Текст
                    химия и жизнь
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР
ЧЩ^ш


Ек:эм( . ч 1нч ьаучнг топу м рнь.ч журннг А«, .i -мии н^ук СССР Издается с 1965 года № 10 октябрь 1974 ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Редакционная коллегия: И. В. Петр я нов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, Л. А. Костандов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов. Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Г. Володин, М. А. Гуревич, В. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломинцева, О. М. Либкин, B. С. Любаров (главный художник) Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники: Б. А. Валит, Ю. А. Ващенко, М. М. Златковский, О. Н. Раздобудько, Е. В. Ратмирова Самая крохотная капля вещества содержит невообразимое множество молекул. Можно ли измерить время жизни отдельной молекулы, когда в колбе идет бурная реакция? («Часы для молекул», стр. 22) Ш Сотни, а может быть, и тысячи лет люди не могли обходиться без утюга. В наши дни к нему прибегают все реже и реже: перечеркнутый утюг можно увидеть не только на обложке журнала, но и на многих вещах из синтетических волокон («Одежда из синтетики: за и против», стр. 36) ■ От супертанкеров — к мамонтам, от мамонтов — к голиафам, от голиафов — к левиафанам, от левиафанов — к монстрам, от монстров — к мегатанкерам, вмещающим более миллиона тонн нефти,— вот тенденция современного судостроения («И грядет век «миллионеров», стр. 49) ■ Мешки с рисом перелетают по воздуху из амбара богача к пещере отшельника-чародея Миорена — таков сюжет японского свитка XII в., фрагмент которого приведен на второй странице обложки. Какой рис в этих мешках — отполированный или бурый, с оболочкой? Если бурый, то отшельнику повезло: хотя и не так вкусно, зато намного полезнее («Рис, который мы не едим», стр. 121) ■
Диалог 3 Информация, доступная всем Возможные способы обуздания все возрастающего потока научной и технической информации обсуждались в июньском и июльском номерах «Химии и жизни». В этом номере мы публикуем запись беседы нашего корреспондента В. Жвирблиса с директором Всесоюзного института научной и технической информации АН СССР доктором технических наук А. И. МИХАЙЛОВЫМ. Говоря о росте объема информации, принято приводить устрашаюшие цифры, которые свидетельствуют, казалось бы, только об одном: в наше время заниматься наукой бессмысленно, потому что все можно знать только ни о чем. Вместе с тем число научных работников имеет тенденцию стремительно расти, н когда эту тенденцию экстраполируют на будущее, то приходят к нелепому выводу, что довольно скоро наступит момент, когда все население Землн поголовно, включая и новорожденных, будет заниматься научными исследованиями. Но этн же расчеты справедливы и для спортсменов н для работников торговли... Не кажется ли Вам, что система таких расчетов в принципе порочна, что рано илн поздно произойдет стабилизация, когда пусть большое, ио ограниченное число ученых будет добывать некое постоянное количество новых сведений о природе? Это сравнение, да и сама постановка вопроса не вполне корректны. Прежде всего речь идет не просто об абсолютном увеличении числа ученых, а о постоянном, охватывающем весь период существования современной науки росте доли научных работников как среди населения всей Земли, так и среди населения отдельных государств. Вряд ли это можно сказать о какой-либо другой профессии или занятии, даже, к сожалению, о спорте. В то же время, говоря о темпах рос^та числа ученых, нельзя не учитывать некоторых принципиальных моментов. Естественно, рост числа ученых не может все время продолжаться с такой же скоростью, что и в настоящее время. Но замедление этого процесса вовсе не будет ни причиной, ни следствием замедления темпов развития самой науки. Во-первых, речь в этом случае идет о прекращении относительного, а не абсолютного роста числа ученых. Абсолютный рост может продолжаться бесконечно — так же, как рост населения Земли. Во-вторых, замедление роста числа ученых совсем не означает непременного прекращения возрастания объема научной информации. Вспомним, как обстояло дело с представителями других профессий, например с промышленными рабочими в ряде развитых стран. На протяжении XIX - первой половины XX века численность промышленного пролетариата в этих странах росла быстрыми темпами. Затем, однако, этот рост прекратился, а в ряде случаев относительная и даже абсолютная численность промышленных рабочих стала падать. Производство же промышленной продукции при этом продолжает расти. То же самое, вероятно, произойдет и с наукой. Основа для этого та же — повышение производительности труда, в данном случае повышение производительности труда ученых. И здесь особенно важно освободить ученого от пепроизводитель- I*
4 пои траты времени на поиск и отбор литературы, отсеивание ненужной информации. Так что роль информационных работников со временем не только не уменьшится, по даже и возрастет: их услуги, по всей вероятности, станут доступны всем, кто в них нуждается. И все же не исключено, что значительная часть вновь производимой информации повторяет результаты уже давно выполненных работ или же представляет собой продукт параллельных исследований. Так что, быть может, в действительности информация растет не так быстро, как это нам сейчас представляется? Вы говорите о принципиально новой информации. Она, возможно, и впрямь накапливается не так быстро. Но ведь реальный ученый имеет дело со всем потоком, и чтобы оцепить новизну той или иной работы, се приходится сравнивать со множеством других аналогичных работ, которые нужно найти и прочитать. Определенные издержки производства печатной научной продукции несомненно существуют. Задача различных информационных служб — в том числе и нашего института — как раз и заключается в том, чтобы свести к минимуму издержки подобного рода. Здесь, правда, есть некоторые трудности технического характера. Вот мы издаем, например, реферативный журнал «Химия», в котором в определенном порядке размещены рефераты— краткие изложения содержания научных публикаций по химии, поступающих к нам из 117 стран мира. Разумеется, необходимо определенное время, чтобы получить первичные научные документы (журналы, книги и т. д.), рассортировать публикации, подготовить па них рефераты, отредактировать их, послать в набор и отпечатать тираж. Сейчас на это уходит в среднем четыре месяца. Но даже если мы предельно сократим время на весь этот процесс и тем самым Диалог создадим для потребителя возможность получать реферативный журнал несколько раньше, это еще не решит проблемы. Ведь сам по себе реферативный журнал — это огромный том, прочесть который от корки до корки не так-то просто. Более того, что делать, если в этом томе надо найти сведения о каком-либо одном определенном соединении или одной определенной реакции? А если возникнет необходимость разыскать нужную информацию за несколько лет? Таким образом, сам по себе реферативный журнал не имеет особой ценности, пока он не снабжен соответствующим справочио-поисковым аппаратом, прежде всего рядом указателей. Для реферативного журнала по химии таких указателей должно быть по крайней мере пять: авторский, предметный, формульный, патентный и указатель веществ. Но как до сих пор у нас делаются эти указатели? После того как в свет выходит помер реферативного журнала, начинается кропотливая работа по подбору сотен тысяч карточек, которые в конце года после выхода двенадцатого номера журнала приходится объединять для выпуска годовых указателей. При существующей тех пологий па эту рутинную работу уходит до полутора лет. В результате безвозвратно теряется время, сэкономленное па сокращении сроков подготовки и издания рефератов. Вы говорите о трудоемкости интеллектуального труда специалистов; но ведь сейчас обработка больших массивов информации все чаще передается электронно-вычислительным машинам... В этом направлении мы делаем только первые шаги. У нас, например, действует экспериментальная машинная система для выпуска сигнальной информации-—издания, содержащего библиографические описания публикаций и снабженного
Информация, доступная всем авторским (алфавитным) указателем. Мы взяли четыре машины Мнпск-22 и две машины Мипск-32, соединили их в один блок и на выходе поставили фотонаборное устройство, способное выдавать в принципе до 250 авторских листов текста в сутки. Вся поступающая библиография вводится в память этой системы, затем материал автоматически размещается в порядке, принятом для реферативного журнала, и печатается. Полученные оригиналы можно сразу же отправлять в типографию, где с них делаются клише. Правда, пока еще с помощью этой системы в год подготавливается лишь около 6000 авторских листов, по в дальнейшем этот объем увеличится. Перспективы оперативного информационного обслуживания во многом связаны с развитием издании сигнальной информации — разумеется, при достаточно хорошей переводческой и множительной базе. Сигнальная информация в сжатые сроки даст полные библиографические данные о публикациях, появившихся в мирено той или иной тематике при весьма небольших затратах времени па поиск со стороны специалиста: ведь для того, чтобы пробежать глазами заголовки даже нескольких сотен статей, нужно не так уж много времени, а специалист и по заголовку может понять, представляет ли для него интерес та или иная работа. Если же статья его заинтересует, то. он может либо найти ее реферат, либо заказать у нас для себя копию оригинала. А всегда ли можно ясно представить себе содержание статьи по ее заголовку? В литературе нередко высказывается мысль (и подкрепляется соответствующим анализом) о недостаточной информативности заглавий. И можно ли обеспечить копиями статей всех желающих? Иначе говоря, способна ли сигнальная информация полностью решить проблему? Кстати, способен ли решить ее и реферат? Ведь в нем неизбежно теряется какая-то часть информации, содержавшейся в 5 оригинале. А можно ли быть уверенным, что именно эта информация не окажется для кого-нибудь весьма существенной? Это очень сложный вопрос. Один из наших крупных специалистов-механиков как-то сказал мне: «Что вы ломаете себе голову? Данте мне вашу гору литературы по моей специальности, по механике, п я за десять минут отберу, что следует читать, а что пет». А я возразил: «Но это же будет только ваше мнение...». И все же какой-то отбор необходим. Ведь подавляющее число исследователей прежде всего сотрудники отраслевых научно-исследовательских институтов и заводских лаборатории — живу г в условиях дефицита рабочего времени. Они не имеют возможности читать все подряд — они ищут совершенно определенные, необходимые для них сведения. Вот для этого массового читателя мы должны выполнять как можно большую часть предварительной черновой работы по отбору необходимой информации. Разумеется, имея при этом в виду необходимость развития разных форм информационного обслуживания в соответствии с категориями потребителей. Что же касается низкой иформативности заглавии публикации и даже рефератов, то в настоящее время ведется большая работа но их модернизации. Но если быть последовательным, и особенно если учитывать длительные сроки подготовки и издания статей, то разве не разумнее было бы вообще отказаться от традиционной системы? Иногда высказываются даже мнения, что вместо традиционных статей должны публиковаться унифицированные бланки, в которые по определенному образцу вписываются все полученные в ходе работы конкретные результаты. Сторонники такой системы утверждают, что она не только привела бы к сокращению объема публикаций, но и позволила бы упростить ввод этих данных в память ЭВМ. Это глубочайшее заблуждение! Журнал — это механизм, который работает уже давно и который должен
6 Диалог работать п впредь. Чтение журнала— одна из форм общения ученых, се не заменят никакие карточки. Информационные системы не заменяют журнала и не исключают для специалистов самого процесса чтения, а просто позволяют им легче ориентироваться в безбрежном море научной и технической информации. Кстати, о журналах. Сейчас с ними происходит любопытный процесс. Раньше научные журналы освещали широчайший круг вопросов. Теперь такие журналы никому не нужны, и все более усиливается процесс их специализации. Но и тут есть определенный предел: даже у узкоспециализированного журнала должна быть достаточная читательская аудитория и авторский контингент. Если журнал станет слишком узким, его авторская и читательская аудитории могут резко сократиться, и в конце концов такой журнал автоматически исчезнет. Таким образом, журнал служит своеобразным индикатором дифференциации науки и се границ. О жизненности журнала свидетельствует такой факт: сейчас ежегодно в мире возникает около 1000 новых научных журналов, хотя ежегодно же до 700 журналов исчезает. По-видимому, именно из-за трудности поиска необходимой информации сейчас все шире распространяются старые добрые способы обмена информацией — частная переписка и личные контакты на различных конгрессах и симпозиумах. Что вы могли бы сказать по поводу предпочтительности тех или иных форм распространения новостей науки и техники? К старым традиционным способам прибавилось много новых, связанных, в частности, и с использованием ЭВМ. Сейчас существует много различных форм обмена информацией между специалистами. Помимо переписки и общения на различных конференциях по специальностям сейчас принято рассылать коллегам препринты статей. Справедливо считается-, что это также способствует ускоренному обмену информацией. Однако при этом следует иметь в виду, что подобным способом общения может пользоваться только очень узкий круг ученых. Но ведь нельзя всерьез считать, что в паше время только, скажем, несколько великих умов двигают пауку вперед, а все остальные сотни тысяч специалистов представляют собой серую массу. Нет, проблему можно решить только в том случае, если информация будет доступна всем в пей нуждающимся. В связи с этим мне хотелось бы вновь вернуться к разговору об использовании ЭВМ. Ведь именно с помощью машин и можно добиться того, о чем вы только что сказали,— сделать информацию общедоступной. Пока что мы связаны но рукам и ногам техникой. Существующие машины, в том числе и те, которые используются у нас для подготовки сигнальной информации, относятся ко второму поколению ЭВМ. У этих машин недостаточен объем внешней памяти, к ним нельзя подключать выносные пульты управления, так называемые терминалы. Кроме того, разные модели этих машин не могут быть объединены в единую машинную систему. Только недавно у нас начали производиться ЭВМ третьего поколения — совместимые между собой, снабженные достаточным количеством периферийного оборудования, обладающие практически безграничной внешней памятью; у нас в институте такие машины скоро будут. В эффективности подобных ЭВМ я наглядно убедился, когда в составе советской делегации осенью прошлого года посетил Соединенные Штаты Америки. В штате Огайо находится всемирно известная информационная служба в области химии «Chemical Abstracts», располагающая ЭВМ третьего поколения, в память которых за последние восемь лет были введены данные о 2,5
Информация, доступная всем 7 миллионах органических соединении (причем сейчас ежегодно в машину вводятся сведения еще о 250 тысячах новых веществ). Но ие только в этом заключается ценность такой информационной системы. Она располагает сетью терминалов, расположенных по всей территории США— в крупнейших фирмах, лабораториях, университетах, — связанных с ЭВМ обычным телефонным каналом; подобные терминалы есть даже в некоторых европейских странах и в Японии. В любой момент машине можно послать запрос — и она тут же на экране выдаст ответ. Перспективы нашего информационного развития мы тесно связываем с развитием ЭВМ. А как же реферативный журнал? Ведь он тогда не будет нужен? Как реферативный журнал не заменяет первичные научные издания, так и машина не заменяет реферативный журнал; она прежде всего существенно упрощает предварительный поиск, но не снижает общенаучной роли реферативного журнала, осуществляющего связь между различными учеными, снижающего языковые барьеры. Более того, одна из задач машинной системы как раз и заключается в том, чтобы повысить эффективность реферативного журнала. Например, я уже говорил о чрезвычайно трудоемкой работе по подбору карточек для указателей. Машина не только упрощает и ускоряет всю работу (указатель «Chemical Abstracts» выходит через 3—4 месяца после выхода в свет годового комплекта), но и меняет ее качественно. Дело в том, что при обычной технологии материал проходит через множество рук, а каждая лишняя производственная стадия может повлечь за собой дополнительные ошибки. В «Chemical Abstracts» вся работа заканчивается сразу же после того, как реферат подготовлен и отредактирован: его вводят в машинную память, и ЭВМ сама комплектует номера журнала, располагая рефераты в определенном порядке, готовит и печатает все указатели. Правда, это накладывает особые требования к качеству подготовки рефератов: чем более квалифицированно п тщательно будет проделана вся предварительная работа, тем выше будет качество материала на выходе машины. Машина не прощает человеку ошибок... Кстати, мы уже говорили о том, что число научных работников растет так же лавинообразно, как и объем производимой ими информации. А возрастание количества не обязательно приводит к повышению качества. Ведь для того, чтобы заниматься наукой по-настоящему, нужен талант, призвание, а чем более массовой становится та или иная профессия, тем больше она привлекает людей, к ней непригодных. По-видимому, создание оперативной информационной системы, способствуя ликвидации параллелизма в исследованиях, позволит лучше контролировать и этот процесс. Разумеется, во все времена в пауку проникали и случайные люди. Но я не думаю, что сейчас п\ удельный вес увеличился. Конечно, когда информация станет общедоступной, когда будет ликвидирован параллелизм в исследованиях, в науке произойдут определенные качественные изменения. По об этом пока еще рано говорить. Наши же усилия сейчас должны быть сосредоточены па качественном улучшении информационного обеспечения пауки, а следовательно, и обеспечении широкого доступа к научной информации всех заинтересованных специалистов.
8 Последние известия Новый фермент, новые загадки Открыт новый фермент, синтезирующий РНК по матрице РНК- Синтез РНК по РНК хорошо известен — это путь размножения в клетке РНК-содержащих вирусов. Известен и фермент РНК-зависимая РНК-полимераза (репликаза), который этот синтез осуществляет. Но аналогичного фермента в животных клетках найти не удавалось. В декабре прошлого года в «Proceedings Nat. Acad, of Sciences of USA» появилась статья К. Дауни, Дж. Бирнса и других исследователей, где описан нсвый фермент — РНК-зависимая РНК-полимераза, выделенная из клеток крови (ретикулоцитов) кролика. Естественно, возникает вопрос, зачем нужен этот фермент в клетках крови. Ретикулоциты приспособлены в организме животного прежде всего для синтеза белковой части гемоглобина — глобина. Резонно предположить, что обнаруженный фермент вовлечен каким-то образом в эту основную функцию «своих» клеток. Каким же? Образование второй нити РНК, т. е. появление двуспи- ральной РНК (это известно из других опытов), лишает молекулы информационной РНК способности служить матрицей для синтеза белка в рибосомах. Может быть, новый фермент и нужен как регулятор белкового синтеза через «выключение» (экранирование) матрицы. Второе объяснение роли этого фермента (оно близко к первому) может быть таким Молекулы матричной РНК (мРНК) чрезвычайно чувствительны к нуклеазам — даже один «перекус» инактивирует такую молекулу как матрицу. Значит, должен быть какой-то механизм ее защиты. Известно, что двуспиральные комплексы гораздо устойчивее, поэтому можно предположить, что фермент, катализируя образование такого комплекса, спасает мРНК от действия нуклеаз (правда, ценой временного прекращения ее способности служить матрицей для белкового синтеза). Третья гипотеза: фермент нужен для размножения матричной РНК, так как для клетки, основное предназначение которой — синтез гемоглобина, может быть, нужно иметь способ размножения матрицы синтеза. Все эти предположения ждут экспериментальной проверки, и... не будем опережать события. Как бы то ни было, ясно, что основную (раньше считалось — единственную) схему передачи генетической информации в живой клетке ДНК 'РНК "белок сейчас уже можно изобразито в более полной форме: •-белон Стрелки вокруг ДНК и РНК означают, что в живом организме эти молекулы могут копировать себя с помощью соответствующих ферментов. Для белка такой возможности не существует. Доктор биологических наук Л. КИСЕЛЕВ
Пост'.- "ние известия 9 Уран из черноморской воды Разработан простой и экономичный метод приготовления титаногеля — эффективного сорбента шестива лентного урана из очень слабых растворов, таких, например, как вода Черного моря. О том, что уран есть в морской воде и что его можно оттуда извлечь, известно по меньшей мере четверть века. Известно также, что титаногель — гидроокись титана Ti(OHL — один из самых эффективных сорбентов следовых количеств шестивалентного урана. Многие исследователи и у нас и за рубежом использовали это вещество для извлечения урена из растворов. Применяли и просто гранулированный титаногель, и комбинации этого вещества с носителями. Недавно в нашей стране (авторы работы А. И. Рябинин, Г. А. Дорошенко и Е. А. Лазарева) создан новый эффективный способ приготовления гранулированного титаногеля для извлечения урана из очень слабых растворов. Сравнительно просто приготовить Ti(OHL в виде студня. Он образуется, например, в реакции четыреххлористого титана (напомним, что в обычных условиях это жидкость) с раствором аммиака. Но в этой реакции выделяется много тепла, и в результате резкого повышения температуры значительная часть образующегося вещества уносится из аппарата, в котором идет процесс. Новый способ получения гранулированного титаногеля свободен от этого недостатка. Образование титаногеля происходит при взаимодействии четыреххлористого титана с водой. Здесь должны быть точно соблюдены оптимальные условия. Соотношение TiCh : НО должно быть не больше 0,32 (по объему), а температура не должна подниматься выше 35е С. Лучшие результаты получаются при введении небольших порций "ПСЦ в воду с температурой 0—2° С при непрерывном перемешивании и охлаждении. Менее чем через час образуется студень Ti(OHL, еще какое-то время (от одних суток до трех) он созревает — образуется неорганический полимер, по структуре аналогичный гелю кремневой кислоты. Когда студень созрел, его отмывают от образовавшейся в той же реакции соляной кислоты и формуют в виде гранул. Гранулы выдерживают в слабом аммиачном растворе и сушат при температуре не выше 100е С. Через колонну, заполненную этими гранулами, пропускали черноморскую воду. Урана в ней очень мало — около 3,5 мкг;л — при общем содержании солей 18—19 г/л. Эффективность извлечения урана оказалась весьма значительной— в среднем 91%. В дальнейших опытах было установлено, что килограмм гранулированного титаногеля способен извлечь практически весь уран из 3400 литров черноморской воды. Опыты показали, что приготовленный этим способом титаногель можно использовать для извлечения следовых количеств урена из любых растворов. Об этой работе сообщил журнал «Радиохимия» A974, № 1). В. ШМЕЛЕВ
10 Проблемы и методы современной науки Свет упал на кристалл В Институте физики твердого тела АН СССР обнаружено ранее неизвестное явление: под действием света резко увеличивается прочность некоторых кристаллических полупроводников. Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР выдал диплом на это открытие члену- корреспонденту АН СССР Ю. А. ОСИПЬЯ- НУ и И. Б. САВЧЕНКО. У всякого открытия есть своя предыстория. Лет двадцать —двадцать пять назад физики ломали головы над довольно загадочным фектом: для пластической деформации кристаллов требовалось усилие на 3—4 порядка меньше расчетного. Объяснить эту аномалию всякого рода микротрещинами, порами, кавернами в кристалле было просто невозможно. Для того чтобы ослабить прочность кристалла в-тысячу A) раз, доля каверн на плоскости, куда приложена разрушающая сила, должна быть никак не меньше 99,9%. С другой стороны, были известны кристаллы с большим числом дефектов, которые оказывались гораздо проч-
Свет упал на кристалл II нее кристаллов, у которых дефектов почти нет. Все это было настолько непонятно, что возникли даже сомнения в классических представлениях о строении кристаллов. Лишь дислокационная теория пластической деформации, окончательно сложившаяся около пятнадцати лет назад, рассеяла эти сомнения. НАРУШЕНИЯ ВО ИМЯ ПРОЧНОСТИ В реальных кристаллах всегда наблюдаются отклонения от упорядоченности в строении, всегда есть линейные дефекты, называемые дислокациями. Дислокацию образует группа атомов, смещенных из своего первоначального равновесного положения. Такой специфический дефект способен перемещаться, скользить в кристалле под действием внешней силы, даже сравнительно небольшой. Это вполне понятно: сдвинуть несколько атомов, безусловно, легче, чем все атомы в плоскости одновременно. На этих нарушениях кристаллической решетки— дислокациях — как раз и начинается скольжение атомных слоев кристалла. Казалось бы, чем больше дислокаций, тем ниже должна быть прочность кристаллов. Однако при увеличении числа дефектов прочность кристалла уменьшается до какого-то определенного предела, а затем наступает обратное явление. Когда дислокаций очень много, их движение затрудняется, а это, естественно, делает кристалл прочнее. Сегодня, чтобы повысить прочность кристаллов, идут именно по этому пути: создают материалы с плотностью дислокаций и других дефектов 10'^— 10' см 2. Такая плотность наиболее выгодна с точки зрения прочности. Для создания дефектов вводят в кристалл примеси и легирующие добавки (чужеродные по своей физической природе и размерам атомы искажают решетку кристалла, затрудняют движение дислокаций), закаливают кристаллы (при этом создается мелкозернистая структура, и границы зерен становятся «труднопроходимыми» для дислокаций), прибегают к прокатке, наклепу, волочению (при деформации материала в кристаллической решетке увеличивается число дислокаций, они взаимодействуют друг с другом, переплетаются, теряют подвижность). Во всех этих случаях упрочнение достигается путем нарушения кристаллической структуры. А нельзя ли повысить прочность кристалла, не внося в кристалл примеси и не деформируя его? ЗУБЬЯ НА ДИАГРАММЕ В лаборатории спектроскопии дефектных структур Института физики твердого тела Академии наук СССР исследовали механические свойства монокристаллов сульфида кадмия. Эксперименты преследовали цель — установить влияние дислокаций на физические свойства твердых тел, в частности на их пластичность. Испытания проводили так. Образцы сульфида кадмия помещали между двумя пуансонами в специальной камере и деформировали, сжимая со скоростью 10~5 см в секунду. Нагрузку, действующую на образец, регистрировали с помощью самописца. Словом, это была обычная, традиционная методика. И все шло бы как обычно, если бы не заурядное осложнение — ограниченное число кристаллов сульфида кадмия. Сотрудница лаборатории И. Б. Савченко, бывшая в это время стажером-исследователем, что называется, дрожала над каждым образцом и поэтому то и дело включала в камере лампочку, чтобы посмотреть, сломался уже кристалл или нет. Каково же было ее изумление, когда она ознакомилась с диаграммой. На ней оказались какие-то непонятные зубья-максимумы, в то время как деформация кристалла должна была более или менее плавно возрастать с увеличением нагрузки. Читатель тоже может ознакомиться с этой необычной кривой (на стр. 13). Первой была мысль о погрешностях в работе. Нет ли каких-нибудь неисправностей в камере, все ли в порядке с образцами? Перебирая возможные экспериментальные ошибки, исследователи обратили внимание на свет. Поставили опыт со специальной осветительной схемой — источником света служила кинопрожекторная лампа мощностью 500 ватт. И догадка подтвердилась: во
12 Проблемы и методы современной науки время облучения механическое напряжение, необходимое для пластической деформации кристалла, резко возросло, достигло определенного предела, а потом наступило насыщение, и кристалл продолжал деформироваться уже при новом, большем напряжении. Как только свет выключили, кривая на диаграмме приобрела обычный вид. Всплески механического напряжения можно было наблюдать всякий раз, как только включали свет. Опыт повторили еще раз и еще раз. С кристаллами, полученными из расплава и выращенными в газовой фазе, различными по содержанию примесей, а стало быть, с разным электрическим сопротивлением (в разных образцах оно колебалось от 10 'до 10я ом-см). Сомнений не оставалось: свет упрочнял кристалл! И весьма значительно: на 25— 40%, а в некоторых случаях и того более — на 100%. Максимальные изменения происходили при длинах волн, соответствующих области собственного поглощения кристаллов (для сульфида кадмия — примерно 5300 А). С увеличением освещенности относительная величина эффекта повышалась, а при освещенности, равной приблизительно 10 тысячам люкс, наступало полное насыщение. Неизвестное ранее явление — существенное влияние видимого света на ход пластической деформации христаллов — назвали фотоплестическим эффектом. В дальнейшем его наблюдали многие исследователи. Од~ нако только на одном классе полупроводниковых кристаллов: CdS, ZnS, ZnO, CdSe, ZnSe, CdTe, ZnTe.
Свет упал на кристалл 13 МНОГИЕ ВОПРОСЫ ОСТАЮТСЯ ОГКРЫТЫЛ1И Как же объяснить полученный эффект? Чтобы получить ответ на этот вопрос, были предприняты новые исследования (их провел сотрудник Института физики твердого тела В. Ф. Петренко). Но прежде чем ввести читателя в курс этих исследований, необходимо сообщить (или напомнить) некоторые сведения из теории полупроводников. В обычном состоянии все электроны полупроводника участвуют в образовании ко- валентных химических связей между атомами. Но если этим электронам сообщить некую дополнительную энергию (например, Доз поглотить квант света), они отрываются, начинают вести себя подобно электронам обычного проводника — свободно перемещаются между узлами кристаллической решетки. В этом случае образуются незаполненные электронами места, так называемые дырки. Их поведение формально напоминает поведение электронов, но с положительными зарядами. Дырки, образованные под действием света, называют фотодырками, электроны — фотоэлектронами. Линейный дефект кристаллической решетки— дислокацию — можно представить в виде оборванной связи между атомами; линию такого обрыва называют линией дислокации. Этот дефект электрически активен: неравновесные носители (фотоэлектроны и фотодырки) могут взаимодействовать с оборванными связями по линии дислокации и, стало быть, изменять электрический заряд последних. Кроме того, неравновесные носители могут быть захвачены и точечны- ?*V/ "-^pj/ -^,;.}и ,/ ■%/*>, Дислокации на одной из плоскостей кристалла сульфида кадмия (Х250) Фотопластический эффект в кристалле сульфида кадмия. Эта экспериментальная кривая послужила толчком к открытию эффекта. Зубцы на кривой соответствуют моментам, когда исследователь освещал образец Дислокация — это дефект кристаллической решетки группа атомов, смещенных из своего первоначального равновесного положения к 1 ггг* л «... . F* р £_ г—| 1 2 степень деформации Е, %
14 Проблемы и методы современной науки ми дефектами кристаллической решетки — атомами примесей, пустотами, лишними атомами в решетке, могут изменить заряд этих точечных дефектов. Кристаллы, которые обнаруживают фотопластический эффект, известны как эффективные фотопроводники: их электрическая проводимость под действием света меняется на несколько порядков. Напрашивается естественный вопрос: не могут ли на поведение дислокаций, а значит, и на прочность, и на пластичность, повлиять изменения электронного строения полупроводникового кристалла? Представления современной теоретической физики допускали три вполне возможные гипотезы, объясняющие механизм упрочнения кристалла при освещении. Первое объяснение. Поскольку освещение увеличивает концентрацию свободных электронов в кристалле (собственно говоря, это и есть фотопроводимость), вполне естественно предположить, что механизм упрочнения сводится к торможению дислокаций свободными фотоэлектронами. Однако эта гипотеза довольно быстро была отброшена, и вот почему. Освещение добавляет в зону проводимости не более 1014 электронов на кубический сантиметр. Если, как это бывает во многих кристаллах, концентрация свободных электронов составляет 10,J см , свет влияет весьма существенно: число электронов увеличивается в сто раз. Но в других случаях, когда концентрация свободных электронов в монокристалле достигает 1018 см ~ \ влияние света ничтожно: сотая доля процента. Тем не менее, как показали исследования, и в тех, и в других кристаллах фотопластический эффект примерно одинаков. Так что дело вряд ли в изменении концентрации свободных электронов. * Вторая гипотеза — торможение дислокаций фотодырками — вызвала еще большие возражения. Если свободных электронов при освещении добавляется в среднем 10м, то свободных фотодырок — не более 10н. Трудно предположить, чтобы дырки, которых в миллион раз меньше, чем электронов, могли вызвать торможение дислокаций. Оставалось третье предположение. Очевидно, механизм упрочнения сводится к торможению дислокаций на взаимодействующих с фотоносителями точечных дефектах кристаллической решетки. Если эта гипотеза верна, следовало ожидать уменьшения прочности образца при дополнительном облучении его инфракрасным светом, который возвращает фотоноситель с точечного дефекта на свое прежнее место. Поставили опыты. Под действием инфракрасного освещения фотопластический эффект уменьшался примерно на 20, ! Многие вопросы, связанные с природой фотопластического эффекта, остаются пока открытыми. Не ясны прежде всего конкретные механизмы взаимодействия точечных дефектов с дислокациями. Не изучена и природа самих дислокаций в кристаллах, где наблюдается фотопластический эффект. Не выяснена до конца структура тех точечных дефектов, которые могут вызывать упрочнение кристаллов при освещении. Наконец, смущает физиков такая проблема. Установлено, что величина фотопластического эффекта зависит от типа движущихся дислокаций. При движении бета-дислокации (вдоль линии дислокации связи оборваны у атомов серы) эффект большой, а при движении альфа-дислокации (связи оборваны у £томов кадмия) — маленький. Это можно объяснить различием в величине и знаке заряда на альфа- и бета-дислокациях, то есть различием химических свойств кадмия и серы. Если же вдоль линии дислокации атомы серы и кадмия чередуются, эффекта нет; объяснить этот факт пока не удается. Что фотопластический эффект даст для практики? Возможно, на его основе будут созданы принципиально новые типы детекторов света. Может быть, появятся сверхпрочные кристаллы. Сейчас об этом судить рано. Одно несомненно: новый эффект привел к пересмотру многих представлений в физике твердого тела. А такой процесс всегда чреват новыми открытиями. Л. МЕЛЬНИКОВА
Из писем в редакцию 15 Парадоксы экстраполяции В периодическую систему Д. И. Менделеева сейчас входят 105 элементов, размещенных в строгой последовательности, вытекающей из непреложных законов природы. И, очевидно, число «кирпичиков» мироздания» этими 105-ю не исчерпывается. Так что там за краем таблицы? — вопрос далеко не праздный. По этому поводу высказывались самые разные гипотезы; об одной из них год назад рассказал на страницах «Химии и жизни» A973, № 9) доктор химических наук Ю. С. Чер- кинский. Проследив периодическое изменение энтропии в зависимости от логарифма порядковых номеров химических элементов, он рассчитал максимально возможное их количество. Цифра получилась весьма внушительной — где-то около десяти миллиардов! Очевидно, что лишь немногие из сверхэлементов будут идентифицированы из-за ускользающе малых периодов полураспада. Но теоретики предсказывают «острова стабильности» в районе ! 10—114 и 126-го элементос. Основываясь на диалектических законах, нетрудно предположить, что подобные «острова» могут быть и в более отдаленных областях. Зададимся парадоксальным вопросом: как бы выглядела таблица из 10 миллиардов элементов? Несложный расчет показывает, что они распределятся по 3910 периодам, причем последний период должен будет вместить 7 659 698 элементов. И еще. Сейчас нам известны два семейства элементов-аналогов: лантаноиды и актиноиды. Согласно гипотезе В. И. Голь- данского («Химия и жизнь», 1968, № 8), в восьмом периоде будет 50 элементов- близнецов. В последнем же периоде таких «сверханалогов» должно быть уже около восьми тысяч... Но, пожалуй, еще интереснее было бы экстраполировать свойства известных обитателей таблицы Менделеева на самые отдаленные области с учетом свойств образуемых ими простых веществ. Опираясь на периодический закон Д. И. Менделеева, с одной стороны, и на здравый смысл, с другой, позволим себе немного пофантазировать. Но сначала — факты. Обратите внимание на элементы побочных подгрупп периодической системы. Все они причисляются к металлам, «светлым телам, которые ковать можно». А ртуть? Это тоже металл, но только жидкий при обыкновенной температуре. Случайность? Исключение из правил? Не будем столь категоричны. А что, если это какая-то неясная пока закономерность? Любопытно в связи с этим попытаться предсказать физические свойства «эка-ртути», элемента № 112. Не исключено, что этот металл, если он окажется достаточно стабильным, будет подобен своему ближайшему аналогу. Можно допустить, что в побочных подгруппах появятся еще несколько металлов, жидких при обычных условиях. Обратимся теперь к элементам главных подгрупп. В пятой и шестой группах есть лишь два газообразных элемента (по одному в каждой — азот и кислород). Их ближайшие аналоги — твердые вещества. В седьмой группе уже три газообразных элемента (фтор, хлор и условно — водород), один жидкий (бром) и остальные — твердые. В восьмой группе пока одни только газы. Продолжая аналогию, можно предположить, что семейство благородных газов в будущем может пополниться двумя-тремя жидкими элементами, а затем и твердыми. Кроме того, поскольку каждый период заканчивается сейчас «благородным» газом (очевидно, эта закономерность сохранится и в дальнейшем), то значит, вся галерея химических элементов завершится неким твердым веществом, подобным благородным газам.
16 Из писем в редакцию С другой стороны, учитывая явную тенденцию к снижению температуры плавления в ряду щелочных металлов, следует ожидать появления в I группе жидких, а затем и газообразных щелочных... чего? Металлов? А можно ли назвать их металлами? Вероятно, правильнее всего такое определение: первая группа начинается с лития и заканчивается поразительно активным щелочным газом. Вот к каким любопытным выводам приводит экстраполяция свойств простых веществ в далекую трансурановую область. Конечно, сейчас*, с точки зрения современных представлений, «газообразный щелочной металл» кажется химическим «поручиком Киже». Твердое благородное вещество представляется более реальным: есть «полуаналоги» о VIII группе — платиновые металлы. С. А. ГРИДЧИН, Воронеж Не смешивать понятия Понятие о химическом элементе знакомо каждому со школьной скамьи. Это одно из основных химических понятий, но далеко не всегда мы правильно им пользуемся, смешивая его с другим важным понятием — о простом веществе. Ошибка традиционная и общая. Смешение этих двух понятий можно встретить и в учебниках, и в «Химии и жизни», и даже в энциклопедических изданиях. Примеров тому множество, хочу, однако, привести противоположный пример. Не лишено интереса то обстоятельство, что в первой формулировке периодического закона A869 год) речь шла не об элементах, а о простых веществах: «Свойства простых тел, состав их соединений, так же как и свойства этих последних, суть периодические функции атомных весов элементов». Сопоставляя свойства простых веществ, Д. И. Менделеев увидел, что они не полностью подчиняются периодическому закону. Именно это обстоятельство заставило его четко разграничить понятия об элементе и простом веществе. «Понятия и слова простое тело и элемент нередко смешиваются между собою, — писал Менделеев, — а между тем для ясности химических идей эти слова необходимо ясно различать. Простое тело есть вещество, металл или металлоид, с рядом физических признаков и химических реакций... Под именем элементов д« >лжно подразумевать те материальные составные части простых и сложных тел, которые придают им известную совокупность физических и химических свойств. Если простому телу соответствует понятие о частице (молекуле.— В. Ш.), то элементу отвечает понятие об атоме. Углерод есть элемент, а уголь, графит и алмаз суть тела простые». Четко разграничив понятия об элементе и простом веществе, Д. И. Менделеев дал в 1871 году новую формулировку периодического закона: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости (т. е. правильно повторяются) от их атомного веса». В справедливости этого менделеевского тезиса убеждает тот факт, что встречающиеся в природе В9 химических элементов образуют свыше 400 простых веществ. Химические элементы и образуемые ими же простые вещества имеют различную химическую активность, и уже поэтому нужно четко разграничивать понятия об элементе и простом веществе. Правильное употребление этих терминов способствует пониманию сути периодической системы элементов и служит свидетельством культуры химика. Кандидат педагогических наук В. Я. ШЕВЦОВ, Кривой Рог
Элемент №... 17 Ш [222] Радон В. В. СТАНЦО Несколько лет назад в редакцию «Химии it жнзпп» пришло такое*письмо: «Работая над рефератом об элементе радоне, я столкнулась с противоречивыми объяснениями по поводу открытия этого элемента. В Детской энциклопедии (издана в !966 году) говорится, что радон открыл в 1900 году английский ученый Э. Резерфорд. Малая Советская Энциклопедия утверждает, что радон открыл французский ученый Л. Дебьерп, а в некоторых учебниках по химии честь открытия этого элемента приписывается У. Рамзаю. Кому же верить?» Письмо было опубликовано вместе с подробным ответом — консультацией, суть которой можно свести к казуистической формулировке: оба правы... Не оба даже, а многие. ОТКРЫВАЛИ ИЗОТОПЫ Радон действительно открывали неоднократно и в отличие от других подобных историй каждое повое открытие не опровергало, а лишь дополняло предыдущие. Независимо друг от друга и практически одновременно A900—1904 годы) разные ученые находили разные изотопы одного и того же элемента, элемента № 86. Все эти открытия были продолжением пионерских работ супругов Кюри в области радиоактивности. В каждом из этих исследований, как считали их авторы, был обнаружен свой, новый радиоактивный газ, новый элемент. Да и не могли они считать иначе: происхождение вновь открытых газов, их главная радиоактивная характеристика — период полураспада — были далеко не одинаковыми. Открытую Э. Рсзсрфордом и Р. Оу- эисом эманацию (название происходит от латинского emanatio — «вытекаю») порождал торий. Открытый А. Дсбьериом актинон получался из актиния. А. Дорн открыл радон, а У. Рамзап и Ф. Содли — питон (от латинского nitco — «блещу»), дочерние продукты распада радия... Радон и нитон идентичны, Дорн сделал свое открытие раньше Рамзая. Тем не менее имя последнего помещено в список первооткрывателей элемента Л1> 86 заслуженно. Именно Рамзап первым исследовал свой питон как химический элемент, выяснил характерные для него спектральные линии, определил атомную массу, объяснил химическую индифферентность и нашел место для этого элемента в периодической системе. Л хронологически первой из этих работ была работа Резерфорд а и Оуэпса, проведенная в Канаде. Вот что рассказывал об этом в 1936 году сам Резерфорд. СВИДЕТЕЛЬСТВО ФИЗИКА «...В 1938 г. я приехал в Мак-Гиллскнп университет в Монреале и там встретился с Р. Оуэпсом, новым профессором электротехники, который прибыл одновременно со мной. 0>эпс имел стипендию, которая обязывала £го проводить некоторые физические исследования: он спросил, ие могу ли я ему предложить тему, которую оп мог бы исследовать для оправдания этой стипендии. Я предложил ему исследовать с помощью электроскопа торий, радиоактивность которого была тем временем открыта... Я помогал ему в проведении экспериментов, и мы обнаружили некоторые очень странные явления. Оказалось, что радиоактивное воздействие окиси тория может проходить сквозь дюжину листков бумаги, положенных поверх этой" окиси, по задерживается тончайшей пластинкой слюды, как будто излучается что-то, способное диффундировать сквозь поры бумаги. Тот факт, что прибор был очень чувствителен к движению возду-
18 Элемент №... ха, поддерживал эту диффузионную гипотезу. Затем мы провели эксперименты, в которых воздух проходил над окисью тория, а потом попадал в ионизационную камеру. Эти опыты показали, что активность может переноситься воздухом. Однако, когда поток воздуха прекращался, активность в ионизационной камере не сразу исчезала, а уменьшалась постепенно по экспоненциальному закону. Я назвал это газообразное вещество, которое может диффундировать сквозь бумагу, переноситься воздухом и в течение некоторого времени сохранять свою активность, исчезающую по характерному закону, «эманацией тория». Я установил, что эта эманация обладает чрезвычайно своеобразным свойством делать радиоактивными тела, над которыми она проходит. Казалось, что это свойство скорее всего обусловлено осаждением некой материальной субстанции, а не какой- либо активностью, возникшей в самих телах под действием излучения, так как тогда количество осажденного вещества должно увеличиваться при приложении электрического поля. В те времена многие получали неповторяющиеся и странные результаты, помещая предметы вблизи радиоактивных веществ; по-видимому, все это могло объясняться наличием таких же эманации, -как обнаруженная нами у тория. Прежде чем считать такое объяснение правильным, необходимо было выяснить истинную природу эманации. Это было очень трудно, так как доступное количество ее всегда было очень мало. С самого начала Содди и я предположили, что это, должно быть, инертный газ вроде гелия, неона или аргона, так как нам не удавалось заставить его соединиться с каким-либо химическим веществом...». Дальше предположений, однако, Резер- форд не пошел — вероятно, потому, что был ие химиком, а физиком... СВИДЕТЕЛЬСТВО ХИМИКА Справедливости ради теперь следовало бы предоставить слово химику. Сделаем это. Статья «Эманация», воспроизведенная здесь с сокращениями, написана в 1910 году (можно сказать, по горячим следам) выдающимся русским химиком профессором Львом Александровичем Чутаевым. «Если какую-либо соль радия растворить в воде или нагреть в пустоте, то из нее освобождается радиоактивный газ, получивший название эманации. Этот газ обладает удивительнейшими свойствами. С одной стороны, он абсолютно инертен: все попытки ввести его в соединение с другими телами окончились неудачей... Но с другой стороны, эманация принадлежит к самым" активным и изменчивым телам, какие только можно себе представить. Она быстро разрушается, выбрасывая из себя альфа-частицы и теряя при этом свои радиоактивные свойства. Процесс этот, подобно другим превращениям радиоактивных веществ, совершается согласно рассмотренному нами выше закону мономолекулярных реакций *. Константа X для эманации равна 0,000002, если в качестве единицы времени избрать секунду. Это значит, что в одну секунду из всего наличного количества эманации подвергается превращению 0,000002... Отсюда легко вычислить, что половина эманации разрушается в течение около четырех (точнее 3,86) дней. Около минус 65° С при атмосферном давлении эманация сгущается в жидкость, малейшая капелька которой ярко флуоресцн- * Выше Чугаев так объясняет суть закона радиоактивных превращении: «Если актив- ность препарата в начале опыта есть J, а по истечении времени t она обращается в Ji, то IgJ/Ji = Xt, где К есть так называемая радиоактивная постоянная, величина, по своему значению вполне аналогичная константе скорости обыкновенной мономолекуляриой реакции. Другими словами, это постоянная доля наличного количества радиоактивного вещества, которая превращается в единицу времени. Полагая J/Ji=2, мы получим Ig2 = = Xt; t=l/X-Ig2. В этом случае величина t будет выражать так называемую половинную продолжительность жизни, или полупериод существования данного радиоактивного продукта, т. е. время, в течение которого половина этого продукта подвергнется разрушению». С помощью несложных математических выкладок Чугаев подводил читателей того времени к пониманию физического смысла величины, которую мы теперь называем периодом полураспада,— одной из главных характеристик любого радиоактивного изотопа
Радон 19 рует голубым или фиолетовым светом, который сравнивают с электрическим. При минус 71° С она застывает в твердую непрозрачную массу. Для этих опытов Резер- форд имел в своем распоряжении 0,14 грамма радия (давшие 0,082 мм3 эманации). Рамзай — 0,39 грамма кристаллического бромистого радия, что соответствует 0,21 грамма металлического радия. При столь ничтожных количествах эманации ее приходилось собирать и наблюдать в тончайших капиллярных трубочках (диаметром 0,1—0,2 мм) под микроскопом. Определяя скорость, с которой эманация вытекает через тонкие отверстия, можно было найти (приблизительно, конечно) ее плотность, а отсюда вес молекулы, который (в наиболее надежных опытах) оказался близким к 220. За последнее время (напоминаем, что статья написана в 1910 г. — Ред.) Рамзай и Грей пришли почти к тому же результату путем прямого взвешивания определенного объема эманации, заключенного в капиллярную кварцевую трубочку. Любопытен по своей тонкости экспериментальный прием, избранный нми для этой цели. Для взвешивания служили особые микровесы, целиком изготовленные из кварца. Чувствительность их достигала 1/500 000 миллиграмма, а наибольшее количество взвешиваемой эманации занимало объем не более 0,1 мм3. Самое взвешивание происходило без помощи разновесок. Взвешиваемое тело (кварцевый капилляр, содержащий эманацию) уравновешивалось одним и тем же полым кварцевым шариком, . в котором было заключено некоторое количество воздуха. Вес этого шарика (кажущийся) менялся в зависимости от -давления воздуха в приборе... Плотность эманации в среднем из ряда опытов была найдена равной 111.5, что соответствует молекулярному весу 223. Принимая во внимание, что эманация по своим свойствам должна быть причислена к газам нулевой группы, молекула которых всегда состоит из одного только атома, заключаем, что и атомный вес ее должен быть близок 223... И так как ныне уже нельзя сомневаться в ее элементарной природе, то Рамзай и предложил для нее особое название — нитон. Процесс образования нитона из радия сопровождается выделением альфа-частиц, которые, как мы сейчас увидим, представляют из себя атомы гелия, заряженные положительным электричеством. Поэтому Резер- форд и Содди предположили, что первая фаза превращения радия выражается такой схемой: Ra = эманация + гелий (или Ra = = Nt+He), т. е. 226,4—4=222,4. На этом основании атомный вес нитона должен быть близок к 222,4. Принимая во внимание трудность соответствующих экспериментальных определений, нельзя не признать совпадение прямо блестящим». ЧТО К ЭТОМУ СЛЕДОВАЛО БЫ ДОБАВИТЬ? Прежде всего, что за годы, прошедшие со дня открытия радона, его основные константы почти не уточнялись и не пересматривались. Это свидетельство высокого экспериментального мастерства тех, кто определил нх впервые. Лишь температуру кипения (или перехода в жидкое состояние из газообразного) уточнили. В современных справочниках она указана совершенно определенно — минус 62° С. Еще надо добавить, что ушло в прошлое представление об абсолютной химической инертности радона, как, впрочем, н других тяжелых благородных газов. Еще до войны член-корреспондент Академии наук СССР Б. А. Никитин в ленинградском Радиевом институте получил и исследовал первые комплексные соединения радона — с водой, фенолом и некоторыми другими веществами. Уже из формул этих соединений Rn-6H20, Rn-2C6H5OH, Rn-2CH3C6H5 видно, что это так называемые соединения включения, что радон в них связан с молекулами воды или органического вещества лишь силами Ван-дер-Ваальса... Позже, в шестидесятых годах, были получены и истинные соединения радона. По сложившимся к этому времени теоретическим представлениям о галогенидах благородных газов, достаточной химической стойкостью должны обладать такие соединения радоиа: RnF2, RnF4, RnCI4, RnF6. Фторнды радона были получены сразу же после первых фто-
20 Элемент №... рндов ксенона, однако точно идентифицировать их не удалось. Скорее всего полученное малолетучее вещество представляет собой смесь фторидов радона. В отличие от летучих фторидов ксенона это вещество не возгоняется при температуре до 250° С. Водород восстанавливает его при 500° С. И, наконец, заканчивая рассказ о химии радона, следует упомянуть об одном неудачном опыте, проделанном в начале века Ре- зерфордом. Зная, что распад радия приводит к образованию гелия и радона, Резер- форд (не надеясь в общем-то на успех) попытался провести обратную реакцию: Rn + + Не—>-Ra. Естественно, ничего из этого не получилось. ЧТО СТОИТ ЗА НАЗВАНИЯМИ Радон, открытый Дорном, — это самый дол- гоживущий изотоп элемента Ля 86. Образуется при альфа-распаде радия-226. Массовое число этого изотопа — 222, период полураспада— 3,82 суток. Имеется в природе как одно из промежуточных звеньев в цепи распада урана-238. Эманация тория (торон), открытая Резер- фордом н Оуэисом. тоже член естественного радиоактивного семейства, но уже другого — семейства тория. Это изотоп с массовым числом 220 и периодом полураспада 54,5 секунды. Актинон, открытый Дебьериом, тоже член радиоактивного семейства тория. Это третий природный изотоп радона и из природных самый короткоживущий. Его период полураспада — меньше четырех секунд (точнее 3,92), массовое число — 219. Нитон — то же самое, что радон. Всего сейчас известно 19 изотопов радона с массовыми числами 204 и от 206 до 224. Искусственным путем получено 16 изотопов. Нейтронодефицитиые изотопы с массовыми числами до 212 получают в реакциях глубокого расщепления ядер урана и тория высокоэиергичиыми протонами. Эти изотопы нужны для получения и исследования искусственного элемента астата. Эффективный метод разделения нейтроиодефицитпых изотопов радона разработан недавно в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Долгое время «суммарным» названием элемента № 86 было слово «эманации». Собственно, до 1918 года не было ни торо- па, ни актинона — были эманация тория и эманации актиния. Позже, однако, международные организации, ведающие химической номенклатурой, сделали общепринятым нынешнее название элемента № 86. С одной стороны, это можно объяснить стремлением к унификации: название «радон» более созвучно названиям прочих элементов, чем «эманация». А с другой стороны, все-таки именно радон оказался самой долгожнву- щей и самой полезной из всех эманации... ПОЛЬЗА И ВРЕД РАДОНА Сначала — о худшем, о вреде. Среди радиоактивных ядов радон — один из самых опасных. Уже через час после введения в кровь кролику сравнительно небольшой дозы — 10 микрокюри радона — количество лейкоцитов в крови резко сокращается. Затем поражаются лимфатические узлы, селезенка, костный мозг... 11е столько сам радон задерживается в живом организме, сколько радиоактивные продукты его распада. Все исследователи, работавшие с твердым радоном, подчеркивают непрозрачность этого вещества. А причина непрозрачности одна: моментальное оседание твердых продуктов распада. Эти продукты «выдают» весь комплекс излучений: альфа-лучи — малопроникающне, но очень энергичные, бета-лучи, жесткое гамма-излучение... Несмотря на это, радоновые ванны издавна занимают заметное место в арсенале курортологии и физиотерапии. Растворенный в воде радон (в ультрамикродозах) оказывает положительное воздействие па центральную нервную систему, на многие функции организма. Медики полагают, что роль самого радо- па-222 здесь минимальна. Он испускает лишь альфа-частицы, абсолютное большинство которых задерживается водой и на кожу не попадает. Зато активный налет продуктов распада радона продолжает действовать на организм и после прекращения процедуры. Радоновые ванны — эффектив-
Радон 21 ное средство лечения многих заболеваний: сердечно-сосудистых, кожных, а также нервной системы. Иногда радоновую воду прописывают и внутрь — для воздействия на органы пищеварения. Эффективны также радоновые грязи и вдыхание обогащенного радоном воздуха... Однако, как и всякое сильнодействующее средство, радон требует постоянного врачебного контроля и очень точной дозировки. При некоторых заболеваниях радонотерапня абсолютно противопоказана. Медицина использует как природные воды, содержащие радон, так и искусственно приготовленные. Радон получают из радия, и клинике вполне достаточно 20 миллиграммов этого элемента, чтобы в течение многих лет ежедневно готовить десятки радоновых ванн. В природе радона очень мало — его можно отнести к числу наименее распространенных на пашей планете химических элементов. Содержание радона в атмосфере оценивается цифрой 710_17% по весу. В земной коре его также очень мало, и это естественно, потому что радон образуется преимущественно из сверхредкого радия. Тем не менее эти немногочисленные атомы можно заметить, с помощью специальных приборов, разумеется. Эти приборы называют эманометрами. Ими определяют, например, содержание радона в почвенном воздухе и по этой характеристике судят о плотности и газопроницаемости горных пород. Засасывай воздух из буровых скважин, с разных горизонтов, по содержанию радона определяют свойства горных пород на больших глубинах. По эманационным аномалиям геофизики судят о содержании радиоактивных руд в различных участках земной коры. Эманирование — выделение радона твердыми телами, содержащими материнский элемент, — зависит от температуры, влажности и структуры тела и меняется в очень широких пределах. Отсюда большие возможности эманациопного метода исследования твердых веществ в промышленности и пауке. Радон помогает исследовать состояние и дефекты различных материалов. В частности, радоновыми индикаторами пользуются для контроля противогазов на герметичность. Радон же помогает иногда следить за ходом технологических процессов в производстве таких несходных материалов, как сталь и стекло... Таков радон — самый необычный из земных газов, применительно к которому, эпитет «самый» можно повторить еще много раз: самый тяжелый, самый дорогой, самый редкий... Новости отовсюду БАРИЙ ИЗЛУЧАЕТ ЗАПАЗДЫВАЮЩИЕ ПРОТОНЫ До последнего времени было известно около тридцати ядер, испускающих так называемые запаздывающие протоны. Исследование этого малораспространенного вида распада дает физикам ценную информацию о ядре, поэтому открытие каждого нового подобного излучателя — событие. Недавно в Дубне, в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, их открыли сразу два. Это ядра бария-119 и бария-121, полученные в результате ядерных реакций с участием тяжелых ионов. СИБИРСКИЙ КОЭСИТ Минерал коэсит впервые увидел свет в лаборатории. Чтобы синтезировать эту тяжелую модификацию кварца, понадобилось давление почти в 35 тысяч атмосфер: в верхних слоях земной коры такому давлению взяться просто неоткуда. И тем не менее семь лет спустя, в 1960 г., этот минерал был обнаружен в природе — в Аризонском метеоритном кратере, где нужное давление создала ударная волна при падении метеорита. С тех пор коэсит всего несколько раз попадался геологам. А недавно в «Записках Всесоюзного минералогического общества» A974, вып. 1) появилось сообщение о том, что эта минералогическая диковинка впервые найдена на территории СССР. Место находки — Попигайский кратер на севере Сибири. Обнаружение здесь коэсита — лишнее доказательство метеоритного происхождения кратера.
'£*!&•* г V-A. V w ^v & •*.« tffc it t\ <r 7-»
Проблемы и методы современной науки 23 Часы для молекул Кандидат физико-математических наук А. В. КЕССЕНИХ Мы измеряем время с помощью часов. Каких только конструкций не было создано за историю человечества! Часы солнечные и водяные, механические и атомные... Но во исех часах, необходимых человеку в повседневной жизни, одно было одинаковым: скорость хода, соразмерная со скоростью процессов, происходящих в окружающей природе. Соответствие масштаба измерительного прибора измеряемой величине—вот что необходимо для всякого рода измерении. Невозможно измерить длину световой волны метровой линейкой, невозможно взвесить пылинку с помощью торгового разновеса... Поэтому и для измерения времени в каждом особом случае пользуются часами с соответствующим масштабом времени — одними для измерения длительности геологических процессов, а другими для измерения времени жизни элементарных частиц. Но в научных исследованиях бывают случаи, когда- одной соразмерности масштаба измеряемой величине еще недостаточно. Например, в случае измерения сроков жизни молекул в ходе их взаимных превращении. Дело в том. что даже в самой крохотной капельке вещества содержится невообразимо большое число молекул, и поэтому уследить за каждой из них в отдельности невозможно. А как иначе измерить продолжительность ее существовании? ВРЕМЯ ЖИТЬ И ВРЕМЯ УМИРАТЬ Допустим, мы поместили в колбу вещество А. Потом мы его, скажем, нагрели, произошла реакция, и после того как она завершилась, мы извлекли из колбы вещество В. Значит ли это, что вещество А непосредственно превратилось в вещество В? Заранее этого с уверенностью сказать нельзя. Ведь вполне может случиться, что вещество А по пути на какое-то мгновенье превратилось в вещество Б, а уж оно породило В: А ->■ Б ->■ В Как можно обнаружить молекулы промежуточного вещества Б, живущие всего миллионные доли секунды? Удобнее всего спектральным методом — но поглощению электромагнитных колебаний в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасно» "областях, в диапазоне радиочастот... Ведь спектры разных веществ отличны друг от друга (конечно, как правило — исключения бывают), и если во время реакции мы обнаружим в спектре сигнал, которого не дает ни исходное вещество, ни продукт превращения, то мы можем с уверенностью сказать, что этот сигнал принадлежит частицам промежуточного соединения. Изучив спектр, снятый в ходе реакции, мы можем сделать определенные заключения о строении промежуточно образующихся частиц. Но можно ли с помощью того же самого спектра определить продолжительность их существования? Если бы в нашем распоряжении была всего одна исходная молекула н эта молекула давала бы вполне различимый спектр, и если бы у нас был секундомер, способный измерять миллионные доли секунды, то мы могли бы поступить так. Точно в тот момент, когда в спектре исходной молекулы возник сигнал промежуточного соединения, мы нажали бы кнопку этого секундомера и выключили бы его. когда сигнал исчез. По такой опыт невозможен, потому что в реальном случае, когда частиц необычайно много, они рождаются и умирают неодновременно, и пользуясь спектрометром и секундомером, мы можем определить лишь
24 Проблемы и методы современной науки Ф Ь 1 б eel cdl в At> О 'измеренная общую продолжительность реакции. Л реакция может длиться часами даже в том случае, когда промежуточные частицы существуют всего миллионные доли секунды. В ЧАСОВОЙ МАСТЕРСКОЙ Если вам доводилось бывать в часовой мастерской в тот момент, когда развешанные по степам часы готовятся отмечать полдень, вы наверняка помните — какой забавный получается затем концерт. Сначала на один голос начинают бить одни часы; потом с иными интонациями начинают бить другие, третьи... И вот уже мастерская наполнилась разноголосым звоном. А затем этот звон сходит па нет» раздается еше несколько одиноких ударов, и все смолкает. Этот разнобой неизбежен. Часы невозможно поставить абсолютно точно, и поэтому одни начинают свою шумную жизнь раньше, а другие—позже. И если мы допустим, что все часы поставлены так, что бьют через равные промежутки времени, то получим модель, позволяющую пояснить, как может сам спектрометр служить секундомером. Прежде всего заметим, что любой спектрометр— это по сути дела частотомер: на карте его регистрирующего устройства по оси абсцисс откладываются частоты, то есть числа колебаний в единицу времени. Равномерные удары часов можно сравнить с электромагнитными колебаниями, если сами часы сравнить с испускающей их молекулой, а общую продолжительность бои, выраженную числом ударов, — с временем жизни. Чтобы определить частоту боя часов. Когда продолжительность жизни молекулы велика в сравнении с периодом колебания электромагнитной волны, в спектре наблюдается четкий пик (а); если молекула живет слишком мало в принятом масштабе времени, то сигнал от нее наблюдать не удастся F); в случае, когда время жизни молекулы соизмеримо с масштабом Бремени, в спектре наблюдается уширенный пик, и величина этого уширеиия Av может служить для измерения продолжительности существования промежуточной частицы (в]
Часы для молекул 25 измеренная частота о нужно подсчитать число ударов в единицу времени, скажем за интервал между началом предыдущего и концом следующего ударов. Когда часы бьют двенадцать, то, пользуясь принятым масштабом времени, мы для всех часов определим (невзирая на их взаимное отставание, если оно не превышает двенадцати ударов) одну и ту же частоту боя: два удара за выбранный интервал. Но когда спустя час все механизмы начнут вызванивать по одному разу, узнать частоту боя мы уже не сможем — продолжительность жизни окажется меньше принятого масштаба. Следующий сеанс будет самым интересным: часы станут бить по два раза. Но, благодаря их взаимному отставанию, в течение выбранного интервала часть часов еще не начнет бить, так сказать, еще не родится, а часть погибнет как источник сигналов. Таким образом, в подсчете частоты возникнет неопределенность — от нуля до двух за принятый интервал. В три и четыре часа мы получим правильный результат уже для большего числа часов — спектр боя сузится. Увеличение времени жизни, как и увеличение времени измерения, всегда приводит к возрастанию относительного числа правильных результатов, то есть к совпадению измеренной частоты с истинной. КАЖДОМУ ПРОЦЕССУ - СВОЙ СПЕКТР А теперь мы можем вернуться к спектрам н объяснить, как с их помощью удается измерять продолжительность существования короткоживущих частиц. Если продолжительность жизни частицы достаточно велика в сравнении с периодом колебания электромагнитной волны, регист- Если продолжительность жизни двух взанмопревращающихся молекул, имеющих близкие спектры, велика в сравнении с разностью частот vA и vB, то в спектре на этих частотах наблюдаются две самостоятельные линии (а); когда продолжительность жизни слишком мала, то на частоте '/2 fvA+vB| возникает одна пнния (б); когда же измеряемая величина соизмерима с масштабом, наблюдается уширенная линия, позволяющая вычислить продолжительность жизни каждой нз равновесных форм А и Б (в]
26 Проблемы и методы современной иауки рируемой как сигнал в спектре, то наблюдаемый пик будет четким, как в случае часов, которые отбивают полдень. Если частица живет слишком малое время, то пик размажется до неузнаваемости, как в случае часов, которые бьют всего один раз. Но если период колебания электромагнитной волны и время жизни частицы примерно одинаковы, то спектральная линия только станет шире, и по величине этого уши- рения можно будет определить время существования промежуточной частицы (рис. I). Еще раз подчеркнем: время жизни промежуточной частицы не удастся определить ни в том случае, когда оно слишком велико в сравнении с периодом колебания электромагнитной волны, дающей наблюдаемый в спектре сигнал, ни в том случае, когда оно слишком мало по сравнению с этой величиной. Ведь не замечаем же мы в обыденной жизни очень медленных процессов (скажем, та.<их, как процессы образования гор) или слишком быстрых, протекающих «в мгновенье ока» (менее одной десятой секунды). Поэтому и для измерения продолжительности жизни молекул в разных случаях приходится пользоваться часами разной конструкции, с различным масштабом 'времени. Скажем, спектр ядерного магнитного резонанса (ЯМР), дающий сигналы в области десятков мегагерц, позволяет следить за процессами, длящимися 10~7 секунды; процессы продолжительностью до 10~10 секунды позволяет изучать спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР); инфракрасной спектроскопии (ИК) н спектроскопии в видимой н ультрафиолетовой областях спектра (УФ) доступно измерение промежутков времени до 10 |2—Ю-13 секунды. Действительно, каждому процессу — свой спектр. КОГДА НИЧЕГО НЕ ЗАМЕТНО В том случае, когда в колбе протекает химическая реакция, мы. как правило, можем легко обнаружить, что вещество претерпевает какие-то изменения. Поэтому не мудрено, что, пользуясь часами с подходящим масштабом времени, мы можем определить и продолжительность жизни корот- коживущих промежуточных частиц. Но можно лн наблюдать быстротекущие процессы в тех случаях, когда в колбе на первый взгляд вообще ничего не происходит? Скажем, мы можем растворить вещество А в подходящем растворителе, дать раствору постоять, а потом выделить из него то же самое вещество. Ясно, что в этом случае не произошло никакой химической реакции. Что же тут наблюдать? Однако в тот момент, когда вещество было растворено, его молекулы могли неуловимо быстро превращаться в молекулы вещества Б, а затем столь же неуловимо быстро регенерировать: А=*±Б. В таких случаях говорят, что в растворе существует подвижное равновесие. Но как определить, какое время каждая молекула проводит в форме А, а какое — в форме Б? В принципе мы можем воспользоваться уже описанным приемом, проследив за ушн- рением спектральных линий, характерных для каждого из веществ А и Б. Но чаще всего бывает так, что спектры двух взаи- мопревращающихся форм различаются слишком слабо (а то и вовсе не различаются), линии сливаются и их практически невозможно наблюдать по отдельности Как быть в таком случае? Для простоты будем считать, что продолжительность жизни форм А и Б одинакова н что в спектре эти формы могут давать сигналы, частоты которых различаются между собой, но столь незначительно, что при уширеиии они просто сольются. Если продолжительность жизни обеих форм достаточно велика в сравнении с разностью периодов колебаний соответствующих электромагнитных волн, то в спектре мы будем наблюдать две близкие, но самостоятельные линии с частотами vA и уб. В противоположном случае, когда продолжительность жизни частиц слишком мала. на частоте lfa (va + vb) возникает одна линия. Но в том случае, когда продолжительность жизни форм А и Б соизмерима с раз-
Часы для молекул 27 постыо периодов колебании, то есть когда взаимные превращения происходят с частотой, имеющей порядок vB— vA, в спектре появится одна широкая линия, занимающая область от v.* до vb, имеющая на частоте '/г (va + vb) максимум (рис. 2). Форма этой линии и позволяет вычислить продолжительность жизни равновесных форм (даже в тех случаях, когда она различна). Любопытно, что в этом случае можно непосредственно наблюдать влияние, какое оказывает на спектр соотношение между масштабом времени ' измеряющего прибора и продолжительностью жизни частицы. Если постепенно повышать температуру раствора, то взаимопревращения частиц бу- Короткие заметки История с полупроводником и кружкой пива Научная предыстория дела такова: исследовались электрические свойства кристаллов двуокиси олова, типичного полупроводника. Было доказано, что в нагретом состоянии кристалл SnC>2 изменяет свою проводимость' в присутствии некоторых веществ. К ним относятся водород, окись углерода, метан, бутан, пропан, пары бензина, ацетона, спирта. Известно, что молекулы кислорода воздуха, сорбируясь на кристалле полупроводника, могут связывать его свободные электроны, тем самым уменьшая проводимость кристалла, как бы «запирая» его. Нагревание кристалла изменяет величину этого эффекта, присутствие веществ-восстановителей — тоже (причем, очевидно, в разной степени). Это количественное различие может быть зафиксировано чувствительным прибором. Можно представить себе и аппарат, в котором изменение электрических свойств кристалла при появлении в воздухе искомого вещества дает импульс сигнальному устройству, отградуированному определенным образом в зависимости от назначения. дут происходить все быстрее и быстрее, то есть продолжительность существования каждой из форм будет сокращаться. При этом в спектре произойдут характерные изменения: сначала будут заметны две отдельные линии, потом они сольются в широкую полосу, а затем снова появится один четкий пнк — как раз посередине между теми, что наблюдались до нагревания. Вот какие необычные часы используются для измерения продолжительности жизни молекул. Часы, которые заключены внутри самой исследуемой системы, которые заводятся светом нли радиоволнами: часы, показания которых приходится кропотливо расшифровывать... В Японии, сообщает журнал «Bild der Wissenschaft» A973, № 12), выпущен прибор, действие которого основано на этом свойстве' полупроводника. Его чувствительный элемент — кристалл двуокиси олова, подогреваемый электрической спиралью. Возможные варианты прибора для различных назначений: сигнализация при опасном повышении концентрации газов в помещении (например, водорода, метана, паров бензина) для предотвращения пожара или взрыва, сигнализация о пожаре — при появлении в атмосфере окиси углерода. Портативным прибором с кристаллом двуокиси олова, пишет журнал, можно воспользоваться и для контроля самочувствия водителей на автомобильных дорогах. Допустим, после кружки пива слегка загорается красная лампочка, а после рюмки водки она светит ярче. Остается невыясненным вопрос: почему именно двуокись олова и как обстоит дело с другими полупроводниками. В. СЕРГЕЕВ
28 Гипотезы мира — это по сути дела борьба за наилучшее усвоение кислорода *. Но тут у нас разговор пойдет не о кислороде, а об йогах и об углекислоте, которая тоже небезразлична для организма. Еще в 1911 году П. М. Альбицкий писал, что часть С02, образующейся в организме, подлежит удалению, и нормальный организм освобождается от нее с редким совершенством. Другая же часть углекислого газа необходима и не только не удаляется, а, наоборот, организм оберегает ее как одну из своих важнейших составных частей. Эта точка зрения позже была подтверждена многими исследователями. Однако сильное увеличение концентрации С02 во вдыхаемом воздухе неблагоприятно для человека. Так, в нашей лаборатории были проведены эксперименты на добровольцах, находившихся в герметической ка- * Подробно об этом рассказано в монографии Н. А. Агаджаняна «Организм н газовая среда обитания», 1972 г., и в его статье «Кислород, эволюция, жизнь» («Химия и жизнь», 1971, N? \).-^-Редх Йоги владеют анабиозом? «...Нет ничего прекраснее правды, кажущейся неправдоподобной». С. ЦВЕЙГ Первое, что делает человек, появляясь на свет, — это вдох при рождении, и последнее — его последний выдох. Дыхание — синоним жизни. «Dum spiro — spcro» — «пока Дышу — надеюсь». Так гласит знаменитый латинский афоризм. Многогранный процесс дыхания сводится к общеизвестному поглощению организмом кислорода и выделению углекислого газа. Нашему телу нужен кислород. Нужно много кислорода. В поэме А. Толстого «Поток- богатырь» есть такие строки: «... нету души, а одна только плоть, и если и впрямь существует господь, то он лишь есть вид кислорода». Переводя поэзию на язык науки, можно сказать, что эволюция животного
Йоги владеют анабиозом? 29 мере, где имитировался выход из строя системы регенерации воздуха. После 1С— 17 часов пребывания люден в камере содержание кислорода в ее воздухе упало до 13%. а углекислого газа выросло до 8%. Организм человека реагировал на это 13-кратным увеличением легочной вентиляции, пульс стал очень частым, общее состояние испытателен резко ухудшилось. Иная реакция па высокое содержание С02 во вдыхаемом воздухе у «заживо погребенных» йогов. Заведующий отделом психологии Всеипдипского института медицинских паук Б. Апанд недавно экспериментировал с человеком, который 8—9 часов пребывал в герметичной стеклянной коробке. В конце эксперимента в воздухе коробки было 15% кислорода и 5% углекислого газа. И все же пи увеличения легочной вентиляции, пи повышения артериального давления и учашепня пульса у йога не было. Известный «факир» и «маг» Ивоп Ива, который позволял закапывать себя живьем в землю, так объяснял секрет этого жуткого феномена: «Я давил на сонную артерию, точнее, па каротидпып синус, и чувствовал, будто теряю сознание. Я впадал в пол у летаргию, пульс почти не прощупывался, дыхание почти па пуле. Только так можно выдержать под землей и ire задохнуться». По йоги не тревожат свою сонную артерию, они используют другой физиологический метод — постепенно замедляют ритм дыхания и увеличивают паузы между дыхательными движениями. Один приезжавший в Советский Союз пожилой йог, выглядевший двадцатилетним юношей, объяснил секрет своей моложавости тем, что он живет только днем. Ночью же он уменьшает число дыханий в десять раз п живет «таким образом один час вместо десяти». Сочетая дыхательные упражнения со статическими позами и системой самовнушения, йоги, по всей вероятности, могут так снизить потребление организмом кислорода и тем самым перейти иа такой уровень жизнедеятельности, что внешние признаки жизни как бы пропадают. В отличие от патологического состояния — летаргического сна — резкое снижение обмена веществ, достигаемое после многолетней тренировки, управляемо, и человек может быть выведен из него несколькими способами. В книге швейцарского этнографа О. Штолля «Гипноз и внушение в психологин пародов» A904) рассказывается об эксперименте, поставленном по инициативе магараджи Рупджит Сипга и английского офицера Клода У айда. Йог Харида па глазах у этой комиссии погрузился в состояние глубочайшего сна, сходного с летаргией. Йог полтора месяца спал в небольшом, тщательно охраняемом помещении. Перед процедурой пробуждения магараджа вместе с Уайдом удостоверились в целости печати, которой была опломбирована дверь. Когда дверь открыли, перед присутствующими предстал вертикальный деревянный футляр, запертый на замок и запечатанный личной печатью магараджи. Ящик вскрыли. Там, в зашитом полотняном мешке, в неудобной, скрюченной позе был. человек. Руки его были морщинистые, па ощупь закоченелые, голова лежала па плече. Врач взял руку йога, ища пульс, — пульс не прощупывался. Слуги начали поливать йога теплой водой и растирать ему руки. После длительных процедур и массажа Харида наконец вздохнул. Немного приоткрыл один глаз, затем другой. Медленно произнося слова, как бы преодолевая неимоверную тяжесть сорокадневного сна, Харида спросил магараджу: «Ну, теперь веришь мне?». Об этой истории шло много кривотолков, ее не раз пересказывали и расценивали как «чудо», называли «божественным сном». На самом же деле это было демонстрацией совершенства управления своим телом. Путь к этому совершенству начинается с простой тренировки дыхания, а заканчивается тренировкой психики. Не так давно исследования заживо погребенных йогов провела директор парижской кардиологической клиники Тереза Броссе. Она констатировала, что после нескольких лет тренировки человек способен 10—15 минут не дышать. При этом происходит замедление жизненных процессов, как у животных во время зимней спячки. У заживо погребенных йогов сердце, как
30 Гипотезы выяснилось, не останавливается, а просто резко падает частота и сила сердечных сокращений. Но не одни только йоги умирают и воскресают. Вот как врач Гарри Райт в книге «Свидетель колдовства» A971 г.) описывает практикуемый ныне некоторыми африканскими жрецами обряд воскрешения из мертвых: • «На земле лежал здоровый молодой парень, более шести футов ростом (фут — 0,3048 м) с широкой грудью и сильными руками. Я сел так, чтобы заслонить его своим телом, быстрым движением приподнял его веки, чтобы проверить зрачковую реакцию по Аргил-Робипсону. Реакции не было. Я попытался также нащупать пульс. Его не было. Не было и признаков биения сердца... Нас окружила группа из тридцати человек. Низкими голосами они запели ритмичную песню. Это было нечто среднее между воем и рычанием. Они пели все быстрее и громче. Казалось, что звуки эти услышит и мертвый. Каково же было мое удивление, когда именно так оно и случилось! «Мертвый» неожиданно провел рукон по груди и попытался повернуться. Крики окружающих его людей слились в сплошной вопль. Барабаны стали бить еще яростнее. Наконец, лежащий повернулся, поджал под себя йоги и медленно встал на четвереньки. Его глаза, которые несколько минут назад не реагировали на свет, теперь были широко раскрыты и смотрели па пас». По-видимому, этот парень с помощью самогипноза выработал «сторожевой пункт» в коре головного мозга на определенные музыкальные ритмы. И ничто, кроме этих ритмов, ие могло бы его воскресить. Историки полагают, что первые йоги появились где-то в горах Тибета и отрогах Гималаев. Главный же фактор горного климата — недостаток кислорода, который ощущается уже на высоте двух тысяч метров. Кислородная недостаточность обычно ведет к увеличению объема воздуха, прокачиваемого сквозь легкие, к увеличению легочной вентиляции. Поэтому волевым уменьшением легочной вентиляции жители гор могут ускорить адаптацию организма, привыкание к недостатку кислорода па тканевом уровне. Все это и происходит в действительности у постоянных обитателей гор. У дыхания как бы два приводных ремня. Один из них — вегетативный, автономный — руководит движением грудной клетки без какого-либо участия волн. Второй приводной ремень — сознательная регуляция частоты дыхания — как бы перекидывает физиологический мостик между управляемыми разумом скелетными мышцами и неподвластными воле вегетативными процессами. Именно это обстоятельство и отдает дыханию пальму первенства в управлении вегетативными функциями организма. Дыхание*— это своеобразный ключ к скрытой жизни нашего тела, и чтобы научиться ею управлять, человек должен хорошо владеть своей грудной клеткой. Сейчас в нашей стране волевой задержкой дыхания пользуются для лечения бронхиальной астмы и других легочных заболеваний, а также для лечения стенокардии, гипертонической болезни и облитерирую- щего эпдартериита. Лечебный эффект в этих случаях объясняется тем, что СОг, накапливающаяся в организме при замедленном дыхании, оказывает сосудорасширяющее действие; иными словами, СОг заменяет сосудорасширяющие лекарства. Волевое управление дыханием вошло и в арсенал авиационной медицины. Задержкой дыхания летчики устраняют гипокап- пню (потерю тканями СОг), возникающую в полете из-за чрезмерной вентиляции легких. Гипокапиия, согласно статистике, в 2% случаев служит причиной авиационных катастроф. Регуляция дыхания повышает и выносливость летчиков по отношению к гипоксии — недостатку кислорода. Вот только одно тому подтверждение. Во время наших исследований на людях в барокамере на высотах 6000—8000 метров была отмечена характерная особенность: после взятия проб альвеолярного воздуха у испытуемых кратковременно улучшалось общее состояние. Этот феномен можно объяснить только тем, что небольшая задержка дыхания при заборе проб альвеолярного воздуха устраняла гипокапническин эффект и тем самым несколько облегчала пребывание в
Йоги владеют анабиозом? разреженном воздухе, где мало кислорода. Дыхание тесно связано с эмоциональным состоянием человека. (Вспомните хотя бы о «тяжелых и горьких» вздохах.) Поэтому тренировка дыхания — это еще н ключ к управлению эмоциями. И совсем не зря тренировка дыхания входит в состав почти всех модификации распространенного у пас и за рубежом специального метода самовнушения — аутогенной тренировки. В последнее время управлять своим дыханием учатся и спортсмены. Недавно в Советском Союзе были защищены две диссертации, посвященные тренировке дыхания применительно к задачам физического воспитания и лечебной физкультуры: кандидатская — индийским йогом К- Хеббаром («Обучение индийским дыхательным упражнениям и их физиологическая характеристика») и докторская— В. В. Гпевушевым («Клипико- фнзиологические обоснования оптимального произвольного управления дыханием в физическом воспитании и лечебной физкультуре»). Кто из пас не читал-фантастических романов о межзвездных перелетах в- состоянии анабиоза? Но анабиозом интересовались ие только фантасты. К сожалению, специалисты видели ключ к решению этой проблемы лишь в применении фармакологических средств и-в искусственном охлаждении организма. Еще в 1901 году П. И. Бахметьев в статье «Рецепт дожить до XXI века» дал подробную инструкцию по погружению в анабиоз высших животных. «Сначала нужно превратить теплокровное животное в животное с переменной температурой крови, что достигается наркозом... Это необходимо, дабы дыхание происходило при понижении температуры воздуха так, как оно происходит у лягушек, насекомых и проч., т. е. чтобы оно уменьшалось, а не увеличивалось, иначе животное будет напрасно терять силы в борьбе с холодом и преждевременно истощится. После этого наркоза животное помещается в холодную воздушную ванну, температура которой постепенно понижается при помощи особенного регулятора». Однако в наши дни стало ясно, что наркоз и вообще фармакологические средства способны дать лишь кратковременный частичный анабиоз, приемлемый разве лишь в хирургической практике. «Длительный же анабиоз (на несколько месяцев или лет) требует принципиально иных решений»,— к такому выводу пришел академик В. В. Парии. Принципиально новым решением может быть замена угнетения дыхания с помощью наркоза произвольным управлением дыхательными движениями. Человек, тренируясь в замедлении дыхательных движений, постепенно приучает ткани своего тела к повышенному содержанию углекислоты. Избыток же углекислоты охлаждает тело за счет снижения интенсивности тканевого метаболизма — главного источника теплообразования. Кроме того, избыток углекислоты угнетает центральную нервную систему и тем самым снижает чувствительность организма к самым разным раздражителям, в том числе и к холоду. Поэтому организм, обогащенный СОг, можно дополнительно охладить, чтобы привести его в анабиотическое состояние. Значит, принципиальную схему погружения в анабиоз можно представить так: тренировка дыхания —► повышение содержания углекислоты в организме »общее охлаждение тела. От тренировки дыхания зависит адаптация организма не только к перенасыщению СОг, по и к недостатку кислорода на тканевом уровне. А такая адаптация, вероятно, способна предотвратить необратимые явления, которые могут возникнуть при охлаждении тела. Придет время и сбудутся слова Циолковского о неограниченной (с помощью анабиоза) продолжительности жизни человека, осваивающего Вселенную. А в наши дни настала пора серьезно задуматься над проблемой анабиоза, ибо она никогда не будет решена, если ею не заниматься. Профессор Н. А. АГАДЖАУЯН, аспирант А. Ю. КАТКОВ
32 Новости отовсюду ХЛЕБ ИЗ ХЛОПКА Столетиями хлопок наряду с шерстью был основным сырьем для производства одежды. С появлением искусственных и синтетических волокон позиции одной из старейших технических культур несколько ухудшились. Однако под хлопок по-прежнему отводят сотни тысяч гектаров плодородной земли: во многих случаях природные волокна незаменимы. А недавно у хлопчатника появилась еще одна важная область применения. Из его семян получили муку с содержанием белка до 65%> Если при выпечке хлеба заменить пятую часть ] пшеничной муки на хлопковую, получается каравай, не уступающий по вкусу чисто пшеничному, но вдвое превосходящий пшеничный по содержанию белка. Подсчитано, что уже сейчас во I всем мире можно произво- I дить примерно 2 миллиона I тонн муки из хлопка. Это позволит в значительной степе- | ни покрыть мировой дефи- | цит белка. ОБЛУЧЕНИЕ И ОБОНЯНИЕ I Стерилизация облучением— один из самых многообещающих методов борьбы с вредными насекомыми. Заключается он в том, что ■ самцов вредителя подвергают действию радиации в такой дозе, чтобы они еще могли спариваться с самками, но потомство от этого получалось бы нежизнеспособное. А так как самки ^большинства насекомых способны спариваться только раз в жизни, то выпуск сте- I I рилизованных самцов при- i водит к резкому сокращению популяции вредителей. Но у этого метода, оказывается, есть и недостаток. Эксперименты, проведенные в Украинском институте за- I щиты растений на одном из самых опасных вредителей плодовых садов — яблонной плодожорке, показали, что а от такого облучения у насекомых заметно ухудшается обоняние. А оно у бабочек играет важную роль в размножении: самец разыскивает самок по запаху выде- . ляемых ими половых аттрактантов. Стерилизованному I самцу куда труднее найти себе подругу жизни, чем здоровому. | Нет, обмануть природу не так просто... СНОВА ХЛОРЕЛЛА Самая модная в наши дни водоросль хлорелла помимо замечательной скорости размножения обладает, возможно, и другими уникальными свойствами. Профессор Т. Итимура из японского I университета Тояма установил, например, что в воде, в которой ' выращивается хлорелла, в несколько раз | возрастает содержание дейтерия. В ПРОДАЖЕ СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ Как сообщает английский журнал «Group» A973, № 6140), фирма «Lucas Engineer» собирается торговать солнечными батареями, которые до сих пор исполь- ДОБРАЛИСЬ ДО МЕРКУРИЯ I К четырем небесным телам Солнечной системы, исследованным космическими аппаратами землян, — Луне, I Венере, Марсу, Юпитеру — в ночь с 29 на 30 марта 1974 года добавилось пя- i тое. В 720 километрах от | ближайшей к Солнцу планеты Меркурий пролетел | американский автоматиче- ■ ский аппарат «Маринер-2». 1 Судя по снимкам, пере- I данным «Маринером», по- I верхность Меркурия напо- ■ минает лунную — покрыта I множеством кратеров. Об- I наружена атмосфера Мер- | курия — она состоит из I инертных газов аргона, неона и гелия.
Новости отовсюду 33 зовались главным образом на космических аппаратах. Батареи, которые поступят в продажу, набираются из небольших модулей, каждый из которых дает ток 0,5 а напряжением 2 в. Ожидается, что солнечные элементы можно будет использовать для сигнализации на нефтепромыслах, железных дорогах, в портах. РЕСУРСЫ ТРЕТЬЕГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ Запасы нефти и газа в недрах нашей планеты хотя и велики, но не бесконечны, и поиски новых источников углеводородного сырья не прекращаются. Таким источником, например, могут стать газы, растворенные в подземных водах. За тысячелетия геологической истории в огромном объеме подземных вод скопились многочисленные продукты разложения органики, содержавшейся в осадочных породах. По подсчетам сотрудника ВНИИ природных газов В. Н. Корценштейна («Доклады АН СССР», 1974, т. 215, № 1), только в Западной Сибири, где прогнозные запасы нефти и газа в пересчете на газ составляют 53 триллиона м3, в подземных водах растворено 712 триллионов м3 газов. Автор полагает, что такие газы могут стать важным резервом углеводородного сырья в первые века третьего тысячелетия. ДОЛГ ПЛАТЕЖОМ КРАСЕН Не счесть услуг, оказанных человеку его меньшими братьями, в том числе и услуг кровью: достаточно упомянуть производство всевозможных сывороток. В конце прошлого года люди впервые начали отдавать долг: во время тяжелой хирургической операции шестнадцатилетней горилле была введена человеческая кровь. Опыт оказался удачным. 2 Химия и Жичпь. № 10 БАКТЕРИИ — КОНКУРЕНТЫ ДРОЖЖЕЙ Еще совсем недавно микробиологический метод получения белка из углеводородов нефти был экзотической новинкой. Сейчас на его основе выросло крупное производство кормового белка. И уже намечается новая линия его дальнейшего развития — использование в качестве продуцента биомассы не дрожжей, а бактерий. Как сообщает журнал «Прикладная биохимия и микробиология» A974, т. X, вып. 2), во Всесоюзном институте биосинтеза белковых соединений получены штаммы бактерий, которые активно усваивают углеводороды. По сравнению с дрожжами они обладают многими преимуществами: быстрее растут, лучше используют сырье, содержат больше сырого белка и незаменимых аминокислот, не так боятся высокой температуры. Полученный таким путем белок обходится на 35—40% дешевле. В ПОИСКАХ УТРАЧЕННОГО ВОЗДУХА В ФРГ разработана передвижная лаборатория для исследования загрязнения воздуха. Она оснащена высокочувствительными приборами: ультрафиолетовым спектрометром для определения концентраций S02, NO, N02 и 03, газовым хроматографом для измерения концентраций углеводородов и автоматическим инфракрасным газоанализатором для определения содержания СО. Кроме того, лаборатория позволяет определять уровень шума, температуру, давление, влажность воздуха. Вся аппаратура размещена на электромобиле, двигатель которого не создает помех при измерениях. Емкость его батарей рассчитана на пробег 60—100 км. Может быть, такой ультра-
34 современной установке и I удастся найти где-нибудь I чистый воздух... I ДОМ ИЗ УТИЛЬСЫРЬЯ Для того чтобы пропаганди- I , ровать возможности организации на нашей планете безотходного хозяйства, три десятка американских фирм решили построить дом из одних только отходов. Причем не какой-нибудь сарай, а комфортабельное загородное жилище — четыре спальни, три ванных комнаты, гостиная с камином, гараж. Первый такой дом | уже выстроен. Вот перечень [использованных материалов: I алюминиевые банки из-под I напитков, битое стекло, ста- I рые газеты, зола из дымо- I вых труб, пыль с ковровых I фабрик, волокна, полученные при разделении быто- I вых отходов. ЦВЕТЫ — ЗДОРОВЫМ |В вазах с водой, в которых I находятся срезанные цветы, I американские медики обнаружили повышенные концентрации опасных для здоровья человека бактерий. I Причем через три дня не- I которые бактерии станови- I лись невосприимчивы к I обычным антибиотикам. I Поэтому вазы со срезанны- |ми цветами не должны находиться в послеоперационных палатах — к такому выводу пришли врачи. В общем I лучше приносить цветы выводящим из больницы... |ХЛОР-н СЕРЕБРО I Для обеззараживания пить- I евой воды чаще всего ис- I пользуют хлор: при концен- I трации 1 мг/мл гибель возбудителей кишечных инфекций наступает в среднем че- [рез 2 часа. Для этой же це- |ли может служить и сереб- I ро: при концентрации 0,1 — |0,2 мг/мл самые устойчивые I микроорганизмы гибнут че- |рез час. Однако еще более I эффективно совместное дей- Новости отовсюду |ствие хлора и серебра. В во-1 |де, содержащей оба эти эле-1 I мента в тех же концентра-1 ^ |циях, болезнетворные мик-1 * |роорганизмы гибнут за вре-| |мя от 5 до 30 минут. Конеч-1 |но, этот метод непригоден! |для обеззараживания водо-1 Iпроводной воды, но может! I сослужить службу там, где I |надо хранить ее небольшие! (количества — например, на| I кораблях, в экспедициях. I I ЗАЧЕМ КОРОВЕ МЕДЬ I IИсследования, проведенные I I в Англии, показали: телята! (значительно хуже прибавля-1 I ют в весе; если в организме! I матери не хватало меди.1 ■ Особенно это заметно на! ■ телятах, рождающихся вес-1 |ной. Инъекции соединений! I меди, сделанные коровам I |за шесть недель до отела,! |дали вполне ощутимый эко-1 |номический эффект. Hal I двухсотый день жизни теля-| |та, родившиеся у этих коров,! I весили в среднем на 22,3 кг| ■ больше, чем их ровесники! I из контрольной группы. I ■ Правда, журнал «Farmers! I Weekly» A973, № 26), опуб-j I ликовавший это сообщение, I v I предупреждает: инъекции I ■ меди следует делать только! I по совету и под контролем I (ветеринарного врача. I I СКОЛЬКО ЛЕТ ВИНУ! I I Старые, выдержанные вина! I ценятся особо. Но как] I узнать, в самом ли деле ви- I |но так старо, как написано! |на этикетке? И если возраст! I вообще не известен, то! I нельзя ли все-таки узнать I I его? 1 I Сотрудники французского I IНационального агрономиче-1 [j с кого института приспособи- I |ли для этого широко исполь- I I зуемый в археологии радио- I I углеродный метод — опре- I I деление остаточных коли-1 I честв изотопа ,4С. Однако! I |они столкнулись с серьезны-I I |ми трудностями, когда на-1 |до было установить возраст! ■ сравнительно молодых вин. I I Дело в том, что ядерные I
Новости отовсюду 35 испытания, начавшиеся в середине пятидес ятых годов, резко увеличили содержание этого изотопа в атмо« сфере, и анализ молодых объектов очень ненадежен. | Поэтому вина последнего двадцатилетия приходится сравнивать с такими образцами, возраст которых виноделы гарантируют. РАСПЛАЧИВАЮТСЯ ДЕТИ Как влияет пьянство родителей на здоровье детей? Обследование, проведенное Институтом педиатрии АМН СССР, показало, что у мужчин, злоупотребляющих спиртным на протяжении А—5 лет, в 100% случаев появляются на свет дети с дебильностью (слабоумием) первой степени: они могут закончить в лучшем случае 5—6 классов, да и то несколько раз остаются на второй год. А если отец страдает алкоголизмом 8 лет и больше, есть все основания полагать, что у его де- ■ тей будет дебильность второй или третьей степени — такие дети могут учиться только в спецшколах. Правда, положение не совсем безнадежно: после 2—3 лет воздержания от спиртного и необходимого общеукрепляющего лечения даже мужчины, ранее страдавшие хроническим алкоголизмом, могут иметь здоровых детей. СТИМУЛЯТОР РОСТА ОКАЗАЛСЯ ВРЕДНЫМ Правительство США запретило использовать диэтил- стильбэстрол как стимулятор роста для крупного рогатого скота. Специалисты установили, что этот гормональный препарат остается в печени животных и может послужить причиной раковых заболеваний. Однако животных, которым этот препарат уже введен, по-прежнему принимают на скотобойнях, а изготовленные из них консервы продают в магазинах. СТОКИ ОЧИЩАЕТ РЫБА Чтобы продемонстрировать высокое качество работы очистных сооружений, производственники нередко запускают в пруды-отстойники рыбу: вот, мол, какие у нас чистые стоки, даже рыбы живут! Но ученые из Днепропетровского государственного университета пришли к выводу, что рыбоводные пруды сами по себе — прекрасное средство до- очистки сточных вод. Как сообщает журнал «Водные ресурсы» A973, № 6), их эксперименты показали, что в хозяйственно-бытовых стоках, прошедших через рыбоводные пруды, в результате жизнедеятельности бактериального, растительного и животного населения заметно снижается содержание загрязнений. А поскольку такие стоки в отличие от промышленных обычно не содержат ядовитых веществ, с прудов можно снимать и урожай рыбы — сотни килограммов с гектара. НЕУЯЗВИМЫЕ ДРОЖЖИ Несколько лет назад советские ученые обнаружили в почве антарктического острова Хесуэлл необычный микроорганизм — черные дрожжи Nadsoniella nigra var. hesuelica, которые, как выяснилось, отличаются от других видов дрожжей поразительной устойчивостью к действию электромагнитных излучений, длительного высушивания и низких температур. А последние исследования, проведенные в Институте микробиологии АН СССР, показали, что эти дрожжи не боятся и космического вакуума. Как сообщил журнал «Известия АН СССР, серия биологическая» A974, № 1), после трехсуточного пребывания в* камере при давлении 10~9 мм рт. ст. и температуре от —23 до —35° С осталось в живых 97% клеток. Вот это выносливость!
Интервью 37 Одежда из синтетики: за и против Все мы пользуемся синтетикой — порой охотно, порой не очень. Нас не надо убеждать в высоких качествах водозащитных курток или капроновых чулок, однако, покупая свитер или костюм, мы смотрим все же на этикетку: хорошо бы, конечно, шерсть... В чем же достоинства и в чем недостатки синтетических волокон для одежды? Чтобы разобраться в этом, корреспондент журнала отправился в Калинин, где проходил недавно Международный симпозиум по химическим волокнам. Однако на этом весьма представительном научном собрании рассматривалось такое множество вопросов, что неспециалисту можно было лишь запутаться. И тогда корреспондент попросил одного из организаторов симпозиума, директора Всесоюзного научно-исследовательского института синтетических волокон профессора Александра Сергеевича Чеголю, дать интервью о том, что представляет собой одежда из синтетики сегодня и чего мы вправе ждать от нее в ближайшее время. А. С. Чеголя. Вас интересуют потребительские свойства синтетических волокон, верно? Поэтому давайте начнем с недостатков. КОРР. Может быть, лучше наоборот — так сказать, товар лицом... Это забота рекламы. Я же хочу рассказать о проблемах, которые нам приходится решать. Бывают такие случаи, когда синтетическое волокно не имеет природных аналогов, оно незаменимо; тогда сразу можно начинать с преимуществ. Скажем, новые гетероциклические или ароматические полимеры дают волокна, превосходящие по прочности металлокорд, — стоит ли сравнивать их с хлопком? Но вот мы покупаем найлоповую рубашку и, поносив, ее в жаркий день, сетуем: уж лучше бы купить хлопчатобумажную... У нас есть выбор, и не всегда мы делаем его в пользу синтетики. Но синтетических волокон год от года выпускается все больше и больше. И надо сделать их во всех отношениях лучше натуральных. Значит, сейчас оии все-таки хуже? Я так не говорил. Но в некоторых отношениях, безусловно, хуже. Начнем с того, что почти все синтетические волокна не впитывают влагу, у них низкая гидрофильность. В жаркую погоду это очень неприятно, но и в обычных условиях одежда из таких волокон оказывает вполне ощутимое и, к сожалению, отрицательное воздействие на человека из-за электризации. Обработка антистатиками— полумера: они легко удаляются, в сухом воздухе вообще неэффективны. Ходить вечно наэлектризованным— не такое уж удовольствие. Однако возможны и другие способы, например, химическая модификация. Думаю, в скором времени с этим злом удастся покончить. Далее. Некоторые синтетические волокна тяжело красить. Посмотрите на расцветку изделий из импорт-
Интервью пых полиэфиров: преобладают три откровенных тона — красный, синий, белый. А если вам нравится зеленый свитер? Теперь о жесткости волокна, или, как говорят, о приятном грифе. Что ни говорите, а шерсть мягче любой синтетики. Почему же вы, Александр Сергеевич, носите костюм из кримплииа, нз полиэфира то есть... Незадолго до вас я беседовал с одним японским специалистом по волокнам и спросил его: почему вы носите шерстяной костюм, как насчет престижа профессии? Он отвечает: что бы коллеги ни говорили, а в шерсти как-то уютнее. В общем-то он прав, и все же... Знаете, почему полиэфирные волокна пошли в гору? Наверное, потому что сырье доступное и технология простая. Само собой разумеется, но есть не менее важное обстоятельство. Как мы представляем себе одежду будущего? Удобной в производстве — раз, удобной в носке — два. Одежда не должна приносить нам никаких дополнительных неудобств. Надел — и забыл. Никакой электризации. Промокла — быстро высохла. Никакой глажки: бросил как попало и надел опять. Так вот, у полиэфирных волокон кое-какие из этих свойств уже есть. Скажем, формоустойчивость: гладить костюм не надо. Это связано с особенностями структуры полимерного материала и волокна. Между прочим, уже сейчас полиэфирных волокон в мире выпускается больше, чем самых распространенных до недавнего времени полиамидных — найлона, капрона. Но проблема жесткости тем не менее остается... Пока остается. Воссоздать структуру шерсти мы еще не можем; впро-
Одежда из синтетики: за и против ' у- » 39 чем, поскольку шерсть — продукт биосинтеза, это, собственно, уже не химическая, а биохимическая проблема. Волокно шерсти состоит из множества «чешуек», гибко связанных одна с другой; отсюда и мягкость, и эластичность. Создать сопо- лимерное волокно с шарнирными звеньями — задача вполне реальная. Пусть его строение будет иным, чем у шерсти, но важел-то конечный результат! Однако волокно по-прежнему будет плохо впитывать воду... Что ж, надо поискать новые полимерные системы. Например, если ввести в макромолекулу гидроксиль- иые или карбоксильные группы, сродство к воде резко возрастет. Но есть еще один, с моей точки зрения, очень эффективный путь: использовать нетканые материалы из традиционных синтетических волокон. Структура этих материалов такова, что в микроскопических капиллярах, в порах между волокнами вода легко удерживается — даже если сам полимер негидрофилен. Но ведь нетканые материалы выпускают, в немалом количестве. Не для костюмов и не для платьев. Как поступают обычно? Делают волокно, ориентируют его — вытягивают, чтобы получить требуемую структуру, потом рубят, напыляют на форму, проклеивают или прошивают нитками. Долго, и материал получается грубым. Однако можно подобрать такие полимеры и такие режимы, чтобы из отверстия-фильеры выдавливалось тончайшее волокно н тут же, на выходе, ориентировалось. Вам нужен рулон — пусть спутанные волоконца лягут на барабан. Вам нужна перчатка — пожалуйста, подставьте металлическую руку. А может быть, и собственную — чтобы
40 Интервью перчатка получилась точь-в-точь по руке. Между прочим, у нас в институте такая установка есть. Правда, не для перчаток, а для фильтров. Качество их очень хорошее, экономический выигрыш огромный. И уже сейчас таким способом можно делать другие сравнительно несложные изделия — скажем, подкладку для теплых курток. Но будет ли в таких куртках тепло? Все-таки синтетика холоднее шерсти. Теплопроводность волокна... Теплопроводность волокна не при чем. Посмотрите в справочнике: многие волокнообразующие полимеры проводят тепло хуже, чем шерсть. То есть, казалось бы, нам должно быть теплее в одежде из синтетики.. Но ведь это ие так! Тепло удержива ют не сами волокна, а находящийся между ними воздух. У шерсти сильно извитые волокна с развитой поверхностью, у большинства синтетических полимеров — гладкие. Извитость им придают искусственно, это довольно сложная процедура. Правда, в последнее время стали применять остроумный прием: берут два, волокна с разной усадкой, нагревают их, одно садится сильнее и тянет за собой другое — оба становятся извитыми. Но чтобы сравняться по теплозащитным свойствам с шерстью, этого недостаточно. Те нетканые материалы, о которых мы уже говорили, — лучший на сегодня выход из положения. Воздух удерживается в узких каналах между спутанными волокнами, и одежда из синтетики становится теплой. Осталась еще проблема эластичности. Ее-то как раз решить легче. Знаете ли вы, что именно из синтетических волокон удается получить самые эластичные ткани? Я имею в виду каучукоподобные волокна, на-
Одежда из синтетики: за и против 41 пример полиуретановые, типа спан- декс. Вы носите спортивные костюмы? Тогда вы знаете, что па коленях и локтях довольно быстро появляются пузыри. На костюме, содержащем некоторое количество поли- уретанового волокна, никаких пузырен не будет —материал-то каучу- коподобный. Особенно хорош он для белья. Сейчас используют резину,» она и рвется, и негигиенична. А белье со спандексом — без всякой резины!— всегда в обтяжку. И это же волокно можно подмешивать к другим, делать из смеси прекрасные рубашки п свитера, которые облегают фигуру и никогда не растягиваются. Действительно хорошо, но где же оно, поли- уретановое волокно? Завод для его производства уже строится в Волжске. Последний вопрос. На открытии симпозиума вы упомянули совершенно неожиданную работу — использование белковых концентратов в качестве сырья для волокон. Микробиологический синтез и производство химических волокон — такие, казалось бы, далекие области... Что п говорить, сырье нетрадиционное. Но ведь и микробиологическая промышленность тоже достаточно молода... Вот мы все время говорим, что многие свойства шерсти и шелка нас устраивают, что хорошо бы их воспроизвести. Но и шерсть и шелк — белковые соединения. И в то же время существует и развивается микробиологический синтез, который поставляет белковые продукты для животноводства, для медицины, в перспективе— для нашего стола. А почему и не для одежды? Можно возразить: микробиологические культуры выращиваются обычно на парафинах нефти, а нефти, вероятно, будет становится все меньше и меньше. Так стоит ли тратить белок на одежду? Однако нам вовсе не нужен белково-витаминный
42 Вещи и вещества концентрат, который получают из нефтепродуктов! Нас, возможно, удовлетворит белок тех микроорганизмов, которые питаются активным илом на станциях биологической очистки. Иными словами, появляется возможность многократно использовать органическое сырье: отходы расщепляются бактериями, усваиваются ими и поступают к нам в виде белкового материала, который мы в принципе можем использовать для приготовления волокна. Подчеркиваю — в принципе, потому что о промышленном использовании белка для волокон говорить еще рано. Нам нужны фибриллярные белки, способные образовать волокна. Мы же имеем дело со смесью белков, фибриллярных и глобулярных, в виде клубочков. И разделить их пока не умеем. Когда-нибудь научимся... Мы попробовали сделать обходный маневр: взяли основу, матрицу из полиакрилонитрильного волокна типа нитрона и «посадили» на нее белок: матрица не позволяет белку свернуться под действием нагревания или воды. И поскольку в волокне есть белок, оно и влагу удерживает, и мало электризуется, и хорошо окрашивается. Образцы таких волокон мы уже получили, собираемся сделать опытную партию для легкой промышленности. Наверное, при далеком планировании микробиологических производств надо иметь в виду, что у нее появится еще один потребитель — промышленность химических волокон. Или, если говорить о конечном результате, миллионы потребителей: все, кто не питает предубеждения к химическим волокнам. Ну, наверное, читатели «Химии и жизни» —люди непредубежденные... Четыре истории о полиамидных волокнах I. ИСТОРИЯ О НАЙЛОНОВОМ САМОЛЕТЕ Лет десять назад одна из зарубежных фирм, специализирующихся па выпуске пластиков, каучуков и химических волокон, оповестила мир о создании найло- пового самолета. Правда, его двигатель и система управления были металлическими, по зато крылья, фюзеляж, хвостовое оперение — все. что составляло «фигуру» необычного самолета, было сделано из пай- лоиовон ткани, пропитанной хлоропреиом. В довершение всего- naii- лоиовый самолетик был еще и надувным. Его можно было перевозить в скатанном виде, а перед употреблением надувать, подобно мячу или Нише. Надул — и лети со скоростью 115 км в час. Таким нестандартным способом фирма продемонстрировала выдающуюся универсальность самого, пожалуй, известного из полиамидных пластиков — найлона. 2. ИСТОРИЯ ОБ ИМЕНАХ И ДАТАХ Американцы в отличие от англичан не очень привержены традициям. Однако и у них, особенно в науке, есть традиции па грани консерватизма. Пример такой традиции: до 1936 года в американскую Академию паук не избирали исследователей, работающих в промышленности. Первое исключение из этого правила было сделано в 1936 году для 39-летнего химика Уоллеса Карозерса, автора многих пионерских работ в области высокомолекулярных соединений, первооткрывателя хлоропреиа и найлона. Найлон был впервые получен в 1935 году, а весной 1939 года, через два с по- ловипой года после смерти Карозерса, в Спфорде, штат Делавэр, был пущен первый в мире завод по производству найлона. Вряд ли целесообразно подробно описывать свойства этого популярнейшего химического волокна. Основные его характеристики приведены в таблице (стр.
Четыре истории о полиамидных волокнах 43 45), его достоинства и недостатки большинство читателей испытали на себе. Любопытно другое. Капрон — другой распро- страненнейший волокнооб- разующий полиамид — был впервые получен раньше найлона. И не иа год-дза, а почти па 40 лет. Еще в 1899 году немецкие исслело- вателн Габриэль и Маас получили полимер е — капро- лактама, и:—ничего за этим ие последовало. Синтез Габриэля и Мааса стал еще од-- ним примером несвоевременных, преждевременных открытий. Вторично капрон «открыли» в 1938 году, опять же в Германии. Сделал это Пауль Шлак. Заметим, что Шлак назвал полученное им волокно перлоном. В годы второй мировой войны способы производства найлона и перлона были засекречены: оба материала шли иа военные нужды, в основном на парашюты и шинный корд. Только после окончания войны они стали материалами для ширпотреба. В Советском Союзе поли- капроамидное волокно впервые получено в 1947 году И. Л. Кнунянцем, 3. А. Ро- говиным, Ю. А. Ромашев- ской и Э. В. Хаитом. Первым отечественным предприятием, начавшим производство капрона (так назвали это волокно у нас), стал Клнпский комбинат Химического волокна имени В. И. Ленина. Сейчас полиамидные волокна производят более 40 стран. 3. ИСТОРИЯ О ПРЕДЫСТОРИИ Чаще всего о ширпотребе химического происхождения мы говорим «синтетика». В популярной литературе то и дело встречаем словосочетания «химические волокна», «искусственные волок- па», «синтетические волокна». Синонимы? Нет. Просто «химические волокна» — понятие собирательное, включающее в себя и искусственные волокна, полученные в результате модификации природных продуктов, и синтетические. Искусственные волокна появились намного раньше синтетики. В 1885 году па промышленной выставке в Лондоне были продемонстрированы первые покрывала и салфетки, изготовленные из искусственного шелка. Это был нитрошелк, приготовленный из природного высокомолекулярного вещества — целлюлозы. Не следует, однако, думать, что идея получить искусственное шелкоподобное вещество впервые посетила ученых лишь па рубеже XIX—XX веков. Более трехсот лет назад, в 1655 году, выдающийся английский физик Роберт Гук — тот самый, законы которого положили начало науке о сопротивлении материалов, опубликовал трактат, в котором было и такое заявление: «Возможно, по-видимому, найти пути искусственно получать клейкую массу, аналогично тому как она образуется у шелковичного червя, или даже еще лучше. Если такая масса будет найдена, то, по-видимому, более легкой задачей будет найти путь вытягивания этой массы в тонкие нити. Я не буду указывать па пользу этого изобретения — она. совершенно очевидна»... Почти полстолетия волок- па на основе модифицированной целлюлозы были единственными искусственными волокнами. История синтетических волокон ведет отсчет* времени с 1935 года, с синтеза Карозерса. Сегодня приблизительно две трети производимых в мире химических волокон — синтетические, а почти половина синтетики — 38,2% — это полиамидные волокна. Не будем вдаваться в подробности статистики, адресуя читателей к статистическим сведениям о химических волокнах, напечатанных в № 7 за этот год. Заметим только, что в прошлом году мировое производство химических волокон превысило 10 миллионов тонн. 4. ИСТОРИЯ О ЧИСЛАХ И НАЗВАНИЯХ Синтетика настолько прочно вошла в наш быт, чго иногда способна поставить в тупик даже химика, особенно когда никакой ои не химик, а просто покупатель п магазине. Женщине здесь предложат чулки и колготы из капрона, силона и дедерона, а мужчине — сорочку из найлона, промнлона или ппльфранса. Нужно ли говорить, что с позиций химика материалы, перечисленные в обеих тропках, совершенно идентичны. Разница лишь в упаковке, в деталях отделки н в названиях, которых иа придумывал и куда больше, чем волокон. Чтобы не называть по-разному одно и то же вещество, химики придумали новую номенклатуру, и все волокна типа капрона и найлона стали называть найлонами с добавлением одной или двух цифр, смысл которых мы объясним чуть позже. В результате такой пертурбации капрон стал найлоном -6, а просто найлон — нанлоноч-6,6. (Иногда, опуская запятую, пишут нап- лоп-66. по это неправильно). В основу классификации легло число углеродных атомов в мономере, нз которого получен полимер, илпв двух мономерах, если полимер — продукт поликопдеисацпн двух веществ. Мономер капрона капролактам имеет форм улу —СО (СНо) 5NH—. Как видим, в молекуле 6 углеродных атомов. Отсюда наплоп-6. У обычного же найлона (его полное химическое название полнгексаме- тиленаднпамнд) па повторяющуюся единицу структуры приходится 12 углеродных
44 Вещи и вещества атомов — н гексаметиленди- амии и аднпиповая кислота содержат по 6 атомов угле рода. Отсюда паплои-6,6. В пашен стране все большее распространение получает аналогичная классификации, в которой цифровые обозначения те же, но слово «найлон» заменено более точным с точки зрения химии словом «полиамид», ведь в молекулах этих полимеров есть амндные группы. Впрочем, иногда и иай- лоиово-числовая классификация дает осечку. Не так давно в США появился найлон-472. Что это — продукт совместной полнкондеисацнп трех- веществ? Вовсе нет. Исходных веществ, как н в большинстве случаев, здесь два, а число 472 — всего лишь номер фпрмен- гон технологии. Утверждают, что этот паилоп— чемпион по неемпнаемостй среди всех полиамидных тканей. II еще о двух «чемпионах». Все знают, что изделия из обычного иаплоиа-6,6 просто стирать н можно не гласить. Это приятно, особенно в командировках. Но также хороню известно, что лсдом паплоповую рубашку носить трудно — потеешь сильнее. Отчасти это происходит из-за плотности пап- лоповои ткани, но главная причина — в малом влаго- поглощепии большинства полиамидов. Один нз них — наплои-12 — настолько слабо впитывает влагу, что пз пего делают специальные костюмы для спортсменов-подводников. Но есть среди найлонов вещество с совершенно противоположными свойствами. Пайдои-4 - полимер ппрро- лндона впитывает поду лучше, чем хлопок. Поэтому не удивительно, что в США налажено производство полотенец из волокна на основе намлопа-4. В заключение несколько слов об экономике. Килограмм синтетического полиамидного волокна во всех странах обходится дороже, чем килограмм хлопка плп вне козы. Тем не менее синтетика повсеместно становится все дешевле, и иногда ткань пз синтетики оказывается более дешевой, чем хлопчатобумажная, не говоря уже о шерстяных и шелковых Па то есть причины. Синтетика легче конкурирующих с нею природных материалов. Так, пз килограмма шерсти можно изготовить 4,25 квадратного метра ткани, пз килограмма хлопка — 7,25, нз килограмма вискозы — 9.5. А из килограмма найлона получается почти 15 квадратных метров ткани! Вот и выходит, что синтетическое волокно дороже, а ткани нз него— дешевле. И этот приятный каждому парадокс становится устойчивой тенденцией. Мы рассказали коротко о полиамидах и о их систематизации -— систематизации для химиков. В таблице, которой закапчивается эта публикация, наряду с основными физико-химическими характеристиками найлонов приведены и их «клички» — фирменные названия и названия, в силу разных обстоятельств принятые в разных странах. Конечно, эта таблица не претендует па всеобъемлющую полноту, однако, думаем, знакомство с ней поможет вам избежать растерянности при очередной встрече с синтетикой. Инженер И. В. ЛУКИН
Справочник 45 Полиамидные волокна lfc*p~ ■Вил- L^bwPh ■№>. ■ра- ^■лон, i^fcTH- ЩМВ) и! ■к же Jj7 1**^ пе- R), аае- Кнеун- р филь- ьце ве- 1вш. ГРИ- l^LB^ i 4,4-диметнлаце- дннон пнрролидон * капролактам аминоэнантовая кислота капрнл-лактам амниопеларгоно- вая кислота аминоундекаио- вая кислота лаурил-лактам же «и- W: лон ■ *>н же 14 * 14 — 16 — 15 — 16- 18 — 20- 16 22 30 22 25 -25 22 из I, 14 294 260 245 215 21 — 31 51—57 50 — 90 41—93 I, ID I D9I I ,06 адилииовая кислота и гексаме- тнлеиднамнн себацнновая кислота н гексаме- тилеидиамин декандикарбоно- вая кислота н ди- амннодицнклоге- ксилметаи 14— 18' 1,01 , И 1,08 1,02 ,37 220 192 205 186 179 до 83 до 83 до 83 50 — 6( 50 — 66 36—93 212 260 10-20 30 — 40 28 35 18- 37 29 — 32 7,0 25,0 4,1 4,5 35 38 40 38 40 22 250 — 400 [8 — 45 13-25 2,6 1,5 2,5 I. I 0.8 4,0 2,2 3,0| 9,0 Опытное шелково- добное волокнр Хлопкоподобное волокно с высокой ги- дрофильностью Опытное волокно* Чулки, носки,, таж, г и тер, Технические нздеТ корд, фильтры, жил» ка, щетина и др. яздетот* Корд, штапельное волокно, немнущиеся ткаии Опытное волоЪн0 Опытное волокно • Изоляционные тМ в электротехнике Электронзоляция, упаковочная пленка, специальные костюмы для спортсменов- подвод нн ко в Легкие ткани, одежда, трикотаж. Технические изделия: корд, канаты, рыболовные сети н снасти Моноволокнодля технических изделий: сетки, кисти, щетки, ракетки для тенниса; эластичное каучуко- лодобное волокно Легкие немнущиеся, хорошо окрашиваемые шелкоподобные ткани * Данные отсутствуют. ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
46 Технологи, внимание! I1B1I НЕФТЬ ИЗ СЛАНЦЕВ Американская фирма «Occidental Petroleum» испытывает установку для переработки сланцев в нефть. В камеру со сланцами вдувают природный газ. Газ поджигают. В процессе горения и нагрева сланцев образуется нефть (удельный вес 0,88—0,89, содержание серы 0,1%), которая стекает на дно камеры. Производительность опытной установки 4—5 кубометров искусственной нефти в сутки. По мнению фирмы, новый процесс за 3—5 лет должен изменить структуру мирового рынка энергетических топлив. Однако, как считают правительственные чиновники, промышленное производство искусственной нефти начнется не ранее 1980 г., поскольку ускоренная разработка сланцевых месторождений потребует больших капитальных затрат. «Chemical Age International» (Англия), 1973, № 2837 ДЕЭМУЛЬГАТОР ЧИСТИТ СТОКИ При мойке деталей и узлов локомотивов, вагонов и двигателей в депо и на ремонтных заводах образуются сточные воды, которые содержат очень стойкие эмульсии, не разделяющиеся отстаиванием. Для их очистки разработан де- эмульгатор следующего состава: 1,5 г/л СаС12, 0,5 г/л MgCl2, 0,5 г/л MgS04. 3/лульсии разрушаются с его помощью за полчаса- час, после чего нефтепродукты легко отделить от воды. «Водоснабжение и санитарная техника», 1973, ЛЬ 10 АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ Некоторые сплавы железа или никеля (90%) с фосфором, углеродом, кремнием, алюминием и бором обладают необычной для металлов структурой — не кристаллической, а аморфной. Такая структура образуется при охлаждении расплава от 1000—1500° С до комнатной температуры со скоростью около миллиона градусов в секунду. Так быстро охладить расплав можно, пропуская его над поверхностью охлажденного металла, обладающего высокой теплопроводностью. Аморфные сплавы очень прочны и обладают высокой химической стойкостью. Их предполагают использовать для армирования шин, для изготовления ножей и других изделий, для которых обязательна высокая устойчивость к износу. «Chemical and Engineering News» (США,), 1973, № 47 МИКРОКЛИМАТ КОНЮШНИ Даже горожанам, которые видели живых лошадей на изрядном расстоянии, хорошо знаком этот запах: резкий запах аммиака, запах конюшни. Многим он даже мил, потому что напоминает детство, первые посещения цирка. У животноводов отношение к этому запаху иное. Высокая концентрация влаги, аммиака, углеводородов в воздухе вредна и для людей, и для животных. Недавно во Всесоюзном научно-исследовательском институте охраны труда создан новый дефлектор для есте-. ственной вентиляции конюшен и коровников. Специальный рассекатель ускоряет воздушный поток, почти вдвое увеличивает обмен воздуха в помещении. Новый дефлектор испытан в конюшнях Московского ипподрома. Анализы показали резкое снижение концентрации углекислоты, углеводородов, аммиака. Зимой в конюшнях исчез туман. «Коневодство н конный спорт», 1973, № 10 МЕТАЛЛ И ТКАНЬ Металлизированные волокна и ткани прочнее обычных, они более Стойки к изгибу и истиранию. Металлизацией можно придать стекловолокну, найлону, шерсти или хлопчатобумажной ткани специальные свойства — электропроводность, температурную стойкость. Как правило, металлизируют волокна, которые затем перерабатывают на обычных ткацких станках. Однако специалисты считают, что наносить покрытие непосредственно на ткань было бы и проще и дешевле. Недавно в СССР разработана такая технология: слой металла на ткань осаждается при разложении карбо- нилов в газовой фазе. Для металлизации тканей берут жидкие или кристаллические карбонилы. Жидкие соединения (карбонилы никеля и железа) испаряют, кристаллические (карбонилы кобальта и хрома) сублимируют. Ткань укладывают в реактор на массивную медную плиту, нагреваемую инфракрасными лампами до температуры термического распада карбони- лов. При их разложении металл тонким слоем покрывает ткань. Этот слой обладает мелкокристаллической структурой и хорошо сцеплен с подложкой. «Журнал прикладной химии», 1974, № 3
Экономика, производство 47 Газ плывет по океанам Одно из первых мест в энергетическом балансе развитых стран занимает сейчас природный газ. Он незаменим также как сырье в химии и металлургии, как топливо для домашнего очага. Очень скоро США, Япония, страны Западной Европы станут в больших количествах импортировать природный газ — своего уже не хватает. Газ — груз .капризный (почему — об этом речь пойдет дальше), а его поставщики и потребители зачастую разобщены не только государственными границами, но и труднопреодолимыми естественными преградами, Проложить же газопровод даже на суше, даже среди равнины — сложное и дорогое дело. И все же строители газопроводов уже преодолели многие природные преграды. Все гуще становится сеть газопроводов на карте Советского Союза. По стальным трубам идет природный газ в страны социалистического содружества. Огромные наши запасы позволяют экспортировать газовое топливо и в другие заинтересованные государства. И тут возникает серьезнейшая техническая проблема: как преодолеть моря и океаны? Специфические особенности газообразного груза вызвали необходимость в особых судах. Какие же это особенности? Во-первых, газы обладают ничтожным удельным весом, и потому для их перевозки нужны гигантские емкости. Во-вторых, эти емкости необходимо тщательнейшим образом герметизировать, ибо газ утекает значительно легче жидкости. А еще газы нередко ядовиты, взрывоопасны, пожароопасны. В принципе можно построить огромный плавучий дирижабль из тонкого металла и заполнить его газом при нормальных давлении и температуре, но во время шторма волны быстро превратят его в груду жестяного лома. Занимаемый газом объем необходимо уменьшить. Проще всего сжать газ при обычной температуре. Но тогда потребуются сверхпрочные емкости — огромные стальные баллоны. Второй способ — газ сжижать. Но при атмосферном давлении для этого его придется охладить до температуры —160—170° С— возникает сложнейшая проблема тепловой изоляции. Наиболее целесообразно компромиссное решение: сжать газ до 8—10 атмосфер • и охладить его до —40—50° С. Этого достаточно, чтобы газообразный груз стал жидким. Груз готовят — сжимают и охлаждают — в порту погрузки. Но он должен оставаться жидким в течение всегд рейса. Для тепловой изоляции делают многослойные стенки из полиуретановой или по- ливинилхлрридной пены. Но эти материалы очень мягки и непрочны. Поэтому нужен еще один изолирующий слой—не пропускающий тепло й прочный механически. Для этого чаще всего используют природный материал — бальзовое дерево. Бальза — идеальный материал для газовых танков. Он не теряет прочности при глубоком холоде. А при повреждении стенок газ испаряется из пор древесины и создает противодавление, препятствующее дальнейшей утечке. Однако экзотический материал дорог. В последнее время его нередко заменяют фанерой с сотами, заполненными перлитовым порошком. Несмотря на совершенную теплоизоляцию, газ на пути через океан все же испаряется. На небольших газовозах, перевозящих этилен, аммиак или другие довольно дорогие газы, устанавливают холодильные машины, которые снова сжижают испарившийся груз. Но на больших газовозах для
48 Экономика, производство трубы-резервуары жидкого газа кожух перепусккые грубы изогяцвя- попиуретаковая пека ножух-тоикии металл жидкий ш Устройство сферического (справа) и «сосисочного» газовых танков. Внизу — проект специализированного газовоза природного газа мощность необходимых холодильных машин могла бы превысить 6000 лошадиных сил. Выход один: использовать испаряющийся газ в качестве топлива для судовых двигателей. Низкая температура жидкого газа выдвигает особые требования не только к теплоизоляции, но и к материалу самих танков. Их стенки обычно делают из специальных сплавов, например из хромоникелевои стали A0% Nif 18°/a Сг) или инвара C6% Ni). Коэффициент температурного расширения инвара в десять раз меньше, чем у стали, а напряжения, возникающие в конструкции из этого никелевого сплава при глубоком охлаждении, в пять раз ниже предела упругости материала. Судостроители считают, что будущее за специально сконструированными газовозами. Их в последние годы становится все больше и больше. Для жидкого\метана, например, созданы мембранные емкости — из миллиметровых металлических листов,
Газ плывет по океану 49 плотно прилегающих к жесткой изоляции. Нагрузка при качке передается через тонкую мембрану на корпус судна. В газовозах с мембранными танками грузовой объем используется наиболее полно. Однако такие суда имеют и недостатки: для мембран и изоляции требуются дорогие материалы; плотно прилегающие к бортам мембраны трудно ремонтировать, р,а и повредить их ничего, не стоит. Газовозы с толстостенными танками — антиподы мембранных. Газ в них хранится в гигантских алюминиевых сферах диаметром свыше тридцати метров. Разновидность сферических танков — огромные груши, вроде бурдюков для вина. Сваривают их из стальных листов. Обычно на газовоз ставят пять — семь таких сфер, или бурдюков. Они возвышаются над палубой и служат судну своеобразной визитной карточкой. И мембраны, и сферические емкости довольно сложно изготовить. С технологическими и экономическими обстоятельствами связано появление так называемых сосисочных газовозов. Газ в них хранится в пучках труб, которые укладываются в трюмы. А пространство между трубами заполнено полиуретановой пеной. Разнообразие конструкций свидетельствует о том, что газовозы как самостоятельный тип судов окончательно еще не сформировались. Тем не менее их габариты и водоизмещение растут с каждым годом. Уже сейчас газовозы превзошли средние танкеры пятидесятых годов. Кто знает, может быть, скоро появятся газовозы, не уступающие размерами супертанкерам... Р. М. КОРОТКИЙ, М. М. НЕЙДИНГ Статистика И грядет век «миллионеров» ...Наступит день, когда построят такой длинный танкер, что в его кормовые от-, секи загрузят нефть где-нибудь в Персидском заливе, а через несколько минут можно будет начать разгрузку из носовых отсеков в Западной Европе. «Nautical Magazine» МОРСКОЙ ФЛОТ В ЦИФРАХ В наши дни по морям и океанам, из порта в порт, от материка к материку снуют 60 тысяч судов. Они могут принять в свои трюмы более 500 миллионов тонн груза — столько способен перевезти железнодорожный состав в шесть раз длиннее расстояния от Земли до Луны. Суда ми- • рового торгового флота сжигают за сутки в своих двигателях около миллиона тонн топлива. А их команды насчитывают примерно три миллиона человек. За последние двадцать лет тоннаж морского флота вырос втрое, а объем ежегодных перевозок уже превысил 2,5 миллиарда тонн. По прогнозам на основании статистики ООН, в 1975 г. морскими путями будет доставлено 3,7 миллиарда тонн грузов, из которых нефть, нефтепродукты и продукты химической промышленности составят 65%. По прогнозам футурологов, к концу столетия объем морских перевозок достигнет 6—10 миллиардов тонн, а доля нефти и химических продуктов увеличится до 70%. Наконец, есгь прогноз и на середину XXI века. Вот он: 35 миллиардов тонн различных грузов на морских дорогах, в том числе 14 миллиардов тонн грузов жидких, перевозимых в наливных судах. Таковы прогнозы. Возможно, они сбудутся. Об этом свидетельствуют тенденции развития мирового торгового флота. С 1960 г. по 1970 г. мировая добыча жидкого топлива возросла с одного до двух миллиардов тонн, а объем морских перевозок нефтепродуктов — с 550 до 1 230 миллионов тонн. Уже сегодня
50 Статистика Наверху — левивфви «Глобтик Токио». Внизу — проект мегатанкера с отделяющимися баржами-кессонами. Судно-матка и четыре баржи могут входить в порт или доки отдельно друг от друга танкеры доставляют в США 4 тонны нефти из каждых 10, а в Западную Европу и Японию — 8 из 10. По данным Регистра Ллойда и ежегодника «Статистика судоходства», издаваемого Бременским институтом экономики, общий тоннаж танкеров в 1953 г. составлял 21,9 миллиона регистровых тонн, в 1965 г. достиг 55 миллионов тонн, а к 1 июля 1973 г. превысил
И грядет век «миллионеров» 51 115 миллионов тонн. Сейчас по морям и океанам плавают 7 тысяч танкеров. ОТ СУПЕРТАНКЕРОВ К МЕГАТАНКЕРАМ Чем больше судно, тем дешевле перевозка: меньше команда, меньше расход топлива и другие затраты — все, рвзумеется, на тонну груза. Этот закон — главная движущая сила непрерывного увеличения габаритов, грузоподъемности и водоизмещения наливных судов. Двадцать лет назад тоннаж крупнейшего грузового судна не превышал 30 тысяч тонн, В 1959 г. Япония спустила на воду первый тан- кер-стотысячник — «Юни- верс Аполло», в десять лет спустя, согласно Регистру Ллойда, число таких судов перевалило за пятьдесят. В 1970 г. супертанкеров (так называют стотысячники) было уже 254, а на верфях достраивали еще 366. В это время супертанкеры уже не поражали воображение судостроителей и моряков, ибо появились мамонты, толиафы и левиафаны — так окрестили наливные суда грузоподъемностью 200, 300 и 400 тысяч тонн. К концу марта 1972 г. во всем мире было заложено 66 двухсоттысячников — мамонтов, к концу 1973 г. — 345. А сейчас уже строятся монстры — грузоподъемностью свыше полмиллиона тонн. Первый монстр E40 тысяч тонн) будет спущен на воду во Франции в 1976 г. К тому времени по морям и океанам будут плавать 400 танкеров грузоподъемностью от 200 до 500 тысяч тонн. Пока же безусловные лидеры мирового танкерного флота — «Глобтик Токио» и «Глобтик Лондон» грузоподъемностью около 500 тысяч тонн. Длина такого судна 360 м, ширина 62 м, высота борта 36 м, водоизмещение около 700 тысяч тонн. Расходы на постройку «Глобтика» составили немногим больше 15 миллиардов иен •— наливные суда считаются сегодня самыми простыми из всех . известных. Считают, что эти расходы окупятся за четыре года. Любопытно, что танкер вчетверо меньшей грузоподъемности окупается за шесть лет. Высокая рентабельность огромных судов побуждает судостроителей приступать к проектированию мегатан- керов грузоподъемностью миллион, два и три миллиона тонн. МЕГАТАНКЕРЫ: НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОДРОБНОСТИ Первые сообщения о проектах мегатанкеров появились в печати в 1966 г. С тех пор работы продвинулись далеко вперед. Недавно Японский совет по транспортной технике сообщил, что наливное судно миллионной грузоподъемности, которое спустят на воду в восьмидесятых годах, будет иметь длину 480 м, ширину 87 м, высоту 44 м. Мощность силовой установки мегатанкере, состоящей из двух паровых турбин по 45 тысяч л. с. каждая, позволит судну развивать скорость свыше 15 узлов. На нем будет 50 танков, вместимость каждого 40 тысяч кубометров. На первом мегатанкере собираются установить четыре насоса производительностью по 10 тысяч кубометров нефти в час. Якорь гиганта потянет 35 тонн. Для обслуживания судна предусмотрена автоматизированная система с вычислительным центром и ЭВМ. Представляет интерес проект другого мегатанке- ра, разработанный по заказу мультимиллионера Онас- сиса. Это своеобразный барженосец, он состоит из судна-матки и отделяемых от него четырех плавучих нефтеналивных барж-кессонов на 250 тысяч тонн жидкого груза каждая. Прежде чем на верфях будут заложены первые ме- гатанкеры, предстоит решить множество сложнейших технических проблем. Главная из них — обеспечить безопасность перевозки, исключить возможность взрывов и пожаров на борту, исключить возможность загрязнения морской воды нефтью. Инженер-кораблестроитель Д. Я. ЭЙДЕЛЬМАН
52 Наблюдения >^^> ^yk- ез«б.е-с Гейзер предсказывает землетрясения История изучения гейзеров насчитывает уже больше ста лет — еще в 1846 г. знаменитый Бунэен впервые объяснил это природное явление усиленным притоком подземного тепла в вулканических областях. Позже было установлено, что на поведение гейзеров влияют и другие процессы, происходящие в земной коре и даже в атмосфере — например, приливные волны или колебания атмосферного давления. А недавно выяснилось, что гейзеры могут «чувствовать» и сейсмические колебания. Сотрудники Института вулканологии Дальневосточного научного центра и Института химической физики АН СССР тщательно изучили работу гейзера на созданной ими лабораторной модели — полуметровом сооружении из стеклянных колб и трубок с рабочей камерой объемом 60 см9, подогреваемой 40-ваттной лемпочкой. Ученые пришли к выводу, что перед извержением жидкость в рабочей камере гейзера перегрета выше точки кипения и находится в метастабильном состоянии. В этом, между прочим, объяснение того давно известного факта, что извержение гейзера можно вызвать раньше положенного времени, бросив в него немного мыла: под действием поверхностно-активных веществ в перегретой жидкости возникают центры парообразования, и она вскипает. Но особенно чувствительна перегретая жидкость к механическим воздействиям, даже очень слабым, и в том числе к сейсмическим колебаниям. Когда сейсмическая активность усиливается, что бывает обычно перед землетрясением, извержения гейзеров должны становиться чаще. Вывод, полученный на модели, был проверен на настоящем гейзере — это был «Старый служака» (Old Faithful), одна из достопримечательностей Йеллоустон- ского парка (США). Этот гейзер извергается в среднем через каждые 62—65 минут. Советские ученые проанализировали многолетние данные и убедились, что уменьшение периода между его извержениями действительно предвещает сильное землетрясение. Оказалось, что критическое значение для «Старого служаки» составляет 63,5 минуты. Такой величины период гейзера достиг зимой 1972/73 г. Это означало, что землетрясение уже близко. И в самом деле, в марте-апреле 1973 г. здесь произошли два сильных землетрясения, после которых гейзер «успокоился» — период между извержениями снова увеличился до 66 минут. Новый метод предсказания землетрясений оказался, как видите, довольно надежным. К сожалению, не во всех сейсмически опасных районах есть гейзеры. Но, может быть, для этого удастся приспособить их модели? А. ДМИТРИЕВ
Фотоинформация 53 Бабьим летом снова зацветают многие растения, которые уже отцвели ранней весной. Вторично цветут, как правило, многолетники: клужницы, купальницы (жарки), рододендрон даурский. Летом они закладывают цветочные почки, которые должны будут расцвести в следующем году, и накапливают в корнях впрок питательные вещества. А когда осенью ненадолго теплеет, это и вызывает вторичное цветение, к которому растение уже подготовилось. Вот вам и наглядное опровержение мысли, будто в природе все явления целесообразны, будто в ней ничего ке делается просто так. Ведь цветущее осенью растение тратит свою энергию попусту — его цветки не дают плодов... Фото Г. ТАФИНЦЕВА
54 Фотоинформация ПОРОЛОНОВАЯ ЖИЗНЬ Помещенные на этих страницах фотографии несомненно заняли бы призовое место на любом конкурсе загадочных картинок. Тот, кто не видел фотографий, выполненных с помощью сканирующего электронного микроскопа («Стереоскана»), вообще ничего не поймет, а тот, кто такие фотографии видел, непременно решит, что это изображения каких-то биологических структур. Ничего подобного — объекты съемок не имеют никакого отношения к миру живого. Это стадии полимеризации формальдегида на кусочке обыкновенного поролона. Общеизвестная легкость поролона (пенополиуретана] объясняется тем, что он состоит в основном из воздуха: в процессе полимеризации мономера в его массе образуются мельчайшие пузырьки [фото 1|. Их поверхность оказывается весьма удобной матрицей, на которой можно выращивать другой полимер. Вначале формальдегид медленно образует первые кристаллиты в результате присоединения к связям N — Н матрицы (фото 2|; этот процесс катализируется следами соли двухвалентного олова. После того как вес поролона увеличивается на 5—7%г образуется достаточное число зародышей, и процесс бурно ускоряется — полимер буквально расцветает пышным цветом. На фото 3 он состоит из формальдегида уже на 65%. А поскольку формальдегид — газ, он равномерно проникает во все поры, и пленки пенополиуретана обрастают со всех сторон. Это заставляет их вытягиваться, изгибаться, собираться в складкн (фото 4|. Еще отчетливее этот процесс заметен на фото 5—8, когда полимер уже на 88% состоит из формальдегида; теперь процесс уже близок к концу: полимеризация замедляется, да и поры уже почти заросли. На матрицах можно таким способом выращивать полимеры как из газообразных, так и из жидких мономеров; на основе мягкого поролона можно изготовить жесткий пористый полимер; можно вырастить огнестойкий полимер, а матрицу затем выжечь; наконец, меняя
Фотоинформация 55 свойства матрицы и мономера, можно в широких пределах изменять и другие свойства материала. Более того, на чрезвычайно развитой поверхности пенолластов можно выращивать каталитические участки, что приведет к созданию катализаторов с невиданной активностью... А может быть, когда-нибудь подберут такую матрицу и такие мономеры, что продукт полимеризации завиляет хвостом или закукарекает! Чем черт не шутит!.. В. ЗЯБЛОВ Фото из журнала «Angewandte Chemie» A972, № 11)
ц v-^ 'с'Т?^ г _ * f
Размышления 57 Кто кого... Я рассказал им, Кто, Когда, И Почему, и Отчего Сказал Откуда и Куда, И Как и Где и Для Чего; Что было Раньше, что Потом, И Кто Кого и Что к Чему, И Что подумали о Том, И если Нет, то Почему? (А. МИЛН —Б. ЗАХОДЕР. Строки, сочиненные Винни-Пухом, медведем с опилками в голове) В то далекое время, когда я учился в школе, на обложках тетрадей часто помещалась таблица растворимости солей в воде. Разглядывание этих обложек, по-видимому, оказало огромное влияние на мое научное пристрастие и определило неугасающий интерес к растворам. Меня уже тогда поразило, что все соли калия и натрия, упомянутые в таблице, растворимы. В дальнейшем изучение химии убедило меня, что это хотя и не совсем так, но близко к истине. Поэтому вода там, где может, должна очень сильно вмешиваться в судьбу калия и натрия. Некоторыми результатами размышлений о перипетиях судьбы этих элементов я хочу поделиться с читателями. Мне кажется, что это интересно, потому что натрий и калий ■»— активные участники всех событий, протекающих вблизи поверхности Земли, в том числе в биосфере и в самых сложных биологических системах. космос Натрия во Вселенной больше, чем калия, как и положено Солее легкому элементу. Атомы натрия составляют примерно одну миллионную часть всех атомов Вселенной (в основном, разумеется, водорода). В большей части Вселенной, на звездах, где воды нет вовсе, натрию и калию негде развернуться. «Пляшет никель, железо, кальций с ускорением в тысячу раз...» — описывает солнечные протуберанцы С. Кирсанов. Поэт не упоминает наших героев. Тем не менее скромных Na и К в солнечной атмосфере не так уж мало по сравнению с воспетыми Ni, Fe, Ca. Калия, например, столько же, сколько никеля, а натрия всего лишь вдвое меньше, чем железа. Натрия, конечно, больше, чем калия. Раз в десять. Примерно таково же их соотношение в метеоритах и в планетах, в том числе и на Земле. Калий успешно догоняет натрий лишь в верхних слоях Земли... До сих пор была присказка. Теперь начинается сказка. Появляется вода. ПРИТЧА О СУШЕ И МИРОВОМ ОКЕАНЕ Еще вокруг ничто не ясно Не начат пир. Не создай мир. Морской пучиной опоясан Чуть обозначенный Памир. П. АНТОКОЛЬСКИЙ Итак, мы имеем поверхность Земли, состоящую из камней (алюмосиликатов), в которых натрия и калия в общем поровну. Эти камни, рожденные на глубине, на поверхности чувствуют себя неуютно и разрушаются. А соединения натрия и калия, как утверждала таблица на обложке школьной тетради, хорошо растворимы. И они переходят в раствор. Натрию и калию ничто бы не мешало вместе путешествовать в мировой океан, если бы не одно обстоятельство. Разрушаясь, камни превращаются в глину. А глина очень любит калий. И жадно его захватывает. Если мы приготовим раствор, содержащий одинаковые количества натрия и калия, и зальем им глину, то вскоре калия в ней будет примерно в десять раз больше, чем натрия. Наконец-то калий берет реванш за свое поражение на звездах и в метеоритах! Пути элементов расходятся, натрий один уносится в море, калию суждено оставаться на суше. Только неОольшая его часть
58 Размышления попадает в океан. Глины и на дне морском продолжают проявлять свою склонность к калию и тянут его из воды. В результате в море натрия оказывается раз в 40 больше, чем калия. И не только в море. Возьмите этикетки минеральных вод: натрия всегда больше, чем калия (например, в боржоми в 82 раза, в нарзане — в 34, в ессентуках №4 —в 270, № 17 —в 290, в арзни — в 60, в джермуке — «всего» в 18 раз!). Правда, к сожалению, на этикетках зачастую приводится лишь сумма двух элементов, и потребитель этих напитков лишается поучительной информации и пищи для интересных размышлений. Не всякие воды пьют, но почти во всех водах больше натрия. Калиевые воды — экзотика, и их появление всегда связано с чрезвычайными, не всегда понятными обстоятельствами. Может возникнуть впечатление, что калий (соединения которого столь хорошо растворимы!) не любит воду. Отчасти это справедливо. Время пребывания молекул воды вблизи ионов калия несколько короче, чем вблизи ионов натрия, то есть калий немного меньше любит воду, чем иатрий. Но этим небольшим различием в гидратации нельзя объяснить, почему на поверхности Земли так расходятся их пути. Главное же в том, что калий предпочитает твердые тела и вообще порядок. ЛОВУШКИ МЯГКИЕ И ТВЕРДЫЕ Will you walk into my parlour, Said the spider to the fly... — Заходите ко мне в гости,— муху приглашал паук. (Детская песенка) Посмотрите на рис. 1. Он показывает, как зависит энергия взаимодействия иона с окружающими его частицами от размера иона. Случай первый: взаимодействующие с ионом частицы могут легко перемещаться и плотно облегать ион (например, в жидком растворе); случай второй: эти частицы жестко связаны друг с другом. Если ион маленький, то ему неуютно в большой жесткой полости и он стремится перейти в раствор, где может тесно окружить себя подвижными молекулами жидкости. Чем крупнее иои, тем охотнее задерживается он в 1 Энергия Е взаимодействия иона с окружающими его частицами уменьшается по мере увеличения размера иона R. Если эти частицы жестко закреплены (верхняя кривая), то падение происходит менее резко, чем в случае подвижных частиц (нижняя кривая). Чем больше расстояние между кривыми, тем охотнее ион переходит в жесткую ловушку жесткой, упорядоченной «ловушке» (разумеется, если она не слишком тесна ему — обратите внимание на резко падающий участок кривой). Кривые в зависимости от природы взаимодействующих частиц могут быть по-разному расположены друг относительно друга, но всегда будет . выполняться следующее правило: чем крупнее ион, тем более выгодно (или менее невыгодно) находиться в жесткой «ловушке». Ион калия крупнее иона натрия. Поэтому он больше любит порядок. Глинистые минералы — самые распространенные в природе ловушки калия (рис. 2). Известны и другие силикатные ловушки, например многие цеолиты. Ловушки не обязательно должны входить в состав твердых тел, ими могут быть отдельные молекулы. Наиболее изучены в этом отношении циклические молекулы (одна из иих представлена на рис. 3). Синтезировано и выделено несколько сот циклических соединений, образующих комплексы с ионами щелочных металлов. И все они лучше связывают калий, чем натрий, так как группы, взаимодействующие с ионами (атомы кислорода), находятся в единой молекуле и не могут столь свободно двигаться относительно иона, как молекулы растворителя. Наиболее
Кто кого... 59 1 Услсвнвя схема калиевой ловушки в глинистых минералах. Ионы размещаются в лунках, образованных кольцами из групп Si04. Слои могут раздвигаться, это не абсолютно жести в я ловушка. Но и в максимально схлопнутом состоянии лунки Еелики для натрия. Натрию и другим катионам, кроме калия, рубидия и цезия, оказывается выгодным несколько раздвинуть слои и войти, окруженными молекулами воды. Создается, таким образом, некоторое подобие раствора. Но преимущество калия неоспоримо: он вытесняет воду и схлопывает ловушку, чем очень затрудняется его выход из нее. Крупнокристаллические калиевые минералы с такой структурой — это слюды ярко выражена склонность к калию у антибиотика валиномицина и его синтетических родственников: их молекулы обладают особой жесткостью благодаря внутримолекулярным водородным связям. Комплекс валиномицина с калием в спиртовом растворе примерно в десять тысяч раз более устойчив, чем с натрием. Избирательность более гибких молекул хуже. А как сделать ловушку для натрия? Очевидно, надо, чтобы она оказалась тесной для более крупных ионов. Природные ловушки чаще всего образованы атомами кислорода — их размер близок к размеру ионов калия — и ловушки, в которых калию было бы трудно разместиться, встречаются редко. Но они известны. Так, среди алюмосиликатов, способных обменивать свои ионы с раствором, склонностью к натрию отличается содалит (см. рис. 4). Наиболее интересный пример натрийизби- рательной ловушки — это молекула анта- манида. выделенного из печально знаменитого гриба бледной поганки (Amanita phaU loides), и некоторые его синтетические аналоги. Кстати, антаманид нейтрализует действие смертельных ядов этого гриба (тоже циклических пептидов) — аманитина и фал- лоидина, и будь его в грибе немного побольше, бледную поганку можно было бы есть, не опасаясь за свою жизнь. Раз уж мы заговорили о веществах, извлеченных из живых организмов, пора бы перейти к роли калия и натрия в Жизни. ЖИЗНЬ Меркнут знаки Зодиака Над просторами полей. Спит животное Собака; Дремлет птица Воробей. И. ЗАБОЛОЦКИЙ «Средний» человек содержит 1020 атомов калия и 7,5- 10ie атомов натрия, то есть по соотношению K/Na он близок к верхнему слою земной коры. Но есть интересная закономерность в распределении калия и натрия в организме человека, свойственная rfe только ему, но и всему живому, которое, как известно, состоит из клеток. Внутри клеток калия гораздо больше, чем натрия. Вне клеток, в плазме крови, например, ситуация обратная. Результаты анализов внеклеточных жидкостей очень напоминают этикетки минеральных вод. Клеткам приходится затрачивать .значительную долю вырабатываемой ими энергии, чтобы сохранить такое соотношение. Зачем? Вернемся в Мировой Океан, где, как говорят, возникла жизнь и где до сих пор проживает большая часть живых организмов. Жизнь, наверное, и впрямь возникла в океане, по крайней мере в водном растворе. Если отдельные "биологически важные молекулы и могут возникать не в водной среде, то клетка — нет. Потому что она состоит в основном из воды. А в воде натрия больше, чем калия. Допустим, в такой среде плавает клетка и внутри у нее тоже много натрия, как в окружающей среде. В какой-то момент нечто повредило ее поверхность. Клетка этого не замечает: состав внутриклеточной жидкости почти не изменяется, потому что и в окружающей среде много натрия.
60 Размышления Молекула 18-членного циклического эфира, захватившая катион из раствора,— представитель обширного класса соединений, избирательно связывающих крупные катионы Содалитовый фонарь — природная ловушка для ионоа натрия. Тетраэдрами обозначены группы Si04. Анионы располагаются внутри фонаря, а ионы натрия — в шестиугольных кольцах, слишком тесных дпя калия А тем временем содержимое клетки вытекает наружу и она гибнет. Или вот другая клетка. У нее внутри калий. При малейшем повреждении оболочки внутрь клетки из воды устремляется натрий, его становится все больше. Это — сигнал: повреждена поверхность, надо ее чинить и бежать отсюда. Такая тсшгоевая клетка может многому научиться. У нее и у ее потомков больше шансов выжить. Но почему именно калий, а не другой катион? Калий похож на натрий, его присутствие не может коренным образом менять условия работы биологических молекул, привыкших в доклеточную стадию к натриевому океану. В частности, калий не вызывает осаждения веществ в клетке, как высокозарядные ионы (соединения калия растворимы!). Его много больше, чем остальных однозарядных катионов — лития, рубидия,
Кто кого... 61 Бледная поганка — самый опасный гриб наших лесов. Молекула содержащегося з ней циклического пептида антаманида — редкий случай жесткой ловушки, избирательной к ионам натрия цезия. И, наконец, он крупнее натрия, а как мы уже видели, для более крупных ионов проще создать ловушки, его накапливающие. Итак, калиевые клетки -победили и возникло различие в ионном составе содержимого клетки и окружающей среды. Это различие клетки научились хорошо использовать. Благодаря ему возникает разность электрических потенциалов на наружной мембране, которая теперь играет большую роль в жизни клетки.' Клетка научилась в процессе своей жизнедеятельности менять отношение K/Na и мембранный потенциал, когда нужно включать, выключать какие- нибудь системы синтеза или регулировать скорость их работы: многие биологические макромолекулы чутко реагируют на изменение ионного состава. Например, ионы калия и натрия спокойно закручивают святая святых жизни — двойную спираль ДНК: по мере добавления солей к раствору ДНК все в большей степени пейтравизуются заряды на фосфатных группах, они меньше отталкиваются друг от друга, ближе друг к другу подходят. Но так как все фосфатные группы сидят на двух скрученных одна вокруг другой нитях, то такое сближение может произойти только в том случае, если всю двойную спираль скрутить еще туже. Наконец, в ходе эволюции появились клетки, умеющие очень быстро, в доли секунды изменять способность ионов Na и К проходить через мембрану и, соответственно, быстро изменять мембранный потенциал. Волна этих изменений распространяется вдоль клеток — побежали нервные импульсы. Материя, пройдя эволюцию от звездного вещества до живого начала, стала обретать с помощью калия и натрия способность мыслить. Кандидат химических науч Е. МАЛЕНКОВ
62 Проблемы и методы современной науки Головоломки фага i*-l о Жизнь вирусов — превосходный пример сведения сложного к простому. Вирус — «минимальный» организм. Прокормить его, обеспечить материалами для воспроизводства — это забота (а точнее, проклятье) клетки-хозяина, на которой вирус паразитирует. Он сохранил лишь те несколько генов, которые составляют программу его размножения. Это предельно лаконичная и в то же время очень емкая программа, предписывающая вирусу порой весьма замысловатое поведение. Вот один пример. Умеренный бактериофаг (Д-1 при помощи простых молекулярных операций вырезает кусочки из клеточной хромосомы, вставляет в нее фрагменты другой ДНК, меняет эти фрагменты местами. Буквально «шьет и порет», «перелицовывает» хромосому. Чтобы познакомиться ближе с этим генным инженером, напомним прежде читателю, что такое умеренные фаги. ЧТО ТАКОЕ УМЕРЕННЫЙ ФАГ Фагами называют вирусы, поражающие бактерии. Среди бактериофагов есть просто фаги, а есть называемые умеренными. Особенность умеренного фага в том, что его ДНК, проникнув в клетку, встраивается в клеточную ДНК. В последующих клеточных делениях обе ДНК копируются как одна, молекула. И только где-нибудь в пятидесятом или сотом поколении чужая ДНК вдруг отделяется от хозяйской и начинает разрушительную деятельность: синтезируются вирусные РНК и белки, размножается сама ДНК, собираются готовые вирусные частицы и выходят из погибшей клетки в окружающую среду. И бактериальная ДНК, и ДНК фага — двунитевые молекулы, замкнутые в кольца. Два разных кольца могут соединиться в одно путем рекомбинации. А именно: оба кольца одновременно разрываются (рис. 1), и концы моле- О О I Рекомбинация бактериальной ДНК с ДНК умеренного фага кул соединяются крест-накрест. Получается опять-таки кольцеобразная молекула, содержащая весь наследственный материал и бактерии, и вируса. Рекомбинация может происходить лишь в некоторых, определенных участках молекулы ДНК. Так, в ДНК бактерии Е. coli имеется только одна точка, в которой она может рекомбинировать с ДНК фага К. «ЛИПКИЕ» КОНЦЫ ДНК Что же скрепляет концы разорванных молекул ДНК при рекомбинации? Оказывается, двунитевая молекула ДНК
Головоломки фага ц-1 63 «Липкие» ленты умеренного фага имеет на концах однонитевые «хвосты», комплементарные один Другому (рис. 2). Этими «хвостами» концы и склеиваются, так возникает кольцевая молекула. Образуются ли такие «липкие» концы в месте разрыва ДНК при рекомбинации? Заманчиво думать, что так оно и есть. Тогда механизм рекомбинации вирусной и хозяйской ДНК замечательно прост. Где-то в длинной молекуле ДНК бактерии есть коротенькая последовательность нуклеоти- дов, точно такая, как на «липких» концах ДНК бактериофага. Ферменты рекомбинации разрывают в этом месте хозяйскую ДНК, образуя одинарные хвосты. Остается теперь только склеить концы разных молекул ДНК, и процесс рекомбинации завершен. ФАГ »-\ • Этот бактериофаг знаменит тем, что его ДНК рекомбини- рует с клеточной в очень многих местах. Поэтому с помощью фага ц-1 можно вызывать мутации любого бактериального гена: стоит вирусной ДНК внедриться в пределы гена, и тот, совсем или частично, перестает функционировать. Можно предполагать, что липкие концы ДНК фага |Д-1 имеют небольшую длину. Если они насчитывают, скажем, пять нуклеотидов, то вероятность встретить такой же набор из пяти букв в хозяйской ДНК составляет примерно 1/1000. Поскольку в среднем ген содержит 1000—2000 нуклеотидов, то практически в каждом из них должен встречаться хотя бы один такой участок. ФАГ м-1 ЗА РАБОТОЙ Теперь читатель достаточно подготовлен к тому, чтобы оценить те замечательные проделки, на которые способен этот фаг. Во-первых, как и все другие умеренные фаги, он включает свою ДНК в хозяйскую. На рис. 3 это изображено В рекомбинации участвуют «липкие» концы схематически, в предположении, что всякий участок бактериальной ДНК, в котором может происходить рекомбинация с фаговой ДНК, имеет одинаковую структуру — потенциально «липкие» концы. Далее. ДНК фага tu-1 легко рекомбинирует сама с собой, образуя кольцо удвоенной длины — димер (рис. 4). А это таит в себе неожиданные возможности. Такая димер-
64 Проблемы и методы современной науки ная ДНК способна сшивать в одну большую молекулу две кольцевые молекулы других ДНК. В лаборатории генетики ОСЬ (ХИН) Димеризация молекул ДНК 5 Объединение двух молекул ДНК при посредничестве димерной ДНК tu-1 Димерная ДНК tu-1 вызывает выпадение куска бактериальной хромосомы Брюссельского университета таким методом удалось объединить молекулы ДНК Е. coli и дефектного умеренного фага X gal , который сам по себе не способен включаться в ДНК бактерий (рис. 5). В результате образовалась хромосома кишечной палочки с большой вставкой — хромосомой фага X gal. Xgal bgal А. Туе сен и М. Фелен, наблюдавшие рождение этого интересного гибрида, отмечают, чго таким же способом может происходить и разделение молекулы на две. Для этого необходимо, чтобы в описанной двойной рекомбинации приняли участие удаленные части одной и той же молекулы. Что из этого может выйти, ясно видно на рисунке 6. Хозяйская ДНК теряет здесь большой фрагмент, содержащий несколько генов. Такое выпадение куска хромосомы называется делецией. Итак, один и тот же процесс рекомбинации может приводить к совершенно разным изменениям в хромосоме — вставкам и делециям. И ЕЩЕ НЕСКОЛЬКО ФОКУСОВ Но это не все, на что, вероятно, способен фаг ji-1. Ничего не домысливая к тому, что сообщили Туссен и Фелен, можно предложить еще один-два приема, которые пока никто не наблюдал, но которые, возможно, входят в репертуар fi-1. Посмотрите на рис. 7. Это так называемая
Головоломки фага ц-1 65 реверсия. Левый фрагмент хромосомы после рекомбинации в точках 1 и 2 переворачивается. Если раньше этот фраг- 7 Реверсия мент читался копирующими ферментами в направлении по часовой стрелке, то теперь он будет копироваться в обратном направлении, против часовой стрелки. В жизни хромосомы реверсия — весьма распространенное явление. Что же оказывается? Допустим, мы пожелали бы найти инструмент, который позволяет вырезать из молекулы ДНК или вставлять в нее большие куски, вырезать и снова вставлять тот же кусок, но в перевернутом виде, менять два разных куска молекулы местами. Трудно представить себе что-нибудь более удобное для этой цели, чем готовый природный инструмент — фаг ц-1. Нам осталось проиллюстрировать только последнюю операцию — перестановку местами разных частей молекулы. Нетрудно понять, что она сводится к двум делециям и двум вставкам. На это уходит восемь актов рекомбинации. Но если в бактериальную молекулу уже включено несколько молекул ДНК |Л-1, то можно обойтись всего двумя рекомбинациями. Это и демонстрирует наш последний рисунок. В лабораториях исследуются пока только три процесса, в которых участвует фаг |Д-1: включение ДНК фага в хозяйскую ДНК, димеризация ДНК ц-1 и объединение с помощью этого фага двух разных молекул ДНК. Остальные описанные здесь «фокусы» дорисовываются воображением. Но подлинная картина деятельности фага tu-1, возможно, еще интереснее и многообразнее. И какие из сегодняшних догадок осуществятся завтра, покажет эксперимент. Кандидат физико-математических наук Э. ТРИФОНОВ СЮ 8 Перестановка разных участков хромосомы местами 3 Химия и Жизнь, № ю
66 Интервью Молекулярная медицина— медицина будущего «Молекулярная медицина родилась сравнительно недавно, но можно быть совершенно уверенным, что в ближайшем будущем область ее применения будет быстро расширяться. Это медицина завтрашнего дня». Эти слова принадлежат известному французскому биохимику, профессору Жаку Крю. Недавно журнал «Sciences et Avenir» о специальном номере, посвященном успехам в изучении живой клетки, напечатал интервью с профессором Крю, которое мы публикуем в сокращении. Что такое молекулярная медицина н какое место занимает она в современной медицинской науке? Молекулярная медицина появилась на свет почти одновременно с молекулярной биологией, которая зародилась около 30 лет назад и начала бурно развиваться с начала 60-х годов. Молекулярная биология оказала большое влияние на генетику — один из ведущих разделов биологии. В частности, очень важным для генетики было изучение молекулярной основы наследственных заболеваний, особенно одного из них — серповидноклеточной анемии. Эта болезнь, встречающаяся главным образом в Африке, состоит в том, что у больных вырабатывается аномальный гемоглобин — он отличается от обычного своим составом. Гемоглобин очень легко извлечь и исследовать — достаточно сделать анализ крови. Поэтому и оказалось возможным впервые сопоставить наследственную аномалию человека с ее молекулярной основой — нарушением синтеза одного-единственного белка. Можно лн сказать, что это открытие было началом молекулярной медицины? Вы знаете, очень трудно дать точное определение молекулярной медицины. Давайте ограничимся тем, что скажем: это было блестящее начало молекулярной патологии. Существуют лн такие практические методы лечения, которые были бы разработаны на основе достижений молекулярной бнологни? Я не думаю, чтобы сегодня можно было назвать много таких болезней, которые могли бы быть излечены подобными методами. Исключение представляет как раз серпо- видноклеточная анемия. Это тяжелое заболевание, которое нередко заканчивается смертельным исходом. Аномальный гемоглобин отличается одной особенностью: он выпадает в осадок, когда в крови мало кислорода, например когда больной летит на большой высоте в плохо герметизированном самолете. Но это может произойти и в более обычных условиях, например при физической работе, когда снижается содержание кислорода в венозной крови. Осаждающийся аномальный гемоглобин при этом образует большие кристаллы, это изменяет форму эритроцитов, и те могут застрять в кровеносных капиллярах, закупорив их. Это тяжелое осложнение может возникнуть в любой момент. Так вот, в последнее время аномальный гемоглобин был хорошо изучен. И найдено вещество, которое можно вводить больному, чтобы воспрепятствовать осаждению такого гемоглобина при недостатке кислорода. Это довольно простое вещество, хотя изготовлять его приходится с большой тщательностью, так как оно может оказаться токсичным. В общем, можно сказать, что эта проблема, видимо, будет решена в самом ближайшем будущем.
Молекулярная медицина — медицина будущего 67 Можно лн в какой-то степени предвидеть более далекое будущее молекулярной медицины? Конечно, в этой области есть о чем помечтать. Прежде всего возможно, что в не столь отдаленном будущем мы получим возможность радикально излечивать наследственные заболевания. Такие заболевания представляют собой следствие мутаций — изменения одного или нескольких генов. В результате организм больного не может вырабатывать какой-нибудь нужный фермент, и из-за его отсутствия блокируется обмен того или иного вещества. Организм не получает какого-то очень нужного соединения, а промежуточный продукт, наоборот, накапливается вместо того, чтобы перерабатываться, и оказывает токсическое действие. Примером может служить галакто- земия — болезнь, при которой блокирован обмен галактозы (молочного сахара). Другой пример — нарушение обмена аминокислот фенилаланина и тирээина, следствием которого часто бывает отставание в умственном развитии. Можно ли вылечить больного, у которого есть такой дефектный геи? Если бы такой вопрос мне задали всего несколько лет назад, я ответил бы, что это немыслимо. Единственное средство лечения, какое можно было себе представить,— это введение больному недостающего фермента, но и это по многим причинам невозможно. В подобных случаях обычно ограничиваются тем, что прописывают такой режим питания, который позволяет избежать накопления токсичных соединений. Но это ведь только паллиатив. А теперь появился новый путь борьбы с такими заболеваниями. Вирусологические методы позволяют вводить тот или иной ген в состав наследственного материала вируса: вирусом заражают бактерию, и он захватывает один из ее генов. Можно сделать так, чтобы вирус захватил тот самый ген, которого не хватает больному. Потом этим вирусом заразят больного. Некоторые вирусы, проникая в клетки организма, включают свой генетический материал в генетический материал этих клеток. Так в клетки больного будет введен ген, от которого зависит выработка недостающего фермента. Еще 10—15 лет назад такой метод лечения показался бы безумием, а сегодня он хотя еще и не стал реальностью, но уже не вызывает удивления, В последнее время были сделаны многочисленные открытия, касающиеся жизнедеятельности нервной клетки; все чаше можно услышать, что многие психические заболевания не что иное, как результат ферментативных нарушений в клетках мозга. Что вы об этом думаете? Действительно, когда видишь, что всего несколько миллиграммов лекарства способны в корне изменить поведение больного, это производит большое впечатление. Молекулярная психофармакология сделала за последние годы большой шаг вперед. Изучены некоторые стороны обмена веществ в клетках мозга, например обмен серотонина, и выяснилось, что его нарушения оказывают очень сильное влияние на психику. Прописывая препараты, которые действуют на эти процессы, мы тем самым имеем возможность влиять на поведение больного. Но очень часто наши знания о химии мозга оказываются недостаточными, чтобы объяснить действие многих методов лечения психических заболеваний. Но если мы говорим, что психические заболевания могут нметь чисто химическую природу, то разве можно надеяться на успешное их излечение методами психотерапии н психоанализа? Не исключено, что психотерапия оказывает действие на некоторые процессы обмена веществ. Если лекарственные препараты могут, влияя на обмен веществ, действовать на психику, то почему же не предположить, что возможно обратное влияние психики на обмен веществ? Конечно, если бы вы попросили меня высказать гипотезу о том, как именно совершается этот переход с психического на молекулярный уровень, то я ничего конкретного сказать не смог бы. Да и не только я — это уже завтрашний день молекулярной медицины. о
68 Интервью Как вы представляете себе будущее место молекулярной биологии в преподавании медицины? Часто приходится слышать, что нам нужны в основном врачи-практики, которые могли бы лечить больных от самых обыкновенных, банальных заболеваний: расстройств пищеварения, бронхитов и т. д. Таким больны-л в самом деле нужен врач, имеющий в основном практическую подготовку, и знать молекулярную биологию ему незачем. Но против этого можно выдвинуть несколько возражений. Во-первых, уже медицина сегодняшнего дня сильно отличается от той, какой она была лет 20 назад. Медицинская наука движется вперед с исключительной скоростью. Поэтому студенты-медики должны быть подготовлены к тому, чтобы понять и использовать будущие открытия. Ведь молодые люди, которые сейчас начинают изучать медицину, будут работать врачами в 2000 или 2010 году. И кто может сказать, какой будет тогда медицина? Во-вторых, врачи могут быть разные. Врач может быть чем-то вроде монтера, который заменяет вышедшую из строя деталь или часть радиосхемы, или же врачом- инженером, которому понятны причины повреждения и который исправляет его со знанием дела. Я полагаю, что развитые страны, в том числе Франция, могут позволить себе роскошь готовить в высшей школе не монтеров, а инженеров медицинских наук. В-третьих, считается, что лечить следует не болезнь, а больного. Это не совсем верно. Когда перед вами больной со злокачественной опухолью, вы не начнете с изучения его душевного состояния и всех тех факторов, от которых оно зависит. Вы попытаетесь лечить болезнь. А чтобы понять сущность таких заболеваний, чтобы назначить нужное лечение, требуется солидная научная подготовка. И для этого нужно знать молекулярную биологию? Да, это научная основа лечения, а главное, она прививает умение нвучно мыслить. Физику очень легко овладевать таким умением, потому что его ничто от этого не отвлекает. У врача же положение иное — здесь чрезвычайно велик соблазн действовать по наитию, по интуиции, брать чутьем. Лет 30 назад это было не так уж страшно, но сегодня такой подход уже не годится. Имея дело с тяжелым заболеванием, врач должен быть готов рассуждать научно. А где же это ему привить, как не в высшей школе? Вот почему молекулярная биология и биология клетки, основанная на физике, химии и биохимии, должны преподаваться на достаточно высоком уровне. Это единственный способ подготовить врачей, понимающих, что и зачем они делают. Такие врачи нам нужны уже сегодня и будут еще больше нужны послезавтра. Перевел с французского А. ГРИНБЕРГ Новости отовсюду КОЛБАСА С ФЕРМЕНТОМ При производстве колбасы и ветчины в них обычно добавляют небольшие количества нитритов — азотисто- кислых натрия или калия. Выделяющаяся из них окись азота соединяется с белком мяса миоглобином и образует нитрозомиоглобин, который придает колбасе привычный розовый цвет. Но при существующей технологии почти половина введенных в фарш нитритов остается в свободном состоянии. Это снижает качество продукта. Сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского института мясной промышленности предложили добавлять в фарш фермент нитритре- дуктазу, восстанавливающий нитриты до окиси азота. Как сообщает журнал «Прикладная биохимия и микробиология» A973, т. IX, вып. 4), добавка фермента позволяет уменьшить содержание в колбасе остаточного нитрита на 30— 40%.
Информация 69 СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ Всесоюзное совещание «Сплавы благородных металлов и их заменители». Ноябрь. Москва. Научный совет «Физико-химические основы металлургических процессов» АН СССР, Институт металлургии АН СССР A17334 Москва В-334, Ленинский проспект, 49). 5-е совещание по электрохимии. Декабрь. Москва. Институт электрохимии АН СССР A17071 Москва В-71, Ленинский проспект, 31). Совещание «Оптика аэрозоля». Декабрь. Звенигород Московской обл. Институт физики атмосферы АН СССР A09017 Москва Ж-17,- Пыжевский пер., 3). Конференция по проблемам эволюционной физиологии растений. Декабрь. Ленинград. Ленинградское отделение Института истории естествознания и техники АН СССР (Ленинград В-164, Университетская набережная, 5). Совещание «Гемотерапия и механизм ее действия; пост- трансфузионные осложнения; наследственные болезни системы крови». Декабрь. Москва. Центральный институт гематологии и переливания крови A25167 Москва А-167, Новозыковский проезд, 4). МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ 26-я конференция по аналитической химии и прикладной спектроскопии. Январь 1975 г. США, Питтсбург. КНИГИ В ближайшее время выходят в издательствах «Наук а»: В. П. Гпадышеа, С. А. Левицкая, Л. М. Филиппова. Аналитическая химия ртути. 1 р. 40 к. Г. П. Гпадышев, В. А. Попов. Радикальная полимеризация при глубоких степенях превращения. 1 р. 40 к. В. Н. Измайлова, П. А. Ре- биндер. Структурообразова- ние в белковых системах. 1 р. 75 к. А. К. Лаврухина, Л. В. Юки- на. Аналитическая химия марганца. 1 р. 40 к. Поверхностные сипы в тонких пленках и устойчивость коппоидов. Доклады 5-й конференции по поверхностным силам. 2 р. 40 к. A. Т. Санжаровский. Методы определения механических и адгезионных свойств полимерных покрытий. 1 р. Спектральный анализ редкоземельных окислов. 70 к. Химия и применение фос- форорганических соединений. Материалы 5-й всесоюзной конференции по химии фосфорорганических соединений. 3 р. 20 к. B. Н. Шубин, Т. X. Фрунзе, Ю. И. Шаранин. Кинетические исследования в импульсном радиопизе. 1 р. 40 к. «М и р»: М. Лебр, П. Мазероль, Ж. Сатже. Органические соединения германия. 5 р. 35 к. Р. Моррисон, Р. Бойп. Органическая химия. 5 р. 75 к. ВЫСТАВКИ Научные приборы. Устроители — фирмы «Роде унд Шварц» (ФРГ) и «Тектро- никс» (США). 20—27 ноября. Москва, Политехнический музей. Станки Франции. 20—29 ноября. Москва, парк «Сокольники», павильон № 5. ВДНХ СССР В ноябре в павильоне «Химическая промышленность» будут-проведены: встреча «Новый ассортимент оптических отбеливателей и оптимальные условия их применения»; школы «Опыт изыскания резервов мощностей производства шин», «Опыт изыскания резервов мощностей и интенсификация производства резиновой обуви», «Опыт работы Московского НПЗ по каталитическому ри- формингу на жестком режиме», «Опыт работы предприятий и организаций отрасли по совершенствованию работы шкоп коммунистического труда и экономического образования трудящихся». СООБЩЕНИЯ Утвержден состав научного совета АН СССР по проблеме «Комплексное изучение и освоение пустынных территорий Средней А зии и Казахстана». Председатель совета — академик АН Туркменской ССР Н. Т. НЕЧАЕВА, заместители председателя — член-корреспондент АН Туркменской ССР А. Г. БАБАЕВ, член- корреспондент АН Казахской ССР В. М. БОРОВСКИЙ, член-корреспондент АН Узбекской ССР И. К. ЛАПКИН, академик АН Киргизской ССР А. М. МАМЫТОВ, доктор биологических наук К. В. СТАНЮКОВИЧ. Для улучшения подготовки кадров во вновь открытом Кемеровском университете принято решение организо-
70 Информация вать в городе Кемерово Физико-химический отдел, входящий в состав Института неорганической химии СО АН СССР. Основные направления исследований отдела: синтез и исследования новых экстрагентов и сорбентов; изучение химических превращений молекул So внутренней сфере координационных соединений и гомогенный катализ; разработка и исследование ионселективных электродов; электрохимия органических соединений. Для улучшения научно-технической информации в области молекулярной биологии и молекулярной генетики принято решение об организации в 1975 году новых журналов: «Химические реактивы и биохимические препараты» (Министерство химической промышленности СССР, 6 номеров в год); «Прикладная молекулярная биология и генетика» (Министерство сельского хозяйства СССР, 12 номеров в год); «Молекулярная генетика и селекция микроорганизмов» (Главное управление микробиологической промышленности при Совете Министров СССР, 6 номеров в год). ОБЪЯВЛЕНИЕ Издательство «Металлургия» выпускает в 1975 году монографию Е. М. Савицкого, В. П. Поляковой, Н. Б. Гориной и Н. Р. Рошан «Металловедение платиновых металлов». Эта книга — первая в мировой литературе монография, посвященная физико-химическому металловедению как металлов платиновой группы, так и сплавов на их основе. Ориентировочный объем книги — 25 листов. Предварительный заказ надо оформить в местном магазине, продающем техническую литературу, и копию зеказа выслать в издательство по адресу: 119034 Москва Г-34, 2-й Обыденский пер., 14. НОВЫЕ ПРЕПАРАТЫ Эти лекарственные средства серийно выпускает отечественная медицинская промышленность. Применять их следует только по назначению врача. При отсутствии препаратов в продаже обращайтесь в аптекоуправления. КАНАМИЦИН Антибиотик, по спектру антибактериального действия очень близок к мономицину и остальным антибиотикам — аминогликозидам. Действует на многие грамположи- тельные, грамотрицательные и кислотоустойчивые бактерии, включая возбудителей туберкулеза. Очень чувствительны к нему стафилококки, туляремийные бактерии, многие энтеробактерии. Устойчивость к канамицину развивается медленнее, чем к стрептомицину. Препарат менее токсичен, чем моно- мицин и неомицин. Применяется внутримышечно для лечения пневмонии, туберкулеза, нагнои- тельных процессов в легких, сепсиса, инфекций мочеполовых органов. внутрь — для терапии кишечных инфекций. Препарат противопоказан больным с повышенной индивидуальной чувствительностью к нему, при нарушении функции почек и поражениях слухового нерва. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ применять канамицин в сочетании со стрептомицином, дигидрострептоми- цином, мономицином, нео- ми цином, флоримицином (биомицином), так как возможно усиление их токсического действия на слуховой нерв и почки. НЕЛЬЗЯ вводить канамицин в одном шприце с пенициллином (фармакологическая несовместимость). Литература: А. Б. Черномордик. Рациональное применение антибиотиков. Киев, 1973, с. 184—187. УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ. и этом голу п нашем журнале многое изменилось. Объем каждого номера унелпчплся и среднем на дна печатных листа B0%). Журнал стал многоцветным, издастся на лучшей бумаге. Псе это. естественно, увеличило расходы па издание журнала. Поэтому пена на него повышается — с яппаря 1975 г. номер «Химии и жизни» будет стоить не 30. а -10 кон. (Стоимость годонон подписки — 4 руб. 80 коп.). Напоминаем: Индекс журнала в каталоге Союзпечати 71050; в розничную продажу журнал почти не поступает; подписка принимается без ограничений до 25 ноября. Редакция
Страницы истории 71 Значки Доброхима Вначале несколько слои о «родословной» ДОСААФ — одной из самых массовых в нашей стране общеетценных организации. Предшественником ДОСААФа "был ДОСАРЛ1 (плюс ДОСАВ н ДОСФЛОТ), предшественником ДОСАР.Ма — Осоавпа- хнм, Оеоавпахима — просто Авиахим. А еще раньше, до Авпахнма, был Доброхнм. В двадцатые годы —- годы широкого вовлечения трудящихся it общественную жизнь страны — возникли десятки добровольных обществ, оказавших неоценимую помощь п строительстве социализма. У каждой из этих организации были свои задачи. Общество «Друг детей», например, вело борьбу с детской беспризорностью. Ликвидацией неграмотности среди населения занимались ячейки Общества «Долой неграмотность». Доброхнм — Добровольное общество друзей химической обороны и химической промышленности — был учрежден 19 мая 1924 года, 50 лет назад. В Центральный Совет нового общества вместе с учеными-химиками вошли Г М. Кржижановский, М. В. Фрунзе, С. М. Буденный, Ф. Э. Дзержинский. Доброхнм стал массовой оборонной организацией (наряду с Обществом Друзей Воздушного Флота — ОДВФ). Если ОДВФ проводил свою работу иод лозунгом «Трудовой народ, строй воздушный флот», то основным девизом Доброхима был призыв «Массовая защита от газов — дело трудового народа». Доброхнм проделал большую работу по пропаганде химических знании среди населения, развитию химической п ромы тленности п внедрению химии в сельское хозяйство. Год спустя Доброхим был объединен с ОДВФ. Так родился Авиахим. Пожелтевшие страницы газет и журналов, плакаты тех лет сохранили память о Доброхнмс. Сохранились и другие документальные свидетели Доброхима — его значки. В моей коллекции их около двадцати. Вот. например, круглый значок диаметром 20 миллиметров. В центре круга изображено поле,, фигура крестьянина, и небе летящий самолет, а иод ним клубы дыма. И надпись: «Все па борьбу с сельскохозяйственными вредителями через Доброхнм». На других значках иные надписи: «Доброхнм на страже революции», «Все в Доброхнм», «Через Доброхнм крепи мощь СССР», «Другу Доброхима». Был и значок для членов общества в виде флажка с пятиконечной звездочкой в центре. В левом нижнем углу восходящее солнце н над ним слово «Доброхим». Сейчас эти значки можно увидеть лишь на стендах музеев пли в альбомах страстных коллекционеров, называющих себя фалеристами. За каждым из угпх значков — история. История нашей страны. В. Н. ИЛЬИНСКИЙ
Гипотезы 73 Путешествия хлорофилла А. Г. ИВАНОВ Вероятно, недалеко то время, когда в «очеловечивании» или, как говорят в науке, в антропоморфизме будут упрекать не только зоологов, но и ботаников, которые добывают все больше фактов о том, что растения спят, работают, радуются, негодуют, любят и ненавидят. Еще в прошлом веке в руководстве по анатомии растений француз Папюс писал, что у растений, как и у животных, есть легкие (листья) и желудок (корень и стебель), который высасывает из земли питательные вещества. А хлорофилл, по мнению Папюса, не что иное, как зеленая кровь. Подобную аналогию между растениями и животными проводили многие И не только повторяли известное, а находили все новые черты сходства. Например, индийский ученый Дж. Чапдра Бос в начале XX века экспериментально показал, что растения отвечают па раздражение, то есть обладают нервной тканью. Причем ткань растений по скорости проведения возбуждения не уступает нерву лягушки. Если ранить лист, то Волна возбуждения охватит все растение и к месту ранения начнется приток веществ для залечивания раны. Если надрезать лист овса или традесканции или капнуть на листочки концентрированной кислотой, то возле раны содержание хлорофилла быстро увеличится па 50—70%. Это случится не только на свету, по и в полной темноте, в самое разное время суток. Если это проследить под микроскопом на тонких легко просвечиваемых листьях элодеи, то можно воочию убедиться, как клетки возле надреза переполняются зелеными пластидами, образующими своего рода тромб. Гемоглобин нашей крови не только переносчик кислорода, он непременный участник заживления рак. То же и у растений — если в подвое или привое пет хлорофилла, то прививка не удается, рана не срастается. Основное место работы хлорофилла — хлоропласты — тельца округлой, серповидной, гантелевидной или эллипсовидной формы со сложной белковой структурой. Размеры пластнд или, говоря проще, хлорофилловых зерен обычно варьируют от 3 до 20 микрон. В живых клетках хлоропласты беспрерывно двигаются. Их движение напоминает летний танец комаров вокруг невидимой точки. В тоненькой былинке и в могучем дереве хлорофилл может быть и вне пластид Например, при резком повышении температуры часть хлорофилла как бы сползает с хлоропластов и растворяется в липидах протоплазмы клеток. В биографин пластид еще много иеяс ного. Одни считают, что пластиды когда-то были одноклеточными водорослями, которые жилн в симбиозе с многоклеточным растением-хозяином. В ходе эволюции клетки водорослей будто бы утратили ядра п стали частью более сложного растительного организма. Другие полагают, что пластиды испокон веков были составной частью самой клетки листа. Кто прав — покажет будущее. ХЛОРОФИЛЛ ПРОБИРАЕТСЯ К КОРНЯМ Главная функция зеленого пигмента в листе — синтез органических веществ из углекислоты и воды. Однако там, где хлорофилл не синтезируется сам и где не участвует в фотосинтезе, он выступает в роли гормона для синтеза в листе более сложных веществ. Везде, где идет образование по-
74 Гипотезы Если в луковицу лука, спящую в темноте, впрыснуть раствор хлорофилла, то потом молекулы хлорофилла проникают и в клетки чешуи, и в клетки прорастающего листа вого, молодого, в клетках обязательно появляется хлорофилл. Кроме того, хлорофилл в качестве запасного вещества помогает растению выжить при неблагоприятных внешних условиях и в зимний период. Очень точными и совершенными методами доказано, что хлорофилл у высших растений синтезируется только на свету. Однако у многих трав и деревьев зеленые хлоропласты или же хлорофилл, растпо- реппый в протоплазм можно встретить, казалось бы, в самом неподходящем месте: в корнях и луковицах или в многолетних кольцах древесины стебля, куда свет тоже не попадает. Зимой хлорофилл можно найти даже в осевой части ствола взрослых деревьев. Еще никто не заглянул внутрь живого дуба или редиски. Ведь пока исследуют только части растений: лист или стебел и, корень или плод. Для этого растение сначала убивают, а йогом режут, дробят, варят, воздействуют химическими препаратами... Но и живое растение может рассказать о многом Всю зиму (до распускания листьев и формирования новых молодых корней), береза или клеи не питаются, а живут только за счет того, что накопили предыдущим летом. Значит, перед распусканием листьев можно подсчитать баланс веществ и энергии, которые рлстепии перераспределяют из одних органов в другие, значит, можно узнать о передвижении хлорофилла. Весной у молоденьких сеянцев кленов, берез или лип легко измерить содержание хлорофилла в стебле и почках. Если такие измерения делать каждый день, можно заметить, что содержание хлорофилла в стебле в момент распускания первых маленьких листочков уменьшится настолько, сколько его окажется в только что распустившихся листиках. Концентрация хлорофилла в листьях быстро нарастает примерно до середины нюня. Как только рост листьев заканчивается, количество хлорофилла в них остается постоянным до середины августа, а потом быстро падает. При осеннем пожелтении листвы (физиология и биохимия которого
Путешествия хлорофилла 75 почти не изучена) хлорофилл совсем исчезает из листьев, он скапливается в молодых no6eiax, стеблях и даже корнях. БЕЛЫЕ ПЯТНА В БИОГРАФИИ ЗЕЛЕНОЙ КРОВИ На протяжении суюк содержание хлорофилла в листьях меняется: его концентрация увеличивается до полудня, потом уменьшается примерно до 14 часов, а затем снова нарастает. Причина этого явления доподлинно неизвестна. Кое-кто считает, что это вообще будто бы невозможно. Другие объясняют это явление суточными биологическими ритмами, которым подчинена вся живая npnpoia. Третьи говорят, что дело тут в распаде молекул хлорофилла. Так или иначе,. приходится констатировать грустный факт: несмотря на то, что наука располагает совершеннейшей техникой, до сих пор неизвестна продолжительность жизни молекул хлорофилла и хло- ропластов в растении. Еще со школьной скамьи мы знаем, что если молодые растения поставить в темноту, то через четверо суток их листья обесцветятся, хлорофилл из них полностью исчезнет/ Используя эту школьную истину, я поставил простои опыт: восьмидневные зеленые растения овса и пшеницы, у которых только что появилось но одному листочку, убрал в полную темноту па 12 суток. И что же? На четвертые сутки первый лист ден- вптелыю становился бесцветным, по зато выросший в темноте второй лист был зеленым В ею клетках были зеленые хлоро- нласты, только меньших размеров, чем когда-то у первого листа. Па седьмые-восьмые сутки и этот лист обесцвечивался, но выросший третий лист зеленел как ни в чем не бывало. Правда, хлорофилла в нем было в 3—4 ра.*а меньше, чем в исходном листе. А в выросшем па однпнадцатые-двепад- цатые сутки четвертом листе хлорофилла было в 10 раз меньше, чем в самом первом листочке. Хлорофилл в темноте ие образуется... Это еще раз было подтверждено тщательными опытами в Институте экспериментальной ботаники (Минск), где в темпом помещении подкармливали растения мечеными веществами, нз которых па свету синтезируются молекулы хлорофилла. Результаты опытов были отрицательными. Значит, остается допустить, чго готовые молекулы хлорофилла перебрасываются растением нз клетки в клетку и из органа в орган, туда, куда нужно Об этом же говорит и другой эксперимент: в спящие луковицы лука репчатого с помощью медицинского шприца л*Ч Хлоропласты элодеи в листьях лука, выросших в темноте
76 Гипотезы На этих микрофотографиях видны этапы проникновения хлоропластов в клетки овса я ввел раствор хлорофилла в подсолнечном масле. Луковицы поставил в полную темноту и через двое суток вскрыл. Оказалось, чго молекулы хлорофилла распространились по клеткам чешуи в прорастающий лист, окрасив их в зеленый цвет. Подумать только — чужеродные молекулы хлорофилла преодолели клеточные стенки чешуи II листьев лука! ХЛОРОПЛАСТЫ ПУТЕШЕСТВУЮТ? Но самое удивительное — это то, что передвигаются не только молекулы хлорофилла, а даже и сами хлоропласты. Убедиться в этом можно с помощью обычного микроскопа, если взять лист, состоящий из небольшого числа слоев клеток. Например, листья мха мниум состоят всего из одного слоя клеток, заполненных крупными хлоро- пластами. При воздействии на мох слабыми растворами кислот или этилового спирта отчетливо видно, как хлоропласты медленно переползают из клетки в клетку. Пе редвижепие хлоропластов из клетки в клетку можно наблюдать и на листьях элодеи и валлиснерии. Это явление мне удалось отснять на микрофильм. Еще более интересные сведения принесли опыты с инъекциями хлоропластов или клеток одних видов растений в клетки других, отличных и по виду и по условиям существования. В межчешуйчатое пространство лука шприцем я вводил суспензию только что выделенных хлоропластов из листьев диплоидной ржи, ячменя, овса (размер 3—5 микрон), валлиснерии E — 20 микрон), элодеи и других растений. Огромные хлоропласты из межчешуйчатого пространства лука в полной темноте попадали не только в листья, но и в корни прорастающих луковиц. Если чужеродные хлоропласты впрыснуть в пазуху листа лук^1 (выросшего в полной темноте и поэтому лишенного хлорофилла и хлоропластов), то довольно скоро они появятся в соседних листьях. Значит, транспорт органелл клеток — хлоропластов — из листа в лист вовсе не невозможен. РУСЛА ЗЕЛЕНОЙ КРОВИ Как же передвигаются крупные, в 20— 30 микрон хлоропласты, если поры клеточных оболочек всего 200—300 ангстрем? Я полагаю, что хлоропласты выбираются из клетки не через поры, а через образующиеся в клетке «просветы». Стенки клеток как бы раздвигаются и пропускают хлоропласты. Все это, конечно, пока предположения. Однако под микроскопом видно, как в момент прохождения через стенку хлоро-
Путешествия хлорофилла 77 пласт замедляет скорость передвижения, как бы прицеливается, чтобы не зацепиться Как только хлоропласты минуют оболочку, скорость нх движения на мгновение возрастает в 5—10 раз. Длительные же путешествия хлоропласты, вероятно, предпринимают между оболочками соседних клеток. Почему это явление ие наблюдали раньше? Вероятно, потому, что важнейшей частью растения считают лист, в котором из воды и СОг рождаются органические вещества. А стебель и корень якобы нужны лишь для поддержания листьев и снабжения их минеральными веществами. Поэтому и получилось так, что большинство исследований органелл клеток растений (хлоропласты, ядра и т. л.) выполнено на одном изолированном органе — листе, а не на целом растении, где функции стебля и корпя, конечно же, гораздо сложнее. Я думаю, что лист, корень и стебель пронизывают своеобразные русла, по которым переливается зеленая кровь растений, путешествуют молекулы хлорофилла и даже сами хлоропласты. По крайней мере мои опыты с самым обычным луком свидетельствуют именно об этом. По поводу «Путешествий хлорофилла» Переход огромных молекул хлорофилла из клетки в клетку, из листа в стебель и корень, а также транспорт хлоропластов для науки уже давно не сенсация. Еще в 1897 году Э. Овертон выдвинул принцип, согласно которому растворимые в липидах вещества проникают из клетки в клетку и проницаемость оболочек клеток для веществ-неэлектролитов пропорциональна их растворимости в липидах. Этот принцип и ныне используют экспериментаторы. Сейчас доказано, что по всему растению хорошо транспортируются не только растворимые в липидах вещества, но и молекулы сложных белков: альбумины, ДНК, РНК... В конце XIX века Ф. Ки- нетц-Герлоф, X. Мйэ, а позже В. Арнольди и Лоу- Чень-хоу наблюдали и переход из клетки в клетку ядер живых клеток растений. Любопытно, что подобные вещи происходят не только в растительных клетках, но и в животных, например когда лейкоциты или эритроциты покидают русло капилляров и проходят через их стенки. Однако механизм перехода сложных молекулярных структур через клеточные мембраны пока еще неясен. По-видимому, это зависит от свойств самих органелл, которые за счет биополя или с помощью ферментов активно действуют на оболочки клеток. Заслуга А. Г. Иванова в том, что он не только продолжил экспериментальную разработку гипотезы активного транспорта хлорофилла и хлоропластов, но и рассматривает это явление как один из важнейших рычагов фотосинтеза, как неотъемлемую черту жизни растений. И в самом деле, этот процесс неразрывно связан с биосинтезом органических веществ в листьях и их транспортом, переносом и запасанием энергии, регенерацией органов и тканей, устойчивостью растений... Если результаты автора будут подтверждены не только на отдельных растениях, но и на представителях различных систематических групп, то дальнейшие исследования в этом направлении, которые, конечно, не под силу одному человеку, приблизят решение таких серьезных проблем физиологии растений, как управление фотосинтезом, морозоустойчивостью и засухоустойчивостью растений. Доктор биологических наук А. Ф. КЛЕШНИН
Технология и природа 79 Наступление на бурый газ ТАК ЛИ ИНЕРТЕН АЗОТ? Со школьной скамьи многие помнят, что проблема связанного азота — одна из важнейших для химической промышленности. Азот, которого вокруг нас пруд пруди (его количество в атмосфере выражается астрономическим числом 4*1018 тонн), азот — важнейший составной элемент любого живого организма — подавляющим большинством организмов не усваивается. Прежде чем азот станет основой для синтеза белка, он должен быть переведен в связанное состояние. Процесс прямого окисления азота, который недостаточно эффективен, чтобы стать основой рентабельного промышленного производства, протекает в масштабах, вполне достаточных, чтобы причинить серьезный ущерб воздуху, которым мы дышим, чтобы привести к весьма неприятному явлению, известному под названием «смог». И этот процесс идет в любой топке и печи — везде, где есть открытое пламя или электрический разряд. Идет он и в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания. Всевозможные машины, топки и реакторы выбрасывают в атмосферу в сто раз больше окислов азота, чем образуется во время гроз. Впервые о смоге заговорили тридцать лет назад, когда в один по-калифорнийски прекрасный день Лос-Анджелес покрылся едкой желтоватой дымкой. Дымка проникала повсюду, вызывала у люден удушье, кашель, резь в глазах. Смог стал навещать город псе чаще и чаще, но лишь много лет спустя выяснилось, что главные его виновники— окислы азота в автомобильных выхлопных газах. В печально известном Лос-Анджелесе автомобильный транспорт подмешивает ежесуточно к городскому воздуху 500 тонн NO. Всего же в США за год в атмосферу попадает 65 миллионов тонн NOx (так обозначают сумму NO + NCb). Это составляет примерно треть мирового выброса окислов азота, это близко к мировому производству азотных удобрений. СМОГ В БОРУ В сосновом лесу после грозы пахнет озоном. Окутывающая леса голубая дымка стала поэтическим штампом. Но мало кто знает, что и запах озона, и голубая дымка — явления, родственные калифорнийскому смогу. Дело в том, что смолы хвойных деревьев содержат- летучие циклические непредельные углеводороды с двумя двойными связями— терпены. Атмосферная двуокись азота взаимодействует с одной из двойных связей, образуется озон и продукт, который благодаря второй двойной связи может по- лнмеризоваться. Так и получаются высокодисперсные аэрозольные частицы —та самая голубая дымка. Вся разница между лесным и городским смогом заключается, во-первых, в сравнительно небольшом количестве окислов азота в лесу, а во-вторых, в том, что при образовании городского смога в процесс вовлекается масса продуктов неполного сгорания автомобильного топлива, причем не очень токсичные углеводороды превращаются в весьма опасные соединения. ПЯТЬ ОКИСЛОВ И СПУСКОВОЙ МЕХАНИЗМ Как известно, азот образует пять окислов — от закиси N20 до азотного ангидрида N2Os. но при взаимодействии N2 и 02 образуется именно N0. Главная причина в том, что реакция азота и кислорода не сопровождается изменением энтропии, поскольку число газовых молекул не изменяется. Сама по себе окись азота инертна и ма-
80 Технология и природа лотоксична при обычных для атмосферы промышленных городов концентрациях: 2— 5 частей на миллион. Однако NO способна окисляться до двуокиси — N02, которая гораздо более ядовита. В 1960 году при пожаре в одном из госпиталей Кливленда загорелась рентгеновская пленка. Выделившейся при горении двуокисью азота смертельно отравились 125 человек. Процесс образования N02 из N0 резко ускоряется в присутствии небольших (меньше 5 частей на миллион) количеств СО. В воздухе, не содержащем никаких примесей, кроме водяного пара, СО и N0, возникает разветвленная цепь из нескольких десятков реакций, которые ведут в конечном счете к образованию азотистой и азотной кислот, а также веществ, обладающих сильным окислительным действием, — озона, перекиси водорода, радикалов НО . И эти кислоты, и окислители вредно действуют на человеческий организм. Но этим их роль не исчерпывается. Выхлопные газы помимо СО и N0 содержат остатки несгоревшего топлива — углеводороды, в том числе непредельные. Если концентрация этих веществ превышает некоторый порог, под солнечными лучами срабатывает спусковой механизм, приводящий в действие длинную цепь фотохимических превращений. Реакции низших окислов азота с непредельными углеводородами, особенно с содержащими две двойные связи, порождают окислители, достаточно сильные, чтобы окислить углеводороды парафинового ряда. Продукты окисления полиме- ризуются, сорбируют воду и побочные продукты реакций (их многие десятки), в результате появляются аэрозольные частицы. С этими частицами и связано образование дымки — фотохимического смога. А двуокись азота окрашивает дымку в желтоватый цвет... БЕДА ОТ ХОРОШЕЙ ПОГОДЫ Солнечного освещения для образования смога хватило бы даже в городах, расположенных в довольно высоких широтах, например, в Бирмингеме или Гамбурге. И окислов азота, и углеводородов тоже. Однако от фотохимического смога страдают пока что лишь Лос-Анджелес и его ближайшие соседи. Дело в том. что для образования смога необходимы еще определенные метеорологические обстоятельства. Берега Калифорнии омываются холодным течением, поэтому воздух, который проникает в город со стороны океана, холоднее воздушных потоков, стекающих со склонов окрестных гор. Образуется, как говорят метеорологи, температурная инверсия: холодные слои воздуха лежат у земли, а теплые поднимаются выше; такая система очень устойчива к конвективному перемешиванию, которое могло бы разбавить грязный воздух. Типичная для Лос-Анджелеса хорошая погода, связанная с длительным пребыванием антициклона над Южной Калифорнией, оборачивается для горожан слезами в самом буквальном смысле этих слов. Раздражением глаз и другими поражениями слизистых оболочек действие фотохимического смога не ограничивается. Все вредные последствия до сих пор полностью не изучены. Однако известно, что эти последствия весьма многообразны. Врачи утверждают, например, что смог приводит к легочным и бронхиальным заболеваниям, действует на психику, влияет на мужскую потенцию, причем далеко пе благоприятно. Но и это еще не все. ЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН ПОД УГРОЗОЙ? Химикам хорошо известно, что окислы азота разрушают молекулу озона: O.H-NO->02+N02. o3+no2-*o2+no: , NO+NO-*2N02. А озоп образует в атмосфере защитный экран, который прикрывает Землю от жестких ультрафиолетовых лучей. Поэтому такие большие опасения вызывает у медиков распространение сверхзвуковых самолетов, которые летают как раз в озонном слое и в огромных количествах выбрасывают окислы азота — по нескольку сот килограммов в час. Действительно, некоторые цифры выглядят угрожающе: в стратосфере 10 частей N02 на миллиард ускоряют разложение озона в 10 тысяч раз, а семьсот сверхзвуковых пассажирских са-
Наступление на бурый газ 81 молетов способны увеличить и без того опасную концентрацию окислов азота еще в 10 раз. Однако влияние окислов азота на атмосферный озон исследовано пока что мало. Многие специалисты считают, что опасность разрушения защитного экрана сильно преувеличена. Выбросы больших количеств окислов азота в стратосферу уже случались при ядерных испытаниях. Во время взрыва только одной водородной бомбы в 1961 г. в стратосферу попало больше N0. чем может создать воздушный флот из 500 лайнеров, летая целый год по семь часов в день. Повышение концентрации N0 действительно отмечалось, но это не ослабило озонный экран. С другой стороны, военные самолеты уже давно летают в стратосфере, а некоторые страны и по сен день испытывают свои бомбы там, где считают удобным, однако озона за последние десять лет даже немного прибавилось — на разных широтах от 2 до 9%. Вообще защитный экран из озона — явление загадочное. Хотя свойства озона детально изучены, измерены константы скоростей всех реакций с его участием, никто не может объяснить, почему толщина озонного слоя всегда увеличивается в последней четверти Луны. (Как тут не вспомнить старинную русскую примету: огурцы, засоленные накануне новолуния, всегда оказываются пустыми!) Впрочем, влиянием Лупы неизученные факторы не исчерпываются. Неизвестно, например, какую роль в химии верхних слоев атмосферы играет еще один окисел азота — закись N20. Веселящий газ содержится в заметном количестве @,15 части на миллион) в нижних слоях атмосферы. Па границе тропосферы и стратосферы концентрация закиси азота падает, что свидетельствует о поглощении N20 в каких-то химических реакциях. А без разложения или образования озона ни одна цепочка химических реакций в стратосфере не обходится. НАЙТИ... Окислы азота превращаются в атмосфере в кислоты, которые затем поглощаются аэрозолями. Нитраты и нитриты вместе с твердыми частицами падают на землю. Кроме того, пары кислот вымываются осадками, а двуокись азота непосредственно усваивают некоторые почвенные грибки. Таким образом, сама природа очищает атмосферу от бурого газа, причем делает это с двойной пользой — нитраты удобряют почву, а расход кислорода на окисление азота восполняется с помощью растений. Однако процесс самоочищения атмосферы от окислов азота растягивается на многие сутки; окислы поглощаются, лишь предварительно рассеявшись на огромном пространстве. А человеку, живущему в городе, чистый воздух нужен каждую секунду, и не за горами и долами, а у себя дома. Значит, полагаться на самоочищение нельзя— с окислами азота надо бороться там, где они образуются. Прежде всего нужны надежные способы обнаружения окислов азота в атмосфере. Они существуют: здесь и традиционные методы поглощения растворами с последующим аналитическим определением, и измерение ультрафиолетовой хемолюмипесцеп- ции во время реакций N02 с озоном, и измерение инфракрасного поглощения в загрязненном воздухе, и специальные топливные 'элементы, в которых при электрокаталитическом восстановлении сорбированной из воздуха N02 генерируется ток. Наконец, недавно для обнаружения бурого газа стали использовать лазерное зондирование *. Последний способ позволяет находить ничтожные концентрации N0 и N02 — до одной части на миллиард — на расстоянии нескольких сот метров. ...И ОБЕЗВРЕДИТЬ Равновесная концентрация N0 быстро возрастает с повышением температуры горения. Всевозможные радикалы, например НОг и ОН , образующиеся из молекул воды, способствуют превращению N0 в N02. Отсюда вытекает простой рецепт борьбы с образованием NOx: понизить температуру сгорания. Это позволяет сдвинуть равнове- * Об этом способе рассказано в статье «Лазерный луч над городом» («Химия и жизнь», 1973, № 9).— Ред.
82 Технология и природа сие реакции образования дв\окиси азота влево. Л понизить температ\р\ можно, либо уменьшив избыток кислорода, либо применяя двухступенчатое сгорание — подавая воздух в два приема. Большие надежды возлагают автомобилестроители на каталитические нейтрализаторы, в которых окислы азота восстанавливаются до элементарного азота продуктами неполного сгорания топлива — углеводородами и окисью углерода. Однако абсолютно падежных нейтрализаторов, полностью обезвреживающих ядовитый букет NOx. пока еще пет. Продолжаются поиски и других путей борьбы с окислами азота. Хорошим эффект можно получить, если распылять воду в цнлиндрях дизелем и даже в турбореактивных авиационных двигателях. Уменьшается образование N0^ в пламени, когда навстречу факелу направлено мощное электрическое ноле: по-видимому, поле не дает активным радикалам винти в зону реакции NO—NO,. Много ппш\т об электромобилях, меньше — о паромобилях I Io следует помнить, что энергию акк\м\ляторов по-прежнему б\дут вырабатывать электростанции, а пока что именно тепловые станции выбрасывают в атмосферу больше трети общего количества N04. В общем в борьбе с бурым газом можно использовать много средств. Все они или большинство их достаточно хороши. По проблема окислов азота остается. Потребуется много усилии, чтобы бурый газ перестал угрожать здоровью люден. Наступление на бурый газ продолжается. Кандидат химических наук А. Г. СУТУГИН Технологи, внимание! дым — В МОРЕ В, Норвегии разработан новый способ очистки высокосернистых газообразных продуктов сгорания энергетического топлива. Дым пропускают через морскую воду, при этом образуются сульфаты, которые сбрасывают в море. Степень очистки газов от серы достигает 95%. Авторы проекта утверждают, что применение этого способа не нарушает экологического равновесия. Обычно морская вода содержит 0,9 г/л сульфата. По предложенной технологии, концентрация соли в стоках возрастает на 0,1—0,5 г/л. Стоки разбавляют в десятки раз и сбрасывают в море на десятиметровую глубину. Пока по новому способу работают лишь опытные установки, это на самом деле выглядит безобидным. А что будет, если дым от всех ТЭЦ пойдет в море? «Chemical Week» (Англия), 1973, №> 16, 35 МЕЛЬНИЦА С ЖИДКИМ АЗОТОМ Почти все материалы, будучи заморожены, становятся более плотными и хрупкими, нежели в обычном состоянии, при нормальных температурах. Это свойство предложено использовать для измельчения полимеров, В обычную вибромельницу засыпают измельчаемый материал, заливают его жидким азотом и тщательно герметизируют рабочую зону. После этого мельницу запускают. Измельчение в жидком азоте позволяет получать т.онкие порошки с хорошей сыпучестью, смешиваемостью и растворимостью. Новый метод особенно перспективен для обработки эластичных материалов и веществ, которые при умеренных температурах находятся в вязком или текучем состоянии: каучуков, полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, различных смол. «Kunststoffe* (ФРГ), 1973, № 10
Технология и природа 83 КАК ДЫШАТ НАСЕКОМЫЕ Насекомые дышат так: попеременно открывают и закрывают дыхальца. Пока дыхальца закрыты, кислород, поступивший в трахеи, потребляется организмом; продукты обмена окисляются, образуется углекислый газ. Парциальное давление углекислого газа повышается, дыхальца открываются, впуская новую порцию кислорода, и цикл повторяется. А что случится, если углекислого газа в атмосфере больше, чем обычно? Естественно, его диффузия из трахеи насекомого замедлится. И когда сбдержание ССЬ в воздухе возрастет до 30—40%, в организме насекомых начнется анаэробный обмен без участия кислорода. Насекомое как бы впадет в наркотическое состояние. Пример. У таракана при содержании углекислого газа в воздухе до 2% все дыхальца открываются. При 15% дыхательные движения учащаются до 90—120 в минуту. При 20—30%> ритм дыхательных движений доходит до 150—1В0 в минуту, но сами дыхальца перестают действовать. Абсолютно безвредный ядохимикат Все, наверное, знают, как действует на человека закись азота — веселящий газ. В первые минуты человек ощущает прилив энергии, ему становится и впрямь весело; потом он начинает вести себя как пьяный; но чем дольше он вдыхает газ, тем спокойнее становится и, наконец, впадает в забытье... Для насекомых роль веселящего газа может играть самый обычный углекислый газ — ССХ Это обнаружили еще в 1929 году американские энтомологи Р. Коттон и А. Джоунг. В небольших количествах углекислый газ вызывал учащенное дыхание, активизировал поведение насекомых, а в больших количествах усыплял их. Нельзя ли использовать COv вместо многочисленных и небезопасных ядохимикатов?
84 Технология и природа Именно на усиление дыхания насекомых и обратили прежде всего внимание Коттон и Джоунг. Они работали с газообразными ядохимикатами — фумигантами (это слово мы будем использовать еще не раз). И когда к фумигантам стали добавлять углекислый газ, то оказалось, что токсичность резко увеличивается. В присутствии СО? дозу фумигантов, вызывающую гибель насекомых, можно значительно снизить. Мь\ уже знаем почему: С02 усиливает дыхание. Многие специалисты высоко оценили это открытие. Известный советский химик-токси- колог А. Д. Петров писал в 1931 году: «Было бы интересно, чтобы к проведению этого наблюдения было приступлено также и в СССР». Однако в течение 40 лет за журнальной публикацией Коттона и Джоунга так ничего и не последовало — ни в СССР, ни в других странах. Правда, углекислый газ в смеси с окисью этилена (так называемый Т-газ) иногда применяли для фумигации продук- Некоторые вредители питаются только одним каким-то продуктом (их называют монофагами). На верхнем снимке — какаовая огневка Сухофруктовая моль менее разборчива — сегодня она ест курагу, завтра — чернослив... ции; однако С02 играл здесь роль стабилизатора взрывоопасной окиси этилена. Его роль как активатора дыхания в расчет не принималась. У НАС ЕСТЬ БРОМИСТЫЙ МЕТИЛ К середине 60-х годов основные проблемы газового обеззараживания растительной продукции были решены. Работали многочисленные вакуумные и беэвакуумные камеры, были созданы методы фумигации на все случаи жизни: под покрытиями из синтетических пленок, в трюмах судов и барж, в вагонах и автомашинах-рефрижераторах. Приборы точно контролировали концентрации фумигантов и их остаточные количества в продуктах. Главным среди фумигантов стал, безусловно, бромистый метил. Синтезированный
Абсолютно безвредный ядохимикат 85 Эти симпатичные мохнатые гусенички очень опасны. Перед вами — личинки капрового жука; он стал бичом многих жарких районов мира. Благодаря усилиям карантинной службы, капрового жука в нашей стране нет, хотя его нередко завозят, например, с арахисом еще в 1884 году, он стал применяться для борьбы с насекомыми с 1932 года. И сразу выдвинулся в первый ряд среди всех прочих фумигантов. У бромистого метила низкая точка кипения C,6е С), он замерзает только при —93е С, не горюч, в смеси с воздухом невзрывоопасен, мало растворим в воде, не портит металлы и ткани, не ухудшает технологических и товарных свойств сельскохозяйственных продуктов. Несмотря на высокую плотность, бромистый метил летуч, слабо поглощается продукцией и быстро удаляется при проветривании. Словом, если у нас есть бромистый метил — что еще надо? Так думали довольно долго. Однако более чем тридцатилетний опыт применения бромистого метила несколько умерил восторги. Преимущества бесспорны, но и недостатков хватает: цена большая, нормы расхода высокие, токсичность на холоде снижается, концентрация в трюмах судов, на складах и в прочих помещениях получается неравномерной. Наконец (и это главное), бромистый метил накапливается в продуктах в виде бромидов — калиевых, натриевых и кальциевых солей. Впрочем, на это последнее свойство поначалу внимания не обращали: считалось, что бромиды не опасны. Канадский токсиколог X. Монро писал: «Количество таких остатков слишком мало, чтобы угрожать здоровью человека. Надо съесть более 130 кг яблок, чтобы получить лечебную дозу бромистых солей». Но в 1960 году на 10-м международном энтомологическом конгрессе были сделаны первые сообщения об опасности бромистого метила. Позднее выяснилось, что избыточные бромиды могут вредно действовать на теплокровных, прежде всего на щитовидную и паращитовидную железы, регулирующие йодный баланс в организме. Многие специалисты стали задумываться над тем,
86 Технология и природа как ослабить отрицательные свойства бромистого метила, сохранив в то же время его токсичность. И тогда вспомнили стародавнюю работу Коттона и Джоунга об углекислом газе. С ДОБАВКОЙ СО. Одновременно в трех странах —СССР, США и Англии — начали исследовать смеси бромистого метила с углекислым газом. Американцы добавляли от 16 до 30% углекислого газа (по объему). Эффективность действия бромистого метила на малого мучного хрущака и амбарного долгоносика увеличилась примерно в полтора раза. В Советском Союзе и Англии СО^ добавляли меньше — не более 10%; токсическое действие смеси при этом повышалось. Но если в Англии исследования начались и закончились в стенах энтомологической лаборатории в Слоу, то в нашей стране опыты были перенесены в производство. В Одесском порту смесью обрабатывали трюмы судов, груженных пшеницей, кукурузой, кофе, какао, жмыхом, деревянной тарой, в Таллинском порту — трюмы с кряжами красного дерева. Во всех случаях количество бромистого метила снижали наполовину (для сравнения проводили и обычную обработку на соседних судах). В зависимости от температуры наибольший синергический эффект давала добавка СОг от 2 до 7%. Фумигация прэходила быстрее, да и дегазация тоже: ядохимиката в трюмах было вдвое меньше... Бромистый метил в 25 раз дороже углекислого газа. Обработка одного крупнотоннажного судна смесью этих веществ дает экономию в 6000 рублей. Большие выгоды сулит применение смеси для фумигации семян. Дело в том, что некоторые семена снижают всхожесть после обеззараживания бромистым метилом. К нему чувствительны, например, прекрасные пшеницы Безостая 1 и Мироновская 808, ячмень Краснодарский 16, некоторые сорта хлопчатника. При добавлении СО^ расход фумиганта снижается, он уже практически не влияет на всхожесть культур, а вредители, само собой разумеется, гибнут. Суринамский мукоед истребляет крупу В Узбекистане Государственная служба по карантину растений до самого недавнего времени не могла добиться эффективного обеззараживания плодов граната от зимующих яиц червеца комстока. Эти яйца настолько устойчивы, что только очень высокие дозы ядохимиката вызывают их гибель; но одновременно эти дозы повреждают и гранаты. Карантинная лаборатория в Ташкенте провела опытную фумигацию плодов, снизив норму расхода бромистого метила на 50% и добавив всего 1% СОг. Результат: яйца червеца погибли, плоды не потеряли своих качеств. А кроме того, в гранатовых зернах накапливалось на 40—60 /о меньше бромидов. И, наконец, особо важное обстоятельство. После обработки трюма, элеватора, зернохранилища— чего угодно — бромистый метил выпускают в атмосферу. Да, этот фумигант летуч, да, он быстро рассеивается, но все же атмосфера не бесконечна и любые отходы рано или поздно будут скапли-
Абсолютно безвредный ядохимикат 87 ваться, создавая реальную опасность. Вполовину уменьшить выброс бромистого метила очень хорошо, но остается и вторая половина... ВРЕМЯ РАДИКАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ Лет двадцать тому назад в Термезе, на границе с Афганистаном, установили две солидные вакуумные камеры — каждая вмещала железнодорожный вагон. Пока в одной камере ведут фумигацию, во вторую загоняют очередной вагон. И когда работа в первой камере заканчивается, бромистый метил из нее не выбрасывают в воздух, а перекачивают вакуумными насосами в соседнюю камеру. А потом все идет в обратном порядке. Конечно, способ этот заслуживает внимания, но и он — полумера. Часть фумиганта остается в вагоне, часть теряется при перекачке. Да и годится он только для вакуумных камер. А как создашь вакуум в трюме судна или на элеваторе? И что делать, если обработку проводят не в маленьком Термезе, а в крупном промышленном городе? Фумигационные камеры Москвы в период с ноября по май ежедневно выбрасывают в воздух до 500 кг бромистого метила; в портах Одессы, Ленинграда, Риги, Новороссийска при проветривании крупнотоннажных судов одномоментно уходит в атмосферу до двух тонн ядовитого газа. Радикальное решение—полная замена ядохимиката безвредным для человека газом. Все тем же углекислым. Так обрабатывают склады углекислым газом, чтобы уничтожить вредителей. Естественно, склад должен быть загерметизирован До сих пор мы рассматривали активирующее действие СО*. Но в самом начале статьи мы упомянули, что СО^ в больших концентрациях опасен для насекомых сам по себе. Самые устойчивые насекомые из семейства кожеедов гибнут, когда концентрация углекислого газа достигает 60% (а кислорода снижается до 7%). Эффект наиболее значителен, если углекислый газ остается в помещении достаточно долго. В США углекислым газом обрабатывали в элеваторе кукурузу в течение четырех дней. 99 7о амбарных долгоносиков и зерновой моли погибли; зерно осталось неповрежденным. Углекислый газ—совершенно безвредный фумигант: он просто без следа рассеивается в атмосфере. Но почему же в таком случае не применять его повсеместно? Вдумайтесь в цифру: 60°', углекислого газа. Чтобы заполнить на 60% трюм среднетоннаж- ного судна, надо около пятнадцати тонн С02. Иначе говоря, 600 баллонов. Надо поднять баллоны на палубу, расставить и выпустить из них газ. СО_ выходит медленно, баллон освобождается за 3—4 часа. Долго. Дорого. Нерентабельно. Транспорт простаивает, работы на складах прекращаются... Но все эти трудности преодолимы. Уже сейчас выпускают изотермические цистерны для углекислого газа. Их монтируют на автоприцепах. Одна цистерна заменяет сотни баллонов. Есть и установки для газификации, которые ускоряют выход СО? из баллонов и цистерн. Осталось немногое—приспособить это оборудование для фумигации. И надо делать это скорее, ибо будущее, несомненно, за углекислым газом — убийственным для вредителей, безопасным для окружающей среды. Кандидат сельскохозяйственных наук Я. Б. МОРДКОВИЧ
88 Статистика Мировые запасы и добыча A970 г.) углеродного сырья Большое хозяйство планеты Сотни тысяч промышленных предприятий, сотни миллионов гектаров попей, садов и виноградников, десятки тысяч продуктов и изделий, сотни сельскохозяйственных культур — таковэ хозяйство нашей планеты. Этому обширному хозяйству посвящены многочисленные исследования экономистов, статистиков, технологов, агрономов. По каждой отрасли опубликовано несметное число обзоров, сводок, прогнозов. Мы предлагаем вниманию читателей лишь несколько статистических таблиц, характеризующих большое хозяйство планеты — вчера, сегодня, завтра. Они заимствованы из статьи югославского экономиста Бранко СЕФЕРОВИЧА «Прогнозы развития мирового химического производства», опубликованной в прошлом году Советом экономической взаимопомощи. Сырье I амекнын уголь Бурый уголь и лигниты Нефть Горючие сланцы Природный газ Древесина, млрд. м3 Ресурсы, млрд. т 7500 2000 120 150 70 200 Добыча, млрд. т 2,1 0,8 2,2 1,1 2,1 Примечания Запасы до глубины 1200 м Запасы до глубины 500 м Запасы, рассчитанные по содержанию углерода Годовой прирост древесины 1,5 мл.рд. м3 Доля элементов периодической системы в мировом химическом производстве A970 г.) Химические этементы Потребление, т Н, С, N, О, Na, P, S, CI, К Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe В, F, Си, Zn, Ba, Pb Сг, Мп, N», As, Br Li, Be, V, Co, Mo, Cd, Sn, Sb, J, Ag, Hg, Bi ■ Остальные >10- 106—107 105—106 104- 105 103—101 <I03 Общее число известных н выпускаемых промышленностью веществ Химические вещестпа Неорганические Органические Получены в лабораториях 40 000 500 000 Производятся промышленностью 250 15 000 Мировое потребление химической продукции Год 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Химическая продукция, млрд. долл. 30 73 165 338 680 1260 Население земного шара, млн. чел. 2520 3000 3600 4450 5350 6300 Удельное потребление, долл. па душу населения 11,8 24,3 45,8 75,9 127,1 200,0
Статистика 89 Население Земли и развитие мировой промышленности с 1948 г. по 1968 г. A — химия, 2 — металлообработка и электротехиииа, 3 — мировая промышленность в целом, 4 — металлургия, 5 — горнорудная промышленность, 6 — текстильная промышленность, 7 — население] 194В 195? 6 I960 4 Потребление технических материалов с 1966 г. по 2000 г. |1 — технические материалы, 2 — искусственные материалы, 3 — сталь] 20 0 Of Темпы роста населения Земли и мирового промышленного производства за последние двадцать лет Население и промышленное производстпо < Население Растительная пища Продукты животноводства и улов рыбы Горючее и топливо Неметаллические руды Металлические руды Металлы Неорганические химические продукты Продукты нефтехимии Химические синтетические материалы Годовой прирост, % мальны и 1.3 2,05 1,75 1,63 4,33 3,48 4,26 2,47 — 15,72 мальный 2,1 3,32 6,11 6,81 6,17 8,92 9,16 9,45 — 15,96 средни и 1,75 2,70 3.81 3,91 5,15 5,42 6,08 6,17 12,04 15,84 Мировое производство растительной пищи н удобрений Население Земли, производство и потребление пищи и удобрений Население, млрд. чел. Производство растительной пищи, Млрд. т Удельное потребление растительной пищи, кг на душу населения в год Производство азотных удобрений (N), млн. т Производство фосфорных удобрений (Р205), млн. т Производство калийных удобрений (К20)» млн. т Потери урожая от вредителей, болезней и сорияков A969 г.) [970 г. 2000 г. 3,6 1,8 500 31,2 18,4 15,8 6,3 4,0 635 120—170 60-85 48—63 Культуры Потери урожая млн- т Зерновые Картофель Сахарная свекла и сахарный тростник Овощи Фрукты и виноград Кофе, какао, чай, табак Масличные растения Растительные волокна и каучук 506 129 535 78 56 6 42 8 35 32 45 28 29 37 32 32 1970 19В0 19S0 2000 Окончание в следующем номере
90 Страницы истории Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко Н. М. РЕЙНОВ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ Теперь уже, кажется, даже дети знают, что в разгаре Второй мировой войны фашистская Германия стремилась создать атомное оружие. Путь к созданию бомбы был предопределен открытием цепной реакции деления ядер урана, сделанным Отто Ганом и его сотрудниками. Об этих работах стало известно за пределами Германии. Далеко не все люди представляли себе в то время их значение, но физики-то хорошо поняли, чем пахнет дело. Лихорадочная погоня за техническим секретом управления цепной реакцией шла по другую сторону Атлантического океана. Логика событий поставила советских физиков перед необходимостью тоже безотлагательно заняться ядерной проблемой. Еще до прорыва блокады Ленинграда усилиями А. И. Иоффе и И. В. Курчатова была организована московская (точнее, подмосковная) лаборатория ядерных исследований. Курчатов сумел собрать рассеянные по всей стране и на фронтах научные кадры. Вместе с учеными, эвакуированными из Ленинграда, в ту лабораторию были привлечены некоторые другие видные физики страны. После ликвидации блокады исследования в этом же направлении были возобновлены и в Ленинградском филиале Физико-технического института. Даже в среде физиков далеко не все представляли себе зловещую актуальность проблемы разделения изотопов и расщепления атомного ядра. Одно дело — теоретические исследования в тиши лаборатории, а другое — страшное оружие, грозящее испепелить Землю. Павел Павлович Кобеко, ведущий ученый Физтеха, понимал всю сложность проблемы. Понимал он и то, что рано или поздно это оружие станет доступным всем — как всякое научное открытие. И он одним из первых испытал то, что сделалось потом источником тяжких раздумий для многих прогрессивных физиков мира — сомнения в нравственной ценности науки. Однако поиски технического секрета управления цепной реакцией, которые велись уже в нескольких странах, сами по себе приняли характер цепной реакции, остановить которую было уже невозможно. Шла война. Враг, стоявший перед нами, угрожал не только нам. Он навис над всем человечеством. И создание ядерного оружия было в конечном счете высшим моральным долгом ученых — отступать было нельзя. Между московской группой физиков и ленинградским Физтехом началось негласное соревнование. Но Кобеко совершенно не занимал вопрос, кто добьется успеха первым. Важно было, чтобы успех был достигнут возможно скорее. Не без его содействия многие сотрудники были переведены из старого и обветшалого за 900 дней блокады Физтеха в Москву, где в новых, оборудованных по последнему слову науки лабораториях условия для работы были, естественно, намного лучше. Литературная обработка Г. Шингарева. Окончание. Начало — в № 8 и 9.
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 91 Когда было решено построить в Москве циклотрон, Павел Павлович снова не остался в стороне от этого дела. Еще в довоенные годы у нас в Ленинграде было предпринято строительство большого циклотрона (тогда предполагалось, что он начнет функционировать в 1941 или в 1942 году). В Москве же только разрабатывался проект. И вот, хотя ленинградский циклотрон был уже почти готов, Кобеко передал москвичам некоторые важные узлы. Они были демонтированы и на самолете через фронт отправлены в Москву. ЗАЧЕМ НУЖНЫ ПУГОВИЦЫ НА ФРАКЕ Итак, Физтех почти целиком переключился на «атом». Многих специалистов уже не было с нами, некоторые находились в действующей армии. Кобеко и прежде и тогда вел долгую переписку с военными инстанциями, доказывая, почему необходимо отозвать того или иного научного работника. Помню, в последние дни нашей ладожской эпопеи мы возились с очередной партией прогибографов. Недалеко от участка дороги, где шла работа на берегу озера, в землянках расположился отряд, задача которого была обеспечивать безопасность- движения по «дороге жизни». Весь личный состав его были женщины. Отрядом командовал какой-то лейтенант. И вот Павел Павлович однажды встретил этого лейтенанта и с изумлением узнал в нем старого физтеховца — М. И. Певзнера. Тот тоже обрадовался, затащил нас к себе в землянку, выставил все свои фронтовы-е припасы, откуда-то взялась бутылка. Словом, это был праздник для всех. Выяснилось, что наш коллега даже не слыхал о том, что существует приказ Главного командования об отозвании ученых на работу в научные учреждения. Поговорили, посидели, наш хозяин забросал нас вопросами об институте. ...Павел Павлович был очень доволен, что сумел разыскать еще одну крупную научную «единицу» (Певзнер был ученый больших дарований, несколько позже он был направлен в московскую группу). Тут, может быть, уместно сказать несколько слов о том, как Кобеко относился к вопросу, который не лишен злободневности и поньГне, — о призвании к науке. К сожалению, до сих пор встречаются люди, которые полагают, что научный институт — это нечто вроде кормушки, а наука — род синекуры. На этот счет я приведу рассуждение Павла Павловича относительно пуговиц на фраке. В зимние вечера в лаборатории на Приютской улице нам приходилось порой целыми часами ждать результатов очередного анализа. (Мы тогда занимались разделением изотопов урана, сравнивали различныеметодики.) В эти часы вынужденного ожидания Павел Павлович, прислонясь к радиатору центрального отопления, рассказывал всякие истории, делился воспоминаниями и философствовал вслух. Зашла речь о некоторых молодых ученых. О тех, кто пришел в Физтех, чтобы сделать блестящую карьеру, но так и не совершил ничего мало-мальски заметного в науке, о том, что собственно значит — сделать карьеру в науке. Тема была, увы, не отвлеченной. Кобеко сравнил таких деятелей с пуговицами на задней стороне отлично скроенного фрака. Фрак — безупречно продуманный и по-своему очень практичный наряд, да вот только никому до сих пор не удалось объяснить, каково назначение этих пуговиц. Если это украшение, то непонятно, почему оно украшает заднюю часть, а не фасад. Некоторые исследователи выдвигают гипотезу, будто пуговицы над фалдами уравновешивают фигуру обладателя фрака, не давая ему упасть вперед, но опять же пуговицы слишком маловесны, так что и это объяснение отпадает... Вот никто и не выяснил до сего времени, зачем нужны пуговицы на фраке и ради какой пользы Икс и Игрек занимают научные посты в нашем институте... Икс и Игрек запомнили эти слова. И не простили их Павлу Павловичу.
92 Страницы истории » Доронне товарищи», Кмявктив Лаборатории атомного ядра приноеит Вам, * * '' *'• to-Техяического Института,по сей день работавши*, шубокую благодарное*!» ft «рирнахельность• о/ благодаря Вашей самдотиерямиой работе в х блокады, Вам удалось наряДу^ текущей. МбфЬчь Институт и его оборудование. В частнё ^Miit что ценно фоее оборудование ядерной лабора приобретенное годами упорней работу колектива 1# окавадось в сохранности и может в нужный эввЦр. ^ райЩунваясь э у им. Вы окааали нам^ сейчас огром-, (- ивпмиденун и отцрави» оборудования весьма нео<£ " выхбЙНт^рлеко за пределы общепринятых •г ства, .:: Ваигнм^тяоОением.к^ам и хотим стнаг райдаа до впереди^ it что ми сможе м л степени отплатЪь Вам тевГ т^, ' * , «I* 5J*
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 93 ЭМПИРИЧЕСКИЙ МЕТОД После того как в Ленинград возвратился А. Ф. Иоффе, Павел Павлович стал первым заместителем директора Физтеха. Под его началом шли в нашем институте — параллельно с работой других учреждений — ядерные исследования. Огромная задача решалась силами многих институтов и лабораторий, нашими тоже. Итог известен: уже в сорок девятом году наша страна владела атомным оружием. И все-таки подлинным призванием Павла Павловича, как я уже говорил, была физика твердого тела. Прежде чем перейти к этим послевоенным его трудам, расскажу, в качестве отступления, эпизод, характеризующий одну веселую черточку Павла Павловича. Когда война окончилась, осенью 45-го года были образованы группы научных экспертов для обследования промышленных предприятий на освобожденных территориях. Руководителем одной из таких комиссий был назначен Кобеко. Всем участникам группы выдали военное обмундирование, и Павел Павлович неожиданно превратился в подполковника. Но когда в цейхгаузе ему предложили примерить кирзовые сапоги, Кобеко решительно потребовал для себя и своих коллег кожаные сапоги. Ему резонно ответили, что с кожей сейчас туго, поэтому хромовые выдаются только генералам. Павел Павлович и слушать не хотел. Может, в нем проснулся вольноопределяющийся времен первой мировой войны. Пришлось в конце концов добыть для всей братии сапоги из каких-то таинственных фондов. Мы все посмеивались, узнав об этой необъяснимой причуде Павла Павловича, человека, никогда не придававшего слишком большого значения своему внешнему виду. А он, возвратясь из командировки, принялся мистифицировать нас рассказами о том, что успех работы комиссии целиком зависел от того, в каких она была сапогах. Мол, там, на месте, все начальство, не исключая высших чинов, топало, как говорится, в сскирзе», и вдруг появилась комиссия из Москвы — все как один в сверкающей коже. И от этого, мол, уважение к Павлу Павловичу и его подчиненным мгновенно поднялось до высшего градуса. В штабе фронта им выделили автомобиль, шофера, назначили питание в генеральской столовой и прочее, оказывали любое содействие, отчего задание удалось выполнить без помех, четко и в назначенный срок. Кстати, были люди, которые впрямь поверили, будто обыкновенные хромовые сапоги могут совершать чудеса, а вот то, что приехал обаятельный Павел Павлович, крупный ученый, член-корреспондент Академии наук и так далее, — это, мол, было «дело пятое». В послевоенное время деятельность нашего института подверглась решительным преобразованиям. Можно сказать, он родился заново — и этим своим вторым рождением Физтех был в значительной мере обязан энергии и организаторскому таланту Кобеко. Мы работали теперь в двух зданиях — старом здании Физтеха и новом, ранее принадлежавшем Институту химической физики, который переехал в Москву. Запланированные исследования в области ядерной физики постепенно завершались, и большинство ученых вернулось к темам, от которых они временно были отвлечены. Вероятно, многие еще помнят критические выступления Кобеко на различных ученых собраниях в Ленинграде и Москве, где он говорил о некоторых несоответствиях в развитии науки. Иные научные теории обнаруживают тенденцию раз и навсегда подчинять себе все будущие исследования в данной области. Тем самым теория из двигателя превращается в тормоз. Подобные ситуации не раз встречались в истории Это письмо сотрудники новой, созданной И. В. Курчатовым лаборатории, выросшей впоследствии в Институт атомной энергии (он теперь носит имя Курчатова] послали своим друзьям-физтеховцам, ленинградцам, вынесшим блокаду...
94 Страницы истории науки. Кобеко воевал в защиту свободного научного поиска, не скованного догмой, и нужно сказать, что в те годы для этого требовалась известная смелость. До тех пор, говорил Павел Павлович, пока у нас нет исчерпывающих фундаментальных знаний в области теории твердого тела, решение многих насущных вопросов может дать только эмпирический метод — метод проб и поисков. Этим методом наука пользовалась е классические эпохи прошлого — еще до того, как сформировались теоретические дисциплины. И этот метод не может быть отменен и сейчас. И действительно, на наших глазах путем эмпирического подбора компонентов были созданы сплавы, теоретически недостижимые, например сплав ниобия и свинца, несмотря на то что разница между точками плавления этих металлов чрезвычайно велика. Или, скажем, сверхпроводники с высокими температурами перехода из состояния сверхпроводимости в обычное состояние, с большими критическими магнитными полями, при которых подобные сплавы еще пребывают в сверхпроводящем состоянии. Они были открыты эмпирически. Никакая теория в то время не была в состоянии предсказать возможность их существования. АМОРФНЫЕ ТЕЛА Я могу лишь в самой общей форме коснуться этого направления научных интересов П. П. Кобеко — направления, в котором он поистине оказался пророком, предвосхитив многое, что осуществилось только теперь, когда нашего товарища уже давно нет. Если о кристаллических телах науке известно довольно много, то аморфные вещества, не образующие правильных пространственных решеток, даже теперь, оказыва-
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 95 ется, изучены значительно меньше. А во времена, о которых идет речь, свойства этих веществ вовсе были не изведаны. Да и мало кто ими интересовался. «Аморфные вещества вправе пожаловаться: на них никто не обращает внимания», — как-то сказал Павел Павлович. Ныне мы не мыслим своего повседневного существования без предметов, изготовленных из стекла, синтетических каучуков, всякого рода пластиков и волокон. А ведь они не могли войти в нашу жизнь, насытить собой технику и промышленность, если бы кому-то в свое время не пришло в голову заняться изучением физико-химических свойств веществ, построенных из гигантских молекул. Кобеко опубликовал большое число статей о физике аморфных тел, и уже незадолго до его смерти вышла в свет монография, в которой он подвел итог своим исследованиям в этой области. В книге Кобеко подробно описаны общие свойства аморфных веществ, дано глубокое обоснование самого понятия аморфности и особенно много внимания уделено в ней полимерам. Как никто другой, Павел Павлович сумел продемонстрировать в сво*эм труде технические преимущества полимеров, простоту и удобство их обработки. Полимерам можно придать самые разнообразные качества — прозрачность, прочность, эластичность, эстетическую привлекательность. А для самого автора учение о крупномолекулярных веществах было подступом к общей теории аморфных твердых тел. Эта теория была целью его жизни. Но он не успел ее достичь. Исследовательская работа, предпринятая под руководством Кобеко в последний период его деятельности, сформировала совершенно новые представления о сущности аморфного состояния и фактически создала новую отрасль науки. ЭПИЛОГ Павел Павлович был человек широкой и открытой натуры. Он и роста был крупного, и говорил громко. Широко шагал, заразительно смеялся. Здоровый оптимизм, непосредственность, даже какая-то наивность — все это непобедимо привлекало и очаровывало всех, кто знал его. Вместе с тем у него был острый взгляд, позволявший ему быстро и верно оценивать события во времена, когда вся наша жизнь резко и неожиданно менялась. Павел Павлович прожил трудную жизнь. О некоторых ее сторонах, о роли Павла Павловича в становлении нашей физической науки, о его подвиге во время 900-дневной ленинградской блокады я пытался здесь рассказать. Само собой разумеется, я не помышлял о том, чтобы восстановить всю биографию П. П. Кобеко — выдающегося ученого и патриота. Это дело специалистов по истории науки. Нельзя сказать, чтобы заслуги Павла Павловича перед отечеством не были высоко оценены: за сохранение и восстановление Физтеха Кобеко был награжден орденом Ленина. Его имя было широко известно и в научном, и в военном мире. Редко кого так любили товарищи по работе, как любили Павла Павловича. Поэтому то, что произошло в последние годы его жизни, было для всех нас необъяснимо и чудовищно. В октябре 1950 года был отстранен от руководства институтом его основатель, ученый с мировым именем — Абрам Федорович Иоффе. Теперь все это, как говорится, быльем поросло, и ныне Физико-технический институт носит имя Иоффе, но как грустен был его 70-летний юбилей, именно тогда отмеченный ленинградскими учеными на вечере в Академии наук. Впрочем, довольно скоро Иоффе было поручено организовать новое учреждение — Институт полупроводников. Но Физтех без него осиротел. А происшедшее озадачило и обескуражило многих. Павел Павлович, как все мы, преодолевал, как мог, свою горечь, стараясь с головой уйти в работу. Его лаборатория расширялась, в ней трудилось уже пять докторов
96 Страницы истории наук — учеников Кобеко. И все-таки сам он надломился. Исчезла былая веселость, он уже не рассказывал по вечерам забавные истории, не острил, не цитировал своих любимых классиков. В институте к нему по-прежнему относились хорошо. Лаборатория Кобеко считалась образцовой, получила несколько премий Президиума Академии наук. В 1952 году была издана его монография «Аморфные вещества». И вдруг грянул новый гром. Через два года после смены руководства новая дирекция института, вначале как будто симпатизировавшая Павлу Павловичу, неожиданно круто изменила отношение к нему. Была предпринята разносная критика его работы, а это неизбежно означало «закрытие» всего возглавляемого им научного на- превления. Хорошо чувствовалось, к чему все это ведет. Павел Павлович был человеком большого личного достоинства. Желая предупредить события, он обратился к президенту Академии наук с просьбой разрешить ему оставить Физтех. Он намерен был перейти в другой, не академический институт. Многие уговаривали его остаться. Лишь после настойчивых просьб И. В. Курчатова и С. И. Вавилова Кобеко согласился остаться в системе Академии, но с условием, чтобы не работать в Физтехе. По распоряжению Президиума Академии лаборатория Кобеко была переведена в Институт высокомолекулярных соединений. Работа лаборатории приостановилась, началось переселение. Начались тягостные переговоры: кто из сотрудников Павла Павловича согласен уйти с ним в другой институт? Какое оборудование ему разрешат взять из Физтеха? Местное начальство чинило ему всяческие препятствия, а некоторые друзья, многолетние сотрудники и ученики отвернулись от него. Правда, в новом институте Павла Павловича и тех, кто перешел туда вместе с ним, встретили очень хорошо. Помогли заново оборудовать лабораторию. Работа пошла снова, новые коллеги к ней относились с истинным интересом. И тут Павел Павлович вдруг захворал (у него наступило обострение старой блокадной болезнм — хронической пневмонии). Не успел он поправиться — умерла его жена Софья Владимировна. Это окончательно подкосило Павла Павловича. Детей у них не было. Он пытался взять себя в руки, заняться делами новой лаборатории. В те дни он приезжал ко мне иногда обедать. Грустно философствовал, возвращался к пережитому. Говорил, что он обманулся в людях. Мы с женой старались его утешить и говорили ему то, что обычно говорят в таких случаях: что он ошибается, что все происшедшее — нелепая случайность. Дело у него снова налаживается. И направление, которое он создал в науке, будет по-прежнему развиваться и когда-нибудь принесет замечательные плоды. (В этом-то мы не ошиблись.) Друзей у него было много, всех нас беспокоили его тяжелые думы. И все же все мы, вместе взятые, не могли заменить ему самого близкого человека... После смерти Павла Павловича в январе 1954 г. в его бумагах было найдено вот такое письмо: «Моим соратникам по научной работе! Дорогие друзья и товарищи по работе! Я оставляю вас с ясной уверенностью в том, что вы все находитесь в полном расцвете творческой силы и научной зрелости. Старая нянька вам больше не нужна. Она даже, может, в .какой-то мере стесняла вашу самостоятельность Не ссорьтесь и, как раньше, дружно решайте поставленные перед вами научные задачи. Не поминайте меня лихом, покойный был неплохой человек и всегда искренне любил Бас. Пишу это на всякий случай в связи с участившимися сердечными припадками. Ave amid! Moriturus vos salutat! /7. КОБЕКО». ...«Прощайте, друзья! Обреченный смерти приветствует вас»... Письмо было без даты. Вот то немногое, что я могу рассказать о Павле Павловиче Кобеко.
Воспоминания о Павле Павловиче Кобе ко 97 Послесловие В феврале 1942 года я приехал по Ладоге, по льду, в блокированной Ленинград с «Большой земли» — Н. М. Рейнов упомянул об этом во второй части своих воспоминаний. Каждого ленинградца, находившегося иа «Большой земле», воевал ли он в действующей армии, был ли эвакуирован вместе со своим заводом или, как мои товарищи, вместе с институтом в тыл, чтобы работать там на оборону, — каждого мучили мысли о родиом городе, о близких, о друзьях, просто о земляках, оставшихся в осаде. В войну было трудно везде, и иа фронте и в тылу. Но все мы зиали, что в Ленинграде еще труднее — так тяжко, как нигде, и наперекор всему — обстрелам, холоду, голоду, самой смерти, ленинградцы держатся н работают, чтобы выстоять. И все-таки одно — представлять себе это даже по рассказам вывезенных из осажденного города людей, и по тому, что было самим испытано, ио совсем другое — в полном смысле слова, вдруг свалиться с неба в этот особый мир блокироваииого Ленинграда, где буд* ничными деталями быта сделались стук мет-* роиома, доносившийся из репродукторов, которым предупреждали о воздушной тревоге или обстреле, рвущиеся на улице снаряды, блокадные 125 граммов хлеба и высочайший героизм людских дел, повседневного труда и поступков: самых обычных — если бы условия были обычными. Но они были чрезвычайны, условия блокады, а моих товарищей Павла Павловича и Софью Владимировну Кобеко, Валентину 4 Химия и Жизнь, № 10 Абрамовну Иоффе, Бориса Докукина, С. Я. Никитина и других я увидел истощенными, истаявшими, экономившими движения и в то же время сохранившими в себе твердость духа, ясность мысли и стремление к активной деятельности. В этой немыслимо тяжелой обстановке все они не искали легких путей, никогда не позволяли себе облегчить свою ношу за счет других. Три месяца, которые я провел тогда в Ленинграде, открыли мне совершенно новую для меня сторону людей — их способность к непрерывному подвигу. Сравнительно часто приходится встречаться с героическими поступками, совершаемыми под влиянием импульса, критических условий, душевного порыва, когда на короткое время все силы человека концентрируются для броска, для достижения цели во что бы то ни стало, даже ценой жизни. Однако героизм ленинградцев во время блокады — это был совершенно особый вид героизма, сформировавшийся под влиянием невероятных ежедневных трудностей блокады и позволивший полуживым ^людям, которыми двигала только воля, решать важные задачи обороны города, поддержки наиболее слабых, сосредоточения сил на отпоре* врагу. Именно под влиянием условий, непрерывно давивших на человека, выработалась та твердость духа ленинградцев, которая потрясла весь мир. В этих условиях проявились люди удивительной моральной силы, вокруг которых могли выстоять, другие. И у Павла Павловича Кобеко эти качества были выражены с необычайной яркостью. Павел Павлович был для всех остальных как огонь, от которого замерзшие люди впитывают тепло. Он думал только, как спасти людей, спасти других ленинградцев и отстоять город от врага. Делил с товарищами все лишения, не дозволяя себе ни малейшей привилегии: всё всем поровну — и тяжелый труд, и блокадная пища. Он был человек дела и уче*ный каждой клеточкой своего мозга, поэтому у" иего, как у врача на эпидемии — через медицину, все преломлялось через физику и химию. Это знали не только физтеховцы, с которыми он жил бок о бок, и не только руководите-
98 лн обороны Ленинграда, с которыми он. встречался по делам. Рабочие на заводах знали ученого Кобеко, который изобрел для обороны то-то н то-то, и еще сверх всего придумал извлекать из красок льняное масло, что драгоценными капельками добавля- • ли к их пайку.. Его знали фронтовики-артиллеристы и солдаты, охранявшие дорогу жизни, и моряки кораблей, размагничиванием которых в Ленинграде он стал руководить после того, как эти работы возродились весной 1942 года. Мне трудно оценить, хороши ли воспоминания старого физтеховца Н. М. Рейнова: в моей памяти — свой образ Кобеко. (В памяти каждого из его друзей, сотрудников, учеников — свои образ.) Что-то из рассказанного здесь о Павле Павловиче мне помнится иначе. Какие-то факты были для меня новыми, а какие-то, известные мне, неизвестны автору воспоминаний. Рейнов как бы споткнулся на «знатном* происхождении Павла Павловича, а он-то был не из знати, а из дворянской интеллигенции, и дядя его, Д. Ф. Кобеко, попал в члены Государственного совета и на картину Репина — по должности, он был директор Публичной библиотеки, ученый-историк и экономист. Сам Кобеко к своему происхождению относился иронически. Увидит, как мы переводим с английского статью, скажет: «Дайте-ка посмотреть недорезанному буржую». И и а должности сторожа он оказался вначале не оттого, что его иначе не зачислили бы в Физтех. Просто некоторое время не было другой вакантной должности. Работал-то он всегда как полноправный научный сотрудник. Но так или иначе Рейнов сделал важное дело: он без прикрас рассказал то, что знал о нашем друге и замечательном ученом — и о молодости, и о его «звездных часах», и о житейских сложностях, выпавших в последние годы ему, человеку очень тонкому, доброму и чуткому. Это непременно иужио было сделать: память о таких людях, как он, — чистых, бесконечно преданных науке, истине, человечности, гражданскому долгу, своей родине, должна служить примером для тех, кто начинает свой жизненный путь. Страницы истории В очень тесном содружестве с Павлом Павловичем Кобеко я работал много лет. Он отличался необычайной расположенностью к людям, живым интересом и к .своей работе и к работам других. Совет и самая, доброжелательная помощь с его стороны и сотрудникам Института, и студентам, и многочисленным производственным предприятиям и лабораториям входили в норму его отношения к людям и делу. Он совершенно не считался с затратой своего времени и труда, когда чувствовал, что может что-то внести в труд других. Когда я начал работать в Физтехе, мне понадобилось натянуть нить в электрометре, и я обратился к Павлу Павловичу, с которым еще не был знаком, за помощью. Он провозился со мной два часа, научил меня, как травятся нитн, и не отходил от меня, пока я не кончил работу. Такой первый контакт перерос в длительную дружбу. У Павла Павловича, человека удивительно живого творческого ума, ученого с широким кругозором н энциклопедичного, никогда не> проявлялось даже следов какого-либо высокомерия, с кем бы он ии общался. Он был очень общителен, всегда весел, и ему легко удавалось для решения какой-либо задачи организовать сотрудничество с вузовскими и за- \ водскими лабораториями, с другими институтами, и всегда он был душой и руководителем в каждом новом деле. Работать с ним было радостно — шутки, розыгрыши уживались в нем с глубокой серьезностью в науке. Он любил делать и работы прикладные — например, мы с Павлом Павловичем вместе с сотрудниками завода синтетического каучука в тридцатых годах разработали способ повышения морозостойкости синтетических резин, который пошел в производство. Его фундаментальные исследования в области релаксационного механизма перехода в стеклообразное состояние до сих пор являются основой наших представлений в физике аморфного состояния. Школа Кобеко в этой области Оыла ведущей. Работы Павла Павловича и его сотрудников в области механических свойств аморфных тел привели к психологическому сдвигу в области представлений о механических свойст-
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 99 вах твердых тел вообще. Подход к этим свойствам не с позиций идеального кристалла, а с позиций учета роли нарушений в нем, позволил создать современные дислокационные представления процесса разрушения. Фундаментальный вклад П. П. Кобеко и его школа внесли и в понимание электрических свойств аморфных тел и пластмасс, и в физику сегнетоэлектриков. Обаяние Павла Павловича покоряло всех. Я помню, как под окно лаборатории прибежал мой сынишка, ему было лет шесть. Ои кричал мне: «Иди скорее домой, к нам пришел наш любезный дядя Кобеко!». С Павлом Павловичем постоянно случались всякие комичные события. Например, однажды, когда один из его студентов заболел и попал в психиатрическую больницу, Павел Павлович решил поговорить с лечащим врачом, пришел туда и вызвал у молодого врача подозрения своей рассеянностью. Тот сейчас же спросил Кобеко, какой сегодня день и год, и Павел Павлович назвал про' шедший день и прошлый год. Тогда врач спросил, где он работает, а Кобеко назвал себя сотрудником А. Ф. Иоффе, и психиатр был уже совсем убежден, что имеет дело с больным, и чуть было не задержал Павла Павловича и потом оправдывался тем, что все его пациенты «всегда ссылаются на всяких высоких личностей».., А как-то Павел Павлович с И. В. Курчатовым получили гонорар за книгу, около 2000 р. Онн решили дать женам по 700 р., а остальные «заначить»— и так и сделали. Но умная и острая Зося (Софья Владимировна, жена Кобеко) немедленно позвонила Марине (жене Курчатова) и спросила: «Сколько тебе дал Игорь денег за. книгу? Семьсот? А в каком виде?» — «Одна пачка 500 р. запечатанная, а вторая пачка неполная, в ней 200 р.»,— ответила Марина. — «Ах так, значит они замотали по 300 рублей, у меня тоже одна пачка целая, а другая неполная. Почему бы им в кассе, выдавая 1400 р., дали в четырех 500-рублевых пачках?» Когда мужья пришли домой, обе жены твердо стали требовать с них по 300 р. Эти эпизоды, как и множество других, постоянно со смехом обсуждались в Институте. За свою самоотверженную работу во время блокады Павел Павлович был награжден высшей наградой — орденом Ленина. Награждены были и многие другие сотрудники: М. В. Гликина, Ф. И. Марей, жена Кобеко, Софья Владимировна. Валентина Абрамовна Иоффе была награждена дважды — орденом Знак Почета за работу в институте и Красной Звездой за работы по противоминной защите кораблей — она под постоянным обстрелом с группой моряков пробиралась на катере в Кронштадт, часто вела работу в обстреливаемых и бомбардируемых районах... Однако блокада подорвала силы всех, переживших ее. А после блокады прежний стиль работы и жизни в Физтехе не восстановился. Загруженность работой' в области атомной тематики и ее известная специфика поневоле разобщили всех нас, а кроме того сначала Курчатов и Алихановы, а потом и многие другие сотрудники уехали в Москву. Вскоре и я был переведен туда же. Встречаться мы стали редко. Обстановка в Физтехе осложнилась, работы по полупроводникам были выделены из Физтеха, и вместе со многими сотрудниками наш общий учитель и руководитель академик А. Ф. Иоффе должен был покинуть Фнзтех (ныне Физико-технический институт имени академика Иоффе). Абраму Федоровичу была поручена организация нового Института полупроводников АН СССР. П. П. Кобеко тяжело переживал все эти перестройки, его здоровье, подорванное блокадой, резко ухудшилось. Окончательно подкосила его внезапная смерть жены, Софьи Владимировны, от белокровия. После этого Павел Павлович уже не оправился, и скоро мы его потеряли. В суматохе тех страшно бурных, напряженных и полных потерями лет Павел Павлович был почти забыт, и лишь сейчас, когда время оставило в памяти только самых выдающихся, мы все чаще вспоминаем светлого, умного, творческого человека — П. П. Кобеко. Академик А. П. АЛЕКСАНДРОВ <Г
100 Клуб Юный химик По поводу заметки ровен- ского школьника Е. Внука, в которой был описан опыт с нихромом A974, № 6), редакция получила немало правильных ответов, из которых не так-то легко было отобрать самые точные и полные. Пожалуй, лучше других ответили: Борис ГОРИН и-з Харькова A0-и класс школы № 34); С. МИХАЙЛОВ и А. СУТУ- ГИН, члены научно-исследовательской секции Багратионовского школьного химического общества (Калининградская обл.); сам автор заметки Евгений - внук. Приводим верные ответы. 1. Лишняя операция — перекристаллизация осадка солей после растворения нихрома. Марганец не помешает, его гидроокись осаждается в более щелочной среде (рН=8,7) по сравнению с гидроокисями трех остальных металлов. При рН = 7в осадок выпадут Ni(OHJ, Сг(ОНK II Fe(OHJ, который на воздухе быстро перейдет в Fe(OHK. 2. При избытке аммиака Ni(OHJ образует ион [Ni(NH3N]2+. Если добавить стиральную соду ТЧа2С03, то раствор будет сильно щелочным и в осадок выпадет основной карбонат никеля 2Ni(OHJ-NiC03. 3. Чтобы получить карбонат никеля, надо добавить не стиральную соду, а питьевую, бикарбонат NaHC03. 4. Карбонат хрома осадить в растворе не удается — это вещество полиостью гидролизуется. 5. Если из раствора гидроокисей железа и хрома в H2SO4 полностью удалить ионы Fe3+ с помощью желтой кровяной солн (избегать избытка K4Fe(CNN!), то при выпаривании раствора можно получить хромовые квасцы K2S04-Cr,(S04)s*24H20. . Надо лишь рассчитать, исходя из состава нихрома, хватит ли для образования квасцов ионов К+, введенных в раствор с желтой кровяной солью, или нужно добавить в раствор соль калия. А теперь — новое задание. Что такое С6Н6? И юный химик, и совсем не юный химик скорее всего ответят не задумываясь: бензол. А собственно, почему? У соединения С6Нб должны быть изомеры, и бензол — лишь один из них, хотя и самый известный. Сколько же всего изомеров с формулой С6Нб? Три? Десять? Сто? ЗАДАНИЕ ТАКОЕ: ПОПРОБУЙТЕ НАРИСОВАТЬ СТРУКТУРЫ ЭТИХ ИЗОМЕРОВ. Хорошо бы отметить те из них, которые уже получены в лабораториях. Располагайте изомеры не как попало, а по какой-либо системе, тогда одна и та же структура не будет повторяться. Листки с аккуратно написанными формулами вложите в конверт и надпишите: Клуб Юный химик, операция «Бензол». На раздумья, как обычно, вам дается месяц. Но и нам на проверку формул потребуется время. Поэтому результаты операции будут объявлены уже в следующем году. Итак, за работу! Ваше воображение подскажет вам, наверное, немало формул, но не забывайте, пожалуйста, что углерод четырехвалентен...
Клуб, Юный химик 101 Эка невидаль. Отчего согнулась губка? Перед вами — самая что ни па есть обычная губка, простейшее из многоклеточных животных-. Ну и что тут особенного? Ее даже в школе проходят. Правда, настоящую губку видели далеко не все. Вот раньше, когда не было ни поролона, ни вспененной резины, высушенные морские губки были в большом ходу. Ныряльщики с превеликим трудом доставали их со дна, чтобы чистоплотным людям было удобно мыться. А потом появились пористые синтетические материалы, изделия из которых по старой привычке продолжали называть губками. Настоящих же губок добывали все меньше и меньше, н сейчас их легче найти в музее, чем в магазине. Губка на снимке — не из музея, она живет на морском дне, на глубине около пяти километров. Это, правда, не самая большая глубина для губок, однако человеку и на пять километров спуститься не просто. И ради чего — чтобы спять г>бку! Зачем же понадобилось ее фотографировать? Затем, чтобы построить схему глубоководных течений. Подобно тому, как деревья на суше гнутся под ветром, так и губки склоняются в водном потоке. И если сделать много таких снимков, то можно довольно ясно представить себе направление потоков. Конечно, это лишь вспомогательный способ. У гидрологов, гидробиологов, гидрохимиков есть специальные приборы — сложные и точные. Но не такие красивые, как простенькая живая губка... О. ЛЕОНИДОВ
102 Ki f Ю1 : хьр.ик |i i ^ Ль Как получают водород в лаборатории? Из кислоты и цинка. Но иметь дело с кислотой всегда неприятно. Мы получим водород из раствора поваренной соли. Возьмите банку или бутылку, подберите к ней хорошую резиновую пробку. В центре пробки накаленным гвоздем проделайте такое отверстие, чтобы в него можно было вставить стеклянную трубку (годится обычная пипетка). На нее наденьте резиновую или полиэтиленовую трубку длиной 15—25 см. Проколите пробку двумя гвоздями на расстоянии 2—3 мм от ранее сделанного отверстия и оставьте гвозди в пробке — они будут электродами. Соберите прибор и проверьте, герметичен лн он. Для этого опустите свободный конец газоотводной трубки в воду и нагрейте сосуд руками. Если в воде появятся пузырьки воздуха, все в порядке. Заполните склянку раствором поваренной соли и вставьте пробку. Соедините гвозди с полюсами батарейки от карманного фонарика. Скорость выделения газа зависит от напряжения, поэтому лучше взять 2—3 батарейки и соединить их последовательно. Опустите свободный конец газоотводной трубки в банку или в стакан с водой (см. рисунок). Вскоре из трубки нач-
Kro Юм :'1Г1* 103 нут выходить пузырьки газа. Подведите газоотводную трубку под пробирку, полностью заполненную водой, и собериге газ. Когда пробирка наполнится газом, закройте ее пальцем под водой и поднесите, держа вверх дном, к пламени спички. Уберите палец. Газ загорится с характерным звуком. Это — водород. В бутылке образуются зеленоватые или красно-бурые хлопья, постепенно оседающие на дно. Зеленоватые хлопья — это гидрат закиси железа, красноватые — гидрат окиси железа. Обратите внимание на гвозди-электроды. Пузырь- ки газа выделяются только на отрицательном — катоде. На другом гвозде, аноде, видимых изменений не происходит. Выньте гвозди и осмотрите их: катод не изменился, анод стал тоньше. Иногда гвоздь-анод растворяется так сильно, что из него получается нечто вроде шила. Теперь коротко о том, что произошло в бутылке. На катоде произошла такая реакция: 2Н++2е- = Н2 t А на аноде Fe— 2e~=Fe2+ Но откуда же взялись гидраты окиси и закиси железа? Разряд ионов водорода приводит к тому, что в растворе накапливаются ионы гидроксила. Они соединяются с ионами железа, ушедшими с гвоздя-электрода: Fe2++20H- = Fe(OHJ. Гидрат закиси железа легко окисляется растворенным в воде кислородом: 4Fe(OHJ + 02 + 2Н20 - =4Fe(OHK.- В этом электрохимическом процессе получаются и другие соединения. Почему? Да потому что гвозди не делают из чистого железа... В. СКОБЕЛЕВ Хотите подготовиться к экзаменам получше? Выведем химическую формулу.. Перед вами три задачи, в которых требуется вывести химические формулы веществ. Вам может показаться, что исходных данных для решения недостаточно. Однако все задачи имеют решение; чтобы найти его, надо использовать дополнительные сведения, явно илн неявно упомянутые в условиях. ЗАДАЧА 1 Минерал альбит (натриевый полевой шпат) содержит 32,1% кремния, 48,8% кислорода, алюминий н натрий. Выведите формулу альбита. ЗАДАЧА 2 Соль серной кислоты содержит 8,6% серы, 25,8% кислорода и 65,6% некоторого элемента с удельной теплоемкостью (в виде простого вещества) 0,05 кал/г-град. Атом- пая теплоемкость большинства простых твердых веществ примерно одинакова и равна в среднем 6,3 кал/г-атом-град (правило Дюлонга и Пти). Найдите формулу соли. ЗАДАЧА 3 Смесь двух газообразных нециклических углеводородов имеет плотность по водороду 17. В нормальных условиях 200 мл этой смеси обесцвечивают 35,7 мл 0,2 М раствора брома в четыреххлористом углероде; объем газа уменьшается прн этом до 120 мл. Определите молекулярные формулы углеводородов, составляющих смесь. Какие структурные формулы могут им соответствовать? (Решения — на стр. 106).
104 Клуб Юный химик Вы замечали, что некоторые пищевые продукты, если их оставить рядом с каким-либо пахучим веществом, быстро перенимают запах? Хорошая хозяйка не оставит масленку открытой и хлеб иезавермутым. А причина, по которой запах переходит на съестное, в адсорбции. В школе с адсорбцией знакомятся обычно, когда проходят тему «Углерод». И у многих складывается представление, будто древесный уголь — чуть ли не единственный хороший адсорбент. Это не так. Среди адсорбентов — трепел и туф, фильтровальная бумага и стекло, почва и ткани. И еще— кукурузные палочки, которые все мы едим с таким удовольствием. Итак, опыты с кукурузными палочками. Конечно, не надо тратить на эксперимент всю коробку, достаточно нескольких палочек. Остальное лучше съесть... ОПЫТ 1. Его легко можно поставить дома. В сухую поллитровую банку внесем каплю бензина (одеколона, ацетона — любого пахучего вещества). Нагреем дно рукой, чтобы образовалось больше паров. Легкими взмахами руки направим к себе воздух вместе с парами — запах отчетливо ощутим. Опустим кукурузные палочки (можно разломать их на две-три части) в банку, закроем ее полиэтиленовой крышкой, встряхнем и через 5—7 минут откроем — запах исчез. Палочки после опыта есть, конечно, нельзя. ОПЫТ 2, Его лучше ставить в химическом кружке. Заполним два цилиндра углекислым газом из аппарата Киппа, проверим горящей лучинкой, полностью ли вытеснен воздух. В один цилиндр опустим 'палочки п встряхнем его, другой цилиндр — контрольный. -Приготовим два стакана с известковой водой и «перельем» в них углекислый газ из цилиндров. Жидкость помутнеет только в одном стакане. (Успех этого опыта во многом зависит от правильного приготовления известковой воды*. Ее получают растворением в воде гашеной извести, а так как она растворяется очень плохо, то поступают так: колбу до половины заполняют гашеной известью, доливают водой, закрывают пробкой и оставляют стоять несколько дней, время от времени взбалтывая; по мере надобности раствор фильтруют и совершенно прозрачную известковую воду применяют для работы.) ОПЫТ 3. О том, насколько полно прошел процесс адсорбции, можно судить по изменению окраски газообразных веществ. В цилиндр, наполненный хлором, опустим кукурузные палочки. Желто-зеле- пая окраска ослабляется. Если в цилиндре будет двуокись азота N02 или пары брома, то в присутствии кукурузных палочек (встряхните цилиндр!) бурая окраска станет слабой или исчезнет вовсе. Н, Ф. ГРИНЕВА
Клуб Юный химик 105 Этот эксперимент не очень сложен; в школьном кружке поставить его будет нетрудно. К большой тугоплавкой пробирке подберем пробку, через которую пропустим короткую стеклянную трубку с оттянутым концом. Приготовим также штатив, горелку, высокий железный тигель, наполненный мелким песком, термометр на 360° С, стеклянную вату, две мензурки и шпатель. И еще реактивы — муравьн- нокислый иатрпй, едкий натр, уксусную кислоту, раствор хлористого кальция и дистиллированную воду. РАБОТАТЬ ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОД ТЯГОЙ! Разотрем 10 г муравьи- нокислого натрия с 0,1 г едкого натра (он будет служить катализатором). Смесь поместим в пробирку, прикроем сверху клочком стеклянной ваты и плотно вставим в пробирку пробку с газоотводной трубкой. На химическом штативе укрепим тигель с песком, поместим в песок пробирку, закрепив ее в вертикальном положении, и вставим в песок термометр. Теперь начнем опыт. Горелкой нагреем песчаную баню. Смесь в пробирке расплавится, вспенится и в конце концов станет твердой. Если к отверстию газоотводной трубки поднести зажженную спичку, то реакционные газы вспыхнут — это горят водород и окись углерода. Доведем температуру песчаной бани до 360° С и прекратим нагревание. Когда реакционные га--. зы перестанут гореть, вынем пробирку из песчаной бани и дадим ей остыть. Потом шпателем достанем смесь и поместим ее в мензурку. Если прибавить концентрированную уксусную кислоту, раздастся характернее шипение и появятся пузырьки углекислого газа. Что же произошло в пробирке? Из муравьииокислого натрия образовался углекислый натрий: 20—360°С 2HCOONa -^Na2C03+ + Н2+СО. Что ж, реакция весьма поучительная, она показывает тесную связь органических веществ с неорганическими. Но зачем нам нужен был раствор хлористого кальция и дистиллированная вода? Вопрос резонный, но несколько преждевременный — эксг перимент еще не окончен. Реакция, которую мы провели, — это всего лишь побочный процесс другой, более важной реакции, которая была открыта в 1840 г. французскими учеными Ж. Дюма и Ж. Ста- сом. Она отличается от предыдущей лишь тем, что тигель с песком надо сначала нагреть до 300° С и лишь затем погружать пробирку в песок. Казалось бы, невелика разница. Так же, как н п первом случае, смесь плавится п вспенивается. Выделяющиеся в этот момент реакционные газы тоже можно поджечь спичкой... Доведем температуру песчаной бани до 360° С, выключим горелку и дадим
106 иг\ " Юный химик пробирке остыть. Содержимое пробирки растворим в дистиллированной воде, перельем в мензурку и подкислим уксусной кислотой. Если теперь в мензурку добавить -раствор хлористого кальция, то выпадет белый осадок, который не растворяется при последующем прибавлении уксусной кислоты. Но ведь это — характерная реакция на анион щавелевой кислоты! Выходит, мы чуть-чуть изменили условия опыта, и образовалась совсем другая соль. А именно — соль щавелевой кислоты: 2HCOONa 300-360^ > (COOJNa2+H2. Такая реакция лучше всего идет между 300 и 360° С; именно поэтому мы сначала разогрели песчаную баню и только затем поместили в нее пробирку. (Между прочим, в этой реакции получается очень важный химический продукт из дешевого сырья. Поэтому открытая Дюма и Стасом реакция была вскоре положена в основу технологического процесса.) Итак, на конкретном примере мы убедились в том, что даже незначительные изменения в условиях опыта могут привести к тому, что образуются совершенно разные вещества. А отсюда вывод: если у вас есть пропись эксперимента, следуйте ей самым тщательным образом. Только так вы сможете получить именно то, на что рассчитываете. Ю. ВЛАДИМИРОВ ЗАДАЧА 1 Запишем простейшую формулу альбита как NaxAIySizOt. Процентное содержание натрия в минерале обозначим через xj, тогда содержание алюминия равно 100—32,1— —48,8—Xi= A9,1—х,)%. В минерале элементы проявляют характерные для них степени окисления: натрий + 1, алюминий +3, кремний +4 и кислород —2 Поскольку в, любом нейтральном соединении алгебраическая сумма произведений числа атомов (или грамм-атомов) на степень окисления равна нулю, можно составить уравнение х, л 19,1 — х. 23 ' л 32,1 48.8 27 4* 28 ~~ 2*~16 0. Отсюда Xi = 8,8. Процентное содержание алюминия равно 19.1—8.8= 10,3. Осталось решить типовую задачу на вывод простей шей формулы: М KU 32J_ 4M x:y:z:t- 23 : 27 : 28 : 16 "т 0,383:0,282:1,147:3,05 - 1:1:3:8. Простейшая формула альбита NaAISi3Og, или Na20-Al203-GSi02. Другой вариант. Обозначим формулу альбита как xNa20-yAi203-zSi02. Зная процентное содержание кремния, вычислим содержание Si02: Si62 60 32,1 -Si 28 60-32,1 28 68,7?0SiO2. Химически связанных окисей натрия н алюминия в минерале содержится 100 - — 68,7 = 31,3%. Кислорода, входящего в Si02: 68,7—32,1=36,6%; кислорода, входящего в Na20 и А1203: 48,8—36,6=12,2%. Обозначим процентное содержание Na20 в минерале через х2. Тогда содержание А120з равно 31,3—х2. Процентное содержа ние в минерале кислорода, входящего в Na20: Хо а Na20 — О 62 16 а 16Хо 62 Содержание кислорода, входящего в А1203: 48C1,3 — х,) 31,3 —Хо b АШ., "—30 b 102 48 Так как а + Ь= 12,2, то 16х9 62 + 48 C1,3 —х2) 102 102 12,2,
Клуб Юный химик 107 откуда х2= 11,8. А1203 содержится 31,3— —11,8=19,5%. Теперь осталось вывести формулу (через окислы): 11,8 19,5 68,7 x:y:z= 62 : 102 : 60 = =0,190:0,191:1,145-1:1:6. Простейшая формула Na20-AI203-6Si02. ЗАДАЧА 2 Исходя из правила Дюлонга и Пти, найдем приближенное значение грамм-атомной массы элемента: А ^6,3:0,05 = 126 —Г—~ . • • г-атом Чтобы найти точное значение* атомной массы, надо знать точное значение эквивалента. Определим его из уравнения 8,6 25,8 65,6 6'3^-2-f6" + n'"A"-0- Оно составлено по правилу, приведенному в первом варианте первой задачи. А Э = — = 40,6, а валентность элемента п_ Э "0,6~3,1' Валентность выражается целым числом, поэтому частное от деления приближенной атомной массы на точное значение эквивалента округляем: п = 3. Надежное зна • чение округленной атомной массы элемента А=40,6-3=122, Неизвестный элемент — сурьма, формула искомой соли — SbxSyOz 65,6 8,6 25,8 x:y:z= 122 : 32 : 1б = -0,538:0,269:1,61 =2:1:6. Простейшая формула Sb2S06, или (SbOJS04. ЗАДАЧА 3 Когда смесь углеводородов пропускают через раствор брома, то непредельный углеводород поглощается и объем смеси уменьшается. Следовательно, смесь состоит из 80 мл D0% объемных) непредельного углеводорода и 120 мл F0%) предельного. В 80 мл непредельного углеводорода со- 0,08 держится 92~4 = 3,57-Ю грамм-молекул углеводорода. В 35,7 мл 0,2 М растворл 0.2-35,7 брома содержится —Гпбб— =7,14-10~3 грамм-молекул брома. Одна грамм-молекула непредельного углеводорода присоединяет две грамм-молекулы брома G,14 ■ 10~3: : 3,57*10~3=2). Следовательно, молекула непредельного углеводорода содержит одну тройную связь или две двойные. В общем виде молекулярная формула такого углеводорода CmH2m_2. Формула предельного углеводорода СцНзн+2- Молекулярные массы углеводородов равны соответственно М-=- = 14т—2 н Мя=14п + 2. Молекулярные массы и процентное содержание углеводородов связаны таким соотношением: М,-40% М2-60% 100% + 100% -МсР- Средняя молекулярная масса смеси МСр = =2Dh2=2-17=34. Отсюда A4т—2)*0,4+ + A4п+2)-0,6 = 34, нлн т = 6— 1,5п. Больше независимых уравнений с двумя неизвестными составить невозможно. Уравнение первой степени с двумя неизвестными имеет бесчисленное множество пар решений, но химический смысл имеют только те нз них, в которых переменные m и п -т целые положительные числа. Если п^4, то т^0. Значит, п может принимать положительные целочисленные значения не более 3. и притом только четные: если п не' четное, то m получается дробным. Итак, для п остается .единственное значение: 2. И химический, смысл имеет ^единственное решение: п = 2, т = 3. Молекулярные формулы углеводородов С2Нб и С3Н4. Формуле С2Нв соответствует единственная структурная формула СН3— СНз (этан). Формуле же С3Н4 могут соответствовать структурные формулы СН =С— СНз A-пропин) и СН2=С = СН2 A,2-про- падиен). Ю. С. САДОВСКИЙ, В. В. СТЕЦИК
108 Отоварь науки Сегодня наша тема — галогены. Точнее, три из иих: фтор, хлор и бром. О двух других, иоде и астате — когда-нибудь в другой раз. ФТОР Все, наверное, знают, что фтор — это значит разрушительный (в «Химии и жизни» была даже статья с таким названием). Это древнегреческое имя было дано фтору за его свойство разрушать многие вещества. Но вот что интересно: в терминологии нет места синонимам, и фтор—редчайшее исключение; на всех языках, кроме русского, он обозначается латинским Fluorum, происходящим от глагола ФТОр, XJI0D, брОМ fluere— течь, литься (это связано с применением соединения фтора флюорита в качестве флюса). Кстати, и флюс и флюорит в родстве с немецкими словами fliefien — течь и Flufi — река, а также с русскими словами плыть, плавать: начальный звук «ф» в славянских языках перешел в «п». Однако вернемся к термину фтор. Из всех слов богатейшею древнегреческого языка фтора (или фторэ) — одно из самых страшных. Его употреблял еще Гомер, описывая в «Илиаде» гибель Трои. Платон называет этим словом ужасное наводнение, а Плутарх — порчу, расточительство, раз- гращение (фторейос — так называет он растлителя; это же слово встречается в трагедиях Софокла). Среди других w значений слова фтора назовем разгром, эпидемию, чуму, ^^^^^ ^^Ш ^Ш ^^ Интересно заметить, что в русских диалектах встречает- ^^^^А Чш щ w ся слово фтора, означающее беду, несчастье. Правда, оно ^^^^^k W WW ^k заимствовано не нз древнегреческого, а из новогреческого ^^^^^W * 1Г А ^Ш языка. У Даля можно найти другой вариант этого слова — втора. И последнее замечание. В медицине есть термин фтизиатрия — учение о туберкулезе и методах его лечения. В первой части этого слова фигурирует древнегреческое фти- зис — разрушение, побочная форма слова фтора. Вероятно, общий корень фт означает вообще все плохое. ХЛОР II о самом хлоре, р о множестве соединений, в состав которых он входит, можно прочитать в справочниках и энциклопедиях Но если вы заинтересуетесь происхождением слова хлор... Скорее всего, вы найдете лишь указание, что это слово восходит к древнегреческому хлорос — желто-зеленый. В новейших этимологических словарях — скажем, гЛУл
Фтор, хлор, бром 109 М. Фасм_ера и Н. Шанского — хлора нет вообще. Английский этимолог Скит указывает лишь, что в слове хлороформ вторая часть — не латинское forma (вид, наружность), а латинское же formica (муравей). Дополним хотя бы немного эти сведения. Древнегреческое хлорос означает не только желто-зеленый, по также светло-зеленый и просто желтый. Не так уж это странно, если вспомнить, например, что и русские слова желтый и зеленый тоже восходят к одному корню. Но хлорос обозначал еще один цвет — белый, точнее, очень бледный, беловатый. Какое же значение было изначальным? Вероятно, зеленый. Прообраз прилагательного хлорос— имя существительное хлоэ—молодая трава. И еще: у слова хлорос есть и такое значение — молодой, свежий, сильный, а ведь именно зеленый цвет — символ молодости и свежести. БРОМ Бром (не химический элемент, а лекарство) наряду с валерьянкой успокаивает наши нервы. И надо же, чтобы в отличие от валерьянки, означающей «здоровье», «сила», бром назван весьма неприятно: бромос по-древнегречески — зловоние, смрад. Причина известна, она — в резком запахе темно-бурой жидкости (не лекарства, а собственно брома). И об этом, слове в словарях сказано немного. Поэтому пустимся, так сказать, в вольное плавание. Посмотрев внимательно древнегреческий словарь, можно сделать любопытные наблюдения. От того же корпя бром отпочковались слова брома, бромэ, брозис, по в ином значении — еда, пир. Другой родственник — бротос — означает свернувшуюся кровь, а бротос — смертный, человек. Теперь самое интересное. Греческое бротос — человек и смертный — возникло из более древнего мротос. Это слово сходно с русскими словами мертвый, смерть; тот же индоевропейский корень встречается во многих языках — вспомним латинское mori, немецкое Mord, английское murder. Но от этого корня происходит и слово море (латинское mare, немецкое Меег). А именно из морской воды и получают обычно бром. Выходит, что слово бром можно толковать не только как нечто зловонное, но и как морское вещество. Однако как объяснить связь между словами море и смерть? Видимо, так: и поныне корабли гибнут иногда в морях и океанах, а тысячелетия назад, когда складывались индоевропейские языки, путешествие по морю всегда было сопряжено со смертельной опасностью... Т. АУЭРБАХ
110 Книги А. С. Пресман. Электромагнитная сигнализация в живой природе. Москва, «Советское радио», 1974, 64 с, 43 000 экз., 13 коп. Наша биосфера (и мы, ее составная часть) пронизана электромагнитными полями. И тем не менее до недавнего времени никто не брал этого в расчет. Правда, существовала фотобиология, но она занималась только световым излучением, от ультрафиолетового и до инфракрасного. Была и радиобиология, она изучала воздействие рентгеновских и гамма-лучей. А вся остальная часть электромагнитного спектра считалась несущественной. По очень простой причине: чтобы молекула живой ткани отреагировала на поле, его напряженность должна быть намного больше, чем она есть на самом деле. Однако один за другим накапливались факты, которые неоспоримо доказывали: даже слабые электромагнитные поля вызывают биологический эффект. В чем же дело? Не в том ли, что электромагнитное поле — превосходный источник информации для живых систем, и эта информация в отличие от зрительной или слуховой может проникнуть и на морское дно, и в толщу недр, и внутрь организма?.. Именно с информационных позиций и рассматривает А. С. Пресман воздействие полей на самые разные системы. Химические реакции протекают с разной скоростью в зависимости от естественных и искусственных магнитных полей. Рыбья стая мгновенно, как по команде, меняет курс... А не было ли в самом деле электромагнитной команды? Когда у человека возникает чувство, что над кем-то из близких нависла опасность,— не следствие ли это электромагнитной сигнализации? Впрочем, в процессе эволюции были выработаны другие средства связи, и поэтому, утверждает автор, подобное явление — не «венец эволюции», как полагают парапсихологи, а просто-напросто атавизм. А вот когда инфузории в своем хаотичном движении умудряются не сталкиваться друг с другом — здесь электромагнитная сигнализация может служить самым подходящим объяснением. Поскольку, исследования начались недавно, многое приходится объяснять предположительно. Подзаголовок к книге дан такой: «Факты, гипотезы, пути исследований». И то, и другое, и третье имеется в книге в достатке... Ю. Зайцев. За стеклом подводной маски. Одесса, «Маяк», 1974, 144 с, 50000 экз., 38 коп. Отрывок из издательской аннотации: «В книге члена- корреспондента Академии наук УССР, доктора биологических паук Ювеналия Петровича Зайцева, обращенной к тем, кто любит отдых у моря, рассказывается о животных и растениях, с которыми мы встречаемся, купаясь на привольных пляжах Одесской области». Вроде бы все верно, и все же... С равным успехом об «Анне Карениной» можно было бы написать, что это книга о женщине, которая после неудачной любви бросилась под поезд. Да, в книге Ю. П. Зайцева действительно рассказывается о самых разных морских обитателях, живущих на песчаных и скалистых берегах, у самой поверхности моря и в глубине. Обычно мы об этой многообразной жизни почти не имеем представления, хотя и проводим па пляжах не день и не два. Автор много рассказывает о ней... Но не в этом главное достоинство книги. Оно, с нашей точки зрения, в том, что автор пишет не столько о море, сколько о взаимоотношениях человека с морем. Спокойные и деловые описания живых существ соседствуют со взволнованными, публицистическими строками. Приведем пример: «Иногда можно услышать (даже от людей, носящих ученые титулы) сетования на то, что вот, мол, раньше «не было науки», а рыбы было вдоволь, а сейчас научных учреждений и ученых «развелось» достаточно много, а рыбы нет. Не нужно менять местами причину и следствие, как та участливая старушка, к заболевшему ровеснику которой зачастили люди в белых халатах. Она тоже говорила, что вот раньше «не было врачей», и был человек здоров, а сейчас врачей «развелось», а здоровья пет. Пациент биологов — живая природа — тоже кое-где и кое-чем заболел, а спрос на биологическое сырье, несмотря па это, сильно возрос. Вследствие этого стало значительно больше «врачей». Еще одно достоинство книги — убедительность изложения. Писателю или журналисту это далеко не всегда дается. Специалист же чаще переступает грань, за которой кончается занимательность. Ю. П. Зайцеву, известному ученому, открывшему ней- стон — жизнь в поверхностной пленке моря, удалось совместить научную достоверность и увлекательность. Книга прочитывается, что
Книги 111 АС ПРССМАН ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ называется, единым духом. А ведь это его первый научно-популярный труд... Выскажем надежду — не последний. И. В. Стрижевский, В. И. Дмитриев, Э. Б. Фиикель- штейн. Хемотроника. Москва, «Наука», 1974, 192 с, 7 300 экз., 62 коп. Среди многих новых научных направлений, возникших в результате синтеза близких или далеких наук, некоторые (например, бионика) получили всеобщую известность. Некоторые, но не все. О том, что такое хемотроника, знают преимущественно только специалисты — либо по электрохимии, либо по. электронике. Именно на стыке этих двух наук и возникла хемотроника. Каждый, кто хоть раа заглядывал внутрь телевизора, знает о существовании ламп — вакуумных электронных приборов. Хемотроника же имеет дело с растворами, которых в телевизорах (по крайней мере, современных) нет. Но в вакууме и в полупроводниках движутся электроны, а в растворе — ионы. Они тяжелее, и скорость их меньше. Значит, хемотроны работают заведомо медленнее. Могут ли они в таком случае конкурировать с полупроводниками? Между тем быстродействие не всегда нужно. Электронные машины, скорость работы которых стала притчей во языцех, порой простаивают без дела: управляющий сигнал не поспевает за машиной. Словом, не в одном быстродействии счастье. «Самая стабильная, надежная и компактная система — человеческий мозг, и это система — на жидкостной основе,— пишут авторы. — Живая клетка намного меньше любой из деталей любой машины и гораздо гибче в работе». Компактность и многообразие функ- 'ций — вот что отличает живую систему и, следовательно, хемотронное устройство. Уже сейчас многие физико- химические процессы, лежащие в основе жизии, пытаются моделировать с помощью хемотроники; в будущем же предполагают создать такие преобразователи информации, которые не уступят биологическим. Уж если появится искусственный разум, то скорее всего ои будет хемотронным... Впрочем, книга посвящена гораздо более скромным современным устройствам. Сведения о принципах их работы изложены достаточно полно, хотя и не всегда в доступной форме. Авторы, правда, честно . предупреждают, что свою книгу они писали в расчете на инженера, исследователя, студента. Но неплохо было бы, если б в недалеком будущем появилась еще одна книга о хемотронике — для тех, кто хочет узнать о ней ие из практической нужды, а просто по любознательности. Хемотроника того заслуживает. Обзор подготовила М. ФИЛИМОНОВА
112 Сказка День начался как нельзя лучше. Жена куда-то отлучилась, и Тхеп, весело насвистывая незатейливый мотивчик, сам себе приготовил завтрак. Неторопливо и со вкусом поев, он развалился с газетой в кресле. Из сада доносилось пенье птиц, солнечные зайчики прыгали со стенки на стенку, у ног мурлыкала пригревшаяся кошка. Тхеп знал, что он опаздывает на работу, но уж слишком ему было хорошо, а когда людям хорошо, они не любят торопиться. К тому же недаром тайком от начальника он смастерил собственную Дверь. Теперь ему не надо было ездить в контору к главной Двери, и на одном только автобусе он мог сэкономить минут тридцать, не меньше. Долистав газету, Тхеп решил было уже идти, но тут из своей кроватки к нему на колени приполз малыш, и они славно поиграли, и никто не мешал им своими отрезвляющими замечаниями — что можно и чего нельзя. Наконец Тхеп поцеловал сынишку, пообещал ему привести огненного крокодила, надел скафандр, взял сумку с инструментами, прошел через сад и спустился в по-
В. Красногоров • Ничего невозможного 113 греб. Там он остановился перед тяжелой металлической дверью с кнопками и цифрами и достал из кармана листок с заданием: сегодня ему предстояло заняться планетой С-4386А-10-121В в галактике Х-61-2-14. Держа бумажку перед собой, Тхеп набрал на дисках и кнопках Двери нужный номер. С последним поворотом диска тихо звякнул звонок, зажглась зеленая лампочка, Дверь в супер-пространство бесшумно раскрылась, Тхеп шагнул на планету С-4386А-и-так-далее, поставил свою сумку и огляделся. Планета как планета, бывают и хуже. С соседней горки, как томатный соус из кипящей кастрюли, бежала дымящаяся лава, пылали какие-то развалины, и, судя по всему, происходило небольшое землетрясение. Во всяком случае, сумка прыгала как лягушка, побрякивая инструментами, а самого Тхепа подбрасывало как на батуте. Только Дверь, вернее, другая ее сторона, незыблемая, как вечность, стояла невозмутимо и величаво, похожая на чудом сохранившиеся ворота давно исчезнувшего древнего храма. Сверху падала всякая всячина — пепел, камушки величиной с грузовик и прочее, что полагается в таких случаях. В небе пылало невероятно белое солнце размером с целый стадион. Местным жителям, должно быть, приходилось жарковато, и в соответствии с заданием Тхеп должен был разобраться, что к чему, и навести порядок. Тхеп прислонился к Двери и для начала сжевал бутерброд (не то чтобы он проголодался, но такая уж у него была привычка — подкрепиться перед работой). Потом он раскрыл сумку и первым делом достал антиземлетряситель. Пока тот скрежетал шестеренками — эти антиземлетрясители что смазывай, что не смазывай,— Тхеп прихлебывал из термоса кофе, но, по правде сказать, особого удовольствия не получил — и все из-за этого тарахтенья. Планета, однако, поуспокоилась, сумка перестала прыгать, каменный град затих, Тхеп допил кофе, с облегчением спрятал антиземлетряситель и включил холодильник. Вскоре, однако, он понял, что этот номер не пройдет. Вулканы, правда, застыли, но почва светилась зноем, и остатки кофе, выплеснутые Тхепом на камни, зашипели, как брюки под утюгом. И дураку было ясно, что холодильник не поможет, пока светит это кошмарное солнце. Тхеп взял карандаш, уткнулся в блокнот и вскоре подсчитал, что всю жизнь это было солнце как солнце, а теперь на нем произошел сверхвзрыв или что-то в этом роде. Вот почему несчастная планета из райского пляжа превратилась в раскаленную сковородку. Несколько минут Тхеп размышлял над тем, что следует предпринять. Сначала оч решил было отодвинуть планету подальше от солнца и вытащил было даже из сумки портативный движок. Но тут же сообразил, что стоит перевести планету на новую орбиту, и сразу изменится длительность ее года, начнутся сдвиги биологических ритмов, нарушения экологии и прочая музыка. Что такое экология, Тхеп знал смутно, но связываться с ней не любил, чтобы не наживать неприятностей. Тем более Тхеп считал себя хорошим механиком и ничего не любил делать как-нибудь. Почесав затылок, он порылся в заветной сумке и извлек оттуда аннигилятор, специально переделанный им для уничтожения звезд. Наставив аппарат прямо на Солнце, Тхеп щелкнул включателем, но не услышал знакомого гудения уничтожительных лучей. Он внимательно осмотрел аннигилятор и произнес несколько витиеватых выражений, которые не поняла бы совершеннейшая электронная машина, но без труда расшифровал бы самый заурядный монтер. Тхеп знал, что батарейки могут сесть каждую минуту, но запасных у него не было: в последнее время этих проклятых батареек решительно нигде не достать... Прибавив к последнему слову пару звучных рифм, Тхеп вынул из сумки молоток и кусочки свинцовой проволоки, зачерпнул в ближайшем кратере серной кислоты и принялся мастерить аккумулятор. Солнце свирепствовало вовсю, и хотя Тхеп ничего не чувствовал сквозь свой длявсегонепроницаемыи скафандр, он все же догадывался, что, несмотря на непрерывно работающий холодильник, на плане-
114 Сказка те сейчас жарко и сухо, как в финской бане. Местных жителей по-прежнему не было видно — должно быть, попрятались по полюсам. Наконец, работа была закончена. Приладив аккумулятор, Тхеп включил аннигилятор на полную катушку и закурил сигарету. Вскоре Солнце начало желтеть и съеживаться. Вот оно стало, как устланная золотистым ковром цирковая арена, вот как круглая клумба с ромашками, вот как блестящий латунный таз... Когда солнце стало таким, как ему полагается быть — величиной с тарелку, Тхеп бросил сигарету, выключил свою пушку и спрятал ее в сумку, не забыв сунуть туда и аккумулятор. Задание было выполнено, но Тхеп не мог вернуться, не приведя планету окончательно е божеский вид. Запустив в ход синтезаторы воды, чтобы наполнить высохшие океаны, он тем временем наведался на ближайший полюс, убедился, что с населением полный порядок, засеял планету лесами и проложил заодно несколько десятков приличных дорог — чтобы жителям было на первое время полегче двигаться к родным местам. Теперь можно было и возвращаться. По дороге к Двери его ждала негаданная удача: в незастывшем еще лавовом озере плавал огненный крокодил — как раз такой, какого он обещал мелышу1 Тхеп нырнул в лаву, схватил зверя за хвост и после короткой схватки вытащил на берег. Сократив крокодила с помощью карманного уменьшится я в двенадцать раз, он запихнул его в сумку и, взглянув на часы, обмер от страха: черт побери, уже почти шесть. Обливаясь холодным потом, он изо всех сил поспешил к Двери. Было мгновенье, когда он уже было решил, что торопиться теперь бесполезно и надеяться не на что. Дверь стояла на месте — куда ей деться! Тхеп, хоть и спешил, обошел ее вокруг, подобрал брошенные им гаечные ключи, бросил их в сумку, прихватил и неиспользованные кусочки проволоки, проверил еще раз, не забыл ли чего, и привычно набрал знакомый номер. Дверь бесшумно открылась, и Тхеп вошел в свой погреб. Теперь, когда от планеты, где он сегодня работал, его отделяли миллионы световых лет безмолвного пространства, Тхеп уже не думал о ней. Он торопился к дому. Лишь в саду он задержался на краткий миг, чтобы сделать маленькое лавовое озеро и пустить туда крокодила: завтра, когда малыш выйдет гулять, его встретит радостный сюрприз... Тхеп надеялся прошмыгнуть в дом незаметно, но жена ждала у порога. — Явился наконец, — с готовностью начала она. — У всех мужья как мужья, все спешат домой, думают о доме, и лишь мой никогда не соизволит подумать о том, что его ждут жена и дети. Если ты воображаешь, что мое терпение беспредельно... Погрустневший и ставший меньше ростом Тхеп молча переодевался под знакомый аккомпанемент. Откуда-то издалека до него доносились обломки фраз вроде «другая бы нв моем месте» или «почему я всегда пятнадцать раз должна повторять одно и то же», и он даже сам машинально вставлял какие-то слова — вроде «ты совершенно права, дорогая». Но все это время Тхеп думал, как всегда, об одном — что, с одной стороны, это невыносимо, но, с другой стороны, что он очень привязан к дому и к саду, а главное — любит малыша, и от этого никуда не уйти, но надо на что-то решиться, хотя в то же время предпринимать что-либо бессмысленно, потому что все опять повторится сначала и, стало быть, он должен тянуть лямку, нести крест, и все такое прочее, и сделать гут что-либо невозможно.
Короткие заметки 115 Черная дыра и голубая звезда Недавно началось оживленное обсуждение еще одного метода поисков черных дыр во Вселенной. Если дыра движется по орбите, расположенной близко к видимой звезде, то материя, истекающая из звезды в черную дыру, должна испускать рентгеновские лучи. Их-то и можно наблюдать непосредственно в момент исчезновения звездного вещества. Исходя из этого предположения, Рикардо Джиакони (Гарвардский колледж и Смитсо- нианская астрофизическая обсерватория, США) заявил! что черной дырой может быть одна из звезд двойной звезды HD 22686В. Дело в том, что положение этой звезды очень точно совпадает с положением источника рентгеновского излучения Лебедь Х-1. Наибольшая частота пульсации его излучения свидетельствует о том, что диаметр источника не превышает 109 см, то есть меньше земного. Как сообщает журнал «Scientific American» A973, № 1)г установлено, что каждая компонента двойной звезды вращается относительно другой с периодом около 6 дней. Причем одна компонента видимая, это супергигант с массой порядка 20 солнечных масс. Вторая же звезда — невидимая. Но динамическое поведение системы свидетельствует о том, что масса темной звезды в пять раз больше массы Солнца, а сжата она в объеме, который меньше земного. Следовательно, плотность звезды больше плотности нейтронных звезд. Считается, что в звездной эволюции подобное состояние предшествует коллапсу старой звезды в черную дыру. Значит, либо коллапс вот-вот произойдет, либо все уже случилось... Просто об этом еще никто не знает. О событиях в таких далеких частях Вселенной мы узнаем с большим запозданием. Г. ГАРИН Инфразвук подогревает атмосферу Мы не слышим инфразвук — наше ухо не ощущает колебания воздуха с частотой меньшей, чем 15 гц. Это и хорошо — ин- фразвуковые волны легко разбегаются на многие сотни километров, блуждают на огромных пространствах. И если бы мы слышали инфразвук, мы бы жили в очень шумном мире. Чтобы уловить инфразвук и отсечь помехи, устраивают длинные, в 300 метров антенны. Собственно говоря, это* не антенны в строгом смысле слова, а тонкие трубочки, которые располагают в нескольких километрах друг от друга и в каждую трубочку помещают по 200 приемников инфразвука. Журнал «Физика атмосферы и океана» A974, № 2) сообщает, что прослушивание атмосферы этими искусственными ушами принесло любопытные результаты. Оказалось, что штормующее море каждые пять секунд подает свой ин- фразвуковой голос — генерирует инфра- звуковые волны. Не отстает от моря и земная твердь. Например, землетрясения порождают мощный инфразвук, который быстро уходит вертикально вверх. Там на высоте в 170—200 километров инфразвуко- вые волны теряют энергию. Иными словами, они немного подогревают верхнюю атмосферу. Вулканические взрывы порождают инфразвук такой силы, что, убежав от вулкана, волны сходятся в противоположной точке земного шара и снова расходятся, снова начинают будоражить воздух. Недавно выяснилось, что вторжения потоков корпускулярного излучения Солнца тоже генерируют инфразвуки. Теперь в атмосфере все чаще бродят ин- фразвуковые волны искусственного происхождения. Так, в конце 60-х годов американцы зарегистрировали их при запуске ракет-носителей серии «Сатурн». С. СТАРИКОВИЧ
116 Короткие заметки Новый компонент Идеи безотходной технологии, широко обсуждаемые ныне применительно к промышленному производству, давным давно были воплощены в реальность в сельском хозяйстве. Однако и там появились новые веяния. Раньше было так. Корова ест сено. Сено превращается частично в молоко, частично в навоз. Навоз вывозится на поле, скажем клеверное. Затем из клевера делают сено. Сено дают корове. Корова ест сено. И все идет на второй круг. Или, например, курица. Курица' клюет пшено. Пшено превращается частично в яйца, частично в помет. Помет вывозится опять же в поле. И далее — по предыдущей схеме. На первый взгляд, эту разумную схему сделать еще более разумной нельзя. Однако эксперимент, недавно проведенный на английской ферме «Грейт Хауз», свидетельствует о том, что прогресс возможен везде. В течение трех лет на этой ферме высушенный куриный помет включали в кормовые рационы молочного скота — в количестве от 10 до 20% кормовой смеси. Коровы к таким рационам отнеслись вполне положительно: в подопытной группе они дали не меньше молока, нежели в контрольной. И это не должно удивлять — новый компонент содержал 32,1 % протеина, 1,7% растительного масла, 5,1% кальция, 1,6% фосфора, 0,4% кобальта и немало других полезных вещей. Столь же успешными оказались результаты откорма бычков: привесы при экспериментальных рационах не уступали привесам при обычном питании. По мнению сообщившего об этом журнала «(Farmers Weekly» A973, № 24), переход на кормовые смеси с добавкой птичьего помета даст в масштабах Англии 200 млн. фунтов стерлингов. П. ГАЛКИН
Короткие заметки 117 Меченая нефть Бороздящие моря и океаны танкеры стали главными виновниками загрязнения морской воды нефтью. В последние годы правительства многих стран в соответствии с международной конвенцией предприняли самые энергичные меры для борьбы с этим злом. Выделены специальные четко очерченные зоны в открытом море — только там разрешается сливать балластные воды и зачищать танки. А для нарушителей правил предусмотрены солидные штрафы: за загрязнение морской воды судовладельцев и капитанов нефтевозов бьют долларом, маркой, фунтом стерлингов. И все-таки за всеми танкерами уследить не удается. Бывает, что на поверхности воды расплывается гигантское нефтяное пятно, а виновника и след простыл. Чтобы ни один нарушитель не мог уйти от ответственности, недавно было предложено метить нефть магнитным порошком. В порту погрузки в танки вместе с нефтью вводят коллоидный раствор феррито- вых частиц (из расчета 10 частей раствора на миллион частей нефти). Составы магнитных сплавов различны, каждому из них присвоен определенный кодовый номер, известный лишь специальным правительственным агентам. Капитан нефтевоза, отправляясь в рейс, не знает, какой порошок засыпали в танки его судна. Но если танкер оставит на воде нефтяную лужу, виновника будет нетрудно определить с помощью специальных магнитных приборов: чтобы точно прочитать код, достаточно четверти литра меченой нефти. Магнитные метки довольно дешевы. Впрочем, порошок и не пропадает. Во время выгрузки его можно извлечь из нефти с помощью магнитного фильтра. М. ЛУКЬЯНОВ
118 Земля и ее обитатели Крот — трудяга «Тело вальковатой формы, незаметно переходящее в относительно небольшую голову... Передние конечности роющие, короткие, очень сильные,- ладони широкие, лопатообразные, вывернутые наружу...»— таким смотрит на нас крот со страниц Большой Советской Энциклопедии. Крот — это высокопроизводительный землеройный механизм весом около 100 граммов и длиной в 10—15 сантиметров. Работая в самом верхнем, рыхлом слое почвы, крот пользуется принципом автобусного пассажира, который в часы пик протискивается в узкую щель, несколько уплотняя окружающую среду. Поэтому у крота лишней земли не оказывается, и следов его продвижения на поверхности не остается. Если же Крот устраивает ходы более глубокого заложения—до полуметра, ему приходится время от времени освобождать туннель от лишней породы, которую он головой выталкивает наружу. Вот этот-то процесс наиболее ценен с нашей, человеческой, точки зрения. Не так давно многочисленные кротовины и сурчины настолько изрыхляли почву, что создавался особый микрорельеф. Задержанные этим микрорельефом весенние воды хорошо увлажняли почву, что помогало получить неплохой урожай. Роющих животных в центрально-черноземных областях было так много, что В. В. Докучаев даже выделял особую разновидность «кротовин- ного» чернозема. Так продолжалось до прихода на поля более сильных землеро- ев — тракторов. Глубокая вспашка привела к массовой гибели зверьков, и теперь на полях они стали редкостью. Но на лугах и в лесу кротов еще достаточно. Слепой крот прекрасно разбирается в характере лесов и почв. Березняк и смешанные леса — ему по вкусу, а вот в чистом ельнике его почти не встретишь. Как же оценить роль кротов в сложной системе природных сообществ — биогеоценозов? Вопрос не праздный, потому что это всегда перемещение материала (в данном случае почвы), а следовательно, и участие в круговороте вещества. В качестве подопытных были выбраны кроты Краснопахор- ского лесхоза Московской области. И не только потому, что это типичная зона их обитания, но и потому, что там расположен стационар биогеоценологической лаборатории Ботанического института АН СССР. Для начала нужно было оценить среднюю выработку кротов — объем земли, выбрасы- выемой ими на поверхность. Средняя площадь основания земляного бугорка оказалась равной 650 см2, а объем — 3500 см3. Вес бугорка сильно зависит от влажности почвы. Поэтому для сравнимости результатов исследователи оперировали сухим весом выброшенной кротом почвы. Так вот, сухой вес был немал — четыре килограмма! Осталось лишь сосчитать число свежих выбросов, чтобы узнать среднюю выработку миниатюрного проходческого комбайна. Но в отличие от механизма, на производительность труда кротов могут влиять десятки субъективных причин. И семейство кротов в одном году может установить личный рекорд, а в другом — не дотянуть до среднего уровня. Чтобы снивелировать эти годовые различия, учли все холмики, выброшенные кротами за десять лет. И пришлось удивиться: крошечные существа успевают за это время покрыть выброшенной почвой четверть площади любого березового леса. На каждом гектаре кроты выносят из нижних слоев почвы до 100 тонн земли. Это значит, что в зону интенсивного биологического круговорота
Крот — трудяга 119 4 V ■■ * if. ! ""* . «IT i M| >*(rfi|rn|nl «ftf» ?% вернулись те элементы, которые в свое время ушли отсюда. Кроты как бы возвращают почве то, что вымывается из нее дождями и уходит в глубокие слои. И хотя не с такой уж большой глубины выталкивает крот мешающую ему землю, все же она в полтора раза богаче кальцием, магнием, железом и алюминием, чем обедненный поверхностный слой. И только лишь через 15—17 лет выброшенная кротом почва сравняется по составу с окружающей. Крот — трудяга. Иначе и не скажешь, ведь он приносит на поверхность в сотни раз больше минеральных веществ, чем осенний листопад. Например, знакомые нам подмосковные кроты — около восьми тонн на гектар ежегодно! Из этого, конечно, не следует, что разведение кротов — путь к высоким урожаям. Но поручение природы кроты выполняют честно. И трудятся хотя и не открывая глаз, но и не покладая рук. Кандидат географических наук М. СОФЕР
120 Странные поступки скворцов То, что недавно сообщили австралийские естественнонаучные журналы, поражает даже видавших виды орнитологов: зарегистрированы четыре факта гнездова- ч ния птиц на спинах овец. В двух случаях так поступили обыкновенные скворцы, которые наряду с другими европейскими птицами теперь проживают и в Австралии. Один из этих странных случаев разобран А. Чиз- холмом в книге «Bird Wonders of Australia». Это произошло в штате Южная Австралия. Однажды фермер в густой шерсти одной из овец своего стада заметил траву и тонкие веточки. Подойдя ближе, он с удивлением обнаружил трех только что вылупившихся скворчат. Факт гнездования на овечьих спинах птиц именно этого вида не столь уж удивителен. Ведь скворцы тяготеют к культурным ландшафтам и весьма неприхотливы в выборе места для гнезда: они охотно селятся в дуплах деревьев, на обрывистых скалах и в предоставляемых им человеком скворечниках. Чем же овцы привлекли внимание скворцов? Вероятно, тем, что они могут дать птицам теплый и мягким приют среди густой шерсти и относительно постоянный уровень гнезда над землей. Самое странное в гнездовании скворцов на движущихся объектах — это то, как птицы-родители находят в огромном стаде, рассеянном на площади в 70 гектаров, «свою» овцу. Орнитологи полагают, что у птиц. появляется некий навык, навык пастухов, прекрасно различающих своих подопечных. Например, в Уэльсе юноша-пастух в показаниях на суде по делу о краже заявил, что легко узнает каждую из 1200 овец своего отца, что он знает всех их «в лицо». Весьма возможно, что и скворцы в период гнездования успевают отлично познакомиться со своей овцой. Но ведь эта овца не сидит на месте. Так как же все-таки скворцы отыскивают гнездо в блуждающем стаде? От- Земля и ее обитатели вета пока нет, ибо еше не выяснена природа орнента- цноннон способности птиц, чем сейчас усиленно занимаются не только орнитологи и физиологи, но и биофизики. По всей вероятности, здесь птицам помогает их превосходное зрение. Недаром же у большинства птиц глаза такие огромные, что размеры глазного яблока и головного мозга совпадают. Зрительные нервы птиц очень крупные, п участки мозга, от которых они отходят, сильно развиты. Однако одним зрением, сколь бы хорошим оно ни было, ориентировкой по звездам пли по магнитным силовым линиям Земли навигационные возможности птиц не объяснишь. Д. Гриф- фнн в своей книге «Перелеты птиц» пишет о предложенной одним физиком гипотезе «молекулярной навигации» — новом интересном подходе к этой проблеме. Математически обработав данные наблюдений, ученый пришел к выводу, что способность птиц с небольшого расстояния возвращаться к гнезду можно объяснить, сравнив полет птиц с броуновским движением молекул газа. То есть скворцы, делая разные повороты, сначала находят знакомую местность и стадо, а уже потом летят к своей овце по прямой. Представители семейства скворцов не раз удивляли ученый мир особенностями своего поведения. Например, среди наших скворцов появились домоседы, которые отказываются от путешествия на юг и зимуют па свалках мясокомбинатов. Здесь они находят высококалорийное белковое питание и укрытие от непогоды. Интересно, остались бы они зимовать, если бы узнали. что энергетические затраты па перелет близки к затратам на борьбу с холодом? С. БЕЛЕНЬКИЙ
Из писем в редакцию 121 Рис, который мы не едим Главное питание сотен миллионов людей — рис. Так было в глубокой древности, так осталось и посейчас. Этот факт заслуживает особого внимания. В самом деле, рис представляет собой как бы сбалансированную диету: в нем есть все, что нужно человеку. И к тому же калий и натрий содержатся в рисе в соотношении 5:1, что и требуется для поддержания в человеческом организме щелоч- но-кислотного равновесия. Все это, видимо, справедливо, однако вот в чем вопрос: каким должен быть рис? Вопрос не праздный, так как мы едим рис полированный или шлифованный, а отнюдь не цельное зерно. Но когда рис полируют, из зерна выбрасывается все самое ценное, в том числе и ядро -зародыша. Давно известно, что людям, у которых в рационе преобладает шлифованный и полированный рис, угрожают хронические заболевания из-за нехватки витаминов группы В, соединений железа и некоторых тонизирующих и стимулирующих веществ, находящихся на поверхности зерна, непосредственно под оболочкой. Поэтому диетологи, говоря о рисе, уточняют, что это за рис — бурый (он же коричневый, обрушенный, то есть цельное зерно) или полированный, шлифованный. И в качестве лечебного продукта многие врачи (например, тот же Озава) рекомендуют именно бурый рис. В последнее время в некоторых странах, где рис — самый ходовой продукт питания, пытаются обогатить полированный рис витаминами и железом. Попытка такого рода была предпринята и в нашей стране сотрудниками Института питания АМН СССР и Всесоюзного института зерна. Были проведены технологические и клинические эксперименты, разработаны инструкции, временные технические условия и другая документация; опытные партии поступили в торговую сеть. Затем эксперимент был прекращен. Конечно, в нашей стране рис — не главное питание, и недостающие витамины можно получить с другими продуктами. Однако улучшенный рис принес бы только пользу. •Но обогащение риса —■ не лучший путь. Посудите сами: надо ли трудиться и полировать рис, выбрасывая из него самое ценное, чтобы потом искусственно восполнять потери? Не лучше ли не терять витамины (и другие полезные вещества) вовсе? Во многих странах мира, традиционно потребляющих рис, есть на него стандарты. В них предусмотрены: рис сырец-зерно, рис цельный (то есть без лузги) и рис полированный (такие стандарты есть, например, в Венгрии, США, ГДР). Но, как ни странно, в Советском Союзе (а у нас в прошлом году было собрано 1,76 млн. т риса!) стандарт предусматривает лишь рис-зерно и крупу рисовую. А крупа — только шлифованная и полированная. Бурого, цельного риса нет даже в стандарте, а потому нет и в продаже. Я пытался узнать, отчего так происходит. Мне отвечали: бурый рис не пользуется спросом. И еще добавляли, что при большом выборе продуктов надобность в буром рисе отпадает. Однако сбалансированное сочетание элементов в одном продукте — не лучше ли зто, чем подбор тех же элементов из разных источников? Что же касается спроса, то его надо создать — не было когда-то спроса и на крабов. ...Я решил достать бурый рис и испробовать его хотя бы на себе. После двухмесячных поисков мне удалось раздобыть три* килограмма зерна в одной из московских биологических лабораторий, а во Всесоюзном институте зерна — обрушить этот рис. Так я стал обладателем бурого риса. Хотя в отличие от шлифованного бурый рис дольше
122 Рис, который мы не едим разваривается, имеет специфический запах, вкус и бурый цвет, он мне нравится. Может быть, мое мнение субъективно, но мне кажется, что я стал чувст-. вовать себя лучше... (Конечно, нужны более серьезные исследования, в том числе и биохимические. Однако, как мне кажется, гораздо важнее наблюдать за здоровьем и самочувствием людей, которые потребляют бурый рис — продукт, известный не одно тысячелетие.) Я надеюсь, что будет введен ГОСТ и на бурый рис — цельное, нешлифованное и неполированное зерно, и что такой рис поступит в продажу, тем более что приготовить его совсем про- МАСЛО ИЗ БЕЛЬГИИ У нас в продаже появилось масло в жестяных банках (из Бельгии). На банках написано: «Pure butter oil». По-моему, в переводе с английского означает «масло минеральное чистое». Так ли это? А. Данилова, Киев сто: достаточно исключить из технологии последнюю операцию — шлифовку или полировку. И еще я уверен в том, что такой рис найдет спрос. Конечно, шлифованный и полированный рис легче мыть, легче варить. Белоснежный, без запаха, он приятен на вид, его легко проглатывать, вовсе не жуя (что удобно тем, кто торопится, но не их желудкам). Бурый рис так не проглотишь... И в надежде, что такой рис появится в продаже, сообщу заранее некоторые кулинарные подробности. Бурый рис можно слегка недоварить (достаточно 10 минут варки) — он становится только вкуснее. К нему можно добавить не- А. Данилова перевела правильно только одно слово — «pure», что действительно означает «чистое». В переводе же остальных слов допущены ошибки. Первая: из всех значений «oil» почему- то выбрано именно «минеральное масло», хотя даже в карманных англо-русских словарях на первом месте стоит «растительное масло». У слова «oil» очень широкий смысл; им обозначают любые маслянистые вещества, независимо от их происхождения или назначения. Действительно, известны «olive oil» — оливковое масло, «cotton oil» — хлопковое масло и так далее. Вторая ошибка: при переводе каких-либо сочетаний из двух существительных всегда следует проверить, не служит ли оно самостоятельным термином. Свойство образовывать новые понятия путем объединения двух или более старых особенно характерно для немецкого много пшена или гречки. Уже в готовую кашу хорошо положить столовую ложку сухого или сгущенного молока, рубленый чернослив, немного сырой протертой тыквы или моркови. Возможны и другие добавки: протертый чеснок с растительным маслом, размоченные и сваренные на пару грибы, овощи — сельдерей, петрушка, укроп. Хороши и специи — тмин, бадьян, имбирь, гвоздика и т. п. — на любой вкус, но с учетом диеты. Впрочем, когда бурый рис появится в магазинах (хорошо бы скорее!), вы сами, наверное, придумаете блюда не хуже... Г. С- ЧЕРНЫЙ языка, с такой же особенностью мы сталкиваемся и в* английском. К сожалению, англо-русские словари далеко не всегда приводят значения устойчивых словосочетаний и фразеологических оборотов. Поэтому во всех сомнительных случаях следует обращаться к толковым словарям английского языка. Приведем пример. «Butter» — это сливочное масло, «boat» — лодка, а сочетание «butter boat» — не лодка из сливочного масла, а соусник. A «butter fingers» — не жирные пальцы, а растяпа... Сочетание «butter oil» есть в американском толковом словаре Вебстера («Webster's new international dictionary of the English language», USA, 1937). Оно истолковывается как сливочное масло, растопленное и очищенное. Значит, надпись на банках следовало бы перевести: «Чистое топленое масло». В таком качестве нам его и продают.
Полезные советы 123 Как уберечь бумагу от огня Люди издавна пытались найти способы защиты целлюлозных материалов — бумаги, дерева, ткани от огня, Сейчас создано немало огнезащитных составов,которые широко применяют в технике. Но такая же задача может стоять и перед людьми, далекими от техники и от источников специально выпускаемых про' мышленностью веществ. Например, перед членами школьного' химического кружка или актерами театрального кружка: скажем, необходимо предохранить от огня какую-нибудь деталь декорации.,. Серьезные работы по химии огнезащитных средств были впервые предприняты не так уж давно — в конце XVIII века. А Лавуазье установил: чтобы надежно защитить материал от огня, необходимо пропитать его такими веществами, которые либо легко плавятся и при плавлении покрывают материал плотной защитной пленкой, либо разлагаются при нагревании с выделением большого количества негорючих газов. А еще лучше те огнезащитные составы, которые обладают обоими свойствами сразу — и плавятся и образуют защитное газовое облако. В поисках таких веществ мюнхенский профессор И, Фукс (в первой половине XIX в.) сплавлял песок с содой. Кстати, ему первому удалось получить так называемое растворимое, или жид-' кое стекло. Поэтому на протяжении многих лет жидкое стекло называли фуксовым. Так вот, смеси, приготовленные на основе фуксова стекла с мелом и другими добавками, и сейчас самые распространенные огнезащитные краски. Таких смесей или индивидуальных веществ сейчас известно немало. Чтобы бумага или ткань не боялись огня, их можно пропитать водным раствором буры. Когда пропитка на поверхности материала высохнет, образуется пленка, содержащая кристаллизационную воду. При температуре 350— 400° С эта вода выделяется из пленки. А при 741° С бура плавится, образуя бесцветную стекловидную массу, которая надежно защищает бумагу от пламени. Для той же цели пригоден водный раствор борной кислоты, или еще лучше борнокислого .аммония. При нагревании последнего выделяется аммиак, и кроме того, образуется защитная оплавленная пленка. Существуют и другие огнезащитные пропитки. Например, фосфорнокислый аммоний (двухосновный). При нагревании' он тоже разлагается с выделением аммиака и переходит в фосфорную и пирофосфорную кислоты, которые, плавясь, покрывают пропитываемые ими материалы вполне надежным защитным ' слоем. Двухосновный фосфорнокислый натрий при нагревании выделяет воду, а расплавленный тоже превращается в прочное пленочное покрытие. Очень распространенное огнезащитное средство — хлористый аммоний (нашатырь). Он легко растворяется в воде; поэтому не составит большого труда приготовить из него раствор для пропитки. При нагревании хлористый аммоний возгоняется без разложения, образуя много белого дыма, который осаждаясь на холодной поверхности, образует белый осадок. Чрезвычайно высокими огнезащитными свойствами обладает бромистый аммоний, но применение его ограничено, прежде всего из- за дороговизны этого вещества. И наконец, для защиты материалов от огня можно воспользоваться либо составом, состоящим из 17 вес. ч. хлористого аммония и 3 вес. ч. бурЫ/ либо смесью сульфата аммония с хлористым натрием. Более подробные сведения об огнезащитных составах можно найти в книге И. А. Целикова и С. Г. Ве- денкина «Огнезащитные краски и составы», М., 1970 г. А. КОЗЛОВСКИЙ
124 Консультации О ЗОЛОТОМ КОРНЕ Мне хотелось бы узнать подробнее о растении, дающем «золотой корень», которому приписывают лечебные свойства. Правда пи, что оно растет . только в Восточной Сибири! С. К. Бойко, Александрия Кировской обл. «Золотым корнем» иногда называют корень родио- лы розовой (Rhodiola rosea Z). Этот многолетний полукустарник растет не только в Восточной Сибири, но и на Алтае, в горах Средней Азии, на севере Европейской части нашей страны и даже в Арктике. Внешне родиола похожа на всем известную «заячью капусту», или очиток пурпурный. Сходство не случайное — растения принадлежат к одному семейству толстянковых. Из прямого толстого корня родиолы отходят не менее прямые стебли, покрытые в основании перепончатыми и чешуйчатыми листиками. Повыше на стебле сидят более крупные и плотные листья, а на самой верхушке в разгар лета появляется плоское соцветие из множества мелких желтых или зеленоватых цветов. Целебным в растении считается - только корень. Золотым его назвали, вероятно, потому, что снаружи он на самом деле золотистый; внутри же — белая горькая и вяжущая на вкус мякоть. Корень родиолы розовой содержит гликози- ды, дубильные вещества A5,6%), эфирные масла E%)f органические кислоты (галловую, щавелевую, янтарную, лимонную, яблочную) и лактоны. Исследование спиртового экстракта из корня показало, что он действительно стимулирует животных, но в то же время очень токсичен: у кошек, которым давали препарат (доза — 0,1 мг/кг), артериальное давление быстро падало до нуля, и животные погибали. Препарат, очищенный от балластных веществ (смолы, дубильные вещества и др.), оказался менее токсичен, но и стимулирующее действие его слабее. Этот препарат получил название «родозин». Сейчас он находится в стадии клинических испытаний. Только по окончании их Министерство здравоохранения СССР сможет решить, будут ли применять родозин как лекарство или нет. Однако независимо от того, каким будет решение министерства, считаем своим долгом предостеречь читателей от приобретения золотого корня. Преувеличенные слухи о его лечебных свойствах привели к тому, что во многих места*, а в курортных почему-то в особенности, нередко под видом золотого корня продают корневища всевозможных растений, лишь отдаленно напоминающих настоящий. Лечение настоем и отваром из таких корней в лучшем случае не даст никаких результатов, а в худшем — причинит сильный вред. Не следует заниматься самолечением и настоящим корнем. Это может вызвать тяжелое отравление. Любые препараты, содержащие гликози- ды (а экстракт корня относится именно к таким веществам), должны быть особенно тщательно приготовлены и очищены; не менее важно правильно подобрать дозы. Выполнить все это может только фармацевт и врач. ЧЕМ КРАСИЛИ ШАЛИ ДЛЯ ПРАБАБУШЕК У меня есть шаль, полученная мною в подарок от бабушки, а она ее тоже получила в наследство. Ткань уже ветхая, а краски на ней по-прежнему яркие и красивые. Какими красителями красили раньше ткани! А. П. Дорошенко, Днепропетровская обл. Первый синтетический краситель был создан около 120 лет назад, а до этого ткани красили природными пигментами — животного и растительного происхождения. Из улиток и слизняков получали пурпур — теперь его именуют пурпуром древних. Этим веществом окрашивали шерсть и натуральный шелк в различные оттенки фиолетового цвета. Из высушенных самок особых насекомых — кошенили выделяли кармин, которым шерсть и шелк красили в алый цвет. Известна была краска индийская желтая: ее добывали из мочи коров, которых кормили листьями манго. Из растительных красок, кроме всем известного индиго, применяли крапп из корней марены, им в красный цвет красили хлопчатобумажные и шерстяные ткани. Синий и черный цвет шерсти и шелку придавали с помощью синего сандала, который получали из кампешевого дерева. А краски катеху или каша, выделенные из сока некоторых сортов акаций, делали ткани коричневыми. Красильщикам было известно еще несколько десятков разных красителей, и все они сошли со сцены. Хотя не сразу и не полностью. Некоторые из них были воспроизведены искусственно — ализарин и индиго; до недавнего време-
Консультации 125 ни их широко применяли. Но и они постепенно потеряли свое значение. Правда, из-за очередного каприза моды недавно интерес к индиго возродился снова, причем как раз к слабой стороне этого красителя — невысокой устойчивости к трению. С помощью индиго сейчас красят хлопчатобумажную ткань, из которой шьют всем известные джинсы. Со временем на таких брюках коленки и другие трущиеся места вытираются и становятся светлее, а это как раз и модно. В нашей стране ичдиго красят ткани, из которых потом делают гюйсы — знаменитые матросские воротники. На такой ткани хорошо вытравливаются белые полоски, а кроме того, после стирки (особенно с небольшим количеством хлорной извести) гюйс становится бледно-голубым; по нему можно безошибочно узнать настоящего морского волка. КАК ПОЛУЧИТЬ СУСАЛЬНОЕ ЗОЛОТО Как получить в домашних условиях сусальное золото! В учебнике Н. Л. Глинки «Общая химия» говорится, что его можно получить иа- греввиием оловянных опилок с серой и нашатырем, но, к сожвлеиию, не сказано, сколько нужно брать этих веществ. А. Васильев, Ростовская обл. 'Оказалось, что уточнить рецепт из учебника Н. Л. Глинки не так-то просто. Наконец, нам попалась в руки старинная книга со всевозможными советами, изданная в 1885 году. В ней был и рецепт приготовления сусального золота. Приводим отрывок из книги: «Если б захотели непосредственно накаливать олово и серу в соответствующих количествах, то получили бы только зернистое олово и серные пары, так как дву- сернистое олово легко разлагается в высокой температуре; поэтому к смеси прибавляют летучее тело, например нашатырь, который при своем улетучивании связывает много теплоты и таким образом понижает температуру. Обыкновенно нагревают в короткогорлой колбе равные части оловянных стружек, серы и нашатыря; двусернистое олово возгоняется прекрасными золотистыми чешуйками, которые наполняют горло и дно сосуда. Их соскабливают и промывают. По своему прекрасному цвету и неизменности, особенно от сероводорода, они употребляются для бронзирования дерева, гипса и папье-маше. Разведенное камедной водой и высохшее в раковинах, муссивное золото (другое наименование двусер- нистого олова. — Ред.) продается под именем раковинного золота». Существуют и. более современные способы получения двусернистого олова, но, к сожалению, с помощью ртути. В домашних условиях, без хорошего вытяжного шкафа такие операции проводить не стоит. Напоминаем, что подробно о сусальном золоте рассказывалось в заметке «Сусальное золото», помещенной в «Химии и жизни», № 10 за 1971 год. АНТИГЕН И АНТИТЕЛО Я знаю, что геи — это единица наследственности. Но вот недавно, тоже в научно- популярной литервтуре мне встретилось непонятное слово «антиген». Это квкое-то противопоставление гену! Э. В. Рахимов, Ашхвбад Что такое ген, сейчас знают многие. А антигену повезло меньше. Это термин из науки об иммунитете — иммунологии. Она находится на стыке биологии и медицины и изучает одну из интереснейших- особенностей организма: способность его бороться с различными инфекциями, в частности с помощью особых белковых веществ — антител. Антиген — это как раз то, что вызывает в организме появление антител. (Надо сказать, что эти два термина удачными считать нельзя, они могут запутать кого угодно; судите сами: антиген по-русски — рождающий противоположное, которое почему-то именуют антителом, но с таким же успехом антиген можно было бы именовать телом — ведь оно вызывает появление антитела; а если идти дальше, то антитело в свою очередь можно было бы назвать и антиантигеном). С антигенами мы сталкиваемся ежедневно; пожалуй, даже чаще, чем хотелось бы. Например, вирусы гриппа Да и вообще любые вирусы — совокупность антигенов. Змеиный яд — тоже набор антигенов, а лечебная сыворотка — не что иное, как препарат, содержащий спасительные антитела. Встречаясь в крови с молекулами опасных для человека змеиных токсинов, антитела связывают их. Связывают Почти в буквальном смысле фтого слова; образуется комплекс антиген — антитело, в котором многие токсины утрачивают свою активность и постепенно разрушаются. В организме в ответ на появление определенного антигена вырабатывается соответствующее внтитело (антитело против змеиного яда, например, не сможет обезвредить вирус гриппа). Природа такой специфичности долго была загадкой; не все ясно даже и сейчас, но уже твердо установлено: молекулы антигенов так устроены, что на их поверхности есть ряд выступов, а в молекуле антител образуются точно соответствующие им по глубине и форме впади-
126 Консультации ны; антитело, словно перчатка на руку, надевается на антиген. Антиген не может менять свои антитела как перчатки: антитело, раз севшее на антиген, так и остается на нем вплоть до его гибели. О КОРКАХ НЕЗРЕЛЫХ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ Что за вещества содержатся в корках незрелых грецких орехов! С. Н. Голубев, Ставрополь В народной медицине издавна применяли плодовую корку зеленых грецких орехов (Cuglans regia) в виде отваров и других снадобий. Лечили ими золотуху, рахит. Исследования корки показали, что в ней содержатся дубильное вещество нуцитаин, довольно много аскорбиновой кислоты и красящее вещество, которое назвали югланином. Одно время полагали, что это алкалоид, но затем было доказано, что ни в листьях, ни в корках грецких орехов алкалоидов нет, а югла- нин — соединение из группы так называемых гидроли- зуемых таннидов. Из отваров корки было выделено еще одно вещество — юг- лон, или 5-окси-1,4-нафто- хинон. Он обладает антимикробной и фунгицидной активностью- и, вероятно, представляет собой главное лечебное начало корки. Юг- лон удалось синтезировать в лаборатории и исследовать его лечебное действие более подробно. Испытыва- лись препараты в виде мазей на вазелине и ланолине, а также водно-спиртовые, масляные и эфирные растворы. Юглоном удавалось вылечить некоторые кожные заболевания, например кожный туберкулез, туберкулезную волчанку. Испытывали препарат и в ветеринарной практике. Однако в официальный перечень лекарств, применяемых в СССР, юглон не вошел. Из корки орехов можно добывать не только лекарственные препараты. Там, где орех растет, из его корок делают очень прочную темно-коричневую краску для шерсти и черную для дерева. В старину отваром из кожуры грецкого ореха красили и 'волосы. ЧЕМ КЛЕИТЬ МОЮЩИЕСЯ ОБОИ Ответьте, пожалуйста, каким клеем следует клеить моющиеся обои к стене, ранее покрашенной масляной краской или побеленной меловым раствором. В. Б. Шефтолович, гор. Жданов Моющиеся обои сделаны из бумажной основы, на которую накатана тонкая полимерная пленка. Приклеивать их к стене, как и обычные бумажные обои, следует с помощью крахмального клейстера. Причем если они из тонкой бумаги, их промазывают холодным клейстером один раз. Обои из плотной бумаги следует промазать два раза теплым крахмальным клейстером. Поверх масляной краски обои клеить можно. Но там, где слой краски держится плохо, его необходимо удалить. Очищенные места выравнивают шпаклевкой и оклеивают старыми газетами. Меловую же побелку перед клейкой обоев нужно полностью удалить. Затем стену обрабатывают клейстером и оклеивают бумагой. Существует еще один вид моющихся обоев — из по- ливинилхлорида. Их клеить просто, потому что на них уже есть клей. Кстати, моющиеся обои — синтетические и на основе бумаги — не рекомендуется клеить во всей квартире. Они не пропускают воздуха, не впитывают влагу, отчего микроклимат жилого помещения заметно ухудшается. Такими обоями лучше оклеивать стены в коридоре, прихожей и на кухне. КАК ПРИГОТОВИТЬ ОЛИФУ Прошу вас сообщить способ изготовления олифы. В. Ф. Игивтьевский, Батайск Ростовской обл. В старину олифу варили только из льняного масла. Для этого пригодна любая металлическая посуда и любой способ нагрева — газовая плита, керосинка. Следует только помнить, что льняное масло может воспламеняться, как собственно и любое масло, поэтому при работе с ним следует соблюдать известную осторожность: заполнять сосуд маслом не более чем на 3/б его объема и нагревать его медленно. Сначала из масла выделяется вода (ее выделение прекращается только при 110— 120° С) и, кроме того, образуется пена, особенно если берут свежее масло. Нужно следить, чтобы температура масла не поднималась выше 160° С. Через 3— 5 часов нагрева масло полностью обезводится и пена в нем больше образовываться не будет. Тогда к нему можно начинать добавлять сиккатив, О том, как его готовят, скажем несколько позднее, здесь же заметим, что в масло сиккатив вводят, чтобы олифа быстрее высыхала. Добавляют сиккатив по 30—40 г на каждый литр нагретого масла. А так как введение добавки бурно вспенивает массу, вводить сиккатив следует осторожно, небольшими порциями. Готовую смесь греют еще несколько минут, а потом охлаждают. Для приготовления сиккатива (резината марганца) 100 весовых частей канифоли расплавляют при температуре 150° С. Затем в расплав небольшими порциями добавляют 5 весовых частей перекиси марганца. Так как
Консультации 127 эта масса тоже сильно пенится, каждую следующую порцию окиси марганца следует добавлять только после того, как спала пена от предыдущей добавки. Когда введение перекиси марганца закончено, температуру массы доводят до 190—200° С, после чего ее варят З-1—4 часа. Чтобы установить, готов ли сиккатив, каплю массы наносят на стекло; если капля получается прозрачной, сиккатив готов. Можно сделать олифу и из подсолнечного масла, но она будет хуже, чем из льняного, так как подсолнечное масло полувысыхающее. Егр постепенно подогревают до 280° С. Когда в нем начнут образовываться густые темные хлопья, нагрев прекращают. Затем масло охлаждают, после чего фильтруют через сложенную несколько раз марлю. К профильтрованному маслу добавляют сиккатив — по 20 г сиккатива на каждый килограмм масла. КАКИЕ КРАСИТЕЛИ ЛУЧШЕ — ПРИРОДНЫЕ ИЛИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ! Почему современные ткани так быстро выцветают! Поаиниы ли в этом синтетические красители! Г. Петрова, Красноярск Даже среди сведущих людей приходится сталкиваться с убеждением, что природные красители были лучше современных синтетических. А ведь это не так. Современные красители окрашивают ткани в более яркие тона, дают более прочную окраску, и в то же время они намного дешевле природных (пурпур древних в 5000 раз дороже аналогичного синтетического красителя). Кроме того, вместо нескольких десятков природных пигментов сейчас в распоряжении красильщиков около 7000 синтетических красителей разных марок. В чем же тогда дело? Причин, почему современные ткани быстро выцветают, несколько. Чтобы молекула красителя соединялась с макромолекулой волокна, нужно с пути красителя убрать другие вещества, поэтому ткань перед крашением очищают, отваривают, отбеливают. Кроме того, хлопок необходимо еще промерсери- зовать, то есть обработать концентрированным раствором щелочи; после такой обработки волокна лучше впитывают краску, а ткань становится блестящей и красивой. Шерсть для той же цели необходимо проУлори- ровать. К сожалению, на красильных производствах далеко не всегда хлопчатобумажные ткани подвергают мерсеризации, а шерстяные хлорируют и того реже и даже не отбеливают. Какие же могут быть тут претензии к красителям? Во времена прабабушек с крашением не спешили; ализарином, например, ткани и пряжу красили в течение нескольких недель, буквально выхаживая яркий и прочный пунцовый цвет. Позднее процесс интенсифицировали, и крашение сократилось до одной недели, а потом и до нескольких часов. Сейчас на производстве красят со скоростью 50 метров ткани в секунду, а со временем будут еще быстрее A00 м/сек). Красители к подобным скоростям еще не готовы. Немногие молекулы красящих веществ успевают осесть на волокнах. Англичане же говорят «easy on, easy off»; смысл фразы таков— легко закрепилось, легко и удаляется. Причем у каждого красителя своя природа, свой характер; чтобы он заиграл на ткани, надо знать его природу и умело пользоваться ею. А. ЧЕРНИЦКОМУ, Ленинград: Твердый осадок, кото- рый появился на дне сосуда с формальдегидом, скорее всего параформ — полимер формальдегида. П. М. МАШКОВОЙ, Свердловск: Ромовая эссенция в отличие, скажем, от грушевой или ананасной, не индивидуальное химическое соединение, а смесь сложных эфиров органических кислот — от уксусной до капроновой. Л. Н. ПЛАТОНОВУ, Краснодар: К сожалению, нам не удалось выяснить, что за растение «плакун»; возможно, это какое-то местное название. А. РЯДНОВУ, Краснодар: Чтобы сохранить рисунки, сделанные пастелью, карандашом или углем, их покрывают спс циальными лаками-фиксити вами; продают лаки в мага зинах «Художественный со лон». С. ШМИДТУ, Кемерс во: Наборы «Юный химик^ по почте сейчас не высылают; продаются они только в магазинах «Детский мир^к Л. А. ПОРОХНЕ, Харьков: Меховщики утверждают, что выделка шкурки кролика — самый сложный процесс во всем скорняжном деле; в домашних условиях вряд ли можно выполнить правильно все операции. П. И. ИВА НОВОЙ,.Липецкая обл.: По словам знатоков, прогнать крота с огорода можно,— опустив на веревке в его норку голову селедки: не вынеся селедочного духа, крот тут же покинет убежище и никогда не вернется в столь неприятное, с его, крота, точки зрения, место..
В номере: A. И. Михайлов Л. Мельникова B. В. Станцо A. В. Кессеиих Н. А. Агаджанян, А. Ю. Катков А. С. Чеголя И. В. Лукин Р. М. Короткий, М. М. Нейдинг Д. Я. Эйдельман А. Дмитриев Е. Маленков Э. Трифонов Ж. Крю B. Н. Ильинский А. Г. Иванов А. Г. Сутугин Я. Б. Мордкович Н. М. Рейнов \. П. Александров B. Красногоров М. Софер C. Беленький Г. С. Черный 2 ИНФОРМАЦИЯ, ДОСТУПНАЯ ВСЕМ 10 СВЕТ УПАЛ НА КРИСТАЛЛ 17 РАДОН ' 22 ЧАСЫ ДЛЯ МОЛЕКУЛ 28 ЙОГИ ВЛАДЕЮТ АНАБИОЗОМ! 36 ОДЕЖДА ИЗ СИНТЕТИКИ: ЗА И ПРОТИВ 42 ЧЕТЫРЕ ИСТОРИИ О ПОЛИАМИДНЫХ ВОЛОКНАХ 47 ГАЗ ПЛЫВЕТ ПО ОКЕАНАМ 49 И ГРЯДЕТ ВЕК «МИЛЛИОНЕРОВ» 52 ГЕЙЗЕР ПРЕДСКАЗЫВАЕТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 56 КТО КОГО... 62 ГОЛОВОЛОМКИ ФАГА ц-1 66 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЩЕГО МЕДИЦИНА — МЕДИЦИНА БУДУ- 71 ЗНАЧКИ ДОБРОХИМА 72 ПУТЕШЕСТВИЯ ХЛОРОФИЛЛА 78 НАСТУПЛЕНИЕ НА БУРЫЙ ГАЗ 83 АБСОЛЮТНО БЕЗВРЕДНЫЙ ЯДОХИМИКАТ 90 ВОСПОМИНАНИЯ О ПАВЛЕ ПАВЛОВИЧЕ КОБЕКО 97 ПОСЛЕСЛОВИЕ 112 НИЧЕГО НЕВОЗМОЖНОГО 118 КРОТ —ТРУДЯГА 120 СТРАННЫЕ ПОСТУПКИ СКВОРЦОВ 121 РИСГ КОТОРЫЙ МЫ НЕ ЕДИМ 8-Последние известия 15 Из писем в редакцию 32 Новости отовсюду 45 Справочник 46 Технологи, внимание! 53 Фотоинформацив 69 Информацив 88 Статистика 100 Клуб Юный химик 108 Словарь науки 110 Книги 115 Короткие звметки 116 Пишут, что... 123 Полезные советы 124 Консультации 127 Переписка АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Тепвфоиы для справок: I35-90-2G и 135-52-29 (& издательство «Неука». «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ», 1974 Технический редактор Э. И. Михлии Корректоры Т. Д. Мирлис, Е. И. Сорокина Т. 13150. Сдано в набор I2/VII 1974 г. Подписано к лвчати 22/VIM 1974 г. Бум. п. 4. Усл. печ. л. 10,4 Уч.-иэд. п. 11,7 Бумага 7CXlC8'/i6- Тираж 22G 000 экэ. Цена 30 коп. Заказ 1467 Чеховский гопиграфический комбинат Союэлолиграфгрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по депам издательств, полиграфии и книжной торговли, г. Чехов Московской области
fiV Зачем меч рыбе —меч? И действительно, зачем ей длиннющее костяное рыло — отросток верхней челюсти, который называют мечом? Де затем, что если бы рыба-меч, как говорят, рылом не вышла, то ей не принадлежали бы рекорды в скоростных заплывах (онв развивает неимоверную скорость в 130 километров в час). Меч легко рассекает воду, то есть, выражаясь специальным языком, улучшает гидродинамическую характеристику тела рыбы. Но на одном мече далеко не уедешь; нужны еще неутомимые мышцы, сердце и белковая смазка — муцын. Это белковое вещество уменьшает трение тела о воду и тем самым помогает мчаться с головокружительной быстротой. Благодаря всей этой амуниции рыба-меч догоняет даже таких скороходов, как летучие рыбы и акулы. Крупную жертву она пронзает или рубит своим страшным мечом, а потом заглатывает ненвсытным беззубым ртом. А задумывались ли вы над тем, что случится, если на стокилометровой скорости нос к носу столкнутся две какие-нибудь рыбины? Ничего хорошего, конечно, не будет. Но рыбе-меч такое столкновение ничем не грозит. От неприятностей ее спасет все тот же меч — он превосходный амортизатор. Под твердой поверхностью этого острого оружия скрыты ячейки, заполненные жиром. Вместе с мощными хрящами они сохранят лоб громадной рыбины в целости, даже если она врежется в жесткий борт судна. К сожалению, рыба-меч слишком увлекается подобными пиратскими наскоками. Более того, она не стесняется вонзать меч в тело ни в чем неповинных китов, сожрать которых она, конечно же, не в состоянии. Так что и под бесстрастной поверхностью океана бряцание оружием приводит к напрасному кровопролитию. ;'^ШЩ-1^. .\А 5з
1«• ^ Искусны ль были ^прёдкиТ Тим * Эта операция, выполненная в 1962 году в столице Перу— Лиме была и обыкновенной, и необыкновенной. Молодому мужчине, получившему при катастрофе травму головы, произвели трепанацию черепа по методике, которой владеет любой квалифицированный хирург. Поскольку все было сделано вовремя и хорошо, исход оказался тоже обыкновенным, благополучным: пациент выздоровел. А необыкновенным было то, что перуанский хирург Франсиско Грана оперировал своего пациента бронзовыми хирургическими ножами, долотами и щипцами древних врачей-инков, найденными при раскопках исчезнувшей столицы некогда могущественного государства. Старинные инструменты, изготовленные, как определили археологи, более семи веков назад, перед операцией только тщательно вычистили, наточили и простерилизовали. Правда, зту операцию стоит все-таки отнести не столько к экспериментальной хирургии, сколько к экспериментальной археологии — направлению исторической науки, которое строит свои исследования на воспроизведении в опыте процессов изготовления древних орудий труда и их использовании. Археологи-экспериментаторы, например, собственноручно изготовляли каменные топоры, рубили ими деревья, выдалбливали челны — и выяснили, что при таких орудиях и при известном навыке, конечно, производительность труда не столь низка, как это представлялось прежде. А хирург из Лимы доказал, что инструменты его коллег-предков отвечают даже современным требованиям. Стоит добавить, что трепанация чврепа — одно из самых древних хирургических вмешательств. В Индии оно было известно еще в VI столетии до н. э. А аборигены Новой Гвинеи практиковали его задолго до открытия своих островов европейцами. Еще не зная бронзы, они пользовались каменными инструментами. C-W7/7. Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050