Текст
                    ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
ю
1984


/sVo: v^- i л fc« r * V •\ .X - '>Л*
химия и жизнь Издастся с 1965 год* Ежемесячный научно-популярный журнал Академии иаук СССР Nt 10 октябрь Москва 1984 XIII Мишелевский Архив НА ОБЛОЖКЕ — рисунок художника М. Златковского к статье Т. М. Ерошенко «Сердцу не прикажешь». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — фигура дискобола с древнегреческой амфоры (V в. до н. э.). Древних изображений толкателей ядра нет, потому что этот вид спорта довольно молод, но толкатели ядра не раз уже поражали спортивный мир высочайшими достижениями. Об этом — статья М. 3. Залесского «Быстрейшие среди сильных, сильнейшие среди быстрых». В. В. Листов. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВ И РАЗВИТИЕ 3 ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ В. И. Спицын: «Релятивистские эффекты приводят 4 к очень деликатным различиям...» Проблемы и методы современной нвукн Ресурсы XII! Менделеевский Элемент №... Проблемы и методы современной науки Справочник Живые юиорвтории ПАМЯТИ ЛЕОНИДА АРКАДЬЕВИЧА КОСТАНДОВА А. В. Гудков, Б. П. Копнин. УМНОЖЕНИЕ ГЕНОВ, ИЛИ НЕЧТО О ПЕРЕХОДЕ КОЛИЧЕСТВА В КАЧЕСТВО Т. Шумова. АЗОТФИКСАТОРЫ Г. Г. Герц: «ХОЧУ СПОРИТЬ И ДОКАЗЫВАТЬ» К. Саито: «ИССЛЕДУЙТЕ ПРИРОДУ, А НЕ КНИГИ» С. Тимашев. ЕЩЕ РАЗ ПРО ТИТАН В. И. Нефедов. «НЕИЗМЕРИМО ТОНКИЙ СЛОЙ» Н. Аралова, Н. Забелина. КАМЧАТСКИЕ КАРТИНЫ И. М. Скурихин. РЫБА Г. К. Байков. АЙВА И ХЕНОМЕЛЕС К. И. Тюленев. ЧЕМ БЕЗ ОПАСКИ ТРАВИТЬ ТАРАКАНОВ 7 8 15 11 15 30 34 38 43 46 4« М. Л. Езерский, А. М. Скундин. ЗВЕЗДНЫЙ ЧАС 56 ЭЛЕКТРОХИМИИ М. Фарадей. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 57 ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ О. И. Сенковский. ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ 58 ФАРАДЕЯ Фотолаборатория Литературные страницы Спорт Фантастика А. Ф. Бочков. МИКРО-ЭВМ ДЛЯ ХИМИКОВ. ЗАНЯТИЕ II БУМАГИ, К КОТОРЫМ НАДО ПРИВЫКНУТЬ Т. М. Ерошенко. СЕРДЦУ НЕ ПРИКАЖЕШЬ А. И. Нурс. НЕМНОГО ПОДЛЕЧИТЬСЯ М. 3. Залесский. БЫСТРЕЙШИЕ СРЕДИ СИЛЬНЫХ, СИЛЬНЕЙШИЕ СРЕДИ БЫСТРЫХ К. Булычев. АГЕНТ КФ (продолжение) 60 65 69 76 78 84 ИНФОРМАЦИЯ ПРАКТИКА ОБОЗРЕНИЕ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ КОНСУЛЬТАЦИИ БАНК ОТХОДОВ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК КНИГИ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 14 14 28 33 33. 67 37 51 68 УЗ 04 96
XIII Менделеевский Менделеевские съезды по общей и прикладной химии регулярно проводятся в нашей стране в разных городах, но юбилейные — всегда в Ленинграде, потому что с этим городом связана практически вся творческая деятельность величайшего русского химика. В этом году исполнилось 150 лет со дня рождения Д. И. Менделеева, в связи с этим и был созван юбилейный XIII Менделеевский съезд, проводивший в Ленинграде 23—24 мая. Он во многом отличался от предыдущих: не было секций и симпозиумов, лишь два пленарных заседания, которые были посвящены наследию Д. И. Менделеева и самому главному в современной химии — науке и промышленности. Съезд открыл председатель оргкомитета, вице-президент Академии наук СССР академик Ю. А. Овчинников. С пленарными докладами выступили: академик Н. М. Жаворонков («Д. И. Менделеев — ученый и мыслитель»), министр химической промышленности СССР В. В. Листов («Д. И. Менделеев и развитие отечественной химической промышленности на современном этапе»), академик А. В. Фокин («Д. И. Менделеев — организатор Русского физико-химического общества»), академик В. И. Спицын («Периодический закон Менделеева в свете современных представлений о строении вещества»), академик Н. М. Эмануэль («Д. И. Менделеев и современная химия»), министр нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР В. С. Федоров («Д. И. Менделеев и проблемы нефтехимии и нефтепереработки»), академик М. М. Шульц («Развитие учения Д. И. Менделеева о природе силикатов и стеклообразного состояния»), академик В. А. Коптюг («Состояние и перспективы использования ЭВМ для решения задач органической химии»); профессор Л. Колдиц (ГДР) доложил о состоянии химии элементов, предсказанных Д. И. Менделеевым; профессор К. Саито (Япония) — о развитии идей Д. И. Менделеева в современной неорганической химии. С некоторыми материалами и участниками юбилейного съезда вас познакомят эти страницы, подготовленные нашими корреспондентами В. Ричем, В. Станцо, 71. Стрельниковой. Редакция выражает сердечную признательность ученому секретарю оргкомитета А. Ю. Цивадзе, руководителю пресс-центра П. Г. Крутикову, ученому секретарю по международным научным связям И. А. Захаровой и сотруднице оргкомитета С. С. Новиковой, которые помогли организовать встречи наших корреспондентов с делегатами съезда. 2
Из доклада министра химической промышленности СССР В. В. ЛИСТОВА «Д. И. Менделеев и развитие отечественной химической промышленности на современном этапе» ...Характерной особенностью деятельности Менделеева было то, что он не только изучал и развивал отдельные отрасли техники и технологии, но и глубоко обобщал вопросы промышленного развития России в целом. В известном труде «К познанию России» он писал: «Ограниченный рост промышленности непригоден нашему краю, неприемлем нашему народу...» Свои идеи Менделеев подкреплял практической работой. Менделеевская программа, утверждающая, что только «независимость экономическая есть независимость действительная», его многочисленные идеи и открытия опережали время и были не под силу слаборазвитой царской России. Свое истинное воплощение они нашли в советском государстве с его мощной многоотраслевой экономикой. Сейчас практически невозможно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не использовались химическое сырье, продукты, технология. Химическая индустрия продолжает успешно развиваться. За три года одиннадцатой пятилетки резко увеличено производство минеральных удобрений, химических средств защиты растений, синтетических смол и пластических масс, стало активнее развиваться производство высококачественных полимеров с заданными техническими характеристиками, включая наполненные и армированные пластмассы, производство труб из пластмасс. Растет выпуск малотоннажной химической продукции, в том числе текстильно-вспомогательных веществ, катализаторов, синтетических красителей, лакокрасочных материалов, моющих средств. Значительно увеличен объем производства, улучшен ассортимент и качество изделий бытовой химии, химических волокон... Только в прошлом 1983 году химической продукции в стране произведено: минеральных удобрений (в пересчете на 100 % содержания питательных веществ) 29,7 млн. т, химических средств защиты растений 557,0 тыс. т, химических волокон и нитей 1,4 млн. т, синтетических моющих средств 1,1 млн. т, синтетических смол и пластмасс 4,4 млн. т. Разрабатываются основные направления экономического и социального развития химической промышленности на 1986— 1990 годы и на период до 2000 гбда... При этом преимущественное развитие получат химические материалы, обеспечивающие выполнение важнейших социально-экономических программ, таких как продовольственная программа, энергетическая программа, производство товаров народного потребления, охрана окружающей среды. Активное участие химии в решении этих программ является наглядным примером осуществления идей Менделеева на практике. Традиционно большие работы проводятся в отрасли по охране окружающей среды. Уже на заре становления промышленности в России Д. И. Менделеев высказывал тревогу о загрязнении природы промышленными отходами: «Если непрерывность есть первый принцип заводского дела, то вторым должно стать отсутствие отбросов». Современная практика работы отрасли показывает, что деятельность высокоиндустриального химического производства возможна без ущерба для окружающей среды. 1* 3
rn Сегодня планы развития химической промышленности тесно увязаны с природоохранными мероприятиями. За последнее десятилетие в отрасли сделано многое. Так, законсервирован уровень расхода свежей воды 1974 года, который сохранится до конца нынешнего пятилетия, хотя происходит значительное увеличение объемов производства. Более того, за годы одиннадцатой пя- Академик Виктор Иванович СПИЦЫН: «Релятивистские эффекты приводят к очень деликатным различиям..,» По традиции золотая медаль имени Д. И. Менделеева, присуждаемая Президиумом Академии наук СССР и правлением Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева, вручается на очередном Менделеевском съезде, после чего лауреат выступает с докладом о тех научных проблемах, которые ему ближе всего. В этом году золотая медаль имени Д. И. Менделеева присуждена директору Института физической химии АН СССР академику В. И. Спицы ну за выдающиеся работы по химии и химической технологии редких и радиоактивных элементов. Из доклада академика В. И. Спицы на: тилетки мы сократим удельное водопо- требление еще на 20 %, сброс загрязненных стоков — в три раза, более чем на 40 % увеличится объем нормативно очищенных сточных вод. Радикальной же мерой является ориентация на малоотходную и безотходную технологию. Надо не бороться с загрязнениями, а избегать их появления. Принцип охраны окружающей среды должен быть заложен прежде всего в самом технологическом процессе. Именно Менделееву принадлежит мысль о преобразовании отходов в доходы. Немалые в этом перспективы открывают территориально-производственные комплексы, так как именно они позволяют создавать производства, использующие отходы в качестве сырья для других предприятий. Сто пятьдесят лет исполнилось со дня рождения великого русского гения — Дмитрия Ивановича Менделеева. Его идеи, работы живут среди нас, повседневно претворяются в жизнь, помогают развивать отечественную химическую индустрию. ...В дневниковой записи Дмитрия Ивановича Менделеева, датированной 10 июля 1905 г., есть такие слова: «По видимости, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает»... В последние годы мне и моим сотрудникам приходилось вести работы, затрагивающие существо и современное содержание периодического закона, соотносить свойства элементов с их местом в периодической системе. Были открыты необычные валентные формы нескольких редких и радиоактивных элементов, порой неожиданные, однако получение этих необычных состояний и форм ни в какой степени не умаляет предсказательной силы периодического закона. Корреспондент «Химии и жизни»: В свое время мне довелось беседовать с сотрудниками вашего института о семивалеитных нептунии и плутонии, одновалентном менделевии*. Вы были, по словам участников, главным идеологом этих работ. Д. И. Менделеев не раз говорил о практических и технологических потребностях как движущей силе научного познания. Так вот, были эти ваши работы чисто познавательными или проистекали из каких-то насущных потребностей? * См.: Популярная библиотека химических элементов. М.: Наука, 1983, кн. 2-я, с. 388 и 455.
Обо всем рассказывать долго, поэтому ограничусь лишь одним примером. Семивалентный нептуний мои сотрудники Анна Дмитриевна Гельман и Николай Николаевич Крот открыли при решении вполне конкретной практической задачи. Надо было научиться выделять нептуний из смеси осколочных элементов. Пробовали и так и сяк, не будем вдаваться в технологические подробности, и через полтора года накопили около двух граммов окиси нептуния. Коля Крот (теперь Николай Николаевич, солидный доктор наук) пришел тогда ко мне и спросил, что делать с этими двумя граммами. Я сказал: конечно, изучать свойства. Через полгода Крот опять пришел и сказал с виноватым видом: «Вы, Виктор Иванович, будете меня ругать, но, кажется, мы получили нептуний в семивалентном состоянии». Я сказал ему тогда: «Что ж вы смущаетесь? Докажите это, и можете смело писать статью. Убедите — представлю ее в «Доклады Академии наук». Статья вскоре была написана и произвела сенсацию. В Соединенных Штатах радиохимики спрашивали: как же так, мы 25 лет имели нептуний, а семивалентного состояния не открыли, на что я отвечал: потому что вы руководствовались актинидной гипотезой Г. Сиборга, а мы — периодическим законом... А разве гипотезу Сиборга не следует считать продолжением, существенной частью современного учения о периодичности? Когда «менделевианский энту- сиаст» Богу с лав Браунер предложил вынести все лан- таноподобные элементы в отдельную строку таблицы, он тем самым разрубил самый тугой, наверное, «интерпериодический узел» периодической системы. Сиборг, размещая элементы с атомными номерами от 90 до 103 в отдельной строке, наподобие лантанидной, шел за Браунером и за Менделеевым. За Браунером, конечно. За Менделеевым... Но и в последнем прижизненном издании «Основ химии» торий, уран и неоткрытый еще 91-й элемент Менделеев размещал в основной части таблицы. Он всегда, и в этом частном случае тоже, руководствовался, говоря его же словами, коренными свойствами элементов, группы составлял по этим «коренным свойствам» и сходству элементов. Шестивалентное состояние урана встречается намного чаще, чем трехвалентное. В те годы, когда была сформулирована актинидная гипотеза, а это середина сороковых годов, я твердо стоял на том, что уран, протактиний и торий должны оставаться на тех местах, которые для них определил Менделеев. А сейчас? Актиниды целесообразно писать отдельной строкой, но не увлекаться попарным сходством. Ну разве можно считать аналогами, скажем, неодим и уран? Отличий действительно много — больше, чем общих черт. В своем докладе на съезде вы объясняли их релятивистскими эффектами. Этим понятием обычно пользуются физики, но не химики. Можно чуть подробнее о сути? • Вообще-то латинское relativus означает «относительный». Понятие о релятивистских эффектах пришло к нам вместе с теорией относительности, и самое общее определение релятивистских эффектов как явлений, происходящих при скоростях, сравнимых со скоростью света, одинаково справедливо и для физики, и для химии. Ровно полвека назад, в 1934 г., Эрнест Резерфорд говорил, что теперь (тогда уже!) периодический закон мог бы быть выведен из волновых свойств материи. В чем проявляются релятивистские эффекты в химии? Это прежде всего релятивистское сжатие орбиталей, по которым курсируют электроны. Например, для реального атома ртути масса электрона на Is-орбите будет равна 1,2 массы покоя того же электрона. И эти изменения массы не могут не сказаться на свойствах, в том числе химических. Рост заряда и массы ядра отражается и на реакционной способности электронов, ответственных за химическое взаимодействие. У атома неодима это электроны уровней 4f46s2, у атома урана — 51%6* 7s2. Огромные скорости усугубляют различия. Релятивистскими же эффектами объясняется значительная разница в химических свойствах серебра и золота. Можно сказать даже, что желтый цвет золота — результат этих эффектов. 5'
Вообще релятивистские эффекты приводят к очень деликатным различиям в свойствах элементов- Квантовохимиче- ский подход позволяет понять различия в свойствах аналогов, и разница эта обычно нагляднее всего проявляется в соединениях низших валентностей. Пример — одновалентный менделевий? Нет, нагляднее всего это видно на примере молибдена и вольфрама. Из купленной на съезде книги «Химики. Биографический справочник»* я узиал, что самые ранние ваши работы были связаны именно ч: этими элементами. И еще — что у вас был старший брат Владимир Иванович, один из первых наших радиохимиков. Не это ли послужило первопричиной вашего интереса к радиоактивным элементам? Владимир Иванович был старше меня на девять лет. Он преподавал в Московском университете и Горной академии, изучал радиоактивность калия, исследовал торий... Был одним из организаторов «Бюрэль» — Бюро редких элементов. Собственно, создано это бюро было по его письму в ВСНХ. Редкими элементами он стремился увлечь своих учеников. Опять же, были на то практические причины. План ГОЭЛРО — это не только электростанции. Это и электрические лампочки, а необходимых кля них тугоплавких металлов в нашей стране тогда не получали... В 1922 г. в лаборатории Московского университета нам, группе выпускников, удалось узнать кое-что новое из химии молибдена и вольфрама. Там же и теми же силами были получены первые в нашей стране полкилограмма молибдена и примерно столько же вольфрама. А вскоре все мы перешли на Московский кабельный завод, где было организовано первое производство тугоплавких металлов. Занимались не только прикладными исследованиями, не только вольфраматами и соединениями молибдена... Открыли, в частности, первую транспортную реакцию. Можно об этом чуть подробнее? Получили немного танталовой руды из-за рубежа — своего тантала у нас тогда не было. Выделили из нее оксид TaL>05, тугоплавкое, как вы знаете, вещество. Но оказалось, что при нагревании в токе хлористого водорода этот нелетучий оксид преспокойно улетучивается. А в охлаждаемой части трубки на стекло садится тот же самый оксид * Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Химнки. Биографический справочник. Киев: Hay- кова думка, 1984. Та205 — происходит разложение промежуточного летучего пентахлорида. Позже, как утверждает тот же биографический справочник, ваши исследования по химии тантала, ниобия, бериллия способствовали организации производства этих металлов. Потом рубидий и цезий, редкие земли, технеции, уран и трансурановые элементы... Словом, почти половина таблицы Менделеева. В связи с этим у меня вопрос: каким представляется вам конец системы элементов, считаете ли вы, что правы теоретики, утверждающие, что где-то в районе 114-го и 126-го элементов могут существовать «острова» относительной стабильности? Мне действительно довелось работать с соединениями очень многих элементов, в том числе радиоактивных. Даже с технецием и прометием, которых нет в природе. Что же касается конца менделеевской системы, то мне представляется, что последнего элемента нет и быть не может. Времена жизни радиоактивных элементов с ростом массы и заряда ядра становятся все меньше, причем уменьшаются по экспоненте. Это следствие законов природы, и от этого никуда не уйти. Но прийти к абсолютному нулю времен жизни, мне кажется, так же невозможно, как достичь абсолютного нуля температур. К ним можно очень приблизиться, а насколько эти времена жизни будут отличаться от нуля, зависит, между прочим, и от точности измерений. Опять менделеевская тема! Что же до «островов» стабильности, то я вполне допускаю, что в условиях, отличных от наших земных, в недрах солнц например, могут существовать элементы, чрезвычайно нестойкие в наших условиях, в том числе 114-й или 126-й. К числу же оптимистов, рассчитывающих обнаружить эти элементы на Земле, я не отношусь... Виктор Иванович, на Волковом кладбище неподалеку от могилы Д. И. Менделеева есть скромный камень с надписью: «Михаил Михайлович Филиппов, редактор журнала «Научное обозрение», 1858—1903». Филиппов был одним из первых пропагандистов науки в России. На надгробном камне, в правом верх нем углу, как эпиграф высечены его слова: «Понять закон развития не значит слепо подчиняться ему». Применимы эти слова к периодическому закону? Как ко всякому закону природы. Иначе закон давно превратился бы в догму. И перестал быть наукой. Как вы думаете, о чем бы спросил нас Менделеев, очутись он на Менделеевском съезде? Думаю, что он крепко изругал бы тех, кто здесь на съезде в торжественных тонах вспоминает его житие и деяния. И вопросил бы гневно: а что вы, братцы, после меня сделали?! Вот так. Продолжение бесед с участниками съезда — на с. 22 6
Памяти Леонида Аркадьевича Костандова О, жизни Леонида Аркадьевича Костандова, государственного деятеля, талантливого и обаятельного человека, сказано много добрых слов. Нам остается сказать о том, кем он был для нашего журнала. Двадцать лет назад, когда «Химия и жизнь» только рождалась и было немало сомнений в ее жизнеспособности, он. Председатель Государственного комитета Совета Министров СССР по химии, принял новый журнал с интересам. Общение редакции с Леонидом Аркадьевичем стало постоянным, и мы узнали, что он всегда интересуется новым, необычным и высоко ценит нестандартные решения. В 1970 году, будучи Министром химической промышленности страны, Леонид Аркадьевич Костандов вошел в состав редколлегии и оставался с нами до последних своих дней. Он щедро давал интервью нашим корреспондентам, рекомендовал новых авторов, выдвигал идеи и предлагал темы, всегда оригинальные. Помогал, когда у нас что-то не ладилось. Занимая высокий пост заместителя Председателя Совета Министров СССР, Леонид Аркадьевич продолжал активно работать в «Химии и жизни», находил время приехать в редакцию, чтобы обсудить планы журнала или вопрос, требующий безотлагательного решения. Он многим интересовался, много знал, и общение с ним было всегда поучительным, полезным и легким. Леонид Аркадьевич Костандов был для нас добрым товарищем и учителем. Таким он останется в нашей памяти. 7
Проблемы и методы современной науки Умножение генов, или Нечто о переходе количества в качество Престарелый паралитик-бонапартист Нуартье де Виль- фор заставляет свою любимую внучку Валентину принимать возрастающие порции яда с тем, чтобы она привыкла к снадобью и не погибла в том случае, если ее захотят отравить. Как помнят почитатели «Графа Монте-Кри- сто», опыт вполне удался — прозорливость деда спасла Валентине жизнь. Наверное, каждый, порывшись в своей памяти, припомнит литературные сочинения, в которых описаны подобные эксперименты. К сожалению, ни Дюма, ни прочие авторы, использующие в своих сюжетах идею выработки у организма устойчивости к ядам, не поясняют, как именно пресекается действие яда, какие конкретно ткани и клетки становятся устойчивы, наконец, каковы молекулярные основы явления. Это и понятно. С одной стороны, тот же Дюма представления не имел как о молекулярных механизмах действия ядов, так и, возможно, о существовании клеток. А с другой — вряд ли читателя развлекло бы описание метаболизма токсических веществ внутри прелестной Валентины. Мы же, рассчитывая на особенности вкусов читателей «Химии и жизни», позволим себе привлечь их внимание именно к этим, до сих пор мало известным подробностям. "~ ~ДЛЯ начала надо сказать,
что изучение устойчивости клеток к токсическим агентам сейчас превратилось в самостоятельный и уже довольно обширный раздел биологии. Объясняется это не только благородной задачей борьбы с отравителями. Дело в том, что существует более общая медицинская проблема. Так же, как возникают штаммы бактерий, устойчивые к антибиотикам, так и клетки высших организмов «привыкают» к токсическим лекарственным препаратам. Это создает массу сложностей, особенно в онкологии. Ведь химиотерапия опухолей в большинстве случаев опирается на цитоток- сические агенты (клеточные яды), которые в силу тех или иных причин сильнее действуют на опухолевые клетки. И вот оказывается, что опухолевые клетки со временем могут становиться устойчивыми к применяемому лекарству, полностью сводя на нет его терапевтический эффект. Следовательно, в наши дни устойчивость к ядам обернулась противоположной проблемой — устойчивостью к лекарственным препаратам. Чтобы изучать явление, естественно использовать модельную систему. Это оказалось несложно: если лабораторные линии клеток культивировать в присутствии токсина, то, постоянно повышая дозу препарата, можно получить клетки, в десятки и сотни раз более устойчивые к яду, чем исходные. Остается «только» сравнить, чем же одни отличаются от других,— и вот оно, решение проблемы устойчивости к ядам. Мы хотим кратко рассказать о том, что уже удалось узнать и какие открытия тут были сделаны. ВАРИАНТЫ СПАСЕНИЯ Как с видетельствует все та же худо- жественная литература, жизнь многих исторических деятелей была постоянной борьбой с отравителями. Поскольку приучить себя ко всем возможным ядам они, по-видимому, не надеялись, то приходилось использовать по крайней мере два способа избежать смерти: а) стараться не допустить попадания яда внутрь (методы: крайняя подозрительность, создание штата пробователей из числа приближенных и тому подобное), б) если уж отравление произошло, то принимать противоядия. Любопытно, что клетки в той же ситуации обучаются тем же нехитрым приемам. Поясним на двух примерах. Есть такое природное соединение — колхицин. Это алкалоид, добываемый из растения безвременника осеннего. Колхицин хорошо известен цитологам: подавляя внутриклеточные движения, он «замораживает» клетки в определенный момент их деления, а именно тогда, когда хромосомы выстроились в середине клетки и готовы разойтись к полюсам, где возникнут ядра дочерних клеток. В присутствии колхицина хромосомы не расходятся, клетки не делятся и в конце концов гибнут. Колхицин чаще всего используют для изучения хромосом, но иногда его применяют и как противоопухолевый препарат. Так вот, если долго растить культуру клеток в присутствии возрастающих концентраций колхицина, можно получить клетки, которые будут жить и размножаться в тысячекратных смертельных дозах яда. Что же меняется в таких клетках? Логичным казалось проанализировать наборы белков — где же еще искать изменения, как не в наборе клеточных белков? Сравнение одновременно до полутора тысяч белков — есть такие методы — позволило установить, что клетки, устойчивые к колхицину, отличаются от исходных клеток концентрацией всего лишь нескольких белков, которых в исходных клетках мало, а в устойчивых — очень много. Во столько раз больше, во сколько клетки более устойчивы к яду. Что же может следовать из перемены концентрации одного-двух белков? Оказывается, немало. В такие клетки колхицин проникает во много раз хуже, чем в клетки исходной линии. Более того, изменяется проникновение в них многих других, часто не сходных с колхицином по структуре гидрофобных соединений, то есть резко изменяется избирательность клеток по отношению к компонентам среды. Почему — мы не знаем: то ли мембрана становится непроницаемой для некоторых гидрофобных агентов, то ли активируется система выбрасывания веществ из клетки. Ясно одно: клетки становятся более подозрительными и разборчивыми, их уже непросто отравить не только колхицином, но и другими соединениями — пуромицином, адриабластином, ак- тиномицином Д. Так реализуется первый из известных способов избежать отравления — не принимать яда. Другой принцип защиты применяют клетки, устойчивые к противоопухолево- 9
му препарату метотрексату. Метотрексат очень похож по своей структуре на фо- лиевую кислоту — обязательный промежуточный продукт при биосинтезе ДНК. Настолько похож, что дигидро- фолатредуктаза (ДГФР) — фермент, катализирующий окисление дигидрофо- лиевой кислоты, путает его со своим субстратом и при этом, увы, необратимо. В результате метотрексат, подобно угарному газу, блокирующему гемоглобин, блокирует ДГФР, и клетка погибает. В клетках, устойчивых к метотрексату, увеличивается концентрация лишь одного-единственного белка. Этот белок изучен хорошо, он очищен и опознан — это сама ДГФР. Да-да, клетки пошли по пути инактивации яда — ему в жертву приносится столько ДГФР, сколько яд может связать, зато оставшаяся часть успевает снабдить клетку необходимым количеством фолиевой кислоты. Емкость этой, казалось бы, нерациональной системы защиты поразительна: в клетках, выдерживающих 1000-кратные смертельные концентрации метотрексата, на долю ДГФР приходится 20 процентов всех клеточных белков. Мы рассказали о колхицине и мето- трексате не потому, что ими исчерпываются сведения об устойчивости клеток к ядам. Дело в том, что при изучении этих веществ был открыт новый тип генетической изменчивости. КАК ПРИГОТОВИТЬ МНОГО БЕЛКА? Устойчивость к колхицину и метотрексату, как мы видели, достигается повышением дозы всего нескольких белков, а то и одного белка. Как же добиться усиленного синтеза избранного белка, оставив концентрацию прочих на прежнем уровне? Казалось бы, ничего трудного — ведь в разных клетках нашего организма практически идентичен набор генетической информации, тем не менее одни производят много кератина, другие — гемоглобина, третьи — инсулина. Стоит включить погромче ген, вырабатывающий ДГФР, и жить себе преспокойно в соседстве с метотрекса- том. Однако ничего похожего не происходит. Клетки, приобретающие устойчивость к яду, меняются генетически и уже даже в отсутствие токсина в избытке производят белок, спасающий от отравления. Почему — понять, наверное, можно: видимо, гены устойчивости к колхицину и к ДГФР не относятся к числу регулируемых, их активность не может быть изменена внешними факторами, они и без того работают на полную мощность. Видимо, ранее, в ходе эволюции, клетки еще не встречались с ядами такого типа и не располагают способами борьбы с ними. Поэтому приходится вырабатывать такое умение заново, требуются какие-то серьезные изменения, чтобы ген заработал посильнее. Сейчас в рассказе мы добрались до уровня знаний примерно 1976 года, когда уже было ясно, что в клетках, устойчивых к метотрексату, много ДГФР, но еще ничего не было известно о том, почему этого фермента так много. Ответ на этот в общем-то биохимический или скорее молекулярно-биологический вопрос был дан, как ни удивительно, ци- тоге нетиком, специалистом по хромосомам — Джун Байдлер (США). Байдлер изучала под микроскопом хромосомы клеток, устойчивых к метотрексату. Чтобы отличить хромосомы друг от друга, она их подвергала специальной обработке, в результате чего хромосомы окрашивались в полоску. Байдлер обнаружила, что устойчивые к яду клетки отличаются от обычных тем, что у одной из их хромосом на конце есть длинный участок, который не становится при обработке полосатым. Он выглядит однородным. Эта однородно окрашенная область, выросшая на одной из хромосом, получила краткое название HSR (от английского homogeneously staining region, что значит «гомогенно окрашенная зона»). Главная заслуга Байдлер состояла не в том, что она заметила HSR, а в том, что она подумала по этому поводу. Байдлер измерила длину однородной области в клетках, отличающихся друг от друга степенью устойчивости к метотрексату, и выяснила, что чем устойчивее клетка к яду, тем длиннее у нее HSR. Но ведь и тем больше вырабатывается в них белка ДГФР! И вот в 1976 г. было впервые высказано фантастическое по тем временам предположение, что в устойчивых к метотрексату клетках многократно умножен, или амплифицирован, ген ДГФР, a HSR — это место локализации амплифицированных генов. Но то ли слишком примитивными показались умозаключения Байдлер, то ли сказался скептицизм по отношению к «молекулярным» пророчествам цитоге- нетика, так или иначе, мало кто принял 10
их всерьез. А права оказалась все- таки Байдлер. К сожалению, не ею были получены доказательства правоты — их могли дать только методы молекулярной биологии. Добыли их двумя годами позже сотрудники Стэнфордского университета, работающие под руководством Роберта Шимке. Шимке удалось генноинженерными способами выделить и наработать ген ДГФР. После этого начали изучать особенности этого гена в клетках, чувствительных к метотрексату, и, наоборот, устойчивых к нему. Немедленно было установлено, что в ДНК устойчивых клеток присутствует во много раз больше копий гена ДГФР, чем в исходных: по мере выработки устойчивости их число может возрастать с двух копий до тысячи! А дальше было прямо показано, что все эти новые копии гена концентрируются именно в HSR. Вот так подтвердилась фантастическая гипотеза Джун Байдлер. Вскоре изучение других модельных систем, в котором участвовали и авторы этой статьи, показало, что возникновение устойчивости клеток не только к метотрексату, но и к другим токсическим веществам (упоминавшимся уже колхицину, адриабластину, актиномици- ну Д и другим соединениям) приводит к амплификации генов, которые часто выстраиваются в новые, подобные HSR, участки хромосом. Часто, но не всегда. Иногда умноженные гены располагаются и вне хромосом, в относительно мелких образованиях. Но это уже не столь важно. Важно, что закономерно происходят изменения в аппарате наследственности именно в тех случаях, когда необходимо усилить работу какого-либо гена. К ЧЕМУ ПРИВОДИТ «УПРАЖНЕНИЕ ГЕНА» Наверное, многие читатели, знакомые с проблемами дарвинизма хотя бы по публикациям в «Химии и жизни», уже испытывают недоумение. В самом деле, что же получается: для того чтобы избежать смерти от яда, клеткам приходится усиливать работу одного из своих генов, а в результате вырастает новая хромосома, полная нужных генов! Как клетки узнают, какой именно ген нужно умножить? Невольно вспоминается ламарковский жираф, шея которого от постоянного упражнения вытянулась, а дети его унаследовали этот удобный признак. Не от усиленного ли упражнения начинает ген амплифицироваться? А если нет — то как? Чтобы ответить на эти вопросы, следует рассказать о том, что происходит в культуре клеток, когда в нее наливают яд (например, в концентрации, в десять раз превышающей 50 %-ную смертельную дозу*). Во-первых, подавляющее большинство клеток погибает. Только одна клетка из ста тысяч выживет и даст колонию, устойчивую к использованной дозе яда. Если еще увеличить дозу — снова та же картина почти полного вымирания с уникальными очагами роста устойчивых клеток. (Правда, надо отметить, что дальше повышать токсическую дозу можно более резко, чем в первый раз. Почему — об этом ниже.) Итак, первое, что уже плохо для ламаркистов: происходит не привыкание всей культуры к яду, а отбор тех редких клеток, которые могут выдержать смертельную дозу. Но это еще не все. Может быть, устойчивость выживших клеток (ил и — что то же самое — амплификация гена) есть результат его повышенного упражнения в присутствии яда? Иными словами, не стимулируется ли возникновение устойчивых клеток самим ядом? Можно ли рассматривать амплификацию как случайное событие, которое иногда происходит в культуре клеток и лишь проявляется в присутствии токсина? Оказалось — можно. Сотрудники Шимке нашли способ рассортировать нормальные живые клетки хомячка по содержанию в них ДГФР. А потом посчитали в них число генов этого фермента. Подсчет показал, что в клетках, богатых ферментом, повышено число генов ДГФР, и это, заметьте, без всякого яда. Таким образом .амплификация генов, возникающая при выработке устойчивости к некоторым ядам, не зависит от присутствия токсических препаратов в среде и, значит, неотличима от мутаций. Итак, можно с облегчением вздохнуть: и в этом случае «упражнение» ни при чем, все происходит по классическим канонам — возникает случайное генетическое изменение, которое выявляется и закрепляется лишь под действием отбора. * 50 %-ная смертельная доза — концентрация яда, в которой погибает половина клеток культуры. 11
НАЙТИ ОШИБКУ В тех случаях, когда неожиданно нарушается устоявшийся порядок, когда события идут не так, как им положено, мы ищем какую-то поломку, чью-то ошибку, приведшие к сбою. Почти всегда ошибка — это неприятность. Лишь очень редко она, на клады ваясь на какие-то чрезвычайные обстоятельства, оказывается спасительной. Ну, например, проспал человек свой поезд, а тот взял да и сошел с рельсов. Теперь представьте себе, что вдруг все поезда стали терпеть крушения. В этом случае рассеянные неорганизованные люди, склонные к опозданиям и мало приспособленные к житейским передрягам, оказываются в выгодном положении или, говоря генетическим языком, получают селективное преимущество перед всеми остальными — ведь у них вероятность выжить гораздо выше! Теперь отвлечемся от этой фантастической ситуации и вспомним о наших клетках. Впрочем, сильно отвлекаться не придется. Дело в том, что мутация или любое другое случайное генетическое изменение — та же ошибка, которая в подавляющем большинстве случаев только вредна. Случайно оказаться полезной эта ошибка может лишь в чрезвычайных обстоятельствах, например, когда клетки травят ядом. В этом случае «рассеянные» клетки, в которых почему-то произошла амплификация участка ДНК, оказываются приспособ- леннее, чем нормальные,— только они и выживают. Как подобраться к самому сложному в проблеме — как уловить, в чем состоит генетическая ошибка, происходящая в редчайших клетках? Подойти впрямую пока никто не сумел, и поэтому идут окольными путями. Во-первых, имеет смысл выяснить, в какой степени клетка изменена, насколько ее реакции отличаются от нормальных. О том, что эти клетки более устойчивы к некоторым ядам, мы уже писали. Важно еще и другое: такие устойчивые клетки в обычных условиях менее жизнеспособны, чем нормальные; им, например, требуется больше времени, чтобы поделиться. Поэтому, если растить устойчивые к яду клетки в питательной среде, не содержащей селективного агента (токсического вещества), то в культуре постепенно накапливаются клетки, у которых все короче HSR и соответственно все слабее устойчивость к яду. Итак, генная амплификация в нормальных условиях — действительно ошибка, сама возможность такой ошибки уже есть вполне определенный генетический признак: мы уже упоминали о том, что, выжив однажды в присутствии токсина, клетки «привыкают» к дальнейшему повышению дозы яда гораздо легче. Иными словами, дети «растяп» с большей вероятностью будут ошибаться, чем дети вполне нормальных родителей. Далее очень любопытно было бы узнать, как устроен упомянутый «неполосатый» участок ДНК, входит ли в него лишь определенный ген — тот, который обеспечивает устойчивость к яду, или же с ним вместе умножаются другие генетические элементы. Замечательный эксперимент поставила группа М. Виглера в Колд-Спринг- Харборе. Обычные клетки были обработаны препаратом ДНК, полученной из клеток, устойчивых к метотрексату. К этой ДНК подмешали ДНК плазми- ды кишегчной палочки, причем бактериальная ДНК была «вшита» во множество мест клеточной ДНК. Затем клетки поместили в питательную среду с метотрексатом и отобрали устойчивые клоны. В некоторых из них оказался многократно повторенным донорский ген фермента ДГФР и вместе с ним — бактериальная ДНК! Этот опыт показал, что когда механизм амплификации работает, то он умножает подряд все, что окружает нужный ген. Практически во всех случаях повторенным оказывается участок ДНК, в десятки раз превышающий размеры гена. Какие силы определяют границы «единицы амплификации», почему она так велика — на эти вопросы пока ответа нет. Ясно лишь, что умножение гена происходит на редкость неэкономно, и это само по себе уже наводит на мысль о том, что в распоряжении клетки нет более легких и простых способов усилить его активность. Откуда же все-таки берут клетки самые первые дополнительные гены, за чей счет они спасаются от действия ядов? Скажем сразу: и это неизвестно. Правда, и предположений выдвинуто не слишком много — не так-то легко вообразить источник обогащения. Обсуждаются, собственно, только три возможности. 1. Попадая в тяжелые условия, клетки начинают гибнуть. Одни умирают раньше, другие — позже. Те, что еще жи- 12
вы, могут поглощать и использовать для своих целей ДНК погибших клеток. 2. Перед клеточным делением ДНК в хромосомах удваивается. И каждая дочерняя клетка получает один и тот же набор генов. Обычно перед тем, как разойтись по разным клеткам, молекулы ДНК обмениваются между собой участками, как правило, равными. Но иногда может случиться так, что обмен будет неравным и один из кусочков ДНК в одной клетке удвоится, а в другой исчезнет. Естественно, и дочерние клетки будут неравноценны: одна из них обретет лишний кусок генетической информации за счет другой. Если к тому же окажется, что эта информация жизненно необходима, то остается только посочувствовать клетке, отдавшей свой ген сестре. 3. Удвоение ДНК, происходящее перед каждым клеточным делением, начинается сразу во многих точках хромосом, и строгая система контроля следит за тем, чтобы каждый ген удвоился только один раз. Если предположить, что иногда контроль дает осечку, то одного гена (или группы генов) в клетке может становиться больше, чем положено. Если нечто такое в клетках действительно происходит, то все остальное (многократная амплификация) — дело отбора. Вот три гипотезы об истоках умножения генов. Какая из них ближе к истине — решать пока рано, хотя похоже, что второй и третий варианты встречаются не только на бумаге. ПЛОДЫ УМНОЖЕНИЯ Создается впечатление, что умножение гена — первое, что «приходит в голову» клетке, когда надо срочно наработать побольше какого-нибудь белка. Но если генная амплификация надежно обнаруживается в лабораторных экспериментах, то странно было бы не найти в наследственном аппарате современных животных отголосков таких же процессов, происходивших в ходе эволюции и естественного отбора. Ведь наверняка и в природных условиях возникало селективное давление, требовавшее усиленной работы одного-двух генов. Действительно, таких «следов» в клеточном геноме немало. Эти следы — генные семейства. Речь идет о наборах очень похожих, а иногда и неотличимых генов, встречающихся в клетке десятки и сотни раз и расположенных в ДНК, как правило, кучно, один за другим. Классические примеры таких семейств — гены рибосомной РНК и гены гистонов (основных белков, входящих в состав хромосом); они поставляют клетке продукты первой необходимости, которые нужны всегда и в огромных количествах (достаточно сказать, что на долю рибосомной РНК приходится около 80 % всех клеточных РНК). Понятно, что открытие эффекта умножения генов позволяет объяснить, как возникли такие семейства. Сам факт возникновения генных семейств помогает найти ответ и на другой трудный вопрос — каковы источники материала для усложнения и совершенствования генетического аппарата в ходе прогрессивной эволюции. Иными словами, теперь можно попытаться разобраться в том, почему у позвоночных животных значительно больше генов, чем у насекомых, у насекомых больше, чем у червей, а у последних больше, чем у инфузорий и бактерий. Чтобы пояснить это сопоставление, вспомним, как формировалась структура тела современных позвоночных. Предполагают, что нашими далекими предками были организмы, близкие к сегодняшним кольчатым червям (к примеру, дождевым). Дождевой червяк состоит из множества члеников, которые не только внешне похожи друг на друга, но и внутри построены почти одинаково (аналогия с генными семействами прямо-таки напрашивается). В ходе эволюции отдельные членики специализировались. В результате одни стали предназначаться для выделения, другие — для передвижения, третьи — для размножения и так далее. В конечном итоге возникла сложная дифференцированная структура тела современных позвоночных, в которой лишь в виде редких элементов сохранились воспоминания о членистом строении (например, у нас — позвоночник). Не исключено, что амплификация генов — это тоже начало процесса усложнения наследственного аппарата, поскольку она создает резерв генов, из которого будет черпаться материал для дальнейшего развития и изменчивости. Итак, подчеркнем еще раз пользу открытия генной амплификации: она подсказала один из источников усложнения и обогащения генома в ходе эволюции. Есть еще один интересный аспект в этой проблеме. У организма часто возникает потребность в усиленной ра- 13
боте лишь отдельных генов в определенных клетках и тканях. В 1968 г. было открыто, что в яйцеклетках (ово- цитах) лягушек резко увеличено число генов рибосомной РНК. Для развития эмбриона требуется очень много белка, для этого нужно построить массу рибосом. Присутствующих в клеточной ДНК генов рибосомной РНК для этого не хватает. Поэтому в овоцитах совершается их амплификация — вместо сотен генов в клетке их становятся тысячи. Данный пример столь долго был единственным свидетельством участия амплификации генов в развитии организма, что стало казаться, будто это уникальный, единственный в своем роде случай. Лишь совсем недавно последовали новые открытия. Оказалось, что в клетках слюнных желез мухи рода Rhynchosciaria перед построением кокона и окукливанием происходит амплификация генов, кодирующих те белки, из которых кокон построен. После чего слюна становится строительным материалом. Оболочки эмбрионов плодовых мушек дрозофил также формируются клетками, в которых умножены гены белков оболочки. Таким образом, множественные повторы генов — случайное изменение, возникшее в ходе отбора на устойчивость к ядам,— в некоторых случаях стали обязательным этапом развития живого организма, формирования его тканей. ЛОЖКА ДЕГТЯ Пропев дифирамбы генной амплификации, можно бы и закончить рассказ. В самом деле, и от ядов спасает, и эволюцию двигает, и не окуклишься без нее. А уж лягушкам без нее просто беда: как бы иначе они выводились? Но, увы, есть и оборотная сторона, и не показать ее было бы нечестно. Дело в том, что сейчас в многих опухолях человека и животных обнаружены признаки амплификации генов. Более того, оказалось, что канцерогенные вещества и соединения, усиливающие действие канцерогенов (но не их химические аналоги), в десятки раз повышают частоту генной амплификации в экспериментах. В последние годы стало известно, что сделать клетку раковой может изменение (в частности, усиление) работы всего одного гена — онкогена. И многократно повторенными в опухолевых клетках часто оказываются те участки ДНК, которые содержат онкоген. В результате продуктов онкогена становится гораздо больше, что, возможно, приводит к злокачественному перерождению. Но это уже другая проблема. Над нею сейчас ломают головы десятки людей. Когда эта статья появится в журнале, они уже наверняка ответят на некоторые из поставленных здесь вопросов и зададут себе новые... Л. В. ГУДКОВ, Б. П. КОПНИН Информация г* 1 1"< L ( L Г W V Ч !} [ L^d и м т ' 1 ' ц *ч ] JJ МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВЫСТАВКИ 1985 ГОДА «Технические средства в учебном процессе». Москва, 15— 23 января. «Роботы и робототехнические комплексы». Москва, 12—20 февраля. «Полимерная упаковка и оборудование для ее изготовления». Таллин» 12—20 марта. «Оборудование, аппаратура и технологические процессы порошковой металлургии». Минск, 19—27 марта. «Здравоохранение, медицинская техника и лекарственные препараты». Москва, 28 мая — 6 июня. «Оборудование, технологические процессы, средства контроля и транспорт в металлургической, горнорудной и коксохимической промышленности». Запорожье, 4—1*2 июня. «Оборудование для промышленного производства комбикормов и переработки вторичного сырья на кормовые цели». Минск, 16— 24 июня. «Производство и потребление алюминия и алюминиевых полуфабрикатов». Москва, 16—24 июля. «Машины и механизмы для комплексной механизации возделывания, уборки и упаковки в виноградарстве, садоводстве и овощеводстве». Кишинев, 17— 25 июля. «Современные средства воспроизводства и использования водных биоресурсов». Ленинград, 6—15 августа. «Методы и средства охраны и рационального использования водны*' ресурсов». Ташкент, 17—25 сентября. «Производство соков и безалкогольных напитков; сельскохозяйственные машины и орудия для субтропических культур». Тбилиси, 17—25 сентября. «Машины и орудия горного земледелия». Ереван, 18—27 октября. «Машины и оборудование для сварки цветных металлов». Москва, 29 ноября — 8 декабря. В плане возможны изменения: за справками обращаться во Всесоюзное объединение «Экспоцентр» A07113 Москва, Сокольнический вал, 1 а). 14
1 Ресурсы Азотфиксаторы В середине прошлого века в Европу прибыла первая партия чилийской натриевой селитры. Много дней стояли в ожидании разгрузки пароходы, но селитра была никому не нужна. Потребовалось время, чтобы бережливые, не привыкшие бросать деньги на ветер крестьяне поверили в пользу минеральных азотных удобрений. И тогда начался селитряный бум. Уже в 1900 г. потребление чилийской селитры составило в пересчете на азот около 300 тыс. тонн. Но это был предел: уникальное месторождение" истощалось. Срочно требовалось найти дешевый способ искусственного синтеза соединений азота. И он был найден. Сейчас первое место в мире по производству азотных удобрений занимает наша страна. Мы выпускаем пятую часть их мирового объема. Продовольственной программой СССР предусмотрено дальнейшее увеличение выпуска минеральных удобрений, в том числе и азотных. По оценке специалистов, около 90 % пахотных земель в нашей стране необходимо удобрять минеральными азотными веществами. Однако чрезмерно увлекаться ими опасно. При избыточном питании растений азотом в них увеличивается содержание вредных для человека нитратов. Особенно часто это бывает на сухих почвах и при бессменном выращивании одних и тех же культур. Увеличивать бесконечно дозы азот-* ных удобрений, вносимых под посевы на влажных почвах, тоже нецелесооб-
НШ f 10155 m5 19Ю fm 19YC /W №o ■438% 3Wi №4 4M 5423 1003 39Z 199 «** fP Сгйь I 4- # upt.f9j0 1950 196P Ш 19Л0 ^ tsi fOjOb Данные о производстве минеральных азотных удобрений (в пересчете на действующее вещество, тыс. т): слева — рост мирового производства; в центре — производство в СССР; справа — производство в 1981 г. в разных странах мира разно. Хотя бы потому, что до растений они все равно доходят в меньшем количестве, чем попадают в землю. В почве они быстро разлагаются и легко вымываются атмосферными осадками, загрязняя реки и водохранилища. Вернемся назад, в XIX столетие. Двадцатилетний выпускник парижского горного колледжа Жан Батист Буссенго оказался в Южной Америке, в армии генерала Боливара, возглавившего восстание колоний против испанского владычества. Помня напутствие своего учителя Александра Гумбольдта, Буссенго внимательно присматривался к природе экзотических стран, по которым проходила армия Боливара, изучал обычаи и нравы их обитателей. Его удивил один агротехнический прием индейцев. Прежде чем сеять кукурузу, они вносили в почву местное удобрение гуано (помет птиц и летучих мышей), в изобилии находимое на побережье. Происходило чудо: бесплодные земли, на которых не росла даже трава, давали громадные урожаи. Анализы, проведенные Буссенго в полевой лаборатории, показали, что в составе гуано много натриевой селитры. Вернувшись в Европу, Буссенго основал в Бехельбронне (Эльзас) лабораторию, ставшую первой в мире опытной агрохимической станцией. Загадка гуано не давала ему покоя: слишком чудодейственным казалось преобразование бесплодных земель. Буссенго принялся за опыты. Он вносил в почву точно определенное количество азота, фосфора и калия, высевал семена, а собрав урожай, измерял содержание этих элементов в растениях. Пока дело касалось злаков — пшеницы и овса — все шло как полагается: они набирали столько веществ, сколько было внесено в почву. Но когда в опыты были вовлечены бобовые, картина изменилась: в травяной массе и семенах клевера и люцерны азота оказывалось больше, чем вносилось в почву. Откуда они получали лишние вещества, уж не из воздуха ли? Для проверки Буссенго провел новую серию опытов. Чтобы исключить случайное попадание в почву азота, он предварительно прокаливал ее, воду кипятил, а из воздуха азот удалял. Ростки бобовых погибали так же быстро, как и ростки злаков. Почему? Ответ был найден спустя десятилетия. Бобовые, заинтересовавшие Буссенго, и впрямь отличаются от растений других семейств. Внимание естествоиспытателей давно привлекали небольшие вздутия, утолщения на их корнях. Над биологической ролью этих клубеньков ломали головы крупнейшие ботаники прошлого столетия. Одни считали, что клубеньки впитывают влагу из почвы и называли их корневыми губками, другие предполагали, что это болезненные наросты, вызванные паразитическими грибами. В 60-х годах XIX века русский естествоиспытатель М. С. Воронин опубликовал работу, в которой были описаны микроскопические тельца, находившиеся в тканях клубеньков. А через двадцать лет немецкие исследователи Г. Гельригель и Г. Вильфард доказали, что от клубеньков зависит свойство бобовых усваивать атмосферный азот. В 1888 г. голландский ботаник Мартин Бейеринк впервые выделил чистую культуру бактерий, обитающих в клубеньках. Это были небольшие подвижные палочки длиной 3—4 микрона и толщиной около 1 микрона. Теперь стало ясно, почему лабораторные опы- 16 \
ты Бус сен го не подтвердили его наблюдений: при прокаливании почвы бактерии погибали. Дальнейшие опыты показали, что клубеньковые бактерии строго специфичны: на клевере растут одни, на горохе — другие, на люцерне — третьи. Растения снабжают бактерии углеводами, образующимися в процессе фотосинтеза, а бактерии, используя эти вещества как источник энергии, образуют азотистые соединения, большую часть которых — до 75 % — потребляют растения. Это классический пример симбиоза. Открытие клубеньковых бактерий, живущих на корнях бобовых растений, стало началом знакомства с обширной группой азотфиксирующих микроорганизмов. В девяностых годах XIX века известный русский микробиолог С. Н. Виноградский выделил .из почвы свободноживущий — не связанный с растениями — азотфиксирующий микроорганизм клостридиум. Тогда же М. Бейеринк обнаружил сходный с ним микроорганизм, живущий в воде каналов. Вскоре азотфиксаторы нашли в клубеньках на корнях некоторых деревьев и кустарников, например лоха, облепихи. Как микроорганизмам удается переводить азот воздуха в форму, доступную растениям? В конце XIX века С. П. Костычев выдвинул гипотезу о непосредственном образовании клубеньковыми бактериями аммиака. Дополнил и развил эту гипотезу С. Н. Виноградский. Но подтвердить ее удалось лишь в 40-е годы XX века, когда исследователи применили для изучения процесса азотфиксации тяжелый изотоп азота I5N. В течение многих десятилетий исследователи не могли найти связующего звена между представлениями о крайней инертности азота и биохимией процесса азотфиксации. Лишь в 1964 г. советские исследователи М. Е. Воль- пин и В. Б. Шур открыли первые реакции молекулярного азота в растворах с участием соединений переходных металлов, например СгОз, Mods, WC16, FeCb, TiCl4, и сильных восстановителей. После гидролиза продуктов реакции был выделен аммиак. Сейчас известно, что главную роль в биологической фиксации азота играет уникальный по своей активности и биологическим свойствам фермент нитрогеназа. По современным представлениям, он состоит из двух ме- таллопротеидов — белков, содержащих металлы: один — молибден и железо (так называемый Mo-Fe-белок), другой — только железо (Fe-белок). Для проявления активности нитроге- назы необходимо присутствие адено- зинтрифосфорной кислоты — АТФ. Реакция восстановления, катализируемая нитрогеназой, проходит по формуле N2+6e*+6H+-*2NH3, где е* — возбужденные электроны, переносимые с Fe-белка на Мо — Fe-белок. Нитрогеназная система — одна из самых сложных природных систем, известных науке. Исследователи называют ее кошмаром для кинетики. Многое в ней еще непонятно. Не до конца выяснена роль красного пигмента, находящегося в активных клубеньках. По составу он идентичен гемоглобину крови позвоночных животных. У других растений, кроме бобовых, этот пигмент не обнаружен. Предполагают, что он способствует переносу кислорода и поддерживает окислительно-восстановительный уровень реакции, поэтому назвали его леггемоглобином, то есть гемоглобином бобовых (они по-латы- ни — Leguminosae). Реально ли использовать азотфиксаторы вместо искусственных минеральных азотных удобрений? Да. Когда бобовое растение пускает в землю корни, живущие в почве бактерии, привлеченные выделяемыми ими веществами, движутся к корням со скоростью до 200 мм в сутки. Проходит время, пока они доберутся до корней и начнут действовать. Если же вносить в землю вместе с семенами азотфиксаторы, время зря не теряется. Еще задолго до разгадки тайны клубеньковых бактерий земледельцы Швеции, Голландии, Австрии переносили землю с полей, давших хороший урожай бобовых, на те поля, где бобовые высевались впервые или росли плохо. Этот прием увеличивал урожаи. Правда, вместе с азотфиксаторами в землю попадали и другие микроорганизмы — возбудители болезней растений, а также семена сорняков. Но ведь можно вносить чистую культуру клубеньковых бактерий. Первсг бактериальное удобрение — «землеудобрительный препарат»— было приготовлено еще в конце XIX века 17
в Германии. Это нитрагин. Он представлял собой различные виды чистых культур клубеньковых бактерий, выращенных на желатине и предназначенных для 19 видов бобовых растений. Вначале нитрагин не дал ожидаемого эффекта: бактерии в нем быстро гибли. Требовалось найти среду, обеспечивающую их сохранность. Лучшей средой для размножения и хранения азотфиксирующих организмов оказался торф. С начала X X века началось массовое производство препарата с клубеньковыми бактериями, предназначенного для увеличения урожая бобовых. Его выпускают сейчас во многих странах. Например, в США он применяется на 16—20 миллионах гектаров посевов бобовых. В нашей стране подобное удобрение впервые было изготовлено в 1911 г. в Москве на Бактериолого-агрономиче- ской станции. Однако широкого распространения оно не получило: слишком кустарной была технология его производства. Даже более поздние инструкции, относящиеся к тридцатым годам, напоминали кулинарный рецепт: «Предварительно в автоклаве варится фасоль при полутора атмосферах в течение 20 минут. Бобы лучше употреблять цельные, причем они не должны развариваться. Отвар фильтруют через вату и к нему прибавляется сахар. Вместо бобового отвара можно взять морковный». Положение стало меняться лишь в 60-е годы, когда для приготовления нитрагина стали использовать новые надежные методы консервации бактерий, например лиофильную сушку (так называется способ обезвоживания замороженных клеток в вакууме). Тогда же во Всесоюзном НИИ микробиологических средств защиты растений и бактериальных препаратов, созданном на базе Московского отделения Всесоюзного НИИ сельскохозяйственной микробиологии, начался отбор наиболее продуктивных и устойчивых штаммов бактерий, способных конкурировать со своими «дикими» собратьями. Эта работа завершилась созданием двух препаратов для бобовых культур — ризобина и ризоторфина. Они обеспечивают прибавку урожая на 15—25 %, а для сои — до 40 %. Кроме того, в растениях увеличивается содержание белка: при выращивании гороха с одного гектара можно получить дополнительно 80—200 кг белка, при выращивании люпина — 210— 300 кг, люцерны — 200—1000 кг. В 1983 г. в Белоруссии введена в строй первая очередь производства по выпуску препаратов с азотфиксато- рами. Сегодня в десятках научно-исследовательских учреждений и лабораторий многих стран мира пытаются окончательно выяснить все закономерности и детали биологической фиксации азота, создать наиболее эффективные технологии производства препаратов. Преимущества азота, связанного прямо в почве, очевидны для всех: он, в отличие от азота минеральных удобрений, не теряется при транспортировке и перегрузках, не загрязняет окружающей среды, используется растениями постепенно и полностью. И главное, он дешев: тонна азота минеральных удобрений обходится сейчас примерно в 220 руб., а тонна азота, полученного в почве при применении биологических удобрений для бобовых культур, — в 8 руб. Азотфиксаторы можно использовать для увеличения урожая не только бобовых, но и других растений. Веками земледельцы Северного Вьетнама, Китая, Филиппин возделывали рис на орошаемых землях, не применяя азотных удобрений. Оказалось, что высокие урожаи зависели от сине- зеленой водоросли анабена, развивающейся в симбиозе с папоротником азол- ла. Свойство этого папоротника увеличивать урожай было известно вьетнамским крестьянам еще в XI веке. В 70-е годы XX века широкие исследования азоллы начались в Международном институте риса на Филиппинах, в Калифорнийском университете в США, в Индии и других странах. Бразильские исследователи недавно сообщили об открытии нового вида азотфиксаторов (микроорганизмов, относящихся к роду азоспириллум), развивающихся в симбиозе с тропическими злаками. В принципе их можно использовать для повышения урожаев зерна. В СССР создан препарат азотбакте- рин, предназначенный для овощей — капусты, огурцов, томатов и цветов. Микроорганизм, входящий в него, не только фиксирует азот, но и выделяет в почву многочисленные биологически активные вещества, в том числе 18
антибиотики и стимуляторы роста. А в перспективе надежды связаны с генной инженерией, с включением генов азотфиксации в клетки высших растений, в первую очередь пшеницы и риса. Первый шаг был сделан еще в 1972 г., когда ген азотфиксации удалось пересадить одноклеточной бактерии — кишечной палочке. Удастся ли получить растения, которые будут сами себя кормить, или нет, но в любом случае азотфикси- рующие организмы, которые можно сравнить с уменьшенными в миллионы раз азотно-туковыми заводами, могут и должны .дополнить искусственные минеральные азотные удобрения. т. шумова, ВНИИбакпрепарат ЧТО ЧИТАТЬ ОБ АЗОТФИКСАЦИИ Израилевский В. И. и др. Клубеньковые бактерии и нитрагин. М.— Л.: Сельхозгиз, 1983. Федоров М. В. Биологическая фиксация азота атмосферы. Изд. 2-е. М.: Сельхозгиз, 1952. Мишустин Е. Н., Черепков Н. И. Роль бобовых культур и свободноживущих микроорганизмов в азотном балансе земледелия.— В кн.: Круговорот и баланс азота в системе почва — удобрение — растение — вода. М.: Наука, 1979. Проблемы фиксации азота. М.: Мир, 1982. Практика На Земле и на Венере В последние годы все большее применение находит сравнительно новый метод экспрессного анализа — рентгенорадио- метрический. Ре нтге но радиометрические анализаторы используют для определения элементного состава горных пород и руд при поисках месторождений полезных ископаемых, для оценки качества руды в цветной и черной металлургии, для анализа почв в агрохимических исследованиях и повседневной работе агроно- Рентг енорадиометрическ ий анализатор мов, в экологических исследованиях, для контроля технологических процессов в металлургии и химии. Эти приборы п рименяли для анализа лунного грунта, для исследования состава пород на Венере. В чем же суть метода и какие его достой нства стали причиной столь широкого распространения в различных областях науки и отраслях народного хозяйства? В ре нтге! юрадиометри че- ском методе анализа элементы идентифицируются по их вторичному рентгеновскому излучению, вызванному возбуждающим ионизирующим излучением от радионуклидного источника. В первом анализаторе такого типа, разработанном в конце 50-х годов во Всесоюзном институте минерального сырья, в качестве источника был использован радионуклид ,70Тт, сейчас круг применяемых радионуклидов расширился: для анализа легких элементов применяют 55Fe, для элементов середины таблицы Менделеева — l09Cd, для тяжелых элементов — м,Ат или 57Со. Весьма стабильное излучение источника (при его периоде полураспада в несколько месяцев анализ длится всего несколько минут) вызывает перестройку электронных оболочек атомов анализируемых элементов, атомы испускают характеристическое излучение, которое регистрируется детектором. На выходе детектора — электрические импульсы с амплитудой, пропорциональной энергии поглощенного фотона. Амплитудный анализатор выделяет участки спектра, соответствующие определяемому элементу, а регистрирующее устройство подсчитывает импульсы, оценивая интенсивность характеристического излучения и, следовательно, содержание элемента в анализируемом образце. По сравнению с классическим рентгеноспектральным анализом у рентгенорадиометриче- ского метода есть неоспоримые преимущества: высокое отношение полезного сигнала к фону, надежность и простота аппаратуры, безопасность для работающих. Точность определения содержания элементов в горной породе достигает при использовании рентгенорадиомет- рических анализаторов 10—3 %, время анализа в зависимости от сложности состава анализируемой пробы — от нескольких секунд до нескольких минут. Сейчас выпускаются рентге- норадиометрические приборы для многокомпонентного анализа (на 10—15 элементов) с предельно простой настройкой при переходе с одного участка спектра характеристического излучения на другой. Есть и переносные портативные приборы (размером с телефонный аппарат) для геологов и заводских технологов. Такие анализаторы очень удобны в работе, поскольку анализ можно проводить без отбора проб — прикладывая выносной датчик к стенке горной выработки, опус- 19
кая в скважину, устанавливая на слитке металла. Рентгенорадиометрические анализаторы и радионуклидные источники возбуждающего излучения поставляет Всесоюзное объединение «Изотоп». А. Л. Якубович, Е. И. Зайцев, С. М. Пржиялговский. Ядерно-физич ее кие методы анализа горных пород. М.: Энергоиздат. I9S2 Кристаллизатор несомненных достоинств Кристаллизационную очистку нередко затрудняют примеси, из-за которых осадок не выпадает даже из сильно пересыщенного раствора. Чаще всего такое случается при первичной кристаллизации вещества непосредственно из реакционной смеси, в которой оно образовалось. С подобной трудностью столкнулись и в ленинградском производственном объединении «Фармакон» при выделении из раствора глюконата кальция — лекарственного препарата, получаемого окислением глюкозы в присутствии углекислого кальция. Несмотря на то что Пулъсационный кристаллизатор производственного объединения «Фармакон» 20 растворимость глюконата кальция в воде не превышает (в зависимости от температуры) 80—90 г/л, в технологическом растворе в производственных условиях осадок порой не выпадает при концентрации 200 г/л и выше. Осаждение не удавалось стимулировать обычными способами — добавлением ацетона или глюкозы, обработкой раствора адсорбентами (активированным углем, окисью алюминия, силикагелем), повышенными дозами затравки. Технологические затруднения с кристаллизацией глюконата были преодолены с помощью сконструированного в объединении аппарата. Новый кристаллизатор представляет собой U-образную стальную трубу, в которую с помощью крана-пульсатора, приводимого в действие электромотором, подаются поочередно с двух концов порции сжатого газа — азота или воздуха (с частотой 80—100 пульсаций в минуту). Подача раствора и выгрузка суспензии автоматизиро- ва ны, для этого используются электромагнитные клапаны и датчики-электроды, которые срабатывают при замыкании и размыкании раствором. Производительность аппарата в несколько раз больше, чем у цеховых кристаллизаторов периодического действия. Кроме того, пульсация обеспечивает интенсивное перемешивание и предупреждает рост осадка на стенках аппарата. Надо полагать, что новый кристаллизатор найдет применение не только в фармацевтической промышленности. «Химико-фармацевтический журнал», 1983. № 9. с. 1123. 1124 Мастика проникает в щели Когда защищают от коррозии такое непростое техническое устройство, как автомобиль, очень важно, чтобы защитное средство не просто покрыло поверхность достаточным слоем, но чтобы оно также проникло во все щели и полости, где мх>жет скапливаться влага и где, следовательно, особенно интенсивно идет коррозия. Существующие ныне отечественные мастики хорошо предохраняют металл от коррозии лишь тогда, когда они полностью его закрывают. Значит, гвоздь проблемы в том, как мастику нанести. В городе Орехово-Зуево, в проектно-технологическом бюро 4 Автотехобслуживание*, разработана и создана эффективная установка для нанесения мастики на днища автомобилей. Прежде чем попасть в распылитель (работающий, кстати, под высоким давлением), мастика с небольшой добавкой растворителя разогревается до температуры примерно 65 С при постоянном перемешивании и приобретает при этом такую пластичность, которая позволяет ей буквально пролезать во все щели. Кроме того, она прекрасно прилипает к поверхности благодаря повышенной адгезии. Разработчики сообщают, что эта установка — только часть комплекса для защиты легковых автомобилей от коррозии (в него входят также опрокидыватель, не повреждающий кузова, устройство для обработки внутренних полостей, мойка и сушилка) и что годовой экономический эффект от ее применения достигает 5 тыс. руб. Первая такая установка смонтирована на станции технического обслуживания во Владимире. * Автомобильный транспорт». 1984, № 5, с. 40 Лес рубят — щепки летят Помимо общеизвестного значения, у этой пословицы есть еще и буквальный смысл. Во время добычи древесины, при прореживании лесов и обрезке деревьев образуются древесные отходы, причем в немалом количестве — в Англии, например, до 15 млн. т в год. Из гигантской массы щепы можно, в принципе, получить столько же энергии, сколько дают 1,5 млн. т высококачественного топлива. И для этого совсем не нужно строить печи или переводить котельные на древесное топливо. Щепу и другие древесные отходы английские специалисты предложили складывать в кучи по 50—100 т и увлажнять. Примерно через две недели температура в древесном холме поднимается до 60—70 С. Если проложить внутри него водопроводные трубы, можно получать теплую воду для обогрева жилья и сельскохозяйственных помещений. Другой способ утилизации древесных отходов — получение биогаза. Из 5 кг заложенной в автоклав увлажненной щепы образуется кубометр газо-
вого топлива, которое содержит 60 Со метана. А остаток после выделения биогаза или извлечения тепла в буртах можно использовать в качестве удобрения или структурообразовате- ля почв. «Farmers Weekly», 1984. т. 100. № 10. с. 66 Электрический вертолет На обычный серийный вертолет установили электродвигатели и 12 свинцовых аккумуляторных батарей общим весом четверть тонны и готовят машину к летным испытаниям, которые продлятся 10 минут, поскольку на большее свинцовых аккумуляторов просто не хватит. На серебряно-цинковых батареях, которые будут установлены на втором этапе испытаний, вертолет сможет летать уже полчаса, а на литиевых аккумуляторах (их масса 68 кг) — 2часа. Электровертолет — машина значительно менее шумная, чем вертолет обычный. К тому же она, естественно, не загрязняет воздух выхлопными газами, не создает инфракрасного излучения. Облегчается и работа пилота : для за пу с ка д ви га теля и приведения в действие несущего винта летчику достаточно щелкнуть выключателем. Нет проблем и с перезарядкой аккумуляторов — это можно делать по ночам, а можно поступать еще проще: заменять разряженную батарею заряженной. Подсчитано, что это обойдется дешевле авиационного бензина. «Aviation Week and Space Technology», 1984, т. 120. № 5. с. 52 Добавка в электролит При гальваническом хромировании выделяется водород, покрываемая хромом сталь его поглощает и теряет прочность. Чтобы изгнать внедрившийся в металл газ, хромированные детали подвергают длительному, а иногда и многократному отжигу. Поглощение сталью водорода при хромировании резко уменьшается, если в стандартный электролит ввести ионы титана. Добавка сернокислого титана (в пересчете на металл от 0,5 до 10 г/л — в зависимости от содержания в электролите хромового ангидрида) позволяет сохранить механическую прочность стали, не прибегая к отжиг>. «Техника и вооружение», 1984, № 4. с. 29 Перепись роботов Еще совсем недавно промышленные роботы были редкой диковиной, а сейчас уже многие тысячи их работают на предприятиях самых разных отраслей. Недавно Британская ассоциация робототехники опубликовала данные о численности промышленных роботов в некоторых странах. Согласно этим данным, в 1983 г. больше всего роботов A6,6 тыс.) насчитывалось в Японии, второе место (8 тыс.) принадлежало США, далее следуют Франция B,6 тыс.), Швеция A,9 тыс.), Италия A,8 тыс.), Великобритания A,7 тыс.), Бельгия E00), Испания D00), Финляндия A20). «New Scientist», 1984, № 1398. с. 27 Коровы лузгают семечки В двух американских университетах провели исследование, к чему приводит добавление в рацион коров семян подсолнечника. Оказалось, что потребление семечек не влияет на жирность молока и содержание в нем других питательных веществ, но неизмен но п риводит к увеличению удоев. Самые высокие удои зарегистрированы при скармливании рационов, в которых было 10—20 % семян подсолнечника. Увеличение этой нормы до 30 % никак не сказывалось на вкусе и запахе молока. «Feedstuffs», 1984, т. 56, № 10, с. 21 Полезные советы Для автомобилей сконструирован синтезатор речи с микропроцессором. Мелодичный женский голос когда надо предупреждает рассеянного водителя о необходимости застегнуть ремни безопасности, включить габаритные огни, затянуть ручной тормоз на стоянке, он предупреждает о недопустимом падении давления масла, напоминает, что пора заправиться. Электронная «дама» способна дать водителю до 14 полезных советов. «Newsweek», 1983, г. 102, № 24, с. 3 Что можно прочитать в журналах О проблемах теории химических реакторов («Химическая промышленность», 1984, № 5, с. 3—7). О получении ультрадисперсных порошков («Порошковая металлургия», 1984, № 5, с. 34—39). Об использовании газового конденсата в качестве сырья для получения моторного топлива («Газовая промышленность», 1984, № 2, с. 6—8). Об образовании продуктов окисления в нефтяных моторных топливах («Журнал прикладной химии», 1984/ № 4, с. 891 - 894). О получении особо чистого ферроцена («Известия Сибирского отделения АН СССР», 1984, вып. 2, с. 76—79). О формировании фторлоновых покрытий на резинах («Известия вузов. Химия и химическая технология», 1984, № 4, с. 494, 495). Об исследовании депрессоров испарения воды («Украинский химический журнал», 1984, № 4, с. 377—380). О загрязнении атмосферы выбросами электростанции («Метеорология и гидрология», 1984, № 5, с. 21—32). О новой схеме биологической очистки сточных вод («Водоснабжение и санитарная техника», 1984, № 3, с. 27, 28). О деструкции нефтяных загрязнений на морской поверхности («Океанология», 1984, № 2, с. 289—291). Об усовершенствованной колбе для нагревания и кипячения растворов («Заводская лаборатория», 1984, № 3, с. 18). Об использовании полимерных материалов для ремонта холодильного оборудования («Холодильная техника», 1984, № 5, с. 50—53). О новом способе нанесения рисунков на керамической плитке («Техническая эстетика», 1984. № 5, с. 18, 19). 21
ков (пятое поколение) «естественнонаучная наследственность» уже не распространится. Ваши работы были каким-то образом связаны с работами ваших знаменитых родственников? В некотором смысле да. Одна из моих первых самостоятельных и успешных работ в 1954 году была посвящена разделению изотопов ксенона на газовой центрифуге. Подобные исследования проводил мой дядя Густав Герц. Мне удалось наблюдать эффект обогащения изотопов, теоретически предсказанный Мартином и Куном. По тем временам это был ошеломляющий эксперимент. Впоследствии на основе этого эффекта был создан метод промышленного разделения изотопов урана, но я к этому уже не имел отношения. Два университетских профессора взялись продолжить мою работу, и мне, скромному ассистенту, пришлось согласиться и заняться другими исследованиями. Нисколько. Моя новая работа была намного интереснее. В 1956 г. я начал исследования с помощью ЯМР-спектроскопии структуры и динамики растворов электролитов. Пожалуй, это моя самая любимая работа. В 1957 году я прочитал статью О. Я. Самойлова об отрицательной гидратации* и понял, что у меня есть едино- * О. Я. Самойлов показал, что вокруг ионов, радиус которых больше Н20 (К+, Cs+, Br~ , J и т. п.), в водных растворах подвижность ближайших молекул воды выше, чем в чистой воде. Г. Герц обнаружил это явление в растворах гликолей и глицерина.— Ред. Диалоги Профессор Герман Герхард ГЕРЦ: «Хочу спорить и доказывать» Профессор Г. Г. Герц возглавляет кафедру физической химии и электрохимии Университета города Карлсруэ (ФРГ). Доктор Герц, ваш род дал миру двух известных физиков — Генриха Рудольфа Герца, одного из основателей электродинамики, в честь которого названа единица частоты, и Густава Герца, известного всем по опыту Франка — Герца, заложившего основы квантовой физики, лауреата Нобелевской премии, лауреата Государственной премии СССР, иностранного члена АН СССР. Вы тоже физик по образованию. Как вы объясняете такую преемственность и традицию — генетической предопределенностью или воспитанием? Генрих Герц — брат моего деда, Густав Герц — брат моего отца. Как видите, связь не прямая. О себе говорить нескромно, и мои способности к физике можно подвергнуть сомнению, но тем не менее я считаю, что склонность к естественным наукам передается по наследству. Происходит некоторое генетическое накопление, завершающееся всплеском, причем этот всплеск захватывает несколько поколений. В искусстве подобных примеров много: Бах, Штраус. В естественных науках реже. Первое, что приходит на ум,— семья Бернулли. Я думал, что моих детей это уже не затронет. Но совершенно неожиданно средняя дочь, ранее как будто никогда не интересовавшаяся химией, сдавая экзамены на аттестат зрелости, показала столько точности и понимания в этой науке, что экзаменаторы были поражены. В дальнейшем она изучала химию в числе прочих наук в университете, и весьма успешно. Но сейчас она увлеклась медициной и от химии отошла. Думаю, что на моих вну- Начало бесед с участниками XIII Менделеевского съезда — на с. 4. 22 r-ZT
мышленники. Это было прекрасное время сотрудничества. В 1973 г. я впервые побывал в лаборатории ИОНХ, руководимой профессором Самойловым. Затем в моей лаборатории работал весьма плодотворно сотрудник ИОНХ Р. К. Мазитов. У нас опубликовано уже несколько совместных работ. Менделеев тоже занимался изучением растворов, правда, не столь совершенным методом. Имеют ли ваши работы отношение к идеям Менделеева? Несомненно. Помните, Менделеев был несогласен с ионной теорией растворов Аррениу- са — Нернста, теперь уже классической. Он выдвигал свои возражения и даже прямо говорил Аррениусу, что его ионы не существуют. Действительно, знакомясь с основами электрохимии, скоро приходишь к заключению, что система принятых аргументов не выдерживает глубокой критики. Много смутных, нечетких определений. Причем сами электрохимики испытывают неудовлетворенность, а иногда и заходят в тупик. Примеров слабости классической теории можно привести много: объяснение эффекта солевого мостика, понимание мембранных потенциалов и т. д. Я сказал себе: «Герц, сядь и разберись». Я сделал первые шаги к созданию более общей теории растворов, обходящей многие трудности. Конечно, этому предшествовала очень большая работа. Вместе с доктором Миллсом из Австралии, большим специалистом по диффузии, мы провели фундаментальные исследования, в результате которых появилась теория о корреляции скоростей частиц в растворах. Она и легла в основу моего нового подхода к пониманию сути растворов. Недавно у нас издали вашу книгу «Электрохимия» в переводе В. А. Щербакова. В ней вы уже излагаете свою концепцию? Да, но, повторяю, это только первые шаги. Мне, конечно, особенно приятно, что новые формулировки электрохимии, которым посвящена эта книга, переведены на русский язык, родной язык Менделеева. Именно возражения Менделеева Аррениусу дали мне сильный стимул для того, чтобы не идти по пути Аррениуса — Нернста. Но ваша книга вызвала много разнореч ивых мнений. Нам уже трудно представить себе электрохимию без ионов. Конечно, привычка значит многое. Человек привыкает и к неясной аргументации. Но если мы вернемся на сто лет назад, то увидим, что ионная теория в то время была тоже весьма шокирующей и непривычной. Поймите, я не создаю новую химическую философию, а уточняю формулировки. Мое рассмотрение имеет более общий характер. Теория Аррениуса становится частным случаем новых теоретических воззрений. Все дело в разном подходе. Я отбрасывал все, что не" имеет экспериментального подтверждения. В моем изложении исключен электрохимический потенциал, а понятие о ионных частицах уже не имеет столь фундаментального значения. Свойства гальванического элемента можно объяснить, и не прибегая к концепции ионов как электрически заряженных частиц. Самым большим противником теории Аррениуса был Менделеев. А кто у вас самый ярый противник? Равнодушие к моим идеям. Коллеги говорят так: «Дорогой Герц, может быть, это все правильно и хорошо, но я вырос в старой вере и останусь при ней». Или: «Я подожду, пока ты все докажешь». Мне надо еще очень много сделать. Мои первые шаги дали хорошее соответствие с термодинамикой равновесных систем. Будут ли явления, зависящие от времени, описаны столь же успешно, покажет будущее. Медведь еще не пойман. Может быть, я ловлю его не в том лесу. И может быть, мне даже придется признать свою несостоятельность. Но заставит меня сделать это только однозначный научный эксперимент. Как вы относитесь к популярности и славе в иауке? Боюсь, что вы неправильно меня поняли. Мне не нужно ни то ни другое. Я нуждаюсь в серьезных оппонентах и единомышленниках. Я хочу спорить и доказывать. Меня больше волнует внутренний успех. А внешний успех мешает работать. Я уже не раз замечал, что за внешним успехом следует неудача. Доктор Герц, вы физик и в то же время химик. Как вы соотносите эти две науки? Сложный вопрос. Да, я физик по образованию и страстный химик. У нас в физической химии работает 50 % физиков. И вот что я вам скажу: химию съела физика. Еще Оствальд сражался против ньютони- зации химии и говорил, что химия есть нечто вполне самостоятельное и нельзя загонять ее в ньютоновскую механику. К сожалению, механизация химии продолжается. Пример тому — доклад Спицына. Невольно положил этому начало Менделеев, построив зависимость свойств элементов от атомных масс,— в его время это было неизбежно. Но физика и химия — две вполне самостоятельные стороны одной материи. И область химических исследований эквивалентна пространству. Преподают ли у вас в университете историю химии? К сожалению, очень мало. Практически не преподают. Это плохо, потому что современные студенты воспринимают все как само собой разумеющееся, забывая, что когда-то это было предметом жесточайшей 23
борьбы и споров. На мой взгляд, в современных учебниках слишком много ортодоксальных постулатов. И потом, как показывает опыт, идеи прошлого бывают весьма актуальны сейчас, например идеи Менделеева о растворах. Я уж не говорю о периодичности... Как вы относитесь к международному сотрудничеству ученых? Оно всегда приносит прекрасные плоды. Опять хочу вспомнить Менделеева. В 1860 году в Карлсруэ проходил съезд химиков, на котором обсуждался вопрос об атомных весах. Менделеев принимал самое активное участие в работе этого съезда. В дальнейшем полученные им сведения об атомных весах помогли обосновать периодический закон. Наше время вообще невозможно представить без сотрудничества ученых. Конечно, существуют политические разногласия, но они не должны быть непреодолимым препятствием для совместного научного познания природы. Вместо комментария Д. И. Менделеев. Из «Основ химии» (изд. б-е, 1895 г.) «Аррениус... и др. думают..., что часть вещества электро- отдельных веществ, которые литов при самом акте растворения уже разлагается на ионы (напр., NaCI на Na и CI) или на атомы тех Акварель М. Б. Белявского по фотографии 1850 г. Здесь Д. И. Менделееву 16 лет *^* Рисунок М. А. Врубеля. Середина 80 х годов Рисунок жены Менделеева Анны Ивановны. Начало 90 х годов 24
являются при электролизе, чем и думают объяснить увеличение i для тел, проводящих ток. Это предположение, известное под названием гипотезы «электролитической диссоциации», мы не рассматриваем здесь не только по той причине, что оно вполне отвечает специальной части — физической химии и почти ничего не дает для понимания химических отношений растворов (особенно их перехода в определенные соединения, их реакций и самого их образования), но также и потому: 1) что все предшествующие данные (для постоянной депрессии, осмотич. давл. и т. п.) относятся лишь к слабым растворам, а к крепким не приложи- мы; в крепких же растворах химический интерес не менее велик, чем в слабых, и переход от первых ко вторым последователен и неизбежен; 2) потому что во всяком однородном теле (хотя бы и нерастворенном и не электролите) можно предполагать (Клау зиус) часть атомов переходящими от одной частицы к другой (гл. 10, вын. 28), как бы диссоциированных, но приписывать подобное явление свойственным лишь растворам электролитов нет оснований; 3) потому что между растворением электролитов и непроводников не замечается ни одной существенно й че рты различи я, а по гипотезе Аррениуса его должно ожидать; 4) потому что при акте растворения всего вероятнее допустить образование новых сложнейших, но непрочных и легко распадающихся, диссоциирующих соединений, а не распадения, хотя бы и частичного, взятых веществ: 5) потому что с принятием гипотезы Аррениуса становится необходимым принять в растворе свободные ионы, подобные атомам С! или N а, без видимой затраты энергии, необходимой для их разъединения, и если при этом можно себе уяснить причину того, что тогда i=2, то вовсе непонятно, почему растворы MgS04 дают i=l, хотя раствор проводит ток; 6) потому что в слабых растворах приближенная пропорциональность депрессии с концентрациею может быть признана при допущении образования гидратов с таким же правом, как и при допущении растворения безводных веществ, а признав при растворении образование гидратов, проще допустить, что часть этих гидратов разлагается, чем принять разложение на ионы; 7) потому что лучшими проводниками тока являются растворы, подобные сернокислым, в которых необходимо признать образование ассоциированных систем или гидратов; 8) потому что в этом сродстве и этом соединении растворенного тела с растворителем можно искать скорее всего причину электропроводности, как видно из того, что (Д. П. Коновалов) ни анилин, ни уксусная кислота в отдельности не проводят тока, раствор анилина в воде проводит мало (здесь и сродства очень малы), а раствор анилина в уксусной кислоте составляет хороший электролит, в котором непременно должны действовать химические силы, влекущие анилин, подобно аммиаку, к соединению с уксусной кислотой, что и видно из исследования смесей (растворов) анилина и др. аминов, произведенного проф. Коноваловым, и 9) потому, наконец, что гипотезу электролитической диссоциации, в том виде, какой ей придан доныне Аррениусом и Оствальдом, я, вместе со многими из современных химиков, не могу признать отвечающею совокупности химических сведений о растворах и диссоциации вообще...» Профессор Кацуо Саито (Япония): «Исследуйте природу, а не книги» Специалист в области координационных соединений К. Саито возглавляет кафедру химии университета Тахоку в городе Сендай. На съезде выступил с докладом, посвященным главным образом проявлениям периодического закона в координационных соединениях. Профессор, ваш доклад, в котором прозвучал замечательный лозунг: «Исследуйте природу, а не книги», был посвящен развитию идей Менделеева в современной науке. И вам удалось убедительно показать, что некоторые книги изучать все же стоит, потому что они служат прекрасным инструментом исследования природы. Ваши слайды с диаграммами, на которых изображены совпадающие характеристики координационных соединений, полученные из эксперимента и еле-* дующие из периодического закона, производят глубокое впечатление. Скажите, пожалуйста, знают ли в Японии о Менделееве? Не химики, а люди других профессий? Конечно, знают. Практически все. 93 процента наших мальчиков и девочек учатся в высшей школе. Там они изучают открытый Менделеевым периодический закон. О нем сказано в любом учебнике химии. Я не ослышался? 93 процента японской молодежи учатся в университетах и институтах? Не так. Наш термин «высшая школа» обозначает школьные старшие классы, речь идет о молодых людях в возрасте от 15 до 18 лет. Здесь все они узнают о Менделееве, если, конечно, не знали раньше: ведь открытый им закон — один из основных законов мира, в котором мы живем. В те времена, когда жил Менделеев, химики, да и вообще все серьезные естествоиспытатели, хорошо знали, чего они не знают. Что такое атом? Что такое молекула? Какова естественная система элементов, из которых слагается весь вещественный мир? Что такое химическая связь? Вопросы были ясны, и это дало возможность сравнительно быстро получить ответы на них. А что бы вы могли сказать о сегодняшних главных вопросах, ответов на которые пока еще не знают химики? Или, может быть, все в основном уже известно? 25
Такая ситуация вообще исключена. Чем больше человек знает, тем больше у него возникает вопросов. Именно потому и приходится исследовать природу. Создатели имеющихся книг многими из теперешних вопросов еще не задавались, всему свое время. Сейчас в естественных науках ищут ответы на три главных вопроса. Что такое элементарные частицы? Что такое космическое пространство? Что такое жизнь? И к двум из этих главных вопросов современной науки химия имеет непосредственное отношение. Какова совокупность химических процессов, образующих явление, именуемое жизнью? Какова совокупность химических процессов и каков их вклад в явление, именуемое Вселенной? Но если смотреть на вещи шире и не ограничиваться областью теоретических знаний, то сегодня химия обязана дать ответ и на главные вопросы практики. Как накормить быстро растущее человечество? Как его одеть и обуть? Как лечить его от болезней? Как преобразовать технику — сделать ее более эффективной и безвредной для природы? Все это вопросы, которые стоят сегодня перед химией, и все они — главные. Ответ на один из вопросов своего времени Менделеев дал в виде периодической системы химических элементов. Что вы думаете о возможности получения ответов на сегодняшние вопросы тоже в виде неких «периодических систем»? Думаю, рано или поздно нечто подобное, безусловно, будет создано для субъядерных частиц и для космических объектов. Естественная классификация элементарных частиц в каких-то фрагментах уже с^ существует. Тут сегодня положение условно можно считать примерно таким, какое для химических элементов существовало после Дёберейнера с его законом триад. Сходная ситуация и с космосом. Но когда будут постигнуты естественные системы элементарных частиц и тем более небесных тел, сказать трудно. Многие химические элементы были известны уже в XVII веке, а в XVIII — все основные. Однако периодическая система была создана Менделеевым только в XIX веке. Еще более сложно положение в биологии. Здесь как будто менделеевский подход — концентрация всех явлений в едином законе — вообще невозможен. В биологии есть два направления, две области проявления живого. Одна — это микромир, фундаментальные основы живых структур, своего рода элементарные частицы, из которых сложен любой организм: клетки, хромосомы, ДНК. И есть макромир: Дарвин, экология, биосфера. Единая классификация, в которой были бы объединены обе эти стороны мира живых организмов в их связи с окружающей средой, вряд ли возможна. Но я хотел бы заметить, что методы классификации, примененные Менделеевым для химических элементов, конечно, оказывают свое влияние на всех, кто занимается поиском естественной классификации любых природных структур. Особо подчеркну, что периодическая система элементов, созданная в прошлом столетии, в наш век не только продолжает оставаться современной, но, более того, находит все новые и новые применения в ходе дальнейшего исследования природы. Я попытался именно об этом рассказать в своем докладе на пленарном заседании — на примере координационной химии, в которой я работаю, молодой, быстро развивающейся химической науки, очень важной для практики. Разрешите к практике и перейти. Здесь на съезде не раз упоминалось знаменитое изречение Менделеева: «Посев научный взойдет для жатвы народной». Но для людей важен не только сам факт наличия жатвы, очень важны ее сроки. Чем быстрее появятся всходы, чем полнее они будут использованы людьми, тем лучше. Хотелось бы услышать, как в вашей стране происходит переход от лабораторной пробирки к заводской колонне. Участвует ли ученый, получивший результат в лаборатории, в разработке нового продукта в промышленных масштабах или этим занимаются другие специалисты? Если в университете удалось получить новое вещество или открыть новую реакцию, которые, как считают исследователи, представляют интерес для промышленности, представители лаборатории идут и предлагают той или иной фирме это вещество или реакцию. И если фирма заинтересуется, то принимают участие в дальнейшей работе. Но кроме университетской есть наука в промышленности. Там институты двух типов. Одни — фундаментальные, в них
Д. И. Менделеев и его сын Владимир на палубе крейсера «Память Азова» перед уходом корабля в плавание ведут исследования, о результатах которых невозможно сказать, когда именно они принесут эффект в промышленности. Если выплеснуть из стакана воду, то невозможно знать заранее, куда какая капля упадет. В институтах первого типа как раз и получают этот стакан воды, получают и выплескивают. А есть институты другого типа. Там приглядываются к этим каплям, оценивают возможность их реализации в производстве, дают свои рекомендации об использовании, создают проекты. Могу привести пример того, как возникают новые технологические решения, он не секретный, так что я могу это сделать. Один инженер-механик в институте фундаментальных исследований фирмы «Тойота» предложил использовать принцип ввода нити сжатым воздухом, применяемый в прядильных машинах, для ввода горючего в камеру сгорания автомобильного двигателя. То есть нового принципа он не изобрел, а просто предложил применить удачное решение, изобретенное в чужой области техники, для своей. Это предложение было принято, оказалось эффективным. В мире уже очень много всего придумано, и если освоить повсеместно все, что придумано, то можно двинуть производство далеко вперед и без изобретения новых принципов. А что у вас происходит сейчас с охраной природы? Весь мир обошли фотографии задымленных улиц японских городов, полицейских-регулировщиков, вынужденных надеть противогазы... Пять лет назад в Японии были введены жесткие нормы на содержание в выхлопе окислов азота, углеводородов, других опасных веществ. Созданы надежные каталитические приставки с палладием, в которых выхлопные газы превращаются в безвредные вещества. Раз в два года каждый владелец машины, купив за 100 долларов такое приспособление, получает лицензию. Без лицензии езда запрещена. Атмосфера в городах стала значительно чище. В заключение нашей беседы разрешите вернуться к Менделееву и задать вам последний вопрос: скажите, пожалуйста, не приходилось ли вам слышать что-либо о его японских потомках? У Менделеева были потомки в Я правильно вас понял? Японии? Правильно. Старший сын Менделеева Владимир был морским офицером и в 1890—1891 годах совершил на фрегате «Память Азова» плаванье в Японию. Об этом вы можете прочесть в преподнесенной вам, как делегату съезда, книге «Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева». Там написано, что... Нет, того, о чем я вам расскажу, там нет. Слушайте. Владимир Менделеев, молодой морской офицер, встретил на берегу молодую японку. И как в то время было принято в Японии, они официально стали мужем и женой на время, пока корабль находился в порту. В общем, почти как «Мадам Баттерфляй». Затем они расстались, временный муж отбыл в Россию, а временная жена осталась дома. В положенный срок у нее родился ребенок, дочка. Об этом было сообщено Владимиру. К со- жалению. он умер совсем молодым, от гриппа. Дмитрий Иванович принял эту историю близко к сердцу, есть сведения о том, что он посылал в Японию деньги. Интересно! Очень интересно!.. Если вам удастся разузнать что-нибудь о дальнейшей судьбе девочки из менделеевского рода, не сочтите за труд сообщить об этом нам в редакцию. Непременно! Непременно! На стр. 24 и 27 помещены малоизвестные изображения Д. И. Менделеева разных лет. воспроизведенные из книги Р. Ъ. Добротина, Н. Г. Карпило. Л. С. Керовой, Д. Н. Трифонова «Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева», выпущенной к юбилейному съезду 27
ОБОЗРЕНИЕ Соперник автомобиля Если бы велосипед не был изобретен в XIX веке, то в наше время — в эпоху энергетического кризиса и гиподинамии — его изобрели бы обязательно. Наиболее «велосипе- дироваиным» народом пока остаются голландцы, которые примерно треть всех поездок совершают на велосипедах. Расходы на строительство велосипедных дорожек за последнее десятилетие возросли в Нидерландах почти в двадцать раз, достигнув чуть ли не двадцати миллионов долларов в год. Новые велодорожки сооружают так, чтобы они были чуть выше поверхности автомобильной дороги, и покрывают ярко- окрашенным асфальтом. На перекрестках велосипедисты пользуются правом преимущественного проезда. Руками трогать* Из выставочного инвентаря большинства фирм исчезли таблички «Руками не трогать», сообщает бюллетень «ВДНХ СССР» A984, № 3, с. 31). Более того, появились фирмы (например, «Оливетти»), которые всячески поощряют посетителей, желающих во время выставок опробовать счетное и иное оборудование, считая, что подобная эксплуатация в экстремальных условиях позволяет проверить надежность новой техники. i По данным польских социологов, на каждые сто семейных пар. ^ 10 в браке несчастны, 17 — счастливы, а остальные7^ «счастливы в меру». Г* W~ Закон больших чисел i i Казалось бы, чем меньше детей, тем меньше забот. Однако ^ лишь в 63,6 % однодетных семей дети растут здоровыми, в то время как в двухдетных семьях — 72,1 %, а в многодетных — 80,6 %. К такому выводу пришли недавно в Китае. О кабаржиных нравах У кабарги не как у людей: дамы ровно в два раза менее разговорчивы, нежели сильный пол. В репертуаре самца кабарги, сообщается* в «Зоологическом журнале» A984, т. 63, вып. 2, с. 263),— шесть звуковых сигналов, а у самки —г только три. ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ И все-таки магнитное чувство Перелетные птицы — прекрасные навигаторы. Ориентируются они по солнцу, по звездам, по магнитному полю Земли. Но какие из этих методов врожденные, а какие приобретенные? Шведские орнитологи поместили гнезда мухоловок на 12 дней в магнитное поле, имитирующее поле Земли, но повернутое на 90 . Затем птах перевели в вольеры, из которых можно было видеть небо. Когда подошла пора перелетов, птицы забеспокоились и начали собираться в стаи. Мухоловки из контрольной группы стремились полететь на восток — маршрутом предков. А пернатые участники эксперимента, из гнезд, находившихся в искусственном магнитном поле, не обращая внимания на видимые ориентиры, рвались на север, тем самым доказав, что магнитное чувство у них все же главнее. В недрах Рачи Горная Рача, район Грузии, где протекает Риони, славится" как богатейшая кладовая облицовочного камня. Запасы его в ледниковых моренах Рачи оцениваются в 39 млн. м1 («Разведка и охра на недр», 1984, 4, с. 23). Среди них немалую долю составляют аляскитовые граниты, напоминающие белоснежны й мрамор. Если построить в долине Риони камне- обрабатывающий завод, то Грузия не будет знать дефицита в облицоцрчном материале, а улицы Тбилиси и других городов республики станут несравненно нарядней. Цитата Еще двадцать, даже десять лет назад наши науки обходились дешево, а исследователи довольствовались немногочисленной аппаратурой и выч исли- тельной техникой. Финансирование наших работ не шло ни в какое сравнение с затратами на ядерную физику, астрономию или некоторые отрасли медицины. Ныне все изменилось. После длительного периода накопления фактов мы вступили в фазу анализа и эксперимента; наши приборы стали доступны лишь посвященным, сложны и дороги. Но зато они открывают перед нами качественно новые возможности. Герман БОНДИ, председатель Научно-исследовательского совета по окружающей среде (Великобритания). Из речи, произнесенной по поводу спуска на воду научно-исследовательского судна «Дарвин». ("New Scientist", 1984, № 1400, с. 40)
Ты — мне, я — тебе В лесах ГДР не редкость муравейники, накрытые проволочными сетками. Это человек защищает своих самых меньших братьев от кабанов, лис и прочих их врагов. Муравьи также не остаются в долгу. Рыжие обитатели среднестатистического муравейника съедают за день по меньшей мере сто тысяч сосновых шелкопрядов и прочих вредителей леса. Ловись, рыбка Свыше половины рыбы в прибрежных водах ГДР вылавливают с помощью якорных вершей. По сравнению с традиционным траловым ловом этот способ дает возможность снизить расход рыболовецкими судами дизельного топлива в четыре раза. Кроме того, добыча рыбы вершами (как и ставными неводами) благоприятней в экологическом отношении. Подобное — подобным Слизней мы не любим не столько за внешность, сколько потому, что они поедают помидоры, огурцы, капусту, морковь и даже огородную землянику (ту самую, которую мы упрямо именуем клубникой). Борьба с ними сложиа и кропотлива. Участки земли оставляют без полива на пять — семь дней, затем обильно увлажняют и раскладывают на них доски, фанеру, корзинки подсолнечника, арбузные корки. На следующий день укрытия убирают, а собравшихся моллюсков посыпают азотными, фосфорными или калийными удобрениями. И так несколько дней подряд После такого и клубники не захочешь... Недавно появилась обнадеживающая весть: если в воду для полива добавить некоторое количество измельченных слизней, то такая вода отбивает у вредителей вкус к привычным лакомствам, 94 % политых растений остаются нетронутыми (контрольная группа слизней, которых ничем не отпугивали, съедала до 44 % листьев салата). Вероятно, вредители реагируют на какие-то вещества, передающие сигнал тревоги. Но какие именно, пока не ясно. • *• Отбор воды на хозяйственные нужды из бассейна Азовского моря к 2005 году возрастет до 15—20 км' в год. А это значит, что море будет получать меньше половины естественного суммарного стока рек. В результате соленость воды увеличится до 14—15 %„ что лишь немногим ниже солености сивашских вод A8,9 %о). «Водные ресурсы» JV84, № I ffc^Agjcrer мг* тому nJ&Pfb О сохранении печатных бумажных картин от мух Между прочими замечаниями о вещицах сего рода советуют иностранные натирать эстампы луковым соком и говорят/что сим образом могут они без стекла сохранены быть от того чтоб мухи их не засиживали. Любопытные могут, сие испытав, усмотреть, справедливо ли сие их предположение и не слишком ли много помянутый сок испортить может картины. к О том, как делается французская яичница Берется десять яиц со всем, да еще двадцать желтков яичных, которые все бьются, так, как при делании обыкновен- . ной яичницы; после- чего налить надобно молоко в кастрюлю и, поставив на огонь, варить до тех пор, покуда вскипит Тогда в кипяток сей влить яйцы битые: и как сварятся, то вылить в мешочек и положить под гиет, дабы вся жидкость и молоко вытекло. Как сие воспоследует, тогда протереть сквозь реДОб то и кушать со сливками и сахаром. О двух средствах к сгонянию бородавок 1. Надлежит растопить серы горючей и бородавки мазать ею теплою, от чего чрез два дня оные пропадут, с тою притом выгодою, что на тех местах и впредь уже не вырастают, г j »« 2. Человек, имеющий у себя бородавки, когда увидит двух человек, скачущих на лошадях верхом, тогда должен не пропуская сего случая, закричать им вслед сии слова- «Двое вас, возьмите мои бородавки с собою»,— от чего, сказывают, бородавки вскорости все пропадают. «Эфшимический магазин», 1784 ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗЛЯТ Г-^ЯЗШ ОБСЗРЕШЕ ОБОЗРЕВ
Элемент № ... 22 Ti 47,90 Еще раз про титан С. ТИМАШЕВ Мартин Генрих Клапрот, крестный отец титана, известнейший химик конца XVIII — начала XIX в., считал, что для новых элементов «лучше всего подбирать такие названия, которые ничего не говорили бы о свойствах и не давали бы таким образом поводов для превратных толкований». Поэтому, писал он, я называю новый металлический осадок титаном — в честь древних обитателей Земли. Заметим, что, давая элементу имя, Клапрот, так же как и первооткрыватель титана Уильям Грегор, не имел, да и не мог иметь, достоверной информации о его свойствах. На протяжении почти полутора столетий истинных свойств этого металла не знал никто. До 1925 г. весь выплавляемый в мире титан содержал от 0,5 до 5 % примесей. Из-за этого он казался совершенно непригодным для механической обработки. «Он хрупок и легко превращается в порошок при дроблении в ступке» — так писали про титан в начале нашего века. Достаточно чистый титан удалось получить и исследовать лишь через 135 лет после открытия, в 1925 г., когда голландцы ван Аркель и де Бур изобрели свой иодидный метод. Титан высокой степени чистоты — 99,99 % — получался при осаждении на раскаленную проволоку металла из тетраиодида Til4. Чистый титан — совсем другой металл. Его можно ковать, вытягивать в проволоку, прокатывать в листы и тончайшую фольгу. По прочности и упругости он превосходит многие стали. При этом он почти вдвое легче их. Что же до коррозионной стойкости титана, то, как известно, во многих агрессивных средах он ведет себя подобно благородной платине. Так, в морской воде коррозия съедает слой титана толщиной всего 20 микрон за тысячу лет (это экстраполяция — столь длительных опытов никто не ставил). Поистине титаническая стойкость! Выходит, вопреки желанию Клапрота, название элемента № 22 все же отражает его свойства... ТИТАН В СПЛАВАХ Титан легок, прочен, стоек, упруг. Однако и его свойства можно еще улучшить легированием. Тогда получаются сплавы в два- три раза прочнее чистого титана. И легировать его сравнительно просто. Практически весь производимый промышленностью титан применяют в виде сплавов. По использованию титана в не военных областях (и в абсолютных цифрах, и по масштабам насыщенности титаном различных областей народного хозяйства) наша страна занимает ведущее место в мире. Однако титан недешев, и хотя в результате совершенствования технологии стоимость его постепенно снижается, удешевлению титановых сплавов мешало присутствие в них дорогих легирующих металлов. Есть, к примеру, очень хорошие титановые сплавы с добавками платины и палладия... Создать высококачественные, высокопрочные титановые сплавы без дефицитных добавок —- такую задачу сформулировали и в значительной степени решили сотрудники Лаборатории химии металлических сплавов Института металлургии имени А. А. Байкова АН СССР под руководством ныне покойного профессора И. И. Корнилова. Их практические рекомендации основаны на глубоком исследовании твердых растворов различных металлов в титане. Было известно, что такой привычный металл, как алюминий, способен повышать прочность титана подобно тому, как углерод упрочняет железо. Характеристики титановых сплавов, легированных алюминием (или алюминием и ванадием), можно найти даже в энциклопедиях. Однако в результате работы металловедов и химиков Института металлургии были созданы новые четырех- пятикомпонентные сплавы на основе растворов алюминия в титане. Все компоненты этих сплавов недефицитны. Эти сплавы получили марку AT с цифровым индексом, означающим процентное содержание алюминия. В сплаве АТ-3 — алюминия 3 %, в сплаве АТ-6 — соответственно 6 %. Кроме титана и алюминия в состав этих сплавов в качестве легирующих добавок входят железо, кремний, хром... Их содержание в сплаве по сравнению с алюминием невелико. Стоимость этих сплавов сравнима со стоимостью технического титана. Но при этом сплавы группы AT обладают почти втрое большей прочностью и, что особенно ценно, стойкостью к растрескиванию. Совокупность высоких эксплуатационных качеств и относительной дешевизны позволила эф- 30
фективно использовать новые сплавы в химической, микробиологической, пищевой, медицинской промышленности. В некоторых отраслях они успешно конкурируют с нержавеющей сталью. Так, гидролизный аппарат из сплава АТ-3 служит в пятнадцать раз дольше, чем из нержавейки. На многих предприятиях молочной промышленности стальные сепараторы заменены на более долговечные из сплавов AT. Это положительно сказалось на качестве продуктов. Сплав АТ-6 оказался очень хорош для изготовления центрифуг и других тяжело нагруженных аппаратов. Сегодня, по мнению специалистов, изъять сплавы AT из промышленности было бы неизмеримо труднее, чем в свое время их внедрить. Экономический эффект от их использования исчисляется миллионами рублей. Группа сплавов AT — не единственный вклад Института металлургии в исследование титана. Уже много лет здесь занимаются исследованием возможностей необычного материала, имя которому аморфный титан. Здесь необходимо небольшое отступление от темы. ОТСТУПЛЕНИЕ О «МЕТАЛЛИЧЕСКОМ СТЕКЛЕ» Металлы и сплавы традиционно существуют в кристаллическом состоянии. Стекло — классический пример состояния аморфного. Правда, в последнюю четверть века все чаще можно услышать разговоры о поликристаллических стеклах и аморфных металлах. Первый металлический сплав в аморфном состоянии (это был сплав золота с кремнием) получен в США в 1960 г. Долгое время казалось, что стеклообразные металлы представляют сугубо теоретический интерес. Однако к 1978 г. ситуация изменилась. Совершенствовались оборудование и методы получения аморфных металлических материалов, открывались их новые свойства и возможности. Отличительной особенностью ферромагнитных аморфных сплавов оказалось сочетание высокой магнитной проницаемости и твердости, причем стабильность магнитных свойств оставалась высокой и при механических воздействиях. Отсюда, например, разговоры (вполне оправданные) о долговечности и надежности «остеклованных» головок для магнитофонов. Нередко бывает полезным и то обстоятельство, что удельное сопротивление стеклообразных металлов в несколько раз выше, чем кристаллических. Это значит, в частности, что при изготовлении из них магнитопро- водов непроизводительные потери энергии уменьшатся на 50—80 %. Для металлических стекол вообще характерно сочетание высокой прочности, твердости и пластичности, а коррозионная стойкость аморфных сплавов, как правило, в десятки раз выше стойкости их кристаллических аналогов. Исследования, выполненные в Лаборатории химии металлических сплавов Института металлургии имени А. А. Байкова, позволили сформулировать физико-химические принципы создания многокомпонентных аморфных сплавов на титановой основе. ТИТАН АМОРФНЫЙ Материал, который мне показали в лаборатории, внешне похож на обычную фольгу, в которую заворачивают шоколад* Разве что блеск его не так ярок. Но это, если можно так выразиться, стеклянно- титановая фольга. Внутри ее — хаотическое нагромождение атомов, полное отсутствие кристаллической решетки. И как следствие, свойства аморфной титановой ленты значительно отличаются от свойств обычного кристаллического титана. Во-первых, полная идентичность механических, магнитных и прочих параметров по всем направлениям. Это закономерно: нет кристаллической решетки, значит, неоткуда взяться и анизотропии. Стеклообразный титан на 30—40 % прочнее лучших кристаллических титановых сплавов и при этом весьма пластичен: ленту аморфного титана можно изогнуть на 180 градусов вокруг лезвия бритвы — она не сломается. Свойства титановых сплавов, как мы уже знаем, можно значительно изменять легированием. Это справедливо и для аморфного титана. Подбирают составы на основе диаграмм состояния многокомпонентных систем. Например, чтобы увеличить прочность, к титану необходимо добавить железо, кобальт или марганец. Наибольшей коррозионной стойкостью обладает аморфный сплав титана с медью и фосфором. Список достоинств стеклообразных титановых сплавов можно было бы и продолжать, но ради объективности стоит упомянуть и об их недостатках. Самый существенный — температурная нестабильность. Выше определенного температурного порога аморфная структура неизбежно нарушается, возникают очаги кристаллизации, и, превращаясь из аморфного в мелкокристаллический, необычный титановый сплав теряет свои замечательные свойства. Температурный порог существования аморфной структуры не так уж низок: от 400 до 600 °С в зависимости от рецептуры. При температурах ниже критической аморфный титан достаточно стабилен. Есть, однако, другой недостаток — изготовить титановое стекло очень непросто. Чтобы сохранить аморфную структуру, металл нужно охладить со скоростью, существенно большей, чем скорость его кристаллизации. Технически это сложно — нужен способ, позволяющий стремительно охладить глубинные слои титана. Решить эту проблему помогла медь — ее высокая теплопроводность в сочетании с инертностью по отношению к титану. В Институте металлургии была создана установка, 31
в которой для сверхбыстрого охлаждения титана использовали массивный вращающийся диск из медного сплава. Попадая на поверхность этого диска, расплавленный титан мгновенно отдавал тепло меди, остывал за тысячные доли секунды, образуя тонкую C0—50 микрон) аморфную ленту. По мере вращения диска охлаждались все новые и новые порции титана, который сам вытягивался в ленту. В этом описании опущены технологические подробности, а они порой интересны. Вот как, к примеру, достигаются постоянные ширина и толщина получаемой ленты. На поверхность медного диска расплавленный титан должен поступать очень равномерно — иначе нарушится режим затвердевания (закалки), в аморфной ленте появятся кристаллические вкрапления. Чтобы этого не произошло, жидкий титан проходит через специальный кварцевый питатель, где дополнительно разогревается бесконтактным индукционным методом. Температура расплава поддерживается с точностью до нескольких градусов. Выдавливается титан на охлаждающий диск тоже через кварцевое сопло (в обоих случаях желателен монокристаллический кварц). Вся установка для производства аморфного титана помещается в герметичной камере с инертной атмосферой. Иначе нельзя: на воздухе расплавленный титан насыщается газами (этот нежелательный процесс называется окклюдированием), и лента из него становится хрупкой. Сейчас стоимость изготовления аморфной титановой ленты соизмерима со стоимостью прокатного листа из близких по составу поликристаллических сплавов. Используют аморфные металлические материалы пока в основном в электронике и электротехнике. Считается перспективным применение аморфной титановой проволоки как арматуры в новых композиционных материалах. В результате чрезвычайно быстрого охлаждения — около миллиона градусов е секунду — в затвердевшем титане фиксируется хаотичное расположение атомов, характерное для расплава. Структура полученного аморфного металла аналогична структуре переохлажденной жидкости. На схеме установки для получения аморфной титановой ленты цифрами обозначены: 1 — печь, в которой титан разогревается до 2000 С; 2 — кварцевый питатель с индукционным нагревом; 3 — массивный медный цилиндр; 4 — система его охлаждения; 5 — установка для намотки ленты Закалка на медном диске — самый эффективный и производительный, но уже не единственный метод получения аморфного титана. В научной литературе появились сообщения о методе лазерного глазу ри- рования. Импульс лазера расплавляет тончайший слой металла на поверхности готовой детали, в целом же деталь остается холодной. Быстро остывая (скорость порядка миллиона градусов в секунду), расплавленный поверхностный слой закаливается, и поликристаллический титан покрывается накрепко приваренной аморфной пленкой. В результате улучшаются механические свойства поверхности и коррозионная стойкость изделия в целом. Методы вакуумного и плазменного напыления также позволяют покрывать изделия из титана пленкой аморфного строения. Приведем в заключение слова одного из пионеров получения аморфного титана доктора технических наук Ю. К. Ковнери- стого: «Использование физико-химических принципов позволит создать титановые сплавы, переводимые в аморфное состояние при более низких скоростях охлаждения, чем существующие. Это даст возможность не только увеличить толщину лент, волокон и других полуфабрикатов аморфного титана, но и упростить процесс закалки. Станет возможным использовать некоторые традиционные виды литья (например, под давлением) для получения готовых изделий с аморфной структурой». И на этом поставим точку. Двадцать лет назад титан называли металлом будущего. Как-то его назовут еще через двадцать лет? 32
Иэ писел' В редакцию О причинах гибели экспедиции Скотта Со студенческих лет у нас, химиков, гибель экспедиции Р. Скотта к Южному полюсу ассоциировалась с фазовым переходом «белое олово — серое олово» («оловянной чумой»). Об этом написано в фундаментальном учебнике Б. В. Некрасова «Общая химия», об этом же пишет в «Химии и жизни» A983, № 1) В. Иноходцев: «Сосуды с горючим развалились из-за «оловянной чумы». До последнего времени я придерживался того же мнения, сам рассказывал об этом своим студентам. Но вот у меня в руках книга «Последняя экспедиция Р. Скотта. Личные дневники капитана Скотта, которые ои вел во время экспедиции к Южному полюсу» (М.: Иэд-во географической литературы, 1955). Пытаюсь найти в ней следы «чумы»... После зимовки полюсный отряд в составе нескольких партий отправился к Южному полюсу, до которого было 1300 км. Стартовали 1 ноября 1911 года. Шли пешком и на лыжах, груз везли на лошадях и собаках, устраивая по дороге склады продовольствия и топлива. 9 декабря, ' на половине пути, обес- Что значит «синтон»? В биохимической литературе иногда встречается термин «синтон» (synthon). В популярных справочниках и словарях я не нашел значения этого слова. Не подскажете ли вы, что оно означает? А. А. СЫРОВ, Ленинград силевших лошадей пришлось застрелить. Два дня спустя отправили назад собак (их берегли для обратной дороги). Далее двинулись три партии людей, с неимоверными трудностями несущих груз на себе. 22 де кабря была отправлена обратно партия Аткинсона D человека), путь продолжали 8 человек, разбитых на две партии. 3 января 1912 года, когда до полюса оставалось 240 км, послали назад еще троих. Осталась партия самого Скотта. Наконец 17 января, после 79 дней пути, цель была достигнута, но — увы! — они опоздали: четырьмя неделями ранее Амундсен водрузил на полюсе норвежский флаг. Добавив к нему флаг Великобритании, сделав иа память фотографии и зарисовки, отряд двинулся в обратный путь. Снова предстояло пройти более 1000 км. Состояние людей было, разумеется, подавленным — первенство потеряно. Изнурительные переходы, неожиданные холода быстро отнимали силы. Переходы становились все короче... 17 февраля практически на ходу умер от истощения 37-лет- иий богатырь Эванс. Тяжко заболел капитан Отс. Чтобы не быть в тягость товарищам, он «вышел погулять» во время пурги; больше его никто не видел. Оставшейся тройке тоже не суждено было выжить — страшная метель с морозом в 30— 40 С помешала им одолеть последние 18 км до склада, где их ждали провиант и горючее. Прощальная запись Скотта от 29 марта: «Ради бога, не оставьте наших близких...» А вот записи относительно горючего. 24 февраля: «Запасы наши в порядке, только вот керосина мало...» Через день: «Топлива ужасно мало...» 2 марта: «...мы нашли очень скудный Разыскать значение термина synthon оказалось непросто: в двух десятках современных отечественных и иностранных словарей, справочников и энциклопедий его не оказалось. И лишь в старом американском указателе химических соединений этот термин употреблен как синоним rayon, что означает искусственный шелк, вискоза. В результате дальнейшего просмотра литературы и опроса специалистов по органическому синтезу удалось выяснить, что запас горючего...» Наконец, в прощальном письме есть такие слова: «...нехватка горючего на наших складах, причину которой я ие могу понять». Итак, Скотт ни слова не пишет о развалившихся от мороза банках с керосином, а именно таков был бы очевидный, понятный результат «оловянной чумы». В примечании редактора перевода к записи от 24 февраля написано: «Это (т. е. нехватка топлива) произошло из-за того, что под влиянием низких температур кожаные прокладки в банках с керосином сжались, герметичность укупорки нарушилась и часть горючего улетучилась». «Оловянная чума», стало быть, ни п ри чем. Остается один вопрос: возможно ли интенсивное испарение керосина при таком холоде? Кандидат химических наук Е. Е. ЗАЕВ От редакции. Трое, отправленные Скоттом назад перед последним броском к полюсу, брали керосин из оставленных на базах сосудов — и каждый раз находили их неповрежденными и полными. Стало быть, герметичность нарушилась позднее, пока их товарищи пробивались к полюсу. Что же послужило причиной? Испорченные прокладки или разрушившаяся на морозе пайка? Специалисты по истории полярных путешествий до сих пор к единому мнению не пришли. Однако чем ближе по времени издания к печальным событиям та или иная из многочисленных книг об экспедиции Скотта, тем вероятнее найти в ней версию, связанную с прокладками. Когда, почему заговорили об «оловянной чуме»? МожС* быть, это известно кому-иибУйь из наших читателей? слово synthon теперь означает некую химическую заготовку. структурный блок, который вводят в более сложную молекулу в ходе химического синтеза. Заметим, что термин этот новый и еще не вполне устоявшийся. Во всяком случае, он не упомянут в «Глоссарии терминов, используемых в физической органический химии», который содержит более пятисот новых терминов (см. «Журнал органической химии», 1983, № 7—9). 2 «Химия и жизнь» № 10 зз
Li M *J^ И №T< 1ДЫ «Неизмеримо тонкий слой» Доктор химических наук В. И. НЕФЕДОВ
«...Азотная и водородохлорная кислоты растворяют медь, составляющую почти единственную легатуру дельного золота, и серебро, если некоторая часть его будет находиться в оном, и таким образом происходит возвышение пробы золота в неизмеримо тонком поверхностном слое вещей. То же самое, по мнению моему, производила Природа с наносным золотом, только иными способами. Представим теперь, что действие сих искусственных вытравливающих средств будет продолжительно; то и возвышение пробы золотых вещей может произойти если не во всей массе оных, то по крайней мере в поверхностных слоях значительной толщины. Не то ли самое совершалось с наносным золотом, подверженным на протяжении веков действию то водородохлорной, то серной кислот? Любопытно было бы испытать некоторые из больших самородков в том отношении, что их масса, ближайшая к поверхности, не окажется высшей пробы, нежели внутренняя, и если бы сие действительно было открыто, тогда бы предложенная теория обогащения россыпного золота получила сильную подпору.» Этот отрывок из статьи геогноста (так называли когда-то геологов) Д. Соколова «Мысли об уральских золотоносных россыпях», опубликованной в «Горном журнале» 1826 года,— первое упоминание о возможном различии в содержании серебра на поверхности и в объеме частиц природного золота. Соколов предугадал и значение этого различия — оно может помочь в решении вопроса о происхождении природного золота. К настоящему времени опубликованы десятки работ, посвященных этой проблеме. Интерес к ней не только академический, но и чисто деловой. Ведь для извлечения драгоценного металла из руд применяют флотацию, а для подбора флотационных реагентов важно знать состав поверхности золотин. Суть проблемы заключается в следующем. Природное золото всегда содержит примеси различных элементов. Наиболее важная из них — серебро, которого бывает от десятых долей процента до десятков процентов. В само- Образцы рудного A, 2) и самородного C—в) золота из уральских месторождений (фото В. Холостых). Внизу — зависимость содержания серебра (вес. %) от глубины травления в образцах рудного золота A, 2) и золота из зон окисления C—в) родном золоте распределение серебра может быть неравномерным. И поверхность действительно может быть обогащена или обеднена им, указания на это нередко встречаются в литературе. Однако точное определение содержания серебра в «неизмеримо тонком поверхностном слое» по-прежнему остается крайне сложной задачей. Рентгеноэлектронные исследования, о которых будет рассказано ниже, позволили измерить толщину «неизмеримо тонкого» поверхностного слоя с измененным содержанием серебра. Оказалось, что она составляет сотые доли микрона для частиц рудного золота и около микрона — для россыпного. Поэтому ранее применявшимися методами было в принципе невозможно заметить столь тонкую пленку, по крайней мере на частицах рудного золота. Суть метода, с помощью которого удалось определить состав сверхтонкой поверхностной пленки, заключается в следующем. Образец облучается рентгеновскими квантами известной энергии hv. Они выбивают электроны с внутренних, ближайших к ядру уровней. Кинетическую энергию (Екин) этих электро- . нов измеряют в спектрометре. На основе закона сохранения энергии определяют их энергию связи: ECB=hv—Екин. Значение Есв специфично для каждого элемента, что позволяет определить качественный состав поверхности объекта, а по интенсивности потока выбитых электронов и количественный состав. Электроны выбиваются только из поверхностного слоя толщиной 0,0015— 0,0030 мкм, поэтому рентгеноэлектронные спектры дают сведения именно о поверхности. Чтобы определить состав более глубоких слоев образца, на него направляют пучок ионов аргона Аг+, Ионы в зависимости от времени действия удаляют поверхностный слой нужной толщины. Повторный рентгеноэлект- ронный спектр дает сведения о составе нового поверхностного слоя. Многократное повторение процедуры позволяет проследить, как меняется состав образца по глубине. Рентгеноэлектронное исследование состава частиц природного золота было впервые выполнено совместно сотрудниками Института общей и неорганической химии АН СССР и Центрального научно-исследовательского геологоразведочного института цветных и благо- 2* 35
родных металлов. Всего было изучено свыше 20 образцов из 19 отечественных месторождений различных типов. Каковы же эти типы? В первичных рудных месторождениях золото встречается в жилах, включенных в породу. Тогда его называют рудным. В результате эрозии первичных месторождений и переноса из них металла реками или ручьями возникают россыпи (россыпное золото — объект особого внимания писателей и кинематографистов, вспомните «Золотую лихорадку» Чаплина, рассказы Джека Лондона и Брет Гарта). В зонах окисления рудных месторождений — там, где на руду действуют воздух и вода, также встречается золото. Его можно рассматривать как промежуточное по свойствам между золотом из первичных руд и из россыпей. Результаты измерений позволили установить простую взаимосвязь между составом поверхности золотин и типом месторождения. Россыпи. В изученных образцах россыпного золота поверхностный слой обеднен серебром (см. рисунок). Этот результат согласуется как с предсказанием Соколова, так и с данными других авторов. Правда, при использовании недостаточно чувствительных методов степень обеднения часто недооценивалась. Рентгеноэлектронное же исследование показало, что в некоторых случаях (образцы 1 и 2) в поверхностном слое толщиной до нескольких микрон серебро практически отсутствует, хотя в объеме золотин его содержание может достигать 10 %. Таким образом, в некоторых случаях частицы россыпного золота представляют собой как бы орешки со скорлупой и ядром («А орешки не простые...») Такое обеднение поверхности частиц россыпного золота серебром объясняется более легким удалением серебра с поверхности в результате механических воздействий и вымывания водными растворами по ходу образования россыпи. Для этого, оказывается, вовсе не нужны кислоты, как предполагали в начале прошлого века. Эксперимент показал, что после выдерживания пластинок сплава Ag—Au в дистиллированной воде содержание серебра в воде в два раза выше, чем золота. Наличие в природных водах ионов хлора, по-видимому, должно усилить преимущественный переход серебра с поверхности твердого тела в жидкость. И действительно, пластинка спла- Зависимостъ содержания серебра (вес. % ) от глубины травления в образцах россыпного золота из различных месторождений ва Ag—Au, промытая в течение 80 часов в токе водопроводной воды с особо чистым кварцевым песком (так мы пытались моделировать перенос юлотин в реках), по рентгеноэлектронным данным, содержит на поверхности заметно меньше серебра, чем непромытый образец. Рудное золото. Частицы такого золота, наоборот, обогащены с поверхности серебром, но в слое толщиной всего 0,02— 0,04 мкм (график на с. 34, кривые 1 и 2). Атомарное отношение серебро/золото на поверхности может быть в 2—3 раза выше, чем в объеме; на ней бывает даже больше атомов серебра, чем золота, что лишний раз подтверждает правильность пословицы «Не все то золото, что блестит» (с поверхности). Для образцов золота из зон окисления распределение серебра носит более сложный характер (график на с. 34, кривые 3—6): максимум может быть как на самой поверхности, так и на глубине нескольких сотых долей микрона. Это говорит об обеднении серебром поверхности, ранее им обогащенной. Почему же она вначале обогащалась? Предлагаем следующее объяснение. Серебро, попавшее в результате диф- ш фузии на поверхность самородного золота, окисляется. И благодаря этому накапливается на ней в виде оксида. Опыт это подтверждает. На поверхности пластин сплава Ag—Au, выдержанных на воздухе (а не в воде), серебра становится больше, причем степень обогащения и толщина слоя растет со временем, 36
а также при повышении температуры. Когда золото происходит из зон окисления, оба процесса — выщелачивание серебра с поверхности и его диффузия к ней — накладываются друг на друга. В результате обогащение поверхности такого золота серебром обычно гораздо меньше, чем рудного, а максимум содержания серебра может находиться на некоторой глубине. «До сего наука состязалась с ученостью, теперь должна дать отчет пользам государственным.» Это еще одна мысль из цитированной ранее статьи Соколова «Мысли об уральских золотоносных россыпях». Польза, коей доискивались еще в начале прошлого века, в конце концов нашлась. Факты оказались полезными. Результаты наших измерений позволили сформулировать несколько практических рекомендаций, в частности для правильного выбора флотационных реагентов при добыче золота из рудных месторождений. Напомню, о чем идет речь. В процессе обогащения измельченная, взвешенная в воде руда обрабатывается флотационным реагентом и вспенивате- лем. Реагент закрепляется на поверхности твердых частиц, причем его молекулы, содержащие углеводородные цепи, делают ее гидрофобной. Через взвесь пропускается воздух. Его пузырьки закрепляются на гидрофобной поверхности, и частицы всплывают. Так обогащают любые руды. Важнейший вопрос при этом — химическая функциональная группа, которой реагент закрепляется на поверхности. До сих пор в качестве флотационных реагентов на золото использовали вещества, у которых есть группа, образующая комплекс именно с атомом золота. Но если учесть новые сведения (на поверхности частиц рудного золота много атомов серебра), то целесообразнее брать другие реагенты — образующие достаточно прочные комплексы не только с золотом, но и серебром. Это соображение позволило найти новые эффективные реагенты, которые теперь приобрели промышленное значение. НА СТРАНИЦАХ «химии и жизни» ПРОДОЛЖАЕТ СВОИ ОПЕРАЦИИ Банк отходов Редакция принимает объявления о нереализованных отходах производства и потребностях предприятий во вторичном сырье. В объявлениях просим указывать наименование продукта, его количество, краткие технические характеристики, а также реквизиты предприятия. Как показывает многолетний опыт, предприятия, которые пользуются услугами нашего «Банка отходов», быстро находят деловых партнеров. Ищем потребителей водного раствора поли глицеринов F0—65 % поли глицеринов, 20—25 °0 воды, 10 % хлористого натрия). В производстве синтетического глицерина хлорным методом образуются кубовые отходы, содержащие полиглицерины. Разработана технология их выделения из этих отходов в виде водного раствора. Для решения вопроса о строительстве промышленной установки необходимо знать потребность в продукте. Стерлитамакский филиал ГосНИИХлорпроекта, 453110 Стерлита- мак. Ищем потребителей серного шлама D0—80 % серы, 10—20 % окиси алюминия, 1—5 % битума), который образуется при очистке серы от примесей. Количество отхода — 50 т в год. Волжское объединение «Оргсинтез» им. 60-летия СССР. 404117 Волжский Волгоградской обл. Тел. 2-70-05. Расчетный счет № 000244906 в Волжским отделении Госбанка. 37
Камчатские картины
О состоянии Камчатки трудно вообще сказать, недостатки ли ее больше или важнее преимущества. Что она бесхлебное место и не скотное, что великим опасностям от частых земли трясений и наводнений подвержено, что боль- шая часть времени проходит там в неспокойных погодах и что напоследок одно почти там увеселение смотреть на превысокие и нетающим снегом покрытые горы... то кажется, что оная страна больше к обитанию зверей, нежели людей, способна. Двести лет минуло с тех пор, как Степан Крашенинников, написавший первый научный труд о Камчатке, путешествовал в этом отдаленном крае. Из его обширного труда «Описание земли Камчатки» и заимствованы эпиграфы к разделам этой статьи. Даже с позиций современных знаний и сегодняшней информации оценки Крашенинникова захватывающе интересны и многосторонни. Впрочем, такова и сама Камчатка — концентрат необычных явлений. Все рыбы на Камчатке идут летом из моря в реки такими многочисленными рунами, что реки от тоги прибывают, выступя из берегов, текут до самого вечера... Ежели острогою ударишь в воду, то редко случается, чтоб не забагрить рыбу. Продуктивность камчатских нерестилищ намного превышает продуктивность других нерестовых районов СССР. Например, по сравнению с нерестилищами Амура камчатские реки и озера производят рыбы вшестеро больше. При перепромысле, то есть при уменьшении количества рыбы, идущей на нерест, нарушается не только ритм воспроизводства, но и баланс биогенных веществ, что чревато нежелательными изменениями во всей трофической цепочке (цепь питания). Даже биохимические процессы жизни лососевых рыб четко сбалансированы. Исследования на Кроноцком озере выявили вот такую взаимосвязь в цепи питания. Молодь нерки поедает крошечных пелагических ракообразных, которые в свою очередь питаются диатомовыми водорослями. Поэтому при скате молоди в море озеро почти лишается биогенных веществ, и прежде всего фосфора. Такого рода баланс восстанавливается только после гибели отнерестившихся рыб при их минерализации. Для сохранения водного режима рек ныне оставляют охранные полосы, древостой которых изымают из любого пользования, кроме санитарных рубок. На Камчатке стандартные защитные полосы шириной в один километр есть на 63 реках, главным образом равнинных. Эти полосы охватывают 7 % лесов области. Между тем основной сток Камчатки — это горные реки, не имеющие защитных полос. И если их учредить в соответствии с нормативами (ширина 1 км), то лесное хозяйство полуострова потеряет 53 % покрытой лесом площади. Не стоит ли изменить нормативы? Не лучше ли дифференцированно подходить к выделению лесных полос? Лесоводы уже обосновали необходимость защитных полос вдоль нерестовых рек, ширина которых зависела бы от конкретной географической обстановки — типа леса, механического состава I почвы, крутизны и экспозиции склонов, характера наземного и подземного стока. Стало ясно, что на равнинной части реки Камчатки километровая ширина полосы недостаточна, а в горной местности хватит и ста — двухсот метров. Важно только, чтобы такими защитными барьерами были охвачены все нерестовые реки. Пришло время подумать и о стратегии здешнего лесного хозяйства. Правильно ли, что оно работает, вывозя древесину на «материк»? Хотя лесистость полуострова достаточно высока D1 %), подавляющая часть здешних лесов — это березовое криво- и редколесья, не представляющие интереса для промышленности, которая потребляет хвойную древесину. А хвойные леса Камчатки имеют особое водоохранное значение и уникальны с ботанико-географи- ческой точки зрения. Они занимают на гигантском полуострове небольшой «островок», который так и зовут Хвойным. ...Достойны примечания... малое число пихтовнику, которого дерева нигде по Камчатке более не примечено. Оной лес у камчадалов как заповедной хранится, так что никю из них не токмо рубить его, но и прикоснуться не смеет. Действительно, не странно ли, что на громадной площади полуострова лишь на двадцати гектарах возле села Жу- панова растет единственная роща пихты? Она входит в состав Кроноцкого заповедника. Вот уже 20 лет специалисты спорят о том, что это за пихта, обладавшая статусом заповедной еще во времена Крашенинникова, и почему ее местообитание столь изолированно и одиноко. Академик В. Л. Комаров, некогда давший название камчатской пихте, судил 39
о ней по гербарным сборам. И далекое, редкостное, но корявое низкорослое деревце получило звучное имя — gracilis — грациозная. Комаров исходил из представления о единственном местонахождении пихты на полуострове и посчитал ее реликтом. Пыльцевой анализ слоистых пеплов, на которых растет пихта, показал, что совсем недавно ее здесь не было. Пыльца отсутствует уже на глубине 17 сантиметров. Ниже обнаружена пыльца березы и кедрового стланика, а еще ниже — ольхового стланика и травянистой растительности. Миф о реликте столь соблазнителен, что проник в туристские, рекламные и даже в научно-популярные издания. Вулканолог и популяризатор К. Н. Рудич в книге «Плутон бежит из ночи» (М., «Недра», 1980) величает пихту грациозную экзотическим растением, которое «растет только на Камчатке. На нашей планете это единственное место, где пихта грациозная сохранилась с довольно древних времен». На туристических картах пихтовая роща указана как уникальный объект Кроноцкого заповедника наряду с Долиной гейзеров и термальной кальдерой Узона, Специально оговорено, что эта роща — единственная не только в СССР, но и в мире. И хотя эта роща не реликт, но и не новообразование; сравнение анатомо- морфологического строения тканей пихты грациозной и пихты сахалинской выявило лишь количественные различия, которых явно недостаточно для выделения пихты грациозной в самостоятельный вид. Да и самой роще что-то около 700 лет. Значит, занос. Растение могло быть занесено сюда случайно или намеренно. Это не могли сделать птицы, которые склевали семена пихты на Сахалине — ни одна птица не донесет не истраченным содержимое своего желудка на такое расстояние. Так что, скорее всего семена пихты доставил сюда человек — эти семена издавна считались лечебными и потому могли быть взяты с собой в поход. Восстанавливая основные вехи походов южных : камчадалов, историк Л. О, Карпачевский утверждает, будто неприкосновенной пихтовая роща считалась потому, что выросла на месте погибшего от голода ительменского войска, вернувшегося морем из южных краев с семенами пихты. В языке коряков, ительменов и чукчей нет слова «пихта». Дерево, связанное с гибелью предков, было лишено названия. И все же разногласия между флористами остаются: неясно, к какому же виду эту рощу причислить: к пихте бело- корой или сахалинской? И немудрено — самые обычные растения на Камчатке трудно узнать. Например, со времени описания Комаровым семь раз меняли видовую принадлежность лиственницы. Что-то специфическое есть, по-видимому, в вулканической почве, насыщенной химическими элементами и веществами, недавно принесенными из недр. Что-то есть в атмосфере с ее неровной погодой, с избытком осадков и ураганных ветров. Вот полынь. Туристы не узнают ее, хотя это самый обычный, широко распространенный вид. Ее облик изменил и гигантизм, и форма листьев. Невыразительный и тускло-зеленый цвет листьев обычной полыни на Камчатке у горячих источников становится свежим, сочным, стебли краснеют и деревенеют. Что касается до огнедышащих гор и ключей, то едва может сыскаться место, где бы на столь малом расстоянии, каково в Камчатке, такое их было довольство... в них кипит вода белым ключом, как в превеликих котлах, с таким шумом, что не токмо разговоров между собою, но и почти и крику не можно слышать. Еще только в нескольких точках планеты можно увидеть извержение гейзеров с фазой покоя больше минуты: в Исландии, Новой Зеландии, Йеллоу- стонском национальном парке в США, в Японии, Новой Гвинее и Тибете. Почему же гейзеров так мало? Представьте себе, что приток магматического тепла чрезвычайно могуч. Тогда глубинная вода обращается в пар и выходит из-под земли парогазовой струей. Это — фумаролы. Если же грунтовые воды обильно пополняются поверхностными, картина обратная: воды так много, что она не успевает как следует нагреваться и придти в то особое состояние, которое заставляет ее фонтанировать. На поверхность такие воды выходят горячими ключами. При особой форме подземных камер, вмещающих нагревающуюся воду, и при строго определенном балансе воды получается гейзер, но природе удается этого добиться в редчайших случаях. Сохранение необходимого для гейзера соотношения тепла и влаги всегда находится под угрозой из-за изменения 40 -
внутренних и внешних природных сил. Остывают магматические очаги, меняется режим осадков и форма подземных пустот, а то и ураган или сель нарушают работу гайзерной системы. Поэтому гейзеры рождаются, живут и умирают. А вот выходов горячих вод на Камчатке множество: по крайней мере 115 групп, в каждой из которых десятки и сотни самых разнообразных горячих источников. Гейзеры же есть только в одном месте, в маленькой долинке реки Гейзерной. Зато здесь их около 20. Но все они занимают узкую пойму и склоны надпойменной террасы. И на этой террасе множество неполучившихся гейзеров — грязевых вулканов, клокочущих бессточных грифонов и самых разных горячих ключей. Вблизи них пропаренные породы превращаются в чистые минералы. Возле выходов парогазовых фума- рольных струй выросли ковры разноцветных глин. Это результат разложения первоначальных пород — лав и туфов. Разложение идет под влиянием высокотемпературных вулканических газов, содержащих сероводород, углекислый, угарный и сернистый газы, метан, хлор, водород... В приповерхностной окислительной зоне газы взаимодействуют с воздухом и грунтовыми водами. Сероводород, например, в окислительной среде превращается в сернистый газ или серу, которая при дальнейшем окислении переходит в серную кислоту. Она-то и переводит окислы пород в раствор. А потом на скалах выкристаллизовываются сульфаты в виде игольчатых наростов, пленок или корок. А в приповерхностном слое ярко-желтая сера как бы образует начинку глиняного пирога. Кремний же в раствор не переходит и остается на месте, давая опаловые скопления. Горячие ключи кипят, клокочут, булькают. Сравнение с кастрюлей так и напрашивается. Но здесь лишь разгрузка подземных вод от мигрирующих вместе с ними молекулярных газов. Подтверждаем вслед за Крашенинниковым, что «все, как зыбучее болото, колеблется, так что опасаться ходящим должно, чтоб не провалиться». Зыбучее болото не только зыбко, но и горячо. «С тропы не сходить»,— извещает знак с перечеркнутой подошвой. Действительно, окунуться в кипящие грунтовые воды куда хуже, чем провалиться в болото. Вокруг горячих ключей четкая концентрическая зональность растительности. На стенках ключа, в самом пекле, селятся лишь термофильные одноклеточные водоросли и бактерии. К этой зоне примыкают выгоревшие и побуревшие остатки осоки и мхов с пленкой сине- зеленых водорослей. Сюда время от времени выплескивается горячая вода. Вне этого предела — зеленый густой осоковый покров. Водоросли и бактерии термовыносливы, а эта осока термотерпелива. Особливо же много ни Камчатке медведей, которые зимою как скот по тундрам ходят... Камчатские медведи не велики и не сердиты, на чюдей никогда не нападают. Приехал на Камчатку — будь готов к встрече с медведем. Здесь плотность их населения выше, чем где бы то ни было. Увидеть медведя достаточно близко — одно из острых ощущений, о которых человек помнит всю жизнь. Но такая встреча должна быть подготовлена отношением человека к медведю и медведя к человеку. Ибо люди обычно не думают о том, что нельзя вторгаться в привычки дикого зверя. К сожалению, неблагополучные взаимоотношения туристов с медведями как бы перешагнули из Йеллоустонского национального парка в Кроноцкий заповедник. Стоит медведю только разок получить еду от человека, как он начинает требовать ее постоянно. Если кто-то не преодолеет искушения дать подачку медведю, то все пришедшие после него могут стать жертвами. Подкормленный медведь может требовать, отнимать пищу, разрушать палатки, дома... В Кроноцком заповеднике в первой половине 70-х годов ежегодно приходилось отстреливать по одному зверю, которые стали опасны для человека. А ведь потеря даже одного медведя для заповедника — зло. До сих пор сотрудники с горечью говорят о застреленных ими же Машке, Дашке, Катьке... Карательные меры принимали после того, как медведь совершал нападение. Причем все понимали, что его агрессия была направлена не против человека как такового, а против носителя сгущенки, тушенки, сливочного масла. И вот зверь срывает с плеч рюкзак или выдергивает его из-под головы спящего человека и волочит через палатку, нанося увечья. Особенно строго приказывают лесники обжигать все пустые консервные банки. И по-видимому, это требование важно 41
выполнять не только в заповеднике, но и всюду на Камчатке, ибо медведи живут по всему полуострову. Вот уже восемь лет нет официального туризма в Кроноцком заповеднике. Но здесь работают вулканологи, ихтиологи, биологи, геологи, живут камчадалы... Все они не подкармливают медведей, но имеют продукты. А банки и пищевые отходы выбрасывают в помойку или закапывают в ямы. Даже этого достаточно медведю, чтобы почувствовать вкус и легкость добычи пищи вблизи человека. Ямы он легко разрывает, а ночью подходит к жилью и шарит в нем. Так появляется новый тип медведя — помоечник. В 1982 году был застрелен Алонж, который целый месяц по ночам приходил к дому вулканологов в кальдере У зон. Он бил стекла, ломился в двери. Пришлось заколотить окна железом и жить без света — такова была первая цена необдуманного шага. Случайной прикормкой стал кусок масла, оставленный в реке на ночь для охлаждения. Убивать Алонжа долго не хотели, думали испугать и отвадить. Над дверью домика поставили пустую железную бочку, которая, если дернуть изнутри за шнур, падает на голову. Когда бочка упала на зверя, он, конечно, отскочил, понюхал, но и только- Вообще же медведи на Камчатке непуганы. Они доставляют немало удовольствия человеку с твердой нервной системой. Если ты увидел медведя, остановись. И смотри. Осенью, когда созревает голубика, все медведи в тундре. На ровном слабохолмистом плато видно далеко-далеко. Иногда на ягодниках сразу видно около десятка зверей. Они спокойно кормятся, время от времени лениво передвигаясь. С наветренной стороны можно подойти к ним на 15—20 метров. Страшно, но интересно. Увидя человека, зверь поднимает голову. Ему тоже интересно, хоть и не страшно. Он может продолжать свое дело, время от времени поглядывая на постороннего, а может и уйти. Чаще всего уходит. Изредка зверю не нравится близость человека. Тогда он пугает: поднимается на задние лапы, опускается, снова поднимается... На третий раз делает ложный выпад передними лапами. После этого лучше отступить, ибо медведь может разгневаться — начнет горбить спину и пригибать голову. При атаке он бросается прыжками с рычанием. Убежать трудно — прыжок равен трем метрам. Чаще всего атака имеет целью лишь отпугнуть пришельца и нападением не заканчивается. А вот при встрече с брачными парами или медведицами с медвежатами поведение зверей заранее не предугадать. Лучше отступить сразу. Бывалые люди рассказывают, что при угрожающей позе медведя отступать надо, не поворачиваясь к нему спиной,— пятиться. Нет смысла бежать, влезать на деревья (кстати, в тундре их нет), переплывать реки, мчаться по крутому склону вверх — все это медведь делает лучше, чем человек. Нужно рассчитывать на здравый смысл зверя. Человек — не пища для медведя. Он может быть ему помехой, зверь его прогоняет, вот и все. Лесники в заповеднике то и дело совершают многокилометровые обходы, их встречи с медведями каждодневны. Они не носят ружей, хотя техника безопасности это позволяет, они поняли, что ружье мало поможет при нападении, которое оно может спровоцировать само по себе. Более полезен фальшфейер — ложный огонь, нечто вроде ракетницы. Камчатскою землицей и Камчаткою просто называется ныне оной великий мыс, который составляет последний предел Азии с восточной стороны и от матерой земли в море около семи градусов с половиной с севера на юг простирается. Камчатка... Откуда произошло название — то ли это имя славного воина-ительмена, как считал Крашенинников, то ли отголоски наречия казаков. Слово «Камчатка» иногда в ходу у дон- * ских казаков и в наше время, если нужно выразить неправильность, отличие какого-то предмета от других таких же. Комчатый, комовой — уродливый, необычный. Более обоснованна, правда, версия, что название главной реки полуострова, от коей он и получил имя, было дано в честь казака-первопроходца И. И. Камчатого. Но, как бы там ни было,— земля эта нашенская... Кандидат биологических наук Н. АР АЛОВА, кандидат географических наук Н. ЗАБЕЛИНА 42
/ /, 'fcfcrtm,'* Справочник Рыба z-i' ««s $ш *i В справочнике «Химический состав пищевых продуктов» есть раздел «Рыба свежая, охлажденная и мороженая», а в нем — перечень из 146 названий, от альбулы до языка морского. И это далеко не все рыбы, употребляемые в пищу... Обольщаться, однако, не следует. Так сложилось, что рыбы в нашей стране потребляют в общем не очень много — в год на человека приходится около 17 кг (в расчете на покупной вес). Для большинства она еще не стала повседневным продуктом питания. Между тем рыба, так же как мясо и птица,— важный белковый продукт. В зависимости от вида белка в ней содержится от 10 до 23 %. Аминокислотный состав, приведенный в таблице, свидетельствует о том, что белки рыб полноценны, в них есть все незаменимые аминокислоты, а мет ион и на Из серии «Пища и жизиь». Предыдущие статьи — в № 1—9. больше даже, чем в мясе. Это справедливо не только для свежей рыбы, но также для охлажденной и замороженной. Рыба выгодно отличается от мяса тем, что в ней намного меньше соединительных тканей, всего 1 — 4 %; к тому же белки соединительных тканей — типа коллагена, они легко жели- руются. В этом одна из причин того, что рыба быстрее варится и жарится, чем мясо. Ее белки лучше усваиваются, чем мясные (93— 98 % против 87—89 %). Наконец, в рыбе, особенно в морской, довольно много экстрактивных веществ, включая свободные аминокислоты (преобладает ги- стидин — от 280 до 500 мг%) и такие амины, как гистамин и бетаин. Эти вещества и продукты их превращений обусловливают специфический рыбный запах. Жирность рыб колеблется в весьма широких пределах, чаще всего от 2 до 12 %. По жирности рыбу принято делить на три категории: тощую (до 4 % жира), средней жирности D—8 %) и жирную (больше 8 %). Жиры находятся преимущественно в подкожной клетчатке и печени. Состав жирных кислот у рыб бол ьши нс тва промысловых видов более раз нообразе н, чем у мяса, в первую очередь благодаря большому содержанию ненасыщенных жирных кислот, особенно полиненасыщенных (до 5 %). При этом жиры некоторых морских рыб — сайры, ставриды, скумбрии — содержат ощутимое количество (больше 1 %) наиболее благоприятных для питания ненасыщенных жирных кислот с несколькими двойными связями. Среди таких кислот отметим арахидоновую с четырьмя двойными связями; в ставриде ее около 0,5 %. В жирах некоторых рыб встречаются кислоты и с шестью двойными связями; физиологическое их действие примерно 43
Аминокислотный состав, мг на 100 г съедобной части (в верхней части таблицы, до цветной линейки,— незаменимые аминокислоты) Аминокислота Треска Палтус- Судак Окунь морской Паста ♦Океан» Валин 900 991 975 1100 699 Изолейцин 700 943 938 1100 794 Лейцин 1300 1405 1398 1600 1030 Лизин 1500 1631 1619 1700 1030 Мстионин 500 542 534 500 224 1 реонин 900 806 791 900 647 Триптофан 210 185 184 170 215 Фенилаланин 800 690 681 700 579 VianHH \pt ИНИН V-параги новая кислота Гнетидин Глицин Глутаминовая кислота Пролин Серин --■ Тирозин Цистин 900 1000 1600 450 650 2400 500 800 600 200 1350 1048 1640 410 1027 2369 1134 574 503 250 1300 1030 1640 410 1027 2369 1134 574 503 250 1500 1100 1900 400 800 2800 600 900 600 200 655 695 1360 256 571 1650 636 556 512 200 такое же, как у жирных кислот растительного происхождения типа линолевой из подсолнечного масла. Витаминный состав рыб весьма разнообразен, о чем свидетельствует следующая таблица. Витаминов группы В (тиамин, рибофлавин, ниа- цин) в рыбе примерно столько же, сколько в мясе. Но витамина А @,01 — 0,1 мг%), витамина D B—30 мкг%, последнее число относится к сельди) в рыбах значительно больше, чем в мясе. Особенно много этих витаминов в печеночном жире трески — до 1000 мг% витамина А и до 550 мкг% витамина D. Однако в самой печени их содержание гораздо ниже — соответственно 4,4 мг% и 100 мкг %, хотя и эти цифры внушают уважение Минеральный состав рыб также более разнообразен, чем мяса, в основном благодаря микроэлементам. Если макроэлементов в рыбе примерно столько же, сколько в мясе @,2 % фосфора, 0,3 % калия, 0,03 % кальция, 0,1 % натрия), то иода в морской рыбе 50—150 мкг%, фтора 400—1000 мкг%, брома 40—50 мкг%, а это примерно в десять раз больше, чем в мясе. И только железа в рыбе маловато, около 1 мг%. Рыбу готовят десятками разнообразных способов, от простейшей варки до многоступенчатой обработки на сковородах, в горшках и на противнях. В последней таблице показана для примера пищевая ценность некоторых готовых блюд из рыбы. Хотя для других рыб и других способов готовки цифры могут оказаться несколько иными, тем не менее очевидно, что рыбные блюда — существенный источник животного белка, фосфора и витаминов группы В. Рыбу готовят на огне недолго, минут 15—25, однако потери пищевых веществ существенны. Они заметно зависят от жирности рыбы и способа кулинарной обработки. Когда варят тощую рыбу, то потери белка (8 %) и жира (9 %) почти в полтора раза меньше, чем при варке жирных рыб A4 и 12 % соответственно). А при жарке, напротив, потери белка A3%) и жира B7 %) > тощих рыб значительнее, чем у жирных рыб (9 % и 13 %). При тушении и при- пускании зависимость потерь от жирности не столь существенна. Минеральных веществ больше всего теряется при варке C0— 60 %), меньше всего A0— 30 %) — при жаренье. То же относится к витаминам: 30—45 % потерь при варке, 20—30 % при тушении и только 15—20 % при жаренье. Начинающих кулинаров нередко ставит в тупик вопрос: какую рыбу лучше жарить, а какую варить? В общем виде ответ таков: водянистую рыбу, содержащую много воды, мало жира и среднее количество белка G—19 %) (макрурус, треска, путассу, минтай и т. п.), лучше жарить. Плотную рыбу, в которой мало воды и много белка (сайра, кефаль, осетровые, тунец и проч.), рекомендуют варить и припускать. А рыбу средней влажности (судак, хек, сазан, морской окунь и т. п.) можно с равным успехом и жарить и варить. К сожалению, во многих случаях рыба получается особенно вкусной при такой кулинарной обработке, когда потери пищевых веществ велики. Так, тощие рыбы в жареном виде, а жирные — в отварном вкуснее, но потери пищевых веществ, увы, не самые маленькие... Неплохой выход из поло- 44
Витаминный состав, на 100 г съедобной части Треска Морской ок\нь Паста «Оке- А, МГ 0,01 0 Л 0 0,01 0,01 — D, мкг Е, мг С, мг В[, мг В., мг В„, мг B| j, мк1 Биотин, мкг РР, мг Пантотеновая кислота, мг Фолацин, мкг — 0,92 1,0 0,09 0,16 0,17 1,6 10,0 2,3 — п,з — 0,65 0 0,08 0,11 0,42 1,0 1,9 2,0 0,30 — — 1,80 3,0 0,08 0,11 0,19 — — 1,0 — 19,0 2,3 0,42 1,4 0,11 0,12 0,13 2,4 — 1,60 0,36 7,1 — — 1,7 0,07 0.08 0,04 — — 2,0 0,35 36,0 жения — готовить котлеты, тефтели и т. п. В этом случае потери почти всех пищевых веществ уменьшаются примерно в полтора раза. Рыба полезна всем: и здоровым и больным, в первую очередь нежирная, особенно речная рыба, причем свежая. Однако свежая рыба — один из самых скоропортящихся пищевых продуктов. Слизь, которая покрывает рыбу,— это благоприятная среда для развития болезнетворных микроорганизмов. Свежую рыбу надо по возможности быстрее приготовить, а в готовом виде Пищевая ценность 100 г готовых рыбных блюд, без гарнира и соуса (в скобках — примерная доля от суточной потребности, %) Треска жареная Палтус припущенный Судак отварной Морской окунь отварной Котлеты из нототении жареные Белок, г Жиры, г Кальций, мг Фосфор, мг Магний, мг Железо, мг 15,9A9) 5,1E) 30D) 167A4) 23F) 0,8F) 13,9A6) 17,4A7) 21C) 133A1) 39A0) 0,9F) 21,3B5) 1.3A) 37E) 175A5) 18E) 1.4A0) 19,9B3) 3,6D) 24C) 156A3) 11C) 1,3(9) 11,6A4) 11.6A1) 32D) 133A1) 32(8) 1.4A0) Витамины, мг: А В В РР 0.01A) A.09D) 0.01A) 0,01A) 0.01A) 0,10F) 0,07D) 0,06D) A,08E) 0,10F) 0.16(8) 0.10E) 0,08D1 {t.0QE) 11,08D) 2,45A3) 1,95A0» 0,90E) 1.43(8) 1,43(8) С Энергетическая ценность, ккал 0,8A) 122D) 0 212(8| 2МЗ) 97C) ' 0,9( 1) 112D) 0 209(8) она может храниться в холодильнике и день, и два. Солить и коптить рыбу в домашних условиях не рекомендуют, и это справедливо, так как уничтожить нежелательные микроорганизмы, и прежде всего боту- л и ну с (как это делаете я на производстве), практически невозможно. В заключение несколько слов о других продуктах моря. Тут скрыты огромные и пока большей частью нереализованные возможности; нельзя сказать, что кальмары, крабы, креветки и устрицы стали у нас повседневным продуктом питания, хотя их доля в общем объеме морской продукции постепенно растет. Останавливаться на этих продуктах подробно мы не будем; в качестве примера в таблицы пищевой ценности включена крилевая паста «Океан». Ее полезные свойства неоспоримы, но запах, честно говоря, несколько непривычен. Эту пасту советуют добавлять в закуски, салаты и другие комбинированные блюда. В заключение выскажем надежду, что уже в недалеком будущем возникнет необходимость более подробно для широкого круга читателей рассказать о пищевой ценности морских продуктов, на сегодня еще экзотических... Докгор гехнических наук И. М. СКУРИХИН ПОПРАВКА В № 9, с. 71, в предисловии к статье «О сходстве електри- ческой силы с магнитною» допущена опечатка, попавшая в часть тиража. Во втором абзаце название речи М. В. Ломоносова следует читать так: «Слово о явлениях воздушных, от електрической силы происходящих». Приносим читателям извинения. 45
Живые лаборатории Немало диковинных фруктов выращивают садоводы-любители средней полосы. И кое- 0 кто из них, угощая своих гостей необыч- /ъИВс! ным вареньем или предлагая положить в чай вместо лимона высушенные ароматные И X СНОМ С ЛСС дольки каких-то плодов, похожих на яблоки, говорит: «А это японская айва», или — «латвийский лимон», или — «сидония»... «С идо ни я» — это латинское название обыкновенной айвы (Cydonia). Но у айвы плоды крупные, даже огромные, до 2 кг весом, и не такие кислые. Да и не растет айва в средней полосе — вымерзает. Что же это за плоды? В действительности то, что садоводы- любители называют японской айвой, вовсе не айва, хотя и ее близкий родственник из того же семейства розоцветных. Его имя — хеномелес. Но сначала — об айве обыкновенной. Плоды айвы знакомы многим, но само рас те ние — дере во высотой до 8 м или .рослый кустарник — знают только жители южных районов страны. Растет айва на Кавказе, в Средней Азии, в Молдавии, на юге Украины, а за рубежом — в странах Средиземноморья, Китае, Японии, на юге Северной Америки.
Культура айвы была широко распространена еще в древнем мире. Особенно много ее разводили в районе финикийского города Сидона (теперь это Сайда в Ливане) — отсюда и происходит ее латинское название. В Греции и Риме айва почиталась символом любви и плодородия и была посвящена Афродите (Венере). Есть основания считать, что знаменитое «яблоко раздора», врученное сыном троянского царя Парисом богине (из-за чего и разразилась десятилетняя троянская война), на самом деле было не яблоком, а плодом айвы: в местах, где происходили эти события, ни культурных, ни дикорастущих яблонь тогда просто не было... Айву упоминали в своих трудах многие классики древности: и отец ботаники Теоф- раст (IV—III вв. до н. э.), и Плиний Старший (I в. н. э.), и авторы византийской сельскохозяйственной энциклопедии «Геопоники» (X в.). И уже в те далекие времена были известны разные сорта айвы — вот как прочно это растение вошло в культуру. В плодах айвы около 10 % Сахаров, много дубильных веществ, аскорбиновой кислоты (до 27,6 мг на 100 г), микроэлементов. Единственный их недостаток — жесткость: в них, как и в плодах некоторых сортов груши, есть так называемые каменистые клетки, толстые стенки которых состоят из одревесневшей целлюлозы. Из-за этого плоды айвы, только что снятые с дерева, почти несъедобны. Но при дозревании они становятся мягче; то же происходит и при варке, поэтому плоды айвы — ценное сырье для переработки в кондитерские изделия, варенья, джемы, желе, цукаты. С древнейших времен айву широко использовали и в медицине. Благодаря вяжущим свойствам мякоти плодов их применяли при поносах и кровотечениях. Из слизи, которая содержится в семенах айвы, готовили слабительное и обволакивающее лекарство, которое долго входило в Государственную фармакопею СССР и лишь недавно было из нее исключено. Для улучшения айвы как плодового растения много сделал известный селекционер Бербанк. Интересовался айвой и Мичурин: он использовал айву как подвой при разведении карликовой груши, которая на айве приживается лучше, чем на других низкорослых подвоях — рябине, ирге, боярышнике. На выведение такого низкорослого подвоя, получившего название «Северной айвы», он затратил почти 50 лет.
А теперь — о «японской айве», то есть о роде хеномелес (Chaenomeles). В этот род входят четыре вида, распространенные в основном в Китае и Японии. Это некрупные растения с мелкими плодами, напоминающие настоящую айву в миниатюре. Все они интродуцированы в Советском Союзе. Наибольшее распространение у нас получил вид хеномелес Маулея, или хеномелес низкая (именно «низкая», а не «низкий»: название - растения — женского рода), которая выращивается от западных границ до Тихого океана и от жарких республик Средней Азии и Кавказа до широты Петрозаводска. Ее-то чаще всего и называют «японской айвой». Родом хеномелес, действительно, из Японии. Этот неприхотливый низкорослый кустарник растет здесь на вершинах и склонах гор, в далеко не самых благоприятных условиях: летом — жара, зимой — холод, поздней осенью — частые дожди, иногда вперемежку со снегом. А еще более суровые условия нашей средней полосы хеномелес может переносить только благодаря снегу: побеги растения, не поднимающиеся выше метра над землей, скрываются под снежной шубой. В России хеномелес низкая впервые появилась в середине XIX века в Санкт- петербургском ботаническом саду (ныне — ботанический сад Ботанического института АН СССР). Отсюда вместе с другими видами рода хеномелес она под общим названием «японской айвы» разошлась по другим ботаническим и любительским садам в качестве декоративного кустарника. В пору цветения, в апреле-мае, ее кусты в самом деле исключительно красивы: на тонких побегах, почти закрывая их, распускаются кисти крупных, до 3,5 см в диаметре, оранжево-красных цветков на коротких цветоножках. Красивы кусты и осенью, когда на фоне густой зеленой листвы появляются созревающие в октябре-ноябре плоды лимонно-желтой окраски и разнообразной формы. В первое время интродукции хеномелес низкой мало кто думал об использовании ее в качестве плодового растения. А между тем ее плоды по составу не только не уступают плодам айвы настоящей, но кое в чем даже превосходят их. Правда, они почти в десять раз мельче и кислее (в одной из своих книг Бербанк привел «рецепт» изготовления из них варенья, принадлежащий американскому писателю Генри Уорду Бичеру: «Взять одну айву, один бочонок сахара и достаточное количество воды»). Но зато они содержат еще больше витамина С — по нашим данным, до 97,9 мг на 100 г сухого веса,— а также много витамина Р, укрепляющего капилляры,— до 960 мг на 100 г. Витамин Р сохраняется и в варенье из плодов. Кроме того, в них много пектина, что позволяет считать хеномелес низкую перспективным сырьем для кондитерской промышленности: опыты, проведенные на ленинградской кондитерской фабрике им. Крупской, показали, что из ее плодов получается высококачественная желейная масса для конфет, хорошо выдерживающая длительное, до месяца, хранение и не требующая добавления кислот, как при изготовлении конфет на обычной яблочной основе. Конечно, не мешало бы плодам хеномелес быть и послаще, но тот же Бербанк считал, что это растение «имеет ценные скрытые возможности как плодовый кустарник» и что у него «очень большое будущее». К сожалению, промышленных плантаций хеномелес низкой у нас пока нет. Более или менее значительные ее насаждения есть в Горьковской области — в ботаническом саду Горьковского университета и в хозяйстве «Щербинка», в Эстонии — при Институте экспериментальной биологии АН ЭССР, в Латвии — на Пурской плодоовощной опытной станции, в учебно-опытном хозяйстве Латвийской сельскохозяйственной академии и в совхозе «Шкибе», в Башкирии — на пришкольном участке школы № 110 в Уфе и в колхозе им. Калинина в Гафурийском районе. Расширить же насаждения хеномелес низкой не так уж сложно. Она хорошо размножается семенами, которых производит куда больше, чем яблоня или груша: в каждом плоде образуется около 80 семян, имеющих очень высокую всхожесть. Сеять их можно и осенью, и (после непродолжительной — около 2 месяцев — стратификации) весной. При хорошем уходе сеянцы начинают плодоносить на 3—4-м году жизни. Можно размножать ее и вегетативным путем (корневыми отпрысками, делением кустов, зелеными черенками) — тогда плодоношение начинается уже на 2—3-й год. Гектар плантации может дать больше 100 ц плодов. Только надо иметь в виду, что собирать урожай нужно до заморозков: подмерзшие плоды обычно теряют аромат и быстро портятся, а собранные вовремя, даже не вполне зрелые, хорошо дозревают. Будем надеяться, что ценное плодовое растение хеномелес еще проложит себе дорогу в сады и средней полосы, и даже северных районов страны. Кандидат сельскохозяйственных науб Г. К. БАЙКОВ 48
Чем без опаски травить тараканов Кандидат химических наук К. И. ТЮЛЕНЕВ Многим людям старшего поколения знаком пиретрум. Этот мелкий желтовато-зеленый порошок, неядовитый для людей и животных, отлично расправлялся с тараканами, мухами, клопами, блохами, молью. В последние годы пиретрум редко появляется в продаже, его сменили другие препараты бытовой химии. Но в большинстве своем они лишены одного замечательного свойства пиретрума, что и отмечено на этикетках каждого препарата словом «ядовито». Может быть, все-таки лучше вернуться к эффективному и безопасному пиретруму, тем более что насекомые не собираются сдаваться и продолжают досаждать людям и в благоустроенных квартирах? Давайте познакомимся с этим порошком поближе. Пиретрум — вещество растительного происхождения. Его получают, размалывая высушенные цветочные корзинки ромашки далматской и ромашки кавказской. Дикие ромашки встречаются на Балканах и Кавказе. Жители этих мест давно обнаружили инсектицидное действие цветков и соответственно применяли их для уничтожения вредных насекомых в жилищах. Затем ромашку далматскую стали возделывать во многих районах земного шара на больших площадях. До войны пиретрум вырабатывали в значительных количествах и расходовали в основном на борьбу с бытовыми насекомыми. В тридцатые годы только США импортировали свыше 30 тысяч тонн. Для возделывания ромашки особенно благоприятны природа и климат Восточной Африки. Поэтому основная часть плантаций сосредоточена в Кении, Танзании, Руанде. Здесь ромашка цветет около девяти месяцев в году — с мая по февраль. Цветы собирают каждые две-три недели. В послевоенные годы посевные площади под ромашкой во всем мире значительно сократились и производство пиретрума уменьшилось: 1975 г.— 23 тыс. тонн, 1980 г.— 16 тыс. тонн. Нет, инсектицидные свойства пиретрума не ухудшились. Но возросли цены на кофе и цитрусовые, и площади под этими культурами расширились за счет ромашки. У нас природные условия менее благоприятны и получать пиретрум в больших количествах невозможно. Немного ромашки выращивают в южных районах страны, урожай — 5—6 ц сухих соцветий с гектара. Перерабатывают ее следующим образом. Собирают цветочные корзинки без цветоносов или с остатками их длиной до 20 см во время массового цветения, когда у большинства соцветий раскрывается около 50 % трубчатых цветков. Собранные растения сушат в сушилках при температуре не выше 80 °С или в помещении с хорошей вентиляцией, затем дробят в барабане, измельчают в шаровой мельнице, просеивают через шелковое или капроновое сито. Полученный пиретрум используют в основном в медицинских и детских учреждениях. Иногда этот препарат можно встретить в ветеринарных аптеках. Итак, производить пиретрум в достаточных количествах мы не можем из-за природных условий. А что если сделать синтетический аналог природного инсектицида? Физиологически активную основу пиретрума можно выделить из порошка ромашки экстракцией органическими растворителями. После соответствующей очистки получается жидкость со слабым запахом, нерастворимая в воде, легко гидролизующаяся в щелочной среде и быстро разлагающаяся на свету. Это смесь веществ, называемых пиретринами. Они-то и обладают двумя важнейшими свойствами: высокой токсичностью для насекомых и низкой — для человека. Усилиями многих ведущих ученых мира в 1949 г. удалось окончательно установить структуру пиретринов. Только синтетики по достоинству могут оценить эти усилия, потому что уж им-то известно, как сложно разделить вещества, близкие по структуре, выделить их в чистом виде. В составе пиретрума их оказалось шесть: пиретрин 1 и II, цинерин I и II, жасмоли- J)c* ск-сн-ск - м- ^J_ щ-сншск-ск^ »/м, "J "РФ4"-* ны 1 и II (в небольших количествах). По химической природе они представляют собой сложные эфиры хризантемовой и пиретро- вой кислот и соответствующих ненасыщенных циклических кетоспиртов — пире- тролона, ци нерол она, жасмолона, имеющих незначительные различия только в боковой цепи. Соединения ряда I — сложные эф иры 49
(+)-транс-хризантемовой кислоты и спиртов — пиретролона и ци нерол она, а соединения ряда II — сложные эфиры ( + )-транс- пиретровой кислоты и тех же спиртов. Инсектицидное действие пиретринов можно усилить, если добавить к ним так называемые вешества-синергисты (например, пиперонилбутоксид), которые сами по себе неядовиты. Предполагают, что синергисты нейтрализуют фермент, расщепляющий инсектицид. Но синтезировать пиретрины не имеет смысла: они разлагаются на свету. Эти вещества нельзя использовать на открытом воздухе и солнце, то есть на полях против вредных насекомых: здесь пиретрины будут разлагаться еще быстрее. В 1949 г. в США, а затем несколько позже в Японии был получен пиретроид — структурный аналог пиретрина, названный Cff /—Т"° аллетрином (пинамином). В отличие от пиретринов он содержит восемь пространственных изомеров. Из смеси изомеров выделили наиболее активные соединения — биоаллетрин (два изомера), аллетрин форте (четыре изомера) и супербиоаллетрин (один изомер). Некоторые из них выпускают в промышленном масштабе. Потом появились другие пиретроиды: тетраметрин, рес- метрин, биоресметрин, сумитрин. За рубежом из них делают противомоскитные спирали, электрофумигаторы для защиты от гнуса (об этих устройствах рассказано в статье «Тлеющая защита» — «Химия и жизнь», 1979, № 8) ив аэрозольных препаратах для борьбы с бытовыми насекомыми. История синтетических пиретроидов насчитывает всего 35 лет, но синтезировано уже свыше пяти тысяч подобных соединений. Эту работу у нас проводят в нескольких институтах, в том числе в Институте органической химии им. Н. Д. Зелинского АН СССР и Всесоюзном научно-исследовательском институте химических средств защиты растений. Поиск новых биологически активных веществ, будь то средства защиты растений или препараты для борьбы с бытовыми насекомыми,— довольно длительный и трудоемкий процесс. Наука пока еще не может прогнозировать физиологические свойства новых веществ в зависимости от особенностей их структур, хотя накоплен огромный экспериментальный материал. Поэтому в поисках одного пригодного препарата исследователи изучают около 15 тысяч химических соединений. К пестицидам справедливо предъявляют очень высокие требования специалисты разных направлений: химики, технологи, токсикологи, энтомологи, экологи, агрономы, экономисты и т. д. От начала синтеза до практического применения препарата в случае успеха проходит около 10 лет. Все сказанное в полной мере относится и к пиретроидам. Однако есть одно дополнительное обстоятельство: пиретроиды относительно дороги из-за сложности их синтеза. Но тем не менее работы продолжаются, потому что пиретроиды сохранили ценнейшее качество пиретрина: высокую токсичность для насекомых и низкую — для человека и животных. Кроме того, в результате изменения структуры увеличилась стойкость новых пиретроидов к ультрафиолетовому излучению, то есть их можно использовать в сельском хозяйстве. Но вместе с тем они (перметрин, цинерметрин, фен- валерат, декаметрин) обладают и достаточной биоразлагаемостью: не накапливаются со временем в почве, а разлагаются на безвредные вещества. Конечно, и пиретроиды нельзя назвать идеальными инсектицидами. Например, они ядовиты для рыб; от длительного применения пиретроидов у насекомых вырабатывается резистентность. Пока речь шла о пиретроидах как таковых. А как обстоит дело с бытовыми препаратами на основе пиретроидов? Ведь в чистом виде в быту инсектициды не применяют: в лучших сортах пиретрума пиретринов содержится не более 1,3 %. Да больше и не надо, достаточно небольших количеств этих эффективных соединений. К сожалению, бытовых препаратов пока немного. Для борьбы с тараканами у нас выпускаются средства «Неопин» и «Неопи- нат». Действующим веществом в них служит неопинамин (тетраметрин). Аналогичный препарат «Риапан», правда уже на отечественном пиретроиде перметрине, выпускает киевский завод РИАП. Синтез и техно- си * А ° СП. гн к&ргияАЛШн, логию перметрина разработал ИОХ АН СССР совместно с этим' заводом. А сам препарат был создан в лабораториях Московского филиала ВНИИХимпроекта и ВНИИДИС. Перечисленные бытовые препараты — не последние разработки ВНИИХимпроекта. На " очереди аэрозольные средства от мух, моли. 50
tcuc у^^^^Сг^>5*/ Обычно кислотность и основность какой-либо среды характеризуют концентрацией водородных ионов, точнее, водородным показателем рН. Он равен десятичному логарифму концентрации ионов водорода с обратным знаком: рН=—lg[H+]. Например, если [Н+]= = 10-5, то рН=—1д 10-5=5. Ясно, что удобнее оперировать обычным числом, нежели степенью. Как же по величине водородного показателя установить, кислый раствор или щелочной? О чем могут сказать цифры «один», «три», «семь»? Чистую воду мы считаем нейтральной средой. Водородные и гидроксиль- ные ионы воды находятся в равновесии, и их концентрации равны. Величину этих концентраций легко определить, потому что известно ионное произведение воды, постоянное при данной температуре: [Н+][ОН~]= = 1,008ХЮ-|4«10-14. Для нейтральной среды [Н+]= =[ОН-] =710 м=10-7 моль/л, а рН=7. В кислой среде концентрация ионов водорода больше чем Ю-7, соответственно значение рН меньше 7. Для щелочи все наоборот. Более подробно об этом вы можете прочитать в любом вузовском учебнике по общей и неорганической химии. А теперь, используя определени! водородного показателя рН, попытайтесь решить задачи. ЗАДАЧА 1. Раствор кислоты с рН 4,5 разбавили водой в 10, 100, 1000 раз. Каков будет водородный показатель полученных растворов? ЗАДАЧА 2. Подсчитайте, каков .будет водородный показатель растворов щелочи, если исходный с рН 8 разбавили водой в 10, 100, 1000 раз? ЗАДАЧА 3. Вода в лаборатории имеет обычно рН меньше семи, потому что в ней растворен углекислый газ атмосферы. Найдите водородный показатель воды после того, как в литр ее попала одна капля соляной кислоты из пипетки, учитывая, что рН исходной воды равнялся 5,5, а из пипетки на 10 мл удается накапать 48 капель 30 %-го раствора HCI (плотность 1,149 г/см3). (Решения — на стр. 55) Клуб Юный химик 51
Шторы, затемняющие кабинет во время киносеансов, были почти закрыты. Все кружковцы в тишине сгрудились у демонстрационного стола, а когда я появился в дверях, меня стали торопить шепотом: «Быстрее! Сейчас начинаем...» Как только мои глаза освоились в полумраке, я попытался предугадать, чем же решил нас удивить учитель химии? На демонстрационном столе лежали листок бумаги с кучкой песка, баночка с порошком магния, склянка с соляной кислотой, химический стакан, наполненный раствором этой же кислоты, еще один листок бумаги, молоток, газовая горелка, стоял штатив, в лапке которого была горизонтально зажата пробирка. Содержимое пробирки тоже было довольно странным: у ее дна находился песок, а около горлышка — магний. «Ну, что же, начнем»,— сказал учитель и поднес горелку ко дну пробирки. Мы, затаив дыхание, наблюдали, но время шло, а никаких видимых признаков реакции не появилось. Вскоре дно и песок раскалились докрасна. Тогда учитель, ослабив винт штатива, вынул лапку с пробиркой и повернул ее так, что порошок магния заскользил по стенке 52 ко дну, где находился раскаленный песок. Мы все отпрянули назад, ожидая ослепительного фейерверка, но, к нашему удивлению, магниево-песчаная смесь лишь несколько увеличила свечение. Учитель нисколько не удивился и начал встряхивать пробирку, давая содержимому лучше перемешаться. Когда свечение закончилось, он положил пробирку на стол, чтобы остыла, потом завернул ее в листок бумаги и легким ударом молотка разбил. Мы с любопытством стали рассматривать черную, спекшуюся со стеклом массу, в которой кое-где попадались белые прожилки. И вот тут-то случилось самое неожиданное: учитель отсыпал часть полученного продукта в стакан с раствором кислоты, и он... заговорил. От черных кусочков,. упавших на дно стакана, побежали пузырьки какого-то газа. Как только они достигали поверхности жидкости, раздавался треск, будто кто- то молол стекло, а сами они превращались в бледные огонечки вспышек. Восторженные восклицания юных химиков вскоре сменились задумчивым молчанием — всех беспокоил один' и тот же вопрос, на который никто не мог дать ответ: «Что же произошло на наших глазах?» А преподаватель лишь хитро поглядывал на нас, подсыпая с листка бумаги в стакан новые порции «говорящего» вещества. Может быть, вы сумеете разобраться? В. ЧЕРНОВ, Львов Ответ на вопрос викторины будет опубликован в № 11
Доктор химических наук Ю. А. ЕРШОВ, кандидат химических наук А. М. КОНОНОВ Недавно нам встретился перевод статьи американского ученого Р. Пирсона "Acids and Bases" («Кислоты и основания»), опубликованной в январском номере журнала "Science" за 1966 г. Статье предшествовал эпиграф, выражающий резюме работы: "Hard acids prefer to associate with hard bases, and soft acids prefer to associate with soft bases". Слово hard можно перевести с английского в зависимости от контекста как «твердый, жесткий» (вода, яблоко), «крепкий, сильный» (удар), «тяжелый, холодный» (взгляд)... Soft чаще всего переводится как «мягкий, нежный», иногда «слабый». О каких же кислотах и основаниях шла речь? Переводчик, не разобравшийся в сути дела, словам hard и soft подобрал значения «сильные» и «слабые» соответственно. Ведь из школьного курса химии известно, что кислоты и основания в зависимости от степени диссоциации бывают сильными и слабыми электролитами. В действительности в статье речь шла о жестких и мягких кислотах и основаниях, и перевод эпиграфа соответственно звучит: «Жесткие кислоты преимущественно соединяются с жесткими основаниями, а мягкие кислоты — с мягкими основаниями». Что же такое жесткие и мягкие кислоты и основания? Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте сначала выясним, что принято называть кислотами и основаниями. Однозначного определения пока нет. В школе вы знакомитесь с теорией кислот и оснований С. Аррениуса, однако существуют и другие. Согласно одной из наиболее общих теорий, носящей имя ее создателя, английского химика Льюиса A923 г.), основаниями служат любые молекулы или анионы, которые содержат атомы с неподеленными парами электронов; это могут быть атомы кислорода, азота, серы, галогенов. Кислотой же является любая частица (чаще всего катион), имеющая свободные орби- тали. Взаимодействие между кислотой и основанием, по Льюису, есть ассоциация таких частиц. При этом между кислотой и основанием образуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму. На- пример: КГ + :6Н-^;Н:6Н H+ + :NK;^i[H:NKi] + Ag+ + :Cir;£Ag:Cl: Реакции кислотно-основного взаимодействия в той или иной мере обратимы. Но некоторые пары льюисовских кислот и оснований практически не взаимодействуют друг с другом. Другие же, наоборот, дают весьма устойчивые ассоциаты. Например, ионы бария образуют нерастворимые в воде карбонаты, сульфиды, фториды: в 100 мл воды при 10 'С растворяется всего 0,17 г BaR, то есть равновесие реакции Ва f + 2F~~ ^iBaF:> смещено вправо. Между тем хлорид, бромид, иодид бария хорошо растворимы в воде: в этом случае преобладают процессы диссоциации. В природных рудах одни металлы встречаются в виде оксидов, карбонатов, сульфатов, другие — в виде сульфидов. Объяснить все эти факты помогает теория жестких и мягких кислот и оснований, сокращенно ЖМКО-теория. Согласно этой теории, жесткие кислоты (в данном случае катионы) обладают конфигурацией внешнего электронного слоя s~pD — такой же, как и атомы благородных газов (то есть они изоэлектронны). Их называют жесткими потому, что внешние полностью заполненные s- и р-подоболочки создают вокруг ядра высокосимметричное плотное электронное облако, которое слабо поляризуется внешним электрическим полем окружающих анионов. В основном Клуб Юным химик 53
это катионы щелочных и щелочноземельных металлов, а также элементы III группы. К этому типу следовало бы отнести также все многозарядные ионы типа В +, Si4+, Ti4+, Сг6+, если бы они существовали. Давайте рассмотрим более подробно, например, атом кремния. Электронная конфигурация атома кремния выглядит так: 1 s22s2pb3s2p2- У иона Si + соответственно освобождаются электронные орбитали 3s2p2, и внешним электронным слоем становится предыдущий — 2s~pb, как у благородного газа. Значит, катион кремния — жесткая кислота. Мягкие кислоты — чаще всего катионы d-элементов в невысокой степени окисления (Ag+, Hg2+, Cd2^, Cu+, Pb2+ и т. д.). Благодаря d-электронам их внешняя оболочка поляризуется намного легче, чем у жестких кислот. Например, кадмий. Атом этого элемента имеет такое электронное строение трех последних орбиталей: 3s~pBdlu4s2p6dlf15s2. У иона Cd2+ электроны 5s2 отсутствуют, и внешним становится четвертый заполненный слой, содержащий легко поляризующиеся d-электроны. Поэтому ионы кадмия— мягкая кислота. У анионов F-, С1—О" и т. д. внешний заполненный электронный слой всегда имеет конфигурацию s2pb. Тем не менее среди оснований тоже можно выделить жесткие и мягкие. Чем больше атом или отвечающий ему анион, тем легче он поляризуется, тем он мягче. Если наиболее часто встречающиеся основания расположить по убыванию жесткости, то получится такой ряд: анионы фтора, кислорода, азота, хлора, брома, иода, серы (или HF, H20, NH,, HCI, HBr, H2S). А теперь вспомним правило, приведенное в начале статьи. В соответствии с ним жесткие катионы образуют наиболее прочные малодиссоциирующие связи с жесткими анионами, а мягкие — с мягкими. Поэтому кремний встречается в природе в основном в виде Si02 (песок, кварц) и его производных. Элементы в высоких степенях окисления существуют только в виде фторидов или оксоанионов. А такие мягкие кислоты, как катионы d-элементов в низких состояниях окисления (Ag+, Cu+, Cu + и Нд2+), существуют в природе в основном в виде сульфидов, что вполне согласуется с правилом. Мягкие кислоты (особенно катионы кадмия, ртути, свинца) — сильные яды для организма. Они взаимодействуют с серосодержащими группами физиологически важных соединений, то есть мягкая кислота прочно соединяется с мягким основанием. Такое вещество уже не может участвовать в жизнедеятельности организма. Вредными для организма могут быть и мягкие основания. Они образуют прочные ассоциаты с катионами биогенных металлов и лишают их способности выполнять присущие им физиологические функции. Именно этим объясняется ядовитость оксида углерода (II), цианидов (CN~), AsHif PH3, H2S. Некоторые лекарственные вещества также выполняют роль мягких оснований, и тогда их избыток опасен. А теперь попытайтесь самостоятельно найти примеры, подтверждающие правило, заключенное в эпиграфе. ЛОВКОСТЬ РУК бои* 4ЛЛ. Удивительно изящен опыт — движение ионов в электрическом поле. Он настолько красив, что мы хотим рассказать о нем подробнее. Суть опыта несложна. Под действием приложенного электрического поля ионы из комплексной соли [СиAЧНзL] СЮ.] двигаются в разные стороны. Эта соль — зеленого цвета; ве- щества,содержащие катионы [Cu(NH3L]2+,— голубого цвета, а анионы СЮ2- — желтого. Об их движении можно судить по голубой и желтой полосам, медленно перемещающимся соответственно в сторону катода и анода. Без комплексной соли нам не обойтись, поэтому прежде всего — о том, как ее получить. Этот эксперимент можно провести даже в домашних условиях, предварительно купив в аптеке, хозяйственном и фотомагазине необходимые реактивы. В 25 мл почти кипящей воды растворите 14 г медного купороса. В другом сосуде растворите 8,2 г би- хромата калия K>CrL>Or и 3,8 г поташа K^CO-i, только уже в 11 мл горячей воды. Смешайте растворы и дайте остыть. Выпадет кристаллический осадок СиСЮ4: 2CuS04 + +К2Сг207+К2СОз= =2CuCr04+2K2SOi+C02. Слейте отстоявшийся раствор, и промойте два- три раза осадок водой. К промытому хромату меди прилейте точно два миллилитра 25 %-ного или пять миллилитров 10 %-ного водного раствора аммиака и 20 мл чистой воды. Образуется зеленый раствор комплексной соли: CuCr04+4NH3= =[Cu(NK0,]CrO4. Теперь о приборе. Изготовить его несложно. Возьмите кусок обыкновенного оконного либо органического стекла. Положите на него лист фильтровальной или бесцветной промокательной бумаги (размеры произвольные). Прижмите бумагу к стеклу с боков двумя зажимами- «крокодилами» (продаются 54 Клуб Юный химик
в магазинах и отделах радиотоваров), причем к каждому зажиму надо приладить провод, проводящий ток. Если нет «крокодилов» — не беда. Можно обойтись и двумя бельевыми прищепками, вложив в них изогнутые латунные или медные пластинки с припаянными проводками. Смочите для электропроводности фильтровальную бумагу десятипроцентным раствором сульфата или нитрата натрия. Из куска марлевого бинта скрутите жгутик. Намочите его раствором комплексной соли и, отжав избыток жидкости, уложите зеленый жгути к посередине пластинки. Подсоедините провода к любому источнику постоянного тока на 6 или 12 В и включите ток. .1 Г* Г Примерно через полчаса будет четко видна такая картина. В центре листа фильтровальной бумаги находится зеленая полоска исходной соли. От нее в сторону катода отходит синяя полоса, окраску которой придают ионы [Cu(NHj)<i]2+, а в сторону анода — желтая полоса, свидетельствующая о наличии ионов CrOj~. Поскольку массы ионов [Cu(NH..)i]2+ и СЮ|- близки, ширина синей и желтой полос также будет примерно одинакова. Зная время электролиза и ширину цветной полосы, мо^кно рассчитать среднюю скорость движения ионов в растворе под действием электрического поля. Изменяется ли эта скорость в зависимости от напряжения? н. П. (См. стр. 51) ЗАДАЧА 1. На первый взгляд решение кажется простым: концентрация ионов водорода при разбавлении упадет в 10, 100, 1000 раз, и значения рН будут соответственно равны 5,5, 6,5, 7,5. Но это означает, что разбавлением кислых растворов можно приготовить даже щелочные. На самом деле такого результата вы никогда не получите, потому что в воде тоже присутствуют катионы водорода, концентрация которых равна 10~7 моль/л. Давайте покажем это математически. Положим, что к одному литру раствора кислоты с рН 4,5 прилили в первом случае девять литров воды, во втором — 99, в третьем — 999, чго соответствует разбавлению в 10, 100 и 1000 раз. Концентрации ионов водорода (моль/л) в полученных растворах составят: A0-4-5+9. Ю-7): 10=3,25- 10~6. A0-4'5+99- Ю-7): 100=4,15- 10~7, A0-4.5+999. Ю-7): 1000=1,315- 10~7. Значения рН растворов будут равны соответственно 5,49, 6,38 и 6,88. Чем сильнее разбавляют исходный раствор, тем более нейтральным он становится, что вполне согласуется со здравым смыслом. ЗАДАЧА 2. Аналогично предыдущей задаче рассчитаем концентрацию ионов водорода (моль/л) для трех полученных после разбавления растворов: A0~8+9 • 10-7):10=9,1 Ю-8, (Ю~8+99 • Ю-7): 100=9,91 ■ 10~8, A0~8+999 Ю-7): 1000=9,991 - 10~8. Значения водородного показателя соответственно составят 7,04, 7,004 и 7,000. Так что получить кислоту из щелочи, разбавляя ее водой, невозможно. ЗАДАЧА 3. Прежде всего найдем массу капли: A0:48) ■ 1,149=0,239 г. В этой капле содержится 0,239 • 0,3=0,071 г соляной кислоты, или 0,071:36,5=1,945 • 10~3 моль. Такое количество кислоты и попало в литр воды. Соляная кислота—сильный электролит, к тому же полученный раствор крайне разбавлен, поэтому диссоциация кислоты идет практически на 100 %. Значит, количество ионов водорода в кислоте будет равно количеству ее молей. Суммарно же в литре воды присутствует следующее количество ионов Н^: 10"i5+1,945 • 10~3 = = 1,948 • 10—3 моль катионов водорода. Следовательно, pH=—lg( 1,948 ■ 10_3)<^ л;2,71. То есть одна капля кислоты на литр воды изменила водородный показатель на целых 2,7 единицы. И. ЛЬВОВ, Москва Клуб Юкый химик 55
Архив Звездный час электрохимии Это было полтора века назад. Майкл Фарадей, к тому времени уже достаточно прославленный физик и химик, взялся за опыты, в ходе которых всевозможные вещества разлагались действием электрического тока. Он был далеко не первым, кто додумался до такой затеи. Электрохимия возникла и стала бурно развиваться с того самого момента, как появился первый источник тока, «вольтов столб». Открытий и наблюдений набралось предостаточно. Знали уже, что одни вещества образуют при разложении газы, другие — жидкие или твердые продукты; умели выделять осаждаемые при электролизе металлы, в том числе и недоступные при любом другом методе щелочные и щелочноземельные. Однако по части истолкования накопленных результатов успехи были куда скромнее. Дело не продвигалось дальше общих рассуждений и мало обоснованных догадок (правда, некоторые из них, например гипотеза Гротгуса о механизме разложения воды, впоследствии оказались пророческими). Вот на это и были направлены новые эксперименты знаменитого британца — не на получение каких- нибудь новых веществ, а на выявление общих закономерностей, имеющих силу для любых электрохимических явлений. К тому времени он уже отошел от химии и занимался в основном физикой, искал взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Электрохимические опыты, начатые в 1832 году, были прямым продолжением других, чисто физических, в результате которых Фарадей с предельной наглядностью доказал единую природу электричества, независимо от устройства его источника (до того эта очевидная для нашего современника истина отнюдь не считалась бесспорной). Перейдя к «гальваническому» разложению веществ, искусный экспериментатор, «не измышлявший», подобно Ньютону, гипотез, продвигался к постижению истины все с той же непостижимой быстротой. Уже в январе 1833 года в «Экспериментальных исследованиях по электричеству», выдержки из которых публикуются ниже, появляется первое обобщение, пункт 377: «...для всех случаев электрохимического разложения химическая сила, подобно магнитной силе, прямо пропорциональна абсолютному количеству проходящего электричества». Темп нарастает. В июле Фарадей уже приходит к закону электрохимических эквивалентов, а январь следующего, 1834 года становится истинным звезд- 56
На рисунке — рабочий кабинет Фарадея ным часом электрохимии- Один за другим появляются пункты 722, 783, 806, 835 и другие, в которых читатель легко опознает раз от разу уточняемые формулировки законов, ныне известных любому школьнику. Формулировками дело не ограничивалось. Фарадей тут же создавал новый язык электрохимии, строил для нее прочный количественный фундамент — и одновременно задавал своим последователям задачи, на решение которых ушел весь остаток XIX века. Изучение придуманных им заряженных частиц — ионов привело к созданию теории электролитической диссоциации и в конце концов к тому, что существование ионов было твердо доказано на опыте. Поиски «атома электричества» (гипотеза о нем неизбежно вытекала из законов Фарадея) привели к открытию электрона. А ясное понимание природы электролиза — к созданию промышленных процессов, использующих этот эффективнейший метод преобразования вещества. «Он не жаждал одобрения толпы, — писал о Фарадее великий физик Дж. Максвелл,— не завидовал работе других ученых, не отклонялся от любимой, раз и навсегда поставленной цели — «работать, заканчивать, публиковать». Судьба Фарадеевых открытий оказалась счастливой. Законы новой науки скоро стали общепризнанными, вошли в учебники, да и «толпа» оценила их значение очень быстро. Свидетельство того — статья известного русского публициста О. И. Сенков- ского, он же «барон Брамбеус», увидевшая свет в «Энциклопедическом лексиконе» спустя всего четыре года после открытия законов. Разъясняя отечественному читателю происхождение основных терминов электрохимии, Сенковский одновременно пытается создать их русские эквиваленты, котор$1е могли бы помочь скорейшему укоренению новых понятий в мышлении просвещенных сограждан. И хотя многие его новации так и не привились, малоизвестная статья «барона Брамбеуса» может сообщить немало интересного и нашему современнику. Кандидаты химических наук М. Л. ЕЗЕРСКИЙ, А. М. СКУНДИН Экспериментальные исследования по электричеству* М. ФАРАДЕЙ п. 377 (январь 1833 i.) ...Отсюда также следует, что для этого, а вероятно и для всех случаев электрохимического разложения, химическая сила, подобно магнитной силе (п. 366), прямо пропорциональна абсолютному количеству проходящего электричества. п. 505 (июнь 1833 г.) У меня есть основания думать, что это положение может быть высказано в еще более общем виде и выражено следующим образом: что бы собой ни представляло разлагаемое вещество: воду, растворы солей, кислоты, расплавленные тела и т. д.— для одного и того же количества электричества сумма электрохимических действий есть также величина постоянная, т. е. она всегда эквивалентна стандартному химическому действию, основанному на обычном химическом сродстве. *М.: Изд-во АН СССР, 1947, т. I. п. 722 (январь 1834 г.) Из предшествующих и многих других опытов следует, что изменение в размерах электродов не влечет за собой изменений в химическом действии на воду данного количества электричества. п. 726 (январь 1834 г.) ...Изменение напряжения не оказывает влияния на результаты, если количество электричества остается одинаковым. п. 732 (январь 1834 г.) Я считаю, что предыдущее исследование в достаточной степени доказывает чрезвычайно важный принцип в отношении воды, а именно: что количество воды, разложенной под влиянием электрического тока, в точности пропорционально количеству прошедшего электричества, несмотря на изменение на тысячи ладов тех обстоятельств и условий, в которые вода в данный момент поставлена; и далее: что если приняты меры против вредного влияния известных вторичных действий (...), против растворения или же обратного соединения газов и выделения воздуха, то продукты разложения могут быть собраны с такой точностью, что дают превосходное и ценное средство для измерения электричества, участвующего в их выделении. 57
п. 783 (январь 1834 г.) ...Выведенный из опыта закон, который представляется мне в высшей степени существенным для учения об электричестве вообще и, в частности, для той его отрасли, которая носит название электрохимии, (...) был формулирован таким образом: химическое действие электрического тока прямо пропорционально абсолютному количеству проходящего электричества C77). п. 806 (январь 1834 г.) В некоторых из этих опытов несколько веществ было расположено последовательно и одновременно разлагалось одним и тем электрическим током; так, одновременному действию подвергались протохлорид олова, хлорид свинца и вода. Нет необходимости указывать, что результаты получались сравнимые: олово, свинец, хлор, кислород и водород выделялись в определенных количествах, представлявших электрохимические эквиваленты каждого. п. 835 (январь 1834 г.) Электрохимические эквиваленты постоянны, т. е. одно и то же число, которое изображает эквивалент вещества А, при отделении последнего от вещества В, будет представлять эквивалент А и при отделении его от третьего вещества С. Так, электрохимический эквивалент кислорода равен 8, безразлично, от чего он отделяется: от водорода, олова или свинца; а 103,5 есть электрохимический эквивалент свинца, причем все равно, от чего отделяется этот последний: от кислорода, хлора или иода. п. 836 (январь 1834 г.) Электрохимические эквиваленты совпадают и тождественны с обычными химическими эквивалентами. п. 852 (январь 1834 г.) Теория определенности электрического или электрохимического действия представляется мне непосредственно связанной с вопросом об абсолютном количестве электричества или электрической силы, присущей различным веществам. (...) Хотя мы ничего не знаем о том, что такое атом, но мы невольно представляем себе какую-то малую частичку, которая является нашему уму, когда мы о ней думаем; правда, в таком же или в еще большем неведении мы находимся относительно электричества; мы даже не в состоянии сказать, представляет ли оно собой особую материю или материи или же просто движение обыкновенного вещества, или еще какой-то вид силы или агента; тем не менее имеется огромное количество фактов, заставляющих нас думать, что атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами или связаны с ними, и им они обязаны своими наиболее замечательными качествами, и в том числе своим химическим сродством друг к другу. п. 869 (январь 1834 г.) ...Если принять атомную теорию и соответствующие ей выражения, то атомы тел, эквивалентные друг другу в отношении их обычного химического действия, содержат равные количества электричества, естественно связанного с ними. Гальваническая терминология Фарадея* Здесь мы скажем только о новой гальванической терминологии Фарадея, которая уже принята многими физиками в новейших сочинениях и мемуарах об электричестве и может приводить в затруднение не одного из читателей. Доныне все называли один конец вольтова столба полюсом «положительным», а другой «отрицательным» и полагали, что при разложении тел с помощью гальванического тока положительный полюс, притягивает к себе вещества, * Энциклопедический лексикон. Спб., 1838, т. 13. Публикацию подготовил И. А. Подольный. одаренные электричеством отрицательным, или, короче, «вещества электроотрицательные», как, например, кислоты, и отталкивает к отрицательному полюсу вещества, одаренные электричеством положительным, или «электроположительные», как, например, щелочи. Фарадей отвергает все эти понятия и их названия. Его новая терминология основана на следующих выводах, подкрепляемых всеми его опытами: 1. В вольтовом столбе нет ни притяжения, ни от- толкновения электрического и, следовательно, нет полюсов; 2. В вольтовом столбе, как скоро, зарядив его, соедините два его конца проволоками, или, как говорится, «замкнете гальваническую цепь», в то самое мгно- ве ние учре ждается настоящий круговой ток электричества, которое выходит и з одного ко нца столба, течет по проволокам и опять вступает в столб другим концом его; 3. Действием такого беспрерывного течения частицы вещества сложных тел, растворенных в воде, помещаемой между оконечностями проволок, освобождаются от своего состава, одни около оконечности проволоки, из которой ток выходит, а другие около оконечности проволоки, через которую он обратно вступает в столб, и эти частицы тут же осаждаются на оконечностях проволок. Таким образом, как скоро «замыкается гальваническая цепь», мы имеем в столбе правильное кругообращение электричества, или, как Фа- 58
радей выражается, ток кружащего сродства, a current of circulating affinity; потому что электричество он называет «сродством», affinitas. Это электрообращение очень похоже на кровообращение: так точно и кровь, вышедши из сердца, стремится по артериям к их оконечностям, невидимо проникает по волосным сосудам и входит в оконечности вен, чтобы опять возвратиться в сердце. Сердце в этом случае представляет собой столб; ушки его — пути входа и выхода; артерии и вены — проволоки; помещенные между оконечностями артерий и оконечностями вен волосные сосуды — склянку с жидкостью или каким-нибудь раствором, в который погружены оконечности проволок и где электрический ток, стремящийся из одной оконечности в другую, производит гальваническое разложение раствора. Этим сравнением мы хотим только яснее очертать электрообращение, не говоря отнюдь того, чтобы в крови или сердце заключалось какое-нибудь электрическое де йс твие. Но само собо й разумеется, что при таких понятиях о деле не может быть и речи о «полюсах» в гальваническом столбе: можно допустить только конец, место, поверхность, в которые электричество выходит из столба, и конец, место, поверхность, которыми оно опять входит в столб; верхний конец и нижний конец столба; ' словом, в ы- ход и вход, или два электрические хода. Так именно Фарадей понимает движение вольтова электричества, и потому прежний термин «полюс» он заменил сложным греческим словом Electrode, которое составлено из electron — «электричество» и hodos — «ход» и прекрасно переводится по-русски словами «электрический ход». Здесь почти и не нужно изменять звуков: греческое hodos или hod столь сходно звуками и значением с нашим словом «ход», что терминология Фарадея, хорошо переведенная, нисколько не будет затруднительна для русских: напротив того, она в состоянии вдруг дать очень ясное понятие о сущности гальванического действия даже незнакомому с предметом. Попытаемся перевести ее. Таким образом, как мы сказали, столб не имеет ни положительных, ни отрицательных, то есть ни притягивающих, ни отталкивающих, «полюсов», но имеет только: 1. Два конца, верхний и нижний, на которых открываются два электрических хода, Electrode, для электрообращения или срод- ствообращения, circulating affinity, с irkul ierende Affi- nitat. 2. Один из этих концов, верхний (прежний положительный полюс), в который ток электрообращения выходит из столба, назван у Фарадея восходом — Anode от апо («вое») — «верх» и hodos — «ход»; а другой конец, нижний (прежний отрицательный полюс), по которому электричество сходит, возвращаясь в столб, получил название Kathode — нисхода, от kato — «низ» и hodos — «ход». 3. По изысканиям Фарадея, только известные тела могут быть разлагаемы гальваническим током; и эти тела называет он Electrolyte, от 1уб — «разрешаю». Мы переведем Electrolyte словами телоэ л е к т - ро-решимое. Так, вода, соляная кислота суть тела электро-решимые; серная, азотная кислоты — тела электро-нерешимые. 4. Вещества простые или сложные, которые во время прохождения через них электрического тока «освобождаются» из своих составов и накопляются или останавливаются у электрических ходов, называет Фарадей веществами ходовыми — Ions, Ionen. Слово ion значит по-гречески «идущий», и оно состоит в связи с переименованием полюсов в электрические «ходы»: так как hodos означает «ход, путь», то ion — «идущий» выражает «идущего по этому пути или ходу». Мы назвали Electrode электрическими ходами, следственно, должны назвать эти вещества ходовыми, разумея под этим вещества, появляющиеся у электрических «ходов». 5. Одни из этих веществ, как известно, имеют свойство появляться у одной проволоки, другие — у другой; следственно, те, которых частицы останавливаются у электрического восхода (прежнего положительного полюса), называются теперь Ani6ns, Anio- пеп — веществами восход н ы м и, а прочие, освобождающиеся у н и с х о - д а,— веществами нисход- ными, Rations, Kationen. Мы не отказались бы также назвать их более по-русски и, следовательно, еще яснее веществами восходящими и нисходящими: смысл тот же, а уху приятнее знакомое слово. В отделении веществ восходящих или восходных, Anions, заключается у Фарадея значительная часть нынешних тел «электро-отри- цательных»; к разряду веществ нисходящих или нис- ходных принадлежат большею частью те, которые нынче носят названия тел «электро-положительных». Так, вода, по этой терминологии, есть тело э л е к - тро-решимое, Electrolyte, состоящее из двух веществ ходовых, Ions, освобождающихся у двух электрических ходов, Electrodes, именно: из одного вещества восходного, Anion, то есть кислорода, и другого нисходного, Ration, или водорода, из которых первое появляется у восхода тока, Anode, a второе — у его нисхода, Katode, когда мы возбуждаем в гальваническом столбе электрообращение, или круговой ток таинственной «силы сродства», приводимой нами в движение. 59
Микро-ЭВМ для химиков ЗАНЯТИЕ II 9. Освоив азы работы с микрокалькулятором, можно заняться составлением немного более сложных программ. Например, программы вычисления молекулярных масс углеводородов состава CnHm (назовем ее «Масса»). Искомая величина — сумма двух произведений, в каждое из которых входит один постоянный параметр (атомная масса) и одна переменная величина — п или т. Постоянные параметры, разумеется, целесообразно ввести в память, например в регистры 1 и 2. Поскольку расчет совершенно элементарен и выполняется машиной почти мгновенно (в сложных случаях ей приходится «думать» десятки минут, а то и часы), нам нет необходимости вводить в память переменные величины пит. То есть мы можем сразу же запускать их в вычисления и не расходовать регистры памяти (при обучении программированию привычка к экономии не повредит). Итак, вот программа, вводимая в память с адреса 00: ИП 1 X П О С/П ИП 2 X ИП 0 +С/П. Поясним, как работать с этой программой. Командой В/О подготовим программную память к записи с адреса 00. Переведем калькулятор в режим программирования (F ПРГ). Введем программу, нажимая последовательно указанные выше клавиши. Перейдем в автоматический режим (F АВТ). Введем атомные массы углерода и водорода в регистры 1 и 2, для чего после набора соответствующих чисел (здесь — 12,011 и 1,0079) нажмем клавиши П 1 и П 2. Командой В/О подготовим программу к считыванию с адреса 00. Наберем на клавиатуре число п, дадим команду на выполнение программы (С/П) При этом будут выполнены первые четыре команды, а именно: вызов Занятие I см. в «Химии и жизни», 1984, № 9. 60 атомной массы углерода из регистра 1, его умножение на п, отправка результата на хранение в регистр 0 и остановка выполнения программы. На индикаторе появится найденное произведение. Наберем на клавиатуре т, снова дадим команду С/П. При этом будут выполнены последние пять команд: вызов атомной массы водорода из регистра 2, его умножение на т, вызов первого произведения из регистра 0, суммирование, остановка выполнения программы и индикация конечного результата. Для вычисления молекулярной массы следующего соединения достаточно командой В/О перевести программу на считывание с адреса 00 и повторить ввод новых значений пит, нажимая вслед за каждым числом клавишу С/П. Предложенная программа в одном отношении не оптимальна. Дело в том, что для хранения промежуточного результата (произведения п на атомную массу углерода) в ней использован один из регистров числовой памяти. Между тем для этой цели можно и нужно использовать регистры оперативной памяти — регистры стека, поскольку их работа обеспечивает сохранение промежуточных результатов автоматически, без специальных команд. Такая оптимизированная программа вычисления молекулярных масс углеводородов имеет вид: ИП 1 X С/П ИП 2 X + С/П. Порядок работы с ней остается прежним, а отличие заключается в большей экономичности и увеличении быстродействия. Разумеется, в данном случае экономия весьма мала, однако она может приобрести существенное значение, если программа будет использована в качестве фрагмента других, более сложных программ, в которых приходится использовать до предела все возможности калькулятора. Задание. Расширить приведенную программу, сделав ее пригодной для следующих целей: а) вычисления молекулярных масс соединений, состоящих из трех, четырех и пяти различных элементов; б) вычисления не только молекулярной массы, но и элементного состава в процентном выражении. 10. ЭВМ должна облегчать жизнь пользователя, а не затруднять ее. Поэтому первое требование к программе (разумеется, помимо ее способности решать нужную задачу) заключается в том, чтобы она была удобна в обращении, максимально берегла время и внимание оператора. Как это делается, станет ясным из следующего примера. Пусть нам нужно обсчитать серию однотипных газо жидкостных хроматограмм (рис. 1). На входе расчета мы имеем девять величин — три высоты пиков (ha, hb, 1\), три полуширины Aа, 1ь и ls), навеску стандарта р и пересчетные коэффициенты Са и Сь, которые будем считать из-
вестными. Искомые величины Ха и Хь (выраженные в граммах, молях или единицах концентраций — как именно, зависит от характера задачи и закладывается в коэффициентах Са и Сь) находятся по формулам К Is/P Са; Хь= I. Is/P С «точки зрения» программы наиболее удобно и экономно решать эту задачу так: поручить самому оператору вводить все исходные данные в регистры памяти. В этом случае программе останется только извлекать эти величины по мере необходимости, производить вычисления и выдавать результаты. Однако с точки зрения оператора такое решение не оптимально. Действительно, при этом все переменные — три высоты и три полуширины — надо ввести в определенные регистры и при этом ни разу не ошибиться. Это нетрудно сделать один раз, но при обработке серии хроматограмм легко в какой- то момент отвлечься и ввести ту или иную величину в не предназначенный для нее регистр. Поэтому гораздо удобнее поручить са- мбй программе заботу о правильном размещении исходных данных по регистрам, так, чтобы оператору для ввода чисел в память приходилось нажимать всегда одну и ту же клавишу. Будем, таким образом, следовать принципу: «все неприятности — программе, все удобства — оператору». Теперь договоримся о том, где хранить параметры Са, Сь и р (последняя величина в серийных экспериментах обычно тоже постоянна, точнее одинакова в рамках серии). В нашем распоряжении имеется 14 регистров памяти; функционально все они совершенно эквивалентны, так что вроде бы безразлично, что где будет храниться. Однако мнемонически явно удобнее хранить величины Са и Сь в регистрах А и В соответственно — легче запомнить, а значит, меньше вероятность случайно ошибиться. А куда поместить р? Скажем, в регистр Д, а регистр С зарезервировать — ведь нам, быть может, понадобится расширить программу для расчета трехкомпонентной смеси, и тогда будет логично использовать регистр С для хранения коэффициента компонента С. Итак, ввод переменных организуем с помощью следующего фрагмента программы: П 1 С/П П 2 С/П П 3 С/П П 4 С/П П 5 С/П П 6 С/П. Переменные удобнее всего вводить в самом естественном порядке, то есть слева направо по ходу хроматограммы: ha, la, hs, ls и т. д. Итак, набираем на клавиатуре ha, нажимаем С/П; программа вводит это число в регистр 1 и останавливается, а на индикаторе высвечивается значение ha. Далее набираем 1а и снова даем команду С/П; при этом 1а вводится в регистр 2, ее значение индицируется, а выполнение программы опять останавливается. Действуя таким же образом и дальше, вводим все шесть исходных параметров. Как видим, их ввод выполняется совершенно единообразно, то есть с минимальной нагрузкой на внимание. После ввода последнего числа все исходные данные оказываются в памяти машины и можно сразу приступать к вычислениям. Так что последняя' в этом фрагменте команда С/П вроде бы не нужна и дает только лишнюю задержку и расход одной ячейки программной памяти. Однако мы договорились заботиться в первую очередь о себе и в данном случае не экономить. Ведь у оператора могут возникнуть сомнения — а не ошибся ли он при наборе одного из чисел? Остановка же дает возможность для проверки: все введенные параметры пока не подвергались никакой обработке, а просто хранятся в памяти и при необходимости правильность ввода легко проверить вызовом на индикатор содержимого соответствующего регистра (нажав клавишу ИП и номер регистра) и исправить (набрав верное число и повторив посылку в соответствующий регистр). Тут обнаруживается, почему лучше вводить эти данные именно в регистры 1 —6: по тем же мнемоническим соображениям удобнее, чтобы номера регистров соответствовали последовательности ввода исходных данных. Теперь составим программу собственно расчета и выдачи результатов. Фрагмент ИП 3 ИП4Х ИП Д -=- ПО вычисляет знаменатель дробей и посылает его на хранение в регистр 0. Далее следуют команды ИП 1 ИП 2 X ИП 0 -Ь ИП А X С/П. При их испол - нении происходит вычисление Ха (умножение ha из регистра 1 на 1а из регистра 2, деление на число, хранящееся в регистре 0, умножение на пересчетный коэффициент из регистра А), остановка счета и выдача результата на индикатор. Завершающая часть этой программы (для расчета Хь) выглядит так: ИП 5 ИП 6 X ИП 0 Ч" ИП В X С/П. Схема газожидкостной хроматограммы: А и В — анализируемые компоненты смеси, S — внутренний стандарт * Г* s Ь И* V 1 V S Ь ( т^ 61
Теперь приведем программу (назовем ее «Хроматограмма») полностью и покажем на этом примере, как целесообразнее всего записывать любые программы для последующего использования (таблица 1). Задание. Составить программу для расчета хроматограмм трехкомпонентной смеси. 11. Обычно устройство программы и способ ее применения быстро и прочно забываются. Поэтому, если программу предполагается использовать неоднократно, настоятельно рекомендую записывать ее самым подробным и тщательным образом, не пренебрегая ни выписыванием кодов команд, ни подробной инструкцией. Нормой должна быть такая запись, которая позволяет уверенно пользоваться программой любому лицу, не имеющему ни малейшего представления об ее устройстве. Перед текстом обязательно следует кратко описать алгоритм расчета, обозначения величин, применяемых далее в инструкции, и область применения программы. И еще одна рекомендация. Поскольку языки программирования лишены избыточности, то какие-либо ошибки в программе совершенно недопустимы. Поэтому после записи программы целесообразно ввести ее заново в калькулятор и решить с ее помощью какую-нибудь контрольную задачу, пользуясь при этом только текстом записи (а не тем, что еще свежо в памяти составителя). По моему личному опыту, лишь такая проверка дает гарантию безошибочности записи. 12. Программы, которые мы обсуждаем в предлагаемой серии статей, можно подразделить (конечно, условно) на простые и сложные. К простым следует отнести те программы, в которых содержится только перечень арифметических действий, вызовов чисел из регистров памяти и посылки результатов в память, но нет ни логических операций, ни переходов на подпрограмму, ни циклических вычислений. Такие программы, по существу, описывают лишь последовательность действий, необходимых для вычисления длинного арифметического выражения или нескольких таких выражений. Составлять простые программы (даже длинные — на весь объем программной памяти) обычно очень нетрудно и гораздо менее интересно, чем разветвленные сложные программы. Но и тут бывают свои тонкости. Например, как научить машину вычислять среднее арифметическое (X) и его среднеквадратичное отклонение (ss)? Посмотрим на соответствующие формулы *= 7г|,х" s*= V^irl,^-^) На первый взгляд кажется очевидным, что рассчитать X и s^ можно только в том случае, если под руками есть все исходные данные сразу.'Иначе говоря, надо сначала ввести все Х| в память*машины, а потом приступать к вычислениям. Это, конечно, было бы осу- Таблица 1 Программа «Хроматограмма» Адрес 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Команда П 1 с/п П2 С/П ПЗ С/П П4 С/П П5 С/П П6 С/П Код 41 | 50 42 50 43 50 44 50 45 50 46 50 Адрес 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Команда ипз ИП4 X ипд -$- по ИП1 ИП2 X НПО -4- ИПА Код 63 64 1 12 6Г 13 40 61 1 62 12 60 13 6— Адрес 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Команда X С/П ИП5 ИП6 X НПО -^ ипв X С/П Код 12 50 1 65 66 12. 60 13 6L 12 50 ИНСТРУКЦИЯ 1. Нажать клавиши F АВТ В/О F ПРГ и ввести программу тХроматограмма». 2. Нажать клавиши F АВТ и ввести параметры СЛ, Св и р в регистры А, В и Д соответственно, а потом дать команду В/О. 3. Ввести последовательно значения ha, la, Нж, '.»нъ> 1ъ» пуская программу на выполнение нажатием клавиши С/П после набора каждого очередного числа. (При необходимости проверить содержимое регистров 1—6, его можно вызвать на индикатор нажатием клавиш ИП 1, НП 2 и г. д. В этих регистрах должны содержаться значения h , I , h9, If, hb, lb соответственно') 4l Нажать клавишу С/П и прочесть на индикаторе значение Ха. 5. Нажать клавишу С/П и прочесть на индикаторе значение Хш. 6. Для расчета следующей хроматограммы повторить все операции, начиная сп.З (предварительно дав команду В/О и затем вводя, как указано, экспериментальные результаты). Примечание. В программе занята программная память с адреса 00 по адрес 33 и регистры числовой памяти с О по 6, а также регистры А, В и Д. Свободна и может быть использована для других целей программная память с адреса 34 по адрес 97 и регистры числовой памяти 7—9 и С. Продолжительность каждого расчета — несколько секунд. 62
ществимо, если бы память машины была неограниченно большой или хотя бы просто большой. Но в действительности в нашем микрокалькуляторе имеется только 14 регистров памяти, из которых один понадобится для хранения п — общего числа усредняемых величин, а один — для хранения вычисленного значения среднего арифметического (его надо запомнить, так как оно понадобится при вычислениях s£). Остается двенадцать регистров, из которых еще один- два могут понадобиться для хранения промежуточных результатов вычислений. Значит, программа, построенная на таком принципе, сможет обрабатывать не более десяти — одиннадцати xt. Понятно, что это серьезное и нежелательное ограничение. Как oj него избавиться? Что касается вычислениях, то здесь выход прост: мы можем суммировать все \ по мере их ввода и накапливать сумму в одном из регистров. Но формула для вычисления s5 как будто исключает решение такого типа, так как в сами суммируемые величины входит не только Xj, но и X, которое станет известным не раньше, чем будут введены все Xj. Тупик? Отнюдь нет, потому что эту формулу несложными преобразованиями можно превратить в другую: -VsM* £,«-*>■ Уравнение линейной регрессии, параметры которого (а, е и с=—е/а) определяются по серии пар экспериментальных значений х., у, Теперь можно копить суммы по мере ввода исходных данных, программа же позволит усреднять неограниченно большое число xj, причем в ней будет занято только четыре регистра памяти (таблица 2). На сей раз прокомментируем предлагаемую программу («Среднее») кратко, указав только то, что происходит по группам команд. Шаги 00—03: очистка регистров, в которых будут накапливаться суммы. Шаги 04—08: счет числа вводимых Программа «Среднее». Таблица 2 Адрес | 00 1 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Команда 0 ПО П1 П2 ИПО 1 + ПО с/п t ИП1 + Код 00 40 41 42 60 01 10 40 50 ОЕ 61 10 Адрес 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Команда П1 ХУ FX2 ИП2 + П2 ИП1 ИПО -S- с/п ИП2 ИПО Код 41 14 22 62 10 42 61 60 | 13 50 62 60 ! Адрес 24 25 26 27 28 29 30 1 31 32 33 34 35 Команда •+- ХУ FX2 — ИПО 1 — -L. fv: с/п БП 04 Код 13 14 22 I И 1 60 01 11 13 21 50 51 04 ИНСТРУКЦИЯ 1. Ввести программу «Среднее». 2. Дать команды В/О С/П. 3. Ввести очередное значение х4, порядковый номер которого указан на индикаторе. 4. Дать команду С/П — индицируется значение X. 5. Дать команду С/П — индуцируется значение «;- После ввода первого xt на этой стадии индицируется ЕГГОГ (англ. ERROR — ошибка), следствие деления на п—1=0 (при п=1). В этом случае повторить команду С/П — индицируется О — и далее действовать по инструкции. 6. Дать команду С/П. 7. Далее см. п. 3. 8. При необходимости использования программы для усреднения другой серии значений xt следует действовать по инструкции, начиная с п. 2. Примечание. Программа занимает программную память с адреса 00 по 35 и регистры числовой памяти О—2. Свободны для других целей программная память с адреса 36 по 97 и регистры числовой памяти 3—9 и А-Д. Контрольный пример. Дано: х4=1,3в; 1,74; 1,10; 3,30; 1,50; 1,42; 1,80; 1,70; 1,75. Результаты: X=l,7433383, si=20876€25 - • JO-'. 63
Xi(n) и индикация номера очередного xit ко- ние его квадрата и накопление суммы Х|_ торое должно быть введено. в регистре 2. Шаги 09—12: накопление суммы xs в ре- Шаги 18—21: вычисление X и его инди- гистре 1. кация. Шаги 13—17: вызов очередною значения Шаги 22—33: вычисление s* и его инди- Xj из операционного регистра Y, вычисле- кация. Таблица 3 Адрес 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Команда К НОП П6 ИП 1 + П 1 ИП6 FX- ИП4 + П4 С/П К НОП П7 ИП2 + П2 ИП7 FX- ИП5 + П5 ИП6 ИП7 X ипз + пз 1 ипо + по С/П ипз Код 54 46 61 10 41 66 22 64 10 44 50 54 47 62 10 42 67 22 65 10 45 66 67 12 63 10 43 01 60 10 40 50 63 Программа «Прямая» Адрес 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 Команда X ИП 1 ИП 2 X — ипо ИП4 X ИП 1 FX- — пд ~ ПА С/П ИП 2 ИП4 X ИП 1 ИПЗ X — ипд ~ п в С/П ИП А ~ с/п ИП А FX2 ИПД X Код 12 61 62 12 11 60 64 12 61 22 11 4Г 13 4— 50 62 64 12 61 63 12 11 6Г 13 4L 50 6— 13 50 6— 22 6Г 12 Адрес 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 Команда ИПО ИП5 X ИП2 FX2 — П6 -f- П7 1 — ипд -=- 2 ИПО — -4- ИП6 X F\ С/П ИП4 ИПО 4- F-V X С/П ИП7 Fv С/П ИПО С/П Код 60 65 12 62 22 11 46 13 47 01 11 6Г 13 02 60 11 13 66 12 21 50 64 60 13 21 12 50 67 21 50 60 50 ИНСТРУКЦИЯ 1, Ввести программу «Прямая», учитывая два варианта: а) если не требуется линеаризующих преобразований, то есть если Xk—xit Yk = yt, то ввести программу как таковую; б) если линеаризующие преобразования нужны, то ввести команду функции, преобразующей х., по адресу 00, а функции, преобразующей yt — по адресу 11 (вместо команд К НОП — отсутствие операции), 2. Обнулить регистры О—5. 3. Ввести попарно значения xi и у1 следующим образом: а) ввести х, командой В/О С/П; б) ввести уг, дать команду С/П — индицируется п — число введенных пар; в) ввести х2 аналогично х, и т. д. 4. По окончании ввода всех пар значений переменных и индикации п дать команду С/П, индицирует ся значение а. 5. Дать команду С/П, индицируется значение Ь. 6. Дать команду С/П, индицируется значение — с. 7. Дать команду С/П, индицируется значение ва. Ь. Дать команду С/П, индицируется значение вь. 9. Дать команду С/П, индицирует ся значение ц. 10. Дать команду С/П, индицируется значение п. 11, При необходимости продолжить ввод исходных данных той же серии, продолжать действовать по инструкции, начиная с п. 3, 12. Для обработки другой серии данных повторить все, начиная с п. 2. Примечание. В программе занят весь объем программной памяти и регистры О—7, А, В и Д. Свободны регистры 8, 9 и С. Контрольный пример. Даны: xi^Xi=4,0 8,0 12,5 16,0 20,0 25.0 31,0 36,0 40,0 40,0 Vj=Yj=3,7 7,812,115,6 19,8 24,5 31,1 35J5 39,4 39J5 Результаты: а=9,9475655 - в= — 2,280851 с=2,2928735 - 8а=5,2194924 вь=1,3784056 о =9,9988988 - Ю-*; • 10'; 10-'; . Ю-3; - 10-*; Ю-1; п=10. 64
Шаги 34—35: безусловный переход на адрес 04, то есть подготовка к вводу очередного значения хи 13. Устройство следующей программы -не стоит подробно комментировать: она длинная и занимает весь объем программной памяти калькулятора. Тем не менее эта программа элементарна по структуре и основана на тех же принципах, что и предыдущая. В целях экономии места мы не приводим громоздких исходных формул, так как они широко известны и могут быть найдены во многих доступных руководствах (например: Зай- дель А. Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974, с. 94; Джонсон К. Численные методы в химии. М.: Мир, 1983, с. 250). Итак, программа «Прямая», позволяющая вычислять по серии пар экспериментальных точек X; и у{ (рис. 2) коэффициенты линейной регрессии Y=aX+b, их среднеквадратичные отклонения (sa и sb), коэффициент- линейной корреляции о и длину отрезка, отсекаемого прямой по оси Х(с). Линейная регрессия — почти универсальный прием обработки экспериментальных функциональных зависимостей. Иллюстрацией типичных случаев применения в химии могут служить такие задачи: определение калибровочных коэффициентов в аналитической работе (заменяет построение линейных калибровочных графиков); в общей кинетике — определение параметров уравнения Аррениуса, в ферментативной кинетике — константы Михаэлиса и максимальной скорости реакции по уравнению Михаэлиса — Me нтон. По мере попарного ввода исходных данных х; и yt программа вычисляет и накапливает в соответствующих регистрах памяти число пар (п) и необходимые для вычислений промежуточные суммы. При этом сами исходные данные в памяти не сохраняются, и поэтому число таких пар не ограничено. После этого программа вычисляет и выдает последовательно искомые величины (таблица 3). Предусмотрено два варианта использования программы: а) без линеаризующих преобразований, то есть когда Х4=х,, У^у4; б) с автоматическими линеаризующими преобразованиями исходных данных типа X=\/\t, Xj^lnx;, Y,=y: и т. п. Доктор химических ни у к ^4. Ф. БОЧКОВ Продолжение следует се il ш s s Фотолаборатория Бумаги, к которым надо привыкнуть ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ЛАМИНИРОВАННОЙ ПОДЛОЖКИ Фотолюбителям хорошо знакомы, привычны технические сложности, неизбежные на завершающих стадиях обработки бумажных позитивов: длительная промывка (не менее .50—40 мин), деформация (коробление и скручивание) отпечатков во время сушки и глянцевания. Эти неудобства связаны с гигроскопичностью бумажной подложки — высококачественной бумаги, покрытой слоем сернокислого бария. Особенно неудобна обработка таких обычных фотоматериалов в распространенных ныне высокопроизводительных проявочных машинах — получасовая промывка и многочасовая сушка по сути дела перечеркивают их высокую производительность: Для машинной обработки известная фирма «Кодак» с 1968 г. начала выпускать фотобумагу, подложка которой с двух сторон 3 «Химия и жизнь» № 10 65
покрыта тонким слоем полиэтилена — как картон для молочных пакетов. Такие бумаги известны под названием R—С (от английского resin coated — «покрытые смолой, пластиком»). Чтобы улучшить сочность изображения, повысить яркость бликов, в полиэтиленовый слой, обращенный к эмульсии, вводят в качестве наполнителя титановые белила. Полиэтиленовая пленка, наполненная двуокисью титана, заменяет баритовый слой обычных фотобумаг. Сейчас фотобумаги на ламинированной подложке (толщина бумаги около 0,23 мм, полиэтиленовых слоев — 0,03 мм, эмульсии — 0,01 мм) выпускаются в самом широком ассортименте: разных форматов, тонов, контрастности. Негигроскопичная подложка позволила сократить продолжительность почти всех операций, особенно промывки и сушки. В автоматических проявочных машинах для ускорения сушки стали применять обдув теплым воздухом. Однако у бумаг с ламинированным слоем есть и серьезные недостатки. Иногда у них отслаивается эмульсионный слой; при проявлении большого количества отпечатков сразу края соседних листов оставляют царапины на изображении; на обороте отпечатков трудно делать пометки карандашом и ручкой. Но все это не самое главное. А главный недостаток заключается в том, что фотоматериалы с полиэтиленовой подложкой крайне чувствительны к времени экспозиции и режиму обработки. Работая с ними, нельзя изменить контрастность изображения, градацию тонов отпечатка стандартными приемами — корректируя состав проявителя, температуру растворов, время обработки. И все же недостатки с лихвой окупаются достоинствами. Ю. АГАПОВ «БЕРЕЗКА», «СНЕЖИНКА», «САМШИТ» «Березка», «Снежинка», «Самшит» — так называются первые выпущенные в нашей стране сорта фотобумаги на подложке, покрытой полиэтиленом. По своим характеристикам они аналогичны зарубежным бумагам марки R—С. Новые фотоматериалы выпускает Переславское производственное объединение «Славич». Эти бумаги уже появились в фотомагазинах, и фотолюбителям предстоит их осваивать: многие помнят, как непросто входила в фотолюбительскую практику такая отличная бумага, как Контабром. Так что же представляют собой сорта с красивыми названиями? По общей светочувствительности, коэффициенту контрастности, максимальной плотности, плотности вуали и тону изображения каждая из них подобна одному из хорошо известных фотоматериалов. «Березка» — аналог бумаги Унибром. Эта бромосеребряная бумага умеренной светочувствительности, дающая изображение нейтрально черного тона, отлично хранится. Максимальная плотность не ниже 1,5, высокая стойкость к образованию вуали. Рекомендуемое время проявления в стандартном проявителе около 2 мин. «Самшит» подобен Бромпортрету. У этой бумаги хлоробромосеребряная светочувствительная эмульсия, обладающая высокой кроющей способностью, которая сочетается с большой плотностью максимальных почернений (около 1,7), сравнительно высокой светочувствительностью, вуалеустойчивостью и хорошей градацией во всем интервале применяемых экспозиций. На ней получаются изображения красивого тона (напоминающие тонированные) непосредственно во время проявления. При обработке следует пользоваться рецептами с бромистым калием — не меньше 0,5 г на литр. «Снежинка» подобна Новоброму. Это хло- робромосеребряная бумага с очень большой максимальной плотностью, приятным теплым тоном изображения, позволяющая хорошо прорабатывать детали. Бумаги всех трех типов (с картонной, полукартонной или тонкой подложкой) пригодны для проекционной и контактной печати. Выпускаются они разной контрастности. Как всегда, с особо контрастных негативов печатают на мягкой бумаге, с контрастных — на полумягкой, с нормальных — на нормальной, с вялых — на контрастной. Обозначения бумаги по контрастности не изменились. «Березка», «Снежинка» и «Самшит» мало деформируются при обработке и быстро высыхают, образуя глянцевую поверхность без процедуры глянцевания. Поскольку время их обработки существенно меньше обычного, они в первую очередь предназначены для массовой механизированной обработки, где так важны скорость процесса, стабильность качества отпечатков и экономия растворов. А экономия связана с тем, что негигроскопичная подложка практически не впитывает жидкость. Разумеется, все эти достоинства новых фотобумаг не безразличны и фотолюбителям, но тут следует принимать во внимание и недостатки новых полиэтиленирован- ных бумаг: высокая критичность к выдержке при печати, невозможность «вытянуть» изображение, изменяя время проявления или температуру проявителя, исключительно стабильная контрастность. При машинной обработке все это можно считать достоинствами фотоматериала, но такая его негибкость ограничивает творческие возможности автора снимка, не всегда позволяет получить тонкие эффекты, связанные с оттенками изображения, передачей деталей. Обрабатываются новые бумаги обычным способом, в растворах обычной рецептуры: проявление, споласкивание или стоп-ванна, фиксирование, промывка. Время проявления тоже обычное B мин), а другие операции можно сократить — фиксирование до 5 мин (в неистощенном растворе), промывку до 5 мин (в проточной воде). Горячее глянцева- 66
ние нужно полностью исключить, оно может привести не только к гибели отпечатков, но и к порче пластин глянцевателя — полиэтилен плавится и прилипает к металлу. Не следует также пользоваться слишком теплыми растворами (нормальная их температура 20 СС), надо постоянно следить, чтобы жесткие углы соседних отпечатков не повреждали эмульсионный слой. При появлении вуали, как обычно, в проявитель следует добавить немного бензотриазола. Полиэтиленированная подложка для фотобумаги — это новые возможности в фотографии, особенно в фотографии цветной. Например, можно выпускать специальную обращаемую бумагу для прямой печати с цветных слайдов. Обычные подложки не выдерживают долгой и интенсивной обработки, необходимой в таком процессе, они чрезмерно набухают, эмульсия отслаивается. А подложки, защищенные полиэтиленом, длительной обработки не боятся. Будем надеяться, что давно ожидаемая и крайне необходимая цветная обращаемая бумага вскоре станет доступна фотолюбителям. А. ШЕКЛЕИН Консультации Уксус «по Джарвису» Сейчас во многих домах готовят яблочный уксус по рецепту из книги Д. С. Джарвиса «Мед и другие естественные продукты». Я тоже решил последовать этому совету и сделал все так, как пишет автор, но вместо уксуса у меня получилась какая-то мутная бурда. В чем дело? Можно ли приготовить уксус каким- нибудь другим способом? С. А. РУХЛОВ, Львов О причинах неудачи с уксусом можно только догадываться. В письме читателя не сказано, сколько было взято яблок и воды, добавили ли в смесь сахар или мед По рецептуре Джарвиса, на каждые 400 г яблочной кашицы надо взять 0,5 л теплой воды; на 1 л жидкости — 10 г дрожжей, 20 г сухого черного хлеба и 100 г меда (вместо меда можно положить сахар). Неясно, соблюдены ли эти пропорции; не была ли вода слишком горячей (деятельность дрожжей в этом случае приостанавливается), были ли яблоки чистыми (поверхностные плесневые грибы могли оказаться сильными конкурентами дрожжей). Вот еще один способ приготовления фруктово-ягодного уксуса. В трехлитровую банку положите 1,5 кг измельченных ягод и фруктов, залейте 1,5 литрами воды, добавьте примерно 200 г сахарного песку, завяжите горло банки марлевой салфеткой в два слоя и поставьте посуду на 2—3 месяца в светлом помещении при комнатной температуре. Далее слейте жидкость с осадка; хранить уксус надо в закрытых бутылках в прохладном месте. С точки зрения медицины яблочный уксус не обладает какими-то особенными преимуществами перед другими видами уксуса. По крайней мере в «Справочнике по диетологии» (М.: Медицина, 1981) никакого предпочтения ему ие отдается. Что касается обоснования пользы такого уксуса самим Джарвисом, то, как нам кажется, оно не очень убедительно. Например, в книге идет речь о роли содержащегося в уксусе калия. Но кали я в яблоках меньше, чем в винограде, вишне, черной смородине. Даже в стакане молока калия больше, чем в стакане яблочного уксуса. Антимольные препараты Расскажите, пожалуйста, как можно уберечь от моли декоративный войлок. Нафталин помогает плохо. Я слышала, что есть средство, которое раз и навсегда защищает изделие от этой напасти. Т. В. Г ЕЛ А Ш ВИЛ И, Тбилиси Специалисты отдела инсектицидов Московского фил нала ВНИИХимпроекта, которые занимаются разработкой антимольных препаратов, сообщили нам, что ни отечественная, ни зарубежная промышленность не выпускает препараты, которые раз и навсегда защищают изделие от моли. Более того, антимольные препараты вечного действия в принципе невозможны, так как активное вещество со временем испаряется или разлагается. Обычный срок действия аитимольных жидкостей на основе ДДВФ (О, О-диметил-О- B,2-дихлорвинил) -фосфата) — 6 месяцев, у препаратов фуми- гационного действия (например, нафталина) — 12 месяцев. На практике этот срок может быть несколько большим, но, как правило, ие превышает 18 месяцев. Наиболее эффективные средства против моли: препараты в таблетках «Аитимоль» и «Про- толан»; в аэрозольной упаковке «Неозоль»; жидкости «Супро- мит» и «Антимоль контакт» (см. «Химию и жизнь», 1981, № 10, с. 71—73). Пятна на мебели Чем снять жирные пятна, пыль, грязь с полированной мебели, изготовленной в ГДР? В инструкции сказано, что мебель можно чистить только сухой салфеткой, tio салфетка грязь не удаляет. «Полироль» также ие помогает. А. А. ВАСИЛЬЕВА, Москва Хорошо очищают мебель от грязи полирующие средства на масляной и восковой основе. .Оии придают поверхности гля- / нец, а препараты на воске образуют еще и защитную пленку. Жирные пятна на мебели можно попытаться удалить с помощью пасты «Прима» или средствами в аэрозольной упаковке «Лучистый-2», «Комфорт», «Жидкий воск», которые содержат воски, растворители, масла, воду и кремнийорганиче- ские соединения. Напоминаем, что аэрозоль «Жидкий воск» предназначен для ухода за полированной мебелью, а жидкость под тем же названием — для лакированной. Средства «Антик» и «Лучистый-1» восстанавливают блеск полированной и лаки рова н иой поверхности, придают ей антистатические и водоотталкивающие . свойства. За мебелью нужно ухаживать постоянно, тогда грязь легко можно будет удалить и «Поли- ролью», и сухой салфеткой. 3* 67..
Книги Вездесущая прилипчивость А. Д. 3 и м о н. Что такое адгезия. М.: Наука, 1983. Известный герой Мольера удивился, узнав, что всю жизнь говорил прозой. Примерно в таком же положении оказывается и современный читатель, ознакомившийся с книгой доктора технических наук А. Д. Зимо- на (если, конечно, этот читатель не специалист в области адгезии): «Оказывается, адгезия встречается на каждом шагу!» Буквальный перевод английского adhesion и немецкого Adhasion — «прилипание, сцепление, притяжение». Прилипание чего угодно к чему угодно, где угодно и когда угодно — любых частичек вещества, повсюду на Земле и в космосе, во все времена существования Вселенной. Обычное склеивание (хотя теперь склеивание трудно назвать обычным, поскольку клеевым методом соединяют чуть ли не любые материалы) кажется нам важнейшим и чуть ли не единственным проявлением адгезии. Но именно адгезией объясняется прилипание сыпучего груза к кузову самосвала и почвы к лемеху плуга; пригорание теста к противню и яичницы к сковороде; загрязнение одежды пылью, впитывание нефти в горные породы, тонирование пудрой кожи лица... В нашем доме благодаря адгезии держатся обои на стенах, лак на паркете, побелка на потолке и краска на рамах; сам дом не рушится благодаря адгезии цемента и арматуры, связующего раствора и кирпича, грунта и фундамента. Адгезии должны поклоняться бесчисленные автомобилисты, потому что именно благодаря ей кузов машины сверкает яркой краской, а металлические детали — никелем и хромом; в результате адгезии корд связан в единое целое с резиной колеса, а колеса сцепляются с грунтом... Число подобных примеров можно продолжать до бесконечности, ими насыщена книга А. Д. Зимона. И каждому примеру дается научное объяснение — как, что, где и почему прилипает, сцепляется, притягивается; рассказывается в книге и о том, как удается управлять силами вездесущей адгезии — усиливать их или ослаблять. Но, вознося хвалу книге об адгезии, содержащей без преувеличения энциклопедическое собрание сведений об этом предмете, нельзя не задаться серьезным вопросом: а кому именно эта книга^адресована? В издательской аннотации указывается, что она предназначена для широкого круга читателей, интересующихся современными проблемами естествознания; однако тираж ее A6 200 экземпляров) мизерно мал для подлинно нау ч но-популярно й книги. И, по совести говоря, мало найдется читателей «широкого круга», способных полностью понять авторские объяснения — столь они подчас специальны. Вместе с тем специалистам в области адгезии эта книга, разумеется, не нужна — они и так все знают. Книга об адгезии, как и множество других книг, выпускаемых разными издательствами под рубрикой научно-популярной литературы умеренными тиражами, представляет собой особое явление, особый сорт просветительской литературы. Такая литература нужна и полезна инженерам и исследователям, работающим в смежных областях, ее чтение способствует расширению кругозора и повышению квалификации специалистов-смежников, служит для них как бы «ликбезом». Из-за того, что такая обзорная литература не имеет собственного статуса, ее приходится называть научно-популярной. И вот авторам подобных полезных книг, вынужденным соблюдать «правила игры», приходится формально снабжать их завлекательными заголовками и подзаголовками, вводить в текст порой излишне упрощенные примеры; но тут же на заинтригованного, но не подготовленного читателя обрушиваются формулы и формулировки, уместные только вв специальных книгах. Иными словами, необходимость в «ликбезовской» литературе (будем называть ее впредь обзорно-популярной) бесспорно существует. Но следует помнить, что это — совершенно особый жанр; такие книги не должны уклоняться ни в сторону монографий, ни в сторону подлинных научно-популярных произведений. А БАТРАКОВ 68
Проблемы и методы / современной науки Сердцу не прикажешь О БИОЛОГИЧЕСКОМ УПРАВЛЕНИИ И ОБРАТНЫХ СВЯЗЯХ Кандидат биологических наук Т. М. ЕРОШЕНКО Однажды, когда я был маленьким мальчиком, легши спать, я вдруг услышал совсем близко от себя какой-то звук — глухой, но очень четкий, одинаково повторяющийся... Я заглянул под подушку — ничего не обнаружилось... И вдруг, как будто извне, пришло понимание, что это я слышу звук моего сердца. Это понимание не удивило меня и не испугало. Признание правильности того, что во мне бьется сердце, пришло ко мне с таким спокойствием, как будто я знал об этом факте уже давно, хотя с этим фактом я столкнулся только что и впервые. Ю. ОЛЕША. Ни дня без строчки I. С абсолютной серьезностью, несколько даже торжественно, сообщает об этом как о существенном событии своей жизни человек, много думавший и живший нелегко. Конечно же, событие случайное, уловленное благодаря обостренной восприимчивости; его извлек из памяти писатель-профессионал, когда он подвергал мучительно-честному рассмотрению не выдуманного героя — себя самого. Волен был и не заметить, и не вспомнить. А сердце билось бы по-прежнему, как у всех нас: без спроса и без ведома. Ему не прикажешь. Равно, впрочем, как и другим, не столь часто воспеваемым системам организма... Тело живет своей непростой жизнью, освободив нас от множества повседневных низменных забот. До каких же пределов? п. У человека тахикардия — резко учащен пульс (с этой болезнью не всегда легко бороться). Человека сажают перед экраном осциллоскопа, по экрану бегут вертикальные полосы. И дают задание: замедлить их бег. Как угодно. Усилием воли. И человек замедляет! Мы не сказали главного: от запястья к осциллоскопу тянется проводок, и полосы на экране бегут в точности с частотой пульса. И человек замедлил пульс примерно так же, как это делают йоги, только без многолетней титанической работы над собой. Йоги в конце концов приобретают способность доводить до сознания информацию о внутренней жизни организма, а человек перед экраном эту информацию получает сразу и наглядным образом. Процедура, которая здесь бегло описана, называется так: «терапия с использованием биологических обратных связей». Так пробуют сейчас лечить гипертонию, эпилепсию, головные боли (в частности, мигрень), лихорадочное состояние. В любом случае человек получает информацию о своем состоянии и о том, в какую сторону его надо изменить. При этом — как мы видели на примере лечения тахикардии — не обязательно даже знать, что полоски на экране бегут с частотой пульса. Не требуется и понимания, как именно можно эту частоту изменить. Надо просто постоянно видеть, удается ли. Тогда говорят о «визуализации обратной связи». Что же такое эта биологическая обратная связь и как мы в повседневной жизни обходимся без ее «визуализации»? III. Как выглядит обратная связь в общем случае, в самом простом автомате — это показано на рис. 1. Система должна поддерживать на выходе такое значение параметра, которое задается опорным значением на входе. Для этого необходима какая-то рабочая система (она же 69
P^c.± ft>Mn4p/\TQf> ВоЛцушЕЩ Q5f>j&dAa_SB3'k}*~- объект управления). Работать ей постоянно мешают возмущения. Величина реального параметра на выходе сравниваете я в компараторе с идеальным (опорным) значением. Сравнивается самым простым образом: вычитается. Разность (сигнал ошибки) подается на вход регулятора, там ошибка исправляется путем воздействия на объект, и весь этот процесс идет непрерывно. Какие же обратные связи — биологические? Для того чтобы синтезировался инсулин, обязательно нужна специальная клетка. Одним из самых серьезных успехов генной инженерии было заставить микробную клетку производить инсулин — вообще же это умеют делать только высокоспециализированные, так называемые бета-клетки особой ткани поджелудочной железы, островков Лангер- ганса. Чтобы бета-клетка выдавала достаточное количество инсулина в зависимости от концентрации глюкозы в омывающей ее среде, ей достаточно, строго говоря, этой питательной среды, то есть она тоже могла бы работать in vitro. Однако получить такую культуру непросто. Зато ее можно, так сказать, вживить в чужой организм —: подсадить кусочек поджелудочной железы, без нервов, животному с удаленной собственной железой. И в крови будет поддерживаться практически нормальная концентрация сахара (глюкозы). Инсулин усиливает поглощение глюкозы периферическими тканями, замедляет ее выход из депо — печени. Вот тогда и снижается концентрация глюкозы в крови, а бета-клетка уменьшает производство инсулина (рис. 2). Достаточно ли такой системы, чтобы всегда поддерживать нормальный уровень глюкозы, причем в очень узких пределах и независимо от физической активности, сытости или голода? Достаточно, если уровень глюкозы надо только снижать. То есть когда глюкозы расходуется меньше, чем поступает извне или извлекается из депо. При этом неважно, каким образом повысилась концентрация глюкозы: то ли ввели ее в вену или накормили животное сладкой пищей, то ли ввели гормон глюка- гон, чтобы стимулировать расщепление гликогена в печени до глюкозы. Повысить содержание глюкозы можно многими способами, снизить — только одним: с помощью инсулина. В нашей модели безнервного островка Лангерган- са нет обратной связи, которая позволила бы регулировать концентрацию глюкозы в обе стороны. Вот если мы усовершенствуем модель, добавив хотя бы блуждающий нерв, печеночную и панкреатическую его ветви, то глюкозу можно будет по крайней мере извлекать из депо. А когда и там исчерпаются запасы? Тогда понадобится экзогенная — поступившая с пищей глюкоза. Для этого необходимо, чтобы животное ощутило голод, нашло пищу и съело ее, да еще желательно такую пищу, в которой много углеводов. Можно ожидать, что в таком случае произойдут следующие события: пища прожуется, проглотится, пройдет положенное расстояние по кишечнику, постепенно перевариваясь, всосется, углеводистая часть питательных веществ восполнит запас глюкозы (в виде гликогена, то есть должен еще пройти процесс гликогенеза) — и только тогда концентрация глюкозы в крови повысится настолько, что снова заработают бета- клетки, производя инсулин. На все это уйдет часа полтора. И действительно, через полтора часа после приема пищи уровень глюкозы подымается, но это уже вторая волна. А первая наблюдается сразу после еды. Как же глюкоза успевает попасть 70
в кровь? Поскольку глюкоза, поступившая с пищей, вряд ли успела бы мгновенно оказаться в крови, то попробовали взять вместо нее сахарин, который в принципе не всасывается из кишечника. И сахарин подействовал точно так же! Более того, можно просто покапать крысе на язык любым сладким раствором, и в крови сразу подымется уровень глюкозы. А вместе с ним и уровень инсулина. При этом инсулина выделится даже больше, чем если бы глюкозу (реальную глюкозу!) вводили прямо в вену. По логике вещей получается так: организму понадобилась глюкоза, найдена и съедена пища, деваться ей некуда, и часа через полтора глюкоза попадает в кровь. А если так и будет, если такой ход событий гарантирован, то зачем ждать? Нужное количество глюкозы, вернее, позволительное количество, соразмерно с ожидаемым реальным поступлением, можно изъять из депо и использовать авансом. Вот эту соразмерность и определяют, с одной стороны, вкус и объем пищи (сколько примерно всосется углеводов), с другой стороны,— выброс инсулина: залог того, что вся авансом выданная глюкоза утилизуется и утечка инсулина из депо прекратится. Однако наш автомат, который мы наделили пока только автономной нервной регуляцией — блуждающим нервом, на такое предвосхищение событий не способен. Поэтому введем еще одну схему, которая может объяснить выход инсулина сразу после еды (рис. 3). В этой схеме возмущающее воздействие предвосхищается, благодаря чему процесс называют «стабилизацией по возмущению». Система работает, если всегда известно, как именно с возмущением бороться, потому что оно всегда вызывает строго предсказанное изменение выходного параметра: уж если глюкоза начала выходить из депо, то ее концентрация в крови обязательно повысится. Не дожидаясь этого, заработают бета-клетки — и дело будет сделано. Если мы следим только за работой бета-клеток, то такой схемы регуляции вполне достаточно. Но если наращивать этажи... IV. Вот какой обратной связи нам не хватает: хорошо бы проконтролировать, сколько же поступило экзогенной глюкозы. А значит, сколько еще пищи можно и нужно съесть. И какой пищи. Теперь автономной системой не обойтись, пора подключать головной мозг. И тут на сцену выходит, наконец, гипоталамус. Сейчас мы проследим, как управляются с нашими проблемами две из полутора десятков его структур — вентромедиальное ядро (ВМЯ) и лате- **погенн/)я пень 'поступиeiu/j\э Спщ?*г У1 71
ральное поле гипоталамуса (ЛГ). ВМЯ будет решать, сколько можно съесть (оно контролирует насыщение), Л Г — сколько нужно (в его компетенции голод). Обратимся к рис. 4, который изображает систему в приятный момент приема пищи*. В крови, как мы помним, повышается концентрация и сахара (глюкозы), и инсулина. Глюкоза способствует возбужденному состоянию ВМЯ и заторможенному состоянию Л Г. Это видно совершенно отчетливо, когда глюкозу очень аккуратно, из пипетки с диаметром кончика меньше микрона подают с помощью микроионофореза к одному- еди нет венному нейрону гипоталамуса. У большинства нейронов ВМЯ электрическая активность возрастает — импульсы следуют один за другим чаще. У большинства нейронов ЛГ импульсы, напротив, замедляются. Можно столь же аккуратно капнуть инсулин, и картина будет обратной. Р^ГУ^тъ/а 72
Когда депо заполнено, то ВМЯ обязано проследить за своевременным прекращением еды. Значит, должно все же быть в какой-то форме представление о желательном, идеальном состоянии депо — для сравнения с реальным положением вещей. Материальным воплощением идеала вполне может быть «фоновая» активность нейронов; информацию об истинной ситуации эти нейроны получают по волокнам блуждающего нерва прямо из печени, благо там есть рецепторы глюкозы. Если по сосудам печеночной кровеносной системы пропускать крепкий раствор глюкозы, то по волокнам бегут импульсы, они достигают ВМЯ и меняют активность его нейронов, что вполне можно расценивать как процесс вычитания в компараторе. И в новой активности нейронов уже закодирован сигнал ошибки. V. Стабилизацией по возмущению мы объяснили выброс инсулина сразу после начала еды. Но ведь это было следствием выхода глюкозы из депо. Зачем это — мы уже высказывали предположение. Теперь посмотрим, как это может произойти. Теория управления, позаимствовав из биологии понятие адаптации, предлагает общий случай адаптивного регулятора. Она утверждает, что при изменении каких-либо внешних условий (на входе и на выходе системы) могут измениться параметры самого регулятора, например такого, как на рис. 5. Что касается нашего конкретного случая, то пища, попавшая в рот, всегда всасывается и пополняет запасы (в том числе и глюкозы). Сладкий вкус всегда связан с сахаром. А в результате сам Что-то одно окажется в результате сильнее — или ВМЯ, или ЛГ, или насыщение, или голод. Трапеза либо продолжится, либо прервется. Хватило бы пищи. Пусть в нашем усовершенствованном автомате объектом управления будет прием пищи. Тогда регулятор — это видно из рисунка — ВМЯ и ЛГ, а обратная связь замыкается через глюкозу и инсулин, концентрации которых меняются в зависимости от принятой пищи. Перерисуем эту схему, чтобы придать ей стандартный вид (рис. 5). И сразу становится заметно, что ничего не известно о входе. Но мы вправе предположить, что опорное значение каким-то образом закодировано в исходной активности нейронов ВМЯ и Л Г. И правда, когда на эти нейроны ничто вроде бы не действует, они имеют все же собственную активность, так называемую «фоновую». Эта осторожная формулировка означает, что мы ничего не меняем в эксперименте и не знаем, какие воздействия определяют частоту и рисунок импульсов тех нейронов, за которыми мы сейчас следим. А если так, то почему бы не предположить, что в этой «фоновой» активности закодировано опорное значение? Например, такая-то активность соответствует такому-то состоянию глюкозного депо. Даже не просто «такому-то», а идеальному. В конце концов, чтобы иметь свободу действия, чтобы тратить столько энергии, сколько нужно — на обогрев тела, на движение, на мысль,— необходимо иметь какой-то запас. Например, в печени, в виде гликогена, из которого всегда можно быстро извлечь глюкозу. Тогда сгладятся спады ее концентрации при распиливании дров и подъемы после чая с вареньем. 73
вкус (то есть сигнал), но уже не сахар запускает нужную последовательность событий. Регулятор изменился. Поразительно вот что. Регулятор, компаратор, адаптивное устройство — все это помещается в одном крохотном, около 20 микрон, нейроне. Он принимает информацию от блуждающего нерва, он хранит образ «идеального депо». Если изменится идеал — изменится активность этого нейрона, другими станут все реакции, он будет иначе сравнивать, формировать сигнал ошибки и т. д. Это не умозрительное рассуждение, оно проверено в эксперименте. Скажем, идеал меняется у самки при вынашивании и выкармливании детенышей — чтобы застраховать не только себя, но и потомство от неожиданностей, надо иметь запасы побольше. Новое гормональное состояние можно смоделировать. Скажем, взять чуть-чуть гормона эстра- диола (достаточно одного кристаллика) и ввести его в ВМЯ. Нейроны сразу изменят активность. Если другой экспериментатор не будет знать об этом кристаллике, он отметит, что изучаемый им нейрон имеет другую фоновую активность. На самом же деле нейрон проследил за изменением идеала. Системы, у которых меняется опорное значение, которые вслед за тем и вследствие того регулируют свой выходной параметр, так и называют — следящими. VI. Организм борется с инфекцией. И в самый разгар борьбы, на пике иммунной реакции резко активизируются все те же нейроны вентромедиального ядра. Зачем? Неужто мало в мозгу нейронов, которые могли бы заняться этим, вроде бы посторонним для ВМЯ делом? Напротив, вон их сколько... Но опять и опять те же 20-микронные нейрончики, которые все вместе упакованы у кролика в ядрышко с булавочную головку. А ведь помимо того, о чем тут было сказано, они занимаются и контролем жирового обмена, и секрецией гормона роста, и стрессом, и агрессивностью, да еще следят за суточными ритмами... Такое впечатление, будто для оценки энергетического состояния, организма и распределения ресурсов между энергоемкими функциями природа пошла по пути наибольшей централизации. В таком случае решения можно принимать оперативно и экономно. А не опрометчиво ли? Тут пора упомянуть еще об одной особенности гипоталамуса, только ему присущей. Важнейшие физиологические показатели регистрируются дважды — на периферии и в самом гипоталамусе. Скажем, изменилась концентрация глюкозы в кровеносной системе печени — отреагировали печеночные глюкорецеп- торы. А как изменение отразилось на общей картине крови — это проконтролируют глюкорецепторы гипоталамуса. Так же, как на периферии, в центре есть осмотические, температурные и другие рецепторы. Кровь — универсальный смеситель. Анализируя кровь, притекающую в мозг, гипоталамус составляет впечатление о картине внутренней среды организма в целом. У мозга есть еще одна, совершенно иная возможность получать общую картину: это подробный анализ, информация для которого с каждой точки поверхности тела приходит в строго определенный участок коры больших полушарий и там однозначно отображается. Для коры, не стесненной в размерах, это естественно, но маленький, плотно упакованный гипоталамус выходит из положения принципиально иначе: он анализирует не так детально, зато быстро, а главное, самостоятельно. VII. И все же гипоталамус — не последняя инстанция. Перебрав возможные решения и не найдя лучшего., он обращается к высшим инстанциям в иерархии управления. Если автоматически запускаемая дрожь согревает недостаточно, животное будет искать укрытие от холода, рыть нору, вить гнездо, перекочевывать в теплые края. Голодное животное научится работать рычагом, чтобы в кормушку упала пища, станет «давать лапу» за кусочек сахара и т. д. Но сквозь все этажи иерархии управления не так-то легко пробиться. О том, для чего воздвигнут труднопреодолимый барьер между этажами регуляции, можно лишь строить предположения, более или менее умозрительные: до ясности в этом вопросе пока далеко. Совершенно непонятно даже, куда направлена блокада — сверху вниз или снизу вверх (иными словами, что же нам запрещено — осознавать работу нижних этажей или управлять ею, а может, и то и другое). Самое простое предположение состоит в том, что все под- 74
дающееся автоматической регулировке именно так и следует регулировать из соображений экономии. Когда мы говорим, что чувствуем сердце, значит, с ним что-то не в порядке. А когда все идет своим чередом, верхние этажи занимаются решением более сложных задач. В последнее время возникло подозрение, что у верхних и нижних этажей задачи качественно, принципиально различаются. Говоря совсем коротко, дело низшего уровня — обеспечить гомеостаз, постоянство внутренней среды организма. Однако более высокие уровни далеко не всегда способствуют ему в этом. Например, голубь сидит в камере, а там — миска, полная отборного зерна, и аппарат, который выдает по зернышку в ответ на нажатие рычага. Это же нажатие включает одновременно мигающие разноцветные лампочки, звоночки и т. д. Если бы все решал только низший уровень, то голубь подошел бы к миске, утолил голод — и дело с концом. А он (не такой уж, кстати, интеллектуал среди птиц) предпочитает клевать рычаг и наслаждаться зрелищем. Более того, даже если убрать зрелище и оставить только работу — клевание рычага, и после того голубь отдает предпочтение не даровой пище, но пище как вознаграждению. Тут и вступают в противоречие высшие и низшие этажи: задача первых — достичь покоя, а вторым покой только снится. Может быть, низший уровень просто не может доверить решение жизненно важной проблемы гомеостаза легкомысленному высшему уровню, который вовсе не стремится к постоянству? Но все-таки каналы, пусть и заблокированные, существуют, и высший уровень исхитряется получать по ним информацию и отдавать распоряжения. Еще раз вспомним йогов — этому умению они посвящают жизнь... VIII. Заманчивая идея «электронной йоги» (нужная экспериментатору или врачу обратная связь усиливается, визуализируется и доводится таким образом до сознания) вызвала десятилетие назад лавину работ и практических попыток лечить те или иные болезни. Но если с упоминавшейся в начале статьи тахикардией кое-что удавалось — тут более или менее ясно, какую брать обратную связь,— то, скажем, с мигренью получалось хуже. Пытались усилить электрическую активность лицевых мышц: подавали на экран электромиограмму и просили уменьшить ее амплитуду. Мышцы расслаблялись, кровоток уменьшался, боль спадала. Но и самая простая инструкция — расслабиться, представить себе, будто голову овевает прохладный ветерок,— действовала так же... Так есть ли будущее у терапии с использованием биологических обратных связей? Мы проследили устройство обратных связей на одном, хотя и очень важном примере — системе регуляции сахара крови. Видели, сколько их, как они взаимодействуют, централизуются, переплетаются с другими системами регуляции. Какую же взять и усилить, на какую повлиять при лечении диабета или ожирения? До инженерных решений тут еще очень далеко. Чтобы выполнить врачебную заповедь «не повреди», надо прежде всего представлять себе ясно все последствия вмешательства. А организм ведь может и «не понять» благих намерений врача, он начнет компенсировать воздействие с помощью других систем регуляции. Снизим углеводный обмен — он усилит жировой. Снизим частоту сердцебиений — станет чаще дыхание, да при этом больше испарится воды с поверхности легких, больше уйдет тепла, уменьшится количество воды, концентрация солей в жидкостях тела возрастет, запустятся системы гормонального контроля жажды и пойдет, и пойдет... Да кроме того, организм, вполне возможно, будет добиваться одного и того же результата разными путями; это так и называется — мультивариантное регулирование. Как видите, дело посложнее, чем казалось раньше. Но идея не дискредитирована! Что ни говорите, а заманчиво было бы договориться с забарахлившим органом по-хорошему, без химического принуждения. Йоги-то могут... 75.
Литературные страницы Немного подлечиться Алан И. НУ PC Кабинет, напичканный всякой техникой, был залит светом. За письменным столом восседал доктор. Он взглянул на Джеймса Уитли сквозь толстые стекла очков и снисходительно улыбнулся. — Итак, на что жалуемся? Дней пять Уитли продрожал от страха в ожидании этого визита. — Я понимаю, что глупо обращаться к вам с такой чепухой, — ответил он. — Палец у меня болит, на ноге. — Ну, ну! — воскликнул доктор. — Сейчас разберемся. И давно он у вас болит? — Этак с полгода. То разболится, то отпустит. Если по-честному, то не очень он меня и беспокоил до прошлой недели. Понимаете... — Понимаю, — прервал его доктор. — Вы хотите сказать, что со временем боль усилилась. Уитли задумчиво пошевелил больным пальцем. — Ну... можно сказать и так. Понимаете, когда я сначала... — Сколько вам лет, мистер Уитли? — Пятьдесят пять. — Пятьдесят пять! — Доктор перелистал лежащую перед ним на столе историю болезни. — Уму непостижимо. За последние десять лет вас ни разу не обследовали! — Что верно, то верно, — извиняющимся тоном сказал Уитли. — Я ж себя прилично чувствовал, до той поры, как... — Прилично себя чувствовали! — с ужасом вскричал доктор. — Дорогой мой, как же вы это допустили — ни одного обследования за десять лет. Сейчас не средневековье! — В общем-то, конечно... — Не спорю, вы можете неплохо себя чувствовать, но, поверьте, это еще не значит, будто ваш организм в полном порядке. Видите, у вас уже болят пальцы на ногах. *— Один палец, — уточнил Уитли. — Мизинец на правой. Мне казалось... — Возможно, что сегодня только один палец, — сурово произнес доктор. — Но завтра... — Он тяжко вздохнул. — Как у вас последнее время с дыханием? Когда взбегаете по лестнице, появляется одышка? — Мм... пожалуй, есть немного. — Так я и думал. А сердцебиение? К концу дня устаете? При быстрой ходьбе ноги болят? — Да, бывает. Я... На лице Уитли отразилась тревога. Он потер больной палец о ножку стула. — К вашему сведению, пятьдесят пять лет — опасный возраст, — мрачно изрек доктор. — Кашель беспокоит? Изжога после обеда? Ночью спите полусидя, опершись на гору подушек? Так я и думал. И за десять лет — ни одного обследования! — Теперь я вижу, что допустил промашку, — согласился Уитли. — Но мой палец, понимаете, что с ним-то... — Дорогой мой, ваш палец — часть организма. Он не существует сам по себе. Если у вас болит палец, значит, на то есть серьезная причина. Тут Уитли встревожился не на шутку. — Серьезная причина? Я думал, может, вы мне пропишите что-нибудь такое... — Чтобы снять боль?! — Доктор был потрясен.— Разумеется, я мог бы вам кое-что прописать, но разве это устранит причину заболевания? Жалкое симптоматическое лечение. Знахарство какое-то. С того времени, когда вы последний раз были у врача, медицина сделала огромный шаг вперед. Теперь мы знаем, что даже в самом лечении кроется опасность. Представьте, что за год от аспирина гибнет больше людей, чем от цианистого калия. Уитли вытер со лба пот. — Господи боже! Мне и в голову не приходило. — И все это мы обязаны учитывать, — продолжал доктор. — В чем суть проблемы в вашем случае? В том, чтобы установить, почему у вас болит палец. Боль может быть вызвана воспалительным процессом. Или опухолью. Не исключено, что причина, э-э, функционального порядка... или, скажем, у вас не в порядке сосудистая система. — А что если измерить мне давление? — предложил Уитли. — Это не составит труда, но, видите ли, это, во-первых, не по моей части и, во-вторых, ничего нам не даст. Однако вы не падайте духом. У нас в Диагностической Клинике есть прекрасный специалист по Гиперто- 76
нии. — Доктор заглянул в тетрадь с расписанием. — Вас устроит следующий понедельник, к девяти утра? — Крайне любопытный снимок, — произнес молодой рыжеволосый доктор. — Интереснейший. Видите затемнение в области сфинктера двенадцатиперстной кишки? А задержку эвакуации содержимого? Давненько мне не попадался такой выраженный пилороспазм! Красота! — Это мой палец? — спросил Уитли, пододвигаясь поближе к докторам. Ему казалось, что он ждет целую вечность. — С чего вы взяли? — сказал рыжеволосый. — Пальцами занимается Ортопед, а я Гастроэнтеролог. Моя специальность — Верхний Этаж брюшной полости. Вот доктор Шульц, так он специалист по Нижнему Этажу. И рыжий вернулся к беседе с доктором Шульцем. А мистер Уитли все ждал и потирал больной палец. Вскоре к нему подсел еще один врач. Лицо его выражало крайнюю озабоченность. — Скажите, мистер Уитли, вам в последнее время делали ортограмму? — Нет. — А ЭКГ? — Нет. — Ну тогда флюороаортограмму? — Я... вроде бы нет. Доктор вконец расстроился и ушел, бормоча себе что-то под нос. Не прошло и минуты, как он вернулся с двумя коллегами. . — Лично я уверен, что это кардиомега- лия, — на ходу говорил он им, — но окончательный диагноз оставим Хеддонфилду. *В конце концов, он лучший в городе специалист по Левому Желудочку. Вы читали в июльском номере «Журнала медицинской ассоциации» его статью «Несовершенство ортодиа- грамматической техники при демонстрации минимальной гипертрофии левого желудочка»? Блестящая работа, просто гениальная! Что касается этого пациента... * Он взглядом указал на Уитли и перешел на шепот. Чуть погодя один из них приблизился к Уитли, двигаясь так осторожно, словно боялся, что тот может внезапно исчезнуть. — Очень прошу, не волнуйтесь, мистер Уитли, — начал он. — Мы вас обязательно вылечим, только нужно пройти еще кое-какие обследования. Как насчет того, чтобы завтра в три часа дня заглянуть ко мне в Клинику Клапанов? Уитли согласился. — Что-нибудь серьезное? — Серьезное? О нет. Вы успокойтесь, все будет в полном порядке, — заверил его доктор. — Видите ли... Палец у меня все еще побаливает. Правда, не так сильно, как раньше, но я вот думаю, может, вы... Лицо доктора просветлело. — Пропишу вам обезболивающее? Увы, рад бы, да не могу. Терапия — не наша область. Всегда лучше, когда конкретный вопрос решает узкий специалист. — Он призадумался, поглаживая подбородок. — Вот что мы с вами сделаем. Лучший наш Терапевт — доктор Эпштейн, он сразу сообразит, как вам помочь. Посмотрим, не удастся ли записать вас к нему на прием после завтрашнего визита ко мне. На следующий день мистер Уитли опоздал в Клинику Митрального Клапана, так как по ошибке забрел в Клинику Аортального Клапана, но в конце концов он разыскал нужный кабинет. Не прошло и трех часов, как его простукали, прослушали и сделали рентгеновские снимки. Когда ему вводили вещества в правую руку и выводили их из левой, он только диву давался, каких высот достигла современная медицина. Его успели осмотреть специалисты не только по Клапанам, но и по Магистральным Артериям и по Периферической Капиллярной Системе. А вот Терапевт как назло отбыл на конгресс в Атлантик-Сити, и поэтому Уитли направили в Клинику Функциональных Болезней. «Никогда не помешает исключить такого рода заболевания, — в один голос сказали врачи, — иначе что толку пичкать вас лекарствами?» Потом Психоневролог выспрашивал интимные подробности его личной жизни, а Психосоциолог вникал в то, с кем и как он общается, после чего оба долго совещались. Через три дня Уитли снова сидел в коридоре на первом этаже клиники. Шел консилиум лучших специалистов; время от времени, когда стороны начинали горячиться, до Уитли долетали обрывки фраз. — Не сомневаюсь, что это... — Однако нельзя исключить и влияние эндокринной системы... — Всецело с вами согласен, коллега, но на такой вопрос лучше других ответит Биттенбендер из Университета. Его репутация как Осморецептолога... -— Вполне вероятно, что фактор спастики периферических сосудов... — А кто-нибудь исследовал фильтрующуюся фракцию?.. Джеймс Уитли повременил маленько, поднялся со скамьи и, едва заметно прихрамывая, пошел к выходу. i В комнатке царил полумрак, тяжелые турецкие занавеси отгораживали ее от темного коридора. Попахивало какими-то курениями. Из-за занавесей вышел отталкивающей внешности смуглый субъект при усах и чалме и церемонно поклонился. — Вы пришли ко мне за советом? — спросил он с легким акцентом. — Пожалуй, что так, — неуверенно начал Джеймс Уитли. — Видите ли, мизинец у меня разболелся, на правой ноге.. Перепела с английского Светлана ВАСИЛЬЕВА 77
Спорт Быстрейшие среди сильных, сильнейшие среди быстрых
Надо- полагать, ~ наши далекие предки стали швырять камни еще до той поры, как перешли на прямохожденне. Тысячелетнее развитие человечества конспективно повторяется в каждом из нас, и шестимесячные малыши норовят запустить подальше соску или погремушку. В общем, бросать предметы для человека почти столь же естественно, как ходить, а для мбтвния не сыскать ничего удобнее и лучше увесистого металлического шара, именуемого ныне легкоатлетическим ядром. Странно, но с глубокой древности почти до наших дней атлеты отдавали все^же предпочтение другим метательным-^снаря- дам — диску и копью. Может .быть, как раз из-за популярности метания шарообразных предметов, из-за глубоких народных традиций. В Средней Азии метали округлые камни, в Европе — пушечные ядра, в Шотландии — деревянные чурбаки. Где уж тут договориться о правилах, сравнить результаты... Лишь в 1886 г. метатели договорились о правилах, которые почти не изменились и поныне. Ядро массой 7,257 кг необходимо метнуть, не выходя за пределы круга диаметром 2,135 м. «Шероховатость» этих параметров идет от английской системы мер, в которой 16 фунтов и 7 футов— величины столь же круглые, как само ядро. На первых состязаниях .с результатом 10,62 м победил англичанин Г. Фрэзер, а нынешний мировой рекорд,' установленный атлетом из ГДР У. Байерам, — 22,22 м. Наш рассказ о том, как был пройден путь, разделяющий эти результаты. КАК ИЗ ПУШКИ Этому виду метаний повезло, «ядро» ласкало слух специалистов То ли слово по бал- Из баллистики известно, htjo самый выгодный угол вылета снаряда 45°, Однако лучшие метатели толкают ядро под углом 38—40°. При попытках сделать бросок «правильным» результаты неизменно падали. Как ни странно, тренеры и специалисты в области баллистики не замечали очевидного: атлеты эмпирически находят идеальный угол а, который в сумме с углом 0 и давал 45^ листике, то ли снаряд напоминал физикам и математикам движущуюся в пространстве идеальную математическую точку, как бы то' ни было, ученые приняли близко к сердцу проблемы толкания ядра и стали наперебой предлагать свои идеи метателям. . Первыми сказали свое слова механики, и теоретики артиллерийского дела* Разгон снаряда от шеи до ладони вытянутой руки напоминает выстрел из мортиры, а для дальнего метания нужна гаубица. Чтобы ядро набрало большую скорость при том же рае- Ходе пороха, то есть усилий атлета, необходимо удлинить траекторию разгона. Размахивать рукой запрещали правила, оставалось одно — толкать ядро не с места, а с разбега. Резкий скачок от задней кромки круга к передней, вращение корпуса, разгибание и наклон туловища вперед — все это почти вдвое удлинило «ствол орудия», а дальнобойность, увы, выросла незначительно. Казалось, что почва для рекордов готова, но они отказывались расти. Причину нашли физики. Она заключалась в невнимании ко второму закону Ньютона. При переходе одного движения метателя в другое не было непрерывного приложения сил — скорость ядра, набранная в одном движении, гасилась в следующем. И все, как и прежде, при толчке с места, решала рука-мортира. Уяснив это, метатели стали осваивать .непрерывный разгон, и дело пошло: в 1909 г. ядро улетело за 15 метров. Помимо оттачивания техники выстрела из гаубицы в метании ядра шел еще один важный процесс: формировался новый тип метателя, тоже определяемый принципами ньютоновой механики. Допущенную когда-то по отношению к ней небрежность старались теперь искупить трепетным вниманием. Толкатели ядра стремились не только ревностно вы^ полнять требования второго закона Ньютона, но довооружились, по совету физиков, и третьим. Ядро стали толкать могучие гиганты, обладающие огромными ростом, весом (во исполнение третьего закона) и физической силой (для соблюдения второго закона). Правила толкания ядра консервативны. В исходном положении атлет держит снаряд одной рукой на ялече. При толчке не разрешается - опускать руку и отводить ядро за линию плеч. Спортсмены делают по очереди по одной попытке, всего за одно соревнование — шесть. Первый рекордсмен, пославший ядро за 10 метров, бесспорно обладал выдающимися физическими данными. Он толкал снаряд, не сходя с места. Таким способом даже очень сильный человек вряд ли забросит ядро и на 8 метров
Воплощением этих концепций стал американец Д. Торранс — рост выше 2 метров, вес 135 кг. В 1934 г. он завершил серию своих мировых рекордов результатом 17,4 м. Считали, что в XX столетии вряд ли родится человек, которому этот результат окажется по плечу, а если и родится, то будет превосходить габаритами самого Торранса. Но такой человек родился и вскоре сокрушил рекорд гиганта; сделал это негритянский атлет Ч. Фонвилл, не отличавшийся ни ростом, ни весом, ни силой, но превосходивший соперников в скорости движений. А потом, в начале^ пятидесятых годов, студент из Калифорнии П. О1 Бра йен придумал нелепый на первый взгляд способ толкания ядра — из исходного положения спиной к направлению броска — и довел к 1959 г. мировое достижение до 19,3 м. В те же годы спорт начали усиленно вооружать приборами и техническими средствами контроля. Тренеры, специалисты по биомеханике и физиологии спорта стали все шире использовать кинограммы, тензоплат- формы с датчиками, методы кинетического анализа и биохимические тесты. Все это позволило создать модель броска, близкую к идеалу, найти эталон идеального метателя. КЛЮЧ К ЗАГАДКЕ АТЛЕТА-СЕРЕДНЯКА Рекорд растет, рекордсмены мельчают. Если говорить о весе и росте метателей, такая закономерность очевидна. На смену гигантам-толкателям тридцатых годов пришли «невысокие» атлеты: П. О'Брайен A90 см), рекордсмен мира Э. Фейербах A85 см), победитель московской Олимпиады В. Киселев A87 см). Неужто перевелись богатыри? Нет, почему же — они преуспевают в других в'идах спорта. Но — безнадежно проигрывают в толкании ядра своим не столь могучим соперникам. При тестировании атлетов выявилось совершенно неожиданное: сильнейшие в мире толкатели ядра заметно уступают в Способ толкания ядра, который придумал П. О'Брайен, уже больше 30 лет на вооружении почти всех сильнейших метателей мира. Он позволяет не только удлинить разгон снаряда, но и включить в работу мощные мышцы спины силе штангистам и борцам, в скорости — боксерам и теннисистам, в выносливости — лыжникам и пловцам, в ловкости — хоккеистам и гимнастам. Короче, какое физическое качество ни взять, метатели самые что ни на есть середняки. И это лучшие атлеты мира! Неужели именно средние природные данные и есть одно из условий таланта в толкании ядра, какой-то особый вид спортивной одаренности? Ответ на этот вопрос дает биомеханика спорта. Рассмотрим зависимость между массой перемещаемых человеком предметов и прилагаемой для этого силой. Оказывается, сила, которую может развить атлет, зависит не столько от его желания и абсолютных силовых возможностей, сколько от массы предмета, то есть от" противодействия сокращению мышц, выполняющих движение. Это значит, что при метании шарика для настольного тенниса даже выдающийся силач не сможет развить силу больше нескольких грамм. Совсем другое дело — рекордная штанга, при ее перемещении силовые возможности атлета раскрываются в полной мере. А семикилограммовое ядро занимает промежуточное положение между штангой и целлулоидным шариком. Вот почему, как бы ни лез из кожи вон могучий атлет, он может проявить в толкании ядра лишь незначительную часть своей огромной силы — по расчетам, около одной трети. Значит, действительно, в толкании ядра не сила главное. Между силой и. скоростью существует обратно пропорциональная зависимость: чем больше требуется приложить усилие, тем медленнее выполняется движение, и наоборот. Поэтому при метании шарика для настольного тенниса атлет развивает максимальную скорость, при подъеме тяжелой штанги — минимальную, а при толкании ядра — среднюю. При всем желании он не может разогнать ядро до скорости шарика; лишь посланное рукой самых лучших метателей, оно летит со скоростью около трети максимальной. Значит, и скорость не главное? Так что же тогда главное? Вопросы взаимосвязи массы, силы и скорости при движениях с предельными усилиями долгое время казались специалистам абстрактно-теоретическими. Но потом' они обнаружили, что анализ этих взаимосвязей может привести к весьма ценным практи-
ПОРТРЕТ ТОЛКАТЕЛЯ ЯДРА ческим выводам. Произведение силы (F) на скорость (V) есть мощность. Построив график зависимости F от V для разных видов спорта, можно получить и сопоставить данные о мощности, развиваемой штангистом и борцом, теннисистом и метателем. Из самого определения мощности следует, что она проявляется только в движении и в равной мере зависит как от скорости, так и от силы. Значит, как бы ни напрягался тяжелоатлет, стараясь одолеть штангу, пока она не движется, развиваемая мощность равна нулю. Но вот многопудовый снаряд медленно пошел вверх, вот он уже на вытянутых руках. Есть рекорд! А мощность? А потребовавшаяся для этого мощность почти такая же, как при метании шарика для пинг-понга, может быть, чуть больше, может быть, чуть меньше. Человеку не объять необъятного, за максимальное проявление одного качества приходится расплачиваться минимальным проявлением другого. Поэтому вблизи крайних значений на кривой мощность ничтожна. Как увеличить мощность? Только одним путем — заставить силу и скорость отбросить амбиции, пойти на взаимные уступки ради общего дела. К середине кривой мощность непрерывно нарастает и достигает максимума там, где и сила и скорость составляют около трети своего предела. А это, мы помним, и есть та часть кривой, которая характеризует сущность толкания ядра! Вот как, оказывается, можно объяснить феномен выдающихся «середнячков»: они не сильнейшие и не быстрейшие — они мощнейшие в мире атлеты. Будь они слишком сильными или слишком быстрыми, слишком высокими или слишком тяжелыми, одним словом, будь они не столь гармоничными в своей мощи, не видать им побед в этом поразительном виде спорта. Для убедительности — результаты точных расчетов. Самое быстрое в тяжелой атлетике движение — рывок. На штанге 150 кг, развиваемое атлетом усилие 200 кг, мощность 4,3 л. с. Чтобы толкнуть ядро всего на 18 м, метатель прикладывает к снаряду довольно скромную силу — всего 61,3 кг — со скоростью около 13 м/с. Мощность при этом достигает 6,9 л. с. А при рекордных бросках (за 22 м) толкатели ядра устанавливают абсолютный рекорд мощности, на которую способен человек, — свыше 8 л. с! Итак, уникальность выдающихся толкателей ядра в том, что они быстрейшие среди силачей и сильнейшие среди скоростников, да к тому же превосходят и тех и других в координации движений. Ведь толкание ядра — сложнейший танец с тяжелым снарядом. Этот танец длится около секунды, включает больше десятка труднейших па, в каждом из которых скорость ядра непрерывно возрастает, и заканчивается мощнейшим взрывом — броском наподобие пушечного выстрела. Аналогия с пушкой была бы полной, если бы не одно обстоятельство, точнее, еще одно испытание, выпадающее на долю метателя. Ствол орудия при выстреле откатывается назад, а спортсмен, стараясь вложить в бросок все свои силы, нередко вылетает из круга вслед за ядром — и результат не засчиты- вается... Как же выглядят лучшие современные толкатели ядра, каковы физиологические меха--, низмы их одаренности и в чем секреты тренировок, которые позволяют раскрыть их талант? Начнем с того, что они, как правило, жизнерадостные и общительные люди, умею- Толкание ядра — сложнейший танец; он длится около секунды, включает больше десятка труднейших па. в каждом из которых скорость снаряда непрерывно возрастает. На рисунке — траектория и относительная скорость идеального разгона ядра (приращение скорости выражено увеличением расстояния между точками, обозначающими положение снаряда)
щие ценить шутку, живо интересующиеся окружающим. Среди толкателей ядра чаще всего встречаются сангвиники и флегматики. У них сильный, уравновешенный тип нервной системы, высокая помехоустойчивость, способность создавать благодаря концентрации возбуждения огромный двигательный потенциал. К важнейшим психологическим особенностям представителей этого вида спорта относят также эмоциональную устойчивость и высочайший уровень мотивации, свойственный, впрочем, всем спортсменам высокого класса. Сложены они на редкость пропорционально и красиво — истинные атлеты: рост, как уже говорилось, 185—195 см, вес 115—125 кг. Характерное для современного спорта омоложение практически толкания ядра не коснулось. Лучших своих результатов толкатели ядра добиваются только к 23—25, а иногда и к 30 годам — слишком много премудростей надо постичь, прежде чем добьешься заметных успехов. Но долгое время, необходимое для восхождения к вершине, атлеты используют весьма продуктивно: высочайшая двигательная одаренность позволяет великолепно осваивать «чужие» виды спорта, которые помогают в главном. Толкатели ядра прекрасно плавают, пробегают стометровку быстрее 11 секунд, отлично играют в спортивные игры, укрощают огромные веса на тяжелоатлетическом помосте и, разумеется, могут далеко метнуть и копье, и диск. Добавим к портрету толкателя ядра несколько физиологических штрихов. Каждая попытка в секторе и соревнование в целом — сильнейший стресс для атлета. По физиологическим механизмам он принципиально не отличается от соревновательного стресса у представителей других скоростно- силовых видов спорта, например у прыгунов в высоту*. Однако некоторые отличия все же есть и связаны они опять-таки с мощностью, но теперь уже не в механическом, а в химическом ее понимании. Стрессовая реакция в рекордных бросках у метателей сопровождается наибольшим (в единицу времени) выбросом ней ро медиаторов и гормонов, воздействующих на клетки-мишени, которым адресован сигнал — команда из нервных центров. При этом образуется наибольшее количество циклической аде- назинмонофосфорной кислоты (цАМФ) — передатчика импульса внутри клетки, вырабатывается максимально возможная энергия. Надо ли говорить, что все эти химические процессы предопределяют необходимую для толкателей ядра способность организма развить наивысшую механическую мощность? Понятно, что наивысшая мощность движений зависит, причем не в последнюю очередь, и от работы мышечных клеток**. Зависимость силы, развиваемой атлетом, от скорости его движений. * Сфера деятельности* толкателей ядра приходится на ту часть кривой, которой соответствует максимальная мощность * О стрессе у прыгунов в высоту «Химия и жизнь» рассказывала в № 4 и 5 за 1984 г.— Ред. ** О клеточных механизмах проявления силы можно прочитать в № 9 «Химии и жизни» за 1983 г.— Ред. Чтобы увеличить мощность, атлет должен прибавить в предельной силе (А) или в предельной скорости (Б), . а еще лучше —- повысить и то и другое (В)
У толкателей ядра генетически детерминированные молекулярные мышечные механизмы скорости и силы срабатывают исключительно слаженно. Что это за механизмы? Нити актина и миозина замыкают одновременно множество поперечных мостиков — это определяет силу; мостики образуются и * разрушаются с огромной скоростью — от этой скорости зависит скорость движений атлета. Такую работу мышечных волокон можно сравнить с мощным коротким фортепьянным аккордом}.' КОМПЬЮТЕРЫ И ДУБ Толкатели ядра — мощнейшие среди атлетов — развивают лишь девятую-десятую часть мощности, на которую теоретически способен человек. Почему так мало? Потому что — мы уже знаем это — «область деятельности» толкателей лежит в той части кривой F—V, где атлет развивает треть максимальной силы и треть максимальной скорости. Поскольку F и V прочно связаны определенной зависимостью, уйти от пресловутых «третей» мы не можем. Но есть другой путь — поднять пределы силы и скорости, а вместе с ними и всю кривую. Тогда возрастет и мощность. Теперь стали ясны и понятны основные цели современной системы тренировки толкателей ядра: развивать предельную силу и предельную скорость. А способы развития этих качеств хорошо известны в современном спорте: силы — в тяжелой атлетике и борьбе, скорости — в спринте и фехтовании. Но развивать надо так, чтобы оба качества нарастали гармонично. Иначе придется расплачиваться мощностью. А еще надо развивать ловкость, гибкость, координацию движений. Для этого есть многочисленные комплексы.хитроумнейших упражнений. Но атлеты и их наставники предпочитают универсальные упражнения для тела и души — футбол, баскетбол, настольный теннис. Что же касается самого толчка — пушечного выстрела, то для отработки всех его фаз, поиска оптимальных углов и связок, для выработки автоматизма сейчас используется весь арсенал современной техники: видеомагнитофоны и эргометры, компьютеры и мета- ботесты — автоматические анализаторы продуктов жизнедеятельности. Так что тренировка зачастую больше напоминает комплексное научное исследование, нежели спортивное действо. Впрочем, сами по себе хитроумные приборы и компьютеры ничего не дают — без упорства атлетов, без работы до седьмого пота, без тренерской изобретательности. На тему изобретательности — один пример. Выдающийся наш тренер В. И. Алексеев долго не мог отучить свою одаренную ученицу Тамару Тышкевич от грубой ошибки: она постоянно вылетала после броска из круга. И тогда Виктор Ильич перенес круг к могучему дубу, причем дерево было как раз с той стороны, куда выскакивала спортсменка. За одну тренировку она усвоила то, чего не могла усвоить месяцами. И стала олимпийской чемпионкой. ЗАВТРАШНИЙ ДЕНЬ Каковы перспективы этого интереснейшего вида спорта, каких можно ждать рекордов? Мы уже говорили, что пути увеличения мощности — это наращивание силы и скорости. В 1958 г., выталкивая ядро со скоростью 13 м/с, атлеты достигли девятнадцатиметрового рубежа, в 1978 г. скорость превысила 14 м/с, а дальность полета — 22 м. Сейчас кажутся вполне реальными броски за 25 м при скорости ядра 15 м/с. А скорость ядра зависит не только от физических возможностей атлета, но и от способа выстрела. Ведь способу П. О'Бранена уже больше тридцати лет. Наверное, со дня на день надо ждать новинок, которые приведут к новому перевороту, к новым скоростям, новым рекордам. Впрочем, одна из таких новинок уже известна. Первым ее применил советский атлет А. Барышников и установил мировой рекорд B2 м ровно). Он разгонял ядро, вращаясь в круге подобно дискоболу. Конечно же, ядро полетит все дальше и дальше. И мы будем внимательно следить за его полетом, потому что каждый отвоеванный сантиметр, как в других видах спорта килограмм или секунда, раскрывает неизвестные прежде возможности человека. Кандидат медицинских наук М. 3. ЗАЛЕССКИЙ
Фантастика Агент КФ Кир БУЛЫЧЕВ
Тимофей выглянул в окно и увидел, как к станции несется вездеход. Вездеход был незнакомый. — Львин, Эльза,— сказал Тимофей.— У нас гости. Он отложил пленку и быстро направился к двери. — Как же мы не увидели корабля? — всполошилась Эльза.— А у меня обед не готов. Фотий, наверное, голодный. Они выбежали наружу как раз в ту минуту, когда из бокового люка вывалился Фотий ван Кун. Он был странно одет, в рваной фуфайке, босиком. Лицо его было в крови. Тимофей побежал к нему, за ним Львин. Эльза увидела, как они подхватили Фо- тия. Тот быстро и невнятно бормотал: — Скорее, они за мной... скорей же, я говорю! Да отпустите вы меня... Львин и Тимофей повели Фотия к станции. Эльза подбежала к вездеходу и заглянула внутрь — ей показалось, что там кто-то остался. Там никого не было. Когда она догнала мужчин, те уже втащили потерявшего силы Фотия внутрь. Он был почти невменяем. — Что с тобой! — ахнула Эльза. — Скорее,— пробормотал ван Кун, потянулся к столу, схватил с блюда пышку и начал жадно жевать. — Совсем не кормили...— сказал он.— Чего же вы сидите? Они сейчас здесь будут! — Его надо перевязать. Фотий вскочил, он говорил из последних сил: — Через две минуты они будут здесь! Забрать карты и схемы — больше ничего! И оружие. И на вездеходе в лес, потом перевяжете. Корабль захвачен бандитами... И тут, поняв, что его слова дошли до остальных, он мягкой куклой осел на руках у археологов. — Что он говорил? — спросила Эльза.— Он бредил? — Эльза, немедленно собирай схемы раскопок — ив вездеход,— сказал Тимофей.—\ Львин, на тебе аптечка и припасы... Эльза все не отходила. Происходившее было вне ее опыта, вне ее понимания. — Что случилось? — спросила она.— На него напали? — Разберемся потом. Даю две минуты на сборы — и всем в вездеход, Эльза знала своего мужа двенадцать лет, знала его и в добрые моменты и в беде, но никогда не слышала этого голоса. — Тимофей, я умоляю! Но Тимофей словно перестал ее замечать. Он потащил Фотия ван Куна наружу, к машине. — Нельзя так! — крикнула Эльза.— Его надо перевязать. Ей ни разу в жизни не приходилось попадать в ситуации, значения которых понять было нельзя. Но Тимофей Браун провел полгода на планете, где песчаные ураганы налетали неожиданно и страшно, и видел, как его друг, не поверивший в то, что надо бежать, опоздал и погиб. Львин был альпинистом, тихим, упорным, отчаянным, который ради победы научился отступать и не видел в этом ущерба своей гордости. У них был жизненный опыт — опыт встреч с опасностью. Они поверили Фотию, хотя никогда не слышали о Пруге, наследнике Брендийском, и его правах на престол. Тимофей втащил ван Куна в люк и положил на пол кабины. Фотий вскрикнул, не приходя в сознание. Львин швырнул в люк контейнер с медикаментами. — Где Эльза? — крикнул Тимофей. Львин бросился за вторым контейнером, с аварийным запасом продовольствия. — Она идет,— ответил он. Эльза выбежала с охапкой лент и блокнотов. Листки и ленты падали на землю, Тимофей побежал ей помочь. Львин тащил к люку контейнер с продуктами. И в этот момент сквозь громкий стук собственных сердец они услышали шум двигателя — к станции шел другой вездеход. Внезапно шум двигателя оборвался. Они замерли на секунду, затем, помогая друг другу, полезли в люк, захлопнули его, и тут же Тимофей включил двигатель. Если бы они могли слышать, то услышали бы, как сразу же зашумел двигатель и второго вездехода. ВосеньУ, который вел вездеход по следам первой машины, потерял след на каменной осыпи, но когда он услышал, как заревел, срываясь с места, вездеход археологов, бросил свою машину вдогонку. Вездеход трясло. Эльза села на пол и положила голову Фотия на колени. Львин раскрыл аптечку. Браун въехал в неглубокую быструю речку и пошел вверх по течению, хотя понимал, что это вряд ли собьет преследователей со следа. Кто они, думал он, стараясь об- Продолжение. Начало — в № 8 и 9. 85
ходить крупные камни, чтобы машина меньше дергалась. Взбунтовался экипаж? Космические пираты? Невероятно. Что-то случилось на Пэ-У? Он где-то читал, что там есть изоляционисты. И тут он понял, куда ведет машину. Подсознательно он вел ее туда с самого начала. К новому раскопу в мертвом городе. Старые раскопы с кладовыми-лабиринтами были ближе, до них он бы добрался уже минут через десять. Но когда Фотий улетал на Пэ-У, он взял с собой все схемы ранних раскопок. Если схемы попали в руки тех, кто за ними гонится, то в лабиринтах от них не скрыться. Метров через двести Браун свернул в русло заросшего канала. Машина сразу погрузилась до половины в воду. Дно канала когда-то было выложено плитами, на них наплыл толстый слой ила, гусеницы пробуксовывали. Они катили по бывшей улице. Кое-где виднелись фундаменты, а то и стены небольших строений. Затем была большая воронка с оплывшими краями, на дне ее зеленела вода. У края воды сидели три амляка, сидели сурками, ничего не делали. Один из них поднял голову на шум машины и проводил ее равнодушным взглядом. Въезд в подземелье — не то бывшее убежище, не то подземный завод — был за скелетом какого-то громоздкого строения. Они еще не знали, насколько глубоко тянется подземелье, но Браун рассудил, что это лучшее укрытие. Рухнувшая металлическая балка закрывала половину входа, пришлось въезжать аккуратно, стараясь не попадать в глубокие колеи — остатки металлической дороги. Браун включил фары. Ход, как и в трех исследованных ранее убежищах, метров через пятьдесят поворачивал под прямым углом. Машина свернула за угол, проехала еще немного и замерла перед грудой ржавого железа. — Все,— сказал Браун.— Надеюсь, что они нас не найдут. Пруг потерял след археологов в мертвом городе. Груды развалин, ржавые металлические конструкции, полузасыпанные воронки... В этом лабиринте не мог помочь ни один локатор. И все же из упрямства, из надежды на везение Пруг заставлял ВосеньУ крутить по бесконечным улицам. Воины сидели молча, они оробели. Им казалось, что отсюда никогда не выбраться. Наконец, когда вездеход в третий раз оказался на площади с громадной затопленной воронкой посредине, Пруг приказал остановиться. Он вылез из вездехода и долго стоял, принюхиваясь. На холме из камней и металла, успокоенные тишиной, появились амляки. Пруг знал от Фотия ван Куна, что они — жалкие выродки, потомки гигантов. Чтобы успокоиться, он выпустил по ним очередь из автомата. С вершины холма донесся писк. Пруг ухмыльнулся. — Мы победим,— сказал он.— Богиня ОрО не оставит нас. — Богиня не оставит,— нестройно поддержали его воины. ВосеньУ молчал. Больше всего на свете он хотел бы вернуться на неделю назад, в тихий дом Космофлота. — КрайЮ, пойди сюда,— скомандовал Пруг. Старый могучий воин, лучший следопыт гор, выбрался из вездехода. — Ты останешься здесь,— сказал Пруг.— Ты будешь моими глазами и ушами. Возьми оружие и рацию. Как только услышишь подозрительный шум, как только увидишь их, сразу сообщи мне. — Я понял, вождь,— сказал старый воин. — Ты не боишься? — КрайЮ не боится. Воину было страшно. Но худшим позором было признаться перед вождем в страхе. Вездеход медленно уполз. На обратном пути Пруг приказал остановиться у старых раскопок. Он знал о них по фотографиям и планам, отнятым у Фотия ван Куна. Когда-то бомба попала здесь в подземные склады, и перекрытия рухнули. Археологи вскрыли подземелья. То, что интересовало Пруга, оказалось в плачевном виде. Пули сплавились в слитки, ржавые стволы пушек торчали из земли, боевые машины стали бесформенными глыбами металла. Гнев Пруга сменился усталостью. Фотий ван Кун не врал, когда говорил ему, что оружие из арсеналов Ар-А бесполезно. — Это еще ничего не значит,— пробормотал он, трогая носком золотого башмака изогнутый ржавый ствол. — Простите, господин? — не понял ВосеньУ. — Здесь плохое оружие. В другом месте хорошее оружие. Пруг показал в сторону мертвого города. 86
— Воины! — воскликнул он.— Завтра мы найдем большие богатства. А сегодня берите все, что вам нравится в этом доме. И широким жестом он направил воспрянувших духом воинов к куполу археологов. — Что им здесь нужно? — спросил Львин, стоя у входа в подземелье и глядя, как мелкий дождик стучит по неровным плитам мостовой. — Они верят в арсеналы Ар-А,— сказал Фотий ван Кун. Эльза принесла им по куску пирога. — Я взяла пирог,— сказала она.— Поешьте как люди. — Ну что же мы стоим! — вдруг взорвался Фотий.— Я повторяю — они варвары! Они на все способны! За часы, проведенные на воле, он забыл о своем ужасе и унижении. Сейчас он горел желанием немедленно отомстить Пругу. — А что ты предлагаешь? — спросил Тимофей Браун. Он аккуратно доел кусок пирога, собрал крошки на ладонь и высыпал их в рот. — Это очевидно! — ответил ван Кун.— Как только стемнеет, мы едем к кораблю, берем его штурмом и освобождаем наших. — Корабль стоит на открытом месте,— сказал Браун.— Вход только один. Разбойники вооружены. — А что? Стоять и ждать? Да? — разбушевался ван Кун. — Спокойней, Фотий,— сказала Эльза.— Ты же знаешь, какой Тимофей умный. Он обязательно что-нибудь придумает. Но Браун ничего не мог придумать. Кроме того, что надо сначала вернуться на базу, поглядеть, уехали ли они оттуда, и запастись всем необходимым. Они бежали так быстро, что многое забыли. — Так поехали,— сказал Фотий.— Выводи вездеход и поехали. — Пожалуй, Эльзе лучше остаться здесь,— сказал Тимофей.— И одному из нас. Эльза кивнула. Она привыкла ему подчиняться, потому что была уже двенадцать лет убеждена, что ее муж — самый разумный и серьезный человек в Галактике. — Кто останется с Эльзой? — спросил Браун и посмотрел на Львина. Маленький бирманец отрицательно покачал головой. Он знал, что Браун умен, но, в отличие от Эльзы, мог сомневаться в его решениях. Браун хотел сказать, что он сильнее Львина и лучше водит машину, но это было неубедительно. Просто Браун не представлял себе, как он останется здесь и будет в бездействии ждать. Ему было страшно оставлять Эльзу, но еще опаснее брать ее с собой. Они уже знали, что живут с Пругом по разным законам. В мире без войн, в мире правил, установленных разумом, Пруг был вызовом не только галактическому обществу, но и морали каждого из тех, кто с ним сталкивался. Обращаться с ним можно было лишь как с хищником. Хищника бесполезно уговаривать и умолять. Серьезность происходившего заставила Тимофея Брауна оставить Эльзу в подземелье, что было нарушением всех инструкций. Но Браун знал, что волки в подземелья не заходят, а по-настоящему опасные хищники — на корабле. — Я прошу тебя,— Браун старался говорить сухо и буднично, словно отправлялся на раскоп,— далеко от укрытия не отходить. Эльза криво улыбнулась. Ей не страшно было оставаться, она очень боялась за Тимофея. — Я приготовлю ужин к вашему возвращению,— сказала она. И все согласились, что это правильное решение. Они спрятали вездеход за деревьями и долго наблюдали за станцией, чтобы выяснить, не оставлена ли охрана. В конце концов Львин перебежками добрался до купола. Остальные следили за ним, готовые броситься ему на помощь. Львин подбежал, пригибаясь, к окну станции и заглянул в него. Затем поднялся во весь рост и пошел к двери. Он исчез внутри, через минуту вышел на порог и крикнул: — Идите. Только не пугайтесь. Когда Фотий и Браун подошли к станции, Львин сказал: — Какое счастье, что Эльзы нет. Она бы умерла от горя. Тимофей согласился с ним. Мало того, что на станции все было перевернуто и разбито, словно там бушевало стадо слонов; создавалось впечатление, будто налетчики гадили нарочно. Особенно досталось кухне. Жалкие остатки празДничного обеда, который так тщательно готовила Эльза, были разбрызганы по комнате, а кастрюлями, похоже, играли в футбол... Долго на станции они не задерживались. Фотий выскочил наружу первым и закричал, размахивая худым кулаком: — Мы их заставим все это убрать! Носами извожу! Носами! 87
— Первобытная психология влияет на нашего коллегу,— сказал Львин. — А ты не согласен? — Я их больше сюда не допущу,— сказал Львин.— Даже если они придут наниматься уборщиками. — Что ж,— сказал Браун,— теперь к кораблю. Надо добраться поближе, пока не стало совсем темно. Огней зажигать нельзя, а в темноте на нашей колымаге лучше не путешествовать. Они вернулись к вездеходу и поехали к посадочной площадке, но не прямым путем, а по длинной, похожей на ятаган ложбине, которая выводила к кораблю с фланга, где их меньше всего ждали. Наступил теплый вечер. Небо, темно-синее над головой, алело к закатному солнцу, а облака, которые плыли в той стороне, были зелеными, с очень светлыми оранжевыми краями. Пэ-У уже поднялась в небо как большая луна, она была желтой, и видно было, как по лицу ее океанов завиваются вихри циклонов. Старый КрайЮ, лучший охотник Бренди истого клана, который попадал из духовой трубки в глаз птице, летящей под облаками, и мог выследить горного медведя по следу, оставленному три дня назад, услышал, как по улице ползет вездеход. Он не видел, откуда вездеход выбрался, и не смог найти подземелье по следам, потому что вездеход не оставлял следов на каменных оползнях и стальных мостовых. Он просто сообщил на корабль, что археологи что-то замышляют. — Хорошо,— сказал ВосеньУ,— я доложу князю. — Хорошо,— сказал Пруг, узнав об этом.— Мы пойдем кушать. Когда они будут близко, сообщи. Возвращаясь после неудачной охоты на археологов, Пруг был удивлен , что смог подъехать незамеченным к самому пандусу «Шквала». Он приказал Дрок У включить прожектора и пеленгаторы и на всю ночь посадить на пульте управления ВосеньУ. Наследник Брендийский отужинал в обществе ДрокУ, и настроение его улучшилось. Его сладко тянуло в сон, и он дал бы волю этому благородному желанию, но тут его вызвал ВосеньУ. — Вождь,— сказал он.— Мы видим машину. — Далеко? — спросил Пруг. — Примерно в тысяче шагов. Едут лесом, на открытое место не выходят. — С какой стороны? — С той же, куда ездили вы, господин. — Все правильно,— сказал Пруг и улыбнулся. Улыбка утонула в толстых щеках.— Хорошо, что мы дали убежать этому сумасшедшему. Он сказал им, что мы — дикие люди, совсем дикие, почти как звери. Мы не знаем, как управлять кораблем. Мы не знаем, как смотреть из корабля наружу. Они приедут и возьмут нас спящими. А ну, выключить лампы! Открыть дверь, убрать часовых! ДрокУ согласно кивнул. — Вы правы, вождь,— сказал он.— Но есть одна опасность. — Говори. — А вдруг они взяли оружие гигантов? — Когда враг видит, что крепость готова к бою,— сказал Пруг,— он выдвигает трапы и настраивает катапульты. Когда враг видит, что крепость спит и ворота открыты, он входит внутрь. В темном коридоре оружие гигантов не поможет. Издали Тимофей увидел зарево над кораблем. — Плохо,— сказал он.— Они нас ждут. — Пускай ждут,— ответил Фотий ван Кун.— Мы подождем, пока они лягут спать. Лес подходит к самому кораблю. Мы подползем к люку и ворвемся внутрь. Львин молчал. — Нас только трое,— сказал Тимофей Браун. — Мы освободим пленных,— упрямо сказал Фотий ван Кун. Вездеход подполз к опушке. И в этот момент свет погас. Верхний абрис корабля чернел над деревьями. — Видишь,— сказал Фотий ван Кун,— дикари легли спать. Тимофей затормозил. — Оставайтесь здесь,— сказал он, быстро открывая люк. Пригибаясь, он добежал до края кустарника. Глаза уже привыкли к темноте, и Тимофей различил, как двинулся в сторону главный люк и, словно приглашая в гости, вы- 88
катился серебристый пандус. Какая-то фигура тенью мелькнула в отверстии люка и исчезла. Корабль ждал гостей. Тимофей Браун вернулся к вездеходу и захлопнул люк. Фотий ван Кун выжидающе смотрел на него. — Нас ждут,— сказал Браун.— Капкан готов. Можно заходить. — Откуда они могут знать? — рассердился ван Кун. — У них есть локаторы,— ответил Львин. — Вы их не видели! — нервно засмеялся Фотий ван Кун.— Это же гориллы. Они не представляют, как его включить. — Прожектора горели,— тихо сказал Львин.— Потом потухли. — Они открыли люк и спустили пандус,— добавил Тимофей. — Я думаю, нам пора возвращаться,— сказал Львин. — Ни за что! — воскликнул Фотий.— Я остаюсь. Тимофей сидел, положив руки на рычаги управления. — Идет война,— сказал он, будто не слыша криков Фотия.— В войне нужно оружие. — У нас нет оружия,— сказал Львин. — У нас есть оружие,— ответил Тимофей.— В подземелье. Просто нам не приходило в голову, что оно когда-нибудь вновь может убивать. — Оно не должно попасть им в лапы,— сказал Львин. — И мы так все оставим? — спросил Фотий, уже сдаваясь. — Мы ничего так не оставим,— сказал Браун.— Но сейчас мы возвращаемся в город. Пруг наблюдал за тем, как на экране локатора медленно поползла вдаль зеленая точка вездехода. — Догадались,— сказал он разочарованно.— Не надо было сразу выключать лампы. Вызови КрайЮ. ДрокУ включил связь. — Ты не спишь,КрайЮ? — спросил он. — Я не сплю,— ответил далекий голос. — Если люди на машине возвратятся в город, ты должен узнать, куда они спрячутся. Ты понял? — Я понял. — А теперь закрыть вход в корабль и спать,— сказал Пруг Брендийский.— Всем спать, кроме тебя, ВосеньУ. Завтра большой день. Через час ВосеньУ принял сообщение: КрайЮ выследил, как машина спряталась в большую черную дыру. Корабль Космофлота «Бациус», изменив курс, шел к планете Пэ-У. Связи с планетой все еще не было, но капитан «Вациуса» знал, что через день или два они войдут в сферу действия планетарной связи. Такая станция есть в консульстве Галактического центра, и если оно цело, то у них будет необходимая информация. Эльза смотрела, как вездеход переваливает через пригорок и скрывается среди скелетов зданий. Ей никогда не приходилось оставаться здесь одной- Нет, конечно, она оставалась одна на станции, когда дежурила или обрабатывала находки, но тогда она была дома. Она могла закрыть за собой дверь и если нужно связаться с Тимофеем. А тут глупо получилось, все были одеты по-домашнему, без раций — кто будет носить дома тяжелые, граммов по двести, браслеты? А когда бежали со станции, о них забыли, некогда было... Вездеход уехал, и мир разрушенного города, испуганный вторжением людей, стал постепенно оживать, не обращая внимания на Эльзу. Среди травы, пробивающейся между плит, пробежали вереницей серые зверьки — целая семейка, мал-мала меньше; из-за обломков стены тяжело взлетели летучие крысы, наступало их время, они беззвучно кружили над Эльзой, разминаясь после дневного сна. На обваленной каменной башне возник силуэт волка, и Эльза вздрогнула. Короткий страх быстро миновал. Он родил в Эльзе настороженность, осознание того, что ее некому защищать. Она должна стать такой же тихой, как остальные обитатели города. Эльза вошла в широкий туннель, повернула направо, миновала открытые двери. Здесь у стены они сложили добро, взятое со станции: коробку с документами раскопок, аптечку, фонарь, неприкосновенный запас еды, канистру с водой, одеяла. Эльза ощупью нашла сваленные вещи, зажгла фонарь. 89
Просто так сидеть было тяжко. Начинаешь мысленно следовать за вездеходом и воображать, а воображение пугает. Эльза поднялась и решила пройти в глубь подземелья. И тут она услышала далекий, человеческий плач. — Нас не было два часа,— сказал Тимофей Браун, когда вездеход выбрался на дорогу.— Как там Эльза? — Странно,— подумал вслух Львин.— В масштабах Галактики это такая мелочь — какой-то князек с отдаленной планеты захватил корабль, чтобы поживиться сокровищами, которыми якобы владеет маленькая археологическая экспедиция. Через три дня прилетит патрульный крейсер и этого князька свяжут. Вот и все. — Ты не прав,— сказал Браун.— Они убили несколько человек и готовы убивать еще. Если им удастся заполучить современное оружие, они убьют много людей. Мы сейчас единственная плотина между маленькими преступниками и большим преступлением. — Но в этом нет смысла! — возразил Львин.— Это дело дней, и никто ему не позволит... — А если к тому времени мы уже будем мертвыми? Со стороны все это незначительный эпизод, а для нас — жизнь. Дорога была ярко освещена Пэ-У, сверкавшей в небе. Выбоины казались черными пропастями. Вездеход мягко перевалил через груду камней и оказался в широком туннеле, ведущем в подземелье. Браун помигал прожектором, выключил двигатель, откинул люк. Было очень тихо. — Эльза,— позвал он. Отдаленное эхо откликнулось на голос. Браун выскочил из вездехода и пошел вперед. Львин сказал: — Мы посмотрим снаружи. — Только осторожнее,— предупредил Браун.— Там волки. Через несколько шагов он миновал сложенные у стены вещи. Эльза начала их распаковывать, но что-то ее отвлекло. Браун, стараясь ступать тихо, пошел в глубь туннеля. Когда в мертвом городе на Ар-А занимался рассвет, «Вациус», спешивший к Пэ-У, приблизился настолько, что его сигналы уловила станция связи в консульстве Галактического центра. Консул Ольсен только что заснул. Он спал у себя в кабинете, не раздеваясь, чтобы быть готовым к любым неожиданностям. В то время спали и космонавты, которые до полуночи возились со станцией на космодроме, спал и господин ВараЮ, начальник стражи. Не спали лишь в доме ПетриА. Пока тело убитой не будет предано очищающему огню, в доме должны бодрствовать, чтобы злые духи, привлеченные несчастьем, не захватили душу девушки. Сигнал от «Вациуса» был слабым, но явственным. Консул не сразу сообразил, что происходит. Затем вскочил с дивана и бросился к рации. Через минуту прибежала Елена Казимировна. Она исполняла обязанности связиста, когда местные сотрудники консульства уходили домой. — Нильс,— сказала Елена Казимировна, отстраняя мужа от рации,— это не мужское дело. — А что мужское? — спросил Ольсен, с радостью уступая место жене. — Политика,— ртветила Елена Казимировна.— В этом можно наломать больше дров, чем в связи или в домашнем хозяйстве. — Пожалуй, ты права,— согласился консул.— Как чудесно, что это теперь кончится. — Чудесно, если на связи Космофлот или патрульный крейсер. А если это сообщники твоих бандитов? Консул потер виски. Он готов был поверить во что угодно. — «Вациус»,— раздался голос в приемнике,— Говорит корабль Космофлота «Вациус». Вызываю Пэ-У, вызываю Пэ-У... — Вот теперь, мой дорогой,— сказала Елена Казимировна,— тебе будет с кем поговорить о политике. Эльза прошла шагов сто по коридору. Луч фонаря выхватывал из темноты ящики со снарядами, пушки, тюки сгнившего тряпья... И тут Эльза услышала шорох. Шорох донесся спереди. Эльза почувствовала, что за ней следят. Ее чувства были настолько напряжены, что она уловила страх и настороженность. Она поняла, что встреча не случайна. 90
Эльза замерла. Тот, кто следил за ней, тоже замер. Нужно было какое-то движение, шум, возглас, чтобы неподвижность взорвалась движением. Эльза резко повернула фонарь. Луч ослепил амляка. Отразился в глубоких бессмысленных глазах. Слабые руки дернулись к глазам, чтобы закрыть их. Амляк пятился, робко и беззвучно, прежде чем сообразил, что может убежать. Его шаги гулко застучали по коридору. Эльза шла осторожно, сдерживая дыхание. Они близко. Они смотрят на нее и ждут, что она сделает. Луч фонаря осветил глубокую нишу в стене. Даже не видя а мл яков, их можно узнать по запаху — пряному, мускусному запаху. Они жались в этой нише, наверное, большая семья. Впереди тот самец, который увидел Эльзу. Он старался закрыть их собой и скалился, но оскал не получался — у амляка был слишком человеческий рот, маленькие ровные зубы. За его спиной прятались остальные — десять, пятнадцать, не разберешь. Зрелище было странным и, пожалуй, неприятным. Они вели себя как животные и были в сущности животными. А внешне — люди. Без шерсти, голые голубоватые тела, длинные волосы, человеческие лица. Но глаза мертвые, бессмысленные. Телячьи глаза. Женщины прижимали к себе младенцев, дети постарше выглядывали в ужасе из-за спин. — Господи,— сказала неожиданно для себя Эльза вслух.— До чего же вы себя довели! Мужчина постарался зарычать — получился хрип. Потом клякание: а-мляк-а-мляк- а-мляк... Младенец заплакал. Только тогда Эльза сообразила, что некоторые из амляков в крови. У ребенка, который плачет, грудь и рука в крови. Она не знала, что ребенка ранил Пруг, и решила — волки. Эльза чуть отвела луч фонаря, чтобы он не слепил амляков, сделала шаг вперед, подняла руку, как бы останавливая встречное движение самца, и присела на корточки.. Развела руками. — Вот видите,— сказала она тихо,— ничего у меня нет. Я только хочу вам помочь. Не вам даже, а вот этому ребеночку, он у вас умрет, если я не помогу, умрет, и все тут... Амляки внимательно слушали ее. Продолжая говорить, Эльза достала пакет первой помощи, вытащила из него пластырь, распылитель, дезинфектант. — Главное, чтобы вы мне не мешали,— сказала она. Она была в нескольких шагах от них. Надо было сделать так, чтобы они не испугались, когда она приблизится. Не прекращая говорить, она медленно поднялась и пошла. Это был критический момент. Эльза понимала, что ей надо быть наготове, если они бросятся на нее, но в то же время она не могла думать об этом, потому что ее опасение сразу передастся им. Надо думать только о том, как она им поможет. Мужчина сделал неловкое и осторожное движение, пропуская Эльзу. Она наклонилась над младенцем. И тут увидела, что мать тоже ранена. Младенец и мать смотрели на нее одинаковыми умоляющими глазами слабых зверенышей. Может, к лучшему, что мать ранена тоже. Эльза подняла анестезирующий распылитель, легкое облачко дотронулось до рассеченной щеки женщины. Та отпрянула, заверещали дети. Мужчина угрожающе двинулся к Эльзе. Но тут же эмульсия подействовала. Женщина замерла, свободной рукой дотронулась до щеки. Она медленно, с натугой осознавала происшедшее. Все же они не совсем превратились в зверей. Женщина вдруг протянула Эльзе плачущего младенца. ...Она занималась уже третьим пациентом, когда услышала в коридоре шаги. Их услышали и амляки. Испугались, зашипели, снова сбиваясь в кучу. Эльза по шагам узнала Тимофея и поняла, насколько он устал. — Тим,— позвала она негромко, зная, что звуки в пещере разносятся далеко.— Не спеши. Ты всех перепугаешь. Подходи медленно, остановись шагах в десяти от меня. Понял?* — Понял,— сказал Браун. Узнав, что корабль «Вациус» приближается к системе, Нильс Ольсен решился разбудить ВараЮ. Кто-то сонный и злой сказал, что господин начальник стражи пребывает во сне. — Я очень прошу, в виде исключения, разбудить господина начальника стражи. Сообщите ему, что его осмелился беспокоить консул Галактического центра. — Очень сожалею,— последовал ответ,— но господин начальник стражи не велел eroj будить, даже если будет землетрясение. " \& — Тогда передайте ему, как он только проснется, что корабль ч<Вациус» на подходе, и что я поддерживаю с ним связь. / •-. 9V
Говоривший положил трубку, не ответив. Консул вернулся в комнату связи, где Елена Казимировна вела беседу с радистом корабля, чтобы не упустить частоту. Разумеется, это лучше сделали бы приборы, но попробуйте сообщить эту истину настоящему радисту — он сочтет себя глубоко уязвленным. — Что вы решили, консул? — На связи был Йнвуке, капитан «Вациуса». — Я пытался связаться с начальником стражи, однако он спит. Здесь нельзя будить. Я и так нарушил этикет. Пренебрежение к этикету и крайняя деловитость — известные всей галактике свойства уроженцев Крионы. — Этикет! — сказал капитан.— Тут дело жизни и смерти. — Я с вами согласен,— ответил консул.— И все же есть местные правила... — Куда ушел «Шквал»? •— Вернее всего, к планете Ар-А. Посмотрите в атласе. Однако это только предположение. — Нет возможности уточнить? — Завтра начальник стражи будет допрашивать подозреваемых. — Значит, связь завтра. Меня устроит любое время. Даже если я буду спать, можете взять на себя смелость и разбудить меня. — Вашу иронию оценили,— мрачно сказала Елена Казимировна, хотя в присутствии консула радист не должен вмешиваться в разговор. Однако Елена Казимировна не терпела, если кто-либо замахивался на репутацию мужа. — До связи,— сказал Ольсен.— На борту все в порядке? — Пассажиры ждут нас в планетарном катере. Вряд ли там комфортабельно, но наверняка безопасно. До связи. Нильс сказал жене: — Я схожу к космонавтам. Они наверняка волнуются. Он был возбужден и одержим жаждой деятельности. — Не советую,— сказала Елена Казимировна. — Это совсем рядом,— сказал консул.— Два шага. — Тогда надень куртку, сейчас дует с гор. Жена премьера говорила мне, что от этого ветра бывают жуткие простуды. — Это сказки,— сказал Ольсен, но куртку надел. Космонавты жили в обыкновенном доме. Консульство специально откупило его, чтобы не терзать приезжих жизнью в местной гостинице. Дом стоял метрах в двухстах от консульства. Улица была совершенно пуста. Далеко прогрохотала телега. Донесся звон бубенчиков — сторож отпугивал воров от большого магазина на соседней улице. Ольсен шел, глядя под ноги, чтобы не угодить в помои, которые порой еще выливали из окон прямо на улицу, хотя за это и полагался большой штраф. В треугольных окнах дома для приезжих горел свет. Ольсен толкнул дверь. Стражник, нанятый консулом, мирно спал на полу. Из круглого холла шли двери в комнатки космонавтов. Двери открылись почти сразу, будто Ольсена ждали. — Есть новости? — спросил Салиандри. — Корабль «Вациус» вышел на связь,— радостно сообщил Ольсен. Он правильно сделал что пришел — его ждали. — А когда «Вациус» прибудет? Нам лучше перейти на него. — Пока не знаю,— сказал Ольсен.— Честное слово. Ольсен вошел в комнату. Никто не спал. Экипажу, потерявшему корабль, спать не хотелось. — Завтра мы узнаем, где «Шквал»,— сказал Ольсен.— Завтра с утра ВараЮ начнет допрос задержанных. Он толковый человек. В этот момент раздался глухой удар. Дом пошатнулся, стаканы на столе зазвенели. Такое Ольсен уже пережил. Он знал, что местные дома отлично приспособлены для землетрясений. После одного особо сильного землетрясения некоторые дома-дыни валялись на боку, но ни один не разрушился. Салиандри высунулся из окна. — Это совсем рядом,— сказал -он. Потом обернулся и добавил: — По-моему, там огонь. Совсем недалеко. Поглядите. Ольсен подбежал к окну. Горел его дом. Дом * выглядел странно. Он был похож на яйцо, из которого» проклевав скорлупу, вылупился птенец. Из широкого отверстия вверху дома валил дым и вырывались языки пламени. Продолжение в следующем номере 92
Взрывчатые термиты Какими только средствами защиты и нападения не снабдила природа свои живые творения! Это не только зубы и когти, рога и копыта. Листья крапивы и щупальца медузы жгутся, змеи убивают свою жертву ядом, растения выделяют летучие фитонциды, кашалоты оглушают мелких рыбешек ультразвуком, скат поражает электрическим разрядом... У общественных насекомых — например, термитов,— вооружены не все особи, а только солдаты. Именно они защищают гнездо и нападают на соседей, в то время как царь с царицей продолжают род, а рабочие добывают пищу. Но термиты-солдаты вооружены зато, как говорится, до зубов: у них есть не только мощные челюсти, но и химическое оружие. Укус термита ядовит, своего врага он может опрыскать едкой жидкостью. А как сообщает журнал "New Scientist" A984, № 1410, с. 18), термиты, обитающие в Бразилии, способны поражать противника чем-то вроде взрыва. Причем «бомбами» служат... сами насекомые. Вот как работает оружие таких термитов. В брюшке у них есть тонкий резервуар, наполненный особой жидкостью; если термиту грозит опасность, мышцы его брюшка немного сокращаются и из резервуара выдавливается капелька, содержащая вещество-репеллент, отпугивающее врага подобно тому, как мы отпугиваем комаров с помощью различных составов. А если термит подвергся прямому нападению и его укусили, то мышцы сокращаются так сильно, что резервуар лопается и обдает врага жидкостью, которая на воздухе быстро загустевает. Самое же поразительное заключается в том, что такие термиты способны как бы детонировать: если рядом с взорвавшимся бойцом находятся его товарищи, то они тоже взрываются даже в том случае, если их никто не тронул. Происходит это по той причине, что жидкость, содержащаяся в брюшке насекомого, содержит еще вещество-феромон, сигнализирующий об опасности. В результате все сражающиеся прочно склеиваются друг с другом и битва прекращается. Одним словом, сам погибай, но термитник в обиду не давай. М. БАТАРЦЕВ Пределы моды Зачем павлину огромный радужный хвост, который летать явно не помогает? Зачем оленю гигантские ветвистые рога, служащие не столько средством защиты от врагов, сколько тяжкой обузой? Как и для чего возникли у живых существ подобные бесполезные украшения? Ни у кого не вызывает сомнений, что украшения самцов выполняют важную эволюционную роль: они привлекают к себе внимание самок и тем самым способствуют продолжению рода. Но' вот вопрос: какой механизм ограничивает само соперничество самцов по части внешнего вида? Почему хвост павлина или рога оленя не превышают каких-то предельных размеров? На этот счет существовало два предположения. Соглас но одному из них, природа поступает просто осторожно, не позволяя самцам зарываться со своими нарядами: особи, слишком уж богато разукрашенные, просто погибали от доставляемых им неудобств. Согласно же другому предположению, размеры украшений ограничены самими генетическими возможностями организмов — способностью живого существа к дальнейшим усовершенствованиям своего тела. Мы знаем по своему опыту: слишком модная одежда может быть либо слишком неудобной, либо слишком дорогой и потому недоступной. Но сейчас высказана еще одна гипотеза ("New Scientist;' 1984, № 1406, с. 21), согласно которой эволюция нарядов самцов ограничивается способностью самок лишь до известных пределов различать преимущества наряда того или иного ухажера. Согласно закону Вебе- ра — Фехнера, чем сильнее раздражитель, тем труднее его оценивать количественно; соответственно, чем чувствительнее приемник, тем ниже предел, после которого наступает насыщение и перестают различаться оттенки раздражителя. Так, в сумерках мы за километр увидим огонек сигареты, в то время как на ярком солнечном свету заметить можно только прожектор. Применительно к эволюции это означает, что в какой-то момент самки перестают выделять из толпы кавалеров самого красивого и естественный отбор среди них прекращается. Значит, если бы мужчины и женщины были более внимательными друг к другу, то, может быть, им пришлось бы тратить меньше сил на то, чтобы не отстать от моды... В. ДОБРЯКОВ 93
Короткие заметки Конская кулинария Вот какая история однажды случилась на ипподроме. Знаменитого жеребца-фаворита готовили к ответственным соревнованиям: тренировочные нагрузки резко возросли. И чтобы лошадь, подобно хоккеисту после трудного матча, не теряла вес, стали конягу подкармливать всякими питательными смесями со сбалансированным количеством фосфора, калия, кальция и других жизненно важных элементов. Первые дни все шло нормально — премиксы поддерживали премьера в нужной форме. Но спустя несколько дней он вдруг начал воротить нос от кормушки. Неужто перетренированность? Нет, тренер хорошо знал возможности лошади. Он понял, что дело, видимо, в другом: просто все эти питательные смеси пришлись не по вкусу его питомцу. Доказал свою правоту он очень простым способом: съездил на рынок, купил пучок укропа, еще какую- то душистую травку. С такой ароматической добавкой племенной жеребец соглашался даже на примитивнейшую солому. Конечно, соломой его угостили лишь однажды — в порядке опыта. Кормили полноценно — с белковыми добавками и минеральной водой на десерт. И победили в конечном счете. В наши дни, когда всякого рода подкормки — полезные, но безвкусные — стали широко применяться в промышленном животноводстве, вопрос об ароматно-вкусовых веществах в составе кормов стал довольно актуальным. Видимо, поэтому химики западногерманской фирмы «Хёхст» привезли на выставку «Сель- хозтехника-84» группу таких добавок под общим названием «Фурома» (от слов «фураж» и «аромат», которые есть в большинстве европейских языков). Готовят эти смеси в основном из натуральных компонентов, но и искусственные добавки в них есть. Для каждого вида сельскохозяйственных животных — своя «Фуро- ма». Выяснили, к примеру, что совсем молодые поросята очень любят ванильно-сладкие корма, а подрастая, начинают предпочитать более пряные компоненты. Получив вместо натуральных пряностей порошок, животные не обижаются. А поскольку их нюх тоньше человеческого, добавка может быть минимальной.
Короткие заметки Естественно — значит не вредно Слово «стресс*, еще не так давно понятное только узкому кругу специалистов, сейчас не требует ни устных, ни печатных пояснений: и так ясно. Время такое, что стрессовых ситуаций, увы, хватает. И, следовательно, хватает забот у психофармакологов — надо предупреждать нашу чрезмерную реакцию, а если это не удалось, то зажать ее, свести на нет. Как это делается, тоже, в общем-то, всем известно: с помощью транквилизаторов (вот еще одно слово, за считанные годы ставшее общеупотребительным). Однако практически все ходовые ныне транквилизаторы вызывают после приема вялость и сонливость, иногда нарушение координации, мышечное расслабление; во всяком случае, их могут принимать, не прекращая работы, люди далеко не всякой профессии, а уж работоспособность у всех хоть немного, но снижается. Так как же предупредить стрес- сорные реакции без побочных эффектов? Коль скоро эти реакции естественны, то и бороться с ними лучше естественным путем. А именно вводя не чужеродные организму вещества, а родственные, которые могут образоваться в нем и без наших стараний. Такой препарат и был испытан на кафедре фармакологии Одесского мединститута: никотинат лития, многообещающий новый стресс-протектор. Никотиновая кислота, она же витамин РР, нормализует обмен веществ в мозге. Литий, содержащийся как микроэлемент во многих пищевых продуктах, применяется и как лекарственное средство — его соединения снимают перенапряжение, купируют неврозы. И можно предположить, что в соединении, в едином лекарственном препарате будут сочетаться глубокое воздействие кислоты на нервную ткань и регу- ляторное, корректирующее действие лития. Судя по статье в «Бюллетене экспериментальной биологии и медицины» A984, № Э), так оно и есть. Уже в малых дозах препарат действовал на подопытных животных успокаивающе, он подавлял напряжение и снижал агрессивность. При этом — на что, собственно, и был расчет — он не нарушал ни реакций, ни координации движений, не расслаблял мышцы. И животные быстро выходили из стрессовой ситуации. Может быть,, именно никотинат лития, естественное и безвредное вещество, станет тем самым лекарством, которое смогут принимать для успокоения и шоферы, и машинисты, и диспетчеры? О. ЛЕОНИДОВ
£•«£?-*, С. ТИМОФЕЕВУ, Калининград: Чтобы получить жидкий иод, надо создать достаточное, около 100 мм рт. ст., давление паров над горячим A13 °С) иодом, иначе вещество будет не плавиться, а возгоняться. М. КОВАЛЮ, Саратов: Пиротехнические осветительные составы решительно не годятся для подводной съемки, существуют специальные светильники, работающие от аккумуляторов, но это профессиональное оборудование, недоступное любителям. A. И. КОВАЛЕВУ, Московская обл.: Перламутр размягчается в уксусной кислоте, тогда его можно распрямить, а чтобы он не принял прежнюю форму, его зажимают между деревянными пластинами. Г. Б. КАГРАМАНОВОЙ, Одесса: Вот процентный состав липкой массы для лейкопластыря: натуральный каучук B5,7), диоксид цинка C2,0), безводный ланолин (9,9), вазелиновое масло A1,3), канифоль B0,35) и неозон Д @,75). Э. К. ИВЧЕНКО, Москва: Купленная в ГДР заплатка для постельного белья, наклеиваемая с помощью горячего утюга, покрыта клеем-расплавом (вероятнее всего, сополимером этилена с винила- цетатом); к сожалению, у нас в стране такие материалы не поступают в продажу. Я. Е. БУЛАНОВУ, Москва: Для длительного сохранения молока пользуются охлаждением, тепловой стерилизацией, сушкой, но не консервантами, за исключением чистого сахара в сгущеном молоке. Л. Е. БАШКИРОВОЙ, Мценск Орловской обл.: Для маринования помимо уксусной кислоты пригодны и другие пищевые кислоты — лимонная, молочная. К. И. КОВАЛЕНКО, Днепропетровск: Пену, которая образуется при варке различных продуктов, лучше все-таки удалять, так как именно в ней собираются те загрязнения, которые при мытье не удалось отмыть. B. СТЕПАНСКОМУ; Новгородская обл.: Равномерно засахаренный мед с зернистой структурой имеет высокий шанс оказаться натуральным. А. В. СПИРИДОНОВУ, Уфа: Фолиевую кислоту называют также витамином Вс, а у пантотеновой кислоты (витамин группы В, антидерматитный фактор) нет общепринятого краткого обозначения. Д. Н-ВОЙ, Ленинград: Хотя виноград в тропиках растет быстро и дает иногда по три урожая в год, хорошего вина из него не получается — под слишком жарким солнцем не тот химический состав. Ф. В. ДЕВЯТОВУ, Казань: Государственный стандарт не требует Указывать на этикетке чая, сколько в нем содержится импортного — скажем, индийского — сырья, впрочем, чаеразвесочные фабрики порою пишут составы по собственной инициативе; а вообще это содержание довольно высоко, от 30 до 50 %. Э. Б., Амурская обл.: Вы задаете вопросы о тридцати далеко не тривиальных веществах, а даже поверхностный просмотр литературы по одному такому соединению отнимает час-другой; извините, но отправляем вам письмом сведения только о 8 веществах из 30. Редакционная коллегия: И. В. Петр я нов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, |Л. А. Костандов,! В. А. Легасов, В. В. Листов, В. С. Любаров, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, А. С. Хохлов, Н. М. Эмануэль, Г. А. Ягодин Редакция: М. А. Гуревич, Н. В. Ефремов, Ю. И. Зварич, М. Я. Иванова, А. Д. Иорданский, A. А. Лебединский (художественный редактор), О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), B. Р. Полищук, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Л. Н. Стрельникова, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), М. Б. Черненко, В.. К. Черникова, Р. А. Шульгина Номер оформили художники: A. В. Астрин, B. М. Адамова, Г. Ш. Басыров, Р. Г. Бикмухаметова, 3. Ю. Буттаев, Ю. А. Ващенко Корректоры Л. С. Зеновнч, Л. H. Лещева Сдано в набор 16.08.1984 г. Т17443. Подписано в печать 13.09.1984. Бумага 70X108 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 8,4. Усл. кр.-отт. 7782 тыс. Уч.-изд. л. 11,4. Бум. л. 3,0. Тираж 326 800 экз. Цена 65 коп. Заказ 2210. АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект. 61. Телефоны для справок: 135-90-20, 135-52-29 Ордена Трудового Красного Знамени Чеховский полиграфический комбинат ВО «Союэполиграфпром» Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли г. Чехов Московской области С1 Издательство «Наука». «Химия и жнзнь», 1984
i ТГ 1 >Г> Про виноград Многие ли ягоды возвысились настолько, чтобы им посвятили особую науку? Нет, только одна — виноград; учение о его видах и сортах называется ампелографией. Но без научного подхода с этой ордой вряд ли разберешься, потому что в мире на миллионах гектаров выращивают — без преувеличения — тысячи сортов винограда. Поверите ли, но капитальный труд «Ампелография СССР» уложился лишь в 11 томов. Хороший специалист-ампелограф может и без справочника безошибочно различить несколько сот сортов. Но кое-что и мы с вами знаем. К примеру, очень ранний Ж емчуг Саба, раннюю Шаслу, среднеспелый Кишмиш, поздний Мускат, очень поздний Шабаш — вот и набор на многомесячный виноградный сезон. Да, прибавим ie Хусайне, более известный как «Дамские пальчики», а также Изабеллу, поскольку облик первого и аромат второй незабываемы. И сразу отметим винные сорта вроде Мислинга и Саперави: во-первых, и о них тут речь, а во-вторых, тенденция сейчас такова, чтобы побольше было столового винограда. И пусть на его долю приходится пока только пятая часть, зато это лучшая часть. Вы только взгляните на виноград, которому предстоит превратиться в вино: ягоды мелкие, кожица толстая, а грозди такие плотные, чтр виноградину и не оторвать. А вот благородные столовые сорта— рыхлые грозди с весомыми ягодами, семена крохотные, кожица мягкая. Кстати, в кожице — самый аромат. И в ней же красящие вещества, придающие винограду шестнадцать оттенков, от белого до черного, минуя желтый, зеленый и красный. Мякоть же большей частью вовсе не окрашена. Зато именно в ней — глюкоза и фруктоза в гармоничном сочетании с кислотами, фитонциды, прекрасный набор солей и полным-полно тиамина. Если вам сказали, что, мол, у винограда неважны дела с витамином С, то не держите этого в голове: хватит и того,' что в нем есть. А где растет лучшая лоза? Это давно известно: Вергилий писал, что «Бахус любит холмы». Еще он любит, как выяснилось позже, песчаные почвы, богатые фосфором и калием. Впрочем, многое зависит от микроклимата: крымский мускатный виноград, выращенный у Фороса, чуть лучше, чем созревший вблизи Алушты, на том же южном берегу, в тех же, собственно говоря,, субтропиках. Если вам доведется убирать виноград собственноручно, то постарайтесь начать с утра пораньше и приберегите для лучших друзей те грозди, которые висели этак в полуметре от земли,— говорят, они самые вкусные. Ну а если вы виноград покупаете, то в отсутствие консультанта-ампелографа руководствуйтесь внешним видом и здравым смыслом... Только одна ягода удостоилась своей, отдельной науки, и она же, единственная из всех, дала жизнь особому методу лечения. В южных санаториях больные проходят нередко курс ампелотерапии, или ви- ноградолечения, принимая внутрь под наблюдением врача до 2 кг винограда ежедневно. Это, наверное, самая приятная из медицинских процедур. Впрочем, еще приятнее есть виноград без медицинских показаний, просто для удовольствия. Чего вам и желаем.
■'/ «Вылет задерживается по метеоусловиям»... Эта фраза вызывает у авиапассажиров гамму эмоций: от глубочайшего уныния до бурного гнева. Так давайте же раз и навсегда разберемся, что это за метеоусловия, не позволяющие поднять и посадить оснащенный современными приборами самолет в современных аэропортах, со всей их электроникой и прочей навигационной техникой. Самые распространенные из пресловутых метеоусловий — низкие облака и плохая видимость: туман, морось, метель. По действующим в гражданской авиации правилам, для разных аэродромов и самолетов установлены так называемые минимумы погоды — условия, при которых разрешается посадка, например облачность над полосой не ниже 60 м, а видимость не меньше 800 м. Правда, упомянутые современные приборы, которые есть на многих аэродромах, позволяют опытному пилоту посадить машину и в худших условиях, но при самой современной электронике летчик должен увидеть полосу собственными глазами хотя бы за несколько секунд до посадки. Пожалуй, чаще всего скверная видимость случается осенью. Когда после первых холодов ненадолго возвращаются теплые и влажные воздушные массы, теплый воздух у холодной земли остывает, возникает температурная инверсия: температура с высотой растет, а не падает. Это и есть первейшее условие адвективных туманов и низкой облачности. Порой зоны туманов простираются на сотни километров, и если их заштриховать на обычной для наших обложек карте Если вылет задерживается, пожалуйста, не обижайтесь среднемесячных температур, то температур, пожалуй, и не увидишь. Какие тут полеты... Но бывает, что авиапассажир после долгого унылого сидения в чужом порту возвращается домой и с удивлением узнает, что здесь давно уже ясно и почти безоблачно. Узнает это и крепко обижается на Аэрофлот. Как правило, напрасно. Потому что и в ясные дни над удаленным от города аэродромом могут быть совсем не подходящие для полетов условия. Например, местный туман, гроза или град. А чем опасны грозовые облака? Молния может вывести из строя бортовую электронику и радиосвязь, а при прямом попадании в машину даже разрушить ее; градины способны основательно побить самолет — если принять во внимание его скорость. Но не в этом даже главная опасность. Перед тяжелым, готовым излиться облаком возникают восходящие воздушные потоки от ^ нагретой земли, внутри облака образуются мощные завихрения, а позади него — сильные нисходящие потоки. Вот где таится опасность. Болтанка внутри облака может быть столь сильной, что разрушит самую надежную конструкцию, а нисходящий воздушный поток способен внезапно бросить многотонную машину вниз — при заходе на полосу это особенно страшно. В общем, для отмены полетов по метеоусловиям есть веские основания. И если такое случится, не обижайтесь, пожалуйста, на мужественных пилотов и милых стюардесс. Займите себя чем- нибудь приятным и спокойно ждите перемены погоды. Ш Издательство «Наука» «Хнмня н жизнь», 1984 г., № 10 1—96 стр. Индекс 71050 Цена 65 коп.