название «отпевал», входят тигровая,
лимонная, голубая и полярная, или гренландская, акулы. У них наиболее
типичная «акулья внешность» и хвост, у которого верхняя часть длиннее нижней.
Подобно белым акулам и мако, они водятся во всех тропических и умеренных водах
океана. Тигровая акула (Galeocerdo cuvieri) - самая прожорливая и наиболее
распространенная представительница этого семейства. Нет, наверное, ничего
такого, чего бы она не ела, начиная с отбросов и кончая людьми. «Тигровая»
расцветка в виде темно-коричневых пятен и полос на сероватом фоне бывает лишь у
небольших акул длиной от 1,5 до 2 м. Самая крупная тигровая акула, какую
удалось поймать, была длиной около 5,5 м, хотя в приключенческих книжках такие
акулы запросто «вырастают» до 6-9 м. Это самый распространенный в Карибском
море вид акулы. У лимонной акулы (Hypoprion breuirostris) желтоватое брюхо и
два спинных плавника примерно одинаковой длины. Она обитает лишь в прибрежных
водах - курсирует в бухтах, проливах, устьях рек от штата Нью-Джерси (США) до
Бразилии. Эта акула длиной около 3,4 м непредсказуема и исключительно опасна.
Стройная и красивая голубая акула (Prionace glauca) предпочитает открытый
океан. Ее изящное, грациозное тело цвета индиго сверху, переходящего в белый
цвет снизу, достигает 4 м. Как и все ее родственницы, голубая акула, по-
видимому , не ощущает значительной боли, даже когда тяжело ранена. Были
случаи , когда изувеченные острыми пиками китобоев, акулы продолжали вырывать из
тела кита куски мяса, пока их самих не пожрали собственные сородичи. Одну
голубую акулу выпотрошили и бросили обратно в море. Хищница тотчас кинулась на
наживку из своих же внутренностей и снова попалась на крючок. Самая необычная
внешность среди всех акул-людоедов - у акулы-молота (Sphyrna). Ее странная Т-
образная голова напоминает расплющенную кувалду. У этой рыбы ноздри и глаза
расположены на «ударных» частях молота. Столь широко расставленные глаза
увеличивают поле зрения хищника и позволяют точнее определять местонахождение
источника запаха. Когда в воде появляется кровь, акула-молот зачастую первой
оказывается рядом. Она чрезвычайно подвижна и маневренна и может почти на
месте развернуться на 180°.
У сельдевой акулы, или морской лисицы (Alopias vulpes), необычна форма не
головы, а хвоста. Верхняя часть его вытянута наподобие косы длиной с
остальную часть тела, а то и больше. (У одной четырехметровой акулы на хвост
приходилось более 2 м) . Эти хищники, кружа вокруг стаи рыб, смыкают кольцо все
теснее, не переставая молотить по воде своими крепкими, гибкими хвостами.
Согнав перепуганных рыб в тесную кучку, морские лисицы набрасываются на добычу.
Хищники оглушают свои жертвы гулким хлопаньем хвоста по воде или же ударами
по их телу. Морские лисицы достигают в длину 5,5 м, иногда они целиком
выпрыгивают из воды.
Китовая и гигантская акулы - крупнейшие океанские рыбы. Несмотря на
внушительные размеры и грозный вид, это мирные животные, питающиеся планктоном.
Они настолько безобидны, что пловцы не раз оседлывали их. Однако были случаи,
когда китовые и гигантские акулы, выведенные из себя, нападали на лодки; из-
за огромной величины и силы эти акулы потенциально опасны. Гигантская акула
(Ceforninus maximus) водится в умеренных морях и может достигать 14 м в
длину. Однако обычная длина этих толстотелых, короткорылых животных - около 9 м.
Длинные жаберные щели, рассекающие их с боков, почти сходятся вместе на
спине. Весной и летом серовато-бурые спины гигантских акул с высоко торчащими
плавниками можно увидеть в открытом океане от штата Северная Каролина (США)
до Исландии и от побережья штата Калифорния до Канады. Осенью эти акулы
исчезают - отправляются выводить потомство. Куда именно, до конца не ясно:
возможно , мигрируют на глубины. Трудно поверить, что столь громадное животное
может развивать скорость, достаточную, чтобы его тело весом в 4 т полностью
выскакивало из воды. И все-таки иногда это случается. Взвившись ввысь, акула
резко поворачивается в воздухе, и вся эта махина шлепается набок с таким
оглушительным гулом, что он слышен за несколько километров вокруг. Гигантская
акула добывает себе пропитание, медленно двигаясь вперед и разинув огромную
пасть. Вместе с водой в нее попадают мелкая рыбешка и планктон, которые затем
запутываются в «ворсинчатых матах», закрывающих жаберные щели. Эти
гребневидные сита называются жаберными тычинками. Животному остается лишь глотать
пищу , собирающуюся там.
Китовая акула (Rhineodon typus), в отличие от гигантской обитающая в
тропических водах, кормится таким же способом. Только пасть у китовой акулы
находится не под коротким рылом, а спереди - так ей удобнее захватывать пищу.
Плавные удары мощного хвоста толкают жесткое тело акулы вперед со скоростью
3,5-5,5 км/ч. Если бы эта громадина двигалась быстрее, она бы только
создавала впереди себя водоворот, вместо того чтобы процеживать ежечасно около
полутора миллионов литров воды. Вместе с обычной пищей в эту самоходную пещеру
попадает всякая всячина: старые башмаки, бревна, а также некрупные рыбины,
которые, преследуя мелкую рыбешку, ненароком заплывают в пасть акулы. У
китовых акул светлое, от белого до желтого, брюхо и бурая или зеленоватая спина,
украшенная белыми или желтыми пятнами и узкими, неправильной формы, полосами.
По спине и по бокам у нее тянутся три характерные изогнутые складки. Эти
грузные чудища настолько миролюбивы, что биологи обычно используют их складки
как поручни, когда карабкаются «на борт» животного, чтобы обследовать его.
Максимальная длина представителей этого вида - 14 м. Вес китовой акулы обычно
больше, чем гигантской, поэтому она с большим правом может называться
крупнейшей рыбой из обитающих в океане.
Акулы
становятся
жертвами
Сложился своего рода стереотип, что акула - это зловещий монстр,
беспощадная, всепожирающая машина, хозяйничающая в морях и океанах, никогда не
смыкающая маленьких, злобных глаз и постоянно готовая вгрызаться в человеческую
плоть, рвать ее на куски. Образ создан, и он продается. Следом за «Челюстями»
появились «Челюсти-2», «Челюсти-3» и «Месть акулы», а роман, послуживший
первоосновой сценариев, разошелся по всему свету десятимиллионным тиражом.
Всякие истории об огромных белых акулах длиной 20 футов, весом 6 тыс. фунтов, с
зубами наподобие хороших ножей для разделки мяса, образовали особый пласт
мифологии. Часто рассказывают о тигровой акуле, в желудке которой рыбаки
обнаружили костюм водолаза. У другой тигровой акулы нашли меховое пальто, бутылку
шампанского, лошадиную голову и... части человеческого тела. Наверное, этих
жутких подробностей достаточно для законченного мифического образа. Нет
сомнения, многие из подобных фактов вполне достоверны. Однако противовесом им
служит гораздо большое число других фактов. Неоспоримо, что жертвой
несчастного случая может стать каждый, но по статистике от удара молнии, например,
погибает 1 из 2 млн. человек, от пчелиного укуса - 1 из 5,5 млн.; 1 из 10
млн. может погибнуть, задетый обломком потерпевшего катастрофу самолета.
Жертвой же акулы становится 1 из 300 млн. человек. Даже большая белая акула -
вовсе не такой монстр, каким ее изображает людская фантазия. Специалисты счи-
тают, что большая белая акула на людей специально не охотится: просто она
иногда принимает человека за крупное морское млекопитающее, подобное котику
или калану. Акула «пробует предмет на зуб» и после дегустации, выплюнув
откушенное, уплывает. У акул значительно больше причин страшиться людей, чем у
людей бояться акул. От руки человека погибает до 100 млн. акул в год. Они
попадают в сети, поставленные на тунца. Их ловят для самоутверждения рыболовы-
любители. На них охотятся профессионалы-рыбаки, чтобы потом зажарить на гриле
в каком-нибудь прибрежном американском ресторанчике. Из года в год больше
семи миллионов фунтов акульих плавников продают торговцы Гонконга. Из них
готовят знаменитый суп, который, считается, избавляет от импотенции и, кроме
того, говорит о финансовом положении тех, кто может себе позволить заказать
блюдо стоимостью 50 долларов. Истребление акул достигло столь угрожающих
размеров, что ученые уже пользуются такими терминами: «отмечаемый упадок»,
«вероятность вымирания». Сейчас у берегов Калифорнии почти не осталось
славящихся своим мясом акул-лисиц и мако. Лимонных акул, которые идут на наживку для
крабов, больше не встретишь у островов Флорида-Кис. У берегов Коста-Рики ради
плавников почти полностью уничтожены акулы-молоты.
Акула-молот.
Большие белые акулы, за челюсти которых коллекционеры дают 5 тыс. долларов,
привлекали к берегам Южной Африки столько рыболовов, что их промысел в
пределах 200 миль от берега был объявлен преступлением. В США Национальная служба
морского рыболовства установила квоты на ловлю 39 видов акул. Среди них -
черноперая, темная акула-собака, серая короткошипая, большая белая, тигровая,
лимонная и мако. В последние годы американцы пристрастились к акульему мясу.
Раньше общественное неприятие акул заставляло владельцев ресторанов и
супермаркетов выдавать их мясо за «рыбный стейк». Но когда из-за неконтролируемого
рыбного промысла уменьшились запасы меч-рыбы, морского окуня и других
популярных видов, в дело пошли акулы: мако и черноперая. Национальная служба
морского рыболовства США всячески поощряла ловцов акул. Через некоторое время
обнаружился рынок сбыта сушеных плавников на Востоке. Это оказалось
прибыльным делом, и ловля началась. В 1980 г. на юго-восточном побережье США добыто
504 т акул. К концу десятилетия эта цифра подскочила до 7850 т, то есть
возросла на 1500%. Однако человек не всегда воевал с акулами. Да и сейчас не все
относятся к ним плохо. Веками полинезийцы ловили больших акул, а потом
выпускали в обширные лагуны, где и содержали. Сейчас дети полинезийцев плавают
вместе с акулами и учатся разбираться в их повадках. На Мадагаскаре живет
племя, члены которого не ощущают абсолютно никакого страха перед акулами: они
верят, что акулы - их предки. Маленькая девочка из этого племени спросила
однажды одного из товарищей Кусто об акуле: «Ведь правда же, дедушка не сделает
мне ничего плохого?»
В Орландо, штат Флорида (США), есть заповедник «Мир моря» с огромным
аквариумом, в котором содержится чуть более тридцати видов акул. Это лишь
крошечная часть от 250 видов акул, которые живут в морях и океанах, озерах и реках.
По размерам они совершенно разные: от колючей акулы, настолько маленькой, что
она может поместиться на ладони человека, до громадной китовой, которая
питается планктоном и достигает в длину 50 футов. В коллекции аквариума есть,
например, песчаная акула длиной 7 футов, с маленькой пастью, известная тем, что
съедает своих братьев и сестер еще во чреве матери. Или хищница с зубами, как
у вампира - лимонная акула, способная развивать скорость до 30 миль в час.
Здесь содержат представительниц вида бычьих акул, которые нападают на людей.
Их можно встретить и в пресных водах. Одну поймали в Миссисипи недалеко от
Сент-Луиса, других - в африканских реках, где они атаковали и убивали
гиппопотамов . Ни в одном из морских аквариумов мира нет больших белых акул: этот
вид в неволе не живет. Белые акулы умеют настолько тихо плыть, что и не
заметишь, когда они окажутся поблизости. Трудно представить, что и над ними
нависла угроза вымирания. Акулам требуется 5, 10 и даже 20 лет, чтобы достичь
половой зрелости, а многие виды приносят потомство только раз в два года.
Почти все рыбы откладывают сотни икринок, у некоторых же акул бывает всего
один-два детеныша. Как это ни странно прозвучит, но акулы человеку очень
нужны . У них не удалось ни обнаружить, ни вызвать искусственно никаких раковых и
вирусных заболеваний. Иммунная система акул имеет чудодейственные
особенности. Недавно фармацевтические фирмы Англии, Японии, США и других стран начали
выпускать препарат для лечения злокачественных опухолей, полученный из печени
акул-молотов. Работы продолжаются. Ученые надеются, что акулы помогут
выяснить механизмы разных форм рака и СПИДа, создать лекарства для лечения ожогов
и кожных болезней. Уже сейчас в парфюмерной промышленности широко применяется
сквален, содержащийся в жире печени акул. Косметические изделия, в которые
его добавляют, долго хранятся, обладают приятным запахом и лечебными
свойствами. А самое важное - акулы представляют собой необходимое звено для
поддержания экологического баланса в Мировом океане, они помогают поддерживать
здоровье океана, уничтожая больных рыб.
Всем известные
Земноводные. Что
мы о них знаем?
Они кажутся такими обыденными... Но это только на первый взгляд. Например,
как вы думаете, слышит ли вас лягушка? Вопрос о слухе у земноводных вызывал
немало споров, кое-кто утверждал, что они глухи и неспособны услышать даже те
звуки, которые издают сами. Однако исследованиями по нейрофизиологии
доказано, что земноводные слышат, но их слух нельзя сравнивать со слухом рыб и
наземных млекопитающих. Возможно, какое-то количество вибраций не передается у
них прямо в наружное ухо, а окружным путем через все тело достигает
внутреннего уха. Некоторые жабы лучше реагируют на звук, когда их слуховые органы
наполовину погружены в воду. Прерывистые звуки для них предпочтительнее, чем
сплошное звучание. Структура звукового сигнала земноводных сложнее, чем у
поющих насекомых. Меняется не только повторение сигнала, как у насекомых, но и
тембр, долгота индивидуальных позывных. У земноводных чаще других звуковых
сигналов встречается сексуальный призыв самца. Его тональность и долгота у
каждого вида своя, как и места обитания, откуда доносится призыв. Некоторые
древесные лягушки квакают в кустах или взобравшись на деревья. Есть жабы,
поющие прямо на земле или в глубине своей норы. Существуют виды, которые
обитают преимущественно в воде и издают звуки, сидя под водой.
Обычно призыв самцов обращен исключительно к самкам. Но у некоторых видов
крик самца, как и у птиц, предупреждает других самцов о том, что участок
занят , и что законный владелец не расположен принимать непрошеных гостей. Крик,
оповещающий о беде, например, когда их хватает враг, земноводные издают в
особом тоне и с открытым ртом. Этот сигнал доходит до сородичей, - во всяком
случае, когда они его слышат, ритм их дыхания изменяется. Если подойти к краю
болота без всяких предосторожностей, лягушка прыгает в воду и нередко квакает
особым образом. Впрочем, достаточно всплеска воды, который слышен при
погружении лягушки, чтобы заставить обитателей водоема насторожиться: стоит теперь
вам сделать шаг - и все они сразу прячутся в воду. Еще чаще при первом же
приближении человека, которого выдает вибрация почвы под ногами, хор лягушек
смолкает. Руками можно двигать сколько угодно - лягушки не пугаются. Да, у
земноводных есть и хоры, к сожалению, даже слишком громкие - это знают все,
кто живет близ пруда. У немцев существует поверье, будто каждый пруд имеет
своего «хормейстера» - старую, умудренную опытом лягушку, которая задает тон.
Некоторые натуралисты были того же мнения. Современные исследования
доказывают, что лягушка или жаба с самым мощным голосом (индивидуальные различия
довольно заметны) вовсе не вожак и не играет главенствующей роли.
Лягушка относится к очень небольшому классу земноводных, в который входит
всего около 2 000 видов. Обыкновенная, известная всем лягушка увековечена
двумя памятниками. Это маленькое животное помогло человеку сделать очень
много важных открытий. В конце XVIII в. знаменитые ученые Гальвани и Вольта
обнаружили электричество у животных. А сделать это очень важное открытие им
помогли опыты с лягушками. Лапка лягушки долгие годы была единственным
электроизмерительным прибором физиков. Великий русский физиолог И. М. Сеченов,
изучая работу мозга, многие опыты проводил на лягушках. Когда власти задумали
судить ученого за его открытия, то он вместо адвоката взял с собой на суд
лягушку, чтобы на глазах судей проделать свои опыты. Первый памятник лягушкам
был сооружен в Парижском университете, в Сорбонне, в IX в. Поставили его (как
предполагают) по настоянию знаменитого французского естествоиспытателя Клода
Бернара. Так ученый отблагодарил своих подопытных животных за ряд важнейших
открытий, которые он сделал с их помощью. Второй памятник воздвигли в Токио
студенты-медики. Для своих экспериментов они использовали 100 тыс. лягушек, в
честь которых и поставили памятник. Длительная история развития выработала у
лягушек ценное качество - неприхотливость и неразборчивость в пище. Мало пищи
- лягушка будет голодать и день, и неделю. Много - будет есть все подряд.
Меню получается разнообразнейшее: гусеницы и бабочки, муравьи и жуки, стрекозы
и комары, различные личинки и улитки, пауки и многоножки, черви и прочее.
Причем вкусы одинаковы почти у всех лягушек. Сколько же насекомых-вредителей
реально может уничтожить лягушка За свою жизнь? Почти миллион, по данным
некоторых ученых. Возможно, эти данные преуменьшены. Но где заслуги лягушек
несомненны, так это в медицине и биологии. Многие десятилетия физиологи
используют их в самых различных опытах, предпочитая другим животным. Это происходит
благодаря феноменальной выносливости и живучести лягушек, приобретенным за
длительный период борьбы за существование. Человек для своих хозяйственных
нужд осваивает новые обширные территории, и заболоченные участки, считающиеся
бесполезным ландшафтом, окультуриваются в первую очередь. Численность лягушек
сокращается. Этому способствует и такая особенность их физиологии, как
медленный рост. Очень интересный факт из жизни лягушек - строительство ими
гнезд. Когда в сентябре в Бразилии наступает весна и в верховьях Амазонки
бушуют наводнения, местные лягушки начинают строить гнезда. В этом они большие
оригиналы.
Самка квакши-филломедуза, например, залезает на дерево, перебирается на
ветку, свисающую над водой, заползает на листочек, обхватывает его края
задними лапками и сгибает над собой. В получившийся пакетик она откладывает
икру. Икра клейкая и прочная - можно отпустить листик, он не развернется. После
дождей в нем собирается вода, и головастики, которые выходят из яиц, плавают
в зеленом кульке, как в садке, пока не подрастут. А самка квакши-кузнеца -
эту лягушку назвали так за странный крик, похожий на удары молотка по железу,
- сооружает для своих головастиков «вавилонскую башню». Сначала на дне заводи
она складывает лапками кольцо - фундамент для башни. Над фундаментом возводит
высокие стены, которые отполировывает изнутри лапками и грудью. Работает
только самка, самец ей не помогает, сидит рядом без дела. Когда стены башни
поднимаются над водой сантиметров на десять, квакша работу бросает: гнездо
готово. Дней через десять после откладывания икры выводятся головастики,
которые живут внутри гнезда, пока не подрастут.
Ядовитая лягушка кокой.
В лесах Южной Америки, в Колумбии, водится крошечная лягушка - кокой,
названная так местными жителями, индейцами племени чоко. Кокой очень мала
(длина взрослого самца 2-3 см, а вес всего 1 г) , из-за чего ее почти невозможно
найти. Чтобы поймать кокой, индейцы чоко, превосходно владеющие искусством
имитации звука, долго и терпеливо ее выманивают. Они издают особые жалобные
крики и одновременно прислушиваются - не раздается ли ответный посвист. По
этому звуку индейцы засекают место, где прячется лягушка, и ловят ее. Эту
маленькую, безобидную на вид лягушку индейцы используют для приготовления
смертоносного яда. Они не дотрагиваются до кокой, не защитив предварительно руку
листьями. Яд кокой через кожу не действует, но при малейшей царапине на руке
дело может принять печальный оборот. Поймав несколько кокой, индейцы
отправляются готовить на костре яд. Под действием высокой температуры на коже кокой
появляется жидкость молочного цвета. Это и есть яд. Концы стрел смазывают
этой жидкостью, а затем высушивают их в тени. Яда, собранного от одной
лягушки, достаточно, чтобы сделать смертоносными около пятидесяти стрел для духо-
вых ружей. Сами стрелы индейцы делают из плотных жилок пальмовых листьев. На
наконечнике стрелы - спиральная зарубка, чтобы яд лучше пристал к
поверхности . Этими стрелами охотники чоко убивают ягуаров, тапиров, обезьян, птиц и
других животных. В былые времена такие стрелы применялись и в схватках между
племенами. Животное, пораженное ядом кокой, оказывается моментально
парализованным и через некоторое время погибает. Индейцы вырезают стрелу из тела
убитого животного вместе с кусочком мяса, окружающего ее. Это тоже мера
предосторожности: яд кокой, как и знаменитый кураре, абсолютно безвреден, если
принять его внутрь, но при малейшей царапине во рту, в горле, в кишечнике или
при язве желудка человек может погибнуть. Никакого противоядия от кокой
индейцы чоко не знают. Экстракты некоторых растений, благодаря которым они
спасаются от змеиных укусов, действия кокой не нейтрализуют. Однако яд кокой
обладает еще и некоторыми лечебными свойствами. Это было установлено еще в
прошлом веке. Выделить яд в чистом виде долгое время не удавалось, но все-таки
эту работу завершили успешно: химически чистый яд кокой был, наконец, выделен
в лабораторных условиях, определили и степень его токсичности. Он оказался
самым сильным ядом животного происхождения из известных до сего времени. Яды
кобры и других опаснейших змей не идут ни в какое сравнение с ним.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Разное
ФОТОГАЛЕРЕЯ
к
ут /
ЗДЕСЬ МОГЛО БЫ БЫТЬ ВАШЕ
БЕСПЛАТНОЕ ОБЪЯВЛЕНИЕ О
СИМПОЗИУМЕ, КОНФЕРЕНЦИИ, СЕМИНАРЕ