Текст
                    ISSN O130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
научно-популярный журнал
академии наук ссср
2
1982


<* • **•-
химия и жизнь Ежемесячный науч-о-попупйрн No 2 феврвль 1982 ру н С 60 лет CCCD Ресурсы Элемент №... Архив Размышления Уроборос Гипотезы Жмаые лаборатории Вещи и аещества Земля и ее обитатели Проблемы и методы современной науки В зарубежных лабораторияг Полезные советы химикам Литературные страницы Фантастика НИЖНЕКАМСК. ПЕРВЫЕ ПЯТНАДЦАТЬ ЛЕТ И. X. Садыков. НАРАЩЕНИЕ Ю. Зварич. ШКОЛА НА ПРОСПЕКТЕ ХИМИКОВ С. Пермезский. ЕСТЬ ЛИ ПРЕДЕЛ УРОЖАЙНОСТИ Ю. П. Лаптев. ХРАНИЛИЩА ЖИЗНИ В. С. Кудрявцев. ПЕРВОРОДНОЕ ЖЕЛЕЗО Н. Бартлетт: «КОЛЛЕГИ НЕ ХОТЕЛИ ВЕРИТЬ» А. фон Антропофф. ВАЛЕНТНОСТЬ БЛАГОРОДНЫХ ГАЗОВ И ИХ ПОЛОЖЕНИЕ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Р. Баландин, В. Динисенко. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ВЕЧНОСТЬ ЖИЗНИ ЗАРЕГИСТРИРОВАНО БИОПОЛЕ? В. В. Правдин. СМОТРИ В КОРЕНЬ Н. Малышева. ДЛЯ ЧЕГО МАМОНТУ БЫЛИ НУЖНЫ БИВНИ? А. А. Нейфах. ТОЛЬКО ДАРВИНИЗМ 1 Б. Симкнн. САМШИТ П. Лещенко. КОРОЛЕВСКИЙ ПУРПУР В. Е. Гомелюк. КРЫСЫ НЫРЯЮТ В ПОЛЫНЬЮ О. В. Михайлов. ТРЕТЬЕ ИЗМЕРЕНИЕ НА ПЛОСКОСТИ И. Ильин. ГОЛОГРАФИЯ ДЛЯ ФОТОХИМИИ Г. Д. Харач. РЕАКТОР — ПЕНИЦИЛЛИНОВЫЙ ПУЗЫРЕК Э. Андроникашвили. ВОСПОМИНАНИЯ О ЖИДКОМ ГЕЛИИ. Продолжение Э. И. Федин, Г. Б. Шульпин, С. В. Гирман. Нобелевские премии 19В1 года В. Полищук. Смысл 54 2 4 7 10 ' 12 15 24 28 30 35 36 ЗВ 40 48 51 55 60 65 76 78 86 88 ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! НА ОБЛОЖКЕ. — рисунок Г. Басырова к статье . * Геологическая вечность жизни». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — средневековая гравюра, изображающая селъсщхозяйственные • работы. С той поры урожаи выросли раз в десять. А какими они могут быть в дальнейшем?. Об этом — статья *Есть ли предел■ урожайности». 22 ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ФОТОИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 37 47,93 5В 67 68 70 77 94 96
Нижнекамск. Первые пятнадцать лет Осенью прошлого года одному из новых промышленных центров Татарии — городу Нижнекамску исполнилось пятнадцать лет. Для городской истории это очень короткий срок. Но за три пятилетки население Нижнекамска выросло до 150 тысяч жителей. В городе работают 44 детских сада, 17 общеобразовательных, две музыкальные и одна художественная школа, 8 профессионально-технических, музыкальное, педагогическое и медицинское училища, два техникума, филиал Казанского химико-технологического института. В Нижнекамске 2 миллиона квадратных метров жилья, 55 общежитий, в которых живут 25 тысяч молодых людей. В городе нет ни одного барака, ни одного неблагоустроенного дома. В каждой квартире — горячая вода, и при этом здесь нет котельных — все тепло дает ТЭЦ. На каждого жителя Нижнекамска приходится 16 квадратных метров озелененной городской площади; у каждой четвертой семьи есть за городом садово-огородный участок. Здесь самая высокая в республике рождаемость: 24 ребенка на тысячу жителей в год. 16 тысяч детей нижне- камцев проводят лето в пионерских лагерях. Средний возраст горожанина — 26 лет. Жизнь новому городу дал и два промышленных предприятия, каждое — крупнейшее в своей отрасли. Это производственные объединения «Нижнекамск- нефтехим» и «Нижнекамскшина». К концу X пятилетки объединение «Нижнекамскнефтехим» выпускало продукции почти на 800 млн. руб. в год. По средней выработке на одного работающего Нижнекамск опережает все промышленные центры Татарии, включая Набережные Челны. За X пятилетку объем промышленного производства в Нижнекамске вырос в 2,4 раза, около двух третей этого прироста получено благодаря техническому
перевооружению и интенсификации действующих мощностей. Производительность труда на предприятиях города возросла на 55%, прибыль — почти втрое. Выпуск продукции со Знаком качества в общем объеме производства достиг 38%. Нижнекамску пошел шестнадцатый год... Фото из нижнекамской городской газеты «Ленинская правда» и ТАСС BAD ft'' '■ " В В А I»
Наращение О том, как будет развиваться промышленность города дальше, рассказывает первый секретарь Нижнекамского горкома КПСС Ильдус Харисович САДЫКОВ. Все прошедшие годы, все три пятилетки, которые существует наш город, темпы его промышленного развития постоянно нарастали. До 1971 года нефтехимики ввели три крупных производства, к 1975 году еще семь, к концу X пятилетки еще четырнадцать. За несколько последних лет пущены три крупных шинных производства — в 1976, 1978 и 1980 годах. Это были необычные пуски. Приведу всего несколько примеров. В конце первого года X пятилетки в объединении «Нижнекамскнефтехим» закончилось строительство третьей очереди производства изопрена. Это большое производство, на его освоение по нормам отводится год, а освоено оно было втрое быстрее. В апреле 1978 года построена установка первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ и освоена за два месяца вместо четырех по действующим нормам. Так нефтехимики пускали все новые мощности. Как же это удавалось сделать? Объединение концентрировало силы на пусковых объектах. Достаточно сказать, что перед пуском нефтеперерабатывающей установки на ней работали около 2,5 тысяч строителей, монтажников, эксплуатационников, сюда были направлены десятки лучших, самых опытных специалистов с действующих производств. Всего за годы X пятилетки на пусковые объекты перевели 1310 человек, в том числе 268 коммунистов. На предприятиях города такая работа стала традиционной. Весьма интересен опыт шинников в освоении новых мощностей. По сути дела, они п у с кал и н овые з авод ы до за- вершения строительства: брали полуфабрикаты, изготовленные на действующих производствах, а собирали и вулканизировали шины, выпускали продукцию на заводе, который еще не был достроен. Таким образом удавалось решить сразу две важнейшие задачи. Во-первых, досрочно начинался выпуск продукции, причем отнюдь не символической: за девять месяцев 1980 года на заводе грузовых шин, еще в то время не пущенном, еще недостроенном, шинники дали продукции на несколько миллионов рублей. А во-вторых, так загодя готовили кадры. За X пятилетку шинники увеличили выпуск продукции в 3,45 раза, а производительность труда — в 2,1 раза. И этого добился коллектив, в котором две трети людей лишь недавно впервые увидели, как делают шины. Наш опыт в досрочном пуске и освоении новых мощностей отмечен в недавнем Постановлении Центрального Комитета КПСС о работе Нижнекамского городского комитета партии. Для нас это поистине драгоценный опыт. Ведь темпы развития Нижнекамского промышленного узла не замедляются. В XI пятилетке мы будем работать с еще большим ускорением. В ближайшие годы нефтехимики должны пустить семнадцать новых производств. Это первый в стране комплекс окиси пропилена со стиролом и простыми полиэфирами; это мощности по выпуску поверхностно-активных веществ для повышения нефтеотдачи пластов (замечу, кстати, что тонна ПАВ позволяет добыть дополнительно 40—80 т нефти); это новые производства различных каучуков, изопентана, дорожных битумов. В объединении «Нижнекамскшина» добавятся новые мощности по выпуску шин для КАМазов, для различных сельскохозяйственных машин. Однако строительство новых заводов и производств — не единственный и, может быть, даже не главный путь развития нижнекамских промышленных предприятий. Еще несколько лет назад мы взяли курс на реконструкцию и техническое перевооружение действующих установок, производств, целых заводов. Это необходимо не потому, что они устарели, а потому, что на тех же площадях, не останавливая вы- 4
пуск продукции, можно получать ее значительно больше. Мы не первый год наращиваем мощности действующих предприятий. За последние десять лет, например, производство изопренового каучука возросло втрое. Основа основ наших нефтехимических производств — блоки газоразделения (ЦГФУ) дают продукции на треть больше, чем заложено в проекте. Только благодаря наращению нефтехимики в X пятилетке получили дополнительной продукции более чем на изопрена, изопренового каучука, бутил- каучука. По сути дела, это будут новые крупные предприятия. Итак, новые мощности плюс наращение. Объем продукции в объединении «Нижнекамскнефтехим» возрастет в 1,6 раза, к концу пятилетки — до 1260 млн. руб. в год; у шинников прирост намечен еще выше — в 2,4 раза. При интенсификации действующих производств и наращении их мощностей, при проектировании новых установок, 950 млн. руб., благодаря интенсивному использованию мощностей — еще на 169,1 млн. руб. Наращение выгоднее строительства новых заводов, значительно дешевле. Затраты на увеличение действующих производств составляют примерно пятую часть капиталовложений в новые предприятия. Но этим выгоды не исчерпываются. Наращение по сравнению с новым строительством позволяет экономить во всем: меньше расходуются энергия, сырье, труд. Увеличивается производительность труда. И потому в XI пятилетке у нас в Нижнекамске курс на наращение сохранится. Нефтехимики продолжат наращивать выпуск производств, заводов используются самые последние достижения науки и техники. Возьмем, к примеру, наши шинные заводы. Это самые передовые предприятия отрасли, шинные заводы третьего поколения: в производствах, где традиционно преобладал нелегкий ручной труд, где механизация затронула (и то сравнительно недавно) лишь часть операций, сейчас 95% технологических процессов комплексно механизированы и автоматизированы. Недавно на заводе грузовых шин начали работать операторы ЭВМ — никогда прежде среди шинников не было таких специалистов. Я уже упоминал завод поверхностно- 5
активных веществ, который мы должны построить и пустить в XI пятилетке. Это будет уникальное по мощности, полностью автоматизированное производство: высочайшее качество продукции, предельно низкие расходы сырья и энергии, никаких неутилизированных отходов и вредных выбросов в атмосферу. Автоматизация все шире внедряется и на действующих предприятиях. В нефтехимическом объединении на пяти заводах из тринадцати уже действуют автоматические системы управления технологическими процессами. По самым скромным оценкам, автоматизация технологии уже сегодня дает годовой экономический эффект 3 млн. руб. А в ближайшие годы предполагается автоматизировать свыше 70% работающих производств. Достижения научно-технического прогресса изменяют не только облик производства, но и продукцию наших предприятий. В XI пятилетке шинники в несколько раз увеличат выпуск шин радиальной конструкции. При этом доля продукции со Знаком качества увеличится до 57%. Благодаря новым высокопрочным материалам, благодаря усовершенствованным режимам вулканизации автопокрышки станут легче и надежнее, их ходимость возрастет на 5—10%. Нижнекамские предприятия тесно связаны с десятками научно-исследовательских, проектных, учебных институтов страны. С каждым годом все эффективнее работает и наша заводская наука. Достаточно сказать, что в прошедшей пятилетке только в объединении «Нижнекамскнефтехим» подано около 150 заявок на изобретения, больше половины из них внедрены с экономическим эффектом 41 млн. руб. О работе химиков Центральной научно-исследовательской лаборатории объединения «Химия и жизнь» уже писала. Надо полагать, что читатели журнала в скором времени узнают и о новых исследованиях. С ускоренным развитием Нижнекамского промышленного узла тесно связан широкий круг мероприятий по охране природы. Это строительство в объединении «Нижнекамскнефтехим» системы замкнутого водооборота, после пуска которой потребление воды из Камы сократится на 245 тысяч кубометров в сутки. Это перевод ТЭЦ-1, дающей тепло городу и его промышленным предприятиям, с мазута на уренгойский газ, который придет в город по новому газопроводу. Уже сейчас ТЭЦ частично использует газообразные углеводороды, которые прежде на нефтехимических производствах полностью сжигались в факелах. Перевод теплоэлектроцентрали на природный газ позволит сэкономить большое количество углеводородного сырья. Мазут будет использоваться в новом производстве дорожных битумов, а газы из факелов перерабатываться в необходимый шинникам технический углерод. Но главный эффект перевода теплоэлектроцентрали на газ — экологический. Наши предприятия увеличат выпуск продукции, а чистый воздух нашего города станет еще чище. И жить в нашем городе станет еще лучше. 6
рта?? Школа на проспекте Химиков ЗАМЕТКИ О НИЖНЕКАМСКОМ ПТУ-44 Нижнекамское среднее профессионально-техническое училище № 44 на два года старше Нижнекамска. Строился крупнейший в стране нефтехимический комплекс, строились первые дома для нефтехимиков, строилось училище для их детей. Весной 1965 года здесь появились первые ученики. За три пятилетки производственное объединение «Нижнекамскнефтехим» выпустило миллионы тонн продукции. За этот срок училище выпустило около 7000 рабочих — аппаратчиков нефтехимического производства, прибористов, лаборантов, машинистов компрессорных и насосных установок, электрослесарей. Сегодня каждый четвертый работник «Нижнекамскнефтехима» — выпускник училища № 44. ШКОЛА КАК ШКОЛА Училище похоже на обычную школу — просторный вестибюль, актовый зал, кабинеты, мастерские, лаборатории. Только учебные пособия, оборудование и приборы в этих лабораториях и мастерских сложнее, чем в обычной школе. Схемы технологических процессов получения углеводородов и каучу- ков, действующие макеты установок сушки растворов и суспензий, пыле- очистки газов, тренажер с ЭВМ для обучения аппаратчиков, контрольно- измерительные приборы, электродвигатели, макет электрической подстанции объединения — все это самое что ни на есть современное. Такое увидишь не на всяком заводе, не в каждом институте. Почти все приборы и стенды,'необходимые для изучения нефтехимического производства, сделаны руками ребят. Каждый год учащиеся подают и доводят до ума несколько рационализаторских предложений по оборудованию кабинетов, лабораторий и мастерских. А так — школа как школа. УЧЕНИКИ КАК УЧЕНИКИ В училище — около тысячи учеников, в основном после восьмилетки. Во время уроков, как в любой школе, тишина. Из-за дверей кабинетов доносятся приглушенные голоса — объяснения преподавателей, ответы учеников. На переменах сдержанное оживление; нет, пожалуй, обычной школьной суматохи. Преподаватели говорят, что здесь учится народ степенный — будущие рабочие. Поэтому и порядок на переменах. А может быть, просто потому, что нет младших классов. В училище принято носить форму — ладную, темно-синюю. И в ней мальчишки немного смахивают на летчиков гражданской авиации, девчонки — на стюардесс. Эти ребята, как и все их сверстники, хотят скорее стать взрослыми — получить специальность, хорошо зарабатывать. Но ученики ПТУ уже в пятнадцать лет знают, когда и как они станут взрослыми, какое место займут в жизни. А так — ученики как ученики. УРОК ТРУДА Производственное обучение начинается с первых дней. Не в цехах — это потом. Сначала слесарные мастерские училища. Под руководством мастера будущие электрослесари, аппаратчики, прибористы полгода учатся работать молотком, зубилом, гаечным ключом, они шлифуют, паяют, сверлят, вытачивают. Каждый из них, встав к установке, должен быть готов устранить неполадку, собрать и отрегулировать механизм. Для этого нужны руки, хорошо знакомые с рабочим инструментом. И учащиеся ПТУ неплохо этим инструментом владеют. Их лучшие работы — на ВДНХ Татарской АССР. А за действующую модель ректификационной установки и отрезной станок с автоматической подачей и выключением училище удостоено дипломов главной выставки страны — ВДНХ СССР. УРОК ХИМИИ Отделение аппаратчиков, второй курс. Тема: непредельные углеводороды. Все как на обычном школьном уроке. Сначала проверка домашнего задания, 7
затем объяснение свойств непредельных углеводородов на примере этилена. На доске — уравнения реакций этого вещества. Они есть в школьных учебниках. А вот чего в учебниках нет: этилен получают здесь, в Нижнекамске, на одном из крупнейших заводов — «Эти- лен-450». Его можно посмотреть. Издалека — в любой день, стоит лишь подъехать на трамвае. Подробно, детально — будет специальное занятие. Этилен по этиленопроводу идет в Казань, на объединение «Органический синтез», где из него получают полиэтилен. Свойства простейшего из непредельных углеводородов и для преподавателя, и для учеников здесь не абстракция. Иа этиленовых установках работает кто-то из твоих родных или знакомых, а может быть, придется работать и тебе. Что ни год программы по химии, по специальностям хотя бы немного изменяют — чтобы полностью отвечали производственным процессам в цехах. Сейчас в объединении предполагают построить производство поверхностно- активных веществ. Строительство еще не началось, а в училище уже читают курс по получению ПАВ. Все же и преподавать, и учить химию в Нижнекамске интереснее, чем в каком-нибудь другом, нехимическом городе. УЧИТЕЛЬ Недавно преподаватель химии Роза Ни- кифоровна Еремеева узнала от своих учеников, что в цехе, где они проходят практику, появился новый хроматограф. В тот же день она отправилась в цех, чтобы изучить незнакомый прибор, а через неделю уже объясняла его устройство на уроках. В учебнике, по которому занимаются учащиеся ПТУ, приводятся расчеты состава углеводородных смесей с помощью логарифмической линейки; с недавнего времени в объединении для этого стали использовать электронно-вычислительную машину. В курс химического анализа был сразу же введен раздел, посвященный устройству и работе ЭВМ. Так работают учителя ПТУ. УРОК НА ЗАВОДЕ Производственное обучение в цехах «Нижнекамскнефтехима» начинается со второго курса. Учебные группы делят на небольшие бригады (по 2—3 человека) и прикрепляют к инструкторам- наставникам, самым опытным рабочим. Человек впервые в жизни попадает на производство, к тому же такое сложное, как нефтехимическое. Он ошеломлен хитросплетением труб, огромными размерами аппаратов, температурой и давлением за их стенками. Но человек пришел в цех не на один день. Проходит время, и он уже знает, как управлять давлением в аппаратах, как регулировать содержание углеводородов в газе. Каждый день — урок по программе, задаваемой производством. Аппаратчик, он же наставник, анализирует показания приборов, выясняет причины отклонения от технологических режимов, принимает решения, ведет процесс. Сначала на глазах ученика, потом с его участием. Это не просто урок, а начало работы, которая будет продолжаться после училища. Как правило, в том же цехе. УРОК ЛИТЕРАТУРЫ Отделение прибористов, первый курс. Ребята рассказывают о влиянии русской литературы второй половины прошлого столетия на литературу братских народов, читают стихи Шевченко, Церетели, с пониманием говорят о роли журналов «Современник» и «Отечественные записки» в общественной жизни России. В училище есть кружок художественного слова, устраиваются литературные вечера. А собственно говоря, чему здесь удивляться или умиляться? В ПТУ не просто дают специальность. Дают образование. МУЗЕЙ В училище есть свой музей, он существует уже четырнадцать лет. Больше пяти тысяч экспонатов — образцы продукции трехсот химических предприятий, в первую очередь, конечно, нижнекамских: куски каучука, шиныг резиновые камеры, а кроме того, удобрения, лекарства, пластмассы, синтетические волокна, эмали, краски, лаки, стиральные порошки, стекло, керамика. Сюда приходят только что принятые в ПТУ ребята и учащиеся постарше — свои и из других нижнекамских школ. Часто бывают и взрослые экскурсанты. Потому, что подготовленная учащимися экспозиция интересна. Кстати, она может стать еще интересней. А это уже зависит от тех, кто прочитает наши заметки. В конце концов, химическому заводу или исследовательскому институту нетрудно послать в музей маленькую посылку с новыми экспонатами. Для тех, кто соберется это сделать, сообщаем адрес училища: Нижнекамск, проспект Химиков, 47/35. ОПЕРНЫЙ ПЕВЕЦ С ДИПЛОМОМ АППАРАТЧИКА Неверно думать, будто нефтехимия роковым образом закабаляет выпускников 8
ПТУ и держит их в своих объятиях •вплоть до пенсии. Среди бывших учеников есть и педагоги, и военные, и артисты, и журналисты, и врачи. Заместитель директора училища по учебно-воспитательной работе Галина Михайловна Трапезникова окончила ПТУ в 1968 году, теперь она учится заочно в Казанском педагогическом институте — будет историком. А выпускник 1969 года Рафаэль Сахабиев, проработав аппаратчиком, круто изменил профессию и стал певцом — солистом Казанского театра оперы и балета имени М. Джалиля. Что ж, «отходы» в виде врачей, певцов и журналистов свидетельствуют лишь о добротности и широте образования, полученного в ПТУ. СВОЕ УЧИЛИЩЕ Когда нефтехимики пускали первые заводы нынешнего объединения, им не хватало примерно трех тысяч человек. Как уже говорилось, ПТУ выпустило семь тысяч рабочих. Однако дефицит все тот же. Почему? Да потому, что объединение что ни год осваивает новые мощности. Потому что промышленные новостройки есть во всех районах страны, и в Татарии тоже. И молодежь на эти новостройки уезжает. Вполне понятно: Нижнекамск — место обжитое, а молодым хочется начинать на новом месте, стать одним из первых строителей, одним из первых рабочих. Тут и престиж, и вопрос самолюбия, и, что не последнее дело, первая очередь на жилье. Повторяем, объединению постоянно не хватает людей. А единственный надежный и бесперебойный источник рабочих кадров, причем кадров отличных,— свое училище. Отсюда и особое отношение к нему в объединении: как к важнейшему участку производства. Не проходит недели, чтобы генеральный директор «Нижнекамскнефте- хима» Н. В. Лемаев или секретарь парткома И. 3. Муртазин, или председатель завкома Р. Ш. Шамгунов не побывали в своем училище. А директор училища В. И. Игнатьев в объединении чуть ли не каждый день. Это не обычная связь шефов и подшефных, зто совсем другие отношения — взаимной необходимости. СТО ТЫСЯЧ НА РАСХОДЫ Ежегодно объединение отчисляет училищу около 100 тысяч рублей — на оборудование кабинетов, мастерских, лабораторий. Ежегодно передает с баланса на баланс дорогие приборы, помогает достать то, что училищу достать не под силу, а могучему промышленному предприятию вполне доступно. Ведущие специалисты, начальники цехов, директора заводов, а порою и сам генеральный директор принимают экзамены в училище, участвуют в присуждении рабочих разрядов. Трудно с людьми в «Нижнекамскнефтехиме», специалисты высокой квалификации на вес золота. Но таких специалистов охотно отдают училищу, когда там требуются новые мастера и учителя. - Это самый дорогой вклад предприятия в свой педагогический цех. Но он окупается сторицею. ПРЕСТИЖНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В молодом городе выбор учебных заведений пока невелик. И не стоит осуждать родителей, которые посылают своих детей после десятилетки в институты других городов. Но с каждым годом ПТУ-44 становится все популярней. Сюда идут ребята не только из «химических» семей, не только дети технологов, лаборантов и аппаратчиков. Родители-врачи, родители-педагоги и прочие далекие от химии люди охотно посылают своих сыновей и дочерей в школу на проспекте Химиков. Можно сказать так: в городе особое доверие к образованию, которое дает ПТУ-44, для нижнекамцев зто образование стало престижным. УЧИТЬСЯ НА РАБОЧЕГО — ЧТОБЫ СТАТЬ ИНЖЕНЕРОМ Налицо явный поворот в психологии людей. Еще недавно казалось, что на рабочего учиться нелепо. Сейчас совершенно очевидно другое: без специальной, причем весьма основательной подготовки человек на производстве — среди сложнейших установок, крупнотоннажных аппаратов, среди ЭВМ и электронных приборов — просто беспомощен. На рабочего надо учиться. А Василий Иванович Игнатьев, понятное дело, поборник профессионально-технического образования, идет в подобных рассуждениях дальше: не получив рабочего образования, рабочей специальности, не пощупав руками производства, нельзя стать инженером. И зта точка зрения не лишена оснований. Есть учебн ые заведен и я, куда едут поступать со всей страны. Конечно, ПТУ-44 — не Московский университет, не Институт кинематографии и не Бауманский, но сюда стремятся попасть ребята из Бугуруслана, Елабуги, Альметьевска. И не только из Татарии, даже из Тюмени, где своих училищ, наверное, хватает. Должно быть, потому, что в Нижнекамске, на проспекте Химиков, очень хорошая школа. Ю. ЗВАРИЧ 9
■О if .-Kd*fc,- 'f% Ресурсы Есть ли предел урожайности /Любое одиноко стоящее растение — дерево, I куст, былинка — ведет себя иначе, чем 'в ле- I су, на плантации, на поле. Одиночное растение озимой пшеницы поражает воображение: из единственного зернышка вырастает (разумеется, в хороших условиях) мощный куст из десятков стеблей с колосьями. Подобных результатов нередко добиваются опытники, а селекционеры поступают так, когда надо быстро размножить сорт. Каждый колос такого растения несет 2 грамма полновесных зерен, а от всех их вместе это составит что-то около 100 граммов. Земледелец скажет, что урожай получается «сам-2 тысячи», и если бы каждое растение на поле давало столько зерна, то с гектара получали бы 400 центнеров пшеницы. Так в чем же дело, где они, такие урожаи? И вообще — как отнестись нам к этой цифре — как к идеалу, к которому нужно стремиться, или она в принципе недостижима? Другими словами, каков реальный предел урожайности пшеничного поля? Его лимитируют три основных фактора: солнце, вода, питание. Конечно, есть еще множество других, таких, как болезни и вредители, но в данном случае это непринципиально. Не будем учитывать и фактор температурный: он пропорционален солнечной энергии. Итак, что разрешает солнце? В Московской области за лето каждый гектар посевов получает примерно 3 ■ 109 ккал солнечной энергии. Килограмм сухой массы растения аккумулирует 4 тыс. ккал. Правда, к. п. д. фотосинтеза, как известно, очень низок, в полевых условиях всего 1—2%. Но мы говорим о максимальных возможностях и потому возьмем к. п. д., получаемый в фитотроне, в регулируемых условиях, а там он равен 6%. 3 ■ 109:4000ХО,06=4500 кг Это — вся масса сухого вещества на гектаре, зерно же составляет от нее примерно 40%. Значит, солнце в Подмосковье может обеспечить 180—200 ц пшеничного зерна с гектара. И это не предел, ибо биохимики считают, что теоретически к. п. д. фотосинтеза может достигать 20%. 200 центнеров — это намного выше сегодняшних производственных показателей. Однако есть сорта, потенциально способные дать такой урожай. Например, ветвистая пшеница академика Цицина: каждый ее колос дает до 4 г зерна, а на 1 м2 бывает 400—600 колосьев. Но это — на делянке. А на поле, даже на очень плодородной почве, ветвистая давала в опытах лишь 70 ц/га. И обычная пшеница, высеянная тут же для контроля, в таких условиях, отдавая все, на что способна, тоже дотягивала до 70. Даже в широкорядных посевах, где в ряду, и особенно в междурядье, попросторнее и где поэтому ветвистая могла полнее О проявить себя, она опередила обычную лишь на 5—7%, а не втрое, как должна была бы. Она давала больше колосьев, в них завязывалось больше зерен, и поначалу все вроде бы шло как надо. Но дальше растениям словно не хватало сил довести всю массу будущего урожая до нужной кондиции, и зерно оставалось мелким. А у обычной пшеницы его завязывалось меньше, зато оно было крупнее, и на единице площади урожаи получались почти одинаковыми. Вот эта закономерность — чем больше зерна на единице площади, тем оно мельче, и наоборот — действует на любом поле постоянно. Она-то и не даст получить то, что «разрешено» солнцем, если даже на всем поле вырастить одиночные растения-кусты. (Впрочем, не только она: разреженный посев тут же забьют сорняки. И пока еще гербициды не решают этой проблемы для производства — по причинам и экономическим, и техническим, и другим. Однако для вопроса, который мы выясняем, сорняки — фактор тоже непринципиальный.) Так вот, закономерность, выравнивающая урожаи на единице площади, обусловлена остальными двумя из трех основных факторов: водой и питанием. Их на этой самой единице площади определенное количество, и больше, чем оно допускает, мы с данного поля не получим, пусть солнце светит над ним сколько угодно. На каждую тонну урожая растения расходуют (в основном испаряя) 500—800 тонн воды. В Московской области гектар почвы получает за счет осадков 4200 тонн воды в год. Этого хватит на 50—80 ц зерна, не более. Если удобрения внести из расчета на больший урожай, то эта дополнительная доза не сработает, затраты иа нее не оправдаются. Однако удобрений наши поля получают теперь все больше. Существуют расчеты, по которым в хороших хозяйствах компенсируется то, что вынесено из почвы предыдущим урожаем, и земле дается столько, сколько потребует новый, более высокий урожай. Но если 20 лет назад 16—18 ц пшеницы с гектара считались достижением, то теперь 30—35 ц — средняя урожайность для целых областей, а с некоторых полей получают и вдвое больше. Давать удобрения в расчете на такие урожаи уже может оказаться нецелесообразным: слишком близки они к пределу, заданному водой. А значит, чтобы надежно повышать урожаи и дальше, нужно орошение. И действительно, современным интенсивным сортам для того, чтобы они полнее проявили себя (а они дают на сортоучастках очень высокие урожаи — подчас и до 100 ц/га). ю
не хватает влаги даже в незасушливом Подмосковье. Такие сорта самим своим появлением подталкивают земледелие к более высокому уровню, иначе их просто нет смысла выращивать. Но ни орошение, ни удобрения в принципе не проблема уже сегодня. Значит, урожайность может расти по мере роста оснащенности земледелия. До пределов, установленных светилом. А когда она достигнет и этих пределов, надо думать, появится возможность их нарушить. Может быть, путем повышения к. п. д. фотосинтеза — генетики и селекционеры уже сейчас работают над этим. А может быть, окажется рациональным выращивать пшеницу в регулируемых условиях при искусственном освещении. Ведь в фитотроне в пересчете на гектар она дает более ста центнеров, причем 3—4 раза в год. И это при обычном густом посеве. А отдельно стоящий куст пшеницы при освещении в 40— 5.0 -тыс. люкс безудержно образует все новые и новые колосья, и число их достигает нескольких сотен. А в резерве еще регуляторы роста. Так где же предел урожайности? Ответим так: для каждого времени предел этот — уровень знаний и технической вооруженности общества. С. ПЕР/И ЕЗСКИЙ Земледелец древности В феодальный период, прн трехпольной системе земледелия и сохе, хорошим считался урожай 4,5 ц/га. довольствовался урожаями зерна в 3—3,5 ц/га. В 1913 г. средний урожай зериа по России составил 8,2 ц/га. железного Воспетый в песнях стопудовый урожай A6 ц/га) у нас в стране на отдельных полях получали уже в 30-е годы. В начале 70-х он с\ средним для всей страны * -17,6 ц).
Качество льняного волокна оценивают номером. Чем выше номер, тем выше качество, тем тоньше волокно. Наши льнокомбинаты ныне работают в основ* ном на 14—18 номерах. Строится льнокомбинат, который будет выпускать батист, используя тончайшее волокно 150-го номера. Вырастить лен, способный дать такое волокно, — сложная, но разрешимая задача. А вот о получении волокна девятитысячного номера никто даже не мечтает. Между тем несколько тысячелетий назад такое волокно было в ходу: из него сделана льняная пелена, которую обнаружили в египетских саркофагах. Иначе говоря, человечество утратило не только технологию изготовления такой пряжи, но и целый ботанический вид льна, дававшего прямо-таки волшебное волокно. Увы, зта потеря растительного вида не единична. Так, на территории СССР, по- видимому, исчезли горичник Зедель- мейера, инкарвиллея китайская, неза- будочник Чекановского, головчатка известняковая, лероголовник кустарниковый, шпажник солелюбивый (трашушан), шалфей бальджуанский, жестер зерав- шанский и миндаль Вавилова. В «Красную книгу» угодил золотой корень (родиола розовая), долгие века бывший популярнейшим лекарственным растением народной медицины. Сейчас его встретишь разве лишь в продаже из-под полы на рынках (частная заготовка и продажа запрещены). В Средней Азии полной охране подлежит софора мягкая — источник лекарственного сырья и декоративный вид кустарника. Исчезает при запашке богарных земель на юге Таджикистана самый красивый из среднеазиатских гигантских луков — лук Траутфеттера. К сожалению, не все люди озабочены благом внуков и правнуков. Порой без злого умысла, но чаще не без корысти уничтожаются девственные заросли картофеля в Южной Америке, папируса в Египте, свеклы Вебба, стелющейся и чашевидной, на Канарских островах и на островах Зеленого мыса, ревеня тан- гутского в Китае, виды лука в Сибири и на Дальнем Востоке (в том числе излюбленной сибиряками черемши), безвременника в западных областях Украины, яблони ягодной в Сибири, заманихи в Приморье, в Азии и Америке — женьшеня. Ныне на планете угроза полного уничтожения нависла над 25 тысячами видов высших растений. А ведь растение любого вида, даже вовсе бесполезного сегодня, вскоре может оказаться незаменимым. Стали же необходимыми паслены дольчатый и птичий, поставляющие медицинской промышленности сырье для производства кортикостероидов. А утрата одного эфирномасличного растения равнозначна потере десятков будущих композиций духов, лосьонов, кремов и мазей. Растения, внесенные в «Красную кни- 12
гу», могут понадобиться для срочного введения в культуру из-за новых пищевых, промышленных, медицинских или эстетических потребностей. Они же могут сыграть выдающуюся роль как компоненты скрещивания, способные придать культурным сортам новое качество или помочь выжить при появлении новых агрессивных рас вредителей и болезней (например, дикие виды картофеля демиссум и семидемиссум спасли культуру картофеля в Европе от фитофторы). Из отечественных видов, которые нужны для селекции культурных растений, близки к исчезновению пшеницы араратская, беотийская, Тимофеева, урарту, овес вздутый, ревень смородинный, земляника гималайская, груша Средней Азии, малина туркестанская, смородина мальволистная. В 1923 году пшеницу Тимофеева впервые обнаружил молодой директор Тифлисского ботанического сада П. М. Жуковский. Вначале будущий академик с мировым именем принял ее за ранее неизвестную разновидность дикой двузернянки, правда, очень редкую. Но к 1928 году стало ясно, что это новый вид; еще позднее выяснилось, что в Грузии крестьяне иногда сеяли пшеницу Тимофеева (Жуковский так ее назвал в честь известного в то время агронома) в смеси с культурной однозернянкой или в чистом виде. Эта пшеница оказалась сверхустойчивой к поражениям ржавчиной, головней и мучнистой росой, что сразу же было использовано зарубежными селекционерами. Сотни тысяч гектаров занял в свое время в Канаде полученный при участии пшеницы Тимофеева сорт Ли. С помощью этой пшеницы были созданы сорта N. Р. 829 в Индии, Тигейлен и Тим- штейн в Австралии, Кон ли, Ми лам, Джорджия 1123, Джастин и другие в США. И это еще не все. В США при ее изучении выявили генетически обусловленные стерильные формы. И вид немедленно вовлекли в селекцию на гетерозис (гетерозис — превышение гибридным потомством своих родителей по урожайности или другим показателям). Обычно при скрещивании пшениц, чтобы получить гибридное потомство, надо у материнских форм пинцетом удалять пыльники — кропотливая и мало благодарная работа, а тут сей, чередуя рядки стерильной по пыльце «мамы» и нормального «папы» (пшеница — двуполое растение) и собирай с материнских рядков гибридные семена, поскольку «мамы» самих себя опылить и оплодотворить не могут. Миру биологов пшеница Тимофеева задала серьезные загадки. Откуда у нее необычный для пшениц набор генов — геном D? Как она возникла? Дебаты ведутся жаркие, а сам вид уже исчезает. В 1954 году эту пшеницу еще встречали там и сям в предгорьях Западной Грузии, где ана занимала что-то около 400 гектаров. Ныне она уцелела лишь в одной точке Грузии и всего земного шара — близ селения Азарми. Впору этот крошечный ареал обнести колючей проволокой, чтобы не запахали ненароком остатки уникальной пшеницы. Только вот, пожалуй, никакой проволоки не хватит, чтобы обнести все местообитания всех исчезающих видов растений на Земле. Надо заботиться не только об исчезающих видах, но и сохранить генофонд возделываемых и возделывавшихся сортов. Николай Иванович Вавилов в бытность директором Всесоюзного института прикладной ботаники и новых культур (ныне Всесоюзный институт растениеводства — ВИР) в 1924 году поставил перед сотрудниками колоссальную задачу: во-первых, собрать на полях института и его станций по возможности все возделываемые на планете растения и их диких сородичей, а во-вторых, научиться хранить семена без потери их жизнеспособности, К 1933 году экспедиции Всесоюзного института растениеводства посетили 60 стран четырех континентов. На основе материалов экспедиций Вавилов разработал учение о восьми центрах происхождения важнейших культурных растений. В 1970 году его соратник П. М. Жуковский к этим восьми центрам Николая Ивановича прибавил еще четыре и несколько микрогенцентров. Учение Вавилова облегчило поиски предков культурных растений, резко сократив расходы (что для молодой республики было немаловажно) и время на сборы самых интересных для селекционеров и ботаников форм. После войны, уже без Н. И. Вавилова, вировцы возобновили поиски, особенно в малодоступных районах земного шара. Более внимательно «обшариваются» так называемые вторичные центры происхождения, где некогда новая культура подверглась интенсивной селекции или где существуют особо благоприятные условия для наследственной изменчивости — мутагенеза. Итог — завоз высококачественных пшениц из Австралии, карликовых пшениц из Мексики и Индии, находка айвы без семян на Украине, крупноплодного винограда на Сахалине, крупноплодного и иммунного к болезням крыжовника в Сибири и прочая, и прочая. Чтобы вывести знаменитую озимую пшеницу Безостая 1, П. П. Лукьяненко 13
использовал в работе 23 сорта пшеницы мировой коллекции ВИР, в том числе завезенные или полученные по обмену сорта из Аргентины, Японии, Испании, Голландии и Италии. И для выбора этих исходных 23 сортов селекционер мог воспользоваться информацией почти о 40 тысячах образцов коллекции ВИР. Ныне в живой коллекции ВИР растения 1909 видов, представленных 280 тысячами образцов. Их выращивают и изучают на 18 опытных станциях и нескольких опорных пунктах от Заполярья до Туркмении, от Украины до Дальнего Востока и на двух опытных участках в Мексике. В лабораториях, теплицах и на полях тысячи образцов испытывают на жаро-, за- сухо-, морозо-, соле-, насекомо-, болезнеустойчивость, на иммунитет к болезням и вредителям, исследуют химический состав. Выяснилось, что у пшениц содержание белка снижается при продвижении сортов на запад, а белок зернобобовых на это никак не реагирует. Еще раньше узнали, что пивоваренный ячмень лучшего качества теснится к морям. Сотрудники давнего соратника ВИР — Всесоюзного научно-исследовательского института лекарственных растений (ВИЛР) убедились, что в лекарственных растениях, ценимых за те или иные лечебные алкалоиды, содержание алкалоидов растет при перемещении растений на юг. Вировцы первыми догадались, что пересевать обширнейшие коллекции растений из года в год весьма накладно. Надо было что-то сделать для многолетнего сохранения живых семян. Именно для этого на Кубанской станции ВИР было построено прелюбопытное здание — невысокий прямоугольный беломраморный бастион с немногочисленными прорезями окон-бойниц. Скромная высота здания обманчива: основные помещения подземные — уходят под толстый бетон на девять метров вниз. Здесь в два этажа расположены 24 камеры емкостью по 50 кубометров. Строгие автоматы поддерживают одну и ту же температуру (+4,5°С) и относительную влажность G0%). На металлических стеллажах в стеклянных саркофагах, как спящие красавицы (здесь гарем, не снившийся султанам, — 400 тысяч образцов), покоятся семена, готовые сейчас же проснуться даже без традиционного в этом случае поцелуя. Их, правда, склонны не тревожить хотя бы 30—50 лет — забот меньше. Вилровцы же кусают локти: такого банка семян («банк» — узаконенное во всех странах название такого сооружения) у них нет. Им приходится хранить семена в лабораториях или в сараях. Да и подчиняется ВИЛР, в отличие от ВИР, не ВАСХНИЛ и даже не Министерству сельского хозяйства, а Министерству медицинской промышленности. Минмед- пром ведает промышленностью, производящей много чего полезного, но не слишком сведущ в растениях. Иногда из Минмедпрома поступает неожиданный приказ прекратить селекцию и разведение какого-то лекарственного растения. ВИЛР и совхозы «Союзлекраспром» прекращают. А через 3—4 года — новый приказ — «немедленно возобновить!». Сотрудникам министерства, вероятно, неведомо, что семена — не сырье и зачастую в лабораториях долго их хранить невозможно (семена валерианы, к примеру, сохраняются лишь год). Новых же семян на восстановленной плантации обычно придется ждать 3^-4 года. А перед этим надо послать за образцами экспедицию, в лабораториях дать им химическую оценку и отобрать лучшие, чтобы заводы Минмедпрома получили со временем сырье, которое перерабатывать рентабельно. С ВИР и подшефными ему селекционерами такого не случается. У нас уже есть банк генов сельскохозяйственных ' растений. Со временем появится банк генов и лекарственных растений, а может, ВИР как-то возьмет ВИЛР под свою опеку? А будут ли банки генов животных? Ведь сохранять геномы (совокупность генов организма) можно в виде замороженной спермы и яйцеклеток с добавкой крио- протекторов — соединений, защищающих их от гибели при охлаждении до —79—196°С. Такое охлаждение идет медленно — примерно градус в минуту. После этого жизнь законсервирована на десятки лет. Сейчас в разных странах идут эксперименты по замораживанию и сохранению спермы животных примерно сотни видов и замораживанию зародышей коров, овец, коз и кроликов. В системе Академии наук СССР разработана программа создания всесоюзной коллекции клеточных культур, включающей банк половых клеток. Принято решение о консервации геномов и в рамках Международного союза охраны природы. Так что недалеко время, когда растения и животных будут хранить в своеобразных банках до той поры, пока они не потребуются нашим детям и правнукам. Доктор биологических наук Ю. П. ЛАПТЕВ 14
Первородное железо На железных рудах Курской магнитной аномалии строится Оскольский электрометаллургический комбинат первое отечественное предприятие бескоксовой металлургии Среди важнейших задач в области черной металлургии, к решению которых наша индустрия приступила еще в завершившейся X пятилетке,— строительство в районе Курской магнитной аномалии Оско лье кого электрометаллургического комбината, на котором будет освоена новая технология получения железа из руд. На этом предприятии сталь будут выплавлять не из обычного сырья черной металлургии — чугуна или скрапа, а из металлизированных окатышей, полученных прямым восстановлением железной руды. С Ос- кольского комбината начнется развитие в нашей стране бескоксовой металлургии, производство стали по принципиально новой технологической схеме: металлизация — электроплавка. СТАРЫЙ СПОСОБ И ЕГО НЕДОСТАТКИ Классические процессы черной металлургии подробно описаны в школьных учебниках. Однако полученные в школе знания бывает небесполезно освежить. Поэтому напомним вкратце, как сегодня получают львиную долю чугуна и стали. Чугун выплавляют в доменной печи, в которой нагретая газом железная руда восстанавливается углеродом. Ис- 15
точником газа и углерода служит кокс. Для ведения процесса нужен некоторый его избыток, а это приводит к избыточному науглероживанию железа. В результате получается не пластичное железо, а хрупкий чугун. Из домны вытекают жидкие чугун и шлаки. Чугун вместе со скрапом переплавляют, чтобы уменьшить содержание углерода и получить металл необходимого химического состава. Этот процесс ведут в мартенах, конвертерах или электропечах — и получают сталь. Сталь, а точнее, стальной прокат — главный, конечный продукт черной металлургии. А ее исходные материалы — железная руда и коксующийся уголь. Прежде чем попасть в, домну, сырье подвергается довольно сложной переработке. Руду, обычно содержащую 30—40% железа, превращают на обогатительных фабриках в концентрат (до 68,5% Fe), из которого при температуре около 1300°С получают агломерат или окатыши. Остается раздробить большие куски спеченного концентрата — агломерационный пирог — и загрузить сырье в домну. Это первая технологическая цепочка, предшествующая доменному процессу. Другая цепочка — коксохимическое производство. Здесь тоже несколько стадий: обогащение углей, подготовка угольных смесей, нагрев шихты без доступа воздуха до 900°С, получение кокса в коксовой печи и его сортировка. Такова в самых общих чертах современная технология черной металлургии. А главные ее. недостатки сводятся к следующему. Во-первых, некоторые производства, входящие в этот сложный комплекс, особенно коксохимические заводы и агломерационные фабрики, мягко говоря, не очень чисты с экологической точки зрения: вся содержащаяся в угле сера (до 2%) и часть углеводородов (фенолы, например) попадают в воздух, воду, почву. Во-вторых, традиционная технология не позволяет (или позволяет с трудом) получать сгаль требуемой сегодня чистоты; почему — поясним несколько позже. Наконец, что самое главное, запасы коксующихся углей — основы современной черной • металлургии — довольно ограничены. И даже там, где их много, экономика накладывает свои суровые ограничения. Коксующихся углей Кузбасса хватит на сотни лет, но возить их в район Курской магнитной аномалии — главную железорудную кладовую СССР и всей Восточной Европы — разорительно. Возить руду еще менее выгодно: на тонну выплавляемого чугуна требуется полтонны кокса и полторы тонны руды. Естественно, что качество используе- 16 мых коксующихся углей с каждым годом снижается, а добыча становится дороже: сегодня приходится использовать такой уголь, который вчера, пожалуй, сочли бы непригодным. НОВЫЙ СПОСОБ И ЕГО ДОСТОИНСТВА Собственно говоря, этот способ не так уж и нов. Можно даже сказать, что он очень стар, что он ровесник железного века. На заре металлургии железо получали прямым восстановлением руды древесным углем, второго передела не было (а точнее, вместо него следовала ковка изделий из губчатого металла). Такое железо металлурги называют первородным; оно отличалось чистотой, высокой пластичностью, но древняя технология прямого восстановления была впоследствии заменена из-за крайне низкой производительности. Возродить процессы прямого восстановления руды, получения первородного железа, которые главенствовали и в древности, и в средние века, пытались еще в конце прошлого века. Но лишь недавно у нас в стране (на Белорецком металлургическом комбинате и заводе «Запорожсталь») и за рубежом появились первые опытно-промышленные и промышленные установки для выпуска первородного железа обновленным в духе времени методом. Вот в чем его суть. Восстановлению железа предшествуют две технологические нити: подготовка железорудного сырья и восстановителя. Руду обогащают, из полученного тонко измельченного концентрата, содержащего более 70% железа, получают очень прочные обожженные окатыши размером 12—15 мм. Они прочнее окатышей для доменного производства. Дело в том, что в печи прямого восстановления железа нет разрыхлителя — кокса; разрушаясь, непрочные окатыши закупорили бы печь — газ перестал бы проходить и процесс остановился. Теперь о подготовке восстановителя. Сейчас для восстановления руды чаще используют природный газ, поскольку его добыча и транспортировка к железорудным месторождениям обходится недорого. Газ, если нужно, очищают от серы и подвергают конверсии. Полученная смесь окиси углерода с водородом и служит в осстан ов ител ем дл я окислов железа, из которых в основном состоят окисленные окатыши. Итак, сырье подготовлено. Окисленные окатыши и газ-восстановитель поступают в аппараты, в которых идет прямое восстановление железа,— в реторты или шахтные печи. В отличие от домны, где протекает одновременно несколько сложных процессов, здесь
м конверсии природный газ мешшнроомиые На Оскольском электрометаллургическом комбинате будет использована новая для отечественной черной металлургии технологическая схема: металлизация — электроплавка. Полученные из богатых железорудных концентратов обожженные окатыши металлизуются в двенадцати шахтных печах, в которых окислы железа восстанавливаются нагретым до 850°С газом — смесью СО и Н2. Восстановительный газ получают методом каталитической рекуперативной конверсии природного газа (на никелевом катализаторе) в трубчатой печи. Окислителем служит углекислота колошникового газа шахтной печи. Таким образом, для окисления природного газа фактически используется кислород окислов железа. Чтобы не отравлять катализатор серой, природный газ подвергают очистке с помощью молекулярных сит и окиси цинка. Примерно две трети очищенного от пыли и умеренно увлажненного колошникового газа используют для конверсии, остальное — для подогрева трубчатых печей. В шахтных печах применяется принцип противотока: газ подается снизу вверх, железорудное сырье опускается вниз. В зоне восстановления окисленные окатыши превращаются в металлизированные, затем они поступают в зону охлаждения, где поддерживается температура 40—60° С. Металлизированные окатыши непрерывно выгружаются из нижней части шахты. Из полученного в шахтных печах первородного железа и металлолома на комбинате в мощных дуговых электропечах с непрерывной разливкой металла будут выплавлять высококачественную сталь все проще. Вот суммарная химическая реакция прямого восстановления: Fe203+CO+2H2=2Fe+C02+2H20. В ретортах слой окатышей неподвижен, зти аппараты работают с периодической выгрузкой готового продукта; в шахтных печах, работающих непрерывно, используется принцип противотока: железорудное сырье опускается вниз, омываемое восходящими потоками восстановительного газа. На пути к нижней части шахтной печи, откуда непрерывно выгружается готовая продукция, окисленные о катыш и (содержащие 68— 70% железа) превращаются в первородное железо- —•> губчатые металлизированные окатыши. Губчатое железо содержит околр 90% железа и 1,2— 2,0% углерода, кислорода в нем значительно меньше, чем в чугуне (около 2%), остальное — пустая порода. Заметьте, руда здесь не плавится, как в домне, поэтому температура в шахтной печи ниже 850°С, на несколько сот градусов меньше, чем в горне доменной. Значительное снижение рабочей температуры первого передела, отсутствие жидкой фазы и серы приводит к 17
тому, что в металлизированных окатышах несравненно меньше посторонних примесей, чем в чугуне. А от пустой породы первородный металл освобождается при втором переделе — переплаве в электропечах. При этом удается получить сталь такой чистоты (по сере, фосфору и другим неметаллическим включениям), какая недоступна для традиционных методов. Подведем итог. Метод прямого восстановления обладает очевидными преимуществами перед доменным процессом. Не нужны загрязняющие окружающую среду коксохимические заводы. Снижается температура основного процесса — очевидная экономия энергии и труда; отсутствие жидких продуктов увеличивает стойкость футеровки. (К тому же выпуск жидкого металла из печи — вообще наиболее тяжелая, небезопасная работа.) Повышается чистота, однородность (а следовательно, и пластичность) металла, жаропрочность, устойчивость при циклических и знакопеременных нагрузках, стойкость против хрупкого разрушения в экстремальных условиях. Очень важно, что мощность производства металлизированных окатышей может изменяться в широких пределах — при сохранении самых высоких технико-зкономических показателей. Производительность ретортного метода — около ста тонн первородного железа в сутки, а в шахтных печах получают до 2,5 тысяч тонн. Это в десять раз меньше, чем производительность самых мощных доменных печей (объемом около 5 тысяч кубометров), однако по удельному расходу энергии шахтные печи не уступают традиционным металлургическим установкам. То же можно сказать и о производительности труда. Мы не упомянули многие другие, менее значительные выгоды, которые дает метод прямого восстановления. Но главное его преимущество — это независимость от скудеющих запасов коксующегося угля. Поэтому возрожденную технологию нередко называют методом бескоксовой металлургии. Сегодня во всем мире работают около 70 установок металлизации, их общая мощность — 15 миллионов тонн металлизированной руды и окатышей, из которых можно выплавлять (добавляя скрап) 20—25 миллионов тонн в год высококачественной стали. ЧТО НОВОГО В СТАРОМ ОСКОЛЕ Железорудная база будущего комбината — Лебединское месторождение железистых кварцитов, расположен ное в Старооскольском районе КМА, в 26 километрах от строящегося предприятия. В лебединских кварцитах крупные вкрапления рудных минералов, эти кварциты легко измельчаются и потому хорошо поддаются обогащению. Здесь работает Лебединский горно-обогатительный комбинат, мощность которого с каждым годом увеличивается. На обогатительной фабрике комбината из руды с содержан ием железа около 34% получают концентрат, в котором железа больше 70%, фосфора меньше 0,01 %, менее 0,003% серы, а цветных металлов десятитысячные доли процента. На Оскольский комбинат концентрат будет доставляться гидротранспортом — в виде пульпы. Вода, которая принесет РУДУ в металлургические цехи, после осветления пойдет на охлаждение оборудования и газов. В цехе окомкования будут работать три (на первом этапе — одна) мощные обжиговые машины конвейерного типа с установками для окомкования концентрата. Здесь намечено выпускать более 7 (на первом этапе — 2,4) миллионов тонн окисленных окатышей в год. 8 цехе металлизации будут работать 12 (на первом этапе — 4) шахтных печей, каждая объемом около 370 кубометров. Исследования, проведенные у нас в стране — в Центральном научно-исследовательском институте черной металлургии. Государственном институте по проектированию металлургических заводов (ГИПРОМЕЗ), научно-производственном объединении «Тулачермет», на заводе «Сибзлектросталь», а также на машиностроительных заводах,— показывают, что главные достоинства первородного железа — отсутствие вредных примесей и стабильность состава — полнее всего раскрываются при выплавке легированных сталей. Крупнейший в мире Оскольский электрометаллургический комбинат будет выпускать металлизированные окатыши — около 5 миллионов тонн в год — и производить из них (и из скрапа) более 4 миллионов тонн высококачественной стали и 3 миллионов тонн проката. Главный инженер Оскольского электрометаллургического комбината доктор технических наук В. С. КУДРЯВЦЕВ 18
Железо: самое главное, самое интересное, самое неожиданное КОНСТАНТЫ И СВОЙСТВА Атомный номер — 26 Атомная масса — 55,847 Органолептические свойства — при нормальных условиях вязкий и ковкий металл серебристо- белого цвета Число известных стабильных изотопов — 4 Массовые числа природных изотопов — 54, 56, 57, 58 (подчеркнут самый распространенный изотоп) Молекула — Fe Плотность при нормальных условиях — 7,874 г/см3 Температура плавления — 1539°С Температура кипения — около 3200°С Степени окисления — +2, +3, +6 Электронная конфигурация — 3d6 4s2 О НАЗВАНИИ По-видимому, человек познакомился сначала с метеоритным железом. У многих древних народов зтот металл так и назывался — «небесный» или «упавший с неба». В русском языке железо названо, как считают, по функциональному признаку. Корень «лез» (от слова «лезо» — лезвие) указывает на предметы, изготовлявшиеся из этого металла — режущие инструменты и оружие. По другой версии, название этого элемента происходит от санскритского слова «джальджа», что означало «металл», «руда». АЛЬФА. БЕТА, ГАММА, ДЕЛЬТА Железо — полиморфный металл, оно кристаллизуется по-разному в зависимости от температуры. При обычных условиях железо существует в виде кристаллов с объемно центрированной решеткой. Это привычное нам альфа-железо. При медленном его нагрева- ни и наблюдаются странные на первый взгляд температурные остановки: тепло продолжает поступать в металл, а температура его не повышается. Первая такая остановка для чистого железа будет при 769°С, вторая — при 910е С, третья — при 1401 °С. Закон сохранения энергии при этом, конечно, не нарушается. «Исчезнувшее» тепло тратится на перестройки кристаллической решетки. Они сказываются на многих свойствах металла. При 769°С, когда альфа-железо^ превращается в бета- железо, оно утрачивает свои магнитные свойства. При 910°С происходит обычная перекристаллизация: объемноцентриро- ванная решетка перестраивается в гранецентриро- ванную (это гамма-железо). При 1401 °С — последняя перестройка: решетка вновь становится объемноцентрированной, но уже с большими, чем у альфа-железа, размерами элементарных кристаллов. Эта разновидность называется дельта-железом. При охлаждении расплавленного железа те же перестройки происходят в обратном порядке. КОЕ-ЧТО О СТАЛИ На рубежа XIX—XX сто- лети й в констру кци я х паровозов — очевидно, самой совершенной машины того времени — использовали сталь десяти марок. В современном автомобиле, не говоря уж о более сложных устройствах, применяются стали десятков и сотен различных марок. Обычно сталь содержит до 1,7% углерода, а также примеси кремния, марганца, серы и фосфора. Последние вредны, поэтому количество фосфора и серы в стали строго регламентируется: в обычной стали серы должно быть не больше 0,05 %, а фосфора — 0,08%, в высокосортной — соответственно 0,02 и 0,03%. В то же время многие химические элементы способны значительно улучшить те или иные технические важные свойства стали. Растет производство специальных, или, что то же самое, легированных сталей. Положительное влияние хрома на свойства стали впервые было замечено еще в двадцатых, вольфрама — в пятидесятых, а никеля — в восьмидесятых годах XIX века. Кроме этих металлов, важнейшими легирующими добавками 19
стали кобальт, марганец, ванадий, молибден. Мировое производство стали в наши дни перешагнуло рубеж 700 млн. т в год. Первое место в мире по выплавке стали занимает наша страна — в 1980 году 148 млн. т. На заводах США тогда же выплавлено — 100,8, стран общего рынка — 128,6, Яп чии, которая сравнительно недавно вышла по этому показателю на второе место в мире, — 111,5 млн. т. Общая доля развивающихся стран — 56,8 млн. т, в трм числе Бразилии — 15,4, Индии— 9,4, Мексики — 7,1 млн. т. Самые массовые в наши дни способы производства стали: кислородно- конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный. ... И О ЧУГУНЕ Обычный чугун — сплав железа с 2—4% углерода— лишь кажется монолитным. На самом деле все чугунные отливки внутри пронизаны прослойками графита. Они образуются между зернами металла, когда он застывает, и делают его хрупким, малопрочным. Чем меньше их суммарная поверхность, тем, в конечном счете, прочнее металл. Наименьшую из всех геометрических тел поверхность имеет, как известно, шар. Добавка в жидкий чугун небольших количеств магния, церия или мишметалла, выплавленного из природной смеси редкоземельных элементов, придает зернам графита шарообразную форму. Графитовые прослойки становятся компактнее, и про чность чугуна заметно увеличивается. Такой модифицированный чугун может во многих случаях заменить сталь. В частности, из него отливают трубы, которым предстоит работать под давлением, изготовляют коленчатые валы тяжелых магистральных тепловозов. В последнее время производство чугуна не фигурирует среди главных экономических показателей промышленно развитых стран, и это, видимо, правильно. Все равно 90% выплавляемого чугуна переплавляют потом в сталь. Но вот вопрос: почему тогда почти во всех странах стали выплавляется больше, чем чугуна? Ответ прост: в сталеплавильные агрегаты вместе с чугуном идет железный лом. В 1975 г., к примеру, в нашей стране выплавлено 103 млн. т чугуна и 146 млн. т стали. Долю лома вычислить нетрудно... РЖА ЕСТ ЖЕЛЕЗО Пословица точно определила суть неприятного для нас процесса коррозии, которому, кстати, подвержены не только черные металлы. Впрочем, «ржа», ржавчина,— продукт коррозии железа. Борьба с нею началась чуть ли не с того времени, когда люди научились выплавлять сплавы на железной основе. Издавна поверхность металла покрывали химически более стойким оловом и менее стойким, но тем не менее и сейчас надежно защищающим железо от коррозии цинком, а также лаками и красками. Позже на помощь пришли электрохимические способы никелирования и хромирования стальных поверхностей. Смысл всех подобных, «поверхностных» способов защиты —_ не допустить контакта железа с молекулами воды и химически активных газов атмосферы. Дело это довольно дорогое: на многократную окраску и перекраску Эйфелевой башни уже затратили больше средств, чем их было выделено на ее постройку... Существуют, конечно, и другие, электрохимические по сути, методы защиты железа от ржавчины. Типичный пример — протекторная защита. Особенно часто ее применяют для защиты трубопроводов. Протектором служит брусок из более активного, чем железо, металла — алюминия, цинка, магния. Протектор соединяют с трубопроводом в единую электрическую цепь, и тогда электрохимическому разрушению подвергается более активный, более уязвимый для коррозии металл протектора, а трубопровод остается в целости и сохранности. Смысл этого процесса в том, что таким образом создается гальваническая пара, например Fe — Zn, как, кстати, и в оцинкованном железе городских крыш. Впрочем, там дело посложнее: продукты коррозии цинка более прочны, чем ржавчина, они служат преградой корродирующим агентам атмосферы. Но не всегда образование гальванических пар полезно железу. Именно из-за них железо с примесями значительно больше подвержено коррозии, чем химически чистое. И еще одно любопытное обстоятельство: изделия из стали и чугуна редко ржавеют сразу целиком. Обычно очаги коррозии сначала появляются на изгибах, зазубринах и на концах изделий, а на гладких участках в середине — значительно позже. Все чаще для борьбы с коррозией используют саму ржавчину. Так, в Институте химии АН Латвийской ССР был создан препарат, в состав которого вошли дубильные вещества растительного и синтетического происхождения. Они вступают в реакцию с окислами 20
железа: образующиеся вещества плотны и служат хорошей подложкой для лакокрасочных покрытий. Теперь нет нужды перед повторной окраской мостов и опор электропередач обязательно удалять ржавчину. Наоборот, слой ее (в сочетании с препаратом) помогает сохранить металл, сделать его неуязвимым к атмосферным воздействиям. МЕНДЕЛЕЕВСКАЯ ЗАМАЗКА Она была предложена великим химиком и до сих пор находит применение в химических лабораториях. Одним из компонентов этой замазки служит прокаленный порошок окиси железа Fe2Os. Ее C0 весовых частей) добавляют к расплавленной массе, состоящей из 100 частей канифоли и 25 частей воска (эти вещества предварительно сплавляются). Напоследок добавляют одну часть олифы или льняного масла, и замазка готова. Она хорошо пристает к стеклу и металлам, особенно если их слегка подогреть. СВЕТ ВЛИЯЕТ НА рН Рассеянный дневной свет быстро увеличивает значение рН в колбе с раствором феррицианида ка-г лия K3[Fe(CNN]. Светочувствительны, по-видимому, продукты реакции гидролиза этого комплексного соединения. Эти реакции обратимы: оттого на свету рН раствора растет, а в темноте, напротив, падает. Комплексные цианиды железа с шестью ионами (CN)- давно известны. Красная кроь»<1оя соль K3[Fe(CNN] и желтая кровяная соль K4[Fe(CNN] принадлежат к числу широко применяемых комплексных соединений. Однако не всегда во внутренней сфере железосодержащих комплексов шесть CN-ионов. Иногда один из них бывает заменен другим ионом или даже электрически нейтральной молекулой — Н20, СО, NH3— Такие соединения называются пруссидными. Некоторые из них нашли применение: нитропруссид натрия Na2[Fe(CNM(NO)] • 2Н20— отличный аналитический реактив на анионы S2- и so2-. МАГНИТ МАГНИТУ РОЗНЬ О своеобразных магнитных свойствах железа и сплавов на его основе написаны книги. Но вот любопытный факт. И сталь, и химически чистое железо могут намагничиваться не только от постоянных магнитов, но и под действием кругового электрического тока. А вот после этого сталь и железо ведут себя по-разному. Сталь остается намагниченной и когда перестают пропускать ток, а чистое железо размагничивается. ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ГРАФИТ Трудно представить, чтобы графитовый стержень притягивался магнитом. И вместе с тем это вполне возможно, если стержень находился в контакте с хлорным железом. Это вещество способно внедряться в графит. Если же потом грифель погрузить в раствор металлического натрия в жидком аммиаке, то .железо из FeCI3 восстанавливается до металла. Ферромагнитный графит может содержать до 22% .железа. БОЛОТНЫЕ И ОЗЕРНЫЕ Изменение степени окисления железа с Fe2+ на Fe3+ постоянно происходите организмах простейших живых существ —* железобактерий. Живут эти бактерии в прудах и болотах. После гибели микроорганизмов накопившийся гидрат окиси железа оседает на дно водоема, что приводит с течением времени к образованию железных руд, которые называют болотными или озерными. Так, в частности, объясняют происхождение одного из самых известных железорудных месторождений нашей страны — Керченского — и железорудных месторождений в районе Великих озер на американском континенте. ЧТО ЧИТАТЬ О ЖЕЛЕЗЕ В «ХИМИИ И ЖИЗНИ» А. А. Гусовский. Железо. 1966, № 11. М. А. Меэенин. Будущее железа. 1973, № 5. Л. Д. Д а н и л и н, В. А. Ц у - к е р м а н . Железо и рентгеновские лучи. 1976, № 11. С. Алексеев. Железная колонна в Дели: история мифа. 1979, № 4. Ю. Е. Яровой. Железо: несколько историй из истории стали. 1980, № 2. 21
Технологи, внимание! Затраты окупились за год Уже несколько лет в одном из районов Литвы работает стационарная установка для механизированного протравливания картофеля, разработанная в Республиканском производственно - научном объединении по агрохимическому обслуживанию сельского хозяйства. Рядом с картофелехранилищем A) расположен выпускаемый серийно карто- фелесортировальный пункт КСП-15Б B), и тут же смон- Установка для механизированного протравливания картофеля тирован агрегат для протравливания клубней. Картофель засыпают в деревянный бункер — дозатор C) с заслонкой на дне. Ниже заслонки одна под другой находятся две пары деревянных катков, покрытых поролоном D). Еще ниже — металлическая сетка E), соединенная с транспортером, а под ней — резервуар F) для сбора использованной суспензии протравителя. Рядом с протравочным агрегатом — четыре деревянных бункера-накопителя G). От одной части агрегата к другой клубни движутся по транспортерам (8). Суспензию фунгицида готовят в резервуаре (9) емкостью три тысячи литров и насосом A0) нагнетают в три наконечника-распылителя, установленные над катками. Из бункера-дозатора клубни падают на верхнюю пару катков, куда подается и фунгицид - протравитель; опускаясь между катками по транспортеру, картофель проходит полную обработку. Клубни опускаются на сетку и попадают в бункер-накопитель. На следующий день сухой обработанный картофель высаживают. На изготовление агрегата для протравливания, четырех бункеров-накопителей, цистерны, транспортеров и прочего оборудования было израсходовано 668 рублей; затраты окупились в первый же год. «Картофель и овощи», 1981, № 2, с. 19, 20 Хлопоты со свинцом Сейчас по Земле разъезжают 380 млн. автомобилей, каждый год автозаводы выпускают 43 млн. машин, в гаражах всего мира ежегодно заменяют 160 млн. аккумуляторов — это только автомобильных. Вот почему регенерация свинца из отслуживших свой срок батарей стала серьезной экономической проблемой. В Италии близ Турина работает опытный завод по переработке старых аккумуляторов. Отработавшие пластины растворяются электрохимически, а на катоде осаждается свинец чистотой четыре «девятки». Кроме того, получается шлам с высоким содержанием сурьмы. Мощность завода — 2200 т свинца в год. «The Financial Times», 1981, № 28533, с. 7 А можно и без свинца? Недавно появились сообщения о принципиально новых аккумуляторных системах — без металла, даже без металлических ионов. Электрохимический элемент такого органического аккумулятора представляет собой два небольших куска полиацетиленовой пленки в электролите — растворе перхлората тетрабутиламмония в про- пиленкарбонате. При зарядке пленка-анод окисляется и насыщается анионами перхлората, а пленка-катод восстанавливается и насыщается катионами тетрабутиламмония. Электроды очень легкие, поэтому есть основания полагать, что у органических аккумуляторов должны быть высокие удельные характеристики. По крайней мере не хуже, чем у свинцовых. «Chemical and Engineering News», 1981, т. 59, № 4, с. 39 Как заглянуть в двигатель Американские специалисты предложили новый метод не-
разрушающего контроля. Пучок тепловых нейтронов облучает работающий ракетный двигатель. При этом различные детали, а также масло и топливо по-разному реагируют на это облучение — либо его поглощают, либо отклоняют. После этого поток нейтронов попадает на тонкую пластинку гадолиния, лежащую поверх фотопленки. Атомы гадолиния, поглощая нейтроны, испускают электроны — пленка экспонируется. На все это, включая проявление снимка, требуется не больше 10 минут. Снимки значительно четче, чем в традиционном рентгеновском методе. На них можно увидеть даже уровень масла в двигателе. Метод нейтронной радиографии позволяет наблюдать картину и на телеэкране, на котором хорошо видна циркуляция топлива и масла. «Mechanical Engineering», 1981, № 5, с. 50 Синтез аммиака: давление вдвое ниже обычного Итальянская фирма «Монт- эдисон» предполагает построить опытную установку синтеза аммиака под давлением 60—70 атмосфер, вместо обычных 140—150. Аммиачное производство весьма энергоемкое, поэтому предполагаемую двадцатипроцентную экономию энергии нельзя не признать весьма существенной. Производительность опытной установки — 50 тонн аммиака в сутки. «Chemical Engineering», 1981. т. 88, № 10, с. 33 Новый электролизер для переработки биметаллических отходов, содержащих медь, сконструирован в Уральском политехническом институте и институте «Уни- промедь». Основные показатели процесса: содержание меди в аммиачно-сульфат- ном электролите 10—15 г/л, катодная плотность тока 600—700 А/м2, выход по току 75—77%, содержание меди в получаемых порошках 99,3—99,9%. «Цветные металлы», 1981, № 6, с. 45—48 Новая пропитка для полимербетонов разработана в Московском химико- технологическом институте имени Д. И. Менделеева. Это составы на основе ненасыщенных полиэфиров ПН- 35 и ПН-301. Такая пропитка увеличивает прочность бетонных конструкций и снижает водопоглощение. «Бетон и железобетон», 1981, № 9, с. 35 Обработка озоном ускоряет очистку сточных вод производства хлоропре- новых каучуков. Основные вредные примеси этих стоков после 5—10 минут контакта с озонокислородной смесью окисляются в карбоновые кислоты, которые затем легко разлагаются биологическими методами. «Промышленность Армении», 1981, № 6, с. 32—34 Что можно прочитать в журналах Об основных направлениях развития хлорной промышленности («Химическая промышленность», 1981, № 9, с. 5—11). О развитии производства красителей для текстильных материалов («Химическая промышленность», 1981, № 10, с. 4—8). О жаростойких керамических вяжущих материалах («Неорганические материалы», 1981, № 9, с. 1706—1709). Об использовании доменного шлака в керамических массах («Стекло и керамика», 1981, № 9, с. 17—19). О регулировании свойств цементов с помощью химических добавок («Бетон и железобетон», 1981, № 9, с. 5, 6). О перспективах получения кремния для наземной гелио- энергетики («Цветные металлы», 1981, № 9, с. 1—7). О применении полимерных материалов в зарубежной авиационной и космической технике («Пластические массы», 1981, № 10, с. 23—30). О металлизации алмазных порошков («Алмазы и сверхтвердые материалы», 1981, № 8, с. 11—13). О применении муравьиной кислоты для получения металлических покрытий на диэлектриках («Журнал прикладной химии», 1981, № 8, с. 1871—1873). О нанесении толстослойных цинковых и кадмиевых покрытий из нецианистых электролитов с органическими добавками («Украинский химический журнал», 1981, № 9, с. 990, 991). Об автоматическом контроле ионов алюминия в сточных водах химкомбината («Химическая технология», 1981, № 5, с. 46, 47). Об очистке сточных вод от фенола с помощью волокнистых сорбентов («Коже- венно-обувная промышленность», 1981, № 9, с. 28—30). Об использовании отработанных сульфитных щелоков («Бумажная промышленность», 1981, № 8, с. 26—27). О современных процессах регистрации изображений на теплочувствительных материалах («Журнал научной и прикладной фотографии», 1981, № 4, с. 304—315). О строительстве завода, перерабатывающего торф в метанол («Chemical Engineering», 1981, т. 88, № 13, с. 17). О потребности коров в хлоре («Milling.Feed and Fertiliser», 1981, т. 169, № 6, с. 40). 23
49-летний профессор химии Нил Бартлетт (Калифорнийский университет, США) был одним из участников XII Менделеевского съезда и выступил на нем с чрезвычайно интересным докладом «Синтетические металлы», в котором о металлах как таковых было буквально два слова. В основном речь шла о соединениях. Соединениях, весьма нетривиальных — с небывало электроотрицательным катионом и сложным анионом, который мог бы стать достойным партнером катиону-сверхокислителю/ Вообще все, что делает этот исследователь, отличается нетривиальностью и в то же время исключительно строгой логикой. Он любит (и ищет1) простые закономерности, ясный язык, простые однозначные выводы. Его экспериментаторские «ходы» выверены на редкость точно. Два больших открытия сделаны Нилом Бартлеттом. Первое — то, что он углядел в гексафториде платины исключительно сильный окислитель, способный перевести молекулярный кислород в положительно заряженный ион, и инициировал огромное количество работ по синтезу соединений, у которых сродство к электрону больше, чем у кислорода, хлора, фтора... Одного этого было достаточно, чтобы стать очень заметной фигурой среди химиков-неоргаников. Но Бартлетт пошел дальше. Он первым получил, выделил и изучил соединения, в которых один из благородных газов образовывал истинную химическую связь. И опять его пионерская работа вызвала поток исследований и синтезов, в результате которых получены сотни соединений криптона, ксенона и радона. Кстати, химические теории — от Менделеева до наших дней — никогда не налагали абсолютного запрета на химические реакции с участием таких атомов. Более того, Л. Полинг на основе своей теории резонанса предсказывал возможность полу- 24
чения некоторых соединений благородных газов. Такие соединения пытались синтезировать, но до Бартлетта никто не мог доказать, что они действительно получаются. А если сталкивались с ними напрямую (и так бывало), искали ошибку в собственных опытах, находили экспериментальным фактам другие объяснения. Нужны были убежденность, логика и руки Нила Бартлетта, чтобы предсказания теории превратились в нечто ощутимое, видимое — в то, что, попросту говоря, можно подержать в руках. Сейчас химия сверхокислителей и тесно переплетенная с нею химия бывших инертных газов стала весьма заметным разделом современной науки о веществе. Именно здесь мне видятся начала атомной химии: в реакцию с фтором или гекса- фториДом платины вступает атом ксенона, при гидролизе соединения благородный газ высвобождается опять же в виде отдельных атомов... Полагаю, читателям «Химии и жизни» будет интересно познакомиться с профессором Н. Бартлеттом и историей его открытий «из первых рук», иЭ интервью, которое он дал корреспондентам журнала. Академик В. А. ЛЕГАСОВ I Слово или дело — что дороже? Каждая наука * отвечает иа этот вопрос по-своему, ио в химии испокон века главным героем был упрямый, неподвластный предрассудкам человек, который просто-напросто берет в руки колбу или другой нехитрый снаряд и делает очевидным то, о чем другие лишь догадываются и спорят. Наш век прославился триумфами теории, без промаха предсказывающей то, чего никто и никогда не видел. Но устои химии ничуть не изменились. Счастливый случай убедиться в этом представился нам в Баку, на XII Менделеевском съезде, во время беседы с профессором Нилом Бартлеттом. Инертные газы, в сущности, и теперь не утратили право носить это прозвище. Их химия беднее, чем химия любых других элементов, и такой останется навсегда. Человечеству пришлось затратить свыше шести десятилетий, чтобы заставить их вступить хоть в какие- нибудь реакции,— и первым, кто добился этого, был Бартлетт. Как же он рискнул пренебречь мнением авторитетов, отрицавших возможность таких реакций? Что заставило его осуществить знаменитые опыты, которые (задним числом это понятно) могли бы сделать до него очень многие? Вот об этом мы просили рассказать Бартлетта. Ксенон не может реагировать даже с самым активным элементом — фтором. Об этом было громогласно заявлено как раз тогда, когда я родился — в 1932 году. Работа была опубликована авторитетными экспериментаторами и убедила всех, в том числе, видимо, и теоретиков, которые предсказывали, что реакция идти может. Я имею в виду Лайнуса Полинга, вскользь упомянувшего о фторидах ксенона и криптона двумя годами ранее, а также немецкого физикокимика Антропоффа, написавшего статью о соединениях ксенона еще в 1924 году. Поэтому сороковые и пятидесятые годы прошли впустую: возобладал скепсис, старым прогнозам не верили. Антро- пофф объявлял, что возможны не только фториды, но даже и хлориды ксенона, что он их скоро сделает. Но так и не сделал. Тут наш собеседник допускает небольшую неточность. В статье 1924 года речь идет не о хлоридах, а об оксидах, и получается, будто ксенон должен реагировать даже с кислородом. Химикам это представлялось нелепостью. Тем не менее Антропофф угадал: в 70-е годы оксиды ксенона были получены, правда, обходным путем. Время все поставило на свои места. Не обязательно перекраивать Периодическую таблицу, как это делал немецкий ученый, ио его малоизвестная работа — свидетельство великих прогностических возможностей менделеевского закона. Для меня все началось в ноябре 1956 года. Я заинтересовался шестифтористой платиной, решил ее полностью очистить от примеси бромидов. Как это сделать? Естественно — фтором. Бром и любые бромиды превратятся в летучий, светло-желтый трифторид брома... Взял я кварцевую трубку, поместил туда гексафторид платины, нагрел бун- зеновской горелкой и пустил фтор. Странная наблюдалась вещь: пошли красные пары. Неужели брома в образце так много? Нагреваю посильнее — паров становится больше. Прибавляю ток фтора — а их еще больше. И тут я заметил, что это вовсе не бром: красное вещество оседает на холодном конце трубки в виде кристаллов. А бром-то жидкость! Кристаллы я собрал, но заняться ими как следует тогда не смог ?— шли последние дни работы над диссертацией. Моей темой были фториды серы, а вовсе не платины. Я только успел убедиться, что при сильном нагревании красное ' вещество не только возго- 25
няется, но и разлагается. А если бросить его в воду — реагирует со взрывом. Уточняем, где это происходило. Дело было еще в Даремском университете, в Англии, на родине нашего собеседника. Вот почему американский профессор так отчетливо, так понятно говорит по-английски: он же родом из Ньюкасла. После защиты в 1958 году я перебрался в Канаду, в университет Британ- т ской ^олумбии. И тут мне повезло: первый же мой аспирант, как выяснилось, владел методом анализа, позволявшим установить состав красных кристаллов. Это вещество — очень трудное для исследования. Но аспирант умел сжигать образцы в бомбе с натрием. Мы с ним установили, что никакого брома в веществе нет. Есть платина, фтор и... кислород. Формула — 02PtF6. Откуда взялся кислород? Может быть, проникла влага и получились оксифто- риды платины? Нет, воды во фторе не бывает — он же с ней реагирует. Так откуда кислород? Из воздуха? Тогда, выходит, попала в мои руки соль, в которой молекула шестифто- ристой платины соединена с молекулой кислорода. Каким образом? Кислород ее окислил? Это абсолютно невозможно. Она его окислила? Тогда должен в составе соли быть парамагнитный катион 0+2. Ы<ы его действительно там обнаружили. Сделали и рентгеноструктурный анализ — монокристалл, к сожалению, вырастить не удалось — но и анализ порошка нашу гипотезу подтвердил: формулу надо писать O^PtFg. С этим я выступил на университетском семинаре. Сообщил, что/шестифто- ристая платина, судя по моим данным, должна обладать колоссальным сродством к электрону — около 56 килокалорий на моль — и окислять молекулярный кислород. А коллеги хором сказали: не может быть. Ищите ошибку. Они никак не хотели верить, что фторид платины — окислитель такой силы. Потом-то я узнал, что группа Вайнсто- ка, работавшая с шестифтористой платиной в Аргоннской лаборатории в США, начиная с 1957 года постоянно получала это красное вещество, и в немалых количествах. Но строением его долгое время никто не интересовался, были уверены, что это продукт гидролиза. И в самом деле. Не надо быть химиком, чтобы знать, что кислород — окислитель. Бывают вещества, которые нельзя хранить на воздухе — они неустойчивы к кислороду, но. как правило, это сильные восстановители. А кому в голову придет беречь от кислорода окислитель? И если он «испортился» — ясное дело, проникла влага (гексафторид платины к ней в самом деле неравнодушен). И возиться тут не с чем. Таковы, очевидно, были соображения тех, кто возиться не стал. Бартлетт, между тем, от своего не отступился. Чтобы убедить коллег в своей правоте, я решил с помощью шестифтористой платины сделать какое-нибудь еще более эффектное окисление. Подумал об азоте или инертных газах. Однако припомнил потенциал ионизации гелия — двадцать четыре электрон- вольта, у азота еще больше, и решил: не пойдет. О том, что потенциалы снижаются, если двигаться вниз по Периодической таблице, я тогда не вспомнил. Через несколько дней, готовясь к лекции, я листал учебник — и мне попалась на глаза известная диаграмма, похожая на пилу: (зависимость потенциала ионизации от порядкового номера элемента. Каждый инертный газ — зто пик на диаграмме, но чем больше атомная масса, тем пик ниже. У аргона, кажется, около семнадцати электрон- вольт, у криптона — четырнадцать, у ксенона — двенадцать и одна десятая. А у кислорода — двенадцать и две! Он хватает блокнот, в котором мы делаем записи, и быстро рисует фломастером диаграмму. Спрашиваем его — Периодическая система, стало быть, помогла? Абсолютно верно. Закон Менделеева! Однако в тот момент углубляться в эту идею я не мог — опаздывал на лекцию. Поэтому учебник пришлось захлопнуть. Но немедленно после лекции я начал расспрашивать, где можно достать немного ксенона. Меня направили к спектроскопистам — они, мол, часто применяют благородные газы для разбавления своих образцов. Но спектроскописты сказали: криптона у нас сколько угодно, а вот ксенона нет. Когда я объяснил им свою проблему, они посоветовали — берите криптон, ведь потенциал ионизации у него ненамного больше. С их, физической, точки зре- 26
ния, — ненамного. А ведь это у ксенона потенциал меньше, чем у кислорода. У ксенона, а вовсе не у криптона. В конце концов я раздобыл ксенон. Название газа Бартлетт произносит протяжно: «зн-инон». Видно, что это слово он повторяет с удовольствием. Спрашиваем, кто помогал ему в знаменитых экспериментах, а Бартлетт отвечает — никто. Он делал их сам. Он вообще предпочитает все делать своими руками. К * У меня были два студента из Индии, совсем новички, работать с фторидами они еще не умели. Да если бы и умели — я бы все равно провел опыты сам. Такие вещи лучше делать самому. Это доставляет огромное удовлетворение. Итак, следовало смешать ксенон с ше- стифтористой платиной. У меня нашелся кварцевый сосуд, в котором можно было точно измерить объем газа, а потом привести его к стандартному объему. Я загрузил в него исходные вещества и стал ждать. Ждал целый день, и когда удостоверился, что газ до конца израсходовался, действительно вступил в реакцию, было уже поздно, около семи вечера. Хотелось оповестить весь мир, но тут я обнаружил, что в здании пусто. Все коллеги ушли, была пятница, начинался уик-энд. Абсолютно не перед кем похвастаться! Еле дождался понедельника. Он радуется своим воспоминаниям, и мы вместе с ним как бы переселяемся в 1961 год, в эту счастливую пятницу. И понимаем: сколько же терпения требовалось! Ждать битый день, пока этот медлительный газ израсходуется, потом терпеть еще два дня, чтобы поделиться радостью с коллегами... Реакция получилась — но это, как всегда, оказалось только началом. Образовалась смесь веществ очень не простая, в работе неудобная. Никак не удавалось получить из нее кристаллические продукты. Это, кстати, и до сих пор не удалось — те ,же вещества пришлось потом готовить обходными путями. Без кристаллов же нельзя было сделать рентгеноструктурный анализ, а без него доказать, что в веществе содержится катион ксенона, было довольно трудно. Кроме того, реакция идет не очень-то однозначно. Если «зять избыток ксенона, получается в основном желтое вещество с формулой ксенон — платина фтор шесть. Но если в избытке шестифто- ристая платина, то образуется другое вещество, красное: ксенон фтор — платина фтор шесть и пятифтористая платина, продукт восстановления шестифто- ристой. Он снова рисует фломастером в нашем блокноте. Вот они — первые соединения ксенона. С разгона наш собеседник изобразил и схему, по которой позднее получили еще одно соеди нен ие — XeF ■+ Pt2 F—, t. Спрашиваем, а когда же получили фториды ксенона? Разумеется, как только удалась реакция с шестифтористой платиной и стало ясно, что ключ — в потенциалах ионизации, мы немедленно повторили давний опыт. Смешали ксенон с фтором. Только не стали греть в стальной бомбе или пропускать электрический разряд, как это делали неудачливые предшественники тридцатью годами ранее, а просто погрели смесь в стеклянном приборе. Реакция пошла! Правда, чистые фториды в тот раз выделить не удалось — снова образовалась смесь. Но, к счастью, вскоре в Аргоннской лаборатории установили, что при нагревании синтезированных нами гексафторплатинатов образуется чистейший четырехфтористый ксенон. Он летуч и отделяется очень легко. А к концу 1962 года там же получили в индивидуальном виде и дифто- рид, и гексафторид ксенона. Это они успели, пока я пытался изготовить соединения криптона — надеялся, что с их помощью фториды ксенона удастся сделать чище. YilJ} ft £ '-» teF2 j у*^Ъ%- 2^^Щ —, щ * хь \^о Бартлетт рисует схему получения четырехфто- ристого ксенона, а мы спрашиваем, обзавелся ли он тогда, наконец, единомышленниками. О, да1 После того, как возможность окислить ксенон была доказана, коллеги 27
сомневаться перестали, и все как один обратились в мою веру. Тем не менее справиться с криптоном удалось не сразу. Я понимал, что шестифтористой платины здесь уже недостаточно, и надеялся на гексафториды свинца или родия. Последний как раз синтезировали к тому времени в США. Но с криптоном не справился и родий фтор шесть. Соединения криптона мы все же получили, потому что были уверены в успехе. Потенциал ионизации у него действительно не такой уж большой. А вот с аргоном бьемся до сих пор. Я не думаю,что можно синтезировать соединения самых легких благородных газов — гелия и неона. Но аргон, это уже установлено, может образовать катион, в котором энергия связи весьма солидная — 63 килокалории на моль. Проблема состоит лишь в том, чтобы подобрать анион, способный существовать в паре с таким сильным окислителем. Возможно, здесь подошел бы анион шестифтористого золота. Анион этот известен, но само шестифтористое золото — нет. Я думаю, с помощью электролиза солей этого аниона мы такое золото все-таки получим. И тогда не исключено, что в наши руки попадет материя, способная окислить даже аргон. Бартлетт охотно и подробно рассказывает, что и с чем он собирается смешать, дабы приготовить этот невиданный окислитель — он не из тех, кто помалкивает о своих планах. А мы не упускаем возможности тоже кое-что ему порассказать и сообщаем историю, которую услышали от академика И. В. Петря нов а. Перед войной в Москве у профессора Казарновского в Физи ко-х им ическом институте им. Карлова работала Берта Григорьевна Зискиид, которая очень интересовалась благородными газами. Так вот, она не поддалась всеобщему скепсису и реакцию ксенона с фтором все же проделала. Успела получить какие-то соединения, но публикации так и не подготовила, все проверяла и •>проверяла себя... Бартлетт почти не удивляется услышанному. Верю, и охотно. Все дело в предрассудках. Теперь-то мы знаем, что достаточно поместить смесь ксенона и фтора в кварцевую ампулу и выставить ее на солнце, чтобы на стенке появились кристаллы дифторида ксенона. У наев Пасаде не дл я этого х ватает минуты, а где-нибудь поближе к экватору довольно и секунд. Дифторид ксенона оказался чрезвычайно доступным соединением. Так что человек, свободный от предрассудков, мог получить его и сорок, и пятьдесят лет назад. Просто жизнь распорядилась иначе. Вот и вся история того, что успело уже стать классикой химии. Бартлетт рассказывает так, будто дело было бог знает когда. Конечно, в то время, когда о нем заговорил весь химический мир, он только-только вышел из аспирантов. Но ведь сейчас-то ему нет и пятидесяти! Прощаясь, мы спрашиваем, где можно прочесть о подробностях этих событий. Оказывается — нигде. Кое-какие детали он сообщал журналистам, но всю историю, от начала до конца, изложил в первый раз. Беседу вели специальные корреспонденты «Химии и жизни» В. ЧЕРНИКОВА н В. ЗЯБЛОВ Архив Валентность благородных газов и их положение в Периодической системе Профессор А. фон АНТРОПОФФ (Карлсруэ) По инициативе редакции журнала «Zeitschrift fur ange- wandte Chemie» на его страницах в последнее время неоднократно обсуждался вопрос о наиболее целесообразной форме Периодической системы элементов. * Zeitschrift fur а л ge wan die Chemie», 1924. т. 37, с. 217. В первоначальной краткой форме таблицы, где каждая группа подразделяется на две подгруппы, наибольшие трудности вызывает вопрос о положении редких земель и благородных газов. По этой причине, а также поскольку в краткой форме на передний план выступает максимальная валентность элемента, соответствующая номеру группы, я хочу остановиться здесь на рассмотрении именно этой формы Периодической системы. При этом я смотрю иа Периодическую систему как эмпирический закон, который оказывал и будет оказывать впредь неоценимую помощь химикам. Неоднозначность в положении редких земель была устранена после того, когда 28
из-за нее на несколько десятилетий задержалось открытие гафния. Из учебников химии, да и из оригинальной литературы следует, однако, что относительно положения благородных газов до сих пор нет единого мнения: то их помещают в одну группу с платиновыми металлами на левом или на правом фланге системы, то отделяют их от платиновых металлов и строят из них как из нуль-валентных элементов особую нулевую группу, которую располагают обычно слева от щелочных металлов. Наконец, в последнее время часто встречается и компромиссный вариант: благородные газы хотя и помещают в одну группу с платиновыми металлами, однако вводят разные обозначения — группа VIII для металлов и группа 0 для благородных газов. Я надеюсь, что в этой статье мне удастся показать, как можно устранить эту дидактически и эвристически вредную неопределенность. Абегг с огромной энергией настаивает на том, чтобы не выделять благородные газы в отдельную группу, аргументируя это тем, что иначе место благородных газов в VIII группе осталось бы пустым. Это было бы абсолютно верным, если бы не одно обстоятельство: группа VIII требует от своих элементов валентности 8, в то время как нулевая валентность благородны х газов считается общепризнанной. Я полагаю, что это противоречие можно устранить, если счесть предположение о нуль-валентности благородных газов неправомочным. Нулевая валентность этих элементов это лишь одна из многих гипотез, призванных объяснить отсутствие их соединений. На самом деле, при любой валентности могут найтись различные причины, мешающие протеканию химических реакций. Если мы поступим наоборот, т. е. будем определять валентность элемента по тому месту, которое он занимает в Периодической системе благодаря своему порядковому номеру или атомному весу, то мы увидим, что никакого противоречия нет. Поместим же благородные газы в соответствии с их порядковыми номерами и пустыми клетками в Периодической системе, не задумываясь заранее об их химических свойствах, в VI11 группу вместе с платиновыми металлами и посмотрим, какой валентности и каких химических свойств следовало бы ожидать от неизвестных элементов, занимающих это место. Будучи правыми соседями галогенов (подгруппа «6» группы VII), они образуют подгруппу «6» группы VIII. Положительная валентность, т. е. валентность по отношению к положительным элементам, например, водороду, уменьшается начиная с IV группы, равняется 1 в VII группе и, таким образом, должна в VI11 группе равняться нулю. Отсутствие химических соединений согласуется с этим требованием. Однако с валентностью по отношению к отрицательным элементам, например кислороду, дело обстоит иначе. В этом случае валентность растет с номером группы: у галогенов она равна 7, и в VIII группе должна равняться 8. Однако отсутствие соединений благородных газов, несмотря на это, отлично согласуется с их положением в восьмой группе, так как следует учесть, что хотя валентность и растет с номером группы, однако интенсивность валентных сил убывает в том же направлении, так что в случае галогенов, несмотря на валентность 7, фтор не может связать ни одного атома кислорода*. Тем более это будет справедливо для соседнего элемента из группы VIII б, даже если мы и припишем ему валентность 8. Таким образом, мы видим, что свойства, которых следовало бы ожидать от элементов VIII б группы, наилучшим образом согласуются со свойствами благородных газов и что, следовательно, нет никаких оснований помещать их в какое-либо другое место Периодической системы. Поэтому я поддерживаю предложенную Пане- то м краткую форму системы с одной только оговоркой: платиновые металлы и благородные газы следует помещать не под номерами VIII и 0, а под общим но- * Фториды кислорода, OF2 и OsF2 были открыты лишь в 1930 году — Ред. мером VIII, введя лишь индексы «а» и «6», как это делается для элементов других групп. И сколь бы незначительной ни казалась на первый взгляд эта поправка, она имеет глубокое принципиальное значение. Если обозначение последней группы Периодической системы будет отличаться по форме от обозначения остальных групп, то это приведет к выводу, что общая для всей Периодической системы закономерность почему-то в этой группе не соблюдается. На самом же деле мы имеем полное соответствие. Кроме того, чрезвычайно важно, что, насильно помещая благородные газы в нулевую группу, мы принципиально отказываем им в возможности химических реакций. Их положение в группе VIII б, напротив, оставляет надежду на получение их соединений с отрицательными элементами^ По аналогии с галогенами можно предположить, что соединения наиболее тяжелых благородных газов с кислородом и особенно с фтором весьма и весьма вероятны. К такому же выводу приходит и Коссель на основании строения атома. В пользу того, что благородные газы отнюдь не лишены возможности образовывать связи, направленные вовне, говорит целый ряд известных фактов, в частности: 1) величина ван-дер-ваальсо- вой константы а; 2) иногда значительная растворимость в жидкостях; 3) наличие полос в спектре и, наконец, 4) поведение в электрическом разряде. В заключение можно сказать, что благородные газы, вне всякого сомнения, должны занять место в VIII б группе краткой Периодической системы и что их максимальная валентность равна 8 (лишь для гелия она должна равняться двум, что следует из тех же рассуждений). Таким образом, следует признать возможность образования ими химических соединений — скорее всего нужно ожидать реакции наиболее тяжелых благородных газов с наиболее отрицательными элементами — кислородом и фтором. Такого рода эксперименты уже начаты. Перевод И. И. КАНДРОРА 29
Геологическая вечность жизни Для нашей м ханеты j чпирически цстановлен в самых древних нам доступных (Сложениях В И ВЕРНАДСКИЙ Когда и как родилась жизнь на Земле} об этом высказано немало разных мнений. Одно из них сформулировано академиком В. И. Вернадским более 1GD лет назад: в геологической истории нет эпохи без тех или иных следов жизнедеятельности. Иначе говоря, жизнь геологически вечна. Конечно, никто не мешает вообразить «азойную» эпоху, когда на Земле еще не было живых существ. Только при этом не надо забывать, что каменная летопись планеты (земная кора со слоями осадочных пород) по какой-то таинственной причине не имеет первых глав.
Самая древняя геологическая эра — архейская (более 2,5 млрд. лет назад). И уже тогда на поверхности планеты обитали грибы, бактерии и водоросли. А ведь эти простейшие необычайно, изумительно сложны! По биохимическим процессам они мало чем отличались от нынешних организмов. Но это, что называется, детали. А вот главное: живое вещество сформировано. Когда? Геологическая летопись безмолвствует... Недавно научная печать поведала, что из-под стен замка Гарлеч в Уэллсе из почв, насыщенных солями аммония, выделили микроорганизмы. Событие заурядное, если бы не одно обстоятельство: точно такие же одноклеточные существа были найдены в кремниевых конкрециях, возраст которых свыше двух миллиардов лет. А вот другой схожий факт. Строматолитовым постройкам древнейших одноклеточных водорослей около трех миллиардов лет, но они почти не отличаются от современных аналогов — продуктов жизнедеятельности сине-зеленых водорослей. - Неужели некоторые организмы существуют как бы вне времени: почти не изменились за два-три миллиарда лет? Как они умудрились сохранить свой уровень организованности в изменчивых земных условиях? Сколько потребовалось миллиардоле'тий, чтобы шаг за шагом достигнуть этого уровня? «...Приходится допустить, что начала жизни в том космосе, который мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала этого космоса. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен космос, и передавалась всегда биогенезом». Так утверждал Вернадский. В последние десятилетия космогонические взгляды сильно изменились. Ныне больше всего приверженцев у гипотезы первоначального «большого взрыва» протоматерии с последующим расширением Вселенной (Метагалактики). А если так, то у космоса было начало. Дату этого события космологи все отодвигают и отодвигают. Сейчас считают, что это произошло около 15—20 миллиардов лет назад. Но нам важен принцип: начало у Вселенной, доступной наблюдению, было. Значит, жизнь появилась на каком-то этапе эволюции материи. ВНИЗ ПО ЛЕСТНИЦЕ, ВЕДУЩЕЙ ВВЕРХ Одно из важнейших свойств живого — эволюция, усложнение организации, структуры. Такая эволюция шла ступенчато: вслед за сравнительно быстрым формированием новых, более сложно организованных существ следовало как бы затишье — медленно накапливались признаки, предваряющие новую вспышку формообразования. Подобная эволюционная лестница выстроена для последних 600—700 миллионов лет. (Количественный показатель — усложнение нервной системы организмов.) Соответствующий рисунок (см. стр. 32) свидетельствует, что развитие шло по экспоненте. А если двигаться вспять, к первым эволюционным ступеням, то нисходящая экспонента будет все более пологой, увлекая нас в бесконечность. На пути вниз по эволюционной лестнице надо выделить еще один принципиально важный этап: ступень перехода от одноклеточных существ к многоклеточным. И эта точка ложится на ту же пологую кривую. Следовательно... Однако возможно такое возражение. А что, если на стадии одноклеточных организмы развивались быстрее? Ведь бактерии и одноклеточные водоросли очень быстро приспосабливаются к изменениям среды. У них стремительное размножение. И в этом вихре смены поколений быстро появляются новые признаки. Все так. Но с немаловажным уточнением: разнообразие микроорганизмов растет быстро, однако на том же уровне сложности. Они напоминают бегунов, соревнующихся на горизонтальной поверхности. А у нас речь об «альпинистах», штурмующих новые и новые высоты. Рост разнообразия и сложности — разные вещи. Сложность же некоторых одноклеточных существ не меняется миллиарды лет. Геология свидетельствует: многоклеточные существа появились не менее чем через два миллиарда лет эволюции одноклеточных. А когда же все- таки могли появиться на Земле сами одноклеточные? ТУМАННАЯ ЗАРЯ ЖИЗНИ В последнем издании БСЭ появление земной жизни относят на два-три миллиарда лет назад. К сожалению, эти сведения устарели уже к моменту выхода в свет в 1975 году соответствующего, 21 тома энциклопедии: окаменелые остатки организмов нашли в горных породах с возрастом в 3,3 миллиарда лет. Недавно следы жизнедеятельности обнаружены в еще более древних слоях: 3,8 миллиарда лет. Геолог академик Б. С. Соколов в докладе на юбилейной сессии, посвященной 250-летию АН СССР, изложил точку зрения, согласно которой фотосинтези- рующие организмы (фундамент нынешней биосферы) начали свою работу еще раньше — 4,2 миллиарда лет назад. И если верить так называемой абсолютной геохронологии, определившей возраст 31
4 3 миллиарды дет в прошлое вреии.прошлог 1,0 илрд.лет -**ог о***- ;0Ч*Ь\* одиоил«точ*ьче Схема усложнения организмов за последний миллиард лет в логарифмическом масштабе A) и усложнение организмов за геологическую историю Земли B). На эволюцию от одноклеточных до человека ушло около миллиарда лет, а до этого одноклеточные существовали не менее 3 миллиардов лет; сколько же времени прошло, прежде чем сформировалась клетка? Земли в 4,5 миллиарда лет (БСЭ), то на химическую добиогенную эволюцию «преджизни», на создание живого остается катастрофически мало времени. Нехватку времени для «преджизни» особенно четко выявили биохимические исследования и расчеты вероятности появления молекул РНК и ДНК. Вот, например, один из таких подсчетов. Если в любой ячейке объемом в один электрон в каждую микросекунду будет испытываться по одному варианту, то за 100 миллиардов лет будет испытано лишь (!) 10150 вариантов. Но и это огромное число ничтожно по сравнению с числами, которые нам нужны (речь идет о непомерном числе 4* 00° 00° случайных комбинаций из четырех «букв» генетического кода). Немецкие ученые М. Эйген и Р. Винклер, приняв возраст Вселенной в 1017 секунд, подсчитали, что за это время будет испытана лишь ничтожная часть расстановок компонентов даже в самой маленькой белковой молекуле. Такие математические операции как бы предполагают, что если случайно возникнет хотя бы одна молекула ДНК, то сразу же разгорится заря жизни. Но ведь для жизни нужна благоприятная среда.- Иначе не только одна молекула, но и слон, случайно появившись, тотчас исчезнет. Вывод из этого может быть только таким: жизнь и среда жизни — живое вещество и биосфера — создавались сопряженно, одновременно. КОСМИЧЕСКИЕ ПРИШЕЛЬЦЫ И ЗЕМНАЯ КОЛЫБЕЛЬ Некоторые метеориты по деталям химического состава немного напоминают нас, жителей Земли. Например, в углистых хондритах имеются аминокислоты. И не могли ли такие космические пришельцы содержать углеводороды, способные включиться в синтез более сложных органических молекул? Возраст метеоритов близок к возрасту Земли, и предыстория их углеводородов тоже теряется в бездне догеологического времени. А вдруг на ранней Земле действовали могучие силы, направлявшие синтез живой клетки? Что могло благоприятствовать направленному, закономерному усложнению «предбиологичес- ких» молекул? (Мы уже знаем, что случайная самосборка ДНК исключена из-за недостатка времени.) Не обратить ли внимание на геохимические процессы, неуклонно усложняющие минералогические и геологические объекты? Пожалуй, главное здесь — геохимические круговороты, циклические превращения вещества. Под действием воздуха, воды, солнечных лучей (оставим в стороне жизнедеятельность организмов), выводящие на земную поверхность кристаллические горные породы разрушаются, вступают в сложные хи- ми ческие реакци и и превращаются в осадочные породы, которые погружаются в недра. Там они претерпевают термическую и гидрохимическую обработку под большим давлением и с помощью тектонических сил вновь вы- 32
интенсивность космических лучей содержание калил в гранитоидах распространенность базальтоидов содержание калил в базальтондах З.Ю9 --■■■ 2 Ю9 110» месторождения золота месторождения железа времл в миллиардах лет Здесь по материалам разных авторов показана цикличность некоторых геохимических процессов на нашей планете ходят на земную поверхность. После каждого такого цикла минеральное вещество усложняется; в нем растет разнообразие химических соединений. Полагают, что первоначальную земную кору слагали базальты. Из них на Земле образовались, например, граниты. Некогда считали, что это произошло при простой переплавке базальтов с выделением из них «гранитной составляющей». Однако соответствующие эксперименты опрокинули такое мнение. Стало ясно, что гранит — продукт сложных циклов геохимических круговоротов. Один такой цикл тянется в среднем триста миллионов лет. А ведь граниты — древнейшие горные породы Земли; образовались они отнюдь не за один геохимический цикл. И до того как они возникли, земная кора должна была направленно эволюционировать по крайней мере миллиард лёт. Получается несуразица: на геохимическую эволюцию области жизни остается лкшь догеологический этап истории Земли Г^ Странная ситуация: гранитная оболочка йемли, область жизни, ее колыбель по нынешней геохронологии возникла на Земле... до образования твердого покрова планеты! Так может быть, Земля куда старше, чем мы полагаем? ТОЧНОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЧАСОВ Вот несколько мнений знатоков. О. Ю. Шмидт долускал длительность существования твердой оболочки Земли в 7 млрд. лет. Крупный советский океанолог Л. А. Зенкевич писал, что эволюция жизни в океане шла сотни миллиардолетий. Вот его слова: «До- кембрийская история морской фауны должна быть растянута на значительно 2 «Химия и жизнь» № 2 33
более дгти^елытлй срок, например, на два-три порядка, и только тогда проблема возникновения и развития морской фауны сможет получить правильное решение». Академик Вернадский в своей книге «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» (издана посмертно, в 1965 г.) написал: «Наша планета в своей геологической структуре выявляется в зоны лет, тысячи миллиардов (может быть, больше)». Высказывания других специалистов о возрасте планеты скромнее. Для них геологическими часами пока служат радиоактивные минералы. Скорость распада их атомов не зависит от внешних условий, а продукты распада накапливаются почти без потерь. По их количеству и судят о возрасте той или иной горной породы. Однако, по мнению Вернадского, так можно узнать лишь время (возраст) «последнего метаморфического процесса в данной точке, после которого заметно для наших методов не сдвинулись атомы кристаллической решетки». . Чтобы разобраться, о чем идет речь, проведем такую аналогию. Время пребывания зверя в зоопарке исчисляется с того момента, как он попал за решетку (и тут, как в кристаллах, — решетка). Однако возраст самого зверя может быть значительно больше. Вернадский указывал и на другую сложность: «Проникновение в вещество нашей планеты космических лучей имеет следствием широкое распространение радиоактивных изотопов, их альфа, бета и гамма лучей». В самом деле, периоды полураспада короткоживущих изотопов водорода,углерода и хлора — 12, 5370 и 308 000 лет. Они давно бы исчезли с лица Земли, если бы не рождались под влиянием космических излучений. Количество радионуклидов с глубиной быстро падает. В океане содержание, например, трития по сравнению с поверхностью на глубине 200 м уменьшается вдвое, а на глубине 2000 м — вчетверо. Сходная ситуация с долгоживущими изотопами урана, тория, калия, по которым исчисляются самые древние даты возраста Земли. Они сосредоточились в основном в верхних частях земной коры. В базальтовой оболочке их более чем вдвое меньше, чем в залегающей выше гранитной оболочке. Не свидетельствует ли это о том, что радиоактивные и другие химические элементы планеты создавались не разом, а постепенно, в течение сотен, а может, и тысяч миллиардолетий? Между генерацией элементов и их распадом давным-давно могло наступить равновесие. Если это так, то тогда «абсолютные датировки» говорят не о возрасте соответствующих пород, а лишь о характере равновесия распада и рождения изотопов. А пока «абсолютный возраст» океанических илов, метеоритов, да и самой Земли, оценивают в 4,5 миллиарда лет — именно таков период полураспада урана-238, по которому в основном и сверяют расчеты. И здесь вовсе не лишне вспомнить, что возраст Земли, определенный в свое время Э. Резерфордом по урану-235, равнялся периоду полураспада этого изотопа @,7 млрд. лет). Давайте подытожим: любые радиоактивные геологические часы показывают возраст данной конкретной части пространства. Скажем, данного конкретного кристалла. А что было до его образования? Сколько прошло миллиардов лет и превращений вещества, пока кристалл не возник? Представьте себе ботаника, выясняющего возраст луга по растущим там цветам или возраст леса по возрасту деревьев. Луг и лес почти всегда в десятки и сотни раз старше самых древних, единичных, конкретных растений. И почему же мы безропотно соглашаемся с геофизиками, дати - рующими возраст планеты по отдельным минералам и горным породам, залегающим близ земной поверхности? После работ Резерфорда было много попыток выяснить хронологию Вселенной, нашей планеты и возраст земной жизни. И в этих попытках четко прослеживается главное для нас с вами: космос, планета и земная жизнь становятся все старше и старше. ВЕЧНО ЖИВАЯ ЖИЗНЬ! Мысль о вечности Вселенной и жизни высказывали еще древнегреческие материалисты. В нашем же веке космологи, обосновывая возраст Вселенной в 15 миллиардов лет с момента «большого взрыва», приводят множество фактов и сложнейших математических выкладок. А вот научные разработки о вечности мира отсутствуют. Геологическая вечность планеты не абсолютна, а относительна. И если по геологическим и биологическим данным на формирование биосферы и живого вещества ушли десятки или сотни миллиардов лет, то с такими выводами (в виде эмпирических обобщений) все же необходимо считаться. Кто-то возразит, что это противоречит космогонической теории! Известно, как нужно поступать, если теория начинает противоречить фактам. Правда, здесь факты о Земле и жизни, а не о космосе. Но ведь Земля и биосфера — частицы космоса, к тому же изученные достоверней, чем далекие звезды и туманности. 34
Конечно, авторы не ратуют за скорейшее ниспровержение теорий. - Мы просто призываем не прекращать поиски альтернативных вариантов. Скажем, не возродить ли гипотезу «холодной Вселенной»? Не поискать ли новые объяснения так называемого «красного смещения» звездных и галактических спектров? Стоит разобраться и с «реликтовым излучением», которое принято считать «отсветом» великого взрыва рождавшейся Вселенной. Нелишне поразмыслить и о геологических часах и поискать такие, которые показывали бы максимальные интервалы времени жизни звезд, планет, метеоритов. В статье идет речь о последних нескольких миллиардах лет жизни Земли и Вселенной. Кто-то вправе возразить: а вдруг до этих миллиардолетим, до геологического этапа развития планеты, когда еще не оформилась земная кора, добиологические и догеологические процессы шли с исключительной быстротой и организованностью? Такое, конечно, могло быть. Но где этому хоть какие-то свидетельства? Когда в науке господствует какая-либо одна гипотеза, ее вольно или невольно начинают пропагандировать многие специалисты. Гипотеза все более уточняется, шлифуется, разрабатывается. Создается подобие лавины, сметающей' все на своем пути. Но в этой легкости побед проявляется не столько сила сторонников этой точки зрения, сколько слабость ее противников. А §ез' силь- ного противника научная дискуссия превращается в хождение по проторенным путям. Р. БАЛАНДИН, В. ДИНИСЕНКО Зарегистрировано биополе? В одном из последних выпусков «Докладов Академии наук СССР» A981, т. 260, № 1) опубликована, по представлению академика М. С. Гилярова, статья группы авторов из Института эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова — В. Р. Протасова, В. Д. Барона, Л. А. Друж- кина и О. Ю. Чистякова, в которой излагается их попытка зарегистрировать «биополе». Статья называется «Нильский слоник Cnathonemus petersij — индикатор внешних воздействий». Нильский слоник — зто не миниатюрная разновидность африканского слона, а небольшая рыбка, которая обитает в сильно заиленных, мутных водах, где ей помогает ориентироваться электролокация. Слоник снабжен электрическим органом, постоянно генерирующим электрические разряды и соз- Наломинаем читателям, что в этом разделе печатаются реферативные заметки о некоторых исследованиях, опубликованных в научных изданиях, но'относящихся к вещам, не вполне входящим в круг современных научных представлений.— Ред. дающим вокруг рыбки электрическое поле. Интервалы между разрядами у слоника не одинаковы, оии изменяются приблизительно от 50 до 250 микросекунд, однако общая картина работы электрического органа остается практически неизменной. Разумеется, при постоянном уровне внешних раздражителей, к которым рыбка очень чувствительна. Изменение температуры, электромагнитного поля, шум тут же вызывают изменение в деятельности электрического органа. А поскольку эту деятельность удобно фиксировать с помощью магнитофона (записывая звуки разрядов) и осциллографа (записывая электрические импульсы), нильского слоника можно использовать в качестве биоиндикатора самых различных воздействий на среду, в которой он находится. Авторы опубликованной в ДАН работы попытались использовать нильского слоиика для получения достоверных и вос-а производимых данных, которые свидетельствовали бы о существовании так называемого биополя и о характере его воздействия на живые существа. Эксперименты проводились в течение нескольких лет. В этих экспериментах в качестве испытуемых участвовали шесть человек , рекомендованных секцией физики Московского общества испытателей природы, «субъективно различающихся по якобы оказываемому ими терапевтическому эффекту». Во время экспериментов рыбка находилась в светонепроницаемом аквариуме иэ цельного стекла, оборудованном электродами, подключенными к магнитофону и осциллографу. Предварительно в течение 15 минут шла запись разрядов слоника в изолированном от внешних раздражителей аквариуме. Затем испытуемый подносил руки к противоположным стенкам аквариума и в течение двух минут держал их на расстоянии 15— 20 сантиметров от стеиок. Одновременно велась запись электрических разрядов, генерируемых слоником. После этого следовал 10—15-минутный отдых и проводился новый сеанс «воздействия биополем». Записи семи-восьми таких сеансов, продолжавшихся в совокупности около 15 минут, сравнивались с -пятнадцатиминутной «нормальной» (фоновой) записью. Авторы сообщают о следующих результатах проведенных Гкспериментов. Четверо из шести испытуемых не смогли вызвать каких-либо заметных изменений в обычной картине функционирования электрического органа нильского слоника. Интервалы между разрядами не увеличились и не уменьшились. Двое испытуемых, К. и 3., вызвали в этой картине вполне определенные изменения. «Воздействие» испытуемой К. привело к более частому испусканию слоником электрических импульсов, что, по мнению авторов работы, может характеризовать ее «.воздействие» как «возбуждающее». Этот результат воспроизводился неоднократно при проведении эксперимента в различное время суток и на протяжении нескольких месяцев. «Воздействие» испытуемого 3. трижды приводило к увеличению интервалов между разрядами, что, по мнению авторов работы, позволяет характеризовать его «воздействие» как «успокаивающее». Публикация не содержит данных о постановке контрольных опытов — с участием испытуемых не из числа рекомендованных МОИП, без поднесения рук к стенкам аквариума и т. п. Слова «биополе», «воздействие», «возбуждающее» и «успокаивающее» употребляются в кавычках авторами работы. 2т 35
Гипотезы Смотри в корень (О ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ) Все живое смертно. Разница лишь в сроке жизни, который может быть от нескольких минут (у бактерий) до пяти тысяч лет (у секвойи). Причем продолжительность ж и ни у каждого вида своя: поденка живет всего 2— 3 дня, комнатная муха — 2— 3 месяца, мышь — 3 года, а слоны до 80—100 лет. Создав особо благоприятные условия, можно изменить индивидуальную продолжительность жизни, но отнюдь не ее видовой предел. Поэтому-то и утвердилось мнение, что продолжительность жизни предопределена генетической программой старения и смерти. В многоклеточном организме новые клетки то и дело сменяют отмершие. Эту способность клетки многих тканей сохраняют и вне организма. Так, в условиях изолированной культуры ткани сердца курицы выращивали долгие 60 лет без каких- либо изменений, в то время как сама курица давно отжила свой век. Эксперимент этот был прекращен из-за ясной картины его продолжения. В Рокфеллеровском институте в Нью-Йорке клетки сердца цыпленка жили более 20 лет и размножались так же интенсивно, как и вначале. Особенно успешно культивируются опухолевые клетки. Пауль Эрлих еще в 1906 году выделил у мыши опухоль, которая и сейчас используется в лабораториях многих стран. Однако недавно Л. Хайф- лик доказал, что в культуре ткани некоторые клетки плода человека могут делиться не более 50 раз. Если взять клетки от лож и лого человека, число делений сокращается. Правда, в культуре тканей растений такого явления нет. Нельзя ли результаты Хайф- лика объяснить тем, что ткани разного возраста нуждаются в культивировании в различных питательных средах? Если же его результаты бесспорны, то это могло бы означать, что причина смерти многоклеточного существа обусловлена прекращением обновления его клеток. Иначе говоря, часы, отсчитывающие время жизни, заключены в клетках. Но ведь есть клетки тканей, которые могут размножаться очень и очень долго. Отчего же тогда погибает весь многоклеточный организм? Может, причина в том, что по мере размножения клеток какой-либо ткани между ними постепенно увеличиваются различия? Они, как бегуны, выстроенные на старте на одной линии, потом растягиваются на дистанции. Ряды их расстраиваются. Клетки начинают работать несогласованно, и орган, который они составляют, хуже выполняет свои функции, что в конечном счете и губит весь организм. Например, если у зрелого организма ансамбль ферментов играет слаженно, то со временем уставшие «музыканты» разбредаются «кто в лес, кто по дрова». Эти нарушения идут быстрее у высокоорганизованных организмов с централизованным управлением функциями. Биоценоз, где каждый вид, входящий в его состав, как и популяция клеток в многоклеточном существе, выполняет свои функции в обмене веществ и преобразовании энергии, можно уподобить организму. Но в отличие от организма, здесь нет внутренней обусловленности продолжительности существования. Биоценоз может жить сколько угодно, все зависит только от внешних пертурбаций. В биоценозе все виды приспосабливаются друг к другу в ходе естественного отбора, и нет единого координирующего центра, регулирующего всю систему. А вот в живых существах, наверное, есть некий центр, который командует продолжительностью их жизни. У животных это, скорее всего, нервная система, контролирующая все тело через трофическую и другие функции. Немаловажную роль может играть и лимфатическая система, уничтожающая ненужные или несоответствующие по своей функциональной активности клетки. У растений не обнаружены ни нервная, ни лимфатическая системы. Однако и редиска, и баобаб имеют свой срок жизни. Не главенствует ли тут корневая система, где образуются многие физиологически активные соединения (фитогормоны, алкалоиды и аминокислоты), играющие важную роль в жизнедеятельности всего растения? При вегетативном размножении отводками и черенками, когда образуется новая корневая система, жизнь растения можно поддерживать неограниченно долго. При обновлении же только надземной части, что ежегодно бывает, например, у лопуха или щавеля, продолжительность жизни все же ограничена. Не означает ли это, что срок жизни по крайней мере покрытосеменных или цветковых растений обусловлен какими-то клетками корневой системы? Кандидат биологических наук В. В. ПРАВДИН 36
последние известия ДНК раскручивается при старении По мере старения клеток, выращиваемых в культуре, в сверхспирвли ДНК становится все меньше витков. В разные периоды жизни ансамбль генов звучит в наших клетках по-разному. Гены, активно проявлявшие себя в период детства и юности, постепенно замолкают, на смену им приходит «группа зрелости», а затем в звучании ансамбля все более отчетливо проступает тема старости. У такого ансамбля, как у оркестра, должен быть дирижер, поэтому высказываются разные предположения об исполнителе этой роли. Вот одно из них. Согласованное изменение в считывании многих генов при старении, в результате чего меняется синтез белков, контролируемых этими генами, может быть вызвано изменением сверхспирализации молекул ДНК. Такова гипотеза, предложенная кандидатами биологических наук А. Лучником (Институт биологии развития им. Н. К. Кольцова АН СССР) и В. Глазером (МГУ). Основанием послужили эксперименты, проведенные авторами гипотезы на клетках, выращиваемых в культуре. В ходе экспериментов удалось показать, что по мере старения клеток сверхспираль ДНК постепенно раскручивается («Доклады АН СССР», 1981, т. 258, № 2). Сверхспираль ДНК— это упругая пружина, в которую дополнительно закручена эта и без того спиральная молекула. Закрученность пружины может возрастать или убывать под^действием специальных белков. В зависимости от этого избирательно меняется считывание информации: одни гены увеличивают свою активность, другие уменьшают ее, третьи никак не реагируют на перемену. Следовательно, изменение степени закрутки ДНК в сверхспиральную пружину управляет подобно дирижеру сразу целым ансамблем генов. Такой механизм регуляции работы генов известен у бактерий и вирусов. А. Лучник и В. Глазер предположили, что сходный процесс происходит в клетках высших организмов, в том числе человека, и играет важную роль в регуляции процессов старения. Чтобы проследить за возможными изменениями в сверхспирали ДНК в зависимости от возраста клеток, были использованы вещества-интеркаляторы, молекулы которых могут вклиниваться между основаниями ДНК и тем самым заставляют ее раскручиваться. По числу молекул интеркалятора, необходимых для полного раскручивания сверхспиральной молекулы, можно определить, сколько витков она содержала. Сверхспиральную ДНК, выделенную из старых и молодых клеток, осторожно, чтобы не нарушить структуру, освободили от белков и раскрутили интеркалятором. Пересчет концентрации интеркалятора в число витков показал, что в старых клетках ДНК раскручена больше, чем в молодых, активно делящихся клетках. Что же происходит? Если справедлива гипотеза авторов, то уменьшение числа витков при старении уменьшает или прекращает вообще синтез белков, контролирующих деление клетки. А значит, утрачивается способность клеток к делению. Сейчас многие биологи полагают, что клетки, выращиваемые вне организма, стареют по тем же законам, что и целый организм. Это означает, что, поняв, как и почему наступает старость у отдельных клеток, можно получше разобраться в механизме старения вообще. \Л может быть, чтобы клетки не столь быстро старели, нужно потуже закрутить сверхспираль ДНК. Н. ВИКТОРОВ 37
Для чего мамонту были нужны бивни? Не один десяток лет ищут ответ на этот вопрбс. Предположений немало. Одни считают, что бивни служили своеобразным украшением (хотя и тяжеловатым — один бивень может весить 70— 100 кг). Эта гипотеза опирается на укоренившееся неправильное представление о внешнем виде мамонта. Бивни, как правило, находят отдельно от черепа, и первые реставраторы вкладывали их в альвеолы так, что они принимали вид громадных усов, лихо закрученных за уши. И сегодня такую картину можно еще увидеть в музеях. Однако находки целых замороженных трупов показали, что бивни были расположены так: их концы не задирались вверх, а сходились вперед и книзу, вроде серповидных ножей снегоуборочных машин. Сильнейшая и стертость этих концов, часто делающая их похожими Из газеты «Дальневосточный ученый». на лопасти, довершает сходство. Это заставило увидеть в бивнях не украшение, а орудие. Причем настолько мощное, что весь организм животного был приспособлен к работе этими тяжелыми, подобными бревнам, резцами. Могучие передние ноги, слабые и короткие задние, огромный горб и мощные, несоразмерные с туловищем, кривые бивни. Одним словом, живой бульдозер. Что же он копал и зачем? Предположили, что мамонт копал снег, чтобы добывать сухую траву. Но в снегу так кость не источишь, не сотрешь до пластины. Да и снега в эпоху процветания мамонта было мало или почти не было. Как показали новейшие исследования, эти исполины жили в крайне сухих и бесснежных арктических степях ледникового времени. Последний международный конгресс мамон- тологов, состоявшийся в Вар- тенштейне (Австрия) в 1979 г., так и назывался — конгресс по проблеме арктической мамонтовой степи. На конгресса было признано, что мамонты, а также их спутники — арктические лошади, сайгаки (были и такие I), носороги, овцебыки, яки и даже львы — обитали в Арктике в условиях очень сухого и резко континентального климата. Откуда же сухость в Арктике? Ведь там океан I Были, оказывается, в ледниковые эпохи мощные плавучие океанические льды в Арктике и Северной Атлантике, которые прекращали испарение с огромных морских акваторий, что иссушало поступавший на северные материки воздух. В результате формировался особый арктический пояс, в пределах которого была ныне не имеющая аналогов ландшафтная гиперзона, которую и называют арктической мамонтовой степью. Эта мамонтовая степь охватывала не только равнины Европы, но и, по мнению ученых из Магадана, распространялась на все низменности Восточной Сибири, от северных островов Новосибирского архипелага в Арктике до Алданской депрессии в Южной Якутии. Этой проблеме поев ящена изданная в 1980 г. моногра- 38
фия «Лёссово-ледовая формация Восточной Сибири» заведующего лабораторией общего и регионального мерзлотоведения Северо-Восточного комплексного научно-исследовательского института С. В. Томирдиаро. Он пришел к выводу, что на огромном пространстве Восточной Сибири, на арктических и субарктических равнинах, на всех широтных долинах царил довольно однородный ландшафт сухих холодных мерзлотно-лёссо- вых степей, где шло накопление мерзлотных лёссов (вет- ронаносной пыли) с мощными жильными льдами. Реки и озера в основном иссыхали, а те, что оставались, покрывались в зимнее время мощным льдом. Зато морозы, как и сейчас, ежегодно разрывали мерзлую землю, и в трещинах росли мощные подземные стены (полигональные жилы) льда. Новые находки на севере Дальнего Востока, детальные исследования арктических лёссов привели С. В. Томирдиаро к такому ответу на вопрос, для чего мамонту бивни. Исследуя загадочные мерзлотные лёссы в Арктике, он обратил внимание на то, что находимые в них мамонтовые бивни часто были сломаны... самими мамонтами. Как правило, обломки, являющиеся рабочими концами — «наконечниками» бивней, были захоронены в вертикальном положении на границе древних ледяных жил с вмещающим мерзлотным лёссом. "Структура переломов свидетельствует о защемлении рабочего конца бивня и большом усилии, приложенном при переломе. Поверхность изломов фоссилизирована, как и сами бивни, то есть покрыта патиной тысячелетий. На рабочей стороне сохранилась полировка и множество небольших ссадин и царалин от работы в грунте. Все это свидетельствует о прижизненном внедрении бивней в подземный лед, их переломе самим животным при попадании бивней в трещину на границе льда и грунта. При удачном же пользовании бивнем мамонт мог выламывать крупные глыбы жильного льда, необходимого для утоления жажды. Ведь в тех природных условиях не было зимних водотоков, не хватало воды и летом. Хотя в сухих сте'п- ных междуречьях она была рядом, но в виде льда и под землей. По просьбе С. В. Томирдиаро профессор Н. К. Верещагин обследовал хранящиеся в музее Зоологического института АН СССР бивни мамонтов и установил, что все они несут следы переломов на концах. В своей книге «От чего вымерли мамонты» («Наука», 1979) он пишет: «Томирдиаро С. В. считает, что зимой при бесснежье и замерзании водоемов мамонты были принуждены выламывать бивнями лед из грунтовых трещин для утоления жажды. Это подтверждается находками бивней с характерными сломанными и потом вновь затертыми до блеска концами». По-видимому, инстинкт добычи подземного жильного льда развился у мамонтов в ходе адаптации к условиям мерзлоты от известного инстинкта степных слонов добывать воду в. засушливое время года, выкапывая бивнями ямы в долинах пересохших водотоков. Н. МАЛЫШВВА Внешний вид мамонта, укоренившийся в музеях, может ие соответствовать действительности 39
m. ^y. ' S- ■ / \ •#'
В последние годы время' от времени предпри нимаются попытки пересмотреть современные представления об эволюции — современный дарвинизм. У читателя-неспециалиста может возникнуть впечатление, будто р биологии дейстрительно произошли события, заставляющие отказаться от основных принципов дарвиновской теории, получены факты, с ней не согласующиеся, возникли альтернативные, более убедительные гипотезы и т. п. Между тем аргументы, приводимые в статьях этого рода, не отличаются новизной: как правило, они повторяют доводы ранних оппонентов Дарвина, будто бы так и не опровергнутые. Упомянем о двух таких статьях — Ю. В. Чайковского и Е. К. Тарасова («Химия и жизнь», 1978, № 12; 1981, № 2). В первой работе рассказывается о так называемом «кошмаре Дженкина». Современник Дарвина английский инженер Дженкин возражал против теории естественного отбора, так как, по его мнению, новые полезные признаки должны неизбежно раствориться и исчезнуть при скрещивании их носителей с обычными особями, которые составляют, естественно, подавляющее большинство. Автор статьи полагает, что аргумент Дженкина в известной мере справедлив и сегодня. Может быть, это мелочь, частный вопрос? Нет. Если бы в самом деле оказалось, что полезные мутации бесследно теряются в ходе скрещиваний, от дарвиновской теории пришлось бы начисто отказаться, так как через два-три поколения естественному отбо- v ру было бы нечего отбирать. Еще фатальней для дарвинизма расчеты Е. К. Тарасова. Если все признаки организма закодированы в ДНК в виде той или иной последовательности четырех различных нуклеотидов, а длина ДНК составляет миллион нук- леотидных пар, то возможны 4Ш00000 вариантов чередования нуклеотидов. Столько же может быть и вариантов организмов, так или иначе отличающихся друг от друга. Чтобы перебрать все возможности и остановиться на самой достойной, нужно, чтобы мутации совершались с частотой один раз в микросекунду, чтобы наша Земля была размером в десять Вселенных, чтобы эволюция насчитывала сотни миллиардов лет и т. д. Непонятно только: если расчеты, опровергающие эволюцию на основе случайных мутаций, так просты и убедительны, каким образом теория ухитрилась просуществовать столько лет? Так что же все-таки: в самом деле эволюционная теория Дарвина — фундамент современной биологии — переживает кризис и дни ее сочтены? Поговорить, по-видимому, есть о чем. 1. ДВЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ Любая теория эволюции должна ответить на главный вопрос — каким образом возникли те полезные для организма признаки, которые дают ему возможность адаптироваться к условиям среды. Нетрудно заметить, что на этот вопрос существуют только два ответа. Сто лет назад Август Вейсман предложил различать в каждом организме две части: генеративную и соматическую. В первой (теперь мы знаем, что это ДНК половых клеток) заложена информация о строении клеток, тканей и органов и о всех наследуемых признаках организма. Вторая часть — это сами клетки и органы, формирующиеся по проекту, заключенному в наследственном веществе. Соматическая часть в конце жизни погибает, что же касается генеративной (ДНК), то она может быть передана следующему поколению, от него — внукам и т. д. Поэтому вид сохраняет стабильность на протяжении многих тысяч поколений и лет. Итак, первый ответ следующий: новые признаки появляются в соматической части. Происходит это либо под влиянием изменившихся внешних условий, в результате упражнения органов, либо благодаря некоторой присущей организмам «способности к самоусовершенствованию». А кроме того, должно существовать наследование таких благоприобретенных признаков. Говоря более современным языком, новые признаки должны быть переданы в генеративную часть, то есть закодированы в ДНК в виде новой последовательности нуклеотидов. Важно, что полезные признаки в соматической части возникают не случайно, не наугад. Закономерное появление новых полезных признаков и передача их по наследству — таковы два краеугольных камня ламаркизма — теории эволюции, сформулированной в самом начале XIX века крупным биологом Жаном Батистом Ламарком. Второй ответ противоположен первому. Он гласит, что наследуемые изменения происходят только в наследственной, генеративной части организма, то есть в ДНК половых клеток, и притом абсолютно случайно. Теорию, противостоящую ламаркизму, принято называть дарвинизмом. Современный дарвинизм не вполне сопадает с учением, изложенным в 1859 году в книге «Происхождение видов». Сам автор (скоро исполнится 100 лет со дня его смерти) счел нужным в последних прижизненных переизданиях своего тру- 41
да внести в него несколько оговорок в ламаркистском духе. Сегодняшний дарвинизм (о нем и будет идти речь ниже) соединяет основные принципы Дарвина с достижениями генетики, молекулярной биологии и популяцион- ной генетики. Поэтому его именуют также синтетической теорией эволюции. Очевидно, что между дарвинизмом и ламаркизмом (или неоламаркизмом) лежит четкий водораздел. Примирить их невозможно. Можно, правда,— чисто отвлеченно — предположить третий вариант эволюционной теории: гипотезу закономерных, целенаправленных первоначальных изменений в ДНК. Однако, если говорить о естественной эволюции, направляемой законами природы, а не сознательной волей извне (например, генной инженерией), подобный механизм представляется немыслимым. Насколько я могу судить, он никогда всерьез и не обсуждался. Итак — только два ответа на главный вопрос и только две эволюционных теории. 2. ПОЧЕМУ ЛАМАРКИЗМ НЕПРИЕМЛЕМ! Наследование благоприобретенных признаков никогда и ни в каких опытах не наблюдалось. Этот факт — ахиллесова пята ламаркизма, но хуже всего то, что с позиций этого учения невозможно разумно объяснить, как возникают новые полезные признаки. Е. К. Тарасов называет появление таких признаков «изобретениями». Словечко кажется мне удачным: оно как будто подсказывает, что для изобретения нужен Изобретатель или по крайней мере устройство для изобретения. Однако ни в природе, ни в опыте не известно ни одного случая, когда бы в ответ на изменившиеся условия в орган и зме осуществилось бы «и зобре- тение», то есть возникло бы новое полезное приспособление. В том-то и дело, что всякий раз, когда мы отмечаем полезный для организма признак — длинную шею жирафы, большие зубы волка, интеллект человека или способность бактерии защищаться от антибиотика,— он оказывается записанным в генотипе. Иногда появление нового признака удается наблюдать в эксперименте: например, из огромного числа бактерий, помещенных в раствор антибиотика, одна может выжить и даст потомство, устойчивое к антибиотику. Однако это свойство возникает не как «изобретение» в ответ на действие антибиотика (его можно и не применять), а случайно, среди тысяч других мутаций, вовсе бесполезных в данной ситуации. Антибиотик понадобился лишь для того, чтобы выделить устойчивого мутанта из массы остальных бактерий. И здесь, как и во всех других случаях, сначала происходит изменение в наследственном аппарате и лишь потом оно случайно оказывается полезным. Назвать его изобретением, конечно, трудно. Предположим, однако, что «изобретающее устройство» — не условное допущение вроде демона Максвелла, а нечто существующее на самом деле. Мы знаем, что все признаки живого закодированы в ДНК, и единственный способ реализовать то, что там закодировано,— синтез РНК и белков. Поэтому, чтобы изменить что-либо в организме, «изобретающее устройство» должно изменить белки, их качество или количество. Посмотрим, как будет выглядеть на деле его работа. Возьмем классический пример — зеленую гусеницу на зеленом листе. Вероятно, зеленая окраска была когда-то приобретена предками гусеницы в качестве полезного признака. Перед «устройством для изобретений» возникло несколько трудных задач. Прежде всего, нужно было установить полезность приспособительной окраски и выбрать тип окраски (в нашем случае — покровительственный: зеленая на зеленом). Это непросто, если вспомнить, что гусеницы обычно не имеют глаз, а их родители — бабочки никогда со своими детьми не встречаются. Гусеница, которая приобрела опыт общения с птицей, не имеет возможности передать его потомству. Далее, если решение приобрести зеленый пигмент все-таки принято, то как его осуществить? Нужно «знать», какие химические реакции требуются для синтеза пигмента, какие ферментные белки будут катализировать эти реакции и каким образом можно получить новые белки из уже существующих. Или, может быть, «устройство для изобретений» работает прямо на уровне ДНК — целесообразно и направленно заменяет нуклеотиды для того, чтобы соответственно изменились ферменты, чтобы образовался зеленый пигмент, чтобы птицы не смогли увидеть гусениц? Такая задача еще сложней, чем замена готовых аминокислот в белке: надо «знать», как кодированы белки, где расположены гены в хромосомах, уметь их отыскать и заменить неподходящий нуклеотид подходящим. Надо ли говорить, что ничего подобного в молекулярной биологии неизвестно и, более того, это противоречит тому, что известно. А как быть с эволюцией пчел если рабочая пчела приспособлена к цветам, 42
но не оставляет потомства, а пчела- матка дает потомство, но не имеет дела с цветами? А что делать с многочисленными признаками, которые используются на короткое время и в принципе не могут быть усовершенствованы, о которых во всяком случае невозможно проинформировать следующее поколение? Речь идет, например, о строении семян: крылышки, пух, колючки — все это может пригодиться лишь при расселении уже готовых семян. Когда их изобретали, заранее? Но это противоречит правилам игры: изобретение делается, когда в нем возникает необходимость, а до образования семян такой необходимости не было. И каким образом готовое изобретение можно передать в готовое семя? А как создавался яйцеклад насекомых или сперматозоид млекопитающих? Ведь эти образования функционируют одномоментно и, конечно, ничего не могут сообщить о себе потомству. Примеры подобного рода можно найти и у самого Дарвина, и во многих руководствах по дарвинизму. Впрочем, преимущественно в старых. Доказывать невозможность ламаркизма в любой его форме сегодня нет необходимости даже в учебниках. З.ТЛК ЛИ УЖ СТРАШЕН «КОШМАР ДЖЕНКИНА»! Сто с лишком лет назад доводы Дженни на показались автору «Происхождения видов» неоспоримыми. Однако ответ Дженкину уже был дан в работе Грегора Менделя, которая появилась в те же годы. Если бы Дарвин ее прочел, ему стало бы ясно, что никакого кошмара не существует. А еще очевидней это стало после возникновения (в конце двадцатых годов нашего века) теории популяций. Теперь мы хорошо знаем, что наследственные изменения (мутации) при скрещиваниях не исчезают. Рецессивные гены могут не проявляться в фенотипе, но сохраняются в генотипе и даже распространяются в популяции. Причем мутации первоначально накапливаются в популяции независимо от того, вредны они или полезны. Однако по мере того, как они проявляются в фенотипе, вступает в действие естественный отбор, и теперь уже частота мутантов в популяции оказывается в зависимости от их пользы. Вредные мутации (их большинство) будут элиминироваться, «выходить в тираж», и частота их в популяции, хотя и не достигает нуля, будет сохраняться на очень низком уровне. Но некоторые мутации оказываются полезными (они очень редки) и тогда их обладатели получат те или иные преимущества, дадут более многочисленное потомство; это приведет к тому, что мутации распространятся на всю популяцию и станут нормальным признаком вида. Эволюция, таким образом, происходит поэтапно. Сначала — появление и накопление новой мутации, меняющей признак. Далее полезная мутация распространяется в популяции. И лишь после того, как новый признак появился у многих тысяч и миллионов особей, на его основе возможен следующий шаг эволюции. Новая мутация, конечно, могла произойти и раньше, но количество таких мутантов могло стать весо- *■ мым только при условии, что предшествующая мутация уже захватила значительную часть популяции. И если, например, в ходе эволюции появилась пятипалая конечность, то когти на ней могли возникнуть только после того, как владельцев конечности нового образца стало достаточно много. Очевидно, что у болотных птиц (голенастых) сначала появился длинный клюв, а позднее у некоторых из них (колпица) образовалось расширение на конце клюва. Изменение даже одного небольшого признака идет медленно: мутации редки, полезные — тем более, а преимущества новых вариантов часто неабсолютны и невелики. Но ведь речь идет о сотнях и тысячах лет, о миллионных популяциях. Что остается от пресловутого кошмара Дженкина? Автор статьи, о которой мы упомянули в начале, назвал ее «повестью об инженере, которого не могут забыть биологи», намекая на то, что кошмар Дженкина волнует биологов и сегодня. Но правильней было бы назвать ее так: «Почему генетика позволила биологам забыть о кошмаре Дженкина». 4. ХВАТИТ ЛИ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИИ ПО ДАРВИНУ! Существует миф о том, будто кто-то где-то точно подсчитал: за время существования жизни на Земле (по современным представлениям — около 3,5 млрд. лет) современное разнообразие и совершенство животного и растительного мира за счет случайных мутаций возникнуть не могло. На самом деле таких расчетов нет; чтобы произвести их, нам просто не хватает знаний. Например, известен средний темп мутаций для многих видов животных, растений и бактерий. Но, быть может, важнейшую роль .(более важную, чем замены отдельных нуклеотидов) в эволюции играют процессы удвоения генетического материала вдоль нити ДНК, 43
а также переносы фрагментов ДНК вдоль хромосомы, от одной хромосомы к другой и, наконец, между организмами — с помощью вирусов. Оценить роль этих процессов, когда речь идет о скорости эволюции, мы пока не умеем. Известно, что эволюция белков идет с неодинаковой скоростью. Так, эволюция гемоглобинов происходит довольно быстро, а эволюция ядерных белков — гистонов практически не идет совсем. У двух близких видов, таких, например, как человек и шимпанзе, белки по существующим сегодня критериям почти идентичны, между тем как сами виды отличаются друг от друга очень заметно. Видимо, дело в том (так считает американский генетик-эволюционист К. Айала), что эволюция происходит не столько благодаря структурным генам, кодирующим ферменты или гемоглобин, сколько за счет генов ре- гуляторных и генов морфогенеза, которые ответственны за образование формы клеток, строение и расположение органов. Но сказать что-либо определенное об их роли в эволюции мы пока не в состоянии. И еще одно: чтобы представить себе, какими темпами должна была совершаться эволюция, надо знать, как скоро полезные мутации вытесняют не мутировавшие («дикие») гены, с какой частотой бесполезные или вредные мутации, сочетаясь между собой, могут становиться полезными, каково относительное влияние рецессивных и доминантных мутаций. Все это показывает, что серьезный разговор о времени эволюции нельзя вести на пальцах. Но вернемся к утверждению, что эволюция, основанная на случайных мутациях, не успела бы совершиться. Согласно упомянутым выше расчетам, общее число возможных вариантов ДНК из 106 пар нуклеоти- дов равно 4 00°. Справедливо. Но отнюдь не справедливо утверждение, будто для создания ДНК современного животного или растения нужно было непременно перебрать все эти варианты. Так можно было бы рассуждать, если бы все появляющиеся на свет организмы оставляли потомство, которое тоже полностью выживало бы и давало новое потомство. Тогда мог бы осуществиться полный перебор. Легко рассчитать, что если бы число беспрепятственно размножающихся организмов удваивалось хотя бы раз в год, то за время существования жизни на Земле их стало бы 23 ооо ооо ооо Желающие могут подсчитать, насколько это число больше числа Е. К. Тарасова, и вместе с тем понять, что к вопросу об эволюции и ее возможностях подобные расчеты не имеют никакого отношения. Ибо нас интересует не абсолютно гипотетическая ситуация, когда все выживают, а то, как эволюция происходит на самом деле. Необходимое условие эволюции — гибель абсолютного большинства организмов, не успевающих обзавестись потомством. Следовательно, имеет место не перебор наугад всех, каких бы то ни было вариантов, а скорее то, что у математиков принято называть «направленным поиском». Эволюционный процесс можно сравнить с изготовлением ковра. Если ковер ткут из ниток четырех цветов и завязывают один миллион узелков, то «теоретически» возможно получить 4,00000° разных ковров. Для перебора всех этих вариантов, действительно, потребовались бы миллиарды лет. Но ведь никто так не делает. На самом депе мастерица, делая каждый узелок, обдуманно выбирает цвет, заведомо исключая из рассмотрения 3/4 возможных вариантов,— и так все время вплоть до последнего узелка. Полезная мутация должна сначала с помощью естественного отбора распространиться в популяции, вытесняя другие варианты соответствующего гена. На это уходит много времени (вероятно, сотни и тысячи поколений). Если сравнивать с ковром — это завязывание одного узелка. Долгий путь, но все же короче бессмысленного полного перебора. Широкое распространение какого- либо признака означает, что из дальнейшего перебора исключаются все варианты, где этот признак отсутствует. И если в ходе эволюции у цапель появились длинные ноги, то тем самым отбрасываются все варианты цапель с короткими ногами, какими бы ни были у них цвет перьев, форма и величина крыльев и пр. Это произойдет просто потому, что коротконогие цапли, даже если они вновь появятся в результате мутаций, будут немедленно отметены естественным отбором. Во всяком случае, их количество будет слишком незначительным, чтобы среди них с реальной частотой возникли новые мутации. Теперь посмотрим, как это выглядит на молекулярном уровне. В любой части любого гена может произойти случайная мутация и возникает один из трех кодо- нов — УАГ, УАА или УГА, в норме завершающих синтез белка. Тогда синтез (трансляция) прервется, и получится укороченный белок, обычно бесполезный. Если испорченный белок был жизненно важен, мутация оказывается гибельной. Частота таких нонсенс-мутаций довольно высока (более 10%). 44
Понятно, что в присутствии нонсенс- мут.ации из дальнейшего перебора иск- лючатся все варианты данного гена, равно как и все мыслимые варианты всех остальных генов. У всех генов в начале транслируемой части, точнее, в мРНК находится инициирующий кодон АУГ. Любая мутация в этом ко доне не позволит си нтезу белка начаться, то есть тоже будет гибельна. Такие мутации опять-таки исключат все возможные варианты. К сходному результату приводят и все остальные летальные (смертельные) мутации, делающие какой-либо важный белок функционально недееспособным. Но сумеет ли эволюци я благодаря такому сокращению числа перебираемых вариантов уложиться в положенное время? Попробуем прикинуть. Допустим, что наличие аденинов (А) в цепи ДНК является полезным признаком и чем больше в ДНК нуклеотидов А, тем лучше. Как скоро, путем чисто случайных мутаций, может возникнуть наилучший вариант, состоящий только из А? (Пример, разумеется, чисто искусственный — для наглядности.) Пусть мутации с заменой любого нуклеотида на А происходят в большой популяции редко — один раз в год, и пусть эта полезная мутация вытесняет предыдущую очень медленно — например, за тысячу лет. Тогда для любого гена (тысяча пар нуклеотидов) мы получим полную замену уже через миллион лет, и если даже такие замены будут происходить не одновременно в разных генах, а по очереди, то и тут в тысяче генов полное замещение произойдет через миллиард лет — а масштабах земной эволюции время все-таки приемлемое. В этом условном примере речь шла о полной замене всех нуклеотидов. Фактические же изменения в белках (и в ДНК) за миллионы лет эволюции совсем не так велики. На пути от рыбы до человека, то есть за сотни миллионов лет, многие известные белки сменили всего несколько десятков аминокислот — несколько процентов нуклеотидов. Наш пример наводит на мысль, что вероятность дарвиновской эволюции отнюдь не так мала, как может показаться. Наконец, еще одно доказательство реальности темпов эволюции — выведение пород домашних животных и сортов культурных растений. Противники дарвинизма видят недостаток нашей аргументации в том, что мы подкрепляем теорию естественного отбора ссылками на искусственный отбор. Надеюсь, однако, что никому не придет в голову рассматривать появление каракулевой шкурки и курдюка как полезное для овцы «изобретение». И курдюк овцы, и удойность коровы, и небывалая урожайность культурной яблони — все это создано человеком на основе все тех же случайных мутаций. Можно ли считать все эти сорта и породы новыми видами? Формально — нет. Но попробуйте вы заселить один остров болонками и цветной капустой, а другой — ньюфаундлендами и брюссельской капустой, а потом привезите туда систематика, никогда не видевшего в глаза собак и капусты. Он скажет, что на двух островах живут совершенно разные виды. А ведь новинки эти были созданы всего лишь за 5—7 тысяч лет. В отличие от естественной эволюции здесь происходил более жесткий и целенаправленный отбор, люди не дожидались медленного распространения полезных мутаций в популяции, а сознательно размножали те экземпляры животных и растений, которые им нравились. И этого оказалось достаточным, чтобы вывести по сути дела новые виды в сто раз быстрее, чем в природе. Таким образом, мы вновь убеждаемся, что случайные мутации — вполне достаточный материал для эволюции. 5. СЛУЧАЙНА ЛИ «СЛУЧАЙНАЯ» ЭВОЛЮЦИЯ! И в заключение еще об одном мифе. Он гласит: «По Дарвину эволюция основана на случайных событиях. Значит, и сама она случайна/хаотична. А между тем в природе все стройно и закономерно...» Размышления такого рода рождают потребность придумать теорию эволюции, где все бы шло «по закону». Термин «номогенез» в буквальном переводе с греческого как раз и означает развитие по закону. Так называется теория эволюции, предложенная известным и уважаемым нашим зоологом и географом Л. С. Бергом. Увы, эта теория, как и всякая другая, игнорирующая случайность мутаций в ДНК, есть разновидность ламаркизма. Начать с того, что эволюция в самом деле происходит в целом весьма причудливо: какое воображение могло бы предсказать все разнообразие животных и растений! Как различны далекие группы — рыбы и морские ежи, кальмары и крабы, зеленая эвглена и зеленый дуб. И как непохожи даже очень близкие виды: сравните варианты клюва птиц, окраски бабочек, кисти млекопитающих. Вмеёте с тем очевидно, что возможности адаптации и способы изменчивости все же не безграничны. В первую очередь они диктуются особенностями трех сред обитания. Естественно, что аэродинамические 45
приспособления — это почти всегда крылья (иногда парашютики). Для движения в водной среде — это всегда обтекаемость тела. Для движения по земле — ноги. Принцип колеса не был использован, по-видимому, потому, что невозможен постепенный переход к колесу с отделением его от оси. Впрочем, у бактерий жгутик плавает в особой молекулярной «втулке» и может в ней вращаться. Все это показывает, что, как бы многоразличны ни были мутации, отбор мог воспользоваться лишь немногими путями приспособления. Это выглядит как закономерность, да по сути дела это и есть закономерность. Возьмем классический пример лошадиного кЪ- пыта. Палеонтология представила нам все этапы его образования, которые производят впечатление прямо-таки преднамеренного процесса, словно предок лошади заранее знал, в каком направлении ему предстоит совершенствовать свои ступни. Дело в том, что для бега в степи не так уж много способов специализации, и путь лошади — постепенное исключение (редукция) всех пальцев, кроме одного,— напрашивается сам собой. Глаза осьминога и позвоночных очень похожи, хотя их далекий общий предок вовсе не имел глаз. Тем не менее это сходство легко объяснимо: и наши фотооптические приборы основаны на том же принципе глаза. Эволюция не сумела придумать другого пути и дважды использовала один и тот же способ. Только для насекомых оказался возможен другой принцип — фасеточные глаза. Если бы эти глаза оказались и у осьминога, мы снова бы удивлялись: как это в эволюции независимо создалось два одинаковых органа. Конкретный выбор того или иного направления эволюции, как правило, непредсказуем, так как возможных способов приспособления обычно все же несколько. В этом смысле он случаен. Закономерно стремление распространиться, захватить новые среды обитания — экологические ниши. В борьбе за существование захват новой ниши означает выигрыш. Казалось бы, как удобен фотосинтез. Но обнаружилась незанятая ниша — возможность питаться растениями,— и в эволюции появилось новое большое направление — животные. Древо эволюции ветвится. Освоение новой экологической ниши — это и есть новая ветвь. Вдоль ветвей эволюцион ного древа, по ходу мелких разветвлений, происходило закономерное развитие по уже избранному пути. Способность к фотосинтезу усилилась с появлением стебля и листьев, система кровообращения усовершенствовалась благодаря гемоглобину, защита от врагов стала эффективней в результате увеличения размеров тела у слона или формирования панциря у черепахи. И так далее. В ходе эволюции не раз имели место попытки отклониться от генеральных направлений, которые чаще всего оказывались неудачными. О многих из них мы просто не знаем, так как недолговечные и немногочисленные виды не оставили следов. И однако, нам известно немало тупиковых ветвей — например, олень с гигантскими рогами или саблезубый тигр. Их тактические преимущества при изменении условий среды оказались стратегическим просчетом. Слепые ветви — плата за случайность, за поиск, 'за отсутствие заранее составленного плана эволюции, которого так не хватает сторонникам номогенеза и который в дарвиновской системе представлений просто невозможен. Лишь в сохранившихся ветвях эволюции — а их меньшинство — можно увидеть ее закономерность. Итак, есть ли в эволюции элемент случайности? Несомненно. Следует ли эволюция определенным законам? Тоже несомненно. Такова ее диалектика. 6. ВСЕ ЛИ ЯСНО! Дарвинизм способен объяснить основные феномены биологии, для него не существует принципиально необъяснимых явлений. Показать это и было задачей нашей статьи. Это не значит, однако, что мы располагаем строгим экспериментальным доказательством того, что все происходило именно так, а не иначе. Способность объяснить все наличные явления — обязательное условие хорошей теории. Ламаркизм этому условию не удовлетворяет. Что же касается отсутствия прямых позитивных доказательств, то это — особенность не только дарвинизма, но всех научных теорий, обращенных к прошлому и оперирующих с медленными процессами. Таковы, например, теории происхождения звезд и планет, представления о геологическом прошлом Земли, гипотезы первобытного общества. С) дна ко помимо доводов, которыми располагал сам Дарвин, современная теория эволюции опирается на данные эмбриологии (биогенетический закон), генетики (хромосомная теория, мутации, генетика популяций), молекулярной биологии (ДНК как носитель наследственности, необратимость передачи информации от ДНК к белку, сведения об эволюции белков и Др)- Все они подтверждают дарвиновское объясне- 46
ние эволюции и никак не согласуются с ламаркизмом. Но означает ли это, что с теорией эволюции все абсолютно прекрасно \i ясно? Конечно, нет. Выше говорилось, почему нам пока почти недоступны точные количественные выкладки (а это признак незавершенности теории). Но мы не понимаем и многого другого. Почему, например, эволюция идет неравномерно .— то стремительно, то почти топчется на месте? Почему не всегда получают развитие признаки, казалось бы, чрезвычайно выгодные — например, интеллект? Последний вопрос очень точно сформулировали дети: «Почему не все обезьяны захотели стать людьми?» В самом деле, почему? Почему с вирусом оспы мы справились благодаря прививкам Дженнера, а вирус гриппа настолько изменчив, что вакцины не поспевают за ним? Как соотносятся микро- и макроэволюция? Трудных вопросов немало. Короткие заметки Руками Левенгука Отцом микроскопии справедливо называют Антони ван Левенгука A632—1723). Суконщик из голландского города Дельфта, движимый ненасытной любознательностью, научился сооружать самые совершенные по тому времени микроскопы, десятилетиями наблюдал с их помощью невидимые простым глазом объекты и в своих письмах Лондонскому Королевскому обществу, по сути, первым познакомил тогдашнюю ученую публику с микромиром жизни. Многое в исследовании эволюции еще просто не сделано. К примеру, нет хорошего популяционно-генетического и биохимического описания того, как насекомые приспосабливаются к ДДТ. (Для бактерий приспособление к антибиотикам изучено гораздо лучше.) Все это и любопытно, и крайне важно. Подводя итоги, нужно сказать, что основные принципы дарвинизма у серьезных биологов не могут вызвать возражений. Как и всякая теория, он сам порождает вопросы, на которые пока нет ответа; но он не вызывает вопросов, на которые принципиально нельзя ответить. И совершенно очевидно, что дарвинизм не имеет сколько- нибудь разумной альтернативы. Если мне удалось убедить в этом читателей, моя задача выполнена. Доктор биологических наук А. А. НВЙФАХ К сожалению, из вещественных свидетельств его научной деятельности мало что дошло до нашего времени. Из 2S0 оставшихся после него микроскопов сохранилось только девять, из 200 отшлифованных им линз — меньше полудюжины. Уникальный набор серебряных микроскопов, переданный, согласно его завещанию, Лондонскому Королевскому обществу, исчез из коллекций общества неизвестно куда. Сохранились в архивах только письма Левенгука — те самые, что он посылал в Лондон, сообщая о своих удивительных наблюдениях. Недавно английский журналист Б. Дж. Форд, изучая эти письма, обнаружил, что к трем из них до сих пор прикреплены бумажные пакетики с микроскопическими препаратами, собственноручно приготовленными самим Левенгуком («Nature», т. 292, № 5892). Вскрыв пакетики, он подверг препараты исследованию современными методами. Оказалось, что это тонкие срезы пробки и сердцевины бузины; даже при том сравнительно небольшом увеличении, какое давали микроскопы Левенгука (немногим меньше 300 раз), на срезах ясно видны составляющие растительную ткань клетки, открытые десятью годами раньше — в той же пробке и в той же сердцевине бузины — англичанином Робертом Гуком. Срезы выполнены с большим искусством, хотя вместо нынешнего микротома Левенгук пользовался обыкновенной «опасной» бритвой. Любопытно, что хотя позднейшие исследо- " вате л и несколько раз упоминали о существовании этих реликвий, препараты так и про-. лежали триста лет в своих пакетиках нетронутыми. Понадобилась журналистская дотошность, чтобы, не удовлетворившись сведениями, почерпнутыми из литературы, самому полезть в архив и посмотреть своими глазами, что же изучал под самодельным микроскопом Антони ван Левенгук... А...ДОНСКОЙ 47
Живые лаборатории vjSIMIIIIIT Немногие деревья удостоены чести именоваться «железными»- Самшит — одно из них. И он издавна добросовестно отрабатывает это ко многому обязывающее название. В старину кавказские горцы делали из цельных стволов самшита пушки, а еще в недавнее время авиаконструкторы долго не могли найти более подходящего материала для самолетных винтов. Ведь и по твердости, почти одинаковой и вдоль и поперек волокон, и по прочности на изгиб древесина самшита превосходит даже некоторые сорта чугуна. И все же самшит всегда тяготел к профессиям сугубо мирным. Челноки ткацких станков и подшипники, шестеренки и костяшки счет, типографские клише и гравировальные доски — все эти особо f «L» ¥ •
подверженные износу детали с успехом делали из самшита. Больше того, самшитовой крошкой обрабатывают сам металл, она незаменима при тонкой отделке деталей часовых механизмов и ажурной полировке ювелирных изделий. У древнеримских поэтов встречается поэтический образ: «лицо, что бледнее самшита». Ровная по окраске, матово- желтая самшитовая древесина, особенно после полировки, очень напоминает слоновую кость, отличаясь при этом особой теплотой тона, которой кость лишена. Ее часто так и называют —«растительная слоновая кость». Еще Апулей упоминал о резчиках по самшиту, которые промышляли изготовлением фигурок богов, а при раскопках Новгорода нередко находили узорчатые самшитовые гребни. И сейчас самшит идет на ценные резные сувениры, шкатулки, пудреницы, портсигары, пуговицы и шахматные фигуры. Из самшита делают многие современные деревянные духовые инструменты — далекие потомки самшитовых свирелей древнеримских пастушков. Тогда эти свирели так и назывались —«buxus», что в переводе с латыни и означает «самшит». Самшит — самый крупный и самый распространенный род семейства самшитовых — Buxaceae. Вечнозеленые самшитовые леса встречаются на северном побережье Средиземного моря, от Испании до Балкан, на южном побережье Каспия, на склонах Гималаев, на Мадагаскаре. У нас густые леса с самшитом сохранились только в Закавказье. Здесь преобладает самшит колхидский, с ветвями, густо усеянными мелкими листочками. Особенно стройные деревья можно увидеть в рощах близ слияния реки Бзыби с Пшицей. Стволы у них гладкие, светло-желтые, словно восковые, боковых ветвей почти нет — прямой ствол и пышная ярко-зеленая крона. Видно, поэтому самшит нередко называют здесь «кавказской пальмой». Цветет самшит в феврале-апреле. Цветки его сразу и не заметишь, такие они маленькие и невзрачные. Но мед из них получается отменный. Постоит немного в прохладном месте — и превращается в снежно-палевый слиток, такой твердый, что без ножа и кусочка не отколешь. Этот мед так и называют — каменный. Он почти не липнет, ему не нужна специальная тара, он может храниться по нескольку лет. Плод у самшита — трехрогая коробочка. Когда она созревает и растрескивается, внутренний слой отрывается от внешнего и, резко изгибаясь, «выстреливает» наружу черные блестящие семена. Маленькие снаряды пролетают в свободном полете более полуметра и благодаря такой способности носят название «баллисты». Самшит вечнозеленый считается чуть ли не самым теневыносливым древесным растением. Когда идешь по знаменитой тиссово-самшитовой роще около Хосты, невольно удивляешься, как могут расти деревья под сенью великанов тиссов или в глубокой тени горных скал и ущелий, где погибли бы все другие растения. Самшиту же для абсолютного комфорта вполне достаточно получать всего одну сотую полного солнечного освещения!
Впрочем, самшит не испытывает неудобств и на ярком солнце — он хорошо себя чувствует и вблизи Каракумов, и в наполненных зноем южных городах. У самшита большое пристрастие к извести — он из породы кальцефилов. В Хосте, например, деревья растут прямо на известковых скалах, лишь чуть-чуть прикрытых землей. Правда, не отказывается самшит и от песчаных почв, лишь бы они были влажными, но не чересчур. Одна из уникальных особенностей самшита — очень медленный рост. Каждый год ствол его утолщается не больше чем на миллиметр, и годичные кольца с трудом различимы, простым глазом (поэтому так прочна его древесина). Деревья, прожившие несколько столетий, достигают высоты лишь 15—20 м, сохраняя при этом весьма изящную талию: толщина их у комля редко превышает 30—50 см. Из-за медленного роста ствол и ветви самшита — излюбленное место лишайников. Когда деревья растут быстро, то наружный слой коры шелушится, постоянно обновляется, а вместе с ним сбрасываются и квартиранты-лишайники. Совсем другое дело медленно растущие деревья: здесь лишайникам спокойно и вольготно, они успевают разрастись вовсю. Вот почему так сказочно и таинственно выглядит самшитовый лес с деревьями, причудливо обвешанными темными свисающими прядями лишайников, Еще в античные времена садоводы умели лепить из самшитовой листвы крону самых причудливых очертаний. И сейчас в парках южных городов Причерноморья можно увидеть самшитовые кубы и шары, конусы и пирамиды, даже фигурки всевозможных животных. А так как листва самшита тоже растет очень медленно, она надолго сохраняет самую причудливую «прическу». Самшитовые листья и кора издавна применялись в лечебных и косметических целях. В народной медицине кору использовали как потогонное, слабительное и противопаразитное средство. А исследования последних лет подвели под старинный народный опыт научную базу: оказалось, что все самшитовые очень бо- , га ты алкалоидами стероидной природы. Из листьев самшита гирканского и вечнозеленого, например, выделены букс- тауин — C24H37N02, циклобуксин D — C25H42N20, циклопротобуксин С — C27H48N2. Среднее содержание их в самшите составляет около 1,2% от сухого веса. Все они обладают аитибактериальными свойствами и губительны для различных грибков. Циклобуксин D по активности не уступает известным противовоспалительным препаратам — салицилату натрия, амидопирину, гидрокортизону. А в опытах на животных препараты самшита уменьшали нервное возбуждение и снижали артериальное давление. Из-за обилия алкалоидов листья и кора самшита ядовиты: у животных они вызывают рвоту, желудочные расстройства и даже остановку дыхания. Многие годы рощи сам шита бесконтрольно вырубались. Продажа его древесины за границу составляла доходную статью государственного бюджета России. Достаточно сказать, что к концу Х!Х столетия отсюда ежегодно вывозили до 3000 кубометров самшитовой древесины, а это — тысячи стволов! Особенно привлекал торговцев прямоствольный самшит из Абхазии. И сильно поредели самшитовые леса. Сейчас в Советском Союзе они взяты под строгую защиту. Самшит занесен в «Красную книгу» СССР, почти все места его обитания охраняются законом. Это и уникальная тиссово-самшитовая роща, входящая в состав Кавказского заповедника, это Кинтришский и Рицин- ский заповедники на Кавказе, Гирканский заповедник в Азербайджане. Необходимо не только ограничивать рубку самшита, но даже не допускать обламывания его ветвей для букетов — слишком медленно они отрастают. Самшит — гость из далекого прошлого. Многие ученые считают, что самшитовые леса и миллионы лет назад выглядели точно так же, как сейчас. Это реликтовый вид, он пережил свое время. И нельзя допустить, чтобы исчезло дерево, дошедшее до наших дней из глубины тысячелетий. Б. СИМКИН 50
Вещи и вещества Королевский пурпур Давайте поговорим о цвете, который известен как пурпурный. Этот цвет по справедливости получил признание среди сыновей и дочерей рода человеческого. Императоры утверждают, что он создан исключительно для них. Повсюду любители повеселиться стараются довести цвет своих носов до этого чудного оттенка, который получается, если подмешать в красную краску синей... О'ГЕНРИ. Пурпурное платье '% Как-то вдоль - морского берега шел безвестный житель древнего города Тира. Шел он с собакой, и она, найдя меж гальки небольшую ракушку, выброшенную прибоем, раздавила ее зубами. Пасть пса сразу стала краснр-синей... Так говорит легенда об открытии едва ли не самого знаменитого природного красителя — античного пурпура (он же королевский пурпур, а также тирский краситель). Так это было или иначе, но уже в древнейшие времена, до Ромула и Рема, во многих поселениях Средиземноморья знали, как получать этот краситель. Поначалу пурпур изготовляли лишь в финикийских городах Тире (теперь Сур) и Сидоне (ныне Сайда), что в немалой степени способствовало их обогащению, но затем его стали делать и в Карфагене, и на островах Греческого архипелага, к на юге современной Италии. Источник пурпура — моллюски двух родов: Murex и Purpura, принадлежащие к семейству иглянок. Эти хищники, питаются другими моллюсками, предварительно разрушая их раковину кислотой, выделяемой слюнными железами. Чаще всего брали отчего-то багрянок (Murex brandaris), хотя они обитают на довольно большой глубине, от 10 до 51
150 метров, в то время как почти все другие виды не опускаются глубже 15 метров. Вероятно, неподалеку от Тира более других были распространены именно Murex brandaris, а в других краях их собирали из уважения к авторитету и в силу традиции. И сейчас вблизи Венеции и Неаполя ловят багрянок, но только не для крашения... В зависимости от сырья и способа переработки цвет красителя менялся от почти голубого до почти красного, но все это называли пурпуром. Впрочем, более других ценился цвет запекшейся крови. Пурпур извлекали из так называемых пурпуровых желез — парного органа, расположенного непосредственно возле раковины. Лучшие красители получали из живых моллюсков, причем из крупных экземпляров извлекали железки, а мелких раздавливали целиком. Затем добавляли примерно 7% соли, выдерживали три дня и кипятили экстракт в свинцовых сосудах. Далее его разбавляли водой и умеренно нагревали, время от времени удаляя всплывавшие частички жира и других загрязнений. На десятый день делали пробное крашение, и если требуемый оттенок не появлялся, то нагревание продолжали. Чтобы достичь наилучшей яркости и равномерной окраски, красили всегда волокно, но не готовую ткань; волокна для дорогих одежд красили и дважды. Процедура, как видите, довольно сложная, хотя краситель мог образоваться и в гораздо более простых условиях (например, согласно легенде,— в собачьей пасти). Однако существовавшая в Средиземноморье многостадийная технология давала лучшие результаты. Теперь немного о том, кто и когда носил окрашенные пурпуром одежды. Начать следует с богатых египтян времен Рамзеса II A400—1300 гг. до н. э.). Греческие пехотинцы гоплиты носили пурпурные туники, во-первых, для устрашения врага и, во-вторых, чтобы скрыть выступавшую из ран кровь. Римские сенаторы надевали поверх туники широкую пурпурную полосу, а император носил пурпурную одежду; поднятая на копье, она, подобно знамени, сплачивала воинов в минуту опасности. Военачальник, одержавший решающую победу, награждался вышитой золотом пурпурной одеждой. Если поначалу пурпур был, видимо, доступен многим, то со временем цена на него росла и он все более превращался в привилегию высшей знати. Естественно, что его пытались имитировать или заменять другими, более дешевыми красителями. На снимке — моллюски, из которых в античные времена получали пурпур. Багрянка Murex brandaris, пользовавшаяся особой популярностью,— вторая слева Экономии ради волокно красили вначале кермесом, красителем, полученным из дубового червеца, и лишь потом пурпуром. Позже для частичной замены пурпура брали также индиго и крапп. В начале нашей эры в Риме был издан закон, согласно которому окрашенную чистым пурпуром одежду могут носить только император и его приближенные; остальным это запрещалось под страхом смерти. В Византии пурпур входил в состав личных чернил императора. Пурпурную одежду носили в средние века кардиналы. На протяжении многих веков слово «пурпур» было синонимом царственности и богатства. А потом о нем словно забыли. Восточная Римская империя была завоевана турками, мастерские в Тире были разрушены. После падения Константинополя в 1453 г. производство пурпура в Средиземноморье полностью прекратилось. И следующее упоминание о нем относится уже к концу XVII в. Член Философского общества в Оксфорде Уильям Коул напечатал в 1685 г. труд, в котором доказал, что пурпур образуется из экстракта моллюсков только под действием солнечного света. Окраска при этом становится последовательно зеленой, голубой и только потом красной. (О таком изменении окраски знали еще в древности, но причина тогда была неизвестна.) На ярком солнечном свете окраска менялась так быстро, что жидкость сразу, без промежуточных стадий, становилась красной. Стойкостью окраска не отличалась: при длительном мытье с мылом ткань вначале меняла цвет, и только потом принимала красивый малиновый оттенок, не изменявшийся при дальнейшем мытье. Вероятно, 52
Некоторые моллюски содержат по меньшей мере два красящих вещества разного цвета. Эти суспензии выделены из желез моллюска Purpura haemastoma полученный Коулом краситель был сильно загрязнен, а при мытье примеси удалялись. Пурпуром интересовался и Рене Антуан Реомюр, известный созданием шкалы температур. Он повторил опыты Коула, а кроме того, установил, что у экстракта из моллюсков жгучий вкус, подобный перечному. Затем было установлено, что пурпур образуется под действием не всяких лучей, а только фиолетовой части спектра, что эта реакция идет при полном отсутствии кислорода и, более того, скорость ее при эгом увеличивается. (Вот принципиальное отличи.е от кубового крашения: там готовят вначале бесцветный или ела боо крашенный раствор восстановленной формы красителя в щелочи, а затем, после пропитки ткани, окисляют его кислородом воздуха, после чего краситель уже не растворяется в воде.) Во второй половине XIX в. член Лондонского королевского общества Эдвард Шунк наблюдал под микроскопом, как образуется пурпур, и обнаружил, что при освещении желтоватого экстракта моллюсков возникает суспензия мелких пурпурных частиц. Цвет меняется сразу — от желтого к пурпурному. А зеленая окраска, которую наблюдали прежде, вызвана тем, что частички пурпура отражают световые лучи через желтую жидкость. Тогда же Шунк выделил впервые кристаллический краситель: 7 миллиграмм из 400 моллюсков. Краситель не растворялся ни в воде, ни в спирте, ни в эфире, очень слабо — в кипящих уксусной кислоте и бензоле. Зато он легко растворялся в кипящем анилине, а при охлаждении из такого раствора выделялись игольчатые кристаллы, зеленоватые в отраженном свете и пурпурные в проходящем. По свойствам пурпур очень напоминал индиго, но Шунк даже не рискнул предположить, что пурпур может быть его производным. - В 1903 г., иэучая свойства п-галоген- о-нитробензальдегидов, немецкие химики Франц Закс и Рихард Кемпф получили красно-фиолетовый порошок 6,6-диброминдиго: Это и был первый синтез пурпура, хотя сами исследователи о том, естественно, еще не знали. Между тем ди- броминдиго оказалось очень хорошим красителем, не хуже знаменитого индиго. Однако обходилось это соединение дорого, а спрос на краситель такого цвета был не таким уж большим — ив производство он не пошел. И даже 6,6-дихлориндиго, вещество того же цвета и более доступное, оказалось При освещении экстракта моллюсков цвет меняется от желтого к пурпурному, что и подтверждают эти микрофотографии (на них — кристаллы тиривердина, предшественника пурпура) S3
слишком дорогим для промышленного производства. Изображенная выше химическая формула принадлежит именно пурпуру, и этот факт установил известный немецкий химик Пауль Фридлендер. Работа отняла у него несколько лет. Сначала он считал, что пурпур — производное тиоиндиго, красного красителя, полученного им же в 1906 г.; это предположение о химической природе было первым и не таким уж далеким от истины... Чтобы выяснить формулу красителя, надо было по меньшей мере выделить его в достаточном количестве и в чистом виде, а все известные к тому времени методики давали загрязненный краситель с низким выходом. Пришлось Фридлендеру разрабатывать свой способ, основанный на том, что пурпур не изменяется под действием соляной кислоты. Пурпур образовывался под действием света на фильтровальной бумаге, затем его вместе с бумагой нагревали на водяной бане с разбавленной соляной кислотой, и при этом разрушались белковые примеси. Далее красновато-фиолетовую целлюлозную массу промывали водой, спиртом и эфиром, удаляя все примеси. Остаток экстрагировали анизолом и после нескольких перекристаллизации из нитробензола получали, наконец, чистый пурпур в виде кристаллов с медным отливом. Из 750 экземпляров Murex brandaris Фридлендер добыл целых 0,15 г пурпура. Краситель действительно растворялся в большинстве обычных растворителей, весьма напоминая индиго; сходство проявлялось и в спектрах поглощения, и в возгонке при нагревании с образованием красно-фиолетовых паров, и в способности к кубовому крашению. Однако были и различия. Например, при окислении кислородом воздуха индиго выделяется из светло-желтого кубового раствора в виде синей пленки, а пурпур — в виде красно-фиолетовых хлопьев. Для дальнейших исследований нужно было достаточно много вещества, и Фридлендер, совершенно уверенный в том, что в древности пурпур получали почти исключительно из багрянок, приготовил из 12 тысяч моллюсков уже 1,4 г чистого красителя. Химический анализ, к удивлению Фридлендера, дал формулу CI6H8Br2N202; удивление было вызвано тем, что в красителе не оказалось серы, то есть пурпур никак не мог быть производным тиоиндиго. Однако такая формула справедлива для дибромопроизводных и индиго, и его изомера индирубина. Следующий эксперимент доказал, что пурпур — одно из четырех возможных симметричных дибромопроизводных именно индиго, а не его изомера. Синтезировав эти соединения, Фридлендер установил, что все они окрашены в синий цвет и похожи на индиго, за исключением одного только 6,6'-изомера. И по цвету, и по свойствам он оказался идентичным природному пурпуру. Работа была закончена. Исследования пурпура, хотя и не очень интенсивно, велись и позже. Так, в двадцатых годах было предположено, а затем рентгеноструктурным анализом подтверждено, что индиго и его производные — транс-изомеры: о Что же до самого пурпура, то рентгено- структурное его исследование было проведено только в 1979 г.; молекула 6,6'-диброминдиго оказалась практически плоской. Предпринимались попытки упростить и удешевить синтез пурпура. Например, в тридцатых годах Вальтер Роттиг предложил всего четырехстадийную^ схему синтеза из легкодоступного пара-толуидина. Из 50 г толуидина он получал около 5,4 г красителя. Чтобы приготовить столько же пурпура из моллюсков, необходимо было бы переработать -несколько десятков тысяч багрянок. Но для промышленности и этот способ оказался непригодным: и выход мал, и приходилось тратить при синтезе очень много серной кислоты. Одним словом, снова дорого... Даже сейчас с пурпуром далеко не все ясно. Отчего его цвет так отличается от цвета других изомеров диброминди- го? Зачем вообще моллюскам нужен пурпур? Чтобы ответить на первый вопрос, исследуют спектральные характеристики пурпура и других производных индиго. Второму вопросу тоже посвящены исследования, биологические и биохимические. Недавно, в частности, установлено, что предшественники пурпура в организме багрянок — это соединения, содержащие серу. Не так уж был далек Фридлендер от истины. Но, к сожалению, все известные ныне способы получения пурпура по-прежнему многостадийны, сложны и дороги. Он остается для нас экзотикой, тирским красителем, королевским пурпуром... П. ЛЕЩЕННО 54
ее обитатели *- ^ Крысы ныряют в полынью *шГ -/ - Вечерело. Я шел по тропинке старого рижского парка. Была поздняя осень, и на поверхности воды в канале плавали опавшие листья. Вероятно, поэтому я не сразу заметил некое движение. Приглядевшись, увидел в канале какого-то зверька, бодро плывшего к противоположному берегу. Водяная полевка? Место вроде неподходящее... Норка? Тоже непохоже... Зверек нырнул и долго не появлялся на поверхности. Вынырнув у другого берега, он юркнул в нору, вход в которую был у самой кромки воды. На следующее утро, вооружившись внушительным сачком, снова пошел в парк. Расчет был прост: подойти к норе, заставить таинственное существо нырнуть, а затем подхватить его в сачок. План удался — подбегаю к берегу, устраиваю шум, вижу пловца, резко машу рукой, зверек ныряет, подвожу сачок — ив нем бьется... обыкновенная серая крыса! Крупная,' с длинным голым хвостом. Растерянный, я выпустил ее. Порывшись в зоологической литературе, выяснил, что ничего сверхсенсационного я не открыл: серые крысы любят селиться по берегам рек, прудов и каналов — ибо у воды всегда можно чем-нибудь поживиться. Например, старейший латвийский зоолог Э. Тауриньш сообщал, что некоторые группы серых крыс, обитающих в Прибалтике, перешли к частично водному образу жизни. Однако подробностей никто из исследователей не приводил. И я продолжил наблюдения. Тем более, что в публикациях говорилось лишь о плавающих крысах, а «мои» ныряли! В группе, обитавшей на берегу канала, было около двух десятков взрослых особей, хорошо знакомых друг с другом. Это подтвердили миролюбивые, без агрессивных стычек, контакты крыс. Кормились они в основном водными животными — именно охота за ними заставляла крыс упражняться в нырянии. Чаще всего голохвостые ныряльщики добывали улиток-лужанок, необычайно размножившихся в том году. Организация подводных работ была такой. Крыса выбиралась из норки на берегу и робко семенила к воде. Ее можно было понять — вода, мягко говоря, была прохладной, всего 3—4° С (на дворе стоял ноябрь). С выступа берега или плавающей ветки крыса, наконец, прыгала в воду, немного плыла, а затем ныряла, оставаясь на дне до 30 сек. На глубине около полутора метров'она каким-то образом находила моллюска, хватала его зубами и выны- 55
~*ш w> "<*&£ «_ s „n ^Ач л -ъ «4 i ;s* Л-« fcafcl Длиннохвостый серый грызун (показано стрелкой) может быть отличным пловцом ривала. Подплыв к берегу, выбиралась из воды и мчалась с добычей к норе. Вид у ныряльщицы был жалкий, вода струйками стекала с нее. В безветренную солнечную погоду грызуны иногда оставались на берегу. Сначала они тщательно вылизывали и выжимали шкурку, пока та не становилась пушистой, и только после этого приступали к еде. Голохвостые ныряльщики извлекали моллюска из раковины и, сидя, съедали его. Все зверьки пользовались одним специфическим приемом — вскрывали раковины зубами по вершине свода, наиболее слабому месту. Пустые раковины бросали в кучи неподалеку от нор. Кроме лужанок в этих кучах были раковины и других пресноводных моллюсков: беззубок и перловиц. Однако они встречались лишь изредка. Вероятно, тяжелые, глубоко сидящие в грунте, эти двустворчатые моллюски были трудной добычей. Под водой крысы цеплялись коготками за камни, неровности дна и могли довольно быстро двигаться даже против течения. Когда пришла зима, я ждал, что крысы вот-вот уйдут на зимние квартиры. Однако и в январе, правда, довольно теплом, зверьки вели свой странный образ жизни. Когда канал местами покрылся льдом, они стали нырять в полыньи. Правда, теперь, выскочив из воды, они на берегу не задерживались, а стремглав летели в норы сушиться. Эти широкие углубления и дупла были хорошо приспособлены для укрытия и еды. Жилые же норы располагались подальше от берега, чаще у корней деревьев. Так, борясь с холодом и льдом, крысы благополучно пережили зиму. Они не боялись людей и гремевшего рядом трамвая/а их отношения с водой можно было назвать панибратскими. Коллеги-зоологи, которым я рассказывал об этой странной группе ныряльщиков, вначале удивленно ахали, а затем изрекли: «М-м, но ведь еще Тинберген сказал, что крыса — один из самых «интеллектуальных» зверей... Лоренц тоже об этом писал...» Далее обычно 56
сообщали о том, что именно серые крысы, а никто иной из зверей, первыми заселили остров Кракатау после гигантского вулканического взрыва, разрушившего две трети острова. Да и атолл Бикини спустя несколько лет после атомных взрывов кишел откормленными и явно процветающими крысами... Но все эти разговоры никак не объясняли вороха вопросов. Как крысы, не обладающие специальными физиологическими приспособлениями, смогли вести жизнь ондатр, бобров или выхухолей? Ведь у серой крысы нет теплой шубы, как у выдры, норки или нутрии. Нет желез, секрет которых, наносимый на шерсть, делает ее непромокаемой (бобр, выхухоль). Нет весел-перепонок между пальцами, как у утконоса, или, на худой конец, хотя бы оторочки из жестких волосков по бокам пальцев и ступней, как у ондатры... Сплюснутость хвоста позволяет бобру и ондатре использовать его в качестве руля, а круглый и длинный крысиный хвост при плаванье мешает или в лучшем случае бесполезен. О более же серьезных приспособлениях — укорочении, например, шеи, уменьшении ушных раковин, удлинении задних конечностей, изменениях в физиологии дыхания и кровообращения, свойственных типично околоводным животным,— и говорить не приходится. Более того, эксперименты ленинградских физиологов показали, что крысы, правда, белые лабораторные, и пловцы-то никудышные! В теплой 20- градусной воде они могли держаться на поверхности не более 15 минут. Судя по всему, «мои» крысы со всеми этими фактами явно не считались. Не тратя уйму времени на перестройку органов, они перестроили свое поведение. Мех негоден, быстро намокает и пропускает к телу ледяную воду. Значит, пребывание в воде надо сократить, а шкуру сушить на берегу — уж это-то животные делать умеют! Глаза приспособлены лишь для зрения на суше? Но есть усы-вибриссы, органы осязания, хорошо работающие и на земле, и под водой. Нет плавательных перепонок? Но есть коготки, которыми можно цепляться за неровности дна. Словом, на каждый аргумент «против» у зверьков был довод «за». И все же неясным осталось главное: зачем крысам потребовалось нырять? Вокруг лежал город с продовольственными складами, элеватором, магазинами, столовыми, помойками... Вокруг рыскали (ну конечно же!), нанося убытки, их сухопутные собратья, на войну с которыми люди тратят столько сил и средств. Увы, можно лишь строить зыбкие предположения, как появилась группа «водолазов». По берегам водоемов всегда можно найти корм. Кто-то из зверьков стал входить в воду — сначала неглубоко (лужанки иногда выползают даже на берег). Множество лужанок, вкусного и калорийного корма, и отсутствие конкуренции заставило, вероятно, этих нескольких крыс переключиться на добывание пищи в воде. Животные стали окунать в воду гол ву, доставая глубоко сидящих улиток. Взрослые особи передавали свой опыт молодняку ( у крыс мать учит детей находить пищу). Шло время, и мало-помалу возникла эта странная группа амфи- бионтных крыс. Правда, надо еще разобраться, какой образ жизни для крысы более «странен» — жизнь в качестве ненавистного «мирского захребетника» длится самое большее одну тысячную продолжительности существования этого вида в природе. Кто знает, что умела и что забыла серая крыса? А может, она все-таки научилась нырять? Вовсе недаром крупный польский зоопсихолог Ян Дембов- ский подчеркивал, что она от природы одарена гораздо богаче, чем это необходимо в обычных жизненных ситуациях. Недавно я узнал, что и в других городах, в прудах и на каналах видели плывущих крыс. В нашем же городе есть еще три места, где обитают ныряющие зверьки. Что это — попытка скрыться от преследования человека, от его ядов и изощренных ловушек или же стремление доказать, что уважающие себя крысы могут прожить и без людей? А что если крысы кое-что пронюхали о наших планах заселения Мирового океана и готовятся заранее? Кандидат биологических наук В. Б. ГОМЕЛЮН 57
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ВТОРОЙ ПОСЛЕ АРИЗОНСКОГО До последнего времени небесные алмазы обнаруживали только в богатой углеродом разновидности метеоритов — так называемых углистых хондритах. Единственным исключением был железный метеорит, некогда образовавший в пустыне Аризона огромный кратер, названный Каньоном дьявола. При ударе' этого гиганта о поверхность нашей планеты произошел резкий скачок давления и в результате часть находившегося в метеорите углерода приобрела структуру алмаза. Недавно алмазы удалось обнаружить еще в одном железном метеорите — на этот раз небольшом, весом всего около 10 кг, найденном в 1977 году в Антарктиде. При ударе о землю такого метеорита давление не могло подняться слишком сильно, так что механизм образования алмазов, а вернее, обстоятельства их образования должны быть иными, чем в Каньоне дьявола. В журнале «Space Flight International» A981, т. 23, № 7, с. 226), сообщившем об открытии, высказано предположение, что алмазы в этом метеорите образовались во время космической катастрофы — когда астероид, частью которого был метеорит, столкнулся с каким-то другим небесным телом. ОДИН ИЗ ДВЕНАДЦАТИ ТЫСЯЧ Для того чтобы получить один пригодный для практического применения гербицид, сообщает журнал «Chemical and Engineering News» A981, т. 59, № 31, с. 20), фирма «Монсанто» создает и испытывает двенадцать тысяч различных химических соединений. От начала разработки нового противосор- някового препарата до его появления в продаже проходит в среднем десять лет. Долго, дорого — но куда денешься? НОВАЯ ПРОФЕССИЯ ЦИКЛОТРОНОВ! Что получают на циклотронах? Читатель со стажем (тем более читатель «Химии и жизни») ответит на этот вопрос уверенно: новые элементы и изотопы, высокоэнергичные частицы, ультратонкие фильтры. Об этом рассказывалось, в частности, в августовском номере прошлого года. А еще циклотрон, даже самый скромный, дает ускоренные протоны, которые, как показали исследования японских медиков, могут окаэаться эффективным средством против злокачественных опухолей. Опыты, проведенные на одиннадцати больных, дали весьма обнадеживающие результаты: у семерых наблюдалась полная ремиссия опухоли, у четверых — уменьшение ее размеров. Протон — частица заряженная. Поэтому с помощью системы электромагнитов протонный пучок можно сфокусировать, направить точно в место расположения опухоли. Окружающие ткани при этом поражаются меньше, чем при гамма-лучевой или рентгеновской терапии. Одно плохо: для эффективного воздействия нужны циклотроны большой мощности, а их в мире единицы. КОГОТОК УВЯЗ... Специалисты по защите растений все больше внимания уделяют так называемым феромонным ловушкам, в которые вредных насекомых заманивают запахом биологически активных веществ. Но привлечь вредителей в ловушку — это лишь полдела, нужно еще не дать им разбежаться или разлететься. Ради этого на кафедре органической химии Тартуского университета разработан специальный клей - фиксатор «пестификс». Он изготовлен на основе полиизобутилена, пластифицированного маслами. Испытания ловушек с пест и фиксом проходили в Крыму и в Воронежской области. Клей оказался весьма эффективен. Он успешно работает при температуре от 5 до 35° С. ТОЛЬКО НА МЕДЬ В морской воде, как известно, содержится практически t вся менделеевская таблица, но пока металлов 58
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ из моря извлекают куда меньше, чем биомассы. Есть попытки («Химия и жизнь» о них сообщала) извлекать из морской воды уран и золото. Для успешного решения проблемы в целом нужны высокоселективные мембраны и ионообменные смолы. Еще нужнее они для извлечения неблагородных металлов из различных растворов, образующихся на производстве. Селективные смолы, «нацеленные» на какой-либо один ион, в принципе известны, но пока они слишком дороги, а потому применяются — и то не всегда — в основном в аналитической химии. Как правило, в макромолекулах таких селективных ка- тионитов содержатся фосфатные группы в соседстве с азотистыми основаниями. Недавно, как сообщил «Журнал прикладной химии» A981, № 3), создана еще одна подобная смола, поглощающая из раствора лишь ионы меди. Железо, кобальт и никель она игнорирует. ВОЗДУШНАЯ МАЛОЛИТРАЖКА На последней авиационной выставке в Париже был выставлен двухмоторный самолет «Вектор 600», который весит всего 200 кг. Его можно перевозить на крыше легкового автомобиля, правда, лишь по достаточно широким дорогам — размах крыльев «Вектора» около десяти метров. Летает он со скоростью около 80 километров в час и тратит за этот час всего шесть литров горючего — примерно столько, сколько земная малолитражка. БЕЛЫЕ ЧЕРНИЛА Белила должны быть белыми, а вот чернилам вовсе не обязательно быть черными. Во всяком случае, в жизни мы чаще пользуемся синими и фиолетовыми. Есть чернила зеленые, красные, черные, естественно, а вот белых чернил до Недавних пор никто не применял, хотя ими было бы удобно писать, скажем, на цветных пленках или черной бумаге. Этот Лробел (да простят нам невольный каламбур) восполнили японские химики. Они получили белые чернила для фломастеров на основе водного раствора трис-тита- нат или трис-алюминат орга- носилана с диацетонакрила- мидом. Эту смесь (возможны варианты рецептуры) поли- меризовали при нагревании, а затем разбавляли летучим органическим растворителем. Сложновато, конечно, зато каков эффект! ПОРТРЕТ ГИПЕРИОНА Речь идет, разумеется, не о герое лирического романа и драматической поэмы И. Гёльдерлина, а об одноименном небесном теле — спутнике планеты Сатурн. Автоматическая межплвнет- ная станция «Вояджер-2», пролетая в окрестностях Сатурна, передала на Землю новые данные и о его спутниках. Гиперион удивил больше всего. Оказалось, что его форма неправильна. Исследователи сравнивают ее с картофелиной, хоккейной шайбой или даже смятой банкой. Сплющило его, очевидно, столкновение с Другим небесным телом. Косвенным тому подтверждением служит и обнаруженный на поверхности спутника огромный кратер диаметром около ста километров. Некое подобие огромных сугробов обнаружено на двух других спутниках окольцованной планеты — Дионе и Рее. Полагают, что их образовали вырвавшиеся из недр и замерзшие на поверхности газы. «СТЕКЛЯННЫЙ ЗВЕРИНЕЦ» ДЛЯ БАБОЧЕК По сообщению журнала «Nature» A981, т. 292, стр. 284), в Англии строят «стеклянный зверинец» для чешуекрылых. Со всего света намереваются свезти сюда самых красивых и редких бабочек — «каждой твари по паре». Надеются, что в этом стеклянном павильоне площадью 700 м2 будут жить и размножаться даже виды, занесенные в красные книги. Поможет ли это сохранить живые раритеты? Ведь стеклянный зверинец предназначен прежде всего для туристов, а потом уж для ученых. Намереваются даже продавать «излишки» экзотических насекомых коллекционерам. 59-
Проблемы и методы современной науки Третье измерение на плоскости Кандидат химических наук О. В. МИХАЙЛОВ — ...Более всего меня поражает, где все это помещается... — Тем; кто хорошо знаком С пятым измерением, ничего не стоит раздвинуть помещение до желаемых пределов^ Скажу вам более, уважаемая госпожа: до черт знает каких пределЬв! М. БУЛГАКОВ. Мастер и Маргарита На обычных фотоснимках мы видим предметы, изображенные как бы в виде проекций на плоскость фотоматериала, а их объем лишь ощущаем по перспективе и светотеням. Но тот, кто когда- либо держал в руках голограмму, знаком с чудом рождения на плоскости настоящего объемного изображения, которое даже можно рассматривать с разных сторон. Впрочем, голографией как таковой сейчас мало кого удивишь. Однако мало кому известно, что главным препятствием к совершенствованию этого метода изображения трехмерных объектов на плоскости служит лишь несовершенство самих фотоматериалов. НЕДОСТАЮЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ Почему обычная фотография не передает объемности предметов? Видимо, потому, что на такой фотографии недостает информации о взаимном расположении частей объекта в третьем измерении. Частично такую информацию содержат плоские стереопары, которые при рассматривании дают некоторую иллюзию объемности; но это только иллюзия, потому что, поворачивая изображение, мы не можем увидеть его под другим углом. Дело в том, что на обычной фотографии запечатлевается только информация об интенсивности света, идущего от каждой точки снимаемого объекта, и (в случае цветной фотографии) о длине его волны. А можно ли зафиксировать в плоском фотослое информацию и о взаимном расположении точек предмета в пространстве? Можно, если записывать не только интенсивность световой волны и ее длину, но еще и ее фазу. Вот что это такое. Представьте себе лодку, покачивающуюся на речной волне. Высота, на которую лодка поднимается и опускается,— это, применительно к электромагнитному излучению, интенсивность света. Ну а частота, с которой покачивается лодка, зависит от расстояния между гребнями соседних волн — в случае света это частота электромагнитных волн, определяющая цвет. Однако для точного описания положения лодки в каждый момент этих двух параметров еще недостаточно: ведь лодка может оказаться и на гребне, и во впадине, и на склоне. Поэтому в физике для описания волны используют еще одну характеристику — фазу. Фаза характеризует положение колеблющейся частицы по отношению к положению равновесия: например, в случае лодки — высоту ее подъема над уровнем спокойной воды. В случае же света фаза как раз и несет необходимую информацию о пространственной структуре объекта: ведь световая волна, отразившись от той или иной точки тела, приходит к фотослою в определенной фазе, зависящей от пройденного пути. А если мы будем располагать информацией о расстояниях всех точек объекта до фотослоя, то мы можем узнать и о всех расстояниях между этими точками. Так можно в принципе решить проблему изображения трехмерного объекта на плоскости. Да вот беда: при обычном способе фотосъемки фаза световой волны никак не запечатлевается. РОЖДЕНИЕ ГОЛОГРАФИИ Способ регистрации не только амплитуды и длины световой волны, но и ее фазы изобрел в 1948 году Деннис Габор. Чтобы уяснить суть его идеи, вернемся к примеру с-лодкой на речной волне. Представим себе, что волны, раскачивающие лодку, исходят от парохода, плывущего по спокойной водной глади. Эти волны имеют регулярный характер, и лодка раскачивается совершенно равномерно. Эти же волны бегут и дальше, к берегу; наблюдая за их отражением, мы можем составить представление о форме береговой линии, даже не глядя на нее. Но если в фарватере одновременно пройдут уже два судна или если ветер поднимет на реке беспорядочную зыбь. 61
то по отраженным от берега волнам мы уже не сможем ориентироваться. Значит, чтобы получить с помощью света информацию о пространственной конфигурации какого-либо объекта, мы непременно должны позаботиться о том, чтобы волны, исходящие от источника излучения, были бы подобны волнам от одиночного парохода, а именно чтобы они имели одинаковую фазу, или, как говорят, были бы когерентными. Главная заслуга Габора как раз и заключается в том, что он понял это важнейшее условие получения го л о графических изображений. Впрочем, в те времена еще не существовало достаточно мощных источников когерентного излучения: ученый пользовался одной из спектральных линий ртутной лампы, имеющей малую интенсивность и не очень высокую степень когерентности. И все же ему удалось экспериментально доказать правильность своей теории, получив изображение, хотя, конечно, и невысокого качества. Так возникла голография, что в переводе с греческого означает «полная запись». А когда были созданы лазеры — мощные источники когерентного излучения,— голография резко пошла в гору. ФОТОГРАФИЯ ЗЕРКАЛА Возьмем самое обычное плоское зеркало, осветим его пучком когерентного света и отраженную от него (так называемую предметную) волну направим на фотопластинку; одновременно на ту же фотопластинку направим и свет, непосредственно испускаемый источником (эту волну называют опорной). Встретившись на поверхности пластинки, предметная и опорная волны будут интерферировать — гасить друг друга там, где их фазы противоположны, и усиливать там, где фазы одинаковы (рис. 1). В результате после обычного проявления мы увидим на пластинке систему чередующихся светлых и темных полос — голограмму. Голограмма не имеет ничего общего с обычной фотографией, и, чтобы увидеть изображение предмета, ее нужно осветить светом того же лазера, который использовался при съемке. Тогда голограмма будет работать как дифракционная решетка, приводящая к возникновению в световом потоке минимумов и максимумов интенсивности. В нашем случае часть света лазера как бы проскользнет через щели этой решетки, образуя так называемую волну нулевого порядка, а две другие волны (минус первого и плюс первого порядков) будут идти под углами, равными по абсолютной величине углу, под Схема записи голограммы плоского зеркала: предметная и опорная волны, встретившись на фотографической эмульсии, интерферируют и дают чередующиеся темные и светлые полосы (метод сходящихся пучков) опорная волка гологрдкиа Схема восстановления голограммы плоского зеркала: свет от лазера, с помощью которого производилась запись, создает за голограммой волновые фронты, которые представляют собой точные копии волнового фронта от запечатленного объекта которым велась съемка; эти две волны представляют собой точные копии предметной волны, то есть несут в себе всю информацию об изображенном объекте (рис. 2). Поэтому если рассматривать голограмму зеркала в свете лазера под определенным углом, то нам будет казаться, что мы видим настоящее зеркало. На этом же принципе основан голографический метод записи и воспроизведения изображений объектов любой формы, с любой фактурой поверхности. Ясно, что недостаток описанного метода восстановления голограммы заключается в необходимости использовать свет лазера. Вместе с тем все когда-либо видевшие современные голо- 62
Схема получения голограммы по методу встречных пучков: предметная волна, пройдя через фотографическую эмульсию и отразившись от зеркала, интерферирует сама с собой, создавая стоячую волиу; в узлах этой волны светочувствительные зерна остаются неизменными, а в пучностях засвечиваются и создают объемную голограмму, которую можно рассматривать при обычном дневном свете граммы знают, что их разглядывают при самом обыкновенном свете. Это голограммы, получаемые по методу члена-корреспондента АН СССР Ю. Н. Денисюка. Когда волна, отразившись от берега, бежит вспять, она взаимодействует со встречной волной и порождает на поверхности воды неподвижную рябь: в каждой точке эта стоячая волна имеет постоянную амплитуду и фазу. Такие застывшие волны Ю. Н. Денисюк и предложил в шестидесятых годах использовать для записи голограмм: в этом случае опорная волна возникает в результате отражения предметной волны, прошедшей через фотоматериал (рис. 3). Там, где внутри фотоэмульсии находится «узел» стоячей волны (то есть там, где интенсивность света равна нулю), эмульсия останется незасвечен- ной; в местах же «пучностей» произойдет фотохимический процесс и возникнет скрытое изображение, которое может быть проявлено обычными методами. Если голограмму, полученную по методу Денисюка, осветить белым светом, то от нее смогут отразиться не все волны, а только те, что были использованы при записи. Поэтому голограмма может дать изображения и в натуральных цветах — для этого лишь нужно вести съемку одновременно с помощью трех лазеров, излучающих в красной, зеленой и синей областях спектра. ВАЖНЕЙШИЕ ТРЕБОВАНИЯ В принципе для голографической съемки пригодны те же светочувствительные материалы на основе галогенидов серебра, которые используются для обычной фотографии. Только требования к свойствам этих материалов оказываются довольно своеобразными; расскажем о важнейших из них. Как уже говорилось, любая голограмма представляет собой сложную совокупность тонких интерференционных полос, и, чтобы максимально полно зафиксировать эту картину, нужен фотоматериал с очень, высокой разрешающей способностью. А именно: для получения голограммы хорошего качества по методу сходящихся пучков (то есть когда используются раздельные предметный и опорный пучки) разрешающая способность фотоматериала должна быть не ниже 1000 линий на миллиметр; для создания одноцветного изображения по методу Денисюка (по методу встречных пучков) нужен фотоматериал с разрешающей способностью 5000 линий на миллиметр, а для создания цветного изображения — 8000 линий на миллиметр и более. Для сравнения укажем, что мелкозернистая фотопленка Фото-32 имеет разрешающую способность 130 линий, а пленка для микрофильмов Микрат- 300 — до 300 линий на миллиметр. Итак, первое важнейшее требование к фотоматериалам для голографии заключается в том, что они должны иметь чрезвычайно высокую разрешающую способность. Для этого зерна галогенида серебра должны быть размером около сотни ангстрем. Такой же величины должны быть светочувствительные зерна и для того, чтобы фотоэмульсия была достаточно прозрачной для голографирования по методу Денисюка. Второе требование к материалам для голографии заключается в том, что зерна эмульсии должны быть не только чрезвычайно мелкими, но и весьма однородными по размерам и по форме: чем однороднее эмульсия, тем ярче и резче будет восстановленное изображение. ♦ Третье важное условие: голографи- ческий фотослой должен быть как можно более тонким и равномерным. Не говоря уже о том, что толстый слой задерживает значительную часть светового потока, что мешает съемке по методу встречных пучков, его механические дефекты отрицательно сказываются на качестве изображения. Наконец, естественное требование к каждому фотоматериалу заключается в том, что он должен обладать не слишком низкой светочувствительностью. Все эти требования не только сложны сами по себе: порой они оказываются и противоречивыми. Главное из этих противоречий заключается в том, что 63
-зТ -4 [ -5 [ -6 | -7 [ -8 [ I i i , , i i . 1 i i I -10 -8 -6 -4 -2 0 19 [Br"] t ■ ■ т ' '■ т ■ т т i 1 ' T ■ ~. - 7 т -2 -4 -6 -8 -10 IglAcf] 4 Экспериментальные кривые растворимости бромида серебра в воде при 50°С в зависимости от концентрации ионов В г""; S — концентрация растворенного AgBr чем мельче зерна фотоэмульсии, тем ниже их светочувствительность... МЕЖ СЦИЛЛОЙ И ХАРИБДОЙ Как же удается получать светочувствительные эмульсии для голографии, удовлетворяющие всем предъявляемым к ним требованиям? Давно замечено, что наиболее мелкие кристаллы галогенидов серебра получаются при быстром смешивании сильно разбавленных растворов реагентов. Но так получаются хоть и очень мелкие, но не очень однородные кристаллы, потому что в ходе приготовления эмульсии всегда происходит так называемая перекристаллизация: вся кристаллическая мелочь постепенно растворяется, а кристаллы покрупнее вырастают еще больше. Кроме того, когда один раствор вводят в другой, то концентрации ионов непрерывно меняются, а в результате меняется и растворимость осаждаемого галогенида серебра. Вместе с тем если взглянуть на экспериментальную кривую, отражающую зависимость растворимости, скажем, АдВг от концентрации ионов Вг (рис. 4), то мы увидим, что минимальной растворимости АдВг отвечают две области концентраций Вг : около 10 3 и 10 9 г-ион/л, то есть как при избытке ионов Вг , так и при избытке ионов Ад . Если же во время эмульси- фикации поддерживается такая концентрация ионов, при которой растворимость галогенида серебра как раз минимальна, то при всех прочих равных условиях будут получаться самые мелкие кристаллы. Практически этого добиваются таким образом: в реакционную смесь одновременно подают оба раствора (такой способ получения светочувствительного материала получил теперь широкое распространение и носит название двуструйной эмульсификации). Однако вспомним: зерна минимальных размеров можно получать либо при избытке ионов Вг , либо при избытке ионов Ад*. Какой из этих двух вариантов избрать для изготовления голографической эмульсии? Оказывается, что при избытке ионов серебра получаются эмульсии, светочувствительность которых выше,, чем у эмульсий, полученных при избытке бромид-ионов. Секрет состоит в том, что, во-первых, чем больше в эмульсии содержится свободных ионов серебра, тем больше вероятность образования скрытого изображения, поскольку такие ионы действуют как ловушки электронов; во-вторых, при избытке ионов Ад*1' часть их восстанавливается желатиной, и образующееся в результате этого свободное серебро тоже способствует повышению светочувствительности эмульсии., А недавно в технологию изготовления голографических фотоэмульсий было введено еще одно усовершенствование: полученную эмульсию стали тотчас же замораживать, в результате чего зерна галогенида серебра перестают укрупняться (перекристаллизация идет тем быстрее, чем выше температура), а сама эмульсия становится более концентрированной (влага просто частично вымерзает на поверхности эмульсии и затем удаляется). До сих пор светочувствительные материалы для голографии изготовляют на основе галогенидов серебра. Однако в последние годы делаются активные попытки найти способ получения высококачественных голограмм, позволяющий обходиться без этого дефицитного металла. В качестве таких материалов пытаются использовать, например, -фотохром- ные стекла и многокомпонентные стеклообразные халькогениды; эти материалы позволяют получать голограммы очень высокого качества, так как в них практически отсутствует зерно, однако их светочувствительность чрезвычайно низка. Жидкие кристаллы обладают более высокой светочувствительностью, но фотослои на их основе дают слишком малое разрешение. Однако подобные голографические материалы интересны тем, что могут использоваться многократно, так как записанную на них информацию можно стирать. Среди бессеребряных эмульсий для голографии, дающих постоянные изображения, можно упомянуть желатиновые слои, содержащие соли хромовой кислоты: при освещении желатина за- дубливается, и после обработки теплой водой образуется голограмма. Разре- 64
шающая способность таких эмульсий очень высока, но светочувствительность оставляет пока желать много лучшего. Голография уже перестала быть диковинкой. Она используется и при научных исследованиях, и в искусстве; для неразрушающего контроля качества изделии и для записи информации; для обнаружения невидимых следов и для тиражирования уникальных музейных экспонатов... Уже прошло несколько лет с тех пор, когда был снят и показан первый голографи ческий кинофильм, и не исключено, что в будущем голографическим станет и телевидение. В зарубежных лабораториях Голография ДЛЯ фотохимии Для выяснения механизма химических реакций, в том числе и фотохимических, протекающих под действием света, широко используется кинетический метод исследования. Этот метод заключается в том, что с помощью тех или иных приборов определяется изменение со временем концентраций исходных веществ и продуктов их превращений. В фотохимических экспериментах концентрации веществ чаще всего измеряют с помощью спектрофотометров, регистрирующих оптическую плотность, которая показывает, насколько ослабляется интенсивность света с определенной длиной волны после его прохождения через образец; эта величина прямо пропорциональна концентрации вещества в образце. Однако чувствительность спектрофотометрических измерений невелика, особенно если приходится измерять малые изменения оптической плотности. Подобных недостатков лишен принципиально новый метод, который позволяет с помощью довольно простого оборудования следить с высокой точностью за ходом фотохимической реакции по изменению интенсивности голографического изображения (Journal of the American Chemical Society, 1980, т. 1Q2, № 23). Вот как работает установка. С помощью специальной призмы зеленый луч аргонового лазера расщепляется на два пучка — опорный и предметный, которые затем фокусируются на образце. Так как излучение лазера когерентно, а лучи проходят неодинаковые пути, между ними возникает разность фаз. В результате в точке пересечения лучей происходит интерференция и возникает система чередующихся светлых (там, где волны взаимно усилились) и темных (там, где волны погасили друг друга) полос. Поместим сначала в месте пересечения опорного и предметного лучей. белый экран. Пока установка работает, на экране можно наблюдать четкую систему интерференционных полос (при хорошей фокусировке лучей интерференционный узор настолько тонок, что его можно разглядеть только в микроскоп). Но стоит перекрыть любой из лазерных лучей, как в то же мгновение чередующиеся темные и светлые полоски исчезнут и на их месте останется просто зеленое пятно лазерного луча. Поставим теперь вместо экрана высококонтрастную фотопластинку, чувствительную к зеленому свету. Тогда, проявив и закрепив ее обычным образом, можно получить интерференционный узор, называемый голограммой. Если обработанную фотопластинку - голограмму поместить точно в исходное положение и осветить уже только одним опорным лучом, то тончайшие светлые и темные полоски будут работать в качестве дифракционной решетки. В результате лазерный луч частично пройдет сквозь пластинку, сохраняя прежнее направление, а частично, в результате- дифракции, отклонится вверх и вниз. Отклоненные волны создают голографические изображения объекта, в данном случае зеркала (см. рисунок). Одно из этих изображений (образованное сходящимися лучами) действительное; его увидит наблюдатель, находящийся в точке 1. Другое изображение мнимое (его дают расходящиеся лучи), и наблюдателю, расположенному в точке 2, будет казаться, что зеркало находится внизу. Перейдем теперь к самому интересному. В фотоэмульсии скрытое изображение создается исключительно быстро — за ничтожные доли секунды. Но чтобы изображение стало не скрытым, а настоящим, надо либо проявить пластинку, либо облучать ее много дней. Вместе с тем существует множество твердофазных фотохимических реакций, которые протекают за разумное и удобное для измерений время; кинетику именно таких реакций и можно изучать голо- графическим методом. В качестве объекта для изучения кинетики создатели установки воспользовались фотопревращением камфор- хинона (камфан-2, 3-диона), происходящим в пленке по- ливинилкарбазола под действием света с длиной волны 515 нм. Предполагается, что реакция состоит в отрыве возбужденной молекулой ди- кетона атома водорода от полимера с последующей рекомбинацией радикалов. Однако механизм реакции авторы не изучали: им было важно показать принципиальную применимость голографического метода для исследования кинетики процесса. 3 «Химия и жизнь» № 2 65
зеркало рл ? л { нииетнчесная нривая ч*/1 L-. Фотодетектор чЛ^прерыватель А г / S^ Т V °бРа3^ X призм, 'N^ / опорный луч •* з « 0>*р ■<< ' 4 <— лазер Схема установки для изучения кннетнкн фотохимических реакций голографическим методом. Опорный и предметный лучи создают на образце голограмму зеркала - систему чередующихся светлых и темных полос. Если в образце произошло фотохимическое превращение, голограмма фиксируется в веществе н может служить дифракционной решеткой для опорного луча, когда предметный луч перекрыт. Чем глубже прошло фотохимическое превращение, чем больше эффективность образовавшейся голограммы, тем ярче мнимое изображение зеркала и тем сильнее сигнал фотодетектора, регистрируемый самописцем. Но в начальный момент времени сигнал равен нулю независимо от плотности образца, так как голографическое изображение зеркала возникает лишь в результате фотохимической реакции Итак, заменим фотопластинку образцом, в котором под действием лазерного излучения происходит необратимая фотохимическая реакция. В тех местах, где у интерференционного узора находятся максимумы (светлые полоски), вещество начинает превращаться в продукт реакции, имеющий иные свойства — иную оптическую плотность или иной показатель преломления света. Подобных изменений вполне достаточно для того, чтобы в образце возникла голограмма зеркала — дифракционная решетка. Если теперь перекрыть предметный луч, то за образцом, в точках 1 и 2, возникнут голографические изображения зеркала, то есть в этих точках появится лазерный свет, который в отсутствие голограммы распространялся бы только по направлению 3. Чем глубже за время предварительного облучения прошло фотохимическое превращение, тем отчетливее будет голографиче- ский узор, тем выше будет эффективность голограммы, определяющая яркость восстановленного изображения, и тем сильнее будет сигнал с фотодетектора, помещенного в точку 2 (особенно отчетливым получается мнимое, а не действительное изображение). Чтобы получить и зарегистрировать сигнал с фотодетектора, нужно совсем немного времени, в течение . которого с образцом почти ничего не произойдет — он просто немного равномерно потемнеет. Но образование голограммы вновь начнется после того, как появится предметный луч; в результате реакции образуется дополнительное количество продукта, которое повысит эффективность голограммы и соответственно яркость мнимого голографического изображения, которая может быть измерена при последующем прерывании предметного луча. Так, периодически прерывая предметный луч и регистрируя сигналы с фотодетектора, можно следить за изменением концентрации продукта реакции в образце, то есть изучать кинетику процесса. Замечательно, что даже в 'том случае, если исходная оптическая плотность образца очень велика, кривая изменения эффективности голограммы (то есть яркости мнимого голографического изображения, регистрируемого фотодетектором) все равно начнется с нуля, что позволяет выполнить кинетические измерения с высокой точностью. В этом состоит первое достоинство нового метода — высокая чувствительность к небольшим химическим изменениям в образце на фоне сильных помех. Второе достоинство метода заключается в том, что для эксперимента нужен образец, площадь которого не больше площади сфокусированного лазерного луча, то есть составляет менее 0,5 мм2. Наконец, высокая чувствительность метода дает возможность изучать кинетику фотопревращения в образце, практически его не повредив. Новый метод позволяет в принципе исследовать не только полимерные пленки, но и стекла, различные кристаллы и другие прозрачные вещества, в которых могут происходить фотохимические превращения. И. ИЛЬИН ЧТО ЧИТАТЬ О ГОЛОГРАФИИ 1. Н. И. Кириллов. Высокоразрешающие материалы для голографии и процессы их обработки. М., «Наука», 1979. 2. м. Миллер. Голография. Л., «Машиностроение», 1979. 3. Ю. И. Островский. Голография и ее применение. Л., «Наука», 1973. 4. Регистрирующие среды для изобразительной голографии и ииноголографии. Л., «Наука», 1979. 66
Факел в поле Если пламя керосиновой форсунки поместить в электрическое поле напряженностью 10J—10^ В/м, то его форма будет зависеть от ориентации вектора напряженности. Когда поле ориентировано по потоку горящих газов, факел становится толще и короче (фото слева); при противоположной ориентации поля факел, наоборот, вытягивается и утончается (фото справа). Причем в первом случае повышается и устойчивость горения. Может показаться, что этот метод управления формой и устойчивостью пламени связан с затратой большого количества энергии. Однако в действительности при тепловой мощности форсунки 156 киловатт на создание и поддержание управляющего поля расходуется всего 2 ватта. Фото из журнала «Известия АН СССР. Механика жидкости и газа» 3* 67
Iff f I ■ 1^ I I iiiiiI liiУ f T T 1 П i i 111J Информация НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ МАЙ Конференция «Социальные и экономические аспекты повышения эффективности советской науки*. Звенигород Моск. обл. Институт социальных исследований АН СССР A17259 Москва, ул. Кржижановского, 24/35). Конференция «Проблемы информационного обеспечения фундаментальных и прикладных научных исследований в свете решений XXVI съезда КПСС». Звенигород Моск. обл. ВИНИТИ A25213 Москва, Балтийская ул., 14). Конференция «Стимулирование ценами экономии и рациоивль- ного использования сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов». Москва. НИИ по ценообразованию A07078 Москва, Кировский пр., 4/3). Конференция «Физика вакуумного ультрафиолетового излучения и взаимодействие излучения с веществом». Москва. МГУ A17234 Москва, Ленинские горы). Совещание «Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллвми». Москва. МГУ A17234 Москва, Ленинские горы). Конференция «Воздействие ионизирующих излучений на гетерогенные системы». Кемерово. Кемеровский государственный университет F50043 Кемерово, Красная ул., 6). Симпозиум «Экзоэлектронная эмиссия и ее применение». Москва. МГУ A17234 Москва, Ленинские горы). I Всесоюзный симпозиум по гомогенному катализу «Новые пути превращения насыщенных углеводородов». Донецк. Институт физико-органической химии и углехимии АН УССР C40048 Донецк, ул. Р. Люксембург, 70). Конференция по электрическим свойствам молекул. Казань. Институт органической и физической химии Казанского филиала АН СССР D20083 Казань, ул. Академика Арбузова, 8). V Всесоюзный семинар по электрофизике горения. Караганда. Химико-металлургический институт АН Каз. ССР D70032 Караганда, ул. Дзержинского, 63). 68 Конференция «Аромвтическое нуилеофильное замещение». Новосибирск. Новосибирский институт органической химии СО АН СССР F03090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 9). II конференция по металлоор- гаиической химии. Горький. Институт химии АН СССР F03603 Горький, ул. Тропинина, 49). II симпозиум по молекулярной жидкостной хроматогрвфии. Звенигород Моск. обл. Институт физической химии АН СССР A17312 Москва ГСП, Ленинский просп., 31). IV симпозиум по фенопьным соединениям. Ташкент. Институт биоорганической химии АН УзССР G0(J125 Ташкент, просп. М. Горького, 83). III конференция по математическому моделированию сложных химико-технологических систем. Таллин. Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева A25820 Москва, Миусская пл., 9). VII совещание «Методы получения и исследования свойств чистых металлов». Харьков. Харьковский физико-технический институт C10108 Харьков, Академическая ул., 1). Совещание «Физикохимия аморфных (стеклообразных) металлических сплввов». Москва. Институт металлургии АН СССР A17911 Москва ГСП-1 В-334, Ленинский просп., 49). Конференция «Аэро дисперсные системы и коагуляция аэрозолей». Караганда. ЦП Научно- технического горного общества A03006 Москва, Каретный ряд, 10/18). Конференция «Пути повышения конструктивной прочности металлов и сплавов». Вильнюс. ЦП НТО машиностроительной промышленности A03012 Москва, Б. Черкасский пер., 7).. XIII совещание по применению рентгеновских лучей к исследованию материалов. Пос. Черноголовка Моск. обл. Институт физики твердого тела АН СССР A42432 п/о Черноголовка Моск. обл.). Семинар «Использование хлор- органических соединений в эластомерах». Гор. Загорск Моск. обл. «Сокэзхлор» МХП СССР A01851 Москва. ул. Кирова, 20). Конференция «Синтез, исследование свойств и методы определения эффективности химикатов — добавок для полимерных материалов». Тамбов. «Союзанилпром» МХП СССР A01851 Москва, М. Кисельный пер., 5). Конференция «Диффузное соединение металлических и неметаллических материалов». Москва. Московский авиационный технологический институт A09383 Москва, ул. Полбина. 45, Проблемная лаборатория диффузионной сварки в вакууме). Совещание «Химия и использование экстрвктивных веществ древесины». Горький. Производственно-технологическое управление лесохимической промышленности Минлесбум- прома СССР A03045 Москва, Б. Кисельный пер., 13/15). 111 Всесоюзное совещвние по маргвнцевым рудам СССР. Гор. Каражал Джезказганской обл. Межведомственный литологи- ческий комитет A09017 Москва, Пыжевский пер., 7). Совещание «Разработка эффективным систем обогащения шламовым чвстиц». Апатиты Мурманской обл. Горный институт Кольского филиала АН СССР A84200 Апатиты, ул. Ферсмана, 24). Конференция «Пути совершенствования, интенсификации и повышения нвдежности аппаратов в основной кимии». Сумы. ЦП ВХО A01907 Москва, Кривоколенный пер., 12). Совещание «Методы очистки гвзовых выбросов химических производств от органических соединений и утилизвция уловленных продуктов». Черкассы. Управление по науке и технике МХП СССР A01851 Москва, ул. Кирова, 20). Совещание «Охране окружающей среды на железнодорожном транспорте». Москва. ЦНИИТЭИ МПС СССР A29855 Москва И-110, Рижсиая пл.). Конференция «Основные направления развития водоотве- дения, очистки вод и обработки осадка». Харьков. Укрком- мунНИИпроект Минжилкомхоза УССР C10059 Харьков, просп. Ленина, 31). Симпозиум «Физико-химические основы ферментативного квтвлиза и его регуляция». Москва. Научный совет АН СССР по .проблемам молекулярной биологии A17984 Москва ГСП-1 В-334, ул. Вавилова, 32). Совещание «Перспективы использования биоспецифической хромвтографии в технологии высокоочищенных ферментов». Гор. Игналина ЛитССР. ВНИИ прикладной энзимологии Глав- микробиопрома СССР B32028 Вильнюс, ул. Ферменту, 8). Конференция «Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека». Москва. Институт биофизики Минздрава СССР A23182 Москва, Живописная ул., 46). Конференция «Вопросы клиники, диагностики и профилактики алкоголизма и наркомвний». Кривой Рог. ВНИИ общей и судебной психиатрии Минздрава СССР A13034 Москва. Кропоткинский пер., 23). VIM Всесоюзный съезд оториноларингологов. Ленинград. Всесоюзное научное общество оториноларингологов A13435 Москва, Погодинская ул., 11). Конференция «Советский спорт и советская спортивна я медицина». Москва. Управление медико-биологического обеспечения Спорткомитета СССР
A19270 Москва, Лужнецкая наб., 8). Конференция «Проблемы теории спорта». Хабаровск. Управление научно-исследовательской работы и учебных заведений Спорткомитета СССР A19270 Москва, Лужнецкая наб., 8). Конференция «Развитие производства биологически полноценных пищевых продуктов на основе комплексного использования сырья и снижения его потерь». Москва. ЦНИИТЭИпище- пром A21906 Москва, просп. Калинина, 29). Совещание «Пути совершенствования производстве и улучшения качества крепленых виноградных вин». Махачкала. ЦНИИТЭИпнщепром A21906 Москва, просп. Калинина, 29). Симпозиум по биохимии сельскохозяйственных животных. Витебск. Научный совет АН СССР по проблемам биохимии животных и человека A17984 Москва ГСП-1 В-334, ул. Вавилова 34, корп. 2. комн. 106). Конференция «Обогащение фвуны и разведение охотничьих животных». Кирор Главкооп- пушнина A03626 Москва, Б. Черкасский пер., 15). VI конференция по экологической физиологии. Сыктывкар. Институт биологии Коми филиала АН СССР A67610 Сыктывкар, Коммунистическая ул., 26). II симпозиум «Трофические связи в планктоне внутренних вод». Улан-Удэ. Восточносибирский научно-исследовательский и проектный институт рыбного хозяйства F70045 Улаи-Удэ, ул. Хаханова, 4). Конференция «Шельфы — проблемы природопользования и охрана окружающей среды». Владивосток. Бюро Дальневосточных филиалов и отделов Географического общества СССР F90600 Владивосток Центр, ул. 1-го мая, 4). КНИГИ В 1982 г. в порядке эксперимента организовано распространение отдельных узко специальных изданий. не через книжные магазины, а непосредственно издательствами, которые будут высылать их по мере выхода в свет по почте наложенным платежом. Издательство «МЕТАЛЛУРГИЯ»: Барченков В. В. Основы сорб- ционного извлечения золота и серебра из руд. (Серия «Библиотечка молодого рабочего цветной металлургии»). 10 л. 60 к. IV кв. Биргер М. И., Гончаров А. Е., Гордон Г. М., Гурвиц А. А. Электрофильтры в цветной металлургии. 10 л. 50 к. IV кв. Герчикова Н. С. Тонквя структура и коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов. 11 л. 1 р. 60 к. IV кв. Гудков А. А., Слввский Ю. И. Методы измерения твердости металлов и сплавов. 13 л. 60 к. Каримов С. К. Полупроводниковые халькогениды таллия. 12 л. 55 к. II кв. Правила безопасности при производстве полупроводниковых материалов (германия и кремния). 3 л. 15 к. IV кв. Серебренникова Э. Я. Обжиг сульфидных материалов в кипящем слое. 9 л. 45 к. IV кв. Стрелов К. К. Структуре и свойства огнеупоров. 15 л. 2 р. 20 к. Ill кв. Тихомиров Е. Н. Восстановительные гвэы и кислород в доменной плавке. 12 л. 1 р. 80 к. Ill кв. Устиновщиков Ю. И. Вторичное' твердение конструкционных легироввнных сталей. 10 л. 1 р. 50 к. Ill кв. Харламов И. П., Еремина Г. В. А томно-абсорбционный анализ в черной металлургии. 14 л. 65 к. II кв. Шибряев Б. Ф. Пористые проницаемые спеченные материалы. 16 л. 75 к. Ill кв. Заказы на эти книги следует оформлять в отделе распространения издательства A19034 Москва ГСП-3, 2-й Обыденский пер., 14) лично или присылать по почте с указанием обратного адреса. Гарантийные письма от предприятий, организаций и библиотек (с указанием срока гарантии— до 31 марта 1983 г.) должны быть подписаны руководителем и главным бухгалтером. Заказы принимаются до 31 марта 1V82 г. В июне выходит из печати «ЖУРНАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА км. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА», 1982, № 3, посвященный реализации решений XXVI съезда КПСС в области химической науки и химической промышленности. В номере будут помещены статьи, характеризующие возможности химии как важного фактора экономии сырьевых и энергетических ресурсов, а также пути перехода к интенсивному развитию химических отраслей промышленности. Материалы номера будут полезны широкому кругу научных работников, инженеров и техников химических производств, экономистов. Цеиа номера 2 руб. Журнал в продажу не поступает и распространяется только по подписке. Годовая подписка и подписка на отдельные номера (за три месяца до их выхода в свег) принимаются без ограничения в отделениях агентства ^Союзпечать» Лужский завод белковой колбасной оболочки «БЕЛ КОЗИН» выпускает белковый гидролизат «БЕЛ КОЗИН-М», получаемый кислотным гидролизом коллагенсодержащих отходов белковой колбасной оболочки и предназначенный для применения в микробиологии в качестве составной части питательных сред. Физико-химические свойства гидролизата: абсолютно сухого вещества —не менее 94%; золы* —не более 5,4%; хлоридов —не более 5%; общего азота* —не менее 10%; аминного азота* —1,3—2,8%; рН 1 %-ного раствора —3—4. * В пересчете на абсолютно сухое вещество. Гидролиэат выпускается упакованным в полиэтиленовые мешки и картонные короба по 10 кг. Цена — 1 р. 20 к. за килограмм Адрес эаводв: 188260 г. Луга, Ленинградской обл. Рвсч>тный счет № 342021 ■ Лужском отделении Госбанке МФО 18127.
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ИССЛЕДОВАНИЕ Дюжина из семисот Что добывают в озере Баскунчак? Это знает каждый школьник: поваренную соль, она же хлорид натрия. Хлорид натрия? И больше ничего? А знаете ли вы, что в составе баскунчакской соли хлористого натрия всего 89,4%? Что, кроме него, она содержит соединения калия, магния, аммония, железа? Это установил девятиклассник из Волгограда Александр Гнеушев, изучивший состав соли под руководством доцента ВГПИ В. Н. Прокшица. Работа Александра — лишь одно из семисот с лишним исследований, представленных Напоминаем: продолжается ОПЕРАЦИЯ «ЭМБЛЕМА» Юным химикам предлагается придумать для нашего клуба новую эмблему. Рисунки, выполненные карандашом или тушью, просим присылать в редакцию до 1 марта 1982 года. Размер их должен быть равен размеру этого объявления. Автора эмблемы, более точной и остроумной, чем старая (если такую удастся создать), редакция «Химии и жизни» наградит годовой подпиской на журнал. Желаем удачи! нием слета была охрана окружающей среды, а также химизация сельского хозяйства. Группа учеников 4-й средней школы гор. Йонава Литовской ССР детально, в течение долгого времени изучала состав воды в реке Нерис, на которой стоит их родной город. И вот что обнаружилось. Весной и в начале лета в реке резко возрастает содержание фосфатов, нитратов, сульфатов... Источник их очевиден: как раз в это время окрестные колхозы удобряют поля. Нашли ребята в реке и немалые примеси нефтепродуктов. Не тревожный ли это сигнал для старших? Следует отметить, что внимание к чистоте рек стало среди школьников Литвы традиционным. Развивая работу, о которой «Химия и жизнь» уже писала ранее A977, № 11), секция химиков-туристов каунасской школы № 5 про- В выпуске: Дюжина из семисот Чист ли воздух? Планктон в Артиллерийской бухте А у нас — хроматограф
на IV Всесоюзный смотр коллективов юных химиков, который проходил в прошлом году. Чего только не исследовали юные химики! Девятиклассники из Ростова-на-Дону О. Чи- ков и Л. Эдельштейн изучали вещества, способные затормозить коррозию железа, и нашли, что ее тормозят некоторые соединения теллура. Многим ли школьникам доводится поработать с производными этого элемента? Лариса Янковская из Чимкента искала добавки, которые повышали бы качество медных и кадмиевых покрытий, получаемых с помощью электролиза. И тоже нашла их. Эффективными оказались поверхностно-активные вещества, содержащие серу и фосфор. Выпускник ленинградской школы № 121 А. Готовский выполнил работу, какие не часто приходится делать школьникам. Он изучил, как действуют на организмы млекопитающих диэтиламиды уксусной и трифторуксусной кислот. Оказалось, что одно из этих соединений может найти применение в медицине. Оксана Харченко из гор. Несвижа Минской обл. — выпускница местной школы № 2 — изучила, как изменяется кислотность почвы под влиянием минеральных удобрений. Выводы, к которым пришла Оксана: традиционно применявшийся навоз улучшает буферные свойства почв, они не так легко закисляются, как при насыщении их химическими удобрениями. Поэтому, если навоза вносится мало, почву нужно чаще известковать. Разумеется, все перечисленные исследования делались под руководством опытных ученых — потому-то и получились результаты, которые, вероятно, найдут применение в народном хозяйстве. Но ведь не только помощниками «взрослой» науки могут выступать школьники. Чист ли воздух в нашей школе? Как дела с водой в нашей речке? Вот вопросы, которым юные химики уделяют все больше внимания. Не случайно основным направле- анализировала состав вод в реках Миния, Юра, Меркис, Неман, Швентойи, Жермена и Нерис (последней реке, как видите, особенно повезло — ее изучали два коллектива сразу). Совмещая научные изыскания с путешествием, каунасские школьники пытались заняться и водой из Куры, но на Кавказе им не посчастливилось: на порогах этой бурной реки их плот перевернулся, и вся посуда для анализов разбилась. Выпускник школы № 2 гор. Мажейкяй А. Юркевичус подробно исследовал воду реки Вента — и тоже в начале лета нашел в ней немалые дозы удобрений. Изучались школьниками и сточные воды двух предприятий: Каунасского завода искусственного волокна, а также Клайпедского ЗАДАЧА 1. В радиусе 5 км вокруг химического завода ощущается легкий запах сероводорода. Анализ проб воздуха, отобранных с вертолета, показал, что газ распространен на высоте до 2 км. Концентрация сероводорода составляет 1/20 предельно допустимой (ПДК), равной 0,01 мл/л. Сколько серной кислоты можно было бы получить, если бы удалось уловить весь сероводород? комбината древесных материалов. Оказалось, что стоки там очищают добросовестно: отклонений от санитарной нормы ребята почти не обнаружили. Взрослые же выразили им благодарность, а упущения, которые все же удалось найти, обязались исправить. По окончании смотра, в августе 1981 года собрался Всесоюзный слет юных химиков, в котором участвовали авторы многих исследований, представленных на смотре, а также их учителя — без их руководства, нетрудно догадаться, эти исследования вряд ли были бы столь плодотворны. Ниже публикуются две работы юных участников смотра, а также задачи, составленные наставником команды из гор. Кузнецка Пензенской области И. С. Бадаловым. ЗАДАЧА 2. 100 литров воздуха, загрязненного сернистым газом, пропустили через раствор едкого натра, после чего прибавили по каплям " иод до прекращения обесцвечивания. К полученному раствору добавили избыток ВаС! Выпал осадок. Его отфильтровали и высушили. Оказалось, что вес его — 7 мг. Соответствует ли чистота воздуха санитарным нормам, если ПДК50 =0,01 мг/л? ЗАДАЧА 3. Котельная сжигает 2 т угля в сутки. Состав угля: 84% углерода, 5% водорода, 3,5% серы, 5% воды и 2,5 негорючих примесей. Какова должна быть площадь леса, чтобы восполнить потерю кислорода, расходуемого на сжигание, .если 1 гектар леса дает в сутки 10 кг кислорода? (Решения — на стр. 75]
-J ИССЛЕДОВАНИЯ Планктон в Артиллерийской бухте Артиллерийская бухта расположена при входе в Севастопольскую. Здесь находится зона отдыха, и понятно, что чистота воды в бухте волнует всех жителей нашего города. К сожалению, нельзя сказать, что за последние годы вода стала чище. Севастопольскую бухту перегородили дамбой, и это ухудшило ее водообмен с откры- ■ ым морем. Но как меняется уровень загрязнений в теме- 250 200 § 150 X f 100 & 50 месяцы ■ I / / / / z IV V Я 1 V щ ' VII 1 ц ^ • IX XI 1979 г. 1 III 1960г. 10- 9" „ 8 ^ 7- * 6- ^ 5 1 4- 1 3" S 2- Г месяцы J 1 / / / / IV V д \Л \Л/ \ 1/V \ 4 \ V VII IX XI 1979г. ч i III 1960 г. ние года? Чтобы измерить это, мы ежемесячно отбирали пробы воды и анализировали на содержание фосфат- иона — это наиболее легко определяемый показатель антропогенных загрязнений. Параллельно измеряли, сколько в воде планктона. Для определения концентрации фосфата к 50 мл воды добавляли избыток окрашивающего реагента и измеряли интенсивность поглощения света с помощью спектрофотометра. Показателем роста фитопланктона служила концентрация хлорофилла «а». Чтобы измерить ее, 0,5 — 1 л воды (в зависимости от сезона) фильтровали с помощью мембранного фильтра. То, что на нем задержалось, растворяли в ацетоне и тоже определяли интенсивность поглощения света. На рис. 1 показано, как менялась концентрация фосфат-иона с апреля 1979 по март 1980 года. На кривой четко видны два максимума, приходящиеся на июнь и август. В июне фосфатов в бухте в 46 раз больше, чем в среднем в открытом море. На те же месяцы приходятся два максимума кривой, описывающей изменение количества фитопланктона. Третий приходится на октябрь (рис. 2). Планктона в октябре обнаружено почти в 50 раз больше, чем в это же время в открытом море. Как показывают наши данные, Артиллерийская бухта, рядом с которой расположен городской пляж, загрязнена сильно. То, что наибольшие загрязнения приходятся на лето и раннюю осень, можно связать, во-первых, с увеличением сброса загрязнений в курортный сезон, когда населения в городе больше. Во-вторых, играют роль и погодные условия — штиль, обычный в это время, дополнительно ухудшает водообмен бухты с открытым морем. Открытые воды Черного моря чисты во все времена года, в том числе и летом. Выводы: загрязненность Артиллерийской бухты внушает тревогу. Если в ближайшее время не удастся уменьшить сброс загрязнений в летнее время (лучше всего — вовсе прекратить его), бухта может превратиться в безжизненный район. В. КАРНАУХОВ, 9-й класс средней школы № 44 Научные руководители: сотрудники Института биологии южных морей АН УССР кандидат биологических наук Д. К. КРУПАТКИНА, старший инженер П. И. СЕРГЕЕВА ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ Л у нас — хроматограф У этой работы, в отпичие от предыдущей, авторов много — и они заслуживают того, чтобы их перечислить поименно: А. Марков и Ю. Афанасьева, десятиклассники московской школы № 40; А. Щедринский и И. Просецкий (9-й класс, школа № 50); А. Розов (9-й класс, школа № 171); Е. Зайцева и И. Николаев студента П. А. Оржековского и старшего преподавателя М. К. Верзипиной. Теперь — о сути дела. Ребята сделали хроматограф — прибор, которым десяток-другой лет назад могпа похвастать далеко не каждая «взрослая» лаборатория. ,0 принципах хроматографии Клуб Юный химик рассказывал не так давно A981, № 11). Но там речь шла о хроматографии жидкостной, в аппаратурном оформлении несложной. А хроматограф газо-жидкостной, сделанный ребятами, — машина очень не простая. Чем набивать колонку? Для настоящих, сделанных на заводе хроматографов выпускают и специальные наборы адсорбентов. Мы же подобрали их сами — взяли обыкновенные стиральные порошки, которые продаются в хозяйственных магазинах: «Кристалл», «Оку» и «Лотос». Просеяв порцию порошка через сито с величиной отверстий 0,5—1 мм, равномерно набивали колонку строго определенным его количеством, просушивали Э—6 часов при 70—80е С — и испытывали. На рис. 2 показано,
(школа № 404, 10-й и 8-й класс соответственно]; К. Денисов (9-й * класс, школа № 408), а также восьмиклассники 588-й школы С. Сахаров и Л. Соболев и десятиклассники 140-й Ю. Ясюков и Е. Захарова. Работа выполнена в кружке при Московском педагогическом институте им. В. И. Ленина под руководством Газо-жидкостной хроматограф может разделить любые вещества, лишь бы они были хоть немного летучи и не разлагались в приборе. Устройство простейшего хроматографа, пригодного только для горючих веществ, показано на рис. 1. Колонка, сделанная из полихлорвинилового шланга, погружена в водяную баню, в которой поддерживается постоянная температура. Смесь жидких углеводородов, которую надо разделить, впрыскивается в колонку шприцем — для этого приходится прокалывать «затычку», сделанную из отрезка резинового шланга и стеклянной палочки. Сквозь колонку пропускается равномерный ток газа-носителя — мы брали метан, тот же, что используется для газовых горелок, только сначала очищали его от влаги, пропуская через концентрированную серную кислоту. На выходе из колонки пристроен стеклянный капилляр — газ, выходящий из него, поджигается, получается как бы микрогорелка. Когда в газе появляется примесь углеводорода, введенного шприцем, пламя становится ярче — это замечает наблюдатель, пристально смотрящий на огонь на фоне черного экрана. Почему из колонки выходит не смесь, которая находилась в шприце, а ее компоненты по отдельности — вопрос особый. Дело в том, что колонка не пустая, а заполненная адсорбентом. Составные части смеси отличаются и по летучести, и по способности «цепляться» за адсорбент. Поэтому, продвигаясь по колонке, одни из них начнут обгонять другие, и, если условия разделения (температура колонки, скорость газа-носителя), а также адсорбент подобраны удачно, можно разделить вещества, отличающиеся по температуре кипения на считанные градусы. То есть такие вещества, какие никакой перегонкой не разделишь. как выходят из колонок пентан и гексан, из которых мы составляли испытательную смесь. На порошке «Лотос» пентан появляется через 78 секунд после укола шприцем, а гексан — через 102. Разница, как видите, всего 24 с, и полного разделения смеси нет.
затемнительная камера фоторезистов батаре! кнопка включения цепи детектора «Ока» показала себя несколько лучше: разница времен выхода составляла уже 31 сек, и разделение было гораздо лучшим. Но первое место занял «Кристалл»: расстояние между верхушками пиков соответствовало интервалу 38 секунд! Теперь — о пиках. Откуда они взялись? Дело в том, что простейший хроматограф, о котором только что рассказывалось, мы скоро усовершенствовали: далеко ли уедешь на глазомерном контроле? Ведь в настоящих хроматографах вещества, выходящие из колонки, регистрирует электронная схема, записывающая результаты на самописце. Почему есть и ксилолы, которых не видно в бензине А-76. Как определяется процентный состав смеси? А вот как. Свойства детектора таковы, что общее количество каждого компонента смеси пропорционально площади бумаги, занимаемой соответствующим пиком. Значит, надо измерить все эти площади, а потом разделить каждую из них на суммарную площадь всех пиков. В заключение — еще один секрет. Последние хроматограммы получены на усовершенствованном приборе, в котором колонки сделаны не из полихлорвинила, а из меди;
бы и нам не сделать такую? Пришлось заменить глаз наблюдателя фотоэлектрическим детектором. Его устройство показано на рис. 3. На стеклянную трубочку, из которой выходит «факел» горящего вещества, надели затемнительную камеру, сделанную из консервной банки. В ее стенку вмонтировали фоторезистор. Его свойства известны: чем ярче он освещается, тем ниже его сопротивление. Значит, когда в камере горит равномерный поток метана, и только он, ток в цепи, в которую включен фоторезистор, постоянный по величине, фоновый. А вот когда появляется в метане примесь другого углеводорода, пламя вспыхивает тем ярче, чем этого углеводорода больше — пропорционально понижается сопротивление фоторезистора, а ток, согласно закону Ома, наоборот, растет. Этот рост можно фиксировать по микроамперметру, но лучше, понятное дело, пристроить самописец. Как это сделать, показано на схеме (рис. 4). Схема, как видите, достаточно сложная — и фоторезисторов в ней уже не один, а два: в этом варианте хроматографа пришлось делать два детектора, сквозь второй все время пропускается ток газа-носителя. Схема с двумя детекторами позволяет резко повысить чувствительность. И вот — хроматограммы не искусственных, «игрушечных» смесей, а настоящих, серьезных — бензинов марки А-76 и АИ-95 (рис. 5). Пики хроматограмм соответствуют (слева направо): пентану, гексану, бензолу (возможно, здесь же выходят циклогексан и гептан), далее идут толуол (с ним вместе — изооктан) и смесь изомеров ксилола. Как видите, в более высокооктановом АИ-95, как и положено, разветвленных и ароматических углеводородов больше: толуола с изооктаном в нем 60%, нагреваются они не на водяной бане, а в настоящем металлическом термостате. Да и приборы — амперметры, вольтметр и все прочее — не разложены по столу, а смонтированы на настоящем пульте. Как его делать, мы здесь не расскажем — вдруг другие ребята придумают без нашей подсказки что-нибудь еще более удачное? ЗАДАЧА 1. Объем воздуха, загрязненного сероводородом, равен 3,14 • 25 • 2=157 км3, или 1,57 • 10й л. Сероводорода в этом объеме содержится 0,0005 - 1,57 - 10м = 7,85Х XlOfo мл, или 7,85 • 107 л. Серная кислота получается из сероводорода в несколько стадий, но можно условно записать суммарную реакцию окисления: H2S+202=H2S04 22,4 л 98 г 7.В5 - Ю7 х х==98-7,85- Ю=з,43 • 10е г, или 343 тонны. Вот сколько кислоты удалось бы получить, если бы сероводород не выбрасывался в воздух! ЗАДАЧА 2. Уравнения реакций: S02 + 2NaOH = Na2S03 + H20; Na2S04-H2 + H20 = Na2S04+2HI; Na2s64+BaCI2 = BaS04 + 2NaCI. 7 мг сульфата бария составляют 0,00003 моль. Уравнения показывают, что моль BaS04 получается из 1 моль S02. Следовательно, в воздухе содержалось 64 • ЗХ XI О-5 г, или 1,92 мг S02. Несмо1ря на то что это количество очень невелико, оказывается: на 1 л воздуха приходится 0,0192 мг S02. Значит, ПДК превышена почти вдвое, и воздух санитарным нормам не соответствует. ЗАДАЧА 3. 8 2 т каменного угля содержится 1680 кг С, 100 кг Н и 70 кг S. На окисление углерода по реакции C-f-02=C02 уйдет 4480 кг кислорода. Водород потребует еще 800 кг кислорода. А сера при условии ее окисления до S02 потребует еще 70 кг кислорода. Таким образом, всего его уйдет 4480 + +800+70 = 5350 кг. Столько, сколько его производит 535 га леса.
Полезные советы химикам Излишне призывать химиков к тому, чтобы они не выбрасывали пузырьки из-под лекарств. Эти даровые, но удобные сосуды и сейчас применяют во многих лабораториях и для отбора проб, и для хранения препаратов. Но можно их использовать и для дел куда более ответственных. Например, для выполнения реакций с малыми количествами веществ, неустойчивых к действию воздуха. Техника работы с такими веществами, конечно, хорошо известна. Нужны трех- или четырехгорлые колбы, капельные воронки с трубками для подачи инертного газа, мешалки с герметичными затворами и другие приспособления, которые не у всех есть под рукой. Мало того, даже если все это великолепие в лаборатории есть, оно мало помогает, если нужно проделать реакцию с несколькими миллиграммами неустойчивого вещества: такое количество в обычной колбе попросту размажется по стенке. Вот здесь-то и пригодятся аптечные пузырьки, например, из-под пенициллина. На рисунке показано, как с помощью полоски, выгнутой из жести, и куска мягкой проволоки можно закрепить пробку, которая в таких пузырьках достаточно герметична. А инертный газ — азот или аргон — можно вводить в такой реактор с помощью двух иголок от шприца (из баллона или из резиновой груши). После продувания пузырька в течение нескольких минут эти иголки можно убрать — воздуха там уже не будет — или оставить, чтобы поддерживать слабый непрерывный ток инертного газа. Добавлять в пузырек жидкие реагенты можно с по- Реактор — пенициллиновыи пузырек мощью шприца, позволяющего, кстати, дозировать их точно и с любой скоростью. Если же реагент — газ (например, водород в реакции гомогенного гидрирования), то для его дозирования годится газовая бюретка, присоединенная все к той же иголке от шприца. Перемешивать смесь — даже если ее объем не превышает 0,5 мл — можно магнитной мешалкой. Система, как видите, настолько проста, что пользоваться ею могут не только взрослые, но и юные химики. Тем не менее надежность и удобство конструкции таковы, что ее могут взять на вооружение многие, лаборатории — например, те, в которых приходится ре г у- Щ/ лярно делать определение в органических соединениях активных атомов водорода по Церевитинову. Система проверена в течение длительного времени — я пользуюсь ею в повседневной работе. Г. Д. ХАРАЧ 76
Из писем в редакцию Термочувствительная смесь Как-то я решил сделать пасту для шариковой ручки, долго возился с реактивами, но результаты были неудачными. И вот однажды у меня получился состав, похожий на пасту, но слова, им написанные, не были видны. Попробовал нагреть листок — проступили ярко-малиновые буквы, когда бумага остыла, оии исчезли. Я решил, что этим составом можно выкрасить отражатели из фольги, которые надевают на лампочки новогодней гирлянды. Зажженные лампочки нагревают фольгу, и она «зацветает». Сделать такой состав просто. Сначала в фарфоровой чашечке надо расплавить канифоль и добавить, тщательно перемешивая, небольшими порциями техническое масло (веретенное, трансформаторное), пока не получится Негустая смесь. В отдельной посуде следует растворить фенолфталеин в калиево- литиевом электролите до полного насыщения и вылить жидкость в смесь канифоли и масла. (Наверное, можно взять любую щелочь, но у меня под рукой другой не было.) Соотношение раствора и смеси должно быть примерно 1:3. Теперь осталось добавить немного кислоты, и состав готов. Б. В. МЕРКУРЬЕВ, гор. Джамбул От редакции. Известно, что в зависимости от кислотности среды фенолфталеин может существовать в нескольких формах — окрашенных и бесцветных. Некоторые превращения (обратимое обесцвечивание в концентрированных щелочах) были описаны в «Химии и жизни» еще в 1973 г. (№ 6, с. 85). Однако" опыт, предложенный читателем, более интересен. Механизм здесь, по-видимому, таков: при избытке щелочи малиновая окраска фенолфталеина исчезает из-за перехода хинойдного аниона в трианион. Далее, в канифоли есть так называемые смоляные кислоты с общей формулой С]9Н29СООН. При нагревании подвижность молекул кислот и их сила увеличиваются. Это приводит к тому, что горячие* смоляные кислоты способны связать больше щелочи, чем холодные. И если удачно подобрать концентрации реагентов, то удаление части щелочи приведет к восстановлению окрашенной структуры фенолфталеина. Равновесие АН + ОН" и А" +Н20 (здесь АН — органическая кислота, А" — ее анион) при охлаждении снова сдвинется влево. Очевидно, что для получения надежного эффекта надо добавить щелочи не слишком много (иначе органические кислоты не смогут в должной мере снизить щелочность среды), но и не слишком мало. Именно поэтому не нужны большие добавки кислот. Что случилось с газом? В заметке «Аэрозоль над катализатором» («Химия и жизнь», 1981, № 7) описано интересное явление (определенное авторами как ранее неизвестное), возникающее при прохождении запыленного газа над поверхностью катализатора. Авторы наблюдали влияние ванадиевого катализатора на интенсивность осаждения твердых частиц, содержащихся в газе, причем новые свойства пылевидных частиц Fe203, Al203 и Si02 проявлялись и после выхода газа из зоны катализа. В конце заметки сделан вывод, что над каталитически активной поверхностью действуют какие-то силы, отталкивающие частички аэрозоля, причем авторы считают, что раскрытие механизма наблюдаемого явления может обогатить наши знания о катализе. Мне кажется, что в данном случае нет нужды привлекать к объяснению «какие-то силы*; может быть, прежде чем изменять наши представления о природе катализа, стоит поискать более простое объяснение полученным фактам. Что же произошло при прохождении газа через зону катализа? Ответ, по моему разумению, прост: содержащийся в газе SO2 окислился до трех- окиси серы. В отличие от S02,' трехокись серы или (если в газе есть пары воды и температура не слишком высока) образовавшаяся из нее серная кислота — более тяжелые и достаточно высококипящие соединения. Поэтому оии должны адсорбироваться на поверхности твердых частиц, что существенно увеличивает адгезионную способность последних. Кроме того, возможна хемосорбция S03 окислами железа и алюминия с образованием сульфатов, которая также изменяет свойства частиц. Мое предположение нетрудно проверить экспериментально: достаточно провести опыт без катализатора, добавив в газ столько же S03, сколько образуется при катализе, и проанализировать осажденные частицы на содержание трехокиси серы и сульфатов. В. В. ГОВОРОВ, Москва, Государственный научно-исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов Фотопленка в стиральной машине Недавно по совету журнала «Химия и жизнь» я стал применять поверхностно-активные вещества при окончательной обработке фотопленки. Пленка получается практически чистой, и все же иа ее поверхности кое-где остаются капли воды; я избавляюсь от них с помощью центрифуги. Для этой операции подходит центрифуга домашней стиральной машины, куда я вставляю симметрично две или четыре «улитки» с пленкой. Оставшееся место надо заполнить скомканными газетами. Включаю центрифугу на 3—4 секунды и получаю отличный результат. На пленках нет ни одной капли воды, а время сушки сокращается до 10 минут. С. П. ТУЛУПОВ, Люберцы П
Литературные страницы Воспоминания о жидком гелии Элевтер АНДРОНИКАШВИЛИ В ГОСТЯХ У АНГЛИЙСКИХ ФИЗИКОВ 7 июня 1958 года В. П. Пешков, М. П. Мал- ков и я вылетели в Лондон в качестве гостей Английского физического общества. На аэродроме нас встретили вице- президент этого общества Мендельсон и председатель его криогенной секции доктор Сайке — один из директоров крупной фирмы «British Oxygen», имеющей филиалы чуть ли не во всех странах мира. Мы разместились в отеле «Рембрандт», в котором, по заведенной традиции, останавливаются ученые из Оксфордского университета. Пообедав, отправились осматривать город. Мы побывали на всех главных площадях и улицах, полюбовались великолепно подсвеченными зданиями парламента и Вестминстерского аббатства, покрутились на площади Пикадили-серкус. После этого мы посетили фешенебельный клуб, членом которого состоял д-р Сайке, и библиотеку Royal Society (Королевского общества), где хозяином чувствовал себя Мендельсон. Уже в нижнем вестибюле всем предлагалось говорить шепотом и ходить на цыпочках. Так безмолвно и на цыпочках мы и поднялись на второй этаж, в огромный читальный зал. На площади в несколько сот квадратных метров располагались три или четыре ученых мужа, закрытые от нескромных взглядов развернутыми листами «Тайме» — по-видимому, наиболее популярной здесь газеты. Перед каждым из них на маленьком столике дымилась чашка кофе. Мендельсон молча показывал нам достопримечательности, и мы молча кивали головами в знак того, что поняли то, что он хотел сказать. На самом деле это не всегда было так. На следующий день на машине Мендельсона мы отправились в Оксфорд. Мендельсон — осторожный водитель, и это дало нам возможность вглядеться Продолжение. Начало — в № 1. в живописные пейзажи сплошь зеленой, холмистой, пересеченной многочисленными речками и ручьями Англии, лишенной, однако же, ярких красок. Маленькие городки сменялись деревушками, замками, усадьбами. И все поле зрения — будь то нивы, сады, луга, огороды или даже леса — было поделено изгородями и заборами на квадраты и прямоугольники неравной величины. Своеобразное отражение частной собственности. Наконец и средневековый городок Оксфорд с его узкими улочками, старинными зданиями, башнями и церквями. Город, который живет ради университета и объединенных вокруг него научных лабораторий, двадцати мужских колледжей и трех женских. Больше половины населения города составляет студенчество. Кларендонская лаборатория, в которой трудятся наши коллеги-физики, размещается во вполне современном и комфортабельном здании, окруженном цветниками и лужайками. Краткое знакомство с директором Кларендонской лаборатории профессором Блинни, крупнейшим для тех лет специалистом по электронному парамагнитному резонансу, и мы в комнате доктора Кёрта. — Ну, показывайте, чем вы тут занимаетесь, — провозглашает Вася Пешков, потирая руки и предвкушая интересные беседы. — Профессор Пешков, — ответил Кёрт, известный в своей области физик, — мы занимаемся здесь ядерным адиабатическим размагничиванием. — И до каких температур дошли? — До миллионной одного градуса в абсолютной шкале. — Не думаю! — Но правда до миллионной, профессор Пешков, — возражал ему англичанин. — Как устроена установка? Чем измеряли? Как измеряли? — сыпались Васины вопросы. — Что ты к нему пристал,-» — сказал я по-русски, обращаясь к Пешкову, — 78
ты ведь этой проблемой никогда не занимался!.. Но это только подзадорило главу нашей делегации. — Вы не могли получить меньше одной стотысячной градуса, одной миллионной у вас быть не могло, — резюмировал Пешков. Хозяин обиделся. — Давайте считать, — предложил Пешков. Через пятнадцать минут спор затих и стороны положили на стол карандаши и логарифмическую линейку. — Я же говорил, что одна стотысячная, — бросил нам через плечо Вася, и мы пошли осматривать хозяйство доктора Мендельсона. Слава богу, тут уж обошлось без происшествий. Ланч состоялся в двухэтажной квартире Мендельсона. В ее планировке узнаю черты родного Капичника. Во время ланча — непринужденное знакомство с многочисленной и радушной семьей хозяина, на прощание — маленькие сувениры гостям. Затем осмотр университета, его библиотек, его конференц-залов, зала заседаний ученого совета. Все помещения торжественны и такие же торжественные в них члены ученого совета: в мантиях, продолжающие соблюдать традиции и обряды шестнадцатого века. Пешков обедает в колледже, членом которого является Мендельсон, Мал- ков — гость колледжа, в котором состоит Кук, я приглашен в колледж к Бергману. Все они бывшие участники Московской встречи криогенных физиков. В назначенное время все три джентльмена явились в нашу гостиницу, чтобы повести нас обедать. Я замешкался с бритьем. Бергман явно нервничал. Наконец, когда я был готов, он буквально выбежал на улицу. — Скорее, скорее, мы опаздываем, — говорил он мне, оборачиваясь через плечо и торопясь впереди меня. — Не на пожар же, — ответил я ему в шутку, не понимая серьезности положения. Между тем Бергман развернул на ходу пакет, который он нес под мышкой,и, не останавливаясь, стал надевать профессорскую мантию на плечи. Идти стало неудобно и, приподняв ее полы, он почти бегом кинулся по направлению к колледжу. Конечно, мы опоздали. Все преподаватели колледжа уже стояли вокруг стола и не садились, ожидая нашего прихода. Как только мы вошли, мастэр колледжа сделал замечание Бергману, а мне указал жестом пройти мимо его стула, стоявшего во главе стола. Я не понял жеста. Я подумал, что этот стул предназначается мне, как гостю. Я уже хотел сесть на него, но тут заметил еще один пустой стул по правую руку от председательского места и занял его, не ударив лицом в грязь. Мастэр колледжа взял в левую руку дощечку с приклеенной к ней бумагой, на которой крупным шрифтом были напечатаны слова молитвы. Постучав правой рукой, вооруженной деревянным молотком, по столу, мастэр водворил молчание и прочел молитву. Все перекрестились и сели за стол. Мы сидели на возвышении в конце огромного зала, построенного в готическом стиле, с почерневшими от времени массивными потолочными балками. Перпендикулярно столу преподавателей тянулись длинные столы и скамьи, предназначенные для студентов. Несколько сот первокурсников и второкурсников, вкушая пищу, внимательно следили за тем, как ведут себя преподаватели, что и как они едят. Трапеза окончена, мастэр снова постучал по столу молотком, прочел другую молитву и пригласил всех преподавателей к себе в апартаменты. Камин, горевший, несмотря на летнее время и хорошую погоду, удобные кресла, вино, печенье, фрукты, кофе, папиросы и сигары были к услугам приглашенных. Это были люди всех специальностей, объединенные общей принадлежностью к колледжу, хранители его традиций, особенных для каждого колледжа. В беседе принимали участие физики, математики, богословы, юристы, лингвисты, химики, географы, астрономы, медики, агрономы, инженеры. Разговор был то общим, то разбивался на отдельные темы, в обсуждении которых принимало участие два-три человека. Прекрасная, надо сказать, обстановка, способствующая зарождению новых дисциплин на стыке наук, таких, например, как физика и молекулярная биология, математика и лингвистика и т. д. Часа через полтора один из преподавателей снял мантию и начал прощаться. — Куда же вы это так рано сегодня? — спросил мастэр. — Я обещал жене отвести ее сегодня в театр. — Но вы меня не предупредили об этом заранее! Преподаватель покраснел, надел мантию и снова опустился на стул. — Что, разве это не добровольное времяпрепровождение для членов колледжа? — спроси^ я удивленно у Бергмана. — Мы обязаны проводить в колледже определенное число дней в неделю, — ответил он. — У каждого из нас помимо квартиры в городе имеются здесь свои апартаменты, в которых мы ночуем и которые уже не доступны для членов наших семей. Хотите посмотреть колледж? 79
И мы отправились бродить по учебным комнатам, дворам и дворикам, преподавательским апартаментам и студенческим кельям: кельям, в которых в средневековье жили монахи. — Не во всех колледжах такие неуютные помещения для студентов, как у нас. Новые колледжи гораздо комфортабельнее, чем этот, но зато наш один из самых старых, а потому и один из самых привилегированных и аристократических, — объяснил мне мастэр, когда мы вернулись в его апартаменты. Так же, как и преподаватели, студенты данного колледжа учатся на самых различных специальностях. Вся их внеуни- верситетская жизнь проходит здесь. Здесь для них ведутся практические занятия, здесь они получают консультации и по специальности, и по общеобразовательной литературе, Здесь для них сосредоточены спорт и религия, наконец, здесь они спят, едят и пьют. А университет? Университет объединяет на лекциях и на лабораторных занятиях всех студентов данной специальности, независимо от их принадлежности к тому или иному колледжу. На университетских занятиях мужские колледжи встречаются с женскими. Но университет отнимает у студента только небольшую часть времени по сравнению с колледжем. Вечером состоялся прием у доктора Кука. Все старшие преподаватели физики, да и не только физики, были здесь со своими женами. Как-никак, а все-таки надо познакомиться с членами первой делегации советских криогенщиков, представляющей всемирно известную научную школу. Были приглашены все отличившиеся своими работами лица из числа прикомандированных к Кларен- донской лаборатории: индийцы, американцы, голландцы. Прием прошел оживленно, в непрерывном общении. ДОКТОР ШОНБЕРГ И ПРОФЕССОР МОТТ В Кембридже нас встретили Шонберг, Холл, Вайнен. Мы подошли к Мондов- ской лаборатории,- построенной в свое время для Капицы, и увидели на одной из ее стен изображение крокодила. «Крокодилом» называли лорда Резер- форда. Теперешний директор Мондовской лаборатории Шонберг хорошо говорил по-русски, его родители выходцы из дореволюционной России, сам он три года провел в Капйчнике. — Михаил Петрович будет гостем моего колледжа, Василий Петрович — гостем Пембрук-колледжа, членом которого состоит Вайнен, а Элевтер Луарса- 80 бович будет гостем Эммануил-колледжа, у Холла. Сейчас вы оставьте ваши чемоданы здесь, чтобы не таскаться с ними, выньте пижамы, зубные щетки и то, что вам еще понадобится, и идите умываться в ваши колледжи, — скомандовал Шонберг. С пижамными штанами и куртками в руках, с карманами, набитыми мыльницами, бритвами и пастами, мы разошлись по разным улицам, чтобы через 40 минут встретиться в апартаментах знаменитого профессора Мотта, мастэра Киз-колледжа и профессора физики Кембриджского университета. Полированный стол без скатерти был сервирован на десять человек. Появился высокого роста, рыжеватый, гладко выбритый профессор Мотт, на верхнюю губу которого ниспадали довольно внушительные усы, произраставшие из носа, а на щеки — не менее внушительные баки, произраставшие* из ушей. — А! Профессор Андроникабили, — сказал он, протягивая мне руку. — Ну какое у вас трудное имя, мы никак не можем произнести на лекциях название вашего эффекта: Андроникабили-экспе- римент. А наши студенты даже не любят вас потому, что на экзаменах, когда они, знаете ли, волнуются, они совсем не могут выговорить название вашего эффекта и нам приходится их поправлять. — Профессор Пэшков! Профессор Мэлков! — говорил он, благосклонно пожимая руки. Все сели за стол. Огромный лангуст, поданный служителем во фраке, занимал внимание первые десять минут. Потом разговор разгорелся. Бокалы подняты, тост за советскую науку произнесен, тост за английскую науку следует за ним, и хозяин ведет нас осматривать колледж. На стенах портреты всех его мастэров, начиная с XVI века. Отдельно висит портрет некоего Титу- са Отса, к которому подводят всегда и всех гостей. Этот мастэр несколько веков тому назад проворовался и был казнен. Но его портрет продолжал висеть для внушения. Профессор Мотт, подробно ознакомив нас с многовековой историей своего колледжа, любезно провожает нас до ворот. Доктор Шонберг возглавляет нашу экскурсию по Кембриджу. — Вот это Тринити-колледж, что значит по-русски «Колледж Святой Троицы», его членом состоял Ньютон. В том месте, где мы стоим сейчас, Ньютон, похлопав в ладоши, определил по эху, глядя на секундную стрелку часов, скорость звука. Двое из нас в ту же минуту захотели хлопнуть в ладоши, подражая Ньютону/ — Нет, нет, этого нельзя! — испуганно остановил их Шонберг. — Хлопать здесь в ладоши имеют право только чле-
кы данного колледжа, и то не все, а только старшие члены. Пересечь двор по газону тоже имеют право только члены колледжа. Правда, с каждым членом по газону может пройти один гость. — Между прочим, в этом колледже состоял и Петр Леонидович Капица, — пояснил нам Шонберг. — Сейчас мы можем подняться в знаменитую библиотеку Тринити-колледжа, где занимался Ньютон и где сохранился стол, за которым он сидел. И мы дружно взбираемся на третий этаж, испытывая настоящий душевный трепет. — А вот зал, в котором раз в год устраивается прием. На этот прием каждый из членов колледжа может привести свою жену. Но такая привилегия дается женщине только один раз в год. У каждого колледжа есть своя отличительная черта: один славится своими цветниками, в другом живут особенно певучие птицы, третий из века в век содержит замечательный церковный хор, и субботними вечерами, да и в воскресенье утром, храм этого колледжа заполнен молящимися. Наконец, завершив осмотр, мы идем пить чай. — Теперь, — рассудительно говорит Шонберг, — я формально приглашаю всех вас на чашку чая в мой колледж. Мы принимаем формальное приглашение и направляемся в огромный зал, в котором ja эти часы работает буфет. Формальность приглашения, в понимании Шонберга, состоит в том, что, кроме нас троих, все платят за себя. Теперь до обеда мы свободны для осмотра Мондовской лаборатории Королевского общества и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. ХОЛЛ И ВАЙНЕН У СЕБЯ ДОМА Что же это такое: Мондовская лаборатория? Это сравнительно небольшое здание, построенное при Кембриджском университете Королевским обществом на средства, которые завещал некий меценат Монд. Впрочем, заниматься благотворительностью тоже дело выгодное, так как крупные землевладельцы и промышленники освобождаются от налога на ту сумму, которую они внесли в фонд развития науки и высшего образования. Интересно, что всемирно известная Кавендишская лаборатория является частной собственностью, она построена непосредственно на средства наследников известного английского ученого Генри Кавендиша. Ее первым директором был Максвелл. Лаборатория — принад- пежность Кембриджского университета, который тоже никак нельзя считать государственным учреждением: у него имеются свои земли, которые он сдает в аренду, у него свои ценные бумаги, с которых он получает проценты, у него свои производственные заведения, с которых он получает доход. Он расходует по своему усмотрению плату за обучение, выдает стипендии, платит зарплату, получает крупнейшие пожертвования. И все это делается хотя и с ведома государства, но безо всякого контроля с его стороны. По такому же финансовому статусу живут и колледжи, каждый вполне независимый в финансовом отношении и от государства, и от университета, и от других колледжей. В Мордовской лаборатории 1 2 ученых и среди них Пиппард, Вайнен и Холл. Маленький магнитный зал, как у нас в Капичнике, только гораздо меньше. Из него ведут двери в лаборатории. Тоже как у нас в Капичнике. Нет! Это просто маленькая модель Капичника, только гораздо более бедная, хуже обставленная,, с неоштукатуренными стенами. Холл показывает свой эксперимент: желая найти новые подтверждения теории Фейнмана, он подвесил диск, покрытый песчинками, внутри вращающегося стакана, заполненного гелием-11. Диск совершает гармонические колебания вокруг оси, а квантованные вихри Онса- гера—Фейнмана, присосавшись к песчинкам, ускоряют его движение. Уровень жидкости в стакане постепенно меняется, меняются условия резонанса, и влияние вихрей на движение диска то ослабевает, то усиливается. И Холл наблюдает, как меняется со временем период колебания. Этот эксперимент послужит прообразом другого эксперимента, который через несколько месяцев поставим мы с Джелилом. В это же время Вайнен объясняет свой опыт Пешкову. Ему удалось с помощью очень тонкого метода наблюдать, что движение атомов гелия вокруг проволочки, на которой закрепился вихрь, действительно квантуется в полном согласии с концепцией Онсагера—Фейнмана. Опоздав к началу этого рассказа, я переспрашиваю у Пешкова сущность опыта. Пешков^ прерывает Вайнена на полуслове, объясняет мне в чем дело и доканчивает рассказ Вайнена, даже не дослушав его. Пешков рисует на доске результаты, которые должен был бы получить и действительно получил Вайнен. Холл и Вайнен поражены его интуицией и дружно аплодируют ему. Пешков действительно понимает физику с одного намека, если это не противоречит его предвзятым точкам зрения. Pi
Потом мы с Холлом идем обедать в его колледж, а Пешков — с Вайненом в его колледж. За обедом Пешков схлестнулся с богословом, а у меня все прошло, на счастье, без происшествий. Потом Холл и я долго сидим в отведенных мне апартаментах и объясняем друг другу результаты наших опытов. Вечер заканчивается в коттедже Шон- берга, гости которого потрясены спектаклем МХАТа, в ту пору гастролировавшего в Англии. КОНФЕРЕНЦИЯ В ЛЕЙДЕНЕ Шестая Международная конференция по физике низких температур (LT-VI) открылась 16 июня 195В года в Лейдене. Лейден — это колыбель физики низких температур. Здесь в 1908 году Ка- мерлинг-Оннес впервые ожижил гелий, здесь он же открыл сверхпроводимость, здесь был найден фазовый переход ге- лия-1 в гелий - II при охлаждении этой жидкости до 2,172° К. Крупнейшие физики — Де Гааз, Лоренц, Кеезом — трудились здесь на протяжении десятков лет, накопив огромный фактический *ла- териал. В 1958 году Лейденской лабораторией руководил профессор Гортер. Энергичный, распорядительный, простой в обращении, человек широкого научного профиля, Гортер посвятил несколько теоретических исследований и жидкому гелию. Он же стимулировал постановку важных экспериментальных исследований в этой области. Среди делегатов конференции было много интересных для криогенщиков лиц. Еще до ее открытия мы познакомились с большинством из них: с Тиссой, тихим и очень дружелюбным человеком, старавшимся вспомнить русскую речь, которую он выучил, работая до войны в Харькове; с Холлис-Халлетом и Вайненом. Были уже знакомые нам Холл и Дэш. Да, много было там всякого народа, который мы знали не только по имени, но как повторителей наших опытов и продолжателей начатых нами экспериментов. Например: братья Вильям и Генри Фербанк — теперь уже именитые профессора, начавшие свой путь в физике с повторения опытов Пешкова со вторым звуком. Всего несколько лет назад Пешков следил за первыми шагами братьев Фербанк в области физики жидкого гелия. Их статьи были наполнены радостными высказываниями по поводу того, что им удалось получить достаточно низкую температуру, удалось возбудить второй звук, точно следуя методике Пешкова. И не было предела их радости, когда они получили результаты, вполне сходные с пешковскими. Даже по первым их статьям можно было догадаться, что это жизнерадостные и самодвижущиеся люди, которые, наверное, скоро выйдут в хорошие физики. Такими мы и увидели всю эту компанию. Только В. Фербанк теперь посвятил себя сверхпроводимости. Где были Фербанки, неотличимые друг от друга, — там было оживленно, весело и остроумно. Их доброжелательность бросалась всем в глаза. Впоследствии в лаборатории старшего брата, Вильяма, было экспериментально зарегистрировано еще одно явление, в котором законы квантовой механики проявлялись в макроскопических объемах сверхпроводящих металлов. На конференции были и те, чьи работы были нам известны с первых же дней наших исследований в области низких температур: профессор Доунт, переехавший из Оксфорда в Штаты, доктор Мендельсон, профессор Ален... Наконец/ наступили долгожданные минуты открытия конференции, на которой должен был выступать Фейнман. ФЕЙНМАН Он незримо присутствовал во всех моих экспериментах начиная с 1947 года. Но в течение по крайней мере восьми лет я знал об этом ученом только как о творце нового математического аппарата современной физики, хотя и работал на его будущую теорию сверхтекучести. Фейнман тоже долгие годы не знал обо мне ничего, так как до 1953 года он не занимался проблемой жидкого гелия. Но с пятидесятых годов Фейнман становится общепризнанным лидером учения о сверхтекучести. Мы увиделись впервые здесь, 16 июня 1958 г. на VI Международной конференции по физике низких температур. Я уже знал его оригинальную и образную манеру писать статьи, исполненные ясного физического смысла. В этих сугубо научных статьях сквозила эмоциональность автора. Одна начиналась словами, характерными скорее для экспериментатора: €<Я старался заставить жидкость породить вихри, породить некий вид потенциального течения». В другой статье он жалуется: «Я уже опубликовал несколько работ по этой проблеме, когда узнал, что восемью годами раньше Онсагер также высказал сходные мысли». Его манера говорить оказалась столь же образной. После приветственных речей организаторов конференции и отцов города на кафедру взошел красивый, спортивного вида человек и, протянув в зал руки, быстро посмотрел направо, потом налево. Казалось, что сейчас он взмахнет палочкой и заиграет оркестр. 82
Вместо музыки послышались слова: — Я езжу с конференции на конференцию, чтобы встретиться с профессором Ландау, и очень сожалею, что нигде не могу его найти. Прежде всего, потому, что я работаю по теории жидкого гелия, в которой он сделал очень много, и мне хотелось бы поговорить с ним о многом. Но вместо этого каждый раз мне приходится делить доклад, который, как предполагалось, сделает он сам. И приятным баритоном Фейнман заговорил о жидком гелии. Его руки, протянутые в аудиторию, описывали какие-то сложные фигуры, показывали, как двигался бы сверхтекучий гелий в тех или иных условиях. Длинными тонкими пальцами он демонстрировал, как ротон (предложенный Ландау квант тепловой энергии) накручивается сам на себя, подобно дымовому колечку, и почему у него, у этой квазичастицы, имеется импульс даже тогда, когда он неподвижен. Ясность изложения достигала предела. — Ну, как вам нравится Фейнман? — спросил меня Шонберг. — Очень нравится! Он мне показался очень музыкальным и ритмичным. — Так, значит, вы о нем уже все знаете?! — Да нет, я никогда не слышал о том, что он за человек. — Тогда я расскажу вам кое-что. Он признанный член жюри на всех состязаниях джаз-оркестров. Чувство ритма у него развито настолько, что он может ударить по столу правой рукой любое заданное число раз, а левой в это время отбивает другой заданный ритм. И так в интервале от 1 до 20. Например, правой рукой будет отбивать 19, а левой 13; или 7 и 10. Сколько вы ему закажете для правой и левой рук — столько он отобьет. Кроме того, он страстный охотник и рыболов. Вообще, очень интересная персона. Хотите я вас с ним познакомлю? — Познакомьте, пожалуйста! Мы подошли к толпе ученых, плотно окружавших Фейнмана, но так, что между ним и ближайшими к нему коллегами (физики сказали бы — первой координационной сферой) сохранялось почтительное расстояние. — Профессор Фейнман! — крикнул Шонберг, протискиваясь через толпу, — я хочу познакомить вас с профессором Андроникашвили. — О! Профессор Андроник-ашви- ли! —воскликнул он, запинаясь на моей фамилии, — как рад я с вами познакомиться и как, наверное, приятно носить такую фамилию! И он, взяв мою руку, долго не отпускал ее, пристально разглядывая меня. — Наверное, носить фамилию Фейнман еще гораздо приятнее, — ответил я на комплимент комплиментом и, очень смутившись его вниманием и интересом ко мне, нырнул за спины окружавших ученых. Но мой маневр не удался. Фейнман протиснулся вслед за мной и стал расспрашивать про Капицу, Ландау, Пешкова, про меня. Я тут же познакомил его с Пешковым. — Какая школа по физике низких температур в Советском Союзе! Какая школа! — все приговаривал Фейнман. — Genius, genius (гений, гений), — шептали вокруг, когда проходил Фейнман. Он был вовсе не прост в обращении — этот «джиниус». Он огрызался на собратьев ученых, язвил, и люди боялись подходить к нему с необдуманными вопросами. Но с нами, советскими физиками, он обращался по-другому. Он интересовался, чем занимается Ландау, что тот конкретно думает о той или иной проблеме. Спрашивал, почему в печати давно не было моих работ по гелию, где я тружусь и чем занят сейчас. Узнав, что я стал заниматься космикой, он подробно расспросил о тех опытах, | в которых мы с Марком Бибилашвили двумя годами раньше определили величину поперечного импульса мю-мезо- нов и из которых следовало, что элементарные частицы имеют какую-то внутреннюю структуру. Потом разговор зашел о работе моих сотрудников Отара Шахулашвили и Кэто Костанашвили, выполненной на синхрофазотроне в Дубне. Он хотел знать все подробности их экспериментов. С ходу предложил мне ехать прямо из Лейдена вместе с ним на конференцию по физике высоких энергий в Женеву, чтобы доложить о результатах всех этих работ. В нем чувствовался очень живой и подвижный ум. Его поведение чем-то напоминало поведение Ландау. Будучи очень общительным, он тем не менее чурался людей, которые казались ему неинтересными профессионально. Заметив, что, являясь на конференцию, он отыскивает советских физиков, многие стали заранее группироваться вокруг нас, чтобы попасть в орбиту Фейнмана. Как-то раз, после осмотра знаменитой Лейденской лаборатории, мы стояли с ним и Пешковым, прислонившись к забору. Пешков спросил его, не собирается ли он посетить Советский Союз. — Нет, — сказал Фейнман, — я боюсь остаться голодным. — У вас совершенно неправильное представление о Советском Союзе, — вмешался в разговор я. — Да я не о том, — ответил Фейнман. — Если я поеду в СССР, то останусь голодным в Штатах. — Ну, тогда другое дело, — сказал я, и разговор прервался. 83
Однажды мы с Фейнманом в компании английских физиков сели в чью-то машину и поехали в Гаагу, откуда он должен был отправиться дальше, в курортный городок, в котором поселился на время конференции. По дороге я обратился к нему: — Скажите, доктор Фейнман, когда вы начали заниматься гелием? — Ха! — ответил он, — с того дня, как прочитал вашу работу «Два вида движения в гелии-11». — Бросьте шутить! — Я не шучу. Мне сказали, что какой-то Андроникашвили написал статью о том, что гелий-М может стоять и двигаться одновременно. Чепуха, подумал я. Это какой-то сумасшедший. Потом я услышал об этой работе второй раз. Дай, думаю, посмотрю, кого благодарит этот Андроникашвили. Оказывается, благо-, дарит Капицу и Ландау. Тогда я решил, что в одном институте не может быть сразу трех сумасшедших, и постарался понять, в чем тут дело. А потом заинтересовался этой проблемой и стал работать сам. Очень смутившись, я поспешил перевести разговор на другую тему, спросив, сколько ему лет. — Сорок, — с необычайно американским акцентом ответил Фейнман, употребив звукосочетание «форри» вместо обычного «фо'ти», и снова вернулся к жидкому гелию. — Советская школа пока непревзойденная школа, — и он начал перечислять по именам всех наших ученых, внесших вклад в науку о сверхтекучести. Как-то раз Пешков предложил устроить неофициальный семинар по свойствам жидкого гелия и квантованных вихрей. Мы собрались в одной из аудиторий Лейденского университета. Присутствовали Фейнман, Холл, Вайнен, канадский физик Эдварде, кто-то из голландских хозяев, Пешков и я. Рассказывали о том, кто что собирается делать. Вдруг Фейнман предложил: — Хорошо бы измерить время жизни вихрей после внезапной остановки вращения гелия. — Одна минута, — сказал я. — Тридцать минут, — сказал Фейнман. — Одна минута, — я настаиваю на этом как экспериментатор. — Тридцать минут, — я гарантирую это как теоретик. Конечно, вернувшись домой, я тут же поручил своему аспиранту поставить эксперимент и убедился, что в колебательном режиме время жизни вихрей порядка одной минуты. Но спустя несколько лет мы с Джели- лом Цакадзе выяснили, что существует и другой тип вихрей, время жизни которых — около тридцати минут. Так что в споре, состоявшемся в Лейдене, мы оба были правы. Семинар почему-то прошел вяло. Молодые люди — Холл и Вайнен, несмотря на свою одаренность и постоянный контакт с Фейнманом, явно чувствовали себя в его присутствии не в своей тарелке, и мы скоро закруглились. Возвращаясь с семинара, Фейнман снова стал расхваливать советских физиков. — В свое время это были лучшие работы по низким температурам. Напри-: мер, второй звук, открытый Пешковым! Сколько народа во всех странах продолжают им заниматься, а самые точные измерения принадлежат все-таки Пешкову. Но теперь появились очень, очень хорошие работы. Холл, Вайнен... А завтра вы услышите замечательную работу Ярнейла, сотрудника Лос-Аламосской научной лаборатории, о рассеянии нейтронов на гелии-11. — Почему вы работаете не в университете, а в Пасаденском технологическом институте? — Потому, что там есть и хорошие экспериментаторы, без которых мне не обойтись, и хорошие теоретики. — Кого вы имеете в виду? —" Из экспериментаторов — Джона Пеллама, из теоретиков — Марри Гелл- Мана, О, это голова! — добавил он с восторгом, говоря об этом, тогда молодом, ученом, ставшим впоследствии лауреатом Нобелевской премии за работы в области физики высоких энергий. Назавтра состоялся доклад Ярнейла. Он рассказал, как из данных по рассеянию нейтронов была получена дисперсионная кривая Ландау. Эту кривую, изображающую зависимость энергии ротонов от их импульса, Ландау построил по интуиции. Теперь она была подтверждена с необычайной точностью: точки Ярнейла легли прямо на кривую, проведенную Ландау. Зал рукоплескал докладчику. Это была действительно одна из самых изящных по замыслу и трудных по исполнению работ. В ее основе лежало еще одно исследование Фейнма- на. Однажды вечером мы с Пешковым поехали в курортный городок, где жил Фейнман. Было приятно искупаться в море и поваляться на пляже. Изумительный песок и абсолютно мелкое море. Чтобы дойти до места, где можно плавать, надо пройти сотни метров, и некоторые купальщики пользовались для этого наемными лошадьми, верхом на которых они добирались до глубины. Мы мирно беседовали, валяясь на песке, когда увидели Фейнмана. Он шел 84
босиком, в брюках, но с оголенным торсом, рядом с молодой и красивой блондинкой, ведя за руку четырехлетнего карапуза. Карапуз плелся по песку, задрав голову, и смотрел на Фейнмана влюбленными глазами. — Фейнман! — закричал я, отделившись от Пешкова. — Андрошкинавили! (Я пожалел, что к обнаженной груди моей не была приколота конференционная табличка с моей фамилией.) —Вы же собирались уехать в Женеву? — Да, но... — и он показал глазами на блондинку в купальном костюме. — Это ваш сын? — Это ее мальчик. — Леди приехала из Штатов? — Она настоящая голландка. Я познакомился с ней здесь. — Но вы женаты? — А вы? — Я — нет. — О! Clever man! Я тоже холост, и предпочитаю быть чистым интеллектом. — О! Вы, несомненно, чистый интеллект, — ответил я всерьез и в шутку одновременно и выразительно поглядел на даму. Фейнман захохотал. — Но когда же вы едете в Женеву? Он снова взглянул на свою спутницу. — А вы? Решили тоже ехать в Женеву? Вам будет там очень интересно; соберется много думающих людей... Но на этой, так называемой Рочестер- ской, конференции 1958 года наша с Би- билашвили работа была разобрана по косточкам без нас. — Мы с Пешковым собираемся в Москву дня через два... — А вот Пешков, — Фейнман, обращаясь к своей даме, показал рукой на Васю. — Подойдем к нему. — Он в очень коротких штанах, — сказал я, не зная как перевести на английский слово «плавки». — Он стесняется подойти к даме. — Ну, тогда счастливого полета! — И вам тоже! И мы разошлись. Когда мы вернулись в Москву, на нас налетел Ландау. Он подробно расспрашивал о том, что представляет собой Фейнман, каков с виду и что он думает конкретно по той или иной проблеме физики. И нам пришлось войти в образ Фейнмана. Многие западные физики очень дорожат мнением Фейнмана о себе. Как-то раз к нам в Тбилиси приехал профессор Джон Пеллам с супругой. Это был тот самый Пеллам из Пасаденского технологического института, о котором мне с такой похвалой отзывался Фейнман в Лейдене. — Как хорошо к вам относится Фейнман, — сказал я Пелламу, когда мы ехали в машине осматривать город. — Откуда вы знаете? — спросил Пеллам, густо покраснев. — Он мне сам говорил. То, что вы работаете в Пасадене, — одна из причин, почему и он работает там же. При этих словах залилась краской и миссис Пеллам. — О, вы, наверное, преувеличиваете, — промямлил Пеллам. — Ах! Какой это интересный человек, — защебетала его жена. — В Фейн- мане много детского, и он очень любит детей. Однажды он был приглашен в гости, и целый вечер провозился на ковре с детьми, не обращая никакого внимания на взрослых. Он так музыкален, так ритмичен. Он может целыми днями играть на барабанах; у него дома целая куча барабанов — самых разных, из Индии, из Японии, из Южной Америки, да откуда хотите. Наперебой они начали рассказывать, как Фейнман с утра, еще не встав с постели, начинает играть на барабане. Потом, одевшись, играет на трубе, и снова барабанит, вычисляя между делом интегралы. И снова барабаны, труба и интегралы. И так до вечера, когда он садится в ванну, не расставаясь с барабаном, ремень которого перекинут через плечо. Не знаю, что здесь правда и что вымысел. Но несомненно, что где-то внутри себя Фейнман всегда ощущает какой-то ритм, который он не может не выразить действием... Окончание следует 85
Нобелевские премии 1981 года ФИЗИКА Половина премии присуждена К. М. Зигбану (Швеция) за разработку рентгеноэлект- ронной спектроскопии высокого разрешения. Вторая половина — Н. Бпомбергену и А. Шввлову (США) за исследования в области лазерной спектроскопии. Три десятилетия назад Н. Бломберген и А. Шавлов совсем молодыми начинали свой путь в физике с области, которая с первых дней своего существования стала близкой для химиков,— с радиоспектроскопии. Фундаментальная монография Ч. Таунса и А. Шавлова «Радиоспектроскопия» долгие годы была настольной книгой всех физиков, стремившихся поставить новые методы и идеи на службу химии, молекулярной физике, биологии, а также их прикладным разделам. Та- унс получил Нобелевскую премию в 1964 году, вместе с Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым. Это было, выражаясь высоким стилем, утро лазерной эры. А ее зрелость — реальность наших дней, и Шавлов своими работами 60-—70-х годов во многом способствовал ее скорому расцвету. Научная судьба Бломбер- гена также связана с судьбами замечательных представителей советской науки. Когда за месяц до начала Великой Отечественной войны Е. К. Завойский вместе с С. А. Альтшулером и Б. М. Козыревым наблюдал первые сигналы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), одной из причин, заставивших их отказаться от немедленной публикации, была загадка ядерной магнитной релаксации. Теоретики с полным основанием утверждали тогда, что механизм этого явления непонятен, и делали вывод, что наблюдать ЯМР едва ли возможно*. В 1944 году, отталкиваясь от этой загадки, группа Завойского открыла второй важнейший метод радиоспектроскопии — электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). А еще через четыре года выпускник Лейденского университета Бломберген, сделавший важный шаг к разгадке проблем ядерной магнитной релаксации, был приглашен открывшим ЯМР профессором Э. Перселлом в Гарвард. В 1948 году появилась знаменитая статья «БПП» (Бломберген, Пер- сел л, Паунд ), разрешившая основные проблемы релаксации в жидкостях и аморфных твердых телах. В это же время Перселл на основании данных ЯМР сформулировал концепцию отрицательной спиновой температуры — важную веху на пути к созданию лазера. Когда лазер был создан, гарвардский профессор Бломберген вскоре стал признанным экспертом в вопросах нелинейной оптики, автором серии первоклассных исследований, которые и отмечены ныне Нобелевской премией. Благодаря исследованиям Бломбергена и Шавлова привычная для химиков спектроскопия поглощения обрела второе дыхание: применение открыт и я Басова, Прохорова и Таунса резко повысило ее чувствительность и информативность, позволило широко внедрить анализ спектров с помощью ЭВМ. Лазерные спектрометры становятся повседневными рабочими приборами в химических, биологических и иных лабораториях. Метод исследования, который прославил третьего лауреата этого года — 63-летнего Кая Зигбана, тоже не назовешь новым: рентге- ноэлектронная спектроскопия известна уже многие десятки лет. Однако именно благодаря работам этого потомственного спектроскописта, сына не менее известного Карла Зигбана, состоялся полный пересмотр всех технических решений, нашли широкое применение ЭВМ — * См. «Химию и жизнь», 1973, № 4. и возможности метода совершили качественный скачок. Рентгеноэлектронная спектроскопия стала инструментом объективного контроля теоретических построений квантовой химии (см. «Химию и жизнь, 1976, N9 12), вошла в * обиход химиков-аналитиков. И кто скажет, что вдохнуть новую жизнь в давно известный метод менее важно, чем изобрести новый? 29 лет отделяют нынешнюю премию от той, что получил Перселл совместно с Ф. Блохом за разработку метода ЯМР. Скончался, не удостоившись Нобелевской премии, Е. К. Завойский. Стали обиходными, знакомыми каждому химику ЯМР и ЭПР. Все шире внедряются в химический быт новые, достигающие невиданной чувствительности и разрешающей способности методы исследования, разработан-, ные трудами физиков разных стран и разных поколений. Нобелевская премия этого года — знак признания ученым миром чрезвычайной важности этих трудов. Доктор физико-математических наук Э. И. ФЕДИН ХИМИЯ Премия присуждена К. Фукуи (Япония) и Р. Гоффману (США] за достижения в разработке квантовой теории реакций органических соединений. Органическая химия долгие годы оставалась наукой сугубо эмпирической. Принципиальный сдвиг произошел в двадцатых годах нашего века с появлением квантовой механики. Тридцатые годы ознаменовались следующим скачком — появлением теории молекулярных орбйталей (МО). Согласно этой теории, электроны, связывающие атомы в молекуле, располагаются на особых, отличающихся от атомных уровнях энергии. И каждому уровню соответствует электронное облако характерной формы — МО. Теория МО позволила успешно описать строение, электронное устройство многих органических соединений. Так, например, были выведены правила, позволя- 86
ющие предсказать, будет ли еще не синтезированное соединение ароматическим. Но ведь химики изучают молекулы не в статическом, застывшем состоянии — это скорее забота физиков. Гораздо важнее для химика превращения одних молекул в другие. Можно ли оперировать МО также при описании превращений молекул? Да, и весьма плодотворно! Одним из первых, кто ответил так, был К. Фукуи. В 1952 — 1954 годах им была предложена так называемая теория граничных орбиталей. Ведь, по сути дела, любая органическая реакция — это перестройка МО молекул-реагентов в новые МО, принадлежащие уже молекулам-продуктам. Фукуи же показал, что в первом приближении для описания этого процесса можно ограничиться рассмотрением МО только двух типов. Наиболее высоко расположенных, но еще заполненных электронами — и лежащих прямо над ними самых низких из числа пустых. Такие-то орбитали и получили название граничных. Теория Фукуи была разработана на примере хорошо исследованных экспериментаторами реакций электро- фильного замещения в ароматических ■ соединениях, а позднее с неменьшим успехом распространена на реакции других типов, в том числе и на так называемые согласованные реакции, в ходе которых перераспределение электронов между реагентами происходит синхронно и никакие промежуточные частицы не возникают. Однако МО — это не только «ступеньки» на энергетической лестнице, но и облака строго определенной формы. А раз так, можно говорить и об их симметрии. В 1965 году Р. Б. Вудворд и Р. Гоффман, рассмотрев широкий круг согласованных реакций, сделали вывод о том, что в их ходе орбитальная симметрия сохраняется. И во многих случаях можно сделать то, что для химиков веками было несбыточной мечтой,— точно предсказать осуществимость реакции и ее направление. Порой для этого достаточно лишь проанализировать симметрию граничных орбиталей. Правила Вудворда—Гофф- мана вызвали широчайший резонанс в химическом мире — не только из-за их предсказательных возможностей, но и потому, что с ними появилась перспектива подведения строгой и строй ной теори и под науку, издавна слывшую глубоко эмпирической (см. «Химию и жизнь» 1981, № 7). В числе лауреатов этого года нет всемирно известного Вудворда. Дело в том, что Нобелевские премии присуждаются только при жизни, а Вудворд скоропостижно скончался в 1979 году. Кроме того, их, как правило, не присуждают повторно, а он уже был нобелевским лауреатом в 1965 году, как раз тогда, когда были сформулированы правила симметрии. Но не за это, а за «развитие искусства органического синтеза». Лауреаты 1981 года принадлежат к разным поколениям. Кенити Фукуи родился в 1918, а Роальд Гоффман — в 1937 году. Но пути в науке у них схожи и типичны для большинства ученых. Студент университета (Киото у первого, Гарвард у второго), потом научный сотрудник университета, затем неполный и, наконец, полный профессор (университет Киото и Корнелльский соответственно). Оба лауреата — члены химических и физических обществ многих стран, они и ранее отмечались научными премиями и медалями. Кандидат химических наук Г. Б. ШУЛЬПМН БИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА Половина премии присуждена Р. Сперри, вторая половина — Д. Хьюбелу и Т. Визелю (все — США) за успехи в понимании механизмов работы мозга. Профессора Гарвардской медицинской школы Дэвид Хьюбел и Торстен Визель изучают процессы зрительного восприятия смолоду, с конца 50-х годов. До их исследований считалось, что работа зрительной системы мозга заключается в передаче информации о распределении освещенности сетчатки «по точкам». Изучив реакции нейронов зрительной коры кошек на различные светотеневые конфигурации, предъявляемые животным на экране, Хьюбел и Визель обнаружили, что нейроны способны кодировать не только яркость в определенной точке изображения, но и признаки куда более сложные. Были обнаружены три типа нейронов: простые, сложные и гиперсложные. Сложные суммируют информацию, получаемую от нескольких простых, а гиперсложные — от нескольких сложных. Так был найден механизм первичного анализа изображений. Оказалось, что зрительная область коры головного мозга выделяет элементы контуров геометрических фигур. Более высокие уровни зрительной системы, по-видимому, синтезируют описание изображения, эквивалентное обведению линией его контуров. Зрительные нейроны были объектом исследования и третьего лауреата — 68-летнего Роджера Сперри, работающего в Калифорнийском технологическом институте. Сперри был одним из первых, кто доказал тот общеизвестный ныне факт, что левое полушарие мозга (у не-левшей) занято в основном логической, а правое — эмоциональной деятельностью. Пользуясь методами ней- робиологии, Сперри сумел получить важнейшую информацию, относящуюся не к' отдельным клеткам или их блокам, а к мозгу в целом — вышел прямо к проблемам психологии и социального поведения личности. Он установил, что некоторые навыки полушария могут усваивать раздельно, в результате чего как бы возникают две личности, и притом не во всем друг с другом согласные. При этом оказывается, что правое, «эмоциональное» полушарие менее предприимчиво и более склонно к конформизму, чем «рациональное», левое. Исследования, подобные тем, которыми заняты нынешние лауреаты, расширяют наши представления о самих себе и, следовательно, важны не только для естественников, но и для педагогов, психологов, писателей. С В. ПАРМАН 87
Фантастика Смысл 54 В. ПОЛИЩУК Михаил Петрович Рязанцев давно махнул рукой на свою внешность и потому понятия не имел о том, как меняется его оболочка. А тут пришлось ему примерять в магазине костюм, — жена уговорила, — и попал Рязанцев в кабину, где зеркала сразу с трех сторон. В кабине же, осматривая под надзором Ольги Сергеевны обнову, он увидел трех непохожих друг на друга, но одинаково неприятных мужчин. Одного — узкоплечего, с приплюснутым обезьяньим затылком, другого — с висячим носом и светящейся макушкой, и третьего, хорошо знакомого, с мешками под глазами, двухдневной щетиной и начинавшей подвисать щекой. От этого наблюдения вселилось в него привычное чувство побитости. Он встревожился — но не из-за признаков старости, подсунутых ему бессловесным стеклом. Стало вдруг очевидно, что заброшенная его оболочка переросла в отдельное существо, и притом существо глубоко чуждой ему породы. Такая особь должна курить папиросы «Беломор», безропотно выстаивать битый час в очереди за кружкой мутного пива и превыше всех благ ценить тупое глазение в телевизор. На общепринятом, внешнем языке ее можно было обозначить тусклыми терминами — обыватель, тюфяк. На внутреннем же языке Рязанцева это существо называлось титулом особым, в тысячу раз более точным, но из-за случайного совпадения звучавшим для окружающих не вполне пристойно. На внутреннем языке Михаил Петрович говорил с раннего детства, и без него, возможно, пропал бы на этом свете,, потому что начисто был лишен способности отдавать и исполнять приказы. Жители нашей планеты ежеминутно, сами того не замечая, обмениваются приказами — а у Рязанцева был какой-то врожденный порок. Едва заслышав любой начальствующий голос, он цепенел и терял координацию движений. В детстве Рязанцев иногда еще лепетал при этом какие-то птичьи слова, но они не
помогали. Поэтому, став немного взрослее, он научился слова таить, а от воли окружающих откупаться. За ценой он не стоял — откупался и вымученными приличными отметками, и неуклюжей лестью, и даже бутербродами, которые мать давала ему на обед. Он и в институт исхитрился поступить, чтобы откупиться от армейской службы и от множества чужих людей, которые возымели бы право отдавать ему приказы; он и женился, чтобы откупиться от слез однокурсницы Олечки — слабенькой, неулыбчивой, прихрамывающей. А уж после этого заглядывал в зеркало разве что за бритьем, предоставив своей наружности полную свободу для самостоятельной мимикрии. Так, сам того не заметив, Рязанцев превратился в человека, возраст которого определить трудно, еще труднее угадать, о чем он думает и думает ли вообще, — в немолодого образцового семьянина, удел которого носить неопределенного покроя костюмы, всегда имеющиеся в свободной продаже. Вот что открылось ему в примерочной магазина «Мужская одежда». Шагая домой с очередным мешковатым костюмом, Михаил Петрович уныло размышлял о несовершенстве своей дряблой фигуры, о скудости внешнего языка — и еще о том, что придется, видимо, ему снова менять место службы. Из-за доставшегося ему от природы характера Рязанцев менял службу часто, так что к сорока двум годам довелось ему и проектировать мосты, и рассчитывать ирригационные системы, и создавать транспортные сети. Был он программистом редкого класса и работником слыл незаменимым. С каждой службы его отпускали с сожалением, так и не поняв, почему этот пасмурный человек уходит. А Михаил Петрович подавал на расчет, едва начальство, попривыкнув к новому лицу, начинало обращаться к нему на ты. Теперь, после примерочной, он решил, что иного обхождения, пожалуй, и не заслуживает — но тем не менее подумал, что с проектированием химкомбинатов тоже пора кончать. Обычно это давалось ему легко. Скоротечные свои службы Михаил Петрович не принимал всерьез и никогда не обозначал словом «работа». Работой было другое, тайное дело, которым он был занят почти непрерывно и о котором знал только его приятель Василий Степанович — математик, увлекавшийся лингвистикой, инопланетными цивилизациями, системой йогов, столоверчением и за всем этим до сорока лет засидевшийся в должности младшего научного сотрудника. Василию Степановичу не разрешалось держать рукописи дома, и он мог работать над словарем языка ахту только подпольно, у приятелей. При супруге он языков не знал, глуповато острил и говорил только о грядущем повышении по службе — поэтому многие считали его заурядным прохвостом. Но все свое свободное время Василий Степанович отдавал словарю, составлял его по какой-то особой системе, которую пышно именовал интегральной. Что это была за система и откуда он знает язык ахту, понять было трудно: ни одного живого ахтуанца Василий Степанович не видел в глаза. Когда он приходил к Рязанцевым, хозяйка дома радовалась. Гость в дом — радость в дом, повторяла она, когда кто-нибудь ее слушал. И при этом не лицемерила. Кто бы ни пришел — даже Василий Степанович, муж оживал и обретал дар речи. А она ни о чем большем и не мечтала. Чтобы гостю у них понравилось, Ольга Сергеевна старалась как могла: ставила на стол пиво, незатейливую закуску и, прихрамывая, удалялась на кухню. Знала бы она, как муж презирает пиво... Вот и сейчас, не доходя еще до дома, издали Рязанцева углядела округлую фигуру Василия Степановича, кротко поджидавшего на лавочке у подъезда. И тотчас обрадовалась, засуетилась... Не прошло и пяти минут — а мужчины были усажены за стол. Едва она вышла, Василий Степанович проворно разложил свои рукописи, а Рязанцев прикрыл глаза. Внутренний язык не поддавался записи на бумагу и потому требовал особой сосредоточенности. Иначе термины теряли согласованность, и Рязанцев сбивался на примитивную внешнюю лргику. Чтобы отделаться от нее, он для разгона решал по своей системе какую-нибудь задачу, во внешнем мире слывшую архисложной. Доказывал великую теорему Ферма или на скорую руку разбирал одну из темных проблем Гильберта. Этот способ разминаться был тайной даже для Василия Степановича, не знавшего, что его друг кое-что смыслит в чистой математике. Логика никак не настраивалась. Мешали и детские крики за окном, и острый запах селедки, торжественно выставленной на стол Ольгой Сергеевной. А когда дело, наконец, пошло на лад, гость вдруг заерзал на стуле и нарушил обет молчания. — Нас, дорогой Михаил Петрович, всем отделом на три точки бросили,— сказал он робко. — Какие точки? — произнес Рязанцев, неохотно переходя на внешний язык. 89
— Вообще-то болтать не положено. Ну, да в самом общем виде... В общем, задача такая: при каких условиях точка последовательно столкнется с двумя другими. Все три движутся призвольно. Уже полгода бьемся. Теперь весь отдел прикрепили. — Баловство, — буркнул Рязанцев, все еще цепляясь за достигнутую сосредоточенность. — Вам баловство, а у людей премия горит. А если кто решит, так и старшего могут дать. На этом беседа прервалась. Рязанцев снова закрыл глаза. Но проблема Гильберта уже ускользнула, и навязчиво замаячили в голове эти бессмысленные три точки. Василий Степанович жевал бутерброд, домогаясь восемнадцатого смысла слова «тай», когда послышался голос, показавшийся ему незнакомым. — Шансы на последовательное столкновение с двумя другими имеет точка, лежащая на поверхности, кривизна которой определяется первой... нет, второй производной от вот такой функции. Василий Степанович оторопел. Не первый год он знал Рязанцева, но никогда еще тот не произносил столько слов подряд. Подняв же глаза, гость увидел и вовсе немыслимое. Это был Рязанцев, сомневаться не приходилось, но что же такое с ним стало? Подтянутый, пожалуй, даже спортивный человек бесшумно шагал по комнате, держа в руке листок с формулами. И отвисших щек как не бывало, и глаза блестели. Куда девалась его привычная побитость? — Что же вы молчите? — сурово спрашивал он Василия Степановича. — Нельзя вас сейчас перебивать, нельзя, голубчик, — лепетал толстяк, глядя на него влюбленными глазами. — При таком условии, — продолжал Рязанцев, — решение находится численными методами. Только счета потребуется неведомо сколько. Да не молчите же! — Нельзя! У вас — киай, неодолимый киай! — Это на каком диалекте? На ахтуанском, что ли? Ну, да вернемся к нашим точкам. Можно решать и не численными методами. Если скорости у точек не световые, то при соблюдении вот такого условия... Ольга Сергеевна, вошедшая в комнату на звук разбитой тарелки, застала невероятную сцену. Низенький Василий Степанович, привстав на цыпочки, целовал мужа в небритую щеку, бормоча «Общее решение! Это же общее решение! Ох, и прав же я был в смысле пятьдесят три». Завидев ее, оба сразу поникли, муж открыл рот, уставившись .в пространство, а Василий Степанович фальшивым голосом заговорил о прибавке зарплаты. А теперь следует объяснить, в каком это смысле «пятьдесят три» почитал себя правым Василий Степанович. Придется посмотреть сквозь пальцы на неряшливость этого выражения, нередко применяемого в ученых сочинениях, когда требуется обозначить какую-нибудь известную читателю теорему или адресовать его к соответствующему пункту списка литературы. Василий Степанович намекал иа им же разысканную в городской библиотеке брошюрку с загадочным названием «Пятьдесят шесть теорем эволюции, вытекающих из седьмого постулата Харченко». Автором ее значился никому не известный доцент Швиндлер, и ни в каких других хранилищах эту брошюру найти не удавалось. Да и попытка взять ее повторно оказалась неуспешной: тускло отпечатанная тетрадка куда-то затерялась. Вследствие чего канули в забвение многие ее странные свойства, в том числе и подозрительнейшие выходные данные: «Васюки, 1 апреля 1996 года». Самые теоремы, однако, Василий Степанович успел выучить наизусть. Несмотря на показной ученый скепсис, он легко становился адептом любого таинственного учения. А теоремы были таинственны и бездоказательны, что для людей такого склада особенно ценно. Седьмой постулат Харченко гласит: у познавательных возможностей мозга существует предел, так же, как у разрешающей способности любого физического прибора. Из этого доцент Швиндлер делал ряд экстравагантных выводов, в том числе — теорему пятьдесят три о причинах избыточности человеческого мозга, чаще всего, как известно, реализующего лишь малую долю своих возможностей. Последние этапы эволюции человека — утверждал загадочный доцент — были скачками в эволюции языка. Зарождение отвлеченных понятий, затем математической логики освобождало множество клеток мозга, ранее до предела заполненного частностями, и создавало избыточность, позволявшую этому непостижимому аппарату и далее работать над повышением своей разрешающей способности. Теоремой номер 53 Василий Степанович уже два года изводил Рязанцева, глядя на него молитвенно и твердя, что внутренний рязанцевский язык — это и есть очередной скачок эволюции мышления, что логика этого языка, по его, Василия Степановича, наблюдениям, на несколько порядков совершеннее математической. 90
Ну, да что взять с Василия Степановича — адепт! А все же Рязанцев иногда ему верил. Дом должен быть старым. Иначе откуда у него возьмется душа? И не оттого ли наш век считается нервным, что почти никто не живет там, где родился и вырос? Если случалось Рязанцеву видеть сон, то любые, даже самые нелепые события происходили в одном и том же месте. В тесной, наяву нелюбимой материнской комнате в затхлой коммуналке. Он не любил и свою новую лакированную квартиру, выпрошенную женой на службе, — эту блочно-панельную крепость Рязанцев угрюмо величал «машиной для житья». Тем не менее среди соседей Рязанцев слыл примерным хозяином, образцовым радетелем по части благоустройства — была у него привычка посредством мелких домашних служб откупаться от разговоров с Ольгой Сергеевной. Утро следующего дня Михаил Петрович встретил на балконе, где он мастерил новую, никому не нужную полочку. Жена к нему не подходила — чуяла, что настроение у него тяжелое. Рязанцев тем временем обдумывал свою вчерашнюю оплошность. Хоть и не чужой человек Василий Степанович, нельзя было так раскрываться, подобные вещи никогда не сходят с рук без последствий. И последствия не замедлили явиться. Зазвонил телефон, что случалось в доме Рязанцевых редко. — Здравствуйте, Михаил Петрович. С вами говорит доктор технических иаук, профессор Константин Иванович Калмыков, — торжественно обратился к нему хорошо поставленный голос. Рязанцев болезненно зажмурился — и сразу увидел седовласого мужчину в замшевой куртке. Худощавого, загорелого завсегдатая международных конференций, блистающего патентованной интеллигентностью. Профессор аккуратно, как на службу, каждый март ездит в горы, с умело замаскированным отвращением пьет там сухое вино, а в кругу подчиненных предпочитает недорогой портвейи. Прежде чем Калмыков, не дождавшись приветствия, заговорил дальше, Рязанцев успел еще поймать себя на том, что думает на внешнем языке. А Калмыков начал так: — Мне докладывал Василий Степанович, — вы там кое-что смекнули. Ну, я ему, сами понимаете, нагоняй устроил. Однако это мы уладим — победителей не судят. И придется вас, пожалуй, в соавторы включить, а может быть, и к нам перевести. Так что потрудитесь зайти и в трех экземплярах... Дальше Рязанцев не слушал, потому что словечко «потрудитесь» было ему знакомо издавна. Кто говорит «потрудитесь», тот вскоре скажет «ты». И сразу пришла побитость, и сразу стала непостижимой не то что задача о трех точках, но даже незатейливая логика профессора Калмыкова. А профессор в конце концов все же прорвался к его слуху: — Жду тебя завтра в десять. Пропуск будет внизу. — Не приду, — с трудом проговорил Михаил Петрович. — Я все забыл. И положил трубку. — Что вы наделали, неандерталец? — В каком этб смысле? — загорелый мужчина в замше вытаращил глаза. Никогда еще Василий Степанович, рядовой исполнитель, не говорил с ним так развязно. — В смысле пятьдесят три! Слышали про пятьдесят третью теорему Швиндлера? — Не слышал. — Да где вам! Я же говорю — неандерталец. У вас в мозгу умещаются только эти тр>1 злосчастные точки. До отвлеченного мышления вы не доросли. — Ну, это ты брось! — Прошу не перебивать! У Швиндлера так и написано: до нынешнего объема мозг вырос именно у неандертальца. Первобытному человеку, как и вам, приходилось запоминать миллионы не связанных между собой подробностей. А у Рязанцева свой язык, своя система логики. Я даже думаю, он может считать быстрее машины. Он эволюционно продвинут! — Точнее, сдвинут, —сострил замшевый. — Если он такой умник, почему ж его в академики не выбирают? — О, вас бы на его месте давно выбрали. Вы бы уже на «Чайке» ездили. А ему невозможно. У них, у продвинутых, этика развита. Слышали такое слово? Пятьдесят четвертая теорема Швиндлера, Теорема Этики: дальнейшая эволюция языка, а с ней и следующий этап эволюции человека, невозможны ранее скачка в развитии этики, Рязанцев никакого насилия не выносит. А вы все о своем — академик, академик... Неужели сами не понимаете, что натворили? Он ведь никогда не придет, никогда! А может быть, и от меня закроется. Да что с вами говорить... Вот какая разыгралась сцена, когда Калмыков вызвал Василия Степановича и рассказал о загадочном разговоре с Рязанцевым,— безответный младший научный 91
сотрудник, махнув рукой на мечты о прибавке, накричал на своего вальяжного начальника. Михаилу Петровичу предстояло выходить в ночную смену. У программистов это дело обычное: машина не должна простаивать. Собираясь на службу, он вдруг заметил, что Ольга Сергеевна как-то желтовато бледна, покашливает, да и хромает сильнее, чем обычно. Он ничего не сказал жене на прощанье, — не было между ними такого обычая, — но выйдя за дверь, подумал, что она, должно быть, больна. И снова поймал себя на том, что думает на внешнем языке. В машинном зале было, как всегда по вечерам, прохладно и пусто. Михаил Петрович любил ночные смены и ходил в них безропотно: работалось по ночам лучше, а служба работе не мешала. Едва он остался один, как скрипнула дверь и в зал вошел заместитель директора Саркисян. Человек, из-за которого Рязанцев долго колебался, стоит ли ему бросать проектирование химкомбинатов. Как знать— стань Людвиг Аветисович его начальником лет на пятнадцать раньше, не пришлось бы, может быть, Рязанцеву менять столько мест службы. Саркисян умел, не сфальшивив ни одной нотой, спросить «Как вы себя чувствуете?» Если давал задание — всегда получалось, что никакое это не задание, а просьба, которую никто, кроме Рязанцева, выполнить не может. Словом, был мудр и проницателен, хоть и понятия не имел ни о машинных языках, ни о внутренних. Поздоровавшись, Саркисян заговорил о надоевшем всему институту белореченском проекте. Возятся с ним уж третий год, а оптимального варианта все нет. И если завтра к. обеду не будет, так хоть на рельсы ложись. Только на кибернетику и надежда. Да, конечно, машина устарела: счету ей здесь на двое суток. Надо бы похлопотать насчет новой. Но сейчас-то нужно выручать. Неизвестно как — но ведь Михаил Петрович все может, это каждому известно. Людвиг Аветисович искусно ввернул и о том, что требуется не просто оптимальный вариант — следует учесть и вздорные требования нефтяников, и соображения, изложенные в записке Кузьмина из главка, и указания, которые замминистра дал по телефону. Легко ли это переварить прямолинейной машине? И как это сделать к утру, одному богу известно. Небось, сам Эйнштейн бы спасовал. Но на него, на Михаила Петровича Рязанцева, надеются все. Говорил Саркисян неторопливо, однако монолог длился не более минуты: чувство ритма было у него безошибочное. Попросил, улыбнулся, даже за плечи приобнял — и исчез. Вот и открылась возможность начать то, что Василий Степанович торжественно называл Великой Проверкой. Рязанцев открыл форточку. Отключил пульт. Начал сосредоточение. Разгонную теорему удалось доказать хорошо, быстро. Но когда настал момент переходить к исходным данным, то вместо белореченского проекта предстало перед ним лицо Ольги Сергеевны. А потом ни с того ии с сего припомнилась мать, и выражение лица у нее было похожее, тревожное. Припомнился запах ее комнаты — запах старого, обжитого до/Да, не знакомый обитателям бетонных машин для житья, — и полезли в голову многие другие вещи, на внутреннем языке ни названия, ни цены не имевшие. А дальше явился к нему глагол «откупаться», на внутреннем языке малозначительный, но на внешнем — Михаил Петрович вдруг понял это с леденящей ясностью — исчерпывающий его убогую жизнь до самого дна. Кому нужна эта его иссушающая работа, если он за свои сорок два года не порадовал, не осчастливил ни одно живое существо, не догадался даже завести детей, если с кроткой женщиной, живущей только ради него, он разговаривает разве что о полочках на балконе? Теоремы Швиндлера, наверное, выдумка, баловство — все, кроме пятьдесят четвертой. Кроме Теоремы Этики. Рязанцев еще попытался вернуться в себя. Сделал несколько дыхательных упражнений, которым его выучил Василий Степанович — но внутренний язык уже не возвращался. Пришлось снова включить машину и взяться за телефонную трубку. Он знал: Василий Степанович, к счастью, тоже работает в эту ночь на машине. — Вы были глубоко не правы насчет меня в смысле пятьдесят три, — глухо, без приветствия произнес он в трубку. — Не может быть, — всполошился приятель. — Неужели не идет? — Не идет. И не может пойти, так сказать, в смысле пятьдесят четыре. Не та я особь, до эволюции не дорос. И вообще — все это баловство, — Михаил Петрович открыл в себе способность невесело усмехаться. — Не надо отчаиваться, — засуетился Василий Степанович. — Это бывает. Киай приходит не всегда. — Причем тут ваш киай? На кой мне черт эти диалекты — я только начинаю по- 92
нимать русский язык. Скажите лучше, не загружена ли ваша большая, -— перебил его Рязанцев. — Сегодня свободно, — уныло ответил приятель. — Тогда позвольте мне подключиться... В том институте строжайше запрещали подключать к большой машине посторонних. Рязанцев знал это, но вдруг понял, что Саркисяна подводить нельзя. Большая могла разделаться с оптимальным вариантом за два часа. Васи'лий Степанович никогда не слышал, чтобы Рязанцев кого-нибудь о чем-нибудь просил. «Черт с ним, с Калмыковым», — решил он про себя, а вслух сказал коротко: — Включаю. Теперь у Михаила Петровича было два свободных часа. Он запер машинный зал и побежал в соседний двор. Магазин был уже закрыт, но около служебного входа возился с какими-то ящиками дюжий детина в тельняшке и с беломориной в зубах. — Будьте любезны сказать, — обратился к нему Рязанцев, — нельзя ли здесь раздобыть пакет молока? — Вот тебе на, — был ответ. — Я-то думал, ты за бутылкой. И звучало это «ты» совсем не обидно. — Нет, за молоком. Жена болеет. — Погоди... — Детина ныриул в дверь, и вместе с ним нырнул благодушный запах жигулевского пива. Через минуту грузчик вернулся с измятым пакетом. Рязанцев протянул ему рубль. — Бог с тобой, брат, — отвечал человек в тельняшке, закуривая новую папиросу. — С ума сошел? Спрячь. Беги к своей бабе. И стало вдруг легко, как никогда в жизни. Новые, легкие слова и формулы всплыли из мутных глубин непонимания. Это не был тайный, забытый им внутренний язык; слова понял бы и ребенок. Почувствовав их безоружную, но пробную силу, Рязанцев мгновенно облек в них и проблемы Гильберта, и белореченский проект, и многое другое, ему самому еще неведомое. И этот последний рубль пригодился. У трамвайной остановки невесть откуда взялась старушка-цветочница. Подбегая к ней, Рязанцев вдруг сообразил, что первый раз в жизни покупает цветы. Короткие заметки В шумной компании спокойнее Ученые, исследующие поведение животных, давно подметили одну особенность, характерную для многих весьма далеких видов: самцы, приманивая самок, стараются держаться вместе, хотя, казалось бы, присутствие многочисленных соперников снижает каждому из них шансы на успешное ухаживание. Так ведут себя и плодовые мушки, и птицы, и олени, и лягушки... Может быть, все дело в том, что дамы просто предпочитают общительных кавалеров угрюмым одиночкам? На самом деле все оказалось несравненно прозаичнее: наблюдения за лягушками, обитающими в Центральной Америке, показали, что в шумном хоре у квакушек просто меньше шансов стать жертвой хищника и соответственно больше шансов оставить потомство. Как сообщает журнал «New Scientist» A981, т. 92, № 1274), ученые каждую ночь следили за лягушачьими сборищами с помощью телескопа, снабженного электронным усилителем яркости, и тщательно фиксировали все события, происходящими в пруду. Они подсчитывали общую численность голосистой компании, количество дам, откликнувшихся на призыв, а также число лягушек, окончивших свой земной (вернее, земноводный) путь в желудках хищников, которых в Панаме, где проводился эксперимент, предостаточно: тут и летучие мыши, и опоссумы, и крабы... Казалось бы, чем больше шума и толчеи, тем больше раздолья хищникам. Тем не менее подсчеты показали, что относительное число жертв тем меньше, чем многочисленнее и, значит, шумнее лягушачья вечеринка. А что в этом удивительного? Ведь если скольким-то хищникам нужно поужинать, то за вечер они съедят определенное число жертв по принципу: наелся — и ступай спать. Но ведь чем обильнее стол, тем больше на нем останется нетронутых блюд, то бишь уцелевших лягушек, даже, если от гостей отбоя нет. . А вот животные, которым бояться некого, справляют свои свадьбы, как правило, без лишнего шума. М. ЛАРИН
Молекула на кончике пера Способность к точным количественным предсказаниям — почти общепризнанный критерий совершенства всякой теории. До сих пор непревзойденными по точности остаются расчеты астрономов, позволяющие открывать новые небесные тела «на кончике пера» и успешно прокладывать маршруты для межпланетных кораблей. Менее надежны предсказания физиков-теоретиков, поскольку в основаниях их науки не всюду царит незыблемая определенность, характерная для астрономии; тем не менее время от времени физики тоже удивляют мир точнейшими расчетами — примером могут служить расчеты спектров атомов и молекул. А вот химикам крайне редко удается что-либо точно предсказать на основе теории: чаще всего химики-теоретики «задним числом» объясняют открытия химиков-экспериментаторов. Как сообщает журнал «New Scientist» A981, т. 91, № 1268, с. 522), недавно в науке о веществе произошел довольно редкий случай: синтезировано вещество, строение которого было абсолютно точно предсказано теоретически в 1976 году. Основной структурный фрагмент молекулы этого вещества — двенадцать атомов золота, расположенных в вершинах правильного двадцатигранника- икосаэдра, в центре которого находится еще один, тринадцатый атом золота. Вещество, молекулы которого содержат такой золотой сгусток-кластер, было получено в виде темно- красных кристаллов; к сожалению, авторы публикации не сообщили о его точном составе. Еще раз: это лишь довольно редкий случай, когда химик-теоретик оказался на должной высоте по общепринятым меркам. Но следует иметь в виду, что у самих химиков мерки совершенства несколько иные, и, честно говоря, вряд ли им будет интересно работать, если результат любого эксперимента будет абсолютно точно известен заранее. М. БАТАРЦЕВ
Сладкий сок с витаминами Не стоило бы и начинать разговор, если бы речь шла, к примеру, о свежевыжатой малине. Но в том-то и дело, что мы будем говорить о рябиновом соке. Не так уж и давно, в декабре прошлого года, «Химия и жизнь» обсуждала вкратце горечь рябины и называла вещество, вызывающее эту горечь,— моногликозид сорбино- вой кислоты с формулой С27Н.ч2О10. Исследование, в котором эта формула была установлена, имело своей целью не столько познание истины, сколько борьбу с горечью и как следствие более широкое, чем ныне, употребление полезной и в изобилии растущей ягоды. И вот еще одно сообщение, на этот раз в журнале «Консервная и овощесушильная промышленность». Оно посвящено рябиновому соку, почти лишенному горечи. Обычно сок выжимают после ферментации и тепловой обработки; это улучшает выход, но разрушает витамины. Исследования показали, что гораздо правильнее сначала замораживать ягоды и вовсе не нагревать их, то есть поступать по образцу, который дает сама природа: ведь после первых морозов ягоды становятся несравненно слаще. И витамины, и микроэлементы при этом не разрушаются. Но не всякое замораживание приводит к желаемому результату. Опыты, проведенные на Слуцком консервном заводе, показали, что лучше замораживать ягоды медленно, в течение двух часов, при минус 5—7°С. При этом рвутся клеточные оболочки и выход сока существенно растет. При такой подготовке ягод экономия полезнейшего сырья достигает сорока процентов. Кстати: после замораживания уже не нужна пастеризация, ибо на легком морозце в ягодах накапливается сорбиновая кислота, превосходный природный консервант, впервые обнаруженный, как известно, именно в рябине. Так вот, концентрация консерванта достигает 0,06%, и этого достаточно, чтобы разлитый в банки и хорошо закупоренный сок уже не испортился. Дегустаторы отмечают, что он получается ярким, прозрачным, не горьким и не очень терпким. Между прочим, к сведению тех, кто обычную рябину не жалует: точно так же можно приготовить сок и из рябины черноплодной. А может быть, и каким-нибудь другим ягодам обработка морозом не помешает... О. ЛЕОНИДОВ
яйчй®**--» В. НИКОЛАЕВУ, Красноярский край: Люминесцентный слой в лампах дневного света раньше делали из вольфраматое магния и кальция, а сейчас используют большей частью галофосфаты кальция, активированные сурьмой или марганцем. В. Ф. ВИВИНУ, гор. Рудный Кустанайской обл.: Специалисты говорят, что отличить никелевое покрытие от хромового по внешнему виду можно, но для этого надо некоторое время потренироваться. Б. А. СЕРЕБРЯНОМУ, Таганрог: Кирпичные дома рекомендуют окрашивать снаружи цветными известковыми, водоэмульсионными и силикатными красками (например, «Невской», ЭВА-17А, ОСМ-3). Л. И. ОВЧИННИКОВОЙ, Ленинград: В журнале «Цветоводство», 1970, М 10 перечислены опасные по тем или иным причинам-растения (ядовитые, вызывающие дерматозы и т. п.); плющ среди них не значится. A. И. ХВАТОВУ, Харьков: В логарифмической шкале DIN расхождение в три единицы соответствует изменению светочувствительности фотопленки вдвое. Л. Л. СКРИПОВОЙ, Томск: Энциклопедический словарь Гранат, изд. 7-е, т. 36—1, с. 536, сообщает, что под названием репейного масла «в народе известно жирное растительное масло различного происхождения (редко из корня репейника)..., которое считается общеизвестным, но сомнительным средством для укреп- ^ления волос». 3. Е. САЗОНОВОЙ, Гродно: Сведения о токсичности диметил- сульфоксида и многих других веществ можно найти в трехтомном справочнике «Вредные вещества в промышленности» (Л., «Химия»), последнее издание которого выходило в 1976—1978 гг. БОРОДКИ НОЙ, Ленинград: В соки заводского изготовления могут быть добавлены сорбиновая кислота (консервант), лимонная кислота (вкусовое вещество) и фермент, улучшающий отделение соке от мезги, вот, пожалуй, и все. B. А. ОДОЕВСКОЙ, Москва: Крепкие напитки, когда они хорошо закупорены, не портятся весьма долго, а способ их проверки очевиден — на вид, на запах, в конце концов на вкус. М. ШАРАФЕТДИНОВУ, Нижнекамск: Фермент папаин извлекают не из дыни, а из дынного дерева, тропического растения, которое называют также папайей. Н. Т. КАЗИКОВУ, Киселевск Кемеровской обл.: Если добавить к 10 мл воды около 1 г соли и встряхнуть, то в сырой воде появятся многочисленные пузырьки, а в кипяченой, простоявшей к тому же полсуток и более, пузырьки не образуются; такой способ различения прост и достаточно надежен. Ю. С. ШАРОВУ, Петродворец Ленинградской обл.: По виду и вкусу присланный вами образец напоминает обычный зеленый чай, причем, увы, не лучшего сорта. Редакционная коллегия: И. В. ГЦтрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, Л. А. Костандов, В. С. Любаров (главный художник), Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, В. М. Соболев, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: М. А. Гуревич, Ю. И. Зварич, A. Д. Иорданский, О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), B. Р. Полищук, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники Г. Ш. Басыров, Р. Г. Бикмухаметова, М. М. Златковский, B. Г. Сорокин, Е. П. Суматохин, C. А. Чайкун Корректоры Л. С. Зенович, Л. А. Котовв. Сдано в набор 14.12.1981 г. Т-04110 Подписано в печать 12.01.82. Бумага 70Х1087|6 Печать офсетная. Усл.-печ. л. 8,4. Усл.-кр. отт. 8697 тыс. Уч.-изд. л. 11,3. Бум. л. 3,0. Тираж 365 000 экз. Цена 65 коп. Заказ 3066 АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок: 135-90-20, 135-52-29 Чеховский полиграфический комбинат Союзполиграфпрома Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, г. Чехов Московской обл. С Издательство «Наука» «Химия и жизнь», 1982
Про капусту "*рт <*?©*<: ► ри> ':,-«*<0 ДЛ.П |j^H В ">BCt . 1 B*' ,-i U . v r, 5ДТ ' И r.v«- .•t "Ol ♦ fr^Tn •#• - ГДГ - i <ИЮ ' , • ВЬ y.-r |Ц-щ«тв ■Г1 . .-Г ll. ,-. >♦. >. .' «.» ча л *"».••• i чиж** ■••• J =-. "Г :■ - ■ . -01---0. .. .»- i ♦• Ktjny^, ' м ;>'• ..•■■. витамина но вр1-^ •■ - ■";. А..ЧГТВИ1- *и».,. t*'. 0>^^< П^*л.-,, ,,• ■ | l чйТЛЯ «-.IP Зф<-мг, 1 и Л. 14 , |. . ■ '.* i »«- о же ••* >'ая ^ . «»• г-пьрв, наверное все «■ ' квЛу- ТОЛЬК П<1р*зк ,i 6г •• я г» оли кайши* годы .-!»"».'•■ гчит.ь -Д. ГВри Иг,.. д^ ра мооГ- атеросклероз •ki-hi •« Apvr« « поеами, « - ТО г»Н Рй/,и .' ТЬ - '■"•'"J'-J "Oi ►>tj1 О I V И -.,"'/ т ''|г'.- нч!Щ- НИ« • BOii ЗВ в >•<•-[. '".'■if 'ои. »о -xj^--v (-1 |..л, iC >:'._• э*^* -•'• р*'*ых.г' ' Однако i. л« iec кйгуста допжна 6ь.ть "веже«. Или пвашепои. На сковороде в кастрюле, на про »ине и тартроиовая кислота, и витамин U разрушаются И толку от такой капусты чуть (хотя и вкус ►<■ ). Ставку на свежую капусту врачи делают не зря Ведь кочаны, в отличие, скажем, от салата, можно хранить ^ ос ^- |уть пи не до следующего лет^. Хотя и не так просто: если температура упадет ниже — !*С кочаны замерзнут, а если подымется выше 4 1 С, то начнут портиться. В прежние времена зимой выручал подвал, а в конце февраля или в марте смотря по климату, в первые оттепели, капусту, переслаивая снегом, укладывали в бурты снегом же, толщиною более полуметра, засыпали и утаптывали Сверху клали еще опилки или солому, и в таком укрытии долго держалась нулевая температура. Сейчас капусту отправляют обычно в овощехранилища, где условия для нее, вроде бы. комфортные Отчего же кочаны в магазинах выглядят иногда так печально* «При погрузке, разгрузке и перевозке надо очень бережно обращаться с кочанами так как любое повреждение — это будущий рассадник гнилостных бактерий, способных в дальнейшем погубить не только этот кочан, но и десятки соседних Это была цитата из солидной книги с краткие названием ''Капуста»
аде Одно сообщение сл антиникотинового фронта ^ Принято считать, что бросить курить чрезвычайно сложно. Или даже невозможно, по крайней мере для обычного человека. На это, говорят, способны лишь герои-одиночки. Однако время от времени появляются и оптимистичные сообщения. 8 Сочинском военном санатории имени К. Е. Ворошилова последние годы развернулась настоящая битва с табаком, в которой курильщики наголову разбиты и беспорядочно отступают. Вот что сообщают с театра военных действий («Военно-медицинский журнал», 1981, № 10) Г/7/ - В санаторий приезжают отдыхать и лечиться мужчины в возрасте от 25 до 70 лет; /у-г сРеДи НиХ 30—33% курящих и еще 13% бросивших курить по состоянию здоровья к моменту приезда в здравницу. Надо полагать, что вообще среди военнослужащих любителей табака еще больше, поскольку абсолютно здоровые люди избегают санаторного режима. Так вот, курящий военный — будь то сержант или генерал — в санатории сразу же попадает в обстановку нетерпимости к табаку. Врачи не устают рассказывать о последствиях губительной привычки, а в рентгеновских кабинетах курящим демонстрируют на экране изменения в их собственных легких. В результате за время пребывания в санатории бросили курить 950 человек, в том числе 66% — сразу, 34% — за 5—10 дней, постепенно сокращая число выкуриваемых сигарет. И неправда, что это сопряжено с адскими муками. Треть бросивших курить не * испытывала никаких неприятных ощущений, напротив, они сразу же почувствовали себя лучше. Остальные жаловались на самочувствие лишь в самые первые дни. Любопытно, что, выписав из санатория новоиспеченных некурящих, врачи о них не забыли. Через полгода — год были разосланы анкеты, 61 % которых были заполнены и доставлены почтой обратно в Сочи. Выяснилось, что 71 % обращенных не вернулись к ^ дурной привычке. И последнее из полученных врачами статистических сведений. Чтобы бросить курить, -достаточно такого мягкого средства, как психотерапия: для 82% бросивших хватило этого, 13% подверглись гипнозу, лишь 5% принимали известный препарат табекс. / Выходит, не так уж страшен черт. Имейте это в виду, курящие товарищи военный^ ^Ш *ж «^