Текст
                    ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
7
1979


/Л* 1 ffV.v Л" r--» •>* .«••''--* <<>
химия и жизнь Нэд»тся с IMS года Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР Nt 7 июль 1979 Репортаж Проблемы и методы современной науки Вещи и вещества Технология и природа Что мы едим Живые лаборатории Земля и ее обитатели Проблемы и методы современной науки Учитесь переводить Фантастика Портреты А почему бы и нет! Что мы пьем В. Станцо, М. Черненко. КЛЮЧИ К КАМАЗу В. Жвирблис. ЧТО ТАМ, В ЗАЗЕРКАЛЬЕ? С В. Зенин. ПУТЬ К ВОДЕ А. В. Рожков. ЧЕЛОВЕК ПОД ВОДОЙ Л. Е. Цитоловский. ФИЗИОЛОГИЯ СВОБОДЫ ВОЛИ В. В. Смирнов. КРИОХИМИЯ: ХОЛОД ВМЕСТО СПИЧКИ А. П. Греков, В. Я. Веселое. ГИДРАЗИН КОСМИЧЕСКИЙ ЭКОНОМНО И ЧИСТО Г. А. Романов, С. Н. Гляденов. ЧТО ДАЕТ ОСВЕТЛИТЕЛЬ Н. Е. Алешин, Э. Р. Авакян, Е. П. Алешин. РИС ВО ВСЕ ВРЕМЕНА Э. Наумова. ПЛОВ В. И. Артамонов. КРАСКИ ЦВЕТОВ Н. Катенина. И ПЧЕЛА С ПЧЕЛОЮ ГОВОРИТ К. В. Беклемишев. ЧТО ИЗВЕСТНО О НЕИЗВЕСТНЫХ ЖИВОТНЫХ? СТИХОТВОРЕНИЯ В. Н. БЕКЛЕМИШЕВА М. Богачихин. ЯПОНСКИЙ —ДЛЯ ХИМИКОВ Р. Шекли. ДОКТОР ВАМПИР И ЕГО ДРУЗЬЯ Б. Горецкий. В ИСТОРИИ НЕ ЗНАЧИТСЯ А. Бурмакин. КОЧЕВАЯ СВЕРХЦИВИЛИЗАЦИЯ? В. Сафонов. КОНВЕРТЫ РОБИНЗОНУ (продолжение) О. Ольгин. РАСТАЯВШИЙ ЛЕД 2 7 12 16 20 26 31 35 36 40 46 48 51 58 64 71 74 81 82 В4 91 НА ОБЛОЖКЕ - рисунок А. Астрини к стигме «Криохимия: холод вместо спички». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ - фрагмент картины самодеятельного художника Павла Леонова «Русские путешественники в Африке в ночное время спасают жителей от волков» — наивное воплощение вековой мечты человечества о крыльях. Крылья современных самолетов, тела космических ракет поддерживает тяга, создаваемая при сгорании реактивных топлив. Об одном из них рассказано в статье «Гидразин космический» ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ФОТОИНФОРМАЦИЯ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... 10 38 56 66 73 80 94 94 ПЕРЕПИСКА 96
Репортаж Ключи к КАМАЗу Из командировки мы привезли сувенир: ключи, обыкновенные ключи от зажигания и кабины восьмитонного самосвала -- одного из многих десятков, сошедших в тот день своим ходом с главного конвейера завода КАМАЗ. В город Набережные Челны, где завод КАМАЗ, мы ездили из города Нижнекамска, что в тридцати километрах оттуда. И наш путь проходил мимо производственного объединения «Нижнекамскнефтехим», о котором «Химия и жизнь» уже рассказывала (в 1975 г., №8), а потом мимо производственного объединения «Нижнекамскшина», где один шинный завод работает на полную мощность, а другой, который будет обувать главным образом грузовики КАМАЗа, строится. Мы расскажем о некоторых проблемах всех этих трех гигантских современных (здесь и далее читатель может подбирать сам любые достойные эпитеты) предприятий, относя-
щихся к единой, хотя и проходящей по разным ведомствам, цепи: каучук - шины - автомобили. 1. Вопросы, заданные нами главному инженеру производственного объединения «Нижнекамскнефтехим» Павлу Александровичу Вернову, сводились в сущности к двум: какие перед предприятием стоят проблемы и что могут сделать нефтехимики, чтобы улучшить качество шин и, в конечном счете, автомобилей КАМАЗа. Вернов немногословен, его ответы воспроизведены здесь прямо с диктофона: ...Комбинат наш, как вы знаете, вызывает известный интерес, у некоторых даже восторг. А проблем много, начиная с проектирования и сырья. Нефтяная проблема: добыча приволжской нефти стабилизируется, а качество ухудшается. По не зависящим ни от кого, кроме природы, причинам. Каучук при этом надо выпускать во все возрастающих количествах и все лучшего качества... Лучший в СССР синтетический каучук — изопреновый, стереорегулярного строения, делается у нас: СКИ-3. Начали производство безгелевого каучука той же марки. Это значит — изменили условия полимеризации (разработка ВНИИСК), и каучук пошел более однородный, разброс по молекулярному весу стал меньше, молекулярный вес увеличился, а с ним и когезионная прочность. То есть каучук стал жестче, прочнее на разрыв и знакопеременный изгиб. И получилось, что, повысив качество каучука, улучшив те его показатели, которые непосредственно влияют на пробег шин, мы, того не желая, подставили ножку шинникам... Хороший каучук жестче, поэтому он медленнее и хуже перерабатывается в резино- смесителях и на вальцах. Технология приготовления резиновых смесей на шинных заводах не приспособлена для работы с таким каучуком... Шинники, естественно,
стремятся повысить производительность своего оборудования, значит — требуют от нас каучук с меньшим молекулярным весом, с худшими свойствами. Где оптимальное решение? Наука мне его пока не дает. Институт синтетического каучука говорит одно, Институт шинной промышленности — другое. Истина, наверное, где-то посередине, но где именно? По самой простой логике мы должны равняться на шинников, на их технологию, их запросы. А если посмотреть еще на один ход вперед? Ведь нужна не сама шина — нужен долгий пробег автомобиля, нужны минимально возможные затраты на перевозки, сохраненное время, сохраненная нефть... 2. Каучук СКИ-3 безгелевый — ярко- желтый, похожий на мед раствор, медленно вытекающий из аппаратов полимеризации. Потом его выделяют из раствора, формуют в упругие тридцатикилограммовые бруски, запечатывают их в бумажные мешки и отправляют потребителям. Один из наших собеседников на заводе утверждал даже, что этот каучук — лучший из синтетических изопрено- вых не только в нашей стране; а вообще самый лучший... 3. У производственного объединения «Нижнекамскшина» есть, наверное, немало похожих проблем. Кое-что видно и снаружи. Оба предприятия и нефтехимическое, и шинное - новые, и развитие их, строительство новых производств идет не всегда так, как хотелось бы, и административные корпуса обоих объединений выглядят, если сравнить с цехами, скверно: строителей не хватает, строят только главное — цеха и жилье. Второй завод «Нижнекамскши- ны»., который сейчас достраивается под неусыпным надзором его директора Владимира Михайловича Терещенко, должен выйти на проектную мощность в 1981 году; это, утверждают хозяева, шинный завод будущего. И специализация здесь будет, как нигде, высокой: всего три типоразмера покрышек, два из них - для грузовиков КАМАЗа. 4. Генеральному директор) производ ственного объединения «Нижнекамскшина» Николаю Александровичу Зеленову мы задали те же вопросы, что и нефтехимикам. Ответы были, разумеется, другими: ...Проблем у нас много — и со строительством, и с производством. И с сырьем тоже бывают. На хваленый безгелевый СКИ-3 все шинные заводы дали отрицательные заключения. Не получаются с ним резиновые смеси, соответствующие ГОСТу. Вообще же для приготовления этих смесей мы берем синтетический каучук четырех типов плюс натуральный. Что пробег шин зависит и от химиков, и от шинников — это и ребенку ясно. От всего зависит качество шины: и от каучука, и от корда, и от химических добавок... А у нас, к примеру, еще нет металлокорда для легковых шин, зато устаревшего вискозного корда хватает. От нас требуют высокого качества шины, а на чем качество — на вискозном-то корде? Или другой пример. В проект нашего второго завода заложены и такие материалы, которые промышленностью только-только осваиваются. Например, капрон-30, корд из которого в полтора раза прочнее. Шина будет эластичнее, легче. Внутреннее трение в ней будет меньше. Значит, меньше будет тепла, которое, как известно, ускоряет износ. И на сборке выигрыш во времени, и в труде: шина с таким кордом будет из меньшего числа слоев. И автомобиль от такой шины выиграет: легче шина — меньше нагрузка на оси, на подвеску. Словом, выигрыш буквально во всем! ...Только корда такого у нас еще нет, и не ясно, когда будет. И придется, наверное, на ходу, в процессе строительства, много чего менять. Если бы качество только от нас зависело... Еще серьезное дело — пресс-формы. Вот у импортных покрышек рисунок протектора сложнее, и оттого у них боковой занос меньше, и ходят такие покрышки дольше. Могли бы и мы увеличить глубину рисунка, усложнить его. Но не смогли бы тогда вынимать их, такие покрышки, из пресс-форм. Из наших разъемных пресс-форм (они из двух половинок, скрепляемых в горизонтальной плоскости) покрышку с глубоким рисунком не вынешь: брак пойдет — срыв шашек. Чтобы усложнить рисунок, нужны секторные пресс-формы из четырех или восьми долек, а их у нас почти не делают. Наш завод, во всяком случае, их не имеет. А секторные пресс-формы дали бы, кстати, и возможность работать на более жестких смесях... 5. А потом мы, корреспонденты «Химии и жизни», предложили собраться вместе нашим хозяевам, нефтехимикам и шинникам, чтобы продолжить обмен мнениями. Первый секретарь 4
Нижнекамского горкома КПСС Иль- дус Харисович Садыков это предложение поддержал и принял участие в дискуссии. И еще, кроме руководителей и ведущих специалистов двух нижнекамских объединений, за столом переговоров оказались главный инженер Всесоюзного объединения «Союзшина» К М. Пи- скотин и заместитель директора Омского шинного завода Б. П. Волч- кевич — они в это время тоже были в Нижнекамске. Фрагменты магнитофонной записи этой встречи следуют ниже. 6. Верное. От меня все время требуют коге- зионную прочность, мне твердят: у вашего каучука не хватает когезионной прочности*. И весь последний год мы над этим работали. Повысили ее. В одной из партий получили (с добавками) вообще фантастические цифры... Зеленое. И ни один шинный завод на этом каучуке работать не смог. Волчкевич. «Хороший» каучук... Нам пришлось на сутки остановить производство. Из последовавшего обмена мнениями и репликами выяснилось окончательно: что нижнекамские нефтехимики дают по сравнению с другими заводами лучший синтетический каучук; что высокая когезионная прочность каучука СКИ-3 шинникам ни к чему и, более того, что когезионная прочность, точнее, растущая параллельно с нею жесткость каучука так усложняет приготовление резиновых смесей, что... Верное. Так скажите мне определенно, какой каучук вам нужен, в каком направлении нам работать? Какие требования вы предъявляете к хорошему — без кавычек — каучуку? Зеленоа. Чтобы он был похож на натуральный и не требовал термопластификации. Вот и все. Коротко и ясно. Верное. То есть каучук с большим молекулярным весом и одновременно мягкий... * Пора, очевидно, сделать пояснение. Согласно БСЭ (т. 12, с. 366), «когезия (от лат. cohaesus — связанный, сцепленный) — сцепление молекул (атомов, ионов) физ. тела под действием сил притяжения. Это силы межмолекулярного взаимодействия, водородной связи и (нли) химической связи. Они определяют совокупность физ. и физи- ко-хим:. свойств вещества: агрегатное состояние, летучесть, растворимость, механич. свойства и т. д.». Чтобы получить мягкий каучук, я должен поднимать температуру полимеризации — других методов у производства нет. Поднимаем температуру — образуются олиго- меры, летучих станет больше, качество не то, прочностные свойства... Зеленое. А если вы нам даете хороший с вашей точки зрения каучук, мы добавляем в него столько мягчителен, что от этих- ваших хороших свойств ничего не остается. А ничего другого мы не можем — не подходят технология, оборудование... Далее перешли к безгелевому каучуку, и Вера Никитична Зелено- ва, начальник ЦЗЛ «Нижнекамск- шины», сказала: ...Окончательно оценить безгелевый каучук мы пока не можем. Если бы нам его давали регулярно, мы могли бы как-то приспособиться, набрать статистику. А то ведь получаем то такой, то этакий. Верное. Мы пока не можем, как бы ни хотели, давать вам только безгелевый каучук. Продукт у нас идет с двух производств. Вот закончим вторую очередь, тогда... Пискотин (Вернову). Скажите, а почему вы не хотите вести работы по саженапол- ненному каучуку? Диссертаций уже штук пять защищено на эту тему, англичане над порошковой технологией резины работают сейчас капитально — в основном ею и занимаются. Эта технология поддается автоматизации на все 100%... Верное. Ну, это надо объединять «Союз- каучук» и «Союзуглерод»... Садыкоа. Вот и надо создавать лабораторию при сажевом заводе* * И если эта технология так перспективна, как вы говорите, то дорабатывать ее побыстрее и запускать в производство. Вопрос не только технический — социальный! Зеленоа. Нам бы каучук без бумажной упаковки... Верное. Без бумажной упаковки со временем будем давать — пневмотранспортом, с завода на завод. Зеленое. И чтобы он не был горячим... Садыков (корреспондентам). Очень заняты наши производственники сегодняшними проблемами. Говорить про перспективу, может быть, нет и настроения. А вообще, мне кажется, надо здесь, в Нижнекамске, институт создавать. Хороший институт или сильный филиал хорошего института — научный центр, чтобы комплексно и быстро решать проблемы наших производств. Корр. А как относятся к этому министерства? Садыков. Прислушиваются пока. Я еще раз хочу сказать — нужен комплекс! Здесь производим каучук, шины, здесь будут теху глерод производить, испытательный полигон КАМАЗа рядом. Значит, комплекс- * В Нижнекамске строится еще и завод технического углерода 5
ные, межотраслевые решения могут здесь появиться быстрее, чем где-то на стороне. И средств потребуется немного: лабораторная база и у химиков, и у шинников хорошая. И люди квалифицированные есть. Конечно, понадобится оборудование... Этот вопрос — о научном центре — мне кажется очень важным. И для будущих решений «стыковых» вопросов, и для развития нашего Нижнекамского территориально- производственного комплекса в целом... 7. Еще одна реплика из дискуссии: ГОСТ на каучуки составлен в большей степени с учетом интересов поставщика, чем потребителя... Почти те же слова — только теперь не о каучуке, а о шинах — мы услышали и на следующий день в Набережных Челнах, в Управлении главного конструктора производственного объединения «КАМАЗ»... 8. Из беседы с заместителем главного конструктора Камского объединения по производству грузовых автомобилей (КАМАЗ) Рамилем Абдрегви- чем Азаматовым, работающим на КАМАЗе с первых дней (заводской пропуск № 13): Разумеется, от шин зависят и эффективность, и качество нашего автомобиля! И наших будущих конструкторских разработок — тоже. Судите сами, комплект шин A1 штук, каждый может пересчитать сам) для грузовика КАМАЗ — это приблизительно 12% его общей стоимости. Но машина проходит без капитального ремонта 300— 350 тысяч километров, покрышки же — лишь 60—70 тысяч. Выходит, что за время эксплуатации машины нужно сменить пять комплектов шин... Не хочу этим сказать, что нам дают плохие шины. По сравнению, например, с шинами для минских самосвалов наш комплект значительно легче, а для автомобиля это лучше—меньше нагрузка на оси, особенно на плохих дорогах. От качества шин во многом зависит долговечность автомобиля и в какой-то степени — расход топлива. В наших покрышках допускается небольшой — пятимиллиметровый— дисбаланс. Мелочь? Но она означает, что многотонную массу автомобиля нужно каждый раз, на каждом обороте колеса поднять на пять миллиметров. Без затрат энергии это невозможно, и мелочь оборач ивается заметными потерями горючего. Несколько лет назад вместе с сотрудниками Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ) мы составили современные технические требования на шины для грузовых автомобилей (не только наших). Поставили условия более строгие, чем ГОСТ. В этих требованиях впервые были записаны как контролируемые параметры величины дисбаланса, потерь на качение, бокового и осевого биения. Согласовали документ со всеми заинтересованными организациями, с шинниками в том числе. Доказали, что так надо, что такое ужесточение — на пользу делу. И что же? Полтора года проработали по новым условиям, а потом шинники (ВПО «Союзши- на», начальник А. Н. Жеребцов) отменили их. И сейчас шинная промышленность опять работает по ГОСТу, который интересы поставщиков учитывает в большей степени, чем интересы потребителей... Мы сейчас разрабатываем новые «КАМАЗы». Конструкторы стремятся распределить нагрузки по осям автомобиля равномернее, чтобы предотвратить тем самым преждевременный износ более нагруженных покрышек. Новой машине нужны будут особые — широкопрофильные шины, а их пока никто не разрабатывает и разрабатывать не собирается. В СКБ Омского шинного завода сделали было шину повышенной проходимости, и наши самосвалы хорошо ходят с такими шинами. Но начальство по шинной части ходу омской шине почему-то не дает... Концентрация научных сил на главных направлениях — дело хорошее, а вот монополия в науке... 9. Нижеследующий небольшой документ изначально не имел отношения к нашему очерку. Это записка известного советского ученого-химика, действительного члена Академии наук, в поддержку публикации статьи двух других ученых: «Я очень прошу авторов несколько развить страшную в наши дни проблему ведомственности, которая безнаказанно хоронит все «чужое» и осуществляет любую бездарность — была бы своя. Это теперь стало тормозом для развития страны». Записка печатается здесь с ведома и согласия ее автора, который, как и мы, надеется, что совершенствование управления народным хозяйством, поставленное в повестку дня XXV съездом партии, позволит решить и те проблемы, о которых здесь рассказано. Ключи к будущим успехам КАМАЗа, очевидно, в руках не только нижнекамских химиков и шинников. Но и в их руках — тоже. В. СТАИЦО, М. ЧЕРНЕНКО, специальные корреспонденты «Химии и жизни» 6
Проблемы и методы современной науки Что там, в Зазеркалье? 8. ЖВИРБЛИС В анналы науки 1978 год впишется как год, в котором было совершено одно из крупнейших открытий XX века: теперь можно считать установленным, что в природе принцип зеркальной симметрии, или сохранения четности, имеет весьма ограниченную сферу влияния. Эксперименты показали, что силы слабого взаимодействия способны проявлять себя не только в процессах типа бета-распада, идущих с нарушением четности, но и в электромагнитных явлениях. В свою очередь электромагнитные взаимодействия лежат в основе всех сил, участвующих в построении атомов из электронов и ядер, молекул из атомов, а также твердых тел из ионов, атомов и молекул. Это открытие представляет собой заметный шаг вперед на пути к созданию общей теории физических взаимодействий, так как оно, видимо, позволит сократить число известных нам сил с четырех до трех: если прежде отдельно рассматривались ядерные, электромагнитные, слабые и гравитационные взаимодействия, то теперь слабые и электромагнитные взаимодействия могут считаться лишь различными проявлениями одной и той же силы, для которой еще даже нет специального названия. По аналогии с электромагнетизмом, объединившим в прошлом веке электрические и магнитные явления, эти взаимодействия предлагается называть «электрослабыми»; однако привьется ли этот термин, пока неизвестно. Несколько слов об истории проблемы. До 1956 г. считалось, что между нашим миром и его зеркальным отражением вообще не существует никакой объек- 7
тивной разницы. Иначе говоря, казалось совершенно естественным, что если один экспериментатор будет вести наблюдения, как обычно, а другой станет следить за показаниями приборов с помощью зеркала (более строго следует говорить об экспериментаторах, один из которых пользуется «левой», а другой «правой» системой прямоугольных координат), то какие бы опыты при этом ни ставились, их результаты будут совершенно одинаковыми, и экспериментаторы, сколько бы ни спорили, не смогут решить — кто из них видит свою установку без помощи зеркала (или чья система координат «правильная»). Но в 1956 г. было высказано предположение, что при |-j -распаде пространственная симметрия нарушается. Это предположение было вскоре подтверждено экспериментально: если Р -распад ядер 60Со шел в магнитном поле, то образующиеся электроны летели преимущественно в сторону одного из магнитных полюсов. Теперь наблюдатель, обнаруживший, что на его установке электроны летят в сторону другого полюса, мог твердо заявить, что ему подсунули зеркальное отражение. На протяжении последующего десятилетия явление несохранения четности в слабых взаимодействиях широко обсуждалось. В частности, в 1959 г. Я. Б. Зельдович (СССР) высказал предположение, что слабые взаимодействия способны проявляться и при взаимодействиях электромагнитного характера: а именно все вещества, которые считаются оптически неактивными, должны обладать способностью вращать плоскость поляризации света (то есть четность должна нарушаться в так называемых атомных переходах). А в 1967 г. С. Вайнберг (США) и почти одновременно с ним А. Салам (Пакистан) создали теорию, согласно которой слабые и электромагнитные взаимодействия объединялись в один класс. В чем заключается различие между электромагнитными и слабыми силами? Если электрон отталкивается от электрона или притягивается к протону, то при этом заряды частиц остаются неизменными; если же нейтрон, как это происходит при |i -распаде, превращается в протон, электрон и нейтрино, то такой процесс сопровождается передачей заряда. А вот модель Вайнберга — Сала- ма предусматривала возможность существования так называемого нейтрального тока,^ то есть слабого .взаимодействия без передачи заряда. Этот важный вывод новой теории был вскоре подтвержден экспериментально: в .1973 г. большой группе сотрудников Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН, Женева) удалось наблюдать рассеяние нейтрино на электронах. Эксперименты в ЦЕРНе сделали весьма правдоподобной теорию Вайнберга — Салама, но считать ее окончательно доказанной было еще нельзя. Для проверки предлагались различные варианты опытов, причем тщательнее всего обсуждались эксперименты с тяжелыми атомами, впервые рассмотренные К. и М. Бушиа (Франция). Одна из возможностей, предложенная И. Б. Хрипло- вичем (СССР), состояла в изучении оптической активности паров таллия свинца и висмута. Главная сложность такого эксперимента заключалась в том, что даже в лучшем случае ожидаемые углы вращения плоскости поляризации света должны быть ничтожно малыми, порядка одной тысячной доли секунды. Надежно измерить такую величину вообще необычайно трудно; вместе с тем даже магнитное поле Земли способно служить источником помех, маскирующих эффект. Тем не менее эксперименты в этом направлении начались сразу в трех научных центрах — в Англии (Оксфорд), США (Сиэтл) и СССР (Новосибирск). Первые сообщения, появившиеся в 1976 г., были мало обнадеживающими: американские и английские ученые не обнаружили эффекта, предсказанного теорией Вайнберга — Салама для паров висмута. Но в 1978 году появились публикации сотрудников Института ядерной физики Сибирского отделения АН СССР Л. М. Баркова и М. С. Золотарева («Письма в ЖЭТФ», 1978, т. 27, с. 379; 1978, т. 28, с. 544), в которых сообщалось, 8
наконец, о долгожданном успехе: приняв все меры предосторожности и пользуясь точнейшей экспериментальной методикой, исследователи получили на парах висмута результат, отклоняющийся от предсказанного теорией Вайнберга — Салама всего на 10%. Этот успех во многом предопределили теоретические работы сотрудника того же института И. Б. Хрипловича. Результаты советских ученых будут, конечно, подвергнуты тщательной проверке*. Но тем временем сама теория Вайнберга — Салама получила еще одно независимое подкрепление: в Стэн- фордском центре линейных ускорителей (США) группа Ч. Прескотта наблюдала нарушение симметрии в опытах по рассеянию продольно поляризованных электронов на дейтронах и протонах («Physics Letters», 1978, v. 77В, p. 347). Оказалось, что левополяризованные электроны (как бы вращающиеся влево по направлению движения) взаимодействуют с ядрами сильнее, чем электроны, поляризованные вправо, причем в относительном выражении это различие, как и предсказывается теорией Вайнберга— Салама, достигает 1СГ4. Тут следует отметить одно важное обстоятельство, касающееся приоритета. Барков и Золотарев первыми в мире наблюдали несохранение четности в атомных переходах и подтвердили тем самым теорию Вайнберга — Салама: их работа была уже опубликована, когда в Стэнфорде еще только ставились эксперименты. Однако информацию об * Имеется предварительная информация о том, что американские и английские исследователи в самое последнее время тоже стали наблюдать эффект на парах висмута; аналогичный результат дали и эксперименты группы в Беркли (США) на парах таллия. успехе американской группы немедленно распространили наиболее известные органы научной печати («Nature», «New Scientist», «Science News»), в результате чего у читателей, еще не знакомых с только что появившимися публикациями в более специальном издании, в «Письмах в ЖЭТФ», могло сложиться впечатление, что первыми были Прес- котт и его соавторы (сославшиеся, однако, в своей статье на работу Баркова и Золотарева). Надо полагать, что пройдет еще немало времени, прежде чем удастся до конца осмыслить возможные последствия сделанного открытия: видимо, в связи с ним придется пересмотреть многие теоретические представления о том, что может происходить в природе, оказавшейся, вопреки ожиданиям, явной левшой. Например, удастся логично объяснить то удивительное обстоятельство, что в мире живого встречаются лишь одни и те же зеркальные изомеры молекул: в 1966 г. японский исследователь Ю. Ямагата («Journal of Theoretical Biology», 1966, v. 11, p. 495), а в 1975 г. советский физик В. С. Летохов («Physics Letters», 1975, v. 53A, p. 275) показали, что нарушение электромагнитной симметрии в результате вклада слабых взаимодействий может приводить к возникновению небольших различий в физико-химических свойствах зеркальных изомеров; в результате жизнь представится, наконец, плодом строго закономерной эволюции вещества, лишенной всякого элемента случайности. Еще более серьезные проблемы ставит связь симметрии взаимодействий с законами сохранения: ведь нарушение равновесия между «левым» и «правым» может происходить лишь в открытых системах, под действием внешних сил. Но что следует понимать под внешними силами в случае отдельных атомов и молекул? Несохранение четности при электрослабых взаимодействиях сокрушает традиционное представление о гармонии природы, выражающейся в строгой зеркальной симметрии всех явлений. Но может быть, высшая гармония как раз и заключается в том, что зеркало, за которое путешествовала Алиса, чуть- чуть кривое? В оформлении статьи использованы иллюстрации английского художника Джона Тенниела к первому изданию книг Льюиса Кэрролла «Алиса в стране чудес» и «В Зазеркалье» 9
последние Огонь без дыма Обнаружены реакции горения, при которых образуются только конденсированные продукты. Безгазовое горение уже испопьзуется дпя синтеза неорганических соединении Пословица «нет дыма без огня» прочно связывает в нашем сознании процессы горения с неконденсированны- ми продуктами сгорания топлива. В самом деле, твердые частицы дыма подымаются над кострами, печными и заводскими трубами в газовом потоке, причем объем образующихся газов в сотни раз превышает объем сгоревшего топлива. Теория и практика горения-уже не одно десятилетие привлекают внимание физикохимиков. Но до сих пор изучались главным образом те реакции, которые приводят к образованию газообразных продуктов: так сгорают дрова, уголь, моторное и ракетное топливо, взрывчатые вещества. И хотя первые попытки исследовать системы с полностью конденсированными продуктами сгорания (то есть горящие без выделения газов) предпринял еще в прошлом веке Н. Н. Бекетов, до недавнего времени не существовало ни теории горения таких систем, ни сколько-нибудь существенного практического использования подобных реакций. Десять лет назад в отделении Института химической физики в Черноголовке был обнаружен новый класс реакций горения, образующих полностью конденсированные продукты. В роли горючего в этих реакциях выступают, как правило, металлы (титан, цирконий, гафний, ниобий и другие), в роли окислителя — неметаллы (бор, углерод, кремний, сера, селен, азот). Позднее в Черноголовке и других институтах были исследованы режимы горения в системах металл — металл, неметалл — неметалл, металл — водород, металл — фосфор. Во всех этих реакциях га^ы практически не выделяются, а образуются лишь конденсированные продукты — бориды, карбиды, силициды, халькргениды, нитриды, гидриды. Химическая простота такого горения и возможности практического применения его продуктов вызвали боль- известия шой интерес к подобным процессам. Недавно на заседании Президиума Академии наук СССР с докладом о последних достижениях в этой области выступил доктор физико-математических наук А. Г. Мержанов. Различия свойств исследованных горючих и окислителей определяют многообразие механизмов горения. Например, в системах Мо — В, Nb — С, Та — С реакции протекают в твердой фазе. Зерно металла покрывается слоем продукта, который разделяет реагенты и замедляет скорость процесса. Не удивительно, что при таком механизме скорость волны горения невелика — от 0,3 до 1 см/сек. Совсем иная картина горения в боре или углероде титана и циркония. Еще не вступив в реакцию, металлы плавятся, смачивают частицы окислителя, влекомые капиллярными силами, растекаются по их поверхности. Понятно, что при капиллярном растекании процесс ускоряется, скорость волны горения достигает 10—15 см,с. Исследование тонких механизмов безгазового горения продолжается. Но уже сейчас ясно, что новые процессы найдут практическое применение. При горении многих безгазовых систем развивается температура 3000—3700°С. При этом жидкие продукты активно взаимодействуют с другими материалами и, остывая, образуют весьма прочный сварной шов. Таким способом удалось уже соединить пары графит — графит, графит — ниобий, молибден — нержавеющая сталь, которые иными методами сваривать чрезвычайно трудно, а то и вовсе невозможно. При безгазовом горении легко регулировать химический и фазовый состав конечных продуктов. Это обстоятельство позволило создать новый эффективный метод синтеза неорганических соединений — самораспространяющийся высокотемпературный синтез, или коротко СВС. Методом СВС уже получены карбиды, нитриды, бориды, силициды, различные интер металл иды, халькогениды, гидриды — всего около 150 соединений. Их отличают высокая чистота и однородность, практически недостижимые в традиционной технологии порошковой металлургии. Достаточно сказать, что абразивные материалы из карбида титана марки СВС (полученные совместно специалистами Института химической физики и Института проблем материаловедения
последние АН УССР) успешно конкурируют с алмазными и даже превосходят их. На Полтавском заводе искусственных алмазов, где применяются новые абразивы, экономический эффект от их использования составил в прошлом году 29 миллионов рублей. Вообще же метод СВС дает принципиальную возможность получить любой известный материал (а наверное, и неизвестный ныне) — надо только подобрать состав горючей смеси и условия горения. /И. ЮЛИИ Металлический ксенон Подвергнув высокому давлению замороженный ксенон, удалось превратить его в металл. Металлический ксенон оказался сверхпроводником. История химии развивалась таким образом, что знакомство с химическими элементами шло от середины Периодической таблицы к ее периферии, от широко распространенных веществ — к все более редким, от твердых тел — к газообразным. Среди относительно редко встречающихся в природе элементов, занявших — неожиданно даже для специалистов— видное место в науке и технике сегодняшнего дня, одним из самых заметных в последнее время становится инертный газ ксенон. В 1961 г. канадский химик Н. Барт- лет сумел получить первое химическое соединение инертного газа — гексафторплатинат ксенона. Эта ласточка сделала весну — ксенон превратился в элемент, с которым все чаще приходится иметь дело и который вызывает все большой интерес у исследователей. Заинтересовались ксеноном и специалисты, изучающие поведение веществ в экстремальных условиях. В 60-х годах начались теорети- известия ческие, а затем и экспериментальные исследования фазового перехода, при котором твердый ксенон из диэлектрика должен превращаться в проводник, то есть становиться металлом. В начале этого года в Институте физики высоких давлений АН СССР Е. Н. Яковлевым, Ю. А. Тимофеевым и Б. В. Виноградовым был получен металлический ксенон и изучены некоторые его свойства («Письма в ЖЭТФ», т. 29, вып. 7, с. 400—402). Эксперименты проводились на той же установке, на которой ранее удалось впервые в мире получить металлический водород (см. «Химию и жизнь», 1975, № 4)^Пресс с камерой высокого давления, состоящей из двух наковален, изготовленных из синтетических алмазных поликристаллов, помещали в криостат. Наковальни охлаждались до температуры ниже точки плавления ксенона A61 К), после чего к .их поверхностям через подогреваемый капилляр подводили газообразный ксенон, который конденсировался в виде тонкого слоя твердого вещества. Затем давление в камере увеличивали и по резкому — на несколько порядков — падению электрического сопротивления образца твердого ксенона между наковальнями регистрировали его переход в металлическое состояние. После дальнейшего охлаждения образца до температуры жидкого гелия наблюдалось дальнейшее падение электрического сопротивления металлического ксенона— до величин, характерных уже для сверхпроводника. Эффект сверхпроводимости наблюдали при повышении температуры вплоть до 6,8±0,1 К. Д. АНДРЕЕВ
Проблемы и методы современной науки Путь к воде Кандидат химических наук С. В. ЗЕИИН На развилке трех караванных дорог стоит человек. Он знает, что где-то впереди есть оазис. Но какая из дорог ведет кратчайшим путем к воде? Поразмыслив, человек направляется по средней дороге. Но через день он вновь встречает развилку и, отдохнув, решает не сворачивать в сторону, а идти вперед. Но когда после дневного перехода перед ним опять открывается целый веер дорог, идущих в разные стороны, он решает взять левее. А чтобы в случае чего не блуждать уже хожеными тропами, рисует схему пройденного пути. После четвертого дневного перехода, когда во фляге оставалось уже совсем немного воды, путник убедился в том, что явно сбился с пути, и резко свернул направо. Шестой и седьмой дни прошли в мучительных поисках верного направления, и, наконец, на восьмой день измученный человек достиг спасительного оазиса. Но, отдохнув и на свежую голову изучив свой маршрут, путник с огорчением увидел, что шел к воде не самой лучшей дорогой и мог бы сэкономить два дня, если бы на четвертый день не уклонился в сторону (рис. 1). Впрочем, недовольства собой у него поубавилось, когда выяснилось, что в один день с ним оазиса достигли два человека, вышедших из того же самого начального пункта двумя днями раньше. Как оказалось, каждый из них шел своей дорогой (рис. 2, 3), считая ее наилучшей. Когда же путешественники сопоставили свои зарисовки, то убедились, что могли достичь оазиса всего на пятый день (рис. 4), если бы заранее знали полную схему всех дорог. Анализу подобных схем посвящен особый раздел математики — так называемая теория графов. Каждый отрезок пути — это линейный граф; число графов, сходящихся в одной точке, характеризует степень их разветвленности. Совокупность всех связных графов позволяет не только найти кратчайший путь к цели, но и получить полное представление обо всех возможных путях. Причем, как всякий математический метод, теория графов позволяет анализировать любую цепь взаимосвязанных событий, в том числе и событий, протекающих при химических реакциях. Например, процесс образования воды при сжигании смеси водорода и кисло- 12
рода только в школьных учебниках описывается простенькой реакцией 2Н2 + 02 = 2Н20. В действительности сово ку пность всех протекающих при этом превращений оказывается не проще лабиринта дорог, в котором чуть не заблудились путешественники. Действительно, согласно существующим представлениям*, реакция водорода с кислородом насчитывает более десятка элементарных стадий: 1. Н2 + 0?-^Н' + НО'2 2. Н' + Н -^ Н2 3. Н' + 02— НО' + О*. 4. НО • + Н, —Н20 + Н- 5. О: + н2-^но- + н- 6. но- + о2-^но2 + О: 7. Н • + НО-^ Н20 8. Н02" + Н ■ -+■ Н202 9. НО • + НО • -к Н202 ю. н2о2^н2о + о: 11. Н' + Н2.02—ОН' + Н20 12. О: + 0:^02 13. к + но-—н2 + о: Как в этих условиях представить себе наглядно путь к воде от водорода и кислорода? Договоримся обозначать каждую из перечисленных выше элементарных стадий кружком-ячейкой с соответствующей цифрой внутри; если продукт, образующийся в результате одной стадии, служит исходным веществом для другой, то эти кружки мы имеем право соединить чертой-графом. Полная схема всех тринадцати стадий горения смеси водорода и кислорода изобразится тогда в виде затейливой, но вполне обозримой сетки (рис. 5). Глядя на эту схему, мы, например, можем сразу же сказать, что продукты превращения первой стадии (Н2 + 02) буДУт участвовать во второй (Н' + + Н'), третьей ('Н* + 02), седьмой (Н" + + НО"), восьмой (Н02 + Н'), одиннадцатой (Н' + Н202) и тринадцатой (Н* + + НО') стадиях и что наикратчайшие пути от первой стадии к воде лежат через седьмую и одиннадцатую стадии: 1-^7-^Н20, 1-И1-ЧН20. Однако это еще не означает, что именно в этих направлениях главным образом и развивается реальный процесс. На грех схемах — маршруты. выбранные первым, вторым и третьим путешественниками * Н. Н. Семенов. Химическая кинетика и реакционная способность. M.f «Наука», 1958.
Прежде всего, вернемся к уже использованному сравнению. Время, затрачиваемое путником на один шаг (так сказать, на внутреннее движение), равно примерно 0,5 секунды; длительность же однодневного перехода (то есть внешнего движения) примем равным 14 часам ^ 50 000 секундам—ведь речь шла о жизни и смерти и надо было идти, не останавливаясь. Иначе говоря, продолжительность одного перехода, выраженная в собственном масштабе времени путешественника, составит 50 000 : 0,5 = 100 000 единиц. В молекуле время нахождения электрона на орбитали равно примерно 10—'7 секунды, а продолжительность одного элементарного акта составляет около Ю-12 секунды. То есть путь от исходного вещества к продукту реакции занимает в собственном масштабе времени молекулы те же 100 000 единиц. Значит, используемая нами аналогия достаточно точна. С точки зрения одного путника самая лучшая дорога —самая кратчайшая. А теперь представьте себе, что по всем существующим дорогам пустыни в путешествие отправились многие тысячи людей, ни один из которых не знает точного направления. Тогда по самому короткому маршруту в единицу времени обязательно пройдет максимальное число людей. Точно так же если за какое- то время по двум путям 1 —*-11 —>- НоО и 1-»- 7-^Н20 образовалось 2 • 1000 = = 2000 молекул воды, то за это же время по четырем путям — 1—^1 3—►- 4—»- -^Н2<Э, 1-** 2-М —Н20, 1—3—4 — -Н2Ои 1 — 8 —10— Н20 —образуется 4 • 1000 = 4000 молекул воды. В схеме, изображающей все возможные пути превращения водорода и кислорода в воду, есть,- однако, одна особенность, существенно отличающая ее от схемы дорог. Путник стремится к оазису, но может в принципе идти, сам того не ведая, и в противоположную сторону. А вот молекулы не всегда способны вернуться в предшествующее состояние: среди химических превращений встречаются как обратимые, так и не обратимые. На схеме химических превращений обратимые процессы изображены жирными линиями, а необратимые — тонкими линиями со стрелками; в совокупности все эти процессы образуют сложную разветвленную сеть, отражающую реальные связи между различными стадиями реальной реакции. Иными словами, такая схема есть структура данного химического превращения. Какую пользу можно извлечь из по- Общая схема путей к оазису; цветной линией показан кратчайший путь добного метода изображения химических превращений? Оказывается, такая схема, которая на первый взгляд может показаться чисто формальной, позволяет оценить суммарную скорость процесса. Вот как это можно сделать. Частицы Н и О, как бы растекаясь по замысловатой разветвленной схеме, не так-то просто приходят к состоянию, именуемому водой. Но процессы, происходящие на каждом этапе пути, несложно выразить в численном виде. Например, пусть на стадии 1 превращается количество вещества, которое мы примем за единицу, и за единицу же примем продолжительность каждой стадии. Теперь посмотрим внимательно на схему, изображенную на рис. 5. Мы можем убедиться, что через единицу времени исходные вещества, превратившись в продукты, окажутся в ячейках 2, 3, 7, 8, 11 и 13 и примут участие в соответствующих стадиях превращения; при этом в каждой ячейке окажется по 1 6 части первоначального вещества. Еще через единицу времени в ячейках 1, 5 и 4 окажется по 1 )8 части первоначального количества вещества (оно попадет сюда из ячейки 2), в ячейках 4, 5, 6 и 12 — по 1 74 части (из ячейки 3), образуется 1 б часть воды (из ячейки 7) и т. д. С помощью такого расчета можно определить общее количество воды, образовавшееся на каждой стадии, то есть в каждый момент времени, а затем на основании этих данных построить кинетическую кривую, отражающую накопление продукта реакции с течением вре- 14
Взаимосвязи между элементарными стадиями реакции взаимодействия водорода с кислородом J6> 0,25 0,05 Н 5 •1012 сек Теоретическая кинетическая кривая образования воды мени, выразив последнее уже не в условных единицах, а в секундах (рис. 6). Константа скорости горения смеси водорода и кислорода, полученная в результате этого расчета, основанного на анализе чисто качественной картины явления, оказывается близкой по порядку константе, полученной в результате прямых наблюдений. Практические выводы, которые можно получать при использовании теории графов, делают эту теорию весьма полезной для самых разных отраслей знания — повсюду, где применяется понятие события. Это может быть не только химия, но и физика и биология, и экономика, и социология. При этом удается понять причины возникновения подчас парадоксальных ситуаций. Представьте себе, что встречаются пять человек и начинают обсуждать какой-то поступок общего знакомого. Будем считать, что двое оценивают этот поступок положительно, а трое — отрицательно. То есть, по мнению большинства, поступок должен заслуживать порицания. Но после более или менее продолжительных дебатов ситуация может разительно измениться: голосование совершенно неожиданно даст поступку положительную оценку... ЧТО ЧИТАТЬ О ТЕОРИИ ГРАФОВ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИИ В ХИМИИ 1. О. О р е. Графы и их применение. М., «Мир», 1965. 2. М. И. Т ё м к и н. Механизм и кинетика сложных каталитических реакций. М., «Наука», 1970, с. 57—72. 3. И. В. Б е р е з и н, А. А. К л е с о в. Практический курс химической и ферментативной кинетики. M., Изд-во МГУ, 1976, с. 284—311. 4. Д ж. Риордан. Введение в комбинаторный анализ. М., «Мир», 1964. Технологи, внимание! ДЛЯ ОМАГНИЧЕННЫХ ВОД Предложен быстрый и надежный способ определения степени омагничивания воды. Он основан на рН-метрическом, ко нду кто метрическом или нефелометрическом измерении скорости кристаллизации солей жесткости при подще- лачивании одинаковых проб омагниченной и неомагниченной жидкости. Новый метод чувствительнее известных до сих пор. Он может быть использован как в лабораторных, так и в производственных условиях. «Химическая промышленность», 1979, № 2 БУМАГА, «ЛЕГИРОВАННАЯ» СИНТЕТИКОЙ В производстве бумаги и картона в последнее время наряду с традиционным сырьем все шире используют синтетические полимеры. Недавно в институте физической химии АН УССР и УкрНПОбум- проме разработан метод получения нового сорта пласто- бумаги, в которой полимер химически связан с основой. Эта бумага обладает повышенной термо- и водостойкостью, она лучше противостоит атмосферным воздействиям, гниению, действию растворов кислот и щелочей. Количество полимера в бумаге можно менять в широких пределах в зависимости от того, какие свойства нужно ей придать. «Целлюлоза, бумага и картон». 1978, № 1 15
Человек под водой А. В. РОЖКОВ, отдел подводной биомедицины НИИ гигиены водного транспорта В октябре 1956 года в одном из норвежских фьордов произошло знаменательное событие. Английский военный водолаз лейтенант Дж. Вуки провел 5 минут на глубине 180 метров. Выдающееся достижение! Рекорд! Отважный лейтенант и организаторы спуска принимали поздравления... В то время глубоководными погружениями занимались главным образом военные, что, естественно, создавало определенные трудности в обмене информацией. Вероятно, поэтому англичане не знали, что еще десятью годами раньше советские водолазы Б. А. Иванов, И. И. Выскребенцев и С. П. Кийко достигли двухсотметрового рубежа. И это был не просто отчаянный рывок в глубину, но результат длительной и серьезной подготовки, большой научной работы, целой серии исследований, которую мы сегодня назвали бы «программой». А интерес к этим проблемам, возникший во многих странах, был далеко не праздным. ДЛЯ ЧЕГО ЭТО НУЖНО Технологическая цивилизация ежесекундно потребляет тысячи тонн руд, нефти, угля, леса, пищевых продуктов, воды... Близится момент, когда нам понадобится всего этого больше, чем мы сумеем соскрести с суши. Что же делать? Ответ не лежит на поверхности. Точнее, ответ лежит не на поверхности. В- обозримом будущем нам придется осваивать планету вглубь — подбираться к нижним слоям земной коры, к мантии, проникать в глубины океанов — крупнейшего потенциального поставщика продуктов питания, богатейшей кладовой минералов. Освоение океана — сложная комплексная задача. И одна из основных, если не самая главная ее часть,— проблема пребывания человека под водой, активной его работы непосредственно в водной толще, а не внутри прочного стального корпуса подводного аппарата. Без участия подводного геолога, горняка, рыбовода или смотрителя плантаций немыслимо эффективное использование возможностей океана. Раньше для проникновения человека в морские глубины просто не было нужной техники; теперь нам не хватает другого — знаний о самом человеке. Сегодня в принципе можно создать водолазное снаряжение, которое обеспечит любые потребности организма на любой глубине. Оно пока не создано лишь потому, что неясно, что же это будут за потребности, и вообще — возможно ли само существование человека на больших глубинах. НЕПРИЯТНОСТИ С ВОЗДУХОМ Еще в 1935 году группа советских водолазных врачей под руководством выдающегося физиолога академика Л. А. Орбели начала исследовать процессы дыхания при погружении человека на большие глубины. В серии рекордных по тому времени погружений, завершившейся достижением отметки 132 метра, было неопровержимо установлено: на глубинах более 100 метров использовать для дыхания воздух нельзя Чем же он плох? Недостатки воздуха как дыхательной смеси обнаружились практически сразу после того, как в начале прошлого века изобретатели А. Гаузен в России и А. Зи- бе в Англии предложили несколько моделей тяжелого водолазного снаряжения. Оно состояло из медного шлема с окошками (прямого потомка древнего водолазного колокола), комбинезона из прорезиненной ткани, медной манишки, воздушного шланга, ручной помпы для подачи воздуха и грузов для регулирования плавучести. Почти в таком же медно-резиновом детище прошлого столетия (к которому добавились лишь обратные воздушные клапаны, травящий клапан и телефон) — весит оно на воздухе, между прочим, больше пяти пудов — и сегодня совершается большая часть водолазных работ. Но первые же погружения на глубины, измеряемые десятками метров, принесли неожиданные неприятности. При 16
подъеме водолазов на поверхность у них появлялись поражения кожи, легких, боль в суставах и даже параличи. Так была «открыта» декомпрессионная, или кессонная, болезнь. Причина ее — переход в газообразное состояние азота, растворившегося в тканях за время пребывания на глубине. Пузырьки газа повреждают клетки, закупоривают сосуды, нарушают кровоток в различных органах. Даже микроскопические пузырьки, не способные закупорить сосуд, очень опасны: они «взрывают» изнутри клетки внутреннего слоя артерий и вен, содержащие вещества, которые стимулируют свертывание крови,— в результате кровь буквально «стынет в жилах». Угроза кессонной болезни заставила увеличить длительность возвращения на поверхность, чтобы ткани успели освободиться от избытка азота. Продолжительность декомпрессии зависит от глубины и времени пребывания под водой. Например, после часа работы на 25-метровой глубине общее время безопасного подъема составляет 45 минут, а час на глубине 50 метров «стоит» уже больше трех с половиной часов обратного пути. Соотношение полезного времени и времени доставки человека на поверхность получается просто катастрофическое. Представьте себе москвича, который на работу едет на метро, а домой — положим, из центра в Медведково— добирается пешком... Впрочем, нынешние режимы декомпрессии составлены на всякий случай с большим «запасом прочности», может быть, не всегда и нужным. А что если поднимать каждого водолаза по индивидуальному режиму, контролируя его состояние? Совсем недавно в нашей стране была успешно испытана такая автоматизированная декомпрессия. Если наложить на грудь и спину водолаза электроды, то появление пузырьков в его крови можно будет заметить по изменению электрического сопротивления в цепи. Этот сигнал и используется для управления декомпрессией. Стоит сопротивлению увеличиться, значит, появился газ, и подъем приостанавливают, пока пузырьки не исчезнут. Внедрение такого метода в практику позволит избежать лишних затрат времени. Сократить время декомпрессии можно и другим путем — ускорив выведение из тканей растворенного в них газа. Можно, например, немного увеличить содержание в дыхательной смеси углекислоты, которая резко усиливает дыхание; можно по достижении глубины 10—20 метров перевести водолаза на дыхание чистым кислородом; можно в ходе спуска и подъема изменять состав дыхательной смеси: скажем, сначала водолаз дышит смесью кислорода с азотом, затем — с гелием и вновь с азотом; при смене газа-разбавител я вымывание из тканей его предшественника сильно ускоряется. Однако если в тканях водолаза успело раствориться много газа, даже сочетание всех описанных методов дает лишь небольшой эффект: для нашего москвича-пешехода, спешащего домой, это равносильно применению такого транспортного средства, как самокат... Выход из этого тупика нашелся на совсем другом направлении — водолаза не поднимают на поверхность, а опускают на дно его дом: пусть там и живет. Это выгодно, потому что через некоторое время содержание газов в тканях перестает увеличиваться, и после этого уже неважно, провел человек под водой сутки или месяц. Водолазов, работающих в таком режиме, называют у нас акванавтами (не путать с гидронавтами— членами экипажей подводных аппаратов). Можно сделать и иначе — поднимать водолаза в барокамере, не снижая давления, и потом перевести его в такую же камеру, установленную на судне. Такие суда уже строятся серийно — в отличие от подводных домов, которые пока не вышли из стадии эксперимента. АЗОТОМ ПО НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ Но декомпрессионные расстройства оказались не самой грозной опасностью, подстерегавшей водолазов-глубоководников. При достижении глубин 40—50 м водолазы начинали вести себя легкомысленно, теряли способность правильно оценивать ситуацию и собственные действия, у них появлялись беспричинная веселость, желание порезвиться, иногда— головокружение. Чем глубже уходил человек, тем опаснее становились симптомы: от легкой истерии до нарушения координации движений и потери сознания. Это был азотный наркоз. Симптомы глубинного опьянения сходны с эффектом веселящего газа — закиси азота. И механизм развития наркотического состояния оказался почти таким же. Азот, как и закись азота, хорошо растворяется в липидах; насыщая ткани, он сосредоточивается в клеточных структурах, особенно богатых жирами, а значит, и в оболочках нервных клеток — нейронов. Мембрана нервной клетки работает подобно конденсатору, в котором функ- 17
ции диэлектрика выполняет двойной слой липидных молекул. Если диэлектрик в этом живом конденсаторе нашпиговать молекулами азота (а величина их соизмерима с толщиной липидного слоя), то липидный слой слегка разбухнет — совсем немного, однако достаточно, чтобы существенно изменились его свойства. И вся тонко налаженная система нервной связи превратится в «испорченный телефон»... Единственный способ избавиться от опасности азотного наркоза — заменить азот в дыхательной смеси другим газом-разбавителем, который в тех же условиях физиологически не активен. Лучше других удовлетворяет этому требованию гелий. Так появился гелиокс — смесь кислорода и гелия. На этой смеси совершаются сегодня глубоководные погружения, ею дышали и советские «двухсотметровые первопроходцы», и лейтенант Вуки. Между прочим, в ходе исследований азотного наркоза произошла одна любопытная история. Два швейцарца, молодой профессор математики Г. Келлер и профессор постарше — физиолог А. Бюльман, выдвинули новую теорию, по которой причина глубинного опьянения вовсе не азот, а совместное действие на человека повышенного давления кислорода и накапливающейся в организме углекислоты. Избыток кислорода вводит в заблуждение центры нервной системы, управляющие дыханием, интенсивность вентиляции легких снижается. Кроме того, дыхательные мышцы с трудом справляются со своими обязанностями, поскольку при повышении давления увеличивается плотность воздуха. В результате СО i задерживается в тканях и, действуя на нервные клетки, вызывает наркотическое состояние. Для доказательства гипотезы Келлер просидел пять минут на глубине 120 м, дыша небывалой смесью: 5% кислорода и 95% азота. Это была сенсация— столько азота, и никаких признаков опьянения1. Произошел переполох. Специалисты принялись измерять содержание углекислоты в крови, тканях и в выдыхаемом водолазами воздухе — и оказалось, что никакой задержки ее не происходит... Ну а как же рекорд? Его объяснили феноменальными свойствами организма Келлера — очень низкой чувствительностью к наркозу. СЮРПРИЗЫ ГЕЛИЯ Итак, достигнута глубина 200 м — граница континентального шельфа. Но шельф — лишь малая часть дна океана, огромные богатства скрываются и на больших глубинах. И штурм глубин продолжался. Еще в 50-х годах в СССР был построен и испытан глубоководный закрытый водолазный колокол. Водолазы доставлялись в нем на нужную глубину, выходили в воду и после выполнения задания вновь в него возвращались; их поднимали на поверхность и переводили для декомпрессии в барокамеру судна. В 1956 году таким способом были проведены экспериментальные спуски на глубину 300 м. А в 60-х годах в исследовательских барокомплексах было проведено множество имитационных «погружений» на 200—300 м с использованием гелиок- са. И тут обнаружился новый сюрприз. На двухсотметровой глубине у испытуемых значительно снижалась точность движений, результативность умственной деятельности. Главным симптомом нового глубинного расстройства, которое назвали неврологическим синдромом высокого давления (НСВД), был тремор — дрожание рук, кистей, тела. Снова поражение нервной системы. Что это? Новый «наркоз», на этот раз гелиевый? Так поначалу и подумали, но потом обратили внимание на существенные отличия «гелиевых» симптомов от «азотных». Стало ясно, что НСВД — совершенно новое явление. Появилось несколько гипотез. Одна из них, сформировавшаяся в самое последнее время, получила в отличие от других довольно убедительное экспериментальное подтверждение. Согласно ей, главным действующим началом болезни является само повышенное давление. Объект его воздействия — те же поверхностные мембраны нервных клеток: под действием давления они претерпевают изменения, противоположные тем, какие имеют место при насыщении их азотом, то есть слегка сжимаются, что опять-таки ведет к изменению свойств «живого конденсатора» и нарушению передачи нервного импульса. Авторов этой гипотезы не интересовало даже, какие именно изменения происходят в структуре биомембран при их сжатии. Важно было в первую очередь решить практическую задачу — найти способ борьбы с НСВД. И здесь союзником исследователей стал их бывший противник — азот. В самом деле, ведь его действие противоположно действию высоких давлений. Так почему же не попробовать ввести его в состав газовой смеси? Попробовали. Расчетным путем было установлено, насколько меняется объем биомембраны при воздействии 18
давления, вызывающего НСВД. А затем определили, сколько азота нужно ввести в мембрану, чтобы вернуть ей исходный объем. Благодаря таким вычислениям удалось найти нужное соотношение гелия и азота—10:1. Этот результат был проверен в эксперименте. Четверо профессиональных водолазов и врач «погрузились» в барокамере на глубину 300 м, и никаких отклонений от нормы у них не наблюдалось. ОТ БАРЬЕРА — К БАРЬЕРУ Какие же проблемы придется решать подводной биомедицине завтра? Прежде всего, следует «добить» НСВД. Напомним, что опыты с азотной «компенсацией» эффекта давления проведены пока только на относительно небольших глубинах. Еще неизвестно, как действует азот на организм при больших давлениях и более длительных экспозициях. Возможно, что в каких-то условиях лучше применять не азот, а другое анестезирующее средство. Необходимо рассчитать новые де- компрессионные таблицы для подъема водолазов, дышащих многокомпонентными смесями; многие принципы расчета таблиц для глубин 10—300 м на больших глубинах «не работают». Короче говоря, пройдена лишь малая часть пути, отделяющего удачный эксперимент от практического применения его результатов, пути превращения рекордных глубин в рабочие. При попытках погружения на километровые глубины одним из главных препятствий, вероятно, станет повышение плотности газовой смеси. При давлении 100—200 атмосфер литр гелиок- са, необходимый для вдоха, весит в 15— 30 раз больше, чем литр воздуха при нормальных условиях. Справятся ли дыхательные мышцы с такой нагрузкой? Ведь они способны создать при вдохе лишь очень небольшое разрежение — всего 2—5 см ртутного столба... Действие смесей с повышенной плотностью давно уже исследуется экспериментально. В барокамере удавалось имитировать глубину 2000—3000 м. Оказалось, что жить при соответствующей плотности смеси человек может, однако сильно ограничивается его способность выполнять физическую работу. Этот предел можно увеличить вдвое, если вместо гелия использовать более легкий водород. Однако это небезопасно,— хотя при соблюдении особых мер предосторожности удавалось дышать даже гремучей смесью. Принципиальное же решение проблемы лежит, вероятно, в другой области. Если уж бороться с повышенной плотностью, то так, чтобы оставалось как можно меньше ограничений, чтобы существование человека под водой было действительно полноценным. Вероятно, перешагнуть очередной барьер удастся, наладив принудительную вентиляцию легких, а может быть, вообще отказавшись от этого утомительного занятия — дыхания. Это кажется фантастикой, но на самом деле подходы к таким решениям разрабатываются уже сегодня. Существуют аппараты искусственного кровообращения, осуществляющие оксигенацию крови без участия человеческих легких. Мы уже умеем отключать легкие от воздушной среды, заполняя их жидкими фторуглеродами... И наконец, когда мы доберемся до глубин 2—3 тысячи метров, нас встретит новое препятствие, вероятно, гораздо более серьезное, чем все, что останавливало нас прежде. Это действие давления на структуру макромолекул и на течение биохимических реакций... Со времен Гаузена и Зибе до начала нашего века предельная глубина погружений выросла на полсотни метров. Еще пятьдесят лет — прибавка в 1 50 метров. Следующие двадцать пять лет — еще 400 метров. Сейчас люди работают в море на глубинах 200—300 метров, такие погружения стали уже обычными. В барокамерах человеку удается успешно «погрузиться» на 600 метров, а экспериментальным животным — на 2700 метров! И если так пойдет дальше, то можно ожидать, что к 2000 году человек достигнет трехкилометровой отметки. Это предел? А может быть, окажется беспредельной изобретательность физиологов, врачей, инженеров, и последним, непреодолимым барьером станет для водолаза лишь 11-километровая предельная глубина океана? что читать о подводной МЕДИЦИНЕ П. А. Боровиков. В. П. Б р о в к о. Человек живет под водой. Л., 1974. Организм в условиях длительной гипербарии. Л., 1977. Организм человека и подводная среда. Киев, 1977. М. Стенли. Подводная медицина. М., 1971. Physiolog\ and Medicine of Diving and Compressed Air Work. London, 1976. 19
' 1 1 f ^. % 4 ' ♦• л .
Проблемы и методы современной науки Физиология свободы воли Л. Б. ЦИТОЛОВСНИЙ Поведение живых существ поражает своей сложностью. Причины поступков часто необъяснимы. Внимательный анализ находит в них скрытую целесообразность, но механизм принятия решений остается загадкой. Вот рассказ о маленькой рыбке, принадлежащий известному натуралисту Конраду Лоренцу, одному из создателей этологии (так называется наука о поведении животных). Вечером рыба в аквариуме укладывала спать своих малышей. Она брала их по очереди в рот, относила к гнезду и выплевывала. В это время наблюдатель бросил ей червя. Рыба схватила добычу, но увидела плывущего впереди малька. Она бросилась за ним и поймала его. «Рыба держала во рту две разные вещи,— пишет Лоренц.— Одну из них нужно было отправить в желудок, другую положить в гнездо'. На несколько секунд она застыла с полным ртом, и было почти видно, как напряжены все ее чувства. Наконец, она решила задачу способом, который не может не вызвать восхищения: она выплюнула на дно аквариума все что было у нее во рту». После этого рыба доела червя, взяла малька и отнесла его на место. Как ей удалось принять столь мудрое решение? Мы находим в поступке рыбы сходство с нашим собственным поведением, и это дает нам возможность понять ее, как говорится, по-человечески. Но спросим* себя: чем детерминировано поведение рыбки? Чем детерминированы наши собственные разумные поступки? И детерминированы ли они вообще? Все согласны с тем, что личность человека формируется воздействием внешней среды на структуры, полученные по наследству. Оба компонента, врожденный и приобретенный, зависят от самой личности не больше, чем дерево и столяр зависят от стола, который будет сделан из этого дерева. В таком случае свободны ли мы в своих поступках? В прошлом веке И. М. Сеченов пришел к убеждению, что причина любого акта, совершаемого человеком, в конечном счете находится вне человека. Он писал: «Выбор между многими возможными концами одного и того же психического рефлекса положительно невозможен, а кажущаяся возможность есть лишь обман самосознания». С тех пор физиологи были склонны сильно преувеличивать роль внешних стимулов в поведении, пока П. К. Анохин не поставил вопрос о целях поведения. Поступок детерминирован постольку, поскольку он нацелен на что-то. Цель поступка, по Анохину, состоит в удовлетворении жизненных потребностей организма, потребность же возникает тогда, когда тот или иной параметр внутренней среды отклоняется от физиологической нормы. Например, падение уровня сахара в крови проявляет себя чувством голода, а голод заставляет человека протянуть руку и взять со стола кусок хлеба. Итак, поведение регулируется не только внешними стимулами, но и сигналами внутренней среды. Такое объяснение, однако, не решает проблему свободы выбора. Ведь физиологическая потребность, определяющая цель, сама по себе находится вне сферы сознания. Чувство голода исчезает, как только молекулы глюкозы вступают в контакт с соответствующими нервными окончаниями — глюкорецепторами. Причем тут свобода воли? Между тем каждый понимает, с чем на самом деле связано решение этой вечной проблемы. Если весь наш внутренний мир продиктован извне, мы должны стать фаталистами. Если поступки людей всецело определяются наследственностью и средой, теряют смысл такие понятия, как совесть и вина. Становятся фикцией мораль и ответственность. Рушится мир... Но так ли это? И где границы человеческой свободы? Попытаемся заново рассмотреть с естественнонаучной точки зрения вопрос, к которому так трудно отнестись непредвзято. 1. Посмотрим, можно ли допустить реальность свободы воли, не отступая от основных законов природы. Очевидно, что когда животное или человек прини- 21
мают произвольное решение, предсказать его с абсолютной точностью невозможно. Но таким же непредсказуемым выглядит и поведение объектов, у которых вовсе никакой «воли» нет. Свободен ли электрон? Можно ли сказать, что монета по своему усмотрению решает, какой стороной ей упасть кверху? Здесь, между прочим, видно, что свобода выбора имеет по крайней мере внешнее сходство с физической вероятностью. С другой стороны, стереотипность ожидаемых поступков говорит об отсутствии свободы воли. Это относится, в частности, к инстинктивному поведению. Можно навязать животному то или иное решение, искусственно ограничив внешние условия. В жестких рамках эксперимента животное превращается в автомат. Вообще решение принимается тем легче, чем меньше возможностей выбирать. Поведение приятеля легче прогнозировать, чем собственное: самим себе мы кажемся сложнее. Другими словами, мы больше видим вариантов поведения для себя, чем для других. После этих общих соображений перейдем к более конкретным вещам. Нельзя ли в буквальном смысле заглянуть в мозг и подсмотреть, как рождаются поступки? Функциональная единица мозга — нейрон. Нейроны способны оценивать значение раздражителей и принимать ответные решения — об этом автор рассказывал в предыдущей статье («Химия и жизнь», 1978, № 3). Ничто не мешает нам предположить, что нейрон обладает способностью ощущения: опасный для жизни сдвиг параметров внутренней среды оценивается как нечто неприятное, возвращение к норме — как приятное. По-видимому, эмоции человека складываются из крошечных радостей и огорчений его нейронов. Ясно, что субъективное переживание своего состояния связано с тем, что нервная клетка, будучи смертной, наделена стремлением жить. Мы эмоциональны, потому что мы не хотим смерти. Нельзя с точностью сказать, что скрывается за словами «стремление к жизни», но можно приблизительно представить себе, что это такое. Возьмем простой пример — бактерию, которая совершает целенаправленные движения в определенных условиях насыщения среды кислородом, освещенности и пр. Допустим, что поведение бактерии подчинено трем законам — шутки ради можно сравнить их с тремя законами движения Ньютона: 1) если жизненно важная константа стабильна, блаженствуй в покое, 2) константа сдвинулась — перемещайся в случайном направлении и 3) чем больше отклонение константы, тем энергичней двигайся. Если условия среды улучшились, движение бактерии замедлится; ухудшились — она будет двигаться беспорядочней и быстрей до тех пор, пока не выйдет из опасной зоны. Вот что может означать в этой простой модели «стремление жить». Конечно, поведение более сложно устроенных или специализированных клеток окажется сложней; с другой стороны, стремление к самосохранению еще не есть свобода воли. Но это уже воля. Другой вопрос, что направляет эту волю. Поставим вопрос, что называется, ребром: полностью ли детерминировано поведение нейронов? Эксперименты показывают, что нервные клетки реагируют на сигналы, поступающие извне, весьма непостоянно. Как нельзя дважды войти в один и тот же поток, так нельзя застать мозг в одном и том же состоянии. Непрерывно воспринимаются и запоминаются все новые раздражители, из памяти всплывают старые образы, оценивается и переоценивается меняющееся состояние тела, прогнозируются предстоящие события — меняется не только настоящее, но и будущее. Одним словом, мозг бодрствует. Все это мешает нам пока предсказывать реакции нейрона. Но только ли «пока»? Одна из причин нестабильности— неустранимое влияние внешних раздражителей. Вмешаться в деятельность мозга проверочными сигналами, спросить у клеток: как вы себя чувствуете, что нового? Мозг воспримет эти сигналы — и значит изменится. Попробуем — насколько это возможно— создать для нервной клетки стабильную среду. Мы убедимся, что и в этом случае поведение нейрона останется непостоянным. На рисунке 1 показано, как ведет себя нейрон виноградной улитки в ответ на серию одних и тех же, и притом вполне безвредных раздражителей — прикосновений к телу моллюска. Первое такое прикосновение вызывает мощную ответную реакцию. Затем животное привыкает к раздражителю, обучаясь не реагировать на него. И однако на фоне этого обучения, среди монотонных, как удары метронома, раздражителей, нейрон неожиданно проявляет непонятное беспокойство. Без всякого внешнего повода ответ, почти исчезнувший, вдруг может усилиться. Информация подается вполне 22
1 Зависимость числа нервных импульсов от числа раздражений. Линиями разного цвета показана реакция двух нейронов; пунктир — реакция на свет, сплошная линия — реакция на прикосновение. Один нейрон вырабатывает привыкание постепенно, но зато эффективно растормаживается при вспышке света. Другой демонстрирует нестабильность реакции и плохое обучение однообразно, а умение не реагировать на нее накапливается неравномерно. Однако сама эта неравномерность есть признак успешности обучения. Иначе это было бы не обучение (привыкание к раздражителю), а утомление. Если на фоне продолжающихся прикосновений внезапно включить другой раздражитель — свет, улитка снова испугается и восстановится первоначальный ответ на прикосновение. Если же серия прикосновений повлекла за собой равномерное угасание реакции без неожиданных всплесков, то есть в самом деле утомила нейрон, вспышка света не восстанавливает ответа на прикосновение. Итак, поведение нейрона зависит не только от внешних условий. В большой мере оно обусловлено его собственным внутренним состоянием. Если мы и автоматы, то автоматы «испорченные», чье поведение непредсказуемо. Но что если оно непредсказуемо лишь с точки зрения внешнего наблюдателя, тогда как внутри живой системы поведение однозначно определяется состоянием мозга или всего организма в целом? В таком случае нужно решить, существует ли принципиальная возможность принимать разные решения при одном и том же состоянии мозга и внутренней среды. Вопрос этот, вообще говоря, не бессмыслен. Мы знаем, что в одинаковых условиях два вполне идентичных объекта — например, две элементарные частицы—могут вести себя неодинаково. Разумеется, идентичные состояния — это лишь более или менее близкие состояния: полностью устранить разницу между ними нельзя из-за ограничении, накладываемых законами природы. Таких ограничений по меньшей мере два. Первое связано с принципом неопределенности, второе — с термодинамическими флуктуациями. (Более глубокое рассмотрение показывает, что второй фактор есть следствие первого, но мы разберем их по отдельности.) На первый взгляд оба фактора не должны сказываться на таких колоссальных в сравнении с масштабами микромира системах, как клетка и организм. Принцип неопределенности не вносит больших поправок уже в оценку движения атомов. Относительная величина флуктуации особенно велика для небольших статистических систем со слабо взаимодействующими элементами. Для макросистем с фиксированной структурой (каковыми являются живые организмы) термодинамическая неопределенность ничтожна. И все же не стоило бы с порога отвергать влияние этих факторов. Квантовые эффекты могут проявиться и в макросистеме, последовательно нарастая, как нарастает лавина снега в горах, начавшись с ничтожных смещений. Что же касается неопределенности, вызванной флуктуациями, то и она может стать заметной, когда системой управляет прибор, сам подверженный флуктуаци- ям. Например, тележка с двигателем, который включается при случайном замыкании контакта броуновской частичкой (конструкция такого рода вполне реальна), будет перемещаться по законам броуновского движения. Не происходит ли что-то подобное и с организмом? Эти соображения заставляют вернуться снова к структурам мозга, внутри которых совершается процесс принятия решений. Исследования последних лет 23
убеждают, что процесс этот в своей основе — биохимический. Напомним, что возбуждение передается от одной нервной клетки к другой благодаря тому, что в контактах между нейронами выделяются молекулы нейропере- датчика (норадреналина, ацетилхолин а, серотонина — известно около дюжины таких веществ). Передатчик, иначе медиатор, реагирует с рецептивным белком нейрона. По-видимому, химический процесс на этом .ie заканчивается. Медиатор не просто «стучится в дверь» нервной клетки. Выше говорилось о том, что ответная реакция нейрона снижается по мере того, как он привыкает к раздражителю. Вызвано ли это снижение химическими сдвигами внутри нейрона? Чтобы решить это, нужно вмешаться в химизм клетки, например ввести в нее вещество, способное — как можно ожидать — изменить реакцию клетки на раздражение. Мы избрали для этой цели ацетилхолин. Опыт выглядит гак. В нервную клетку улитки вводится субмикронный стеклянный электрод, заполняемый электролитом. Электрод регистрирует ответную электрическую реакцию нейрона на раздражители — свет и прикосновение к коже. Другой микроэлектрод заполняют биологически активным веществом (ацетил холи ном) и подводят к оболочке нейрона. Ионы ацетилхолина достигают мембраны клетки при пропускании тока через наружный электрод. Обратимся теперь к рисунку 2. У нейрона, не приученного к раздражению, ацетилхолин снижает ответ и на прикосновение, и на свет. Если же ввести ацетилхолин после того, как нейрон научился не реагировать на ставшие привычными раздражители, то новое прикосновение к коже моллюска вызовет бурную ответную реакцию: вся прежняя «наука» пропала даром для нейрона, в химическое хозяйство которого вмешался ацетилхолин. Итак, перестройка ответа на раздражитель при обучении действительно связана с изменением нейрохимических процессов внутри клетки. 3. Новый поступок, новое поведение означают, что химические реакции в клетке совершаются не так, как раньше. Однако ацетилхолин изменил реакцию только на тактильный раздражитель, а на световой не изменил. В чем тут дело? Стимулом для нервной клетки («стуком в дверь») в обычных условиях служит нейромедиатор; как уже говорилось, медиаторов немного, и, значит, начальная химическая реакция в нейроне не может быть узкоспецифичной. А между тем клетка распознает, дифференцирует огромное множество разных сигналов. В нашем опыте тактильный и световой раздражители были выбраны, в сущности, наугад. И мы убедились, что клетка умеет их различать. Это наводит на мысль, что клетка должна располагать огромным запасом возможных нейрохимических реакций. Вместе с тем расход веществ при каждой реакции, видимо, очень невелик. Если (как в вышеописанном опыте) поведение нейрона меняется от какой-нибудь сотни молекул постороннего вещества, то в естественных условиях, при образовании веществ на месте, вблизи реагирующих субстратов, расход должен быть еще меньше. Другими словами,— важный вывод! — принятие решения может зависеть от весьма малого числа синтезированных или перестроенных молекул. Отсюда следует, что при одном и том же состоянии мозга, в неизменных условиях среды могут быть приняты разные решения. Прославленный осел Бу- ридана может приняться за правый стог сена, а может и за левый; это в полном смысле слова его дело — или дело случая, называйте как угодно. Ведь не зря же мы толковали выше о квантовой и термодинамической неопределенности, присущей микросистемам. Именно такая система — микросистема биологических молекул — управляет реакциями нервных клеток и в конечном счете поведением организма. Такое заключение ошеломляет и обескураживает. Свобода воли, напоминающая «свободу» электрона, броуновской частицы, щепки в бурном потоке,— свобода, неотличимая от случайности! Сам творец, если бы он существовал, был бы по меньшей мере разочарован. Совершенствование управления, дойдя до молекулярных пределов, зашло в тупик — организмы с их тонко продуманной детерминацией стали игрушкой случая... Однако эта цепь рассуждений сама по себе может служить лишь чем-то вроде аргумента от противного. Здравый смысл одинаково восстает и против уподобления организма автомату, и против того, чтобы представлять его каким-то челном без руля и ветрил. Видимо, на каком-то этапе эволюции должно было возникнуть противодействие термодинамической неустойчивости. Непредсказуемость поведения нейронов особенно велика у высших животных. До тех пор, пока можно было обой- 24
Осциллограммы, показывающие влияние ацетилхолина на реактивность нейрона: наверху до выработки, внизу после выработки привыкания. Коротким штрихом показан момент раздражения (вспышкой света или прикосновением) тись набором простейших инстинктов и немногих приобретенных навыков,— пока в запасе было не так много вариантов возможного поведения,— управляющий субстрат каждого варианта мог быть достаточно объемистым. Навыками могли управлять химические реакции с большим выходом веществ, инстинкты и доведенные до автоматизма привычки кодировались в самой структуре нервной сети. Но так не могло продолжаться вечно. На верхних ступенях эволюции возникла необходимость приобретать множество все новых и новых навыков. Объем же мозга не мог расти бесконечно. Метаболические и энергетические расходы на каждую единицу информации должны были сокращаться. Но ограничение биохимического субстрата, как мы видели, неизбежно влекло за собой опасное увеличение нестабильности. Корабль жизни, выражаясь фигурально, закачался. Вот тут-то и произошел coup d'etat — качественный скачок. Появилось сознание. Чтобы снизить квантовую и термодинамическую неопределенность поведения, надо было укрупнить управляющие молекулярные системы, но при этом не увеличить расход вещества и энергии. Этого можно было достичь, объединив субстраты отдельных актов поведения в общую структуру. Если субстратами служат информационные макромолекулы (а так оно, видимо, и есть), то включение их в общую мембрану с кооперативными взаимодействиями создаст систему, в которой дополнительная жесткость связей ограничит начальную неопределенность. Система приобретет черты макроскопичности, оставаясь по существу молекулярной. Начальная неопределенность сведется к тому, что до того, как завершится процесс принятия решения, любой из элементов, ответственный за поведение (или, если хотите, любой из элементов памяти), будет иметь некоторую вероятность стать доминирующим. В конце концов предпочтение будет отдано той из химических реакций, которая отвечает более настоятельной потребности, но не противоречит накопленному опыту. В сфере психики это предстанет как диалектически-противоречивое сознание собственной свободы и одновременно — навязываемой обстоятельствами необходимости. Мы черпаем знание о природе из наблюдений над ней. Природа, однако, не поставляет нам никаких идей. Они формируются творческим сознанием. Идеи может создать человек свободный. Человек реагирующий мог бы лишь бороться за существование. 25
% A i\*.V
Проблемы и методы современной науки РЕАКЦИИ «НАОБОРОТ» Криохимия: холод вместо спички Кандидат химических наук В. В. СМИРНОВ Чиркнув спичкой, мы можем зажечь на кухне газ, а затем с помощью огня подвергнуть пищу целой гамме химико- кулинарных превращений. Если же нам нужно сохранить продукты свежими, мы можем убрать их в холодильник. То, что при нагревании скорость реакций возрастает, а при охлаждении уменьшается, подтверждается и опытом многих поколений химиков-экспериментаторов. Теория же лишь узаконила эти наблюдения: согласно уравнению Ар- рениуса скорость химического превращения должна резко падать с понижением температуры, так как чем менее интенсивно тепловое движение частиц, тем меньше у них шансов прореагировать при столкновении. Впрочем, сейчас известны примеры, когда превращения веществ успешно идут и при весьма низких температурах: так происходит, когда замороженная смесь реагентов подвергается радиационной обработке или обработке активными свободными радикалами*; иногда реакции идут даже при температуре кипения жидкого гелия, так как в этом случае в дело вступают сложные квантовые эффекты**. Но все это особые случаи. А можно ли привести пример, когда стремление веществ прореагировать между собой действительно бы закономерно возрастало с понижением температуры, как бы вопреки закону Аррениуса? * См. «Химию и жизнь», 1977, № 2. ** См. «Химию и жизнь», 1974, № 1. Еще в начале нынешнего века было замечено, что иногда скорости химических превращений, вопреки всякой логике, возрастают при понижении температуры; так происходит, скажем, при окислении NO кислородом, при переходе от —78° к —185°С. Немало подобных необычных примеров набралось и среди реакций органических соединений, причем иногда понижение температуры приводило не только к ускорению процесса, но даже к образованию новых продуктов. В нашей стране систематическим изучением этого явления занимаются сотрудники кафедры кинетики химического факультета МГУ под руководством профессора Г. Б. Сергеева. Толчком к работе в этом направлении послужило в общем-то случайное событие. При изучении реакции газообразного этилена с хлором (обычно эта реакция идет с относительно небольшой скоростью), были обнаружены заметные количества продукта, дихлорэтана, как раз в той части установки, которая охлаждалась жидким азотом, где готовый дихлорэтан никак оказаться не мог. Для проверки смесь этилена с хлором была заморожена до —196°С, а потом медленно нагрета. И как только температура достигла —170°С, произошел взрыв! К счастью, этот взрыв не только не причинил вреда экспериментатору, но привел к возникновению нового научного направления. Схема прибора, используемого для изучения быстрых процессов, протекающих при температуре кипения жидкого азота, изображена на рис. 1. Он представляет собой стеклянный сосуд, в котором поддерживается вакуум; к нижней части сосуда, охлаждаемой жидким азотом, подводятся газообразные реагенты, которые намораживаются на дне. Затем сосуду дают очень медленно нагреваться (со скоростью около 0,01 град./с), регистрируя температуру термопарой, один конец которой находится при температуре образца, а другой — при температуре кипения жидкого азота. Как только реакция начинается, температура резко возрастает, и этот скачок регистрируется на ленте самописца. И хотя теперь коварные свойства низких температур хорошо известны, приходится принимать особые меры предосторожности для того, чтобы вслед за очередным скачком пера самописца не произошел взрыв... 27
к вакуумной установке 1 Схема простейшего прибора для исследования низкотемпературных реакций НИЖЕ ТОЧКИ ЗАМЕРЗАНИЯ Как уже говорилось, в замороженных системах реакции могут вызываться ионизирующими излучениями и свободными радикалами, причем иногда на скорости процесса могут сказываться квантовые эффекты. Однако в чем заключается механизм явления, если система находится при температуре, когда квантовые эффекты еще никак не могут проявиться, а излучение на нее не действует? Чтобы молекулы могли прореагировать, они должны столкнуться, и энергии этого столкновения должно хватить для того, чтобы перевести их в активное состояние, после чего и становится возможной химическая перестройка. При замерзании жидкости подвижность составляющих ее частиц резко уменьшается, и дальнейшее охлаждение должно вроде бы сделать еще менее вероятными активные столкновения. Но, уже говорилось, с понижением температуры замерзшего раствора скорость очень многих процессов растет, достигает максимума при температуре на 10— 20°С ниже точки замерзания (в этот момент скорость реакции может быть в 100—10000 раз выше скорости в жидкой фазе!) и лишь затем вновь начинает уменьшаться (рис. 2). Попробуйте после этого сказать, что хранить продукты в холодильнике (как раз при температуре от —10 до —20°С) — лучший способ предохранить их от порчи... Но как бы то ни было, можно высказать, например, такую гипотезу о' причине наблюдаемого явления. Когда смесь реагентов затвердевает, то в ней остаются области с высокой подвижностью молекул — эти области часто называют жидкими микровключениями. В этих микровключениях концентрация растворенных веществ оказывается по- 28
1.0 10'Ч -200 -100 о + 100 +200 температура,°С вышенной (причем есть основания полагать, что свойства вещества, находящегося в жидких микровключениях, отличаются от свойств обычных жидкостей), число соударений между частицами возрастает и скорость реакции увеличивается; поэтому эффект ускорения реакций в замороженных системах более заметен в разбавленных растворах. И только при дальнейшем пони- Скорость реакции, подчиняющейся закону Аррениуса, монотонно растет с повышением температуры (а); в некоторых случаях скорость процесса имеет максимум ниже температуры замерзания системы (б) жении температуры, когда замерзают и микровключения, скорость реакции начинает резко снижаться (рис. 3). Так почему же все-таки холодильники для продуктов делают свое полезное дело? А очень просто: в них резко уменьшается активность микроорганизмов. Если же задача заключается в том, чтобы существенно уменьшить скорость нежелательных реакций (в том числе и биохимических, протекающих под действием ферментов), можно рекомендовать либо глубокое охлаждение, либо хранение при температуре чуть выше точки замерзания растворителя. ОТ КОЛБЫ ДО КОСМОСА Исследование реакций, протекающих при низких температурах, способствова- В жидкофазной системе скорость обычных реакций определяется столкновениями молекул по всему объему раствора (а); немного ниже точки замерзания реакция может идти только внутри жидких микровключений, где подвижность молекул оказывается повышенной (б); лишь при дальнейшем понижении температуры жидкие микровключения замерзают, тоже, и скорость реакции начинает падать (в) *mm П0Штй1?мЗр!Ш^Яг1^ 29 жидкий раствор Замерзший раствор
ло серьезному прогрессу в понимании закономерностей, лежащих в основе многих практически важных процессов, в частности процессов полимеризации. А возможность идентификации и f нередко, выделения в чистом виде нестабильных в обычных условиях частиц делает низкотемпературную химию уникальным методом изучения механизмов химических реакций. Химия низких температур в своем развитии тесно смыкается с другой новой областью естествознания — криобиологией. Создание научных представлений о воздействии холода на живые организмы и их структуры невозможно без выяснения влияния низких температур на совокупность биохимических превращений, особенно ферментативных, происходящих в живых клетках и тканях. Поэтому можно предполагать, что в ближайшее время начнет бурно развиваться еще одно новое научное направление — криобио- химия. Перед этой наукой стоят такие важнейшие задачи, как исследование закономерностей адаптации живых организмов к низким температурам, решение проблемы консервации различных тканей, изучение влияния замораживания и размораживания на жизнеспособность клеток и структуру клеточных мембран и т. д. Одна из крупнейших задач, стоящих перед криобиохимией,— это разработка способов длительного анабиоза высших организмов и человека. Криохимия открывает новые пути и к познанию химии космического пространства. Значительная доля массы нашей Вселенной находится в виде холодных газовых облаков, космической пыли, так называемых черных туч и других объектов с температурой ниже —100°С. В этих образованиях наряду с инертными газами и водородом содержатся С02, СО, СН4, NH3 и т. д., а также достаточно сложные органические молекулы. Поэтому нет сомнений, что в космосе происходят разнообразные криохимические превращения, особенно если учесть, что в межзвездном пространстве нет недостатка в излучениях высоких энергий. Можно даже предположить, что органические соединения, возникающие в результате низкотемпературных реакций, служат основой, на которой во Вселенной рождается жизнь. В пределах же Солнечной системы низкотемпературные реакции несомненно идут в атмосферах планет- гигантов; они способны также играть заметную роль в эволюции комет. Важной задачей химии низких температур служит также исследование газофазных процессов, происходящих в стратосфере Земли. Широкие перспективы открывает химия низких температур в области химического синтеза. Сочетание высокой скорости с высокой селективностью делает многие низкотемпературные процессы перспективными в смысле возможности создания на их основе безотходных процессов химической технологии. В качестве примера можно привести получение дихлорэтана из этилена и хлора. В обычных условиях эта реакция наряду с основным продуктом дает заметные количества полихлорэтанов и других примесей. Но если вести процесс при низких температурах, выход дихлорэтана достигает 99,9% и выше, а его чистота ограничивается лишь наличием примесей в исходных веществах. Конечно, вряд ли стоит использовать низкотемпературную технологию для получения и без того доступного растворителя. Однако в тонком органическом синтезе, где чистота и выход продукта имеют особое значение, криохимические процессы могут оказаться весьма эффективными. Уже сейчас в разных странах действуют установки для низкотемпературной полимеризации, дающие полимеры высочайшего качества. Конечно, это только начало. Но нет сомнений, что низкотемпературный синтез в недалеком будущем займет достойное место среди процессов химической технологии. ЧТО ЧИТАТЬ О КРИОХИМИИ 1 Г Б С I* р г е е и. В. \ Батю к. Криохимия. М . Хпмин> 1978 2 Г Ь Ггр| i'i it. \ II. Ill и г i i| м к о is Низкотемпературные химические реакции. «Жу|>П,-и ИХО ИМ /I II Ml-IIKMHHIi: 1973. г 18. г. .-iL> Л М М о s, k о v i i s. G. V О /in. Cryochemistry. NY . 1976. 4. P. D i» n z и u Cryobiochemistry: An Introduction. N.V. 1977 30
Вещи и вещества Гидразин космический Доктор химических наук A. П. ГРЕКОВ, кандидат химических наук B. Я. ВЕСЕЛОВ Вещество с очень простой формулой и очень непростой историей, в которой были и взлеты (в прямом смысле этого слова), и падения (к счастью, в основном в переносном). Это гидразин — H2N—NH2. ИСТОРИЯ С ПРЕДЫСТОРИЕЙ В том, что гидразин был открыт в самом конце XIX века, сомневаться не приходится. Однако, отыскав статью об этом веществе в Краткой химической энциклопедии, вы так и не узнаете, кто же его открыл. А в специальной литературе фигурируют имена как минимум двух первооткрывателей. Обратимся к источникам авторитетным и доступным. В менделеевских «Основах химии», равно как и в «Истории химии» Микеле Джуа, первооткрывателем гидразина назван Теодор Курциус A857—1928) — известный в свое время химик, профессор в Киле и Гейдельберге, первым получивший еще несколько веществ, главным образом азотсодержащих. Однако во французских книгах по истории химии утверждается, что чистый безводный гидразин был получен лишь через семь лет после опытов Курциуса, в 1894 году, французским химиком Лоб- ре де Брином. Курциус же получил лишь сульфат гидразина — соль состава N2H4-H2S04. Как бы там ни было, справедливости ради нужно отметить, что открытию неорганического вещества гидразина предшествовали работы трех очень известных химиков-органиков. Еще в 1845 году Николай Николаевич Зинин, тогда еще молодой профессор Казанского университета, восстановив азобензол сернистым натрием, получил бесцветные пластинки гидразобен зола — первого вещества, содержащего группу — NH — NH—. (Формула этого соединения C6H5NHNHC6H5, его можно считать первым известным нам производным гидразина.) Через тридцать лет немецкие химики Эмиль и Отто Фишеры (первый стал Нобелевским лауреатом) выделили фенил гидразин C6H5NHNH2. По сути дела, они смогли заменить атомом водорода одну из фенильных групп молекулы гидразобен- зола. Когда то же самое удалось сделать и со второй фенильной группой, гидразин предстал перед химиками в относительно чистом виде... КАК ОН ЕСТЬ Не слишком привлекательно выглядело новое вещество. Бесцветная довольно вязкая жидкость, дымящаяся на воздухе, с запахом нашатырного спирта, не очень стойкая к окислителям (склонная к самовоспламенению) и гигроскопичная. Но были у гидразина свойства, заинтересовавшие химиков. Например, он оказался восстановителем, причем очень активным. Окислы многих металлов — железа, хрома, меди — при контакте с ним восстанавливались столь бурно, что избыток гидразина воспламенялся и горел синим (точнее все-таки фиолетовым) пламенем. Позже выяснили, что под действием этих окислов происходит каталитическое разложение гидразина на газообразные азот и аммиак. Таким образом, он оказался пригоден в качестве ракетного топлива. Но с этой точки зрения гидразином заинтересовались спустя много лет. Пока же его изучали как достаточно своеобразный химический феномен. Отметили, в частности, что в полярных жидкостях (вода, амины, спирты) гидразин растворяется очень хорошо, в неполярных же, и прежде всего в углеводородах, он растворяться не желает. Раствор гидразина в воде, как выяснилось, имеет состав N2H4-H20, причем по физическим свойствам больше походит на воду безводный гидразин, нежели «водный». Сравним плотности, температуры замерзания и кипения этих трех веществ: вода —1,00 г/см3, 0° и 100°С, гидразин —1,01 г'см3, 2°С и 113,5СС, гидразингидрат — 1,03 г/см3, —51,7СС и 119,5°С. Обратим внимание на значительно более низкую температуру замерзания 31
гидразингидрата. Именно это обстоятельство позволило использовать в качестве ракетного топлива гидразингидрат в тех случаях, когда сам гидразин замерзает. Тепла при горении гидразина выделяется сравнительно мало— намного меньше, чем при горении углеводородов. Гидразингидрат в этом смысле еще хуже. Но оба они хорошо горят при малых затратах окислителя (последним могут быть воздух и кислород, перекись водорода, азотная кислота и фтор; кроме того, как мы уже знаем, гидразин может создавать реактивную тягу и без помощи реакции окисления, разлагаясь на катализаторах). Это обстоятельство, а также большое количество образующихся при горении газов сделали гидразин и его производные незаменимыми веществами ракетных полигонов. МАКРО И МИКРО Двигателем второй ступени ракет «Космос», посредством которых в 1962— 1967 гг. на космические орбиты выведено около 200 искусственных спутников Земли, был жидкостно й реактивный двигатель РД-119. Горючим для него служило вещество, обозначаемое в справочниках четырьмя буквами: НДМГ. Расшифровываются они так: несимметричный диметилгидразин. Еще одно важное для ракетной техники производное гидразина! Его формула: (CH3JNNH2. В отличие от безводного гидразина и гидразингидрата это вещество легко, в любых соотношениях, смешивается не только с водой, но и с нефтепродуктами. НДМГ входит в состав многих жидких ракетных топлив. Известное американское горючее для ЖРД «Аэрозин-50» это смесь гидразина и НДМГ. НДМГ от гидразина отличается не сильно: то же агрегатное состояние, близкие химические и физические свойства, тот же малоприятный запах. Одна существенная частность. Несимметричный диметилгидразин — хороший растворитель. Поэтому в нем набухают, утрачивая прочность и плотность, большинство известных прокладочных материалов. Исключение составляют лишь некоторые специальные резины, полиэтилен и, конечно, «пластмассовая платина» — фторопласт-4. Пределы взрывоопасных концентраций для смесей НДМГ с воздухом чрезвычайно широки: от 2 до 99% НДМГ по объему. Уже поэтому лучше не допускать его контакта с воздухом. Но есть и другие причины. Во-первых, он окисляется кислородом; во-вторых, взаимодействует с двуокисью углерода, содержащейся в воздухе (при этом образуются твердые соли); в-третьих, как и гидразин, НДМГ поглощает из воздуха влагу. Все три процесса приводят к порче достаточно дорогого НДМГ. Потому эту непростую жидкость рекомендуют хранить под азотной «подушкой». Выше рассказано о наиболее известных примерах использования гидразина и его производных в ракетной технике. Однако это был, если хотите, итог, высшая точка взлета. А предшествовали ей события менее знаменательные, не претендующие на долгую и благодарную память. Однако умолчать о них было бы неверно. Многим читателям «Химии и жизни», очевидно, знакомо имя немецкого инженера и изобретателя Хельмута Вальтера. До начала второй мировой войны он был техническим руководителем небольшой приборостроительной фирмы, а к концу войны стал одним из самых почитаемых (и глубоко засекреченных) деятелей науки и техники в фашистской Германии. Как и Вернер фон Браун, он разрабатывал «оружие возмездия», на которое так рассчитывали гитлеровцы и которое им почти ничего не дало. Вся карьера Вальтера связана с концентрированными растворами перекиси водорода. Их он использовал и в двигателях для подводной лодки новой конструкции (о чем рассказано в статье «Совершенно секретно: вода плюс атом кислорода» — «Химия и жизнь», 1972, № 1), и в реактивном двигателе собственной конструкции. Восьмидесяти процентная перекись водорода работала в этом двигателе как окислитель, горючим же для него служила смесь почти равных количеств метилового спирта и гидразингидрата. Гидразингидрат в составе топлива обеспечивал его легкое и безотказное самовоспламенение. Двигатели Вальтера устанавливали на истребителях Мессершмитта «Ме-1 63» и на пилотируемом самолете-снаряде «Наттер». Последний предназначался для борьбы с бомбардировочной авиацией. Примитивная деревянная конструкция самолета несла мощный заряд из 24 твердотопливных реактивных снарядов. После залпа летчик и дорогостоящий двигатель спасались на парашютах, а «Наттер» самоуничтожался в воздухе. Дальше испытаний (сентябрь 1944 г.) затея с «Наттером» не пошла. Она не повлияла на исход войны, как, впрочем, и другие начинания Хельмута Вальтера. Однако работы по использованию гидразина и его производных в качестве реактивного топлива были продолжены 32
Ь1 в NH, H,0 NaOCI ЮН хлорамин гидразин J NH, Для получения гидразина в промышленных масштабах сейчас используют в основном два способа — окисление мочевины гипохлоритом натрия в щелочной среде и процесс взаимодействия аммиака с хлором в водном растворе каустической соды, разработанный еще в 1907 году известным химиком Фридрихом Рашигом. Схема этого процесса и показана на рисунке. Слегка видоизмененным этот же способ используют и для получения важнейшего из производных гидразина — несимметричного диметилгидразина в разных странах. В частности, в США вскоре после войны построены ракеты «Бомарк», «Авангард», «Тор-Эйбл», «Найк-Аякс», работающие на смеси, несимметричного диметилгидразина и керосина. Позже НДМГ вошел в состав топлива двигателей второй ступени ракет «Тор-Дельта», «Торад-Дельта», «Тор-Аджена», «Торад-Аджена». Он же входил в состав горючего первой и второй ступеней мощных ракет-носителей «Титан-М», «Титан-Ill». А в реактивном двигателе французского истребителя- бомбардировщика «Мираж-111» НДМГ используют как активизирующую добавку к традиционному топливу. Есть сведения, что гидразин и его производные будут работать и при полетах «космического челнока» — тран- 2 «Химия и жизнь» № 7 33
rDr Схема гидразин-воздушного (или гидразин-кислородного) топливного элемента спортного космического корабля многократного действия «Спейс шаттл», проект которого разработан в США. Современной космической технике нужны не только гигантские двигатели ракет первой и второй ступени. В последнее время все больше внимания уделяют разработке микрореактивных двигателей, с помощью которых корабли и спутники перемещаются в открытом космосе в условиях невесомости — меняют орбиты, маневрируют. В этих микродвигателях гидразину тоже отводят важную роль. В условиях орбитального полета одним из самых главных требований к ракетному топливу становятся простота и надежность его воспламенения (или начала реакции самопроизвольного разложения с выделением газообразных продуктов). С этой точки зрения гидразин и его производные не имеют равных. Они воспламеняются очень легко, а разложение гидразина на азот и аммиак возможно как под действием нагрева, так и под влиянием катализаторов. В итоге микродвигатели с гидразином и его производными изготавливают в нескольких странах. Известно, например, что гидразиновые микродвигатели будут работать уже в начале 80-х годов в системах ориентации и коррекции орбиты нового европейского спутника связи «ECS». Сообщалось также, что бре- менская фирма «Эрно» выпустила двадцать гидразиновых микродвигателей с тягой от 0,5 до 2,0 Н E0—200 гс) для спутника «OTS», запущенного Европейским космическим агентством в прошлом году. Но не только в космосе, не только для космической техники нужен нам гидразин. ЗЕМНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ Сегодня химии гидразина посвящено много исследований и книг. Производных его получены сотни тысяч, и некоторые из них оказались практически значимыми. В терапевтической практике используют многие биологически активные вещества — производные гидразина. Известна, в частности, группа лекарств от туберкулеза, в которых действующим началом стал гидразид изоникоти- новой кислоты — производное гидразина. Другие его производные используют как средство против нервных депрессий. А гидразид малеиновой кислоты — стимулятор роста картофеля, сахарной свеклы, винограда, табака. Конечно, далеко не все производные гидразина применимы для подобных целей. Давно известно, что и сам гидразин, и его простейшие производные, применяемые в ракетной технике, токсичны. Сообщения о токсичности многих производных гидразина, появившиеся в медицинской литературе в последние годы, заставляют относиться к этим веществам с еще большей настороженностью и вниманием. Однако от их вредностей научились защищаться достаточно надежно. Разработаны и кое-где уже используются на практике высокоэффективные и надежные гидразин-воздушные и гидразин-кислородные топливные элементы — химические источники тока. Они работали, в частности, вместо аккумуляторов на борту канадской одноместной научно-исследовательской подводной лодки «Стар». При работе в топливном элементе из сравнительно ядовитого гидразина (или гидразингидрата) образуются лишь совершенно безвредные вода и азот. Электрическая энергия вырабатывается благодаря протекающей на аноде реакции: N2H4 + 40H-—*N2 + 4H20 + 4ё. Экологическая безвредность — главное достоинство таких источников тока. Гидразин-воздушные топливные элементы прошли успешные испытания на микромотоцикле и грузовом электромобиле, развивавшем скорость больше 70 километров в час. Одним словом, гидразину нашлось дело и в космосе, и под водой, и на земле. 34
Экономно и чисто До недавних пор топливные элементы применялись как источники тока только на космических аппаратах. Однако в последние годы к этому способу получения энергии проявляет интерес и большая энергетика. По некоторым предположениям, энергетические установки на топливных элементах могут быть использованы в коммунальном электроснабжении — в первую очередь как вспомогательные генераторы, подключаемые в часы пиковых нагрузок. В этом качестве у них есть немалые преимущества по сравнению с обычными теплоэнергетическими установками. Эффективность использования топлива на обычных ТЭЦ сильно зависит от нагрузки: если при работе на полную мощность такая ТЭЦ на жидком топливе потребляет около 2150 ккал на 1 кВт-ч электроэнергии, то при 40%-ной загрузке — уже 2800 ккал/кВт-ч. А электрохимический генератор на топливных элементах независимо от загрузки будет потреблять 2270—2330 ккал/кВт-ч. Нетрудно понять, насколько выгодной окажется комбинация из рассчитанной на средние нагрузки обычной ТЭЦ» постоянно работающей в оптимальном режиме — на полную мощность, и батареи топливных элементов, принимающей на себя увеличение нагрузки в часы пик. У электрохимических генераторов есть и еще одно важное достоинство — экологическая чистота. Они выбрасывают в атмосферу почти исключительно углекислый газ и воду. Поэтому их можно использовать непосредственно там, где они нужнее всего,— в крупных городах и промышленных центрах, что позволит обойтись без дорогостоящих линий электропередач. Создаются даже проекты небольших (от 25 до 200 кВт) автономных электрохимических генераторов на природном газе, которые обслуживали бы отдельные микрорайоны или даже большие жилые дома: тут можно утилизировать еще и тепло, выделяемое топливными элементами, и при тех же затратах топлива не только снабжать дома электричеством, но и отапливать их. Сейчас в США ведутся обширные работы по проектированию различных систем генераторов на топливных элементах. Самыми перспективными считаются элементы, в которых электролитом служит фосфорная кислота. Концентрированной кислотой пропитывают тонкий слой пористого вещества-носителя, заключенный между пористыми же угольными электродами, на которые нанесен тонкий слой катализатора— платины @,3—0,8 мг на 1 см2 поверхности электрода). Мощность такого элемента 0,1—0,2 Вт с 1 см2 площади электродов, напряжение — 0,64 В. По предварительным подсчетам, при массовом производстве (не менее 500 МВт в год) такие установки будут обходиться по 350 долларов за киловатт установленной мощности. Препятствием к их широкому распространению остается пока недостаточно длительный срок службы: демонстрационная установка мощностью 4,5 МВт, которая строится сейчас в Нью-Йорке, сможет проработать, вероятно, всего 6700 часов. По материалам журнала «Scientific American» A978, № 12) Технологи, внимание! НЕФТЬ ИЗ ПЕСКОВ БИТУМИНОЗНЫХ Подсчитано, что в битуминозных песках содержится примерно втрое больше нефти, чем во всех разведанных чисто нефтяных месторождениях. Так, только в залежах канадской провинции Альберта на глубине до 30 м содержится без малого 12 миллиардов кубометров нефти. В Канаде уже больше десяти лет работает первая установка, «выжимающая» нефть из песков. Ее мощность невелика—до 10 000 кубометров в сутки. Недавно пущена еще одна подобная установка — вдвое большей мощности Установка работает непрерывно пе сок обрабатывают горячей водой, каустической содой и паром. Пена, содержащая битумы, отделяется от пвска и воды, а битумы извлекают из пены нафтой. «Chemical Engineering», 1978, т. 85, № 19 2* 35
Технология и природа Что дает осветлитель Г. А. РОМАНОВ, С. Н. ГЛЯДЕНОВ, ВНПОбумпром Мы не знаем, кто сегодня больше ругает бумажников — не сумевшие подписаться на очередное интересное издание или ревнители неприкосновенности природы И у те х, и у др уги х есть осн ова ни я быть недовольными целлюлозно-бумажной промышленностью. При получении древесной целлюлозы окою г)A' , массы древесины пе- pexofhn в растворенное состояние. *С .> В результате количество органических веществ, попадающих в сточные воды, при производстве сульфатной и бисульфитной целлю- лоз'11 состав inei 60 lo<) кг на I т це глюлозы, а при производстве ci/льфитной до 400—500 кг на I т цел \ю юзы. Количество органических веществ, попадающих в сточные поды, может быть уменьшено путем более полного разделения твердой и жидкой фил перед промывкой небеленой целлюлозы». Энциклопедия полимеров, т. 3. стр. 859 Общезаводские очистные сооружения предприятий целлюлозно - бумажной промышленности иногда занимают ббль- шие территории, чем сами производства. И при этом, как все мы знаем, эффективность их работы часто оставляет желать много лучшего. Великие озера североамериканского континента отравлены прежде всего отходами бумажных производств. Тревога за Байкал, отголоски которой в свое время нашли отражение на страницах нашей печати (прежде всего «Литературной газеты»), была связана со строительством на южной оконечности моря-озера целлюлозно-бумажного завода. Локальные, внутрицеховые системы очистки стоков для этой отрасли промышленности, может быть, важнее, чем для какой-либо иной. И они существуют, причем главная их задача — упомянутое в цитированной выше энциклопедической статье 36 более полное разделение твердой и жидкой фаз. В сточных водах целлюлозно-бумажных производств твердая фаза — это не только целлюлозные волокна, но еще и твердые частицы наполнителей. <Длч повышении белизны, гладкости и придания бумаге большей непрозрачности в композицию вводят минеральные наполнители (каолин, мел. тальк, гипс, двуокись титана, сульфат бария и др.); наполнение бумаги прнводш также к ее удешевлению». Энциклопедия полимеров, т. I, стр. 29'Л Традиционные аппараты внутрицеховой очистки, предназначенные для разделения фаз, никак не отнесешь к разряду новой техники. Это сетчатые фильтры и конусные ловушки, основанные на принципах традиционной фильтрации и седиментации (частицы оседают под действием гравитации или вакуума). Лучшими из таких устройств считаются дисковые сетчатые фильтры, работающие сейчас на многих крупных предприятиях. Дисковые сетчатые фильтры применяют в основном в тех случаях, когда волокнистых веществ в стоках сравнительно немного. Чтобы фильтры работали эффективнее, в обрабатываемую воду обычно добавляют не менее 0,3% длинноволокнистой массы. Под действием вакуума на сетках создается достаточно толстый слой волокна, Принципиальная схема работы сетчатых дисковых фильтров — самых распространенных сейчас аппаратов внутрицеховой очистки стоков целлюлозно-бумажной промышленности. 1 —подающий трубопровод, 2—ванна, 3—диски, 4 — трубопроводы со спрысками для смыва волокна, 5 — емкость для удалении волокнистой массы, 6 — трубопровод чистого фильтрата, 7 — трубопровод первичного фильтрата, 8, 9 — емкости для фильтрованной воды, 10, II —трубопроводы первичного и чистого фильтратов
которое и служит фильтром для улавливания взвешенных частиц. Извлеченные из стоков волокна идут на приготовление продукции низших сортов, а очищенный фильтрат — на технологические нужды (частично) и биологическую очистку. Эффект очистки на сетчатых фильтрах довольно высок и достигает 85%. К сожалению, эти аппараты работают намного хуже, когда в стоках есть не только волокнистые, но и минеральные частицы. Каолин и другие наполнители быстро забивают сетки, и фильтрация прекращается. Намного более совершенным и универсальным аппаратом внутрицеховой очистки оказался разработанный несколько лет назад в ВНПОбумпром осветлитель со взвешенным слоем. В рабочей зоне этого аппарата неочищенные стоки создают слой взвешенного осадка. Сквозь него и фильтруются следующие порции сточных вод. О порциях можно говорить лишь условно — процесс идет непрерывно. Через систему трубопроводов и радиальный воздухоотделительный лоток сточная вода поступает в пространство между двумя днищами осветлителя. Верхнее дно дырчатое, нижнее — сплошное. Через отверстия дырчатого дна вода поднимается вверх, где взвешенные частицы, имеющие меньшую скорость, чем вода, постепенно создают слой взвешенного осадка высотой до двух метров. Избыток взвеси удаляется системой принудительного отбора, а осветленная вода, пройдя защитную зону, выводится из осветлителя через кольцевые сбор* ные желоба. Принципиальная схема нового аппарата для очистки тех же стоков — осветлителя со взвешенным слоем. 1 —воздухоотделительный лоток, 2 — распределительное устройство, 3— кольцевые желоба, 4—труба, отводящая осветленную воду, 5 — шламортводящие трубы, 6 — шламоуплотнитель, 7 — система трубопроводов принудительного отбора осадка, 8 — выпускной патрубок Пожалуй, следует еще объяснить, почему в аппаратах внутрицеховой очистки в качестве фильтрующего материала работают сами загрязнители, какие силы заставляют их «играть» против самих себя. Размеры твердых частиц в стоках целлюлозно-бумажной промышленности отличаются довольно сильно — от миллимикронов до одного-двух миллиметров, неодинаковы и их электрические заряды. Если заряды разноименны, более сильные (обычно у более крупных частиц) притягивают к себе коллоидную мелкоту. Поскольку во взвешенном слое происходит интенсивное перемешивание частиц восходящими потоками воды, частицы слипаются со своими «антагонистами», после чего слой взвешенного осадка оказывается своеобразным и весьма универсальным фильтрующим материалом и для волокнистых частиц, и для минеральных. Впрочем, при работе со стоками, в которых во взвешенном состоянии находятся очень мелкие частицы минеральных наполнителей, осветлителю нужна помощь химикатов. Эффективность очистки снижается из-за выноса самых мелких частиц. Чтобы этого не случилось, в сточную воду добавляют раствор сернокислого алюминия. Благодаря этой добавке в осветлителе образуются хлопья гидроокиси алюминия, которые сорбируют на своей поверхности все мельчайшие частицы, в том числе родственный ей каолин. Осветлители со взвешенным слоем дают 96—99%-ный эффект очистки стоков целлюлозно-бумажной промышленности. Применение этих аппаратов значительно снижает нагрузку на общезаводские очистные сооружения, на микроорганизмы биологической очистки. В некоторых случаях осветлитель позволяет вообще обходиться без нее. Один из первых осветлителей диаметром 5 метров и производительностью 100 кубометров стоков в час был установлен в 1975 г. на Огрской картонной фабрике. Об эффективности его работы можно судить по таким цифрам: содержание взвеси в стоках до осветлителя колебалось от 200 до 500 мг/л, а после осветлителя — от 5 до 15 мг/л. Осветленная вода полностью возвращается в производство и используется в различных технологических процессах. Удельный расход свежей воды на тонну продукции сократился в десять раз (эта «церковная десятина» — от необходимости восполнить неизбежные потери). А в основном Огрская фабрика стала работать на замкнутом водообороте, превратилась в практически безотходное и бессточное предприятие. Такие же осветлители установлены еще на пяти предприятиях отрасли. В виде рабочих чертежей уже существуют и намного более производительные аппараты того же назначения и той же в принципе конструкции. К сожалению, до сих пор не решен вопрос о серийном изготовлении подобных аппаратов. Именно это обстоятельство побудило нас рассказать об осветлителе на страницах «Химии и жизни». 37
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ХЛОРЕЛЛА И ШЕЛК Пожалуй, ни один из микроорганизмов не приобрел в наши дни такой популярности, как хлорелла — одноклеточная зеленая водоросль. В ней видят источник кормового белка, средство очистки и регенерации воздуха в замкнутых экосистемах (космические корабли, подводные лодки). А в прошлом году были опубликованы результаты работ советских и японских исследователей, которые увидели в хлорелле отличный корм для шелковичных червей. Суспензией хлореллы в воде наши специалисты обрабатывали листья, которые Скармливали подопытным гусеницам. Их японские коллеги применяли хлореллу в качестве белкового компонента искусственного корма. В обоих случаях эти добавки ускоряли рост и развитие гусениц, делали их более жизнеспособными. Как следствие, росла средняя масса кокона и его шелковой оболочки. Выходит, хлорелла может дать нам при необходимости не только белок и кислород, но и натуральный шелк. ЧЕРТЕЖИ ПО ТЕЛЕФОНУ Видеотелефоном, как и видеомагнитофоном, удивить в наши дни трудно. Однако электронное устройство, разрабатываемое фирмой «Филипс индастриз» (Голландия), наверное, заинтересует многих. Это цветной телевизионный видеоиндикатор, позволяющий передавать графическую и текстовую информацию по обычным телефонным каналам связи. Видеоиндикатор состоит из телеприемника и планшета. Последовательность передвижений электронного карандаша передается по телефону в виде электрических импульсов. Что особенно важно, графическая информация можвт быть одновременно воспроизведена на экранах всех подключенных абонентов, скажем, на столах всех заинтересованных конструкторов инженерной фирмы. ВЕРТОЛЕТЫ И ПАССАЖИРЫ При пассажирских перевозках вертолет пока не стал серьезным конкурентом самолету. Если вы опросите своих знакомых, то окажется, что на самолетах летал как минимум каждый второй, а вот на вертолете в лучшем случае один из десяти, да и тот в тайге работал, на дальних нефтепромыслах или еще в каком-то экзотическом месте... И так обстоит дело не только у нас. Еженедельник «Aviation Week and Space Technology» A978, т. 109, № 11) сообщил, что примерно 78% гражданских вертолетов известной фирмы «Сикорский» используют в качестве служебных, 19% —для транспортировки грузов, 2% — для медицинских целей, а на долю пассажиров приходится лишь 1%. КАША—СИЛА! Несколько лет назад (а именно в № 6 за 1974 г.) наш журнал сообщал о новых искусственно скомпонованных крупах с высоким содержанием белка и правильным соотношением аминокислот. Среди этих круп на первом месте называлась «Сильная» — из дробленого гороха, ячменя и пшеничной муки с добавкой витаминов. Теперь налажен промышленный выпуск этой крупы, и на ее основе Сызранский завод пищевых концентратов стал готовить несколько новых продуктов. В их числе «Суп сызранский с мясом» и «Каша «сила» с мясом». В этой каше — почти 27 % белка, хорошо сбалансированного по аминокислотному составу. И она же получила наилучшую оценку у дегустаторов. И спрос на нее уже есть. Одно слово — сила! КАРБИНОВ — НЕ МЕНЬШЕ ВОСЬМИ! I Журнал «Science» A978, т. 200, I № 4344) поместил сообщение I о последних исследованиях I линейного полимера углерода, I известного в нашей стране I как карбин. Впервые его полу- I чили советские ученые во гла- I ве с академиком В. В. Корша- I ком еще в начале прошлого I десятилетия. Теперь выяснили, I что при высокой температуре I углеродные цепи принимают I гексагональную конфигурацию I и атомы располагаются раз- I лично относительно тройной I связи. Считают, что в этих ус- I ловиях могут существовать, I по меньшей мере, восемь [ разных форм карбина, сущест- I вен но отличающихся одна от I другой по физическим свой- I ствам. Эти формы устойчивы I при температуре от 2600 до I 3800К, а графит, если его I расплавить под давлением, I превращаете я в бесцветную I текучую жидкость состава I (—С=С-—)Пг то есть опять-таки I в карбин. 38
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НЕИЗВЕСТНО, что выгоднее В Соединенных Штатах Америки усиленно рекламируют миниатюрные радиопередатчики, замаскированные под пачку сигарет, авторучку или зажигалку. Сигналы таких передатчиков улавливаются радиопеленгаторами, установленными в полиции. Утверждают, что эти устройства помогут за считанные часы найти похищенных с целью выкупа. Впрочем, неизвестно, что выгоднее — уплатить выкуп или купить замаскированный передатчик. Он обходится в среднем в полторы тысячи долларов, и потом, похитители тоже, видимо, просматривают рекламные страницы газет. С ГЕЛЕМ ВМЕСТО ЛЬДА Пузырь со льдом — традиционное средство первой помощи — недавно был усовершенствован в Англии. Сделали пузырь из синтетики с синтетическим же гелем внутри (вместо пьда). В морозильной камере холодильника этот пузырь можно охладить до минусовой температуры — он все равно останется мягким. И что еще важно: с.разных сторон пузыря разная теплоизоляция, поэтому и температура их разная. Дело больного, какой стороной пузырь прикладывать: похолоднее — потеплее... ДЕТЕРТОКСОН — ЗАМЕНИТЕЛЬ ЖЕЛЧИ Желчных людей обычно не любят, но без желчи не проживешь. Организм новорожденных желчи не вырабатывает, и в этом одна из причин многих болезней малышей, как двуногих, так и четвероногих. Жел ч н ые ки с л оты ра с - щеп л я ют многие токсичные вещества жирового происхождения. На этом основано защитное действие желчи не только против отравлений, но и против некоторых инфекг ций. Сотрудниками Будапештского научно-исследовательского института радиобиологии и радиотерапии на основе желчных кислот получены два новых зооветеринарных препарата для новорожденных поросят и телят, организмы которых лишены желчи. Один из этих препаратов — детер- токсон служит заменителем естественной желчи и вводится животным сразу же после появления на свет. Благодаря ему смертность четвероногих новорожденных значительно снизилась, и сейчас в нескольких медицинских учреждениях ВНР изучают возможность использовать подобные препараты не только в ветеринарной практике, но и для лечения людей. СВЕРХРЕДКАЯ ЧЕРНАЯ СЕРА Соединение необычного состава S4N4, полученное недавно в США при взаимодействии безводного аммиака с одним из хлоридов серы, оказалось сильным взрывчатым веществом. Его красно вато-оранжевые кристаллы хранят под слоем бензола Если это соединение разлагать при высоком давлении то в зависимости от давления (более или менее 25 килобар) образуется сера — либо коль цевая Se, либо волокнистая Sx. Однако и в исходных кри сталлах, и в продуктах их ра» ложения не раз зал*ечаг. *~ темные прожилки, похожие на волокна. Оказалось, что и они состоят только из серы. Это редкая ее разновидность — так называемая черная сера, не растворимая в ««родственном» ей сероуглероде. Впрочем, рентгенографические исследования показали, что черная сера из тетранитрида отличается от известных прежде модификаций черной серы, и можно считать, что обнаружена новая разновидность известного с глубокой древности простого вещества. «СПОКОЙНО, СНИМАЮ...» Возможно, именно после этих слов, за которыми последовала ослепляющая вспышка, кому-то из американских конструкторов пришла в голову мысль создать электронный фотоаппарат, которым можно снимать при слабом освещении. Основой аппарата стала полупроводниковая мишень, составленная из множества высокочувствительных элементов. Аппарат снимает ие на пленку: изображения регистрируются в его электронной памяти, а затем либо воспроизводятся на телевизионном экране, либо переносятся на" бумагу с помощью фотокопировального устройства. Полагают, что через несколько лет такие аппараты поступят в продажу, но, наверное, настоящие фотолюбители и тогда не станут все доверять электронике. Есть своя прелесть в нынешнем, пусть в чем-то примитиеном, фотоколдовстве. 39
, • u ' '.' >V лмд| Ш^ !-№ 'J: ^ > *Ж '*/'» ■> ft';r ->*-■ •H г * л\* -v' SS^ •l ■T-4i 1 J [fe J-* 7?9*?*
Рис во все времена В мае 1978 года газета «Советская Кубань» писала: «Первые тысячи женских хлопчатобумажных головных платков новой расцветки выпустила Краснодарская фабрика художественных изделий. Вместо традиционного горошка платок украшают искусно нарисованные снопики риса и надпись «За миллион кубанского риса». Это лишь один из признаков настоящего рисового бума, охватившего в последние годы важнейший сельскохозяйственный район России. Строительство грандиозных оросительных систем, осушение приазовских плавней, высокие урожаи зерна превратили Краснодарский край в частицу огромного рисового мира. Сейчас рис возделывают в тропических и умеренных зонах всех частей света на 140 миллионах гектаров; ежегодный сбор зерна — 350 миллионов тонн. Из риса делают крупу, муку, кондитерские изделия, крахмал, а также спирт и пудру. Рисовую солому либо просто скармливают скоту, либо готовят на ее основе кормовые дрожжи. Кроме того, из соломы получают тонкую и прочную бумагу, строительный картон; идет солома на изготовление канатов, циновок, шляп. Из рисовых отрубей отжимают высококачественное масло. В 1980 году в СССР предполагает- Рисоводство в СССР 1913 г. 1940 г. 1965 г. 1970 г. 1977 г. Посевные площади, млн. га 0,3 0,2 0,2 0,4 0,5 Урожай, ц/га 11,9 17,3 26,9 36,5 40,6 Валовой сбор, млн. т 0,32 0,30 0,88 1,28 2,22 ся собрать три миллиона тонн риса — один миллион тонн ждут от кубанцев. НАЧАЛО Около 120 миллионов лет назад в центральных областях праматерика Гондва- ны появились первые цветковые растения, и в том числе предок нынешнего рода Oryza, к которому относится знакомый нам рис посевной Oryza sativa. Геологические процессы разорвали Гондвану. Образовавшиеся материки Антарктида, Южная Америка, Африка, Австралия, а также Южно-Индийский субконтинент и районы Юго-Восточной Азии были когда-то окраинами Гондва- ны и окраинами ареала прариса, где концентрировались его мутантные формы. Расхождение материков и возникающая изоляция привели к тому, что в разных частях света возникли свои виды этого растения. Так, дикий предок риса посевного встречается в Азии, Oryza glaberrima — в Африке, Oryza latifolia характерен для Южной Америки, a Oryza australiensis — для Австралии. Возможно, под ледяной толщей Антарктиды скрываются окаменевшие остатки каких-то еще неизвестных нам видов риса... Первые представители Homo sapiens, пришедшие в ареалы рода Oryza 30— 40 тысяч лет назад, стали собирать его зерна. (До сих пор дикий рис собирают примитивные племена в Азии, Южной Америке, Африке и Австралии.) В тех районах бывшей Гондваны, где возникли древние цивилизации, рис был введен в культуру. Жители Южной и Юго- Восточной Азии, включая юг современного Китая, около пятнадцати тысячелетий назад стали возделывать рис посевной, а африканцы — О. glaberrima. Примерно к шестому тысячелетию до нашей эры рисоводство в Азии достигло высокого уровня и привело к формированию здесь развитого земледелия. С этого времени началось триумфальное шествие культурного риса по земному шару. В нашей стране начало рисоводству положили корейские иммигранты, на заре двадцатого столетия принесшие рис в Приморье. Оттуда в тридцатые годы он попал на Украину, в Крым, в Поволжье, в Дагестан, на Дон и Кубань. Здесь возделывание риса связано с именем Дмитрия Петровича Жлобы, легендарного героя гражданской войны и основателя кубанского рисоводства. Оросительные системы, которые он строил в кубанских плавнях, мало чем отличались от современных: те же 41
квадраты чеков, те же каналы и дороги. Правда, масштабы несколько иные... ПОЛЯ, ЧЕКИ, ТЕРРАСЫ 6 далекие времена рисовыми полями были пологие склоны холмов. На них вырубали и выжигали лес, потом вскапывали землю палками, а с появлением железа — особыми ножами. Комки почвы разбивали деревянными колотушками. 6 апреле-мае семена разбрасывали по полю и заделывали в землю ногами. В октябре урожай собирали. Жали ножами и серпами, а обмолачивали, зажимая стебли между двумя палками, которыми колотили о земляную площадку. Другой способ обмолота — вытаптывание ногами. Постепенно древний земледелец стал замечать, что посевы риса, случайно оказавшиеся в местах, которые затопляли воды тропических ливней или разливавшихся рек, намного продуктивнее, чем на сухих холмах. И рис стали сеять в низинах специально, а селекцию вести на устойчивость растений к глубокому затоплению, так как высота паводковых вод достигала иногда двух и более метров. Потом азиатские рисоводы обуздали стихию рек, построили сложные оросительные системы и стали орошать поля только речной водой. Выращивание риса перестало зависеть от сезонных осадков. На рисовых полях появились буйволы. Пока не было плуга, основная обработка почвы заключалась в том, что животных прогоняли по затопленному участку, и они своими копытами превращали землю и воду в грязевое ложе. На него высаживали рисовую рассаду, выращенную в специальных питомниках. Такая технология позволяла экономить посевной материал и время. Завоевав равнины, рис поднялся в горы. Там его и сейчас растят на террасах, которые орошают водой горных речек и ручьев, направляемой на поля по бамбуковым трубкам и желобам. Затопленное рисовое поле, равнинное или на террасе, буйвол, плуг, мотыга, рассада и ручной труд — вот основные элементы традиционной культуры риса, которая сложилась в течение тысячелетий и сохраняется в почти неизменном виде по сей день в Южной и Восточной Азии. Устранению ручного труда препятствуют небольшие размеры крестьянских полей. Более того, они придают специфический характер прогрессу в возделывании азиатского риса. Например, в Японии, где в среднем собирают по 70 центнеров зерна с гектара, такие урожаи оказались возможны- 42 ми благодаря машинам. Но это небольшая по размеру техника, которая служит как бы продолжением рук рисовода. ПРОМЫШЛЕННОЕ РИСОВОДСТВО В СССР и США рисоводство эволюционирует в ином направлении. Большие хозяйства, много техники, а отсюда и некоторые особенности в возделывании этого растения. В нашей стране наиболее прогрессивная технология выращивания риса создана в основном усилиями ВНИИ риса в Краснодаре, его филиалов, опытных станций и Кубанского сельскохозяйственного института. Она базируется прежде всего на строительстве крупных водохозяйственных комплексов, подобных Кубанскому: водохранилище на 3,1 миллиарда кубометров воды, оросительная система на 215 тысячах гектаров. Создатели комплекса удостоены Государственной премии СССР за 1977 год. Новая технология основывается также на создании чеков площадью 20— 40 га, физиологически обоснованном водном режиме, рациональной системе дробного внесения удобрений. Рекомендованы и новые удобрения: лиг- нинсодержащие, кремниевые и микроудобрения. Выведены высокоурожайные сорта риса, например Краснодарский 424.
С помощью всех этих мер можно получать 100—140 центнеров риса с гектара, что доказано на практике участниками движения так называемых «стоцентнеровиков». На круг у нас получают 55 ц/га. Урожаи, превышающие десять тонн зерна с гектара, кажутся пока необычными, а сборы более 13—14 тонн — фантастическими. Но эти цифры выглядят скромными по сравнению с биологическим потенциалом риса: 25— 50 тонн с гектара. 6 чем же причина разрыва между современными урожаями и возможностями растения? В том, прежде всего, что мы знаем о рисе еще очень мало... ПРОБЛЕМЫ За тысячи лет, в течение которых человек растил и изучал рис, кое-что о нем стало известно. Но по сути дела вплоть до 50-х годов нашего столетия шел сбор фактов лишь о внешней стороне развития риса. И только в последнее время началось формирование научного подхода к онтогенезу риса, создание причинно-следственной картины этого процесса и увязывание его с изменениями внешней среды. Стало ясно, например, что вегетативный и генеративный Рисовые поля на террасах в Японии периоды в жизни риса обусловлены функционированием двух разных групп генов; что растение может существовать лишь при определенном соотношении внешних условий и режимов работы его органов. Изменяя, скажем, слой воды, можно управлять развитием конуса нарастания, ускорять естественное старение растений. Самой разработанной областью в рисоводстве считается учение о корневом питании. Однако на сегодняшний день мы располагаем лишь эмпирически подобранными дозами удобрений и сроками их внесения, которые кажутся нам оптимальными для тех или иных условий. Известно, например, что без достаточного количества азота в почве нельзя получить высокий урожай риса. Но точный механизм работы системы «азот — урожай зерна» нам еще незнаком. При недостатке почвенного азота, необходимого в первую очередь для белкового синтеза, корни риса восстанавливают трехвалентное железо почвы в двухвалентное. Обратный переход двухвалентного железа в трехвалентное— обязательный момент функционирования молибденсодержащих систем (биологических и физико-химических) фиксации молекулярного азота. Растение активно поглощает образующееся двухвалентное железо и с его помощью обеспечивает себя азотом. Но это соединение железа не только участвует в развитии риса, а служит еще токсическим агентом. Поэтому при недостатке азота не происходит кущения, сокращается вегетация, ускоряется переход к плодоношению. Внесение азотных удобрений уменьшает зависимость риса от процессов фиксации, ингибирует восстановительную активность корней, а следовательно, поглощение двухвалентного железа. Развитие растения замедляется. Каждый из элементов описанной схемы — отдельная проблема. Как функционирует система фиксации азота на рисовых полях? Как поглощается двухвалентное железо и что с ним происходит в растении? Не больше мы знаем о механизме действия фосфорных удобрений. В Японии широко применяют кремниевые удобрения. Лучшим среди них признан силикат кальция. Но используют также и металлургические шлаки, содержащие аморфный SiO: . О функции кремния в рисовом организме известно пока следующее: кремнезем упрочняет клеточные стенки и потому делает растение устойчивым к полеганию, а 43
кроме того, препятствует проникновению инфекции внутрь клетки. Выполнение этих функций во многом зависит и от других элементов питания. Например, увеличение дозы азота приводит к уменьшению содержания кремнезема в стеблях риса, отчего растения полегают. Калийная подкормка увеличивает содержание кремнезема и потому предотвращает полегание. Есть также сведения, что кремниевыми удобрениями можно частично заменить фосфорные. Вот почему надо поскорее приступить к применению соединений кремния в производственных условиях. Тем более, что это позволит утилизировать промышленные шлаки, которые сейчас загрязняют окружающую среду. Рисовые поля способны поглотить и другой многообъемный промышленный отход—гидролизный лигнин. На основе его созданы уже упоминавшиеся лиг- ниновые удобрения (лигнин служит сырьем и носителем для азота, фосфора и калия). Их тоже надо поскорее вводить в рисоводство. То же относится и к микроудобрениям; из них наиболее эффективными оказались молибденовые. Да и сама рисовая почва — целая проблема. Мы до сих пор не знаем, какой она должна быть в разных климатических условиях. У нас нет модели рисовой почвы, то есть того идеала, к которому надо стремиться при обработке поля и в соответствие с которым на- Японская учительница показывает школьникам, как сажают рис до привести почвообрабатывающие машины. Новые машины нужны и для уборки риса. Современные рисоуборочные комбайны не в состоянии полностью убрать урожай, если он превышает 50 ц/га. Много зерна остается на поле, а это плохо не только из-за потерь. Необходимость перезимовки, пережидания севооборотов активизирует у оставшихся в земле семян резервные блоки генов, контролирующих атавистические признаки: способность долго храниться в почве, легко осыпаться, красный цвет зерен. Такие зерна снижают товарность продукции, а у традиционных потребителей риса нередко вызывают настоящий ужас. Дело в том, что красные зерна похожи на рис, пораженный определенными видами грибов, который вызывает у человека тяжелую септическую ангину, зачастую неизлечимую. В китайских лагерях для ссыльных эпохи Сун заключенного, если от него хотели потихоньку избавиться, кормили кашей из зараженных зерен. Потом заворачивали в циновку и ставили вниз головой в яму, чтобы пища оставалась в желудке как можно дольше. Там была прекрасная среда для развития этих грибов, и спустя несколько часов строптивый ссыльный превращался в мертвеца безо всяких следов насилия. Красный цвет атавистических форм риса не связан с заболеванием. В США их даже специально возделывают, и даже ведут селекцию на такой рис. 44
Селекция риса существует тысячи лет. Продолжается она и сейчас. Только Международный институт риса на Филиппинах ежедневно проводит около пяти тысяч скрещиваний. Ежегодно в память ЭВМ вводят миллион битов информации об этих скрещиваниях. Такого рода работой занимаются и в других лабораториях мира. И все же нельзя считать, что уже налажена направленная селекция, столь необходимая, скажем, при освоении новых регионов. Рисоводам многих стран, в том числе и нам для приазовских плавней, нужны солеустойчивые сорта риса. Продвижение этой культуры на север связано с селекцией на хладоустойчи- вость. Расширение площадей под рисом все острей ставит вопрос о выпуске отечественных гербицидов, которых пока очень мало. Без них современная культура риса немыслима. И еще одно очень важно: все перечисленные проблемы и многие другие необходимо решать комплексно, увязывая их друг с другом. Только такой подход даст нам возможность воспользоваться богатым потенциалом этого замечательного растения. Н. Е. АЛЕШИН, Э. Р. АВАКЯН, Е. П. АЛЕШИН, Всесоюзный научно-исследовательский институт риса На стр. 40 — картина с рисовыми полями. кокосовыми пальмами и рыбаками. выполненная крестьянином из деревни Пенестанан на острове Бали; эта деревня славится своими художниками на всю страну Душа риса В та Ао юс и гораь рыси :ишсрну г h. Рым мелких нанизать на ветку ивы И привязать свой лепесток-челнок Срес)ь камышей цветущих над водою. Кому, скажи, еще дано постичь Очарованье этой жизни мирной? ,!и Хен Бо 8 рисовом зерне, дающем жизнь миллионам жителей Дальнего Востока, Южной и Юго-Восточной Азии, сосредоточен, можно сказать, и весь их духовный мир; с рисовым зерном связано множество ежедневных обрядов простого земледельца и самые высокие сферы традиционной философии и религии. Для Конфуция, например, нормальный ход развития растения служил показателем правильности взаимоотношений Неба и Земли. Древние художники умещали на поверхности одной рисинки все учение Будды... По китайской легенде первые люди были голодны. Милосердное небо послало им рисовые зерна, а земля и вода помогли взрастить его. Труд человека был вознагражден изобилием, и люди стали плодиться... Крошечное зерно риса рождает хрупкое растение. Как уберечь его от тайфунов, тропических ливней, извержений вулканов и жестоких засух? Фантазия индуиста нашла защитницу рисовых полей в лице богини Деви-шри. Но, по представлению верующих, даже богиня не может выполнять свою роль даром, поэтому в Индии вывели особый сорт риса — для жертвоприношений. Селекция решает и такие задачи. В Бангкоке ежегодно в январе около храма Сумат и поныне проводят церемонию раскачивания на гигантских качелях: чем выше они взлетят, тем выше вырастет рис, что весьма важно при высоком уровне воды после тропических дождей. Не обойдена заботами и земля. На средневековой Яве и в Кхмерском государстве каждый год устраивали празднества, включающие в себя обряды стимулирования плодородия полей. Считалось, что без таких обрядов хорошего урожая не собрать. Сам глава государства совершал тайный ритуал в храме, символизировавшем гору. Обряд, в течение которого в ход пускались дурманящие благовония и пьянящие напитки, за- Вероятно, многим читателям рис больше знаком в зернах, купленный в магазине; а вот как выглядит само растение
вершался символическим или реальным оплодотворением. Народный вариант обряда— ритуальные ночи, которые крестьяне- супруги проводили на своих рисовых наделах. У народов Западного Индокитая, острова Калимантан, Филиппин и Северной Бирмы некогда существовал обычай устраивать для стимулирования плодородия земли охоту за головами: их добывали в межплеменных стычках или, нападая на чужаков, случайно оказавшихся поблизости. Чем длиннее были волосы на добыче, тем лучше должен быть урожай. Индонезийцы и вьетнамцы представляют себе рис в виде беременной женщины; это мать или душа риса, бережно вынашивающая свой плод — будущий урожай. В это время ее стараются не пугать, чтобы не было выкидыша. Перед жатвой ибаны, одно из племен Индокитая, просят душу риса покинуть поле, потому что хотят уберечь ее от зрелища расправы, учиняемой над ее детьми. Малайские и тайские женщины срезают метелки ножами, спрятанными в рукавах: зачем пугать душу риса? Некоторые народы Индонезии и Индокитая так и не стали применять европейские орудия и приемы, потому что считали, что это оскорбит душу риса. 8ера в чудодейственные свойства рисового зерна породила даже целую рисовую магию с множеством ритуалов на все случаи жизни. В Северном Таиланде перед рождением ребенка определяют с помощью шарика из клейкого риса, прикрепленного к нити, душа какого предка пожелала переселиться в будущее дитя. Зажав нить между пальцами, ее начинают крутить и произносят имена предков. Имя, прозвучавшее в тот момент, когда нить закрутилась, и есть искомый усопший родственник. Китайцы в первый день жизни ребенка дарят ему модель меры для зерна «доу», чтобы у него всегда был рис. А когда яванский детеныш впервые касается ножками земли, его сажают в курятник и осыпают рисом, одновременно уговаривая душу ребенка как можно дольше оставаться в теле: яванцы считают, что душа покидает тело человека в виде курицы, поэтому обряд совершается в курятнике. Рис, которым посыпают новобрачных на Суматре, должен сделать супружескую жизнь счастливой. Тем же зерном духов задабривают и в будни. Рыбаки каждый вечер бросают его в воду для водяных (а может, для рыб?)... Существует и рисовая косметика. В Таиланде предводитель свадебной церемонии вымазывает лицо рисовой пастой. А рисовой мукой пудрят лицо человека, следующего в свой последний путь. При похоронах одного из полководцев эпохи Троецарствия ему в рот положили семь зерен риса, то есть семь священных символов плодородия. Так для покойного замкнулся круг рисовой магии. время течет, поколения сменяются поколениями, наука и техника меняют облик нашей планеты, а для жителей Азии рисовое зерно по-прежнему остается символом плодородия земли, средоточием добрых дел, защитой от вредоносных влияний и, более того, символом высшей общечеловеческой ценности — мира. Многим ли растениям выпала такая значительная судьба?... Что мы едим Плов Говорят, что хороший плов умеют у нас делать только в Средней Азии. Правильно. Но это вовсе не означает, что искусство его приготовления совсем уж недоступно жителям других мест. Предлагаемый здесь рецепт отличается от тех, что дают кулинарные руководства, более детальной разработкой. А главное — гарантией автора заметки: рецепт много раз проверен. Для пущей убедительности, несколько слов и об истории его появления. Как-то раз у нас дома зазвонил телефон. Спустя полчаса в дом вошел симпатичный молодой человек из Ташкента. Несколько мгновений мы пытались разобраться в родстве, а еще через минут двадцать я и мои домочадцы, позабыв о родословной, с энтузиазмом трудились под руководством гостя: по случаю его приезда мы готовили настоящий узбекский плов. То есть готовил, конечно, гость, а мы для начала работали подручными. 400 г подсолнечного масла (в Ташкенте из растительных масел предпочитают хлопковое) до появления дыма калилось в кастрюле. На самом деле нужна специальная посуда, коте л, но гость уверил нас, что ив кастрюле все получится отлично. Потом в масло бросили мелко нашинкованный репчатый лук (полкило). Когда он приобрел золотисто- розовый оттенок, в кастрюлю отправили нарезанную небольшими кусками баранину, килограмм. Она жарилась примерно 20 минут, пока не приобрела тот же оттенок, что и лук. К мясу добавили мелко нарезанные помидоры (полкило) и столько же болгарского перца. «Если нет помидоров,— сказал гость,— их можно заменить двумя столовыми ложками томатной пасты. Без перца в крайнем случае можно обойтись». Через 15 минут после помидоров в кастрюлю положили 300 г моркови, которую мы под руководством «шефа» нарезали тонкой соломкой. Это было не так уж просто, особенно поначалу, но мы старались... Морковь немного прожарилась, а затем в кастрюлю была налита горячая вода так, чтобы она покрывала содержимое сантиметровым слоем. Положили специи; гость привез их с со- 46
бой. В смесь определенно входил молотый красный перец, сухие ягоды барбариса, кориандр, зра — семена какого-то растения в виде запятых; куплены специи на ташкентском базаре. Дальше варево томилось на медленном огне, а для нас наступило время заняться рисом. Килограмм риса трижды промыли холодной водой, после чего оставили лежать в четвертой воде, чтобы он «напился». Через 20—25 минут напившийся рис положили в ту же кастрюлю и долили кипятку; толщина слоя воды над массой — один-два сантиметра. Прибавили огонь. Кастрюлю закрыли крышкой. Через некоторое время рис попробовали. Он был еще не готов, поэтому подлили горячей воды на сантиметр выше гущи. Ко второй пробе рис оказался уже, с точки зрения шефа, достаточно мягким; а по-моему, он был еще твердоват, но мне сказали, что так и должно быть. Очень осторожно руководитель сгреб рис горкой; потом сделал в ней длинным ножом пять-шесть скважин до дна кастрюли и в каждую налил по две-три столовых ложки горячей воды. В вершину горки закопал нечищенную чесночную головку хвостиком вниз. Кастрюлю закрыл крышкой и держал на медленном огне еще минут 10. Затем огонь потушили, а закрытую кастрюлю оставили на 15— 20 минут дозревать. После этого рис был немного присолен и слегка перемешан, чтобы мясо в нем распределилось равномернее. Готовый плов выложили горкой на большое керамическое блюдо, по-узбекски ляган, чесночную головку устроили в вершине. Вокруг горы уложили дольки помидора и кольца репчатого лука. Его подручные сделали заранее: нарезали, промыли несколько раз в холодной воде и залили слабым раствором уксуса. С лягана подымался и заполнял окружающее пространство потрясающий аромат. Все дружно бросились к столу... Вместо баранины можно взять курицу. Получается тоже очень вкусно. Года через два я побывала в Ташкенте. Меня повели в пловную. Ничем не примечательное, простое фанерное строение на одной из торговых улиц города; похоже на привокзальный буфет. Внутреннее убранство тоже без затей: цементный пол, небольшие столики, пластмасса и алюминий. Но плов там был чудесный. Потом зашли к повару, Са- мадулле Таирову, молодому, но уже искусному кулинару. Посидели, поговорили. — Плов мне знаком с детства, и я его очень люблю. Это национальное блюдо готовят в каждой узбекской семье; готовят по четвергам, а в пятницу мы отдыхаем или идем в гости есть плов у других. Если пришел гость, друг, для него обязательно делают плов. В моем доме его варит мама, но в узбекских семьях правила приготовления плова знают все мужчины и чаще варят именно они. Для того чтобы сделать самый вкусный плов, надо взять не хлопковое масло, а курдючное сало. Сколько? Для 10 человек мы варим плов из 2—2,5 кг риса, а для него нужно полкило сала. Его режут на кубики и калят в казане, а потом вынимают остатки, по-узбекски — джиза. Дальше все, как в упомянутом рецепте. Но помидоры и перец мы в плов не кладем и томатную пасту тоже; дело вкуса... Самый лучший рис — кинд- жо, корейский сорт. На вид он мелкий, но хорош тем, что всасывает много воды и потому становится большим. Лук мы берем белый, а морковь — желтую; вы на базаре, наверное, виде- .ли; желтая морковь в плове вкуснее, чем оранжевая. Иногда в плов кладется айва. А свадебный плов варим с изюмом. Для свадьбы делают большой плов на 80— 85 кг риса. Мясо режется большими кусками, а изюм кладут после моркови. Для такого плова нуякен и большой казан — на 500 л. В каждом районе Ташкента есть маленькие районы, махалля. И каждая махалля имеет комнату, где держит всю посуду, которая требуется для приготовления праздничного плова: большой казан, ножи, лопатки. Есть и специальный человек, которого обычно приглашают варить плов для гостей. К плову мы подаем салат из помидоров с горьким стручковым перцем; узбеки любят острую пищу. Подаем и нашу зеленую редьку. После плова пьют чай. В Ташкенте мы пьем черный чай. А в Самарканде, Андижане, Бухаре пьют только зеленый чай. Там и плов немного другой. В Коканде, например, морковь режут кубиками, и плов получается светлый... Узбеки делают и другую еду из риса, но самый вкусный и самый красивый, конечно, настоящий узбекский плов. Э. НАУМОВА 47
Живые лаборатории Краски цветов Кандидат биологических наук В. И. АРТАМОНОВ ЦВЕТА-ПРИМАНКИ Зачем цветам их яркая, сочная окраска? В конечном счете только для того, чтобы таким способом привлечь к себе насекомых-опылителей. Окраска цветков часто зависит от того, для каких именно насекомых предназначены цветовые сигналы. Многие растения опыляются лишь определенными видами насекомых, к вкусам которых они и приспосабливают свою окраску. Дело в том, что в отношении цвета насекомые бывают довольно капризны. Скажем, пчелы, шмели, осы предпочитают розовые, фиолетовые и синие цветки, а около желтых цветков обычно толкутся мухи. Красный же цвет многие насекомые, наделенные не слишком совершенным зрением, путают с темно-серым. Поэтому в наших широтах чисто красные цветки доволь-
но редки. Одно из исключений — мак, но и его красные лепестки имеют примесь желтого цвета; именно этот желтый оттенок обычно и замечают пчелы. Лучше других насекомых красный цвет различают бабочки — они-то обычно и опыляют красные цветки наших широт, например гвоздики. А вот среди тропических растений красный цвет более распространен, и по крайней мере отчасти это связано с тем, что опыляют их цветки не насекомые, а птицы: колибри или нектарницы, у которых зрение более развито, чем у насекомых. Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранне- весеннего растения медуницы: розовый цвет ее молодых цветков сменяется по мере старения синим. Такие старые цветки медуницы пчелы уже не посещают: они, как правило, уже опылены и нектара не содержат. И в этом случае смена окраски служит сигналом для насекомых, предупреждая их, чтобы не теряли времени даром на посещение опыленных цветков. ПРЕВРАЩЕНИЯ ПИГМЕНТОВ Окраска большинства цветков определяется присутствием различных красящих веществ — пигментов. Самые распространенные среди них — каротинои- ды, растворимые в жирах соединения: каротин и его изомеры и производные. Примером каротиноида может служить пигмент цветков фиалки виолаксантин. В растворе все такие пигменты имеют бледно-желтую, оранжевую или светло-красную окраску. Обычно каротиноиды встречаются не только в цветках, но и в листьях зеленых растений; однако там мы их не замечаем из-за маскирующего влияния интенсивно-зеленой окраски хлорофилла. Есть и такие каротиноиды, которые содержатся только в цветках. Названия их часто столь же красивы, как и придаваемая ими окраска: эшшольксан- тин, петалоксантин, газанияксантин, ауроксантин, хризантемаксантин, руби- хром... Если от пигмента цветов василька — антоцианина опцепить две молекулы глюкозы, то останется агликон цианидин Однако лепестки бывают окрашены и в другие тона, кроме желтых и оранжевых. Наряду с каротиноидами в их окраске принимает участие другая группа пигментов — антоцианы. В отличие от каротиноидов, антоцианы хорошо растворимы в воде и содержатся преимущественно в клеточном соке вакуолей. Окраска этих пигментов очень разнообразна — от розовой до черно-фиолетовой. Несмотря на такое разнообразие оттенков, все антоцианы устроены по одному типу — они представляют собой гликозиды, то есть соединение Сахаров с неуглеводной частью, так называемым агликоном. Примером может служить красящее вещество, содержащееся в цветках василька,— антоциа- нин. Его агликон цианидин, который остается, если от антоцианина отщепить две молекулы глюкозы,— один из самых распространенных агликонов антоцианов: Антоциановые пигменты могут изменять свой цвет в зависимости от кислотности среды. Вспомните два вида герани, распространенные в средней полосе: герань лесную и герань луговую. У лесной лепестки розовые или лиловые, а у луговой — синие. И в том и в другом случае лепестки окрашены антоцианами; все дело в том, что сок лесной герани более кислый. Если приготовить водную вытяжку из лепестков герани — хоть лесной, хоть полевой — и изменять ее кислотность, то в кислой среде раствор станет розовым, а в щелочной — синим. I
Такую же операцию можно проделать и над целым растением. Если цветущую фиалку поместить под стеклянный колпак рядом с блюдцем, куда налит нашатырный спирт (он при испарении выделяет аммиак), то ее лепестки станут зелеными; а если вместо нашатырного спирта налить в блюдце дымящую соляную кислоту, они окрасятся в красный цвет. Мы уже говорили о том, что у медуницы можно встретить на одном и том же растении цветки разной окраски: розовые — молодые и синие — старые. Посинение лепестков по мере их старения тоже можно объяснить индикаторными свойствами антоцианов. Клеточный сок растения, в котором растворен пигмент, имеет кислую реакцию, а цитоплазма — слабощелочную. Вакуоли с клеточным соком обычно отделены от цитоплазмы мембраной, которая непроницаема для антоцианов. Однако с возрастом в мембране возникают дефекты, и в результате пигмент начинает проникать из вакуолей в цитоплазму. А поскольку реакция среды здесь иная, меняется и окраска цветка. Впрочем, было бы неправильно связывать окраску антоцианов лишь с их индикаторными свойствами. Исследования последних лет показали, что анто- циановая пигментация растительных тканей определяется и многими другими факторами. Цвет антоцианов может меняться, например, в зависимости от того, с какими ионами они находятся в комплексе. При взаимодействии с ионами кали я комплекс приобретает пурпурную окраску, а с ионами кальция или магния — синюю. Кроме каротиноидов и антоцианов лепесткам цветов могут придавать окраску и другие вещества, в том числе, например, флавоны и флавонолы* ПОЧЕМУ ЧЕРЕМУХА БЕЛАЯ! А какой пигмент окрашивает в молочный цвет вишневые сады, превращает в снежно-белые сугробы кусты черемухи? Оказывается, никаких белых пигментов в их лепестках нет. Белый цвет придает лепесткам воздух. Если рассмотреть под микроскопом лепесток черемухи или любого другого белого цветка, то можно увидеть множество прозрачных и бесцветных клеток, разделенных обширными пустыми промежутками. Именно благодаря этим заполненным воздухом межклетникам лепестки сильно отражают свет и потому кажутся белыми. А если раздавить такой лепесток между пальцами, то в этом месте появится прозрачное пятно: здесь воздух будет вытеснен из межклетников. И все же в природе есть белая краска— ею окрашена в нарядный белый цвет кора нашей любимой березы. Это красящее вещество так и называется — бетулин, от латинского названия березы — Betula. Некоторые считают, что кроме березы растений с белой корой больше нет. Это не так. В Австралии произрастает эвкалипт затопляемый Eucalyptus grandus — он назван так потому, что растет в руслах пересыхающих рек и в сезон дождей оказывается стоящим в воде. Стволы этих эвкалиптов имеют чисто белый цвет, эффектно выделяющийся на фоне окружающих зеленых зарослей. Белая кора и у китайской сосны Pinus bungeana. Бывают и пестролистные растения, на листьях которых есть участки, лишенные хлорофилла и поэтому окрашенные в белый цвет. К таким растениям относятся, например, герань окаймленная или хлорофитум. Причина белой окраски здесь та же, что и у белых лепестков черемухи,— наличие больших межклетников, наполненных воздухом. Отсутствие хлорофилла на определенных участках листьев этих растений не связано ни с какими внешними факторами — это генетически обусловленный признак. Некогда' у их предков произошла мутация — хлорофилл появился не на всей поверхности листа, а только на его части. Человеку такие оригинальные растения понравились, и он начал их культивировать... Еще много интересного можно было бы рассказать об окраске растений и о растительных пигментах, которые давно привлекают внимание исследователей всего мира. Больше десяти лет назад известный индийский ученый Т. Р. Се- шадри, много занимавшийся изучением природных красящих веществ, писал в «Химии и жизни»: «Музыка красок более сложна и изменчива по своей природе, нежели музыка звуков. Возможно даже, что в действительности она еще более утонченна, чем мы предполагаем»... 50
IV \\ *1 Земля и ее обитатели И пчела с пчелою говорит Кажется, что пчеловодство не подвластно веяниям времени. Сегодня, как и много веков назад, вылетают из улья пчелы для того, чтобы вернуться со сладкой добычей. Так было, так есть, так будет. Правда, кое-что меняется. Древние греки мастерили ульи из бронзы. А от Древнего Рима сохранились ульи со слюдяными стенками. Богатые римляне украшали ими свои жилища: наблюдение за жизнью пчел считалось в те времена изысканным развлечением. Впрочем, первые дощатые ульи, правда неразборные, тоже появились у римлян. Оттуда же ведет свою родослов- 51
ную и первый научный трактат по пчеловодству. Его автор — знаменитый натуралист Плиний Старший. В глубине веков скрыты истоки пчеловодства на Руси: от сбора меда лесных пчел к бортничеству, к первым пасекам. В Киевской Руси мед стал продуктом внешнеторгового обмена, о чем свидетельствует договор 911 года между князем Олегом и византийским императором. Вероятно, следует напомнить и о значении пчелы для современного человека. Не только мед да воск она дает людям (ее и насекомым назвать как-то неловко). Это прополис, пчелиный яд, маточное молочко, пыльца и перга — широко и эффективно применяемые в медицине, причем области их возможного использования далеко не исчерпаны. Говоря о пчелах, ни в коем случае нельзя упускать из виду еще один грандиозный аспект их деятельности. Если в СССР производство всех продуктов пчеловодства ежегодно дает доход около 400 миллионов рублей, то участие пчел в опылении растений оценивают цифрой, превышающей 2 миллиарда. «У крестьянина может быть одна корова, одна собака и даже одна курица,— писал знаменитый австрийский биолог Карл Фриш,— но невозможно держать одну единственную пчелу-—она очень скоро погибнет». Действительно, пчела- одиночка— это нонсенс. От сорока до семидесяти тысяч особей населяют улей. Функции в семье четко поделены. Пчелы-разведчицы: их повседневный труд — это поиск медоносов. Среди рабочих пчел одни заняты сбором нектара, другие разнообразными работами в улье: от строительства сот и наведения чистоты до кормления молодых пчел и личинок. Наконец, глава семьи — пчелиная матка, ее задача—продолжение рода и регулирование деятельности всех подопечных. Кстати, кормят матку все те же рабочие пчелы. Организация четкая, мудрая, в ней опыт многих тысячелетий эволюции. Но это немыслимо без взаимосвязи и координации действий между отдельными членами пчелиной семьи. Каков же «пчелиный язык», если он, конечно, существует? На первый взгляд оборудование лаборатории биоакустики Научно-исследовательского института пчеловодства, возглавляемой доктором биологических наук Е. К. Еськовым, никоим образом не напоминает о предмете исследования. Осциллографы, электронные усилители, термокамеры — все это вроде бы уместно в лаборатории физика- экспериментатора. И тем не менее это оборудование служило и служит одной цели — научиться, если так можно выразиться, пчелиному языку. Прежде всего надо услышать. Казалось бы, чего проще: кто не слышал неумолкаемый гул пчелиного улья. Но в общем гуле надо услышать голос одной единственной пчелы. Включают магнитофон. И тесная лаборатория наполняется странным пощелкиванием: серия щелчков — пауза, серия щелчков — пауза. Это запись рассказа пчелы-разведчицы, вернувшейся домой. Она докладывает о результатах... Новая запись — частота щелчков возрастает — это сигнал опасности: что-то угрожает улью, быть может, в него пожелал забраться ненавистный шмель. Запись голоса пчелы на фоне несмолкаемого гула улья — эксперимент тонкий и весьма непростой: приходилось все делать впервые. Миниатюрный микрофон с электретной пленкой держали в каком-то сантиметре от выбранной пчелы. А далее — скрупулезные исследования записей. Их классификация, измерение продолжительности щелчков и пауз. Чем же пчелы разговаривают? Была гипотеза о том, что звуковые колебания образуются при взмахе крыльев. Ее опровергли простым и убедительным способом. Нескольким пчелам крылья подрезали, и выяснилось, что крылья лишь усиливают звуковые колебания, а генерирует звук жесткая оболочка тела пчелы — экзоскелет. Сокращаются мышцы—экзоскелет вибрирует. И от того, какие мышцы участвуют в генерации звуковых колебаний, зависит частота колебаний — от 70 до 600 герц. Диапазон достаточно большой. Но это было лишь полдела: надо было еще доказать, что пчелы не только говорят, но и слышат. Другими словами, нужно было отыскать пчелиное ухо. Пчел давно хотели приучить реагировать на акустические колебания. Но они оставались равнодушными к посторонним звукам: ни музыка, ни человеческая речь их не интересовали. Вывод напрашивался сам — раз пчела не реагирует на звук, значит она не слышит. На том и порешили. Но почему же население улья приходит в возбуждение, если поблизости воспроизвести запись звуков потревоженной семьи? Доводилось ли вам рассматривать пчелу, ползающую по цветку? Вспомните, как припорошены пыльцой ее уси- 52
Пчелиные языки различаются только числом щелчков и пауз в «словах». Поэтому представительницы двух разных рас, оповещая свои ульи об одном и том же источнике пищи, находящемся в ста метрах, щелкают по-разному. ки, волоски, щетинки. Быть может, в них и скрыты органы слуха? Идея эксперимента: звуковые колебания должны менять электрическое поле около волосковых рецепторов, воспринимающих эти колебания. С помощью сверхминиатюрного электрода стали искать, какие группы волосков дадут электрический отклик на звук. Вначале предполагали, что щетинки на глазах. Но выяснилось, что их роль иная: благодаря этим острым иголочкам пчелы не сталкиваются одна с другой, не натыкаются на стенки улья и соты. Поэтому-то, хотя в улье и темно, голова пчелы никогда не осыпана пыльцой и не вымазана медом. А рецепторы звуковых колебаний, оказывается, расположены совсем рядом — звук заставлял колебаться тончайшие волоски между фасеточными глазами и затылочным швом. Расположены эти волоски симметрично слева и справа. Это означает, что пчела может определить направление источника звука. На фотографиях с увеличением в несколько сотен раз пчелиные уши выглядят как стебли неведомого растения. Пчела-разведчица возвращается в улей. Зобик ее полон нектара. Она должна сообщить, откуда он, как это место отыскать. И тут начинается танец. Пчела-разведчица солирует, а сборщицы окружают танцовщицу плотной свитой. Виляя брюшком, разведчица бежит вверх по соту — значит лететь надо по направлению на Солнце, вниз — в противоположную сторону. А если разведчица движется в виляющем танце по наклонной прямой, то под тем же углом по отношению к Солнцу проляжет трасса, соединяющая улей и место сбора нектара. Время от времени разведчица дает зрителям попробовать свою добычу — надо же знать, за чем лететь... Наконец сеанс окончен, часть рабочих пчел летит собирать нектар, а их место занимают новые, и танец повторяется. Все это можно увидеть в экспериментальном улье с прозрачными стеклянными стенками. Но в обычном улье темно. Как же рабочие пчелы могут разглядеть танцующую разведчицу? И еще вопрос: танец сообщает лишь направление полета, а как узнать расстояние до цели? В лаборатории Е. К. Еськова предложены ответы и на эти вопросы. Один из них: во время танца пчела-разведчица помахивает брюшком, при этом ее тельце генерирует электрическое поле с частотой около 14 герц. Пчелы- сборщицы с помощью усиков-антенн улавливают эти электрические колебания, так что темнота в улье не помеха. Сотрудники лаборатории уверены, что во время танца пчела сообщает и расстояние до медоноса с помощью звуковых колебаний, правда, очень слабых. Их можно воспринять только на расстоянии около сантиметра. Это вполне логично. Ведь одновременно в улье, на разных участках сот танцуют несколько разведчиц. И если бы они заговорили в полный голос, то заглушили бы одна другую. Эти тихие звуковые сигналы крайне важны. Число щелчков в одной «реплике» и говорит о расстоянии до медоносов. Чем больше щелчков, тем дальше надо лететь. 53
Пчелы принадлежат к разным расам, и каждая раса изъясняется на своем языке, точнее диалекте, потому что суть всех пчелиных языков — все те же щелчки и паузы. Вот эксперимент, затеянный в Институте пчеловодства: в улей подсаживали личинок пчел иной расы, чтобы узнать, могут ли новоселы обучиться местному языку. Выяснилось, что не могут. Юные чужестранки упорно пытались объяснить- Фотографии пчелиных ушей или, как говорят специалисты, волосковых сенсилл, фонорецепторов. 1 — на голове пчелы пунктиром показано место, где располагаются волос ков ые сенсиллы; 2 — короткие гладкие волоски — это глазные щетинки, а длинные, «зазубренные» —это фонорецепторы (увеличение в 330 раз); 3, 4—основание волосковон сенсиллы (увеличение в 700 н 3300 раз) ся на собственном языке. А любую информацию, переданную щелчками, они понимали «буквально», не переводя ее на родной язык, отчего происходила великая путаница. Например, иностранки никак не могли отыскать место медосбора, о котором доверительно рассказывали разведчицы. Ибо количество щелчков в реплике соответствовало у них другим расстояниям. Поэтому и случались то недолеты, то перелеты. Так был сделан важный вывод — пчелиный язык есть свойство не благоприобретенное, а врожденное. У маленького ящичка длинное название: «Прибор для акустической диагностики физиологического состояния пчелиной семьи». На его панели шкала со стрелкой, отдельно — плоский микрофон. Если поместить микрофон под
VUW.4 *У\ V *b**^m*'^^+**s,^//*^№r. Звуковые колебания отклоняют волос к н-фон ope цеп торы, разместившиеся на пчелиной голове. У основания волосков возникает электрический импульс. Если волосок чем-нибудь отогнуть, то в ответ на такое раздражение тоже возникнет электрический импульс. Когда волосок возвратится в начальное положение, генерируется второй импульс крышку улья, стрелка отклонится. Если пик интенсивности звуковых колебаний улья лежит в области низких частот, значит, там все в порядке. Ну, а если стрелка прибора сместилась к высоким частотам, значмт, что-то переполошило пчелиный коллектив. Причины могут быть самые разные: от нападения на улей бесцеремонного шмеля до недовольства новой подсаженной маткой, возбужден улей и при неблагоприятной зимовке, а при подготовке к роению пик интенсивности резко уходит в область низких частот. Организация новой пчелиной семьи — вот что такое роение. Первый шаг делает сама матка: откладывает яички в роевые мисочки, предназначенные для воспитания новых маток. Рабочие пчелы вскармливают личинок маточным молочком. Потом молодые пчелы выбирают себе новую царицу, и в один прекрасный день часть пчелиной семьи — рой — покинет улей вместе со своей маткой. Раньше в роении обвиняли «дух улья» или жилищный кризис. Сейчас сотрудники лаборатории уверены, что главная причина — это накопление в улье молодых бездеятельных пчел. Для них работы в улье не хватает. Они-то и покинут улей с новым роем. С одной стороны, вроде бы неплохо, что вместо одной семьи будет две, а то и три. Но если семья станет делиться в период главного медосбора, то хорошего мало. Старая семья недоберет меда. Часть сборщиц улетит с роем, а новой семье вообще будет не до меда— она займется строительством собственного жилища. Да и то это возможно, если пчеловод уловит момент роения, а улетит рой — и ни меда, ни новой семьи. О том, что пчелы чутко реагируют на электрическое поле, хорошо известно. Так, во время грозы пчелиная семья приходит в возбужденное состояние. Электрическое поле используют и для сбора пчелиного яда. В улей кладут металлическую пластинку. Когда на нее подают напряжение, пчелы принимаются без устали жалить электрического врага, оставляя на пластинке капельки яда. Ну а как предотвратить роение? С помощью уже знакомого нам прибора можно прогнозировать его приближение. И если опасность становится реальной, следует к улью приложить плоские электроды, которые подключены к переменному току частотой 500 герц. В сотах появятся индукционные токи. При напряженности поля в 500 вольт на сантиметр безработные пчелы, сбившиеся в улье в висящий клубок, начнут взаимно отталкиваться, подобно одноименным частицам, и в полном соответствии с законом Кулона через какое-то время клубок исчезнет. Метод, предложенный Е. К. Еськовым, уже прошел испытани я на пасеках. Нежелательные акты роения удавалось отодвинуть на более подходящее время, одновременно увеличивался медосбор. Так достижения биофизики вторгаются в древнюю область человеческой деятельности — пчеловодство. И кто знает, не будут ли оборудованы пасеки электронной аппаратурой? Может, состояние пчел в ульях станет контролировать ЭВМ? Н. КАТЕНИНА 55
Фотоинформация Лихой наездник На первой фотографии — наездник из семейства ихневмонид (Ichneumonidae), хищных насекомых, успешно защищающих леса, поля и сады от вредителей. Этого наездника я увидел, когда он обследовал ствол дерева, поваленного бурей. Время от времени насекомое ощупывало кору своими длинными усами и вдруг — замерло. Видимо, почувствовало, что в древесине кроется личинка усача. Наездник приподнялся на цыпочки (фото 2), задрал к верху конец брюшка, и, изогнув яйцеклад, нацелил его в нужную точку ствола. Было заметно, как яйцеклад проникает в дерево: тонкий, как волос, он просверливает древесину благодаря острым винтообразным створкам на конце. Добравшись до личинки, насекомое, очевидно, отложило в нее яйцо — о чем я, конечно, мог только догадываться — потом медленно и осторожно вытащило яйцеклад, почистило его задними ножками и присело отдохнуть на листе спиреи. Наездники получили свое название за то, что в момент откладки яиц садятся на жертву. Но настоящей джигитовкой занимаются в основном лишь наездники из семейства браконид, нападающие на открыто живущих гусениц и личинок: сидя на жертве, они действительно напоминают всадников. Наездники же из других семейств свое название оправдывают с большой натяжкой. Например, крошечный хальцид- яйцеед в момент атаки скорее похож на барона Мюнхаузена, оседлавшего пушечное ядро. А ихневмонид точнее было бы именовать минерами за их способность отыскивать вредителей, скрытых в стеблях, семенах и стволах, и начинять их «взрывчаткой». Из отложенных наездниками яиц вылупляются личинки, 56
которые тут же принимаются поедать вредителя, оставляя от него буквально рожки да ножки. На фото 3 хорошо видна мумифицированная шкурка гусеницы и отверстие, через которое выбрался наружу взрослый наезд ник-браконида. Природа отвела наездникам важную роль по поддержанию равновесия в биоценозах и подавлению вспышек массового размножения насекомых. Влияние наездников на мир насекомых столь велико, что они испытывают его и на себе: есть наездники, паразитирующие на наездниках. Паразитизм может достигать шестого порядка. Здесь мы сталкиваемся, очевидно, с многофильтровым механизмом, использованным эволюцией для регулирования численности всех насекомых, и жертв, и паразитов. Человек тоже прибегает к помощи наездников. Уже налажено промышленное разведение этих крошечных хищников, и они трудятся вовсю, очищая сельскохозяйственные угодья от вредных насекомых. А. РОЖКОВ 57
Что известно о неизвестных животных? Доктор биологических наук К. В. ВЕНЛЕМИШЕВ *s Все шло к тому, что человек должен был появиться. Материя не могла существовать просто так — она должна были осмыслить себя, осознать, чтобы свободно господствовать над собой и держать себя у себя в подчинении... Таким образом, хотя ничего разумного в тот (Третичный) период еще не было на Земле, общий ход развития был совершенно разумным.
ИМЕЮ ПОТОМКОВ, ЗНАЧИТ, СУЩЕСТВУЮ Если известно, что животное существует, о нем всегда известно еще хоть что- нибудь. Например, мы знаем, как оно выглядит или хотя бы как выглядят его следы. Про всех животных известно также, что у них были вымершие предки. Даже если предки не сохранились в ископае- *мом виде, то остались их современные потомки. Потомки — это своего рода след, который оставила вымершая группа животных. Зная потомков, можно кое-что сказать и о самих предках. Как это делается, показывает в общих чертах рисунок на стр. 60. В основе рассуждений лежат два представления: о высоте организации (или обратной величине — примитивности) и о «биогенетическом законе». Сначала несколько слов о высоте организации. Существо тем примитивнее, чем меньше эволюционных этапов проделал тот ствол живого мира, к которому оно принадлежит. Этапы могут быть, например, такими: появление нервной системы, появление сердца, утрата жабер. Не всегда, правда, легко решить, утрачен ли орган или еще не возникал, но такие трудности обычно преодолимы. Ясно, что для прохождения эволюционных этапов требуется время. Поэтому формы, проделавшие больше этапов, считаются более поздними. Иными словами, общепринято, что в древности живой мир был в целом примитивнее, чем сейчас: тогда еще никто не успел пройти более поздние эволюционные этапы. Спрашивается: а зачем вообще надо проходить эволюционные этапы и повышать свою организацию? Один из ответов на этот вопрос приведен в эпиграфе. Разумеется, он нарочито парадоксален, но иэ числа заведомо серьезных лишь немногие более содержательны... Недавно Е. А. Седов («Химия и жизнь», 1978, № 9) сделал еще одну попытку: он предположил, что крупные эволюционные этапы нужны для усложнения живых существ, с тем чтобы на случай изменения среды в них оказалась бы способная к перестройкам, мало детерминированная организация. Это было бы очень хорошо, не будь сегодня примитивных животных, прошедших очень мало крупных этапов. Они же, как мы видим, и самые древние, так что пережили наибольшее число пертурбаций внешней среды. И при этом не только обошлись без перехода на высшие уровни, но и успешно справляются с теми, кто стоит на этих высших уровнях,— скажем, некоторые амебы способны погубить человека. Так что фундаментальнейший вопрос биологии о причине прогресса до сих пор остается без ответа. Теперь о «биогенетическом законе», который, несмотря на многие исключения, в целом оправдывается. Этот закон гласит, что животные на ранних возрастных стадиях сохраняют некоторые примитивные признаки, присущие предковой группе, но отсутствующие у современных взрослых животных. Скажем, у многих нынешних личинок есть такие черты, которые некогда были свойственны взрослым предкам. Так что по потомкам можно в известной мере судить о предках. Но как быть, если нет ни ископаемых остатков, ни современных потомков? Этот случай, который может показаться парадоксальным, на самом деле весьма обычен. Особенно когда речь идет о мягких бесскелетных животных. Существуют донные морские черви, которые успевают погибнуть и расплыться в кучку слизи, пока их несут несколько сот метров от берега до лаборатории. Но все же их удается сохранить, вовремя зафиксировав консервирующими веществами. А в океанах, в толще воды, есть настолько нежные животные, что их до сих пор никому не удалось зафиксировать; мы судим о них только по прижизненным рисункам и фотографиям. Ясно, что и сами они, и их предки (которые, судя по всему, вряд ли были крепче) в ископаемом состоянии сохраниться не могут. С другой стороны, известно много животных, которые вымерли, не оставив потомков, например аммониты или мамонты. Но у них были достаточно прочные тела (или хотя бы части тела), сохранившиеся в осадках. А ведь были, несомненно, и гораздо более нежные, чем мамонты, непрочные существа, которые тоже не дожили до наших дней. Как быть с этими безнадежно пропавшими вымершими формами? Факт, что наверняка существовали животные, которые не сохранились в ископаемом виде и не имеют современных потомков, очень неприятен для исследователя: неясно даже, были ли в природе сами предки. Правомерно ли вообще говорить о них? И что можно сказать в этом — наиболее трудном — случае? Постараюсь ответить на эти вопросы, опираясь на те возможности, которые 59
п Чтобы построить эволюционное древо, исходя из системы современных организмов, надо сначала расположить современные виды по высоте организации (от низших к высшим), а потом приравнять низшие формы к древним, высшие — к более поздним. А—связь между древностью групп организмов и высотой их организации (по Б. Фотту). По вертикали отложено время и одновременно уровень организации ископаемых форм, по горизонтали — уровень организации современных форм. Группы изображены кружками; современные группы образуют верхний горизонтальный ряд. Виды каждой предковой группы могут вымереть A). перейти на следующий уровень организации B) или сохраниться до наших дней без изменений C). Б — преобразование ос к примитивности в ось времени, при котором графически изображенная система современного животного царства превращается в эволюционное древо. Современные формы расположены по горизонтали, они представлены в виде нескольких сходных групп, объединенных линкями; в каждой группе есть формы, стоящие на разных уровнях организации. После поворота схемы на 90° группы выступают уже в качестве эволюционных стволов. Уровни организации соответствуют эволюционным этапам. Т — ось времени, Р — ось примитивности (обратная величина высоты организации), V — ось сходства* между видами. Уровни организации показаны пунктирными линиями, параллельными оси V дает наука проморфология, в развитие которой значительный вклад внес Владимир Николаевич Беклемишев A890— 1962). Его интересовала в основном морфология в широком смысле слова: законы строения любых «биологических систем», от всего живого покрова Земли до амебы. Разумеется, по прошествии почти двух десятков лет некоторые его мнения, основанные на тогдашних фактах, не нашли опоры в новом фактическом материале, но основы его проморфо- логического метода и главные выводы лишь подтверждаются еще полнее. ПЛАН СТРОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ Проморфология, по определению В. Н. Беклемишева, изучает симметрию животных, то есть правила, по которым в их телах располагаются различные органы. Обратите внимание, что речь идет не просто о строении, а именно о правилах. Иногда говорят, что проморфология изучает «основной план строения» животных. Органы в теле различных организмов расположены по-разному, однако способов расположения не так уж много, и из них можно вывести свойственные той или иной группе плоскости и оси симметрии. Эти «монтажные планы» служат характеристикой основных систематических групп животных и соответственно различных эволюционных стволов. Но прежде чем строить такие планы, сделаем несколько необходимых замечаний об эволюции. Наиболее вероятно, что все эволюционные стволы многоклеточных животных происходят от общих исходных форм, то есть изначальный план строения был одним и тем же. Есть серьезные основания полагать, что строение такой исходной формы лучше всего описывается теорией И. И. Мечникова — А. А. Захваткина. И. И. Мечников изучал ранние стадии развития современ- 60
ных кишечнополостных (медуз и полипов). Применяя к ним «биогенетический закон» и понятие о примитивности, он восстанавливал способ перехода от однослойной колонии простейших к двуслойным низшим многоклеточным, прослеживал первые этапы их эволюции. А. А. Захваткин восстанавливал способ образования колоний простейших и процессы, которые привели к возникновению низших многоклеточных. Иными словами, он изучил и более ранний этап, которого не касался Мечников. Вывод из их работ таков: исходная форма всех многоклеточных животных произошла непосредственно от колонии одноклеточных простейших. Это был организм, устроенный подобно некоторым современным личинкам. Сверху он сплошь покрыт одним слоем ресничных или жгутиковых клеток (эпителием), а внутренние клетки составляют сплошной беспорядочный массив — паренхиму. У такого существа («паренхимулы», по терминологии И. И. Мечникова) уже обособлен передний конец тела — он играет чувствительную роль. План строения тут крайне прост: одна ось радиальной симметрии неопределенно большого порядка и два неодинаковых конца этой оси. У губок — самых низших современных многоклеточных животных — организм по степени интеграции еще мало отличается от колонии одноклеточных простейших организмов. В частности, каждая жгутиковая клетка губок ловит пищу собственными силами, питается сама и кормит соседние клетки тоже «в индивидуальном порядке». Организм губки как целое пищу не ловит, рта и кишечника у него нет. Это исходный этап эволюции многоклеточных животных. Личинки губок больше всего похожи на описанных выше паренхимул. Когда-то такие паренхимулы пошли разными эволюционными путями. Одни стали жить на дне и дали начало современным губкам, другие остались в толще воды, где и продолжали эволюцию. первый эволюционный этап Первичные безротые паренхимулы, оставшиеся в толще воды, проделали важнейший эволюционный этап: они приобрели рот и нервную систему. Оба эти нововведения взаимно связаны. Сначала кишки еще не было и рот вел прямо в паренхиму, где отдельные клетки переваривали пищу собственными силами. Паренхимулы со ртом могли бы глотать и более крупную добычу, но для этого организм должен действовать как одно целое: ему надо как-то координировать действия различных частей тела. Иными* словами, требуется нервная система. Рот возник поначалу на заднем конце тела — передний был уже занят чувствительными клетками. (Кстати, и у современных колониальных простейших— вольвоксов чувствительные клетки тоже находятся на переднем конце: именно здесь расположены увеличенные светочувствительные «глазки».) В дальнейшем рот обычно перемещался вперед, навстречу добыче, и вступал в сложные отношения с развивавшимся спереди мозгом. С нервной тканью мы впервые встречаемся у кишечнополостных. Правда, выдвигались предположения, будто и у губок есть нервные клетки. Оказалось, однако, что нервных клеток у губок нет, да и быть не может: не тот эволюционный уровень. А у кишечнополостных они есть. И недавно появилась надежда понять, почему эпителиальные клетки первичных форм разделились на просто покровные и на нервные. Этот вопрос был исследован с физиологической точки зрения. Оказалось, что эпителий, покров из жгутиковых или ресничных клеток, хорошо работает только в том случае, когда однородные клетки делают однообразные движения. Если же надо приостановить биение ресничек или изменить направление, тогда этот механизм сам по себе не работает. Где-то по телу должны быть раскиданы на определенном расстоянии клетки — водительницы ритма. Они задают новый ритм, который распространяется через плазму на остальные клетки. По мере того как движения расниц и жгутов становились все сложнее, неизбежно возникали клетки — водительницы ритма. Потом они соединялись между собой, образуя первичную сеть клеток-регулировщиц, а она развилась затем в сеть нервных клеток, в их рассеянное сплетение. Эта гипотеза кажется мне правдоподобной. Нервные клетки появились сначала среди наружных эпителиальных клеток. В результате получился организм с первичной сетью нервных клеток, со ртом сзади и с усиленной чувствительной функцией спереди. Постепенно нервные сплетения сгустились в нервные тракты, а гораздо позже спереди образовался и первичный мозг. Часть таких организмов по-прежнему осталась в толще воды, а часть перешла к жизни на дне, дав начало предкам нескольких групп червей. 61
второй и третий этапы Главная черта второго этапа— приобретение оформленной кишки. Разные современные виды, «застывшие» на том или ином этапе эволюции, демонстрируют хороший ряд переходных форм. Сначала в паренхиме возникают более или менее постоянные щели и полости, в которые попадает пища (но поедается она еще отдельными клетками-фагоцитами). Потом полости приобретают собственную стенку, выстланную эпителием, однако лишь в том случае, когда животное голодно. Но стоит ему заглотать пищу (вот, казалось бы, когда нужнее всего дружные действия пищеварительных клеток!), эпителий распадается на отдельные клетки и каждая хватает куски добычи сама по себе. Лишь у эволюционно продвинутых форм пищеварительный эпителий сохраняется всегда; так возникает полостное пищеварение. Тогда же появляется и кишечный отдел нервной системы; на первом этапе его, естественно, не было. На втором этапе эволюции часть животных тоже перешла к жизни на дне, а часть осталась в толще воды. Те, которые продолжали плавать, прошли в толще воды третий и последний этап эволюции исходных форм. Он состоял в усложнении кишечника: в нем появились три пары боковых карманов. Усилился и первичный чувствительный орган. На этом этапе тоже появились донные формы, но остались и плавающие. Заметим, что первичные плавающие формы переходили к жизни на дне на всех эволюционных этапах. Почти каждая из новоявленных групп начинала на дне свою, часто бурную и далеко идущую, эволюцию. ДВЕНАДЦАТЬ ВАРИАНТОВ Вот здесь и вступает в действие промор- фология. Она прежде всего задает вопрос: каким образом прикреплялись ко дну первичные животные? Способов было всего три: можно прикрепиться ко дну передним концом главной оси тела (перпендикулярно субстрату), можно прикрепиться ее задним концом, а можно лечь на бок. Если вы обратитесь к таблице, то увидите, что получается комбинативная система из четырех рядов и трех столбцов. Ряды — это исходный и три последующих этапа эволюции, проходившие в толще воды, а столбцы — это варианты прикрепления ко дну. Двенадцать клеток комбинативной системы дают нам 12 мыслимых планов строения первичных донных животных. Спрашивается: все ли они существуют (или существовали) реально? Собственно, здесь и происходят сейчас основные баталии проморфологиче- ской мысли. Современные и ископаемые формы всесторонне исследуются на предмет установления плана их строения. (Здесь я излагаю те основные выводы В. Н. Беклемишева, с которыми согласен, и не вступаю в полемику с авторами, которые представляют себе планы строения не так и заполнили бы нашу двенадцатиклеточную таблицу по-иному.) На исходном этапе, как уже говорилось, к жизни на дне перешли одни губки. Прикрепились они передним концом, как это и по сей день делают их личинки. Одна клетка заполнена. Две другие клетки исходного ряда оказываются пустыми. На первом этапе заполнена тоже только одна клетка. Ее занимают ресничные черви и их потомки, из числа которых широкой аудитории более всего известны паразитические представители — ленточные черви, аскариды и им подобные. При переходе на дно древние формы этого эволюционного ствола легли на бок, как это до сих пор делают молодые ресничные черви. Среди них, кстати, сохранились до наших дней бескишечные формы и формы с временной кишкой. Кишечник у животных в этом стволе лишен собственных нервных клеток; значит, он возник именно на первом этапе. В двух верхних рядах заполнены все клетки, хотя не про каждую группу животных доподлинно известно, в какой клетке ей находиться (в сомнительных случаях поставлен вопросительный знак). Существенно, что если принять любую точку зрения, отличную от точки зрения В. Н. Беклемишева, пустые клетки появятся и в верхних рядах. На втором этапе на дно осели предки кишечнополостных (например, кораллов и гидры), предки моллюсков, кольчатых червей (скажем, дождевого), всех членистоногих и некоторых мелких групп. Для всех этих стволов характерны нервные клетки в обоих эпителиях — в наружном и в кишечном. Наконец, на третьем этапе к донному образу жизни перешли среди прочих групп и наши предки — родоначальники хордовых животных. Легши на бок, они стали ползать главной осью тела параллельно субстрату; кое-кто из их отдаленных родственников поступает так и поныне. В таблице отмечены и другие группы животных, осевшие на 62
Этапы HI " ' исход-1 НЫЙ Толща воды \ц,$ 0 • • Оседание на один из концов оси тела на передний кишечнополостные — губки на задний донные гребневики моллюски, кольчатые черви, членистоногие и некоторые мелкие группы — — полу хордовые, хордовые, погонофоры (?) плеченогие (?), щетинкочелюстные (?) плоские и круглые черви и близкие им группы — Комбинативная система многоклеточных животных. Прочерки стоят в тех клетках, для которых нельзя подобрать известную группу животных. Знаками вопроса отмечены недостаточно разнообразные группы двух последних этапах. Подробности для нас менее интересны: пустых клеток там нет. КОЕ-ЧТО О СОВЕРШЕННО НЕИЗВЕСТНОМ Что все-таки можно сказать о тех самых неизвестных животных, о неведомых предках отсутствующих потомков, которые приходятся на пустые клетки таблицы? Не так уж мало. Например, место, которым они прикреплялись ко дну, положение оси их тела по отношению к субстрату, наличие или отсутствие рта и нервной системы. То есть мы вправе судить об основах плана их строения и о состоянии главных органов. Строго говоря, существовали такие животные или нет — неизвестно. Это мыслимые пути эволюции, и мы не знаем, были ли они когда-то пройдены. Тут важно другое. С первого взгляда может показаться, что никогда и никем не виданные древние существа могли иметь какую угодно, совершенно фантастическую и непредсказуемую организацию. На самом деле это не так. Способ происхождения многоклеточных от простейших наложил уже на самых первых многоклеточных определенные ограничения. Дальше эти животные развивались по правилам, в общих чертах описанных в нашей ком- бинативной таблице. П устые клетки в таблице соответствуют формам, о которых вроде бы совершенно нет информации. Но и о таких формах можно кое-что сказать, потому что они входят в систему. В свое время Д. И. Менделеев, пользуясь периодическим законом и построенной на его основе системой, предсказал свойства неизвестных элементов. Примерно так же мы вправе судить в рамках системы о неизвестных животных. Правда, все предсказания Д. И. Менделеева были подтверждены экспериментально; удастся ли это биологам? Как бы то ни было, животное царство оказалось не беспорядочной свалкой, а организованной совокупностью форм. Информация о некоторых доступных формах дает возможность построить комбинативную систему и извлечь из нее данные об остальных (несохранив- шихся или не существовавших) группах. Проморфологический метод В. Н. Беклемишева'позволил построить такую систему многоклеточных животных и показать эволюционное единство этой части живого мира. А все-таки хотелось бы иметь хоть какой-то ответ на вопрос, были или не были на свете животные из пустых клеток системы. Скорее всего они все-таки были, но бесследно вымерли. И правда, пустые клетки приходятся на нижние ряды таблицы, то есть на древние времена, когда у животных не было еще прочных скелетов, которые хорошо сохраняются в осадках. Да к тому же за такой огромный срок больше шансов и вымереть... 63
/"Я Стихотворения В. Н. Беклемишева Старая, ио верная шутка: «Есть ли у вас хобби! Если есть, вы не поняли своего призвания». Для Владимира Николаевича Беклемишева сочинение стихов не было увлечением или прихотью. Свое призвание он понял точно: наука была его работой, его увлечением и его отдыхом. В. Н. Беклемишев был зоологом, он работал в области теоретической биологии, сравнительной анатомии, систематики и экологии; работы по экологии привели его к ландшафтной медицинской паразитологии, послужившей основой для успешной борьбы с малярией в СССР. Для отдыха Владимир Николаевич переходил, скажем, от изучения малярии к систематике. Но ему было свойственно чувство красоты — в науке и в жизни, и свое восприятие окружающего мира он пытался выразить не только в научных трудах, ио и в стихах. Некоторые из них, публикуемые впервые, предлагаются вашему вниманию. Вселенная! Пылающие громады, Летящие в ледяном-пространстве, Через бесконечные просторы посылающие Друг другу лучистые приветы. Влекомые непонятной силой притяжения, Свершающие таинства вихревых хороводов, Величаво-чуждые, полные неожиданного, Пугающие воображение непостижимой громадность ю, Радующие ум строгими законами. Земля! Нас уносящая За Солнцем в безумном беге: На синем, пустом, бездонном небе — Сверкающие снега великих гор; Стеклянным шаром круглящееся море, Полное плеска, не знающее пощады. В толщу уходящие тяжелые скалы, Живые в вечном шевеленьи молекул. Над морем и сушей стремящиеся ветры, Грозой и печалью одетые ночи, И надо всем — неукротимое Солнце, Нежное, ласкающее, карающее, грозное! Жизнь! Тонкой пленкой одевающая Землю, Жизнь! Зеленым налетом покрывающая камень, Качающаяся в волнах шумящего моря И нисходящая в черные, холодные глубины. В зеленом бархате девственного леса ессчетные листья, блистающие на солнце, исленные жизни в безмолвном движеньи, Бесчисленные голоса, и шорохи, и зовы. Тончайшее кружево цветов и листьев, Одевающее целые континенты, Копошащийся мир, полный радости и страдания; Неизъяснимой красоты, непоправимой j жестокости! От слепого движенья щупалец полипа В пронизанной солнцем зеленой воде, До мудрой пчелы, поющей над вербеной И умирающей, свершив — бесполезный? — подвиг,— Рожденья, истребленья, бесконечные усилья, Ясная гармония в напряженном стремлении: Таинственный путь великого восхождения! Человек! Пробуждающееся сознание! Сонно открывающиеся очи Вселенной! В незаметной точке вспыхнувшая искра В грядущем бушующего пожара духа. Вечер, старость и осень — Ускользающий свет. Тени длинные сосен, Память долгая лет. В бледном небе так ярки Листья желтых берез! Шепот грезящей Парки tO?s7" В шевеленьи их кос. *^
песчаный берег Я иду почти по краю Вдоль шумящего прибоя И от всплесков убегаю Набегающих за мною. Белый-белый пенный гребень Поднимается, надменный, И бросается на берег. Рассыпаясь снежной пеной. Он у ног моих клубится, Жадно лижет плоский берег, Но уже назад стремится Голубой пучине верен. И сбегает, и струится, И торопится обратно, И в подножие ложится . Гордо вздыбленному брату: Все, рожденное пучиной, Возвращается в пучину, По торжественному чину, Утвержденному всекратно. ЧЕРТОПОЛОХ Увы, засох Чертополох И нет цветов — одни колючки, Ох-ох,— Подобье старой злючки. Пока он цвел, он был портрет Прелестной злючки средних лет. (ВОСТОЧНОЕ) Пустыня! Если ты выпьешь До капли последние капли, Больше Нила не будет И больше не будет Египта. Mopel Если ты смоешь Последний оставшийся остров, Поплывут в лазури медузы, Где пели последние птицы.' И если должны померкнуть Во мраке последние звезды, И если должно умолкнуть В безмолвьи последнее слово, — Зачем же движутся солнца, Зачем на зеленой планете, Разодетой в пурпур пустыни, Облаченной в лучи и зори, Раскрывались тайные силы, Неслись колесницы Ашшура, Расцветали цветы Галилеи И росли до неба надежды? We are such stuff As dreams are made on.. The Tempest* Она была из того вещества, Из которого созданы сны, Как ночью цветы и в росе трава, Как шелест в вершине сосны. Смотри, смотри — как реют леса Вот луна показала рога, Коснись травы — дождем роса Упадет, облетят жемчуга. Коснись волос — упадет коса Й туман поползет в лога, Вдруг умолкнет лес, и из мглы заря Разольет золотые моря, И лицом утонув в лесных цветах, у, Ты почуешь росу на устах. ** * «Из вещества того же, что и сон, мы сотканы...». «Буря» (Шекспир). ©"""О'Т о О .0 • °<У'о' О
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК Новые опыты с мыльными пузырями Нагреем — помутнеет... Оловянная чума ЛЕТНИЕ ЗАМЕТКИ Новые опыты с мыльными пузырями Довольно давно (нынешние юные химики тогда не ходили еще в школу), а именно в июле 1968 года, «Химия и жизнь» напечатала отрывки из книги английского ученого Ч. Бойса «Мыльные пузыри». Летний номер был выбран неслучайно: когда же как не в каникулы заниматься мыльными пузырями. Однако, надо полагать, не такой уж это пустяк, коль скоро ему посвящают и научные труды, и популярные книги. Мыльные пленки изучали такие знаменитые люди, как Ньютон, Лаплас, Кельвин, Гёте. А ту давнишнюю публикацию в Клубе Юный химик сопровождал комментарий известного советского ученого академика П. А. Ре- биндера. Заканчивался комментарий так: «Мыльный пузырь не исчерпал себя и по сей день». И сегодня он тоже ие исчерпал себя. Поэтому— новые опыты. Надеемся, что они окажутся не просто развлечением, но и поводом для размышлений: после каждого опыта неизменно будет возникать один и тот же вопрос — почему так? Все опыты будем ставить с мыльным раствором, приготовленным из детского мыла или шампуня с небольшой добавкой чистого глицерина. 1. ПЛЕНКА НА КРАЯХ ТРУБКИ Возьмите стеклянную трубку диаметром 15 мм и длиной 100 мм с ровно обрезанными краями. Один торец слегка, а другой немного сильнее оплавьте в пламени газовой горелки. Опустите в мыльный раствор слегка оплавленный торец, чтобы он затянулся пленкой, и поставьте трубку вертикально пленкой вверх. Пленка сразу же начнет опускаться вниз. Проделайте такой же опыт с пленкой на сильно оплавленном торце: она не будет опускаться, сколько бы вы ни повторяли опыт. Почему? Когда край трубки оплавлен слегка, то сечение трубки одинаково по всей ее высоте. Если же оплавить торец сильнее, то трубка немногб сужается и тяжести пленки 66 Клуб Юиыи химик
недостаточно, чтобы совершить работу, необходимую для расширения поверхности пленки. 2. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПЛЕНКИ Подберите стеклянный пузырек высотой примерно 60 мм и корковую пробку к нему, достаточно тонкую, как показано на рисунке слева. Пропустите через нее два электрода из медной проволоки и вставьте пробку в пузырек так, чтобы верхняя ее часть оказалась ниже края горловины примерно на 10 мм, а верхние концы электродов находились бы выше края. Наполните пузырек на 3/д мыльным раствором, в который добавлено несколько капель крепкого раствора поваренной соли. Подключите электроды к цепи переменного тока (через по- с» t нижающий трансформатор). При напряжении 4 В лампочка для карманного фонаря, естественно, загорится. Теперь вылейте раствор из пузырька в стакан. Пузырек опустите в стакан горлышком вниз до соприкосновения с поверхностью раствора. Отверстие затянется пленкой, которая замкнет электроды (рисунок справа). Если вновь подключить прибор к сети, то лампочка не загорится даже при вдвое и втрое большем напряжении. Почему же мыльный пузырь не проводит ток? Пленку на горлышке пузырька можно считать мономолекулярным слоем мыльного раствора, а в таком слое нет свободных ионов. Даже если слой не мономолекулярный, то все равно его сопротивление будет очень большим, так как толщина пленки очень мала. 3. СМАЧИВАНИЕ И НЕСМАЧИВАНИЕ Приготовьте опилки, порошки или мелкие зерна различных материалов (мела, серы, меди, свинца, железа, графита, парафина и т. п.). Расположите их по отдельности небольшими кучками на листе бумаги. Выдуйте мыльный пузырь (очень удобно пользоваться пустым стержнем от шариковой ручки, отрезав от него, конечно, пишущий узел). Дайте мыльному пузырю соприкоснуться с каким-либо материалом, а затем поднимите его. Все материалы, независимо от того, смачиваются они водою или нет, прилипают к мыльному пузырю. Отчего так? 3* 67
к^ Cvl I 115 Оттого, что мелкие частички обволакиваются тончайшей пленкой мыльного раствора. Эта пленка вступает в контакт с поверхностью пузыря, и смачивание (или несмачивание) водой решающей роли уже не играет. Поэтому, кстати, мыльный раствор нельзя использовать для флотации руды. 4. ЦВЕТ МЫЛЬНОЙ ПЕНЫ Опустите в пробирку кусочки желтого глицеринового мыла, налейте воды и сильно встряхните. На поверхности появится пена. Обратите внимание: цвет пены белый, а раствора — желтоватый. Проделайте такой же опыт с розовым земляничным мылом. На этот раз раствор окажется розоватым, а пена — опять белой. Хозяйственное мыло даст коричневатый раствор, но пена и на этот раз будет белой. Почему же пена всегда белая? Цвет мыльного раствора зависит от различных примесей, добавок (в том числе и специально введенных красителей). Кроме того, мыльные растворы опалесцируют; например, водный раствор земляничного мыла при различной освещенности кажется либо розоватым, либо голубоватым. Пена же не опалесцирует. Она состоит из тончайших пленок и рассеивает большую часть падающих на нее лучей, поэтому она и кажется всегда белой. 5. ТРУБКА КАТИТСЯ ПО АЛЮМИНИЮ Из тонкой алюминиевой пластинки изготовьте рамку, как показано на рисунке слева. Отрежьте от пустого стержня для шариковой ручки кусок трубки; приготовьте мыльный раствор и запаситесь стальной линейкой. Рамку расположите горизонтально, подложив под нее два ластика. Проведите по плоскости рамки стальной линейкой, смоченной раствором,— вырез при этом затянется пленкой. На 1—2 см левее края выреза положите трубку, также смоченную раствором. Если теперь прорвать пленку слева, то трубка покатится вправо. Казалось бы, под действием сил поверхностного натяжения она должна скользить по поверхности, а между тем она катится. В чем причина? В том, что растянутая пленка начинается не с низа, а с верха трубки (рисунок справа). Сила трения трубки о рамку и сила поверхностного натяжения* не уравновешены, а приложены они к противоположным концам диаметра трубки. Под действием этих сил трубка и начинает вращаться. П. М. КАНАЕВ Окончание следующем номере ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ Нагреем — помутнеет... 6 жидкости можно растворить вполне определенное количество вещества. Чем выше температура, тем больше это количество. Мы все к этому привыкли: скажем, крепкий сахарный сироп получается только в кипятке. Но некоторые вещества ведут себя совсем иначе — чем холоднее растворитель, тем лучше они растворяются. Что касается газов, то их растворимость, как правило, уменьшается с увеличением температуры. Мы же займемся необычными жидкостями. Растворителем будет дистиллированная вода. А смешивать с нею будем доступные органические жидкости, растворимость которых уменьшается с ростом температуры. Поставьте пять пробирок в штатив, пронумеруйте их и в каждую налейте 1 — 68 Клуб Юный химик
2 мл холодной дистиллированной воды. 1. Из пипетки добавим в первую пробирку с водой 6—7 капель бесцветного, с резким запахом триэтил- амина (C2H5KN. С этим препаратом нужно обращаться ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО, ОПЫТ ПРОВОДИТЬ ПОД ТЯГОЙ! Будем энергично встряхивать пробирку до полного растворения добавленной жидкости. Если этого не произойдет, то добавим еще немного воды и вновь встряхнем смесь. Получится совершенно прозрачный раствор одной жидкости в другой. Теперь плотно охватим ладонью нижнюю часть пробирки. Тепла руки достаточно, чтобы через несколько секунд смесь расслоилась на отдельные компоненты и стала молочно-белой. Этот опыт показывали на лекциях еще в начале нашего века. 2. Во вторую пробирку добавим 3—5 капель жидкого, слабо пахнущего, бесцветного изоамилового или н-амилового спирта СбНцОН и повторим те же операции. 3. В третьей пробирке растворим 7—10 капель н-бутилового спирта С4 НуОН; эффект будет тем же. 4. Изо- или н-гексиловый спирт СбН|3ОН добавим в четвертую пробирку. Чтобы наблюдать эффект, достаточно 2—3 капель этого спирта. 5. Наконец, в последнюю пробирку вольем 3—5 капель приятно пахнущего этилового эфира уксусной кислоты СН3СООС2Н5. Остыв на воздухе, смеси в пробирках вновь становятся прозрачными. С ними можно много раз повторить тот же опыт. Если же нагревать пробирки в стакане с горячей водой, а охлаждать в стакане со льдом, то муть будет проявляться и исчезать быстрее и четче. Среди жидкостей, с которыми можно проделать подобный эксперимент, есть представители разных классов органических соединений: метилбутиловый и этил- пропиловый эфиры, диэтил- кетон, сероуглерод, тример уксусного альдегида — па- ральдегид и т. д. Поэтому трудно установить, как зависит поведение в растворе от строения вещества. В заключение заметим, что это занимательное явление нашло и практическое применение. В университете штата Пенсильвания разработано оконное стекло, прозрачность которого изменяется уже при незначительном нагревании — хотя бы солнечными лучами. Такое стекло состоит из двух листов прозрачной пластмассы, между которыми помещена жидкость, прозрачная при комнатной температуре и молочно-белая в нагретом состоянии. Теперь вы знаете, каким может быть состав этой жидкости. В. А. ПАРАХУДА СВОИМИ ГЛАЗАМИ Оловянная чума ...Наполеоновская армия, оставив Москву, отступает на запад. Стоят жестокие морозы, от которых страдают не только французские солдаты, но и амуниция: оловянные пуговицы на шинелях рассыпаются в порошок. ...Экспедиция полярного исследователя Роберта Скотта 12 января 1912 года достигает впервые Южного полюса. На обратном пути, в феврале, стали протекать баки с топливом. Припой, содержащий много олова, растрескался на антарктическом морозе, горючее вытекло и испортило запасы пищи. Это стоило жизни первооткрывателям полюса. Наверное, вы слышали об этих, да и о многих других случаях необычного поведения олова, иногда с курьезными, а иногда Клуб Юный кимик 69
«=* и с трагическими последствиями. Причина уже давно известна: олово существует в виде двух аллотропных модификаций. У «серого» олова ( и -модификация) плотность 5,8 г/см3 и структура алмаза; оно устойчиво ниже + 13,2°С. «Белое» олово (р -модификация) имеет плотность 7,2 г/см3 и тетрагональную структуру — с этим оловом мы обычно и имеем дело. При температуре + 13,2°С обе модификации находятся в равновесии: Snot ^=t Snft Теперь понятно, что происходит на сильном морозе: р -модификация переходит в а -модификацию. Поскольку плотности и кристаллические структуры разные, оловянные изделия разрушаются. Остановить начавшийся процесс невозможно, поэтому он и получил название «оловянной чумы». А нельзя ли в домашней лаборатории, хотя бы в обычном холодильнике, воспроизвести «оловянную чуму» и понаблюдать разрушение олова своими глазами? Можмо. Это мы и предлагаем сделать. Однако вот в чем сложность. Скорость перехода Snp —►■ Snot на слабом морозе очень мала. Она быстро нарастает только при температурах ниже минус 25°С (а «оптимальная температура — минус 48°С).. Так что если положить кусочек олова д.аже в самое холодное место домашнего холодильника, то пройдет несколько лет, прежде чем «белое» олово перейдет в «серое». Как же ускорить этот процесс? Разумеется, с помощью катализатора. С его приготовления и начнем. Хороший катализатор этого процесса — хлорстаннат аммония (NH4 JSnCI< . Соедините последовательно две батарейки типа КБС. В чашку Петри или небольшое фарфоровое блюдце (но без золютого узора на в нутренней поверхности,!) налейте 10 мл раствора соляной кислоты A:1), он будет служить электролитом. Анодом у нас будет кусочек олова, катодом — обыкновенный гвоздь. При подключении тока начнемся электролиз раствора соляной кислоты с растворимым оловянным анодом, на котором (и возле которого) образуются ионы олова. На котоде же выделяется водород: 2Н++2е ->- Н2. Закончив электролиз, слейте прозрачный раствор в другую чашку Петри или в блюдце, внесите 0,5 г хлорида аммония и поставьте в холодильник на 3—4 часа. При охлаждении выпадет осадок (NH4 J SnCU. Осторожно слейте с него жидкость — катализатор готов. Перенесите осадок в чистую склянку емкостью 40—50 мл (хотя бы во флакончик из-под лекарства). Влейте в склянку 5 мл чистой воды, положите 10—20 г олова, закройте пробкой и поставьте на пять дней в морозильник. Время от времени наблюдайте за изменениями металла. Сначала кусочки олова покроются серыми пятнами, потом олово растрескается и, наконец, рассыплется в порошок. Чтобы процесс шел быстрее, лучше использовать спиртовым раствор хлорстанна- та аммония, так называемую «розовую соль», «пинкзальц», которую применяют в красильном деле как протраву. Впрочем, это необязательно. Когда опыт будет закончен, можно слить с порошка жидкость, промыть его водой и переплавить в тигле. Вновь получится привычное олово р-модификации. Н. А. ПАРАВЯН 70
я т п~ ^з .. • ~ fe . • • ~ - - • tc т \ ~ .. -» if I Н*Ь">, :§§£• (О) ~ (К в) ~ Й« * в С CD ~ (Кй) 1>Ш~ А О ~ — О CD ~ ^% ?l T <£-<£ 5 НО, <g Нйа О й -Г Т? Зэ в « /с 5 § , ® S ~-ШИ ~<D £> -5 /t ;i/ ^ /t9- й: л, о, шш t>..., м • • • ~Ш15Е О , № ~t§ ~IDS^$ ... C-bt I ... Е-ТПй/ cp , Sj о л < , из« -Ofcft ( 1С ) г: ~ы о < , gi< и5 с а , ш% О U * 5 AС ) , ^^ AС) vf*,i О о <£ 5 , &щ ~й*2Ь -5 ~ 1С J5 О Г -ЙЙИ о г: ъ о , ^ ь о а г: о ,— о , i о — -с -1С ~К1"§ ~сс & § Японский —для химиков образует условную форму после IV основы глагола если если сделать и..., и... {с отрицанием: ни..., пи.. ) чем..., тем I) случай, вариант 2) для, у в случае; если; для. у иногда в этом случае <сирс:> у [для| образца в случае Л <хито... канга.. ми> допустим [представим себе| такой случай I) двойной, удвоенный 2) после числительного раз, в... раз (больше) I) только 2) почти, чуть не 3) только что Ц читается <ха> должен, может I) работа, труд 2) (воз)действие, функционирование 3) способности 4) достижения, заслуги <ка> влияние, воздействие (работо) способный bulk основной, основная часть power I) мощный 2) механический (привод) область (значении), диапазон, разброс, пределы, сфера образует пассивную форму <сокутэй> измеряемый I) (со)отношение (величин) 2) сравнение, по сравнению 3) удельный сравнить <хякубунрицу> процентное соотношение по сравнению с микро-, тонкий, дифференциальный I) сравнение 2) оценка для сравнения в сравнении, по сравнению I) проводить (линию на графике) 2) тянуть 3) цитировать 4) вычитать 5) отводить примечание, заметка, запись чрезвычайно, очень I) (механическое) напряжение 2) (относительная) деформация 3) неравномерность необходимость необходимо, существует необходимость <о:> по мере необходимости ненужный, лишний равный, одинаковый, равняется I) один (из), единственный 2) один и тот же 3) немного единстгенно I) во-первых 2) частично, отчасти объединять объединяться, сливаться в одно целое Продолжение. Начало — в № 9—12 (I978 г.) и в № I—6. 71
такой же частично ZJ. £ 5 ^f 5 9 4^fP I) равенство, равный 2) однородный ~ (D Щ ^ <дчнкай> однородное электрическое поле -^ (С равно, одинаково ""*■' {С *9 <5 уравнивать У J; 5 U , HI Ж марка, маркировка, метка, знак, указатель U* <£ 5 D J: 5 , 1¥ в I) взвешивание 2) оценка С^ 1Q ~Э Hj ^S (со)отношение, пропорция О *1 О , №М пропорция ~w -Я"* ^ быть пропорциональным # . (С *^ U "С пропорционально чему-то l£_ ~^~ \j ~£ JH <дзо:дай> возрастать пропорционально чему-то U* /и Й> /и , IS ^ чувствительный ^ № <сэй> чувствительность ^ ^ в . >jcg ... I) двойной 2) сложный, композиционный & О 5 , ' ^ J® обычный ^ J£ обычно -^ {Л Wt ^ 1Г ( fci ) <бааи> при нормальных обстоятельствах, в обычном случае ^ U^ J: 5 f\f 1§ приложение (в виде таблицы) -w ЗЕ —* <дайити> приложение I -S^ *S^ A; ргВ Q" часть, участок, порция; парциальный, частный, под- -^ >Е <кэй> отдельная [местная] система -^ g(j <тэки> частичный, локальный, местный ^•^/и^ЙГП , ^ШШ неизменность •S4 <f"t Й| iT отклонение {стрелки), прогиб, склонение» девиация ^ £><£ 5 Ф "Э, ^F Ж ^ выход [проиент] брака ~/ тл Н broad широкий *3^ П У Ь *3~ *2> ^ог "мгл- Р'°0 строить график ^ /и & А/ 9 & '' в чтении J& Д, доля, процент, часть: -££ ~ О Z1 <го...ни> две пятых 2) в чтении ,£ч Д, минута •^ читается <э> по направлению к; для, в •^ — 5? page страница ^ $ * ^Г ^ ') (воз) можно 2) степень, порядок (величин) (мат.) *<^ o(u),f?i(u)уДобный 13 5 3& '' сторона, направление 2) способ 3) квадрат 4) компонент сравнительной формы, где предшествующее слово — то, с чем сравнивают <ко:дзё:...о:> этот завод крупнее чем какой-то ...лучше не переводится закон, правило закономерный 1) другой 2) кроме 3) другое место {см. также ffi \^Л ) дело именно в том, что (где-нибудь) в другом месте в конце фразы остается только остальное, другие; кроме того в конце фразы не что иное как (и) кроме [помимо) того, за исключением 1) настолько (что); такрй как; так же как 2) у, для (такого материала [образца, состава], как), к 3) приблизительно равный 4) чем..., тем 5) мера, границы спустя некоторое время, вскоре в такой степени, настолько, так; с отрицанием ие так уж, не особенно настолько, в такой степени, так, не более Продолжение следует СОИО-Й5 ^§и т?т ... й* <к о ~ о — ш 5 -е < , mm ~ts Ш й> , ЗП , Ш -•с^йп^ ~1С (Т?) ~ й & и € (D ~ 1С ~ f£ 5 Ъ О О ~ 1С ( Ц ) №£, @ ~& < $ ~ СП- 72 }
1 1 I L f * »?■ i 4* T >^ M M w Ы ^ taj Информация НАГРАДА АН СССР Золотая медаль им. Д. И.^Менделеева 1979 года присуждена академику АН УССР Ю. К. ДЕЛИМАР- СКОМУ за монографию «Электрохимия ионных расплавов». ИЮПАК Комиссия ИЮПАК по вредным примесям в продуктах питания подготовила рекомендацию по определению концентрации меди (с точностью до 0,05 мг/кг) в продуктах питания и других органических веществах. Рекомендация опубликована в журнале «Pure and Applied Chemistry» (т. 51, № 2, с. 385—392). КНИГИ В издательстве «Знание» выходят в свет: Буторин Н. В. Проблемы биологии внутренних водоемов. 3,5 л. 11 к. Бучаченко А. Л. Радиоизлучение и другие магнитные эффекты в химических реакциях. 3 л. 11 к. Герловин Е. Ш. Секреторные клетки. 3,5 л. 11 к. Лопашов Г. В., Хоперская О. А. Биология развития и проблемы восстановления органов. 3,5 л. 11 к. О природе — взрослым и детям. Сборник. 4,5 л. 15 к. Овчаренко Ф. Д. Мир опознанных величин. 3 л. 11 к. Пехов А. Н. Плазмиды бактерий. 3,5 л. 11 к. Семененко К. Н. Водород — основа химической технологии и энергетики будущего. 3 л. 11 к. Транспорт и защита среды. Сборник. 4,5 л. 15 к. Шрейдер А. В. Водород в металлах. 3 л. 11 к. Шретер А. И. Поиски и изучение лекарственных растений. 3,5 л. 11 к. Эталоны природы (Заповедники СССР). Сборник. 4,5 л. 15 к. Энергетика и защита среды. Сборник. 4,5 л. 15 к. Ясайтис А. А. От солнечного луча до нашего сознания. 3,5 л. 11 к. НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ I всесоюзная конференция по электрохимической энер- гетике. Москва. Сентябрь. Московский энергетический институт A05835 Москва ГСП, Красноказарменная, 14). Конференция «Перспективы развития фосфорной промышленности Сибири и Дальнего Востока». Красноярск. Ноябрь. Краснояр- гкое краевое правление ВХО F60097 Красноярск, ул. Урицкого, 61) РЕКОМЕНДУЕМ ссВАЗИН»—отечественную антимикробную присадку к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ). «ВАЗИН» в концентрации 0,15% полностью предотвращает развитие различных физиологических групп микроорганизмов в СОЖ, в 3—4 раза увеличивает срок службы СОЖ, значительно улучшает санитарно- гигиенические условия труда. «ВАЗИН» улучшает антикоррозионные свойства СОЖ и не снижает ее технологических качеств. «ВАЗИН» не токсичен. Экономический эффект от использования одной тонны «ВАЗИНА» — 51,6 тыс. руб. (данные Костромского завода «Мотордеталь»). Опытные партии «ВАЗИНА» производит Опытное производство Института органической химии АН УССР, 252660 Киев, Мурманская ул., 5; тел.: 52-71-50. В октябре выходит из печати «ЖУРНАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА им. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА», № 5, посвященный химии карбенов и их аналогов. В выпуске особое внимание уделено проблеме ком плексообразования в химии карбенов и их анало гов, в том числе роли карбеновых комплексов в диспропорционировании олефинов и полимеризации циклоолефинов. а также использованию реакций карбенов в промышленном органическом синтезе. Кроме того, публикуются обзорные статьи, рассматривающие различные аспекты химии карбенов, нх комплексов и аналогов, в том числе результаты квантовохимических, кинетических и спектроскопических исследований карбеноподобных частиц и реакций с их участием. Отдельные статьи посвящены сравнительному изучению ближайших аналогов карбенов (силиленов, гермиленов и пр.), реакциям нитренов, а также новому перспективно му методу генерирования карбенов в условиях межфазного катализа. Журнал в розничную продажу не поступает. Для включения в число заказчиков следует либо перевести стоимостей журнала в адрес редакции, либо сдать деньги в редакцию лично. Цена номера 2 руб. Заказы принимаются до 10 сентября 1979 г. Адрес редакции: 101000 Москва, Кривоколенный пер., 12 Телефон: 221-98-10 Расчетный счет: № 608211 в Бауманском отделении Госбанка 73
ь п
Думается, здесь я в безопасности. Живу теперь в небольшой квартире северо- восточнее С окал о, в одном из самых старых кварталов Мехико-сити. Как всякого иностранца, меня вначале поразило, до чего страна эта на первый взгляд напоминает Испанию, а на самом деле совсем другая. В Мадриде улицы — лабиринт, который затягивает тебя все глубже, к потаенной сердцевине, тщательно оберегающей свои скучные секреты. Привычка скрывать обыденное, несомненно, унаследована от мавров. А вот улицы Мехико — это лабиринт наизнанку, они ведут вовне, к горам, на простор, к откровениям, которые, однако же, навсегда остаются неуловимыми. Мехико словно бы ничего не скрывает, но все в нем непостижимо. Так повелось у индейцев в прошлом, так остается и ныне, самозащита их — в кажущейся открытости; так защищена прозрачностью актиния, морской анемон. На мой взгляд, это способ очень тонкий, он применим везде и всюду. Я перенимаю мудрость, рожденную в Теноктитлане или Тлакскале; я ничего не прячу — и таким образом ухитряюсь все утаить. Как часто я завидовал воришке, которому только и надо прятать украденные крохи. Иные из нас не столь удачливы, наши секреты не засунешь ни в карман, ни в чулан; их не уместишь даже в гостиной и не Закопаешь на задворках. Жилю де Рее у понадобилось собственное тайное кладбище чуть поменьше Пер-Лашез. Мои потребности скромнее; впрочем, не намного. Я человек не слишком общительный. Моя мечта — домик где-нибудь в глуши, на голых склонах Ихтаксихуатля, где на многие мили кругом не сыщешь людского жилья. Но поселиться в таком месте было бы чистейшим безумием. Полиция рассуждает просто: раз ты держишься особняком, значит, у тебя есть что скрывать-; вывод далеко не новый, но почти безошибочный. Ох уж эта мексиканская полиция, как она учтива и как безжалостна! Как недоверчиво смотрит на всякого иностранца и как при этом права! Она бы тут же нашла предлог обыскать мое уединенное жилище и, конечно, истина сразу вышла бы наружу... Было бы о чем три дня трубить газетам. Всего этого я избежал, по крайней мере на время, выбрав для себя мое теперешнее жилище. Даже Гарсия, самый рьяный полицейский во всей округе, не в силах себе представить, чтб я проделываю в этой тесной, доступной всем взорам квартирке. ТАЙНЫЕ НЕЧЕСТИВЫЕ, ЧУДОВИЩНЫЕ ОПЫТЫ. Так гласит молва. Входная дверь у меня обычно приотворена. Когда лавочники доставляют мне провизию, я предлагаю им войти. Они никогда не пользуются приглашением, скромность и ненавязчивость у них в крови. Но на всякий случай я всегда их приглашаю. V меня три комнаты, небольшая анфилада. Вход через кухню. За нею кабинет, дальше спальня. Ни в одной комнате я не затворяю плотно дверь. Быть может, стараясь всем доказать, как открыто я живу, я немного пересаливаю. Ведь если кто-нибудь пройдет до самой спальни, распахнет дверь настежь и заглянет внутрь, мне, наверно, придется покончить с собой. Пока еще никто из моих посетителей не заглядывал дальше кухни. Должно быть, они меня боятся. А почему бы и нет? Я и сам себя боюсь. Моя работа навязывает мне очень неудобный образ жизни. Завтракать, обедать и ужинать приходится дома. Стряпаю я прескверно, в самом дрянном ресторанчике по соседству кормят лучше. Даже всякая пережаренная дрянь, которой торгуют на улицах с лотков, и та вкуснее несъедобной бурды, какую я себе готовлю. И, что еще хуже, приходится изобретать нелепейшие объяснения: почему я всегда ем дома? Доктор запретил мне все острое, говорю я соседям, мне нельзя никаких пряностей и приправ — ни перца, ни томатного соуса, ни соли... Отчего так? Всему виной редкостная болезнь печени. Где я ее подхватил? Да вот, много лет назад в Джакарте поел несвежего мяса... Вам покажется, что наговорить такое не трудно. А мне не так-то легко упомнить все подробности. Всякий враль вынужден строить свою жизнь по законам ненавистного, противоестественного постоянства. Играешь свою роль, и она становится твоим мученьем и карой. Соседи с легкостью приняли мои корявые объяснения. Тут есть некоторая несообразность? Что ж, в жизни всегда так бывает, полагают они, считая себя непогрешимыми судьями и знатоками истины; а на самом деле они судят обо всем, основываясь только на правдоподобии. 75
И все же соседи поневоле чуют во мне чудовище. Эдуарде, мясник, однажды сказал: — А знаете, доктор, вампирам ведь нельзя соленого. Может, вы тоже вампир, а? Откуда он узнал про вампиров? Вероятно, из кино или комиксов. Я не раз видел, когда я прохожу мимо, старухи делают магические знаки: спешат оберечь себя от дурного глаза; я слышал, как детишки шепчут за моей спиной: «Доктор Вампир, доктор Вампир...». Старухи и дети! Вот хранители скудной мудрости, которой обладает этот народ. Да и мясникам тоже кое-что известно. Я не доктор и не вампир. И все же старухи и дети совершенно правы, что меня остерегаются. По счастью, их никто не слушает. Итак, я по-прежнему питаюсь у себя в кухне — покупаю молодого барашка, козленка, поросенка, крольчатину, говядину, телятину, кур, изредка дичь. Это единственный способ заполучить в дом достаточно мяса, чтобы накормить моих зверей. В последнее время еще один человек начал смотреть на меня с подозрением. К несчастью, это не кто иной, как Диего Хуан Гарсия, полицейский. Гарсия коренаст, широколиц, осторожен, это примерный полицейский служака. Здесь, в Сокало, он слывет неподкупным — своего рода Катон из племени ацтеков, разве что не столь крутого нрава. Если верить торговке овощами, а она, кажется, в меня влюблена, Гарсия полагает, что я, по всей вероятности, немец, военный преступник, ускользнувший от суда. Поразительный домысел, по существу это неверно, и однако чутье Гарсию не обманывает. А он убежден, что попал в самую точку. Он бы уже принял меры, если бы не заступничество моих соседей. Сапожник, мясник, мальчишка-чистильщик обуви и особенно торговка овощами — все за меня горой. Всем им присущ обывательский здравый смысл, и они верят, что я таков, каким они меня представляют. Они поддразнивают Гарсию: — Да неужто ты не видишь, это иностранец тихий, добродушный, просто ученый чудак, никакого вреда от него нет. Нелепость в том, что и это по существу неверно, однако чутье их не обманывает. Бесценные мои соседи величают меня доктором, а иногда и профессором. Столь почетными званиями меня наградили так, словно это само собой разумелось, как бы за мой внешний облик. Никаких таких титулов я не добивался, но и отвергать их не стал. «Сеньор доктор» — это тоже маска, которой можно прикрыться. А почему бы им и не принимать меня за ученого? У меня непомерно высокий залысый лоб, а щетина волос на висках и на темени изрядно тронута сединой, и суровое квадратное лицо изрезано морщинами. Да еще по выговору сразу слышно, что я из Европы, и так старательно строю фразу по-испански... И очки у меня в золотой оправе! Кто же я, если не ученый, и откуда, если не из Германии? Такое звание обязывает к определенному роду занятий, и я выдаю себя за профессора университета. Мне, мол, предоставлен длительный отпуск, ибо я пишу книгу о толтеках — собираюсь доказать, что культура этого загадочного племени родственна культуре инков. — Да, господа, полагаю, что книга моя вызовет переполох в Бонне и Гейдель- берге. Поколеблены будут кое-какие признанные авторитеты. Кое-кто наверняка попытается объявить меня фантазером и маньяком. Видите ли, моя теория чревата переворотом в науке о доколумбовой Америке... Вот такой личностью я задумал изобразить себя еще до того, как отправился в Мексику. Я читал Стивенса, Прескотта, Вайяна, Альфонсо Касо. Я даже не поленился переписать первую треть диссертации Дрейера о взаимопроникновении культур— он пытался доказать, что культуры майя и толтеков взаимосвязаны, оппоненты разнесли его в пух и прах. Итак, на стол мой легло около восьмидесяти рукописных страниц, я вполне мог их выдать за собственный труд. Эта незаконченная рукопись оправдывает мое пребывание в Мексике. Всякий может поглядеть на полные премудрости страницы, раскиданные по столу, и воочию убедиться, что я за человек. Мне казалось, этого хватит; но я упустил из виду, что разыгрываемая мною роль не может не воздействовать на окружающих. Сеньор Ортега, бакалейщик, тоже интересуется доколумбовой историей и, на мою беду, обладает довольно широкими познаниями в этой области. Сеньор Андраде, парикмахер, как выяснилось, 76
родом из Пуэбло всего в пяти милях от развалин Теотихуакана. А малыш Хорхе Сильверио, чистильщик обуви (его мать служит в закусочной), мечтает поступить в какой-нибудь знаменитый университет и смиренно спрашивает, не могу ли я замолвить за него словечко в Бонне... Я — жертва надежд и ожиданий моих соседей. Я сделался профессором не на свой, а на их образец. По их милости я долгими часами торчу в Национальном музее антропологии, убиваю целые дни, осматривая Теотихуакан, Тулу, Ксохикаль- ко. Соседи вынуждают меня без устали трудиться над научными изысканиями. И я в самом деле становлюсь тем, кем прикидывался,— ученым мужем, обладателем необъятных познаний и впридачу помешанным. -Я проникся этой ролью, она неотделима от меня, она меня преобразила; я уже и вправду верю, что между инками и толтеками могла существовать связь, у меня есть неопровержимые доказательства, я всерьез подумываю предать гласности свои находки и открытия... Все это довольно утомительно и совсем некстати. В прошлом месяце я изрядно перепугался. Сеньора Эльвира Мае и ас, у которой я снимаю квартиру, остановила меня на улице и потребовала, чтобы я выбросил свою собаку. — Но у меня нет никакой собаки, сеньора! — Прошу прощенья, сеньор, но у вас есть собака. Вчера вечером она скулила и скреблась в дверь, я сама слышала. А мой покойный муж собак в доме не терпел, такие у него были* правила, и я их всегда соблюдаю. — Дорогая сеньора, вы ошибаетесь. Уверяю вас... И тут, откуда ни возьмись, Гарсия, неотвратимый, как сама смерть, в наглаженной форме хаки; подкатил, пыхтя, на велосипеде и прислушивается к нашему разговору. — Что-то скреблось, сеньора? Наверно, термиты или тараканы. Она покачала головой: — Совсем не такой звук. — Значит, крысы. К сожалению, должен вам сказать, в вашем доме полно крыс. — Я прекрасно знаю, как скребутся крысы,— с глубокой, непобедимой убежденностью возразила сеньора Эльвира.— А это было совсем другое, так только собака скребется, и слышно было, что это у вас в комнатах. Я уж вам сказала, у меня правило строгое — никаких животных в доме держать не разрешается. Гарсия не сводил с меня глаз, и во взгляде этом я видел отражение всех моих злодеяний в Дахау, Берген-Бельзене и Терезиенштадте. И очень хотелось сказать ему, что он ошибается, что я не палач, а жертва, и годы войны провел за колючей проволокой в концлагере на Яве. Но я понимал: все это не в счет. Мои преступления против человечества отнюдь не выдумка, просто Гарсия учуял не те ужасы, что свершились год назад, а те, что свершатся через год. Быть может, в ту минуту я бы во всем признался, не обернись сеньора Эльвира к Гарсии со словами: — Ну, что будете делать? Он держит в квартире собаку, а может, и двух, бог знает, какую еще тварь он у себя держит. Что будете делать? Гарсия молчал, его неподвижное лицо напоминало каменную маску Тлалока в Чолулском музее. А я вновь прибегнул к обычному способу прозрачной самозащиты, который до сих пор помогал мне хранить мои секреты. Скрипнул зубами, раздул ноздри, словом, постарался изобразить «свирепого испанца». — Собаки? — заорал я.— Сейчас я вам покажу собак! Идите обыщите мои комнаты! Плачу по сотне песо за каждую собаку, которую вы у меня найдете! За каждого породистого пса—по двести! Идите и вы, Гарсия, зовите друзей и знакомых! Может, я у себя и лошадь держу, а? Может, еще и свинью? Зовите свидетелей, зовите газетчиков, репортеров, пускай в точности опишут мой зверинец! — Зря вы кипятитесь,— равнодушно сказал Гарсия. — Вот избавимся от собак, тогда не стану кипятиться! — горланил я.— Идемте, сеньора, войдите ко мне в комнаты, загляните под кровать, может, там сидит то, что вам примерещилось. А когда наглядитесь, будьте любезны вернуть мне, что остается от платы за месяц, и задаток тоже, и я перееду со своими невидимыми собаками на другую квартиру. Гарсия как-то странно на меня посмотрел. Должно быть, на своем веку он видел немало крикунов. Говорят, вот так лезут на рожон преступники определенного склада. 77
— Что ж, пойдем поглядим,— сказал он сеньоре Эльвире. И тут к моему изумлению — не ослышался ли я? —она заявила: — Ну уж, нет! Благородному человеку я верю на слово. Повернулась и пошла прочь. Я хотел было для полноты картины заявить Гарсии — может, он еще сомневается, так пускай пойдет и сам осмотрит мою квартиру. По счастью, я вовремя прикусил язык. Гарсии нет дела до приличий. Он бы не побоялся остаться в дураках. — Устал,— сказал я.— Пойду прилягу. Тем и кончилось. На этот раз я запер входную дверь. Оказалось, все висело на волоске. Пока мы препирались, несчастная зверюга перегрызла ремень, который удерживал ее на привязи, вылезла в кухню и здесь на полу издохла. От трупа я избавился обычным способом — скормил остальным. И после этого удвоил предосторожности. Купил радиоприемник, чтобы заглушать голоса моих зверей, как ни мало от них было шуму. Подстелил под клетки толстые циновки. А запахи отбивал крепким табаком — ведь курить ладаном было бы слишком дерзко и пошло. А какая это странная насмешка — заподозрить, что я держу собак! Собаки — мои злейшие враги. Они-то знают, что у меня творится. Они издавна верные союзники людей. Они предатели животного мира, как я — предатель человечества. Умей собаки говорить, они немедля бросились бы в полицию и разоблачили меня. Когда битва с человечеством наконец разразится, собакам придется разделить судьбу своих господ — выстоять или пасть вместе с ними. Проблеск боязливой надежды: детеныши последнего помета обещают многое. Из двенадцати выжили четверо — и растут гладкие, сильные, смышленые. Но вот свирепости им не хватает. Видно, как раз это им с генами по наследству не передалось. Кажется, они даже привязались ко мне — как собаки! Но, конечно, в следующих поколениях можно будет постепенно исправить дело. Человечество хранит в памяти зловещие предания о помесях, созданных скрещиванием различных видов. Таковы, среди прочих, химера, грифон и сфинкс. Мне кажется, эти устрашающие видения античного мира — своеобразное воспоминание о будущем, так Гарсия предощущает еще не содеянные мною преступления. Плиний и Диодор повествуют о чудовищных полуверблюдах-полустраусах, по- лульвах-полуорлах, о созданиях, рожденных лошадью от дракона или тигра. Что подумали бы эти древние летописцы про помесь росомахи с крысой? Что подумает о таком чуде современный биолог? Нынешние ученые нипочем не 'признают, что такая помесь возможна, даже когда мои геральдические звери станут кишмя кишеть в городах и селах. Ни один здравомыслящий человек не поверит, что существует тварь величиной с волка, свирепая и коварная, как росомаха, и притом столь же общественная, легко осваивающаяся в любых условиях и плодовитая, как крыса. Завзятый рационалист будет отрицать столь невероятный вымысел даже в ту минуту, когда зверь вцепится ему в глотку. И он будет почти прав. Такой продукт скрещивания всегда был явно невозможен... до тех самых пор, пока в прошлом году я его не получил. Скрытность, вызванная необходимостью, иногда перерождается в привычку. Вот и в этом дневнике, где я намеревался сказать все до конца, я до сих пор не объяснил, чего ради начал выводить чудовищ и к чему их готовлю. Они возьмутся за работу примерно через три месяца, в начале июля. К тому времени здешние жители заметят, что в трущобах по окраинам Сокало появилось множество неизвестных животных. Внешность их будут описывать туманно и неточно, но станут дружно уверять, что твари эти — крупные, свирепые и неуловимые. Новость доведут до сведения властей, промелькнут сообщения в газетах. Поначалу разбой припишут волкам или одичавшим псам, хотя незваные гости с виду на собак ничуть не похожи. Попробуют истребить их обычными способами — но безуспешно. Загадочные твари рассеются по всей столице, проникнут в богатые пригороды — в Педрегал и Койоакан. К тому времени станет известно, что они, как и люди, всеядны. И уже возникнет подозрение (вполне справедливое), что размножаются они с необычайной быстротой. Вероятно, только позже оценят, насколько они разумны. 78
На борьбу с нашествием будут направлены воинские части — но тщетно. Над полями и селениями загудят самолеты; но что им бомбить? Эти твари не мишень для обычного оружия, они не ходят стаями. Они прячутся по углам, под диванами, в чуланах, они все время тут, подле вас, но ускользают от взгляда. Пустить в ход отраву? Но они жрут то, что едите вы сами, а не то, что вы им подсовываете. И вот настает август, и люди уже совсем бессильны повлиять на ход событий. Мехико занят войсками, но это одна видимость: орды зверей захлестнули Толуку, Икстапан, Тепальсинго, Куэрнаваку и, как сообщают, их уже видели в Сан-Луис По- тоси, в Оахаке и Вера-Крусе. Совещаются ученые; предложены чрезвычайные меры, в Мексику съезжаются специалисты со всего света. Зверье не созывает совещаний и не публикует манифестов. Оно попросту плодится и множится, оно уже распространилось к северу до самого Дуранго и к югу вплоть до Вильяэрмосы. Соединенные Штаты закрывают свои границы — еще один символический жест. Звери достигают Пьедрас Неграс, не спросясь переходят Игл Пасс; без разрешения появляются в Эль Пасо, Ларедо, Браунзвиле. Как смерч, проносятся по равнинам и пустыням, как прибой, захлестывают города. Это пришли мохнатые друзья доктора Вампира, и они уже не уйдут. И, наконец, человечество понимает: задача не в том, чтобы уничтожить загадочное зверье. Нет, задача—не дать зверью уничтожить человека. Я нимало не сомневаюсь: это возможно. Но тут потребуются объединенные усилия и изобретательность всего человечества. Вот чего хочу я достичь, выводя породу чудовищ. Видите ли, надо что-то делать. Я задумал своих зверей как противовес, как силу, способную сдерживать неуправляемую машину — человечество, которое, обезумев, губит и себя, и всю нашу планету. В конце концов, какое у человека право истреблять неугодные ему виды жизни? Неужели все живое на Земле должно либо служить его так плохо продуманным планам, либо сгинуть? Разве каждый вид, каждая форма жизни не имеют права на существование — права бесспорного и неопровержимого? Хоть я и решился на самые крайние меры, они небесполезны для рода людского. Никого больше не будут тревожить водородная бомба, бактериологическая война, гибель лесов, загрязнение водоемов и атмосферы, парниковый эффект и прочее. В одно прекрасное утро все эти страхи покажутся далеким прошлым. Человек вновь будет зависеть от природы. Он останется единственным в своем роде разумным существом, хищником; но отныне он вновь будет подвластен сдерживающим, ограничивающим силам, которых так долго избегал. Он сохранит ту свободу, которую ценит превыше всего — он все еще волен будет убивать; он только потеряет возможность истреблять дотла. Пневмония — великий мастер сокрушать надежды. Она убила моих зверей. Вчера последний поднял голову и поглядел на меня. Большие светлые глаза его потускнели. Он поднял лапу, выпустил когти и легонько царапнул мою руку. И я не удержался от слез, потому что понял: несчастная тварь старалась доставить мне удовольствие, она знала, как жаждал я сделать ее свирепой, беспощадной — бичом рода людского. Усилие оказалось непомерным. Великолепные глаза закрылись. Зверь чуть заметно содрогнулся и испустил дух. Конечно, пневмонией можно объяснить не все. Помимо того, просто не хватило воли к жизни. С тех пор, как Землею завладел человек, все другие виды утратили жизнестойкость. Порабощенные еноты еще резвятся в поредевших Адирондак- ских лесах, и порабощенные львы обнюхивают жестянки из-под пива в Крюгер- парке. Они, как и все остальные, существуют только потому, что мы их терпим, ютятся в наших владениях, словно временные поселенцы. И они это знают. Вот почему трудно найти в животном мире жизнелюбие, стойкость и силу духа. Сила духа — достояние победителей. Со смертью последнего зверя пришел конец и мне. Я слишком устал, слишком подавлен, чтобы начать сызнова. Мне горько, что я подвел человечество. Горько, что я подвел львов, страусов, тигров, китов и всех, кому грозит вымирание и гибель. Но больше всего мне горько, что я подвел воробьев, ворон, крыс, гиен — всю эту нечисть, отребье, которое только для того и существует, чтобы человек его уничтожал. Самое искреннее мое сочувствие всегда было на стороне изгнанников, на стороне отверженных, заброшенных, никчемных — я и сам из их числа. 79
Разве оттого только, что они не служат человеку, они — нечисть и отребье? Да разве не все формы жизни имеют право на существование — право полное и неограниченное? Неужели всякая земная тварь обязана служить одному-единствен- ному виду, иначе ее сотрут с лица земли? Должно быть, найдется еще человек, который думает и чувствует, как я. Прошу его: пусть продолжает борьбу, которую начал я, единоличную войну против наших сородичей, пусть сражается с ними, как сражался бы с бушующим пламенем пожара. Страницы эти написаны для моего предполагаемого преемника. Что до меня, недавно Гарсия и еще какой-то чин явились ко мне на квартиру для «обычного» санитарного осмотра. И обнаружили трупы нескольких выведенных мною тварей, которые я еще не успел уничтожить. Меня арестовали, обвинили в жестоком обращении с животными и в том, что я устроил у себя на дому бойню без соответствующего разрешения. Я собираюсь признать себя виновным по всем пунктам. Обвинения эти ложны, но — согласен — по сути своей они безусловно справедливы. Перевела с английского Нора ГАЛЬ PJJS^X f\ Из писем \$$у$ щ в редакцию Какова статья — таков реферат В статье Д. Владимирова «Химизация поэзии и поэтизация химии» («Химия и жизнь», 1979, № 2) упоминается научная статья, написанная в стихотворной форме и опубликованная в «journal of Organic Chemistry». Однако это не единственный случай, когда ученые излагали в стихах результаты своих исследований. Как-то мне понадобилось подобрать литературу о жидком гелии. Листая реферативный журнал «Физика» за прошлые годы, я вдруг увидел реферат A968, 5 Е34), резко отличающийся от всех остальных: Гелий квантовый всех удивл я(ет Амплитуду имеет и фазу, А она, как законы считают, Должна вызывать дифракцию сразу. Волне этой жидкости странной Дифрешеткой путь преградили И затем в направлении данном Изменение Т' ловили. Хотя стотысячную градуса Детектор чувствовал надежно, Обнаружить Р5 -дифракцию Было невозможно. В уравнении для Чг , как известно. Нелинейные члены имеются, В связи с чем, не всегда уместно На дифракцию Р5 надеяться. В конце реферата было помещено примечание, из которого следовало, что стихами написана и сама реферируемая работа (М. Chester, Е. Guyon, В. К. Jones, Solid State Communications. 1967. т. 5. с. В07). Эту статью я разыскал; она действительно написана стихами, и даже не белыми. Вот как звучит первая строфа: Helium II is a liquid quite strange. It flows without viscosity, It goes through holes and powder packed tubes Of exceedingly low porosity. И вот что интересно. Во- первых, в работе описываются только отрицательные результаты; во-вторых, статья посылалась в редакцию дважды — 10 июля 1967 года и, в переработанном виде. 14 августа того же года. Вряд ли это случайно. Научные журналы обычно не публикуют отрицательные результаты, а за один месяц почти невозможно выполнить новое исследование (да оно и не было сделано). Скорее всего, дело обстояло так: сначала редакция отклонила статью на вполне законном основании, а авторы переписали ее стихами и послали вновь. Расчет оказался верным: редакция не устояла перед искушением опубликовать научную работу, изложенную в столь экстравагантной форме. Разумеется, референту ничего не оставалось, как пойти вслед за авторами и написать стихотворный реферат. Однако мне кажется, что английский язык лучше приспособлен для стихотворного изложения экспериментов с жидким гелием. И. ИЛЬИН Полимер получен нами В октябрьском номере «Химии и жизни» за прошлый год опубликована корреспонденция М. Батарцева «Полимер из серы», в которой указывается, что группе польских исследователей во главе с С. Пенчеком впервые удалось осуществить сополимериза- цию элементарной серы с про- пиленсульфидом, в результате чего был получен линейный полисульфидный полимер («Nature», 1978, т. 273, № 5665, с. 738). Нами значительно раньше были получены поли сульфидные полимеры путем анионной со полимеризации различных эпи сульфидов (в том числе и пропиленсульфида) с элементарной серой. На эту работу нам было выдано авторское свидетельство № 516711 от 13 февраля 1976 года (авторы изобретения А. Д. Алиев, И. П. Соломатина, Ж. Жума- баев, С. Л. Алиев, Б. А. Крен- цель), опубликованное в «Бюллетене изобретений» № 21 от 5 июня 1976 г. Кроме того, эта работа была доложена на XIV Научной сессии по проблеме «Химия и технология органических соединений серы» 12 марта 1976 г. (Тезисы докладов XIV Научной сессии по химии и технологии органических соединений серы и сернистых нефтей, март 1976, Батуми, Д-86, стр. 224, Изд- во «Зинатне», Рига, 1976; РЖХим., 1976, 15С229). Доктор химических наук Б. А. КРЕНЦЕЛЬ, кандидат химических наук А. Д. АЛИЕВ, Институт нефтехимического синтеза АН СССР 80
В истории не значится В сентябре 1945 года Александер Флеминг по приглашению французского правительства приехал во Францию. Гостя, человека сугубо мирной профессии, принимали с почестями, выпадавшими на долю немногих военачальников. Он один, писали газеты, сделал для разгрома фашизма, и в частности для освобождения Франции, больше, чем целые дивизии. Приводились слова английского генерала, участника десанта в Нормандии, с армейской точностью оценившего вклад Флеминга в дело победы: «Благодаря пенициллину остались в живых 95 процентов раненых, которые еще несколько лет тому назад считались бы обреченными на смерть». Выступая на завтраке во Французской академии, будущий нобелевский лауреат перечислил в коротком спиче (как истый шотландец Флеминг отличался немногословностью) своих знаменитых предшественников, особо отметил французов и в их числе назвал некоего Дюшена. «Если я,— сказал Флеминг,— наткнулся на антибактериальную активность грибка Penicil- lium случайно, то Дюшен пришел к этому в результате кропотливых поисков». Александер Флеминг действительно не первым заметил взаимную неуживчивость грибков и бактерий. О ней знали еще в прошлом веке англичанин Листер, французы Пастер и Жубер; больше чем за полстолетия до создания пенициллина на лечебные свойства плесневого грибка указывали русские ученые Манассеин и Полотебнов. Имя же Дюшена никому ничего не говорило. Кто этот безвестный исследователь, с которым «человек, победивший смерть» так щедро поделился славой? Ответа мы не найдем ни во Французской энциклопедии, ни в словаре «Ларусс», ни в биографических справочниках. Вскользь о каком-то Дюшене упомянул Андре Моруа, автор беллетризованной биографии Флеминга. €<В 1897 году,— читаем у Моруа,— доктор Дюшен (docfeur Duchesne) назвал свою диссертацию (these) «Новое в изучении жизненной конкуренции микроорганизмов. Антагонизм между плесенями и микробами». И только... Мы, возможно, не вполне правы, отнеся эти заметки к жанру портретов. Нам не только не известно о каком-либо живописном или фотографическом изображении их героя, но и все, что мы знаем о его жизни, умещается в десятке-другом строк. ...Эрнест Огюстен Клеман Дюшен родился в 1874 году в Париже. В двадцатилетнем возрасте, когда пришло время выбирать занятие, он поступил в Лионскую военно- медицинскую академию. Можно лишь строить догадки о том, что определило его решение: семейная традиция, случай, призвание? Так или иначе, будущих военных врачей готовили отнюдь не к научной карьере. Однако Дюшен зачитывался Па- стером и увлекся микробиологией, наукой молодой и еще далекой от повседневных врачебных нужд. Его заинтересовал факт, уже знакомый специалистам: споры, бурно размножающиеся на куске подмокшего хлеба или старого сыра, прекращают всякую активность, попав в воду, к которой примешана бактериальная культура. Профессор Габриэль Ру (однофамилец директора Пастеровского института в Париже микробиолога Эмиля Ру) посоветовал Дюшену написать на эту тему дипломное исследование. (По-французски these — любая письменная работа, в том числе и диплом, и диссертация; это, по-видимому, и ввело в заблуждение Моруа: он не решился предположить, что исследование, предвосхитившее открытие Флеминга, принадлежало не научному работнику, а студен- ту.) После серии опытов, подтверждавших описанную в литературе «жизненную конкуренцию плесеней и микробов», Дюшен решил сделать инъекцию питательного бульона, на котором размножалась плесень Penici Ilium glaucum (он работал именно с ней), морским свинкам, зараженным брюшным тифом. На другой день свинки, получившие укол, были живы и невредимы, а животные из контрольной группы погибли. Это было за тридцать один год до того, как Флеминг обратил внимание на чистые 81
островки агара вокруг плесени, случайно попавшей в чашки Петри с колонией стафилококков. Нельзя сказать, что Эрнест Дюшен вовсе не придал значения своим результатам. В предисловии к дипломной работе, которую он вскоре благополучно защитил, он писал, что условия учебной лаборатории не позволили ему поставить исследования достаточно широко, но что с<дальнейшие изыскания приведут к новым открытиям, которые несомненно найдут применение в медицинской практике». , В мае 1897. года новоиспеченный доктор медицины (вот теперь его действительно можно называть doctей г) получил назначение в полк. Через пять лет службы у него обнаружилось легочное заболевание, кажется, туберкулез, и в 1907 году он оставил службу. А еще через пять лет, в августе 1912 г., отставной армейский врач, сменив в поисках подходящего климата не одно место жительства, скончался в курортном местечке Амели-ле-Бэн. В конце двадцатых годов Александер Флеминг ничего не знал и не мог знать об исследовании Эрнеста Дюшена. Вместе с прочими студенческими опусами оно было погребено в архивах Военно-медицинской академии, пока в конце второй мировой войны о целебной плесени не заговорил весь мир. Познакомившись с рукописью лионского студента, Флеминг понял, что именно Дюшен подошел к открытию пенициллина ближе всех. И рассказал об этом, выступая на завтраке во Французской академии. Если мы вспомнили сейчас эту забытую историю, то совсем не для того, чтобы умалить роль великого английского ученого. Новаторство Флеминга бесспорно, его вклад в медицину по достоинству оценен человечеством. Цель же этих заметок — открыть читателю неизвестный закоулок истории науки, рассказать о забытом эпизоде, без которого эта история была бы все-таки не полна. ...И еще одно. Начиная с мая, в вузах страны идет защита дипломных работ. В этом году выпускается более 770 тысяч специалистов. Среди них несомненно немало одаренных исследователей. Знакомы же с дипломными работами лишь единицы — свой брат студент да научный руководитель. А может быть, стоит организовать скрининг дипломов, их реферирование — в две-три строчки? Или подумать о каком-то ином способе спасти от архивного забвения то ценное, что в них есть? Б. ГОРЕЦКИЙ А почему бы и нет? Кочевая сверхцивилизация? Проблема неопознанных летающих объектов (НЛО) продолжает оставаться открытой. Но поиск подтверждений существования «летающих тарелок» — это лишь одна, внешняя сторона вопроса. Гораздо важнее промоделировать эту проблему в различных аспектах, приняв НЛО за объективную реальность. Это, несомненно, даст нам возможность всесторонне подготовиться к предстоящей встрече. Возможность межзвездных полетов перерастет в реальность, лишь когда человечество достигнет скоростей, близких к скорости света. Но, как справедливо замечает С. Лем в своей книге «Возвращение со звезд», 82
«...при . скорости, лишь на доли процента меньшей, чем световая, экипаж, достигнув глубин Метагалактики и вернувшись на Землю, состарилс я бы в крайнем случае всего на несколько десятков месяцев. Но на Земле за это время прошли бы уже не сотни лет, а миллионы. Цивилизация, которую застали бы вернувшиеся, не смогла бы принять их. Неандертальцы легче приспособились бы к нашей жизни... Человечество задавало вопросы, на которые они должны были пролить свет. Если этот ответ касался проблем, связанных с данным уровнем развития той, другой цивилизации, то человечество само должно получить его раньше, чем вернутся его посланцы». Итак, по Л ему, всегда существует отдельно взятая цивилизация и отдельно взятые посланцы цивилизации, которых к тому же меньшинство. То есть любая цивилизация оседла. Но ведь нетрудно представить себе сверхцивилизацию, для которой полеты на расстояние многих световых лет так же обычны, как для нас поездки в городском транспорте. И такие полеты совершают абсолютно все. Околосветовые скорости становятся неотъемлемым атрибутом быта. При этом необязательно считать, что все представители кочевой цивилизации непрерывно находятся в полетах. У них могут быть свои центры, в которых они проводят детство и большую часть жизни и откуда сама жизнь заставляет их постоянно совершать дальние полеты. Ведь сверхцивилизация подразумевает и сверх населенность, и сверхвысокий жизненный уровень, что требует жизненного пространства, превосходящего возможности одной планетной системы. А постоянная транспортная связь даже с ближайшими звездами невозможна без околосветовых скоростей. Конечно, в такой ситуации неизбежны малоприятные последствия парадокса близнецов. Но для общества в целом это не имеет значения. Например, согласно гипотезе Ф. Крика и Л. Оргела («Химия и жизнь», 1974, № 9), жизнь на Земле развилась из единственной колонии бактерий неземного происхождения в результате гигантского эксперимента, поставленного соседями по галактике. Трудно представить экспериментатора земного типа, способного ждать результаты миллионы лет. Другое дело, если опыт поставила кочевая сверхцивилизация. (КСЦ). На Земле проходят миллионы лет, а по биологическим часам «кочевников», оседлавших скорость света,— жизнь одного-двух поколений, срок, вполне приемлемый для эксперимента. Став на эту точку зрения, проведем параллель между жизнью человека и жизнью цивилизации. В младенчестве — бурный духовный и физический рост, потом — замедление темпов развития. Ведь, с точки зрения ребенка, взрослые не меняются. Меняется только он сам, вот ему было пять лет, а сейчас уже десять, пятнадцать, еще немного, и он сам становится взрослым. С переходом в кочевое состояние цивилизация становится взрослой. Наступает пора самим взращивать другие цивилизации. Воспитание цивилизации — это в некотором роде эксперимент наподобие воспитания ребенка. Эксперимент тем незаметнее дл я ребенка, чем лучше экспериментатор. О некоторых же частных моментах этого эксперимента можно получить представление, обратившись к всячески осмеянному Снежному Человеку. Гипотеза кочевой цивилизации объясняет все как нельзя лучше. Ставится эксперимент с планетой Земля. Как бы превосходно ни была оснащена экспедиция, нет-нет да и возникает нужда исследовать опытные образцы в условиях хорошо оборудованного Центра. Тогда homo имярек изымают из родной среды и доставляют (с околосветовой скоростью), скажем, в созвездие Сетки. Там его всесторонне изучают и затем таким же образом забрасывают обратно. На Земле, естественно, проходит ощутимый период времени, и вместо милого его сердцу n-го ледникового периода наш homo имярек попадает в век двадцатый. Автор с ужасом представляет себе такую картину: вот он однажды исчезает, а через много тысяч лет по Земле расползаются слухи о том, что в горах Сихотэ- Алиня появилось очкастое существо с растительностью на ногах, груди и отчасти на голове. Печально, конечно, но ведь и у любого земного эксперимента есть свои теневые стороны... А. БУРМАКИН, Владивосток От редакции: Напоминаем читателям, что за правильность рассуждений и выводов в заметках раздела «А почему бы и нет?» ручаются только авторы. 8з
sr? i -p Конверты Робинзону В САФОНОВ Продолжение. Начало в предыдущем номере журнала. Среди сосен даже в дождливую погоду хорошо. Аромат хвои, простор, уходящие в небо вершины — это несравнимо с лиственным мелколесьем, хотя и оно по-своему красиво. Завал образовал в бору довольно большую поляну, на которой было все, кроме знаменитых шишкинских медведей, карабкающихся на сломанное пополам дерево. На ночлег я решил остаться именно здесь, прислонив велосипед к тому самому сломанному дереву, по которому на конфетных обертках карабкаются медвежата. 84
Я нарвал зеленых лимонов и потом пил воду с лимонным соком. Этот напиток очень меня освежая и был полезен моему здоровью. Д. ДЕФО. Робинзон Крузо. Неожиданно покой одиночества нарушил рев реактивного самолета, пронесшегося над поляной. Я в это мгновение на корточках ощипывал брусничные кустики для заварки^лечебного чая: в последнее время стало о себе напоминать так называемое отложение солей. Пока это проявлялось в пощелкивании в суставах и незначительных болях. Но пожар надо тушить в зародыше. И потушить этот пожар могут листья брусники. По крайней мере так испокон веков поступали в народе. Некоторое неверие в старинные рецепты было сломлено статьей о свойствах брусники, опубликованной в «Химии и жизни» A976, № 10). Там утверждалось, что отвар брусничных листьев растворяет эти самые злонамеренные минеральные отложения и выводит их из организма. Ну а вкус заварки для каждого, вероятно, определяется пословицей «на вкус, на цвет товарищей нет». Чай, как известно, появился на Руси в XV11 веке. До этого наши предки обычно пробавлялись кипреем, тем, что растет на пустошах. Говорят, что и по сей День не перевелись любители иван- чая — приятно пахнущего золотистого отвара с вяжущим привкусом. Другие увлекаются заваркой из земляничных, брусничных, черничных, малиновых, ежевичных или черносмородинных листьев. Особо ценится редкий аромат настоя листьев душицы. «Легочники» предпочитают заварки из липового цвета. А заварка из листьев березы напоминает аромат парной. Перечислять чаевые заварки можно долго. Но есть и заменитель кофе. Это корень одуванчика, который надо предварительно поджарить до коричневого цвета. Однако я, как уже сказано, собирался делать заварку из брусничных листьев, чуть подкисленную ягодами костяники. В такой комбинации горчинка в заварке не так сильно чувствуется. Ну а сахар? Сахар уже по вкусу. Впрочем, по некоторым новейшим исследованиям лучше полагаться на свои слюнные железы: с их помощью несладкая еда превращается в доступный организму сахар. ...Как бы то ни было, этот сон удивительно меня освежил: я встал бодрый и в веселом расположении духа. Д. ДЕФО. Робинзон Крузо. После чая, понятное дело, пора ко сну. Предыдущая, не очень комфортабельная ночь, проведенная под одеялом из прутьев, требовала компенсации, поэтому мои приготовления были весьма тщательны. Я позаботился повесить гамак так, чтобы с боков его прикрывали деревья (на случай ветра), и так, чтобы на него упали первые лучи утреннего солнца. Велосипед, как обычно, пристроил в изголовье. Потом натянул над гамаком полиэтиленовую накидку со скатом на обе стороны, запасся топливом для походного самоварчика и присел послушать последние известия по транзистору. Как-то странно слышать голос диктора в тишине вечернего леса. Пропадает не только чувство одиночества, вместе с ним исчезает и что-то трудно объяснимое. Ночь протекла незаметно. Но вместо лучей утреннего солнца о прозрачную крышу гамака забарабанили капли начинающегося дождя. Небо, вчера такое звездное, скрыло темное грозовое облако. Дождь был не страшен: непромокаемая пленка защищала и меня, и велосипед. Покройся земля полуметровым слоем .воды от потопного ливня, я все равно остался бы сух. В этом бесспорное преимущество ночлега в гамаке перед ночлегами в палатках. Погромыхивающий поблизости гром говорил о незатяжном характере ливня. Вскоре хляби небесные иссякли и я вылез из укрытия. Еще с вечера я помнил, что третий конверт Робинзону имел на углу надпись «Вскрыть до завтрака». Очередное «табу» накладывалось на все без исключения продукты питания и предлагался переход на подножный корм. С утра до ночи. «Представь себе,— говорилось в письме,— что ты успел съесть все, что было, или потерял рюкзак с продовольствием». Больше всего было дынь. А по стволам деревьев вились виноградные лозы, и над головой висели роскошные спелые гроздья. Д. ДЕФО. Робинзон Крузо. Во время войны, когда разгоралось партизанское движение, была издана небольшая брошюра (к сожалению, у меня пропавшая), называвшаяся, как помнится, «Чем прокормиться в исключительных условиях». В ней были советы о том, что можно употребить в пищу (разумеется, то, что обычно не считается съедобным) в сыром, первозданном виде или после тщательной кулинарной обработки. Помнится, в пищу рекомендовали голых слизней, содержимое речных раковин, которое в ва- 85
Палатку успешно заменяет самодельный брезентовый гамак с полиэтиленовой накидкой вместо крыши реном виде вроде бы напоминает по вкусу что-то грибное. Рекомендовали и жареных кузнечиков, лягушек, ящериц. Словом, почти все, что прыгает, ползает и плавает в нашей климатической зоне. »Был в брошюре и довольно емкий ассортимент вегетарианских блюд: отвары болотных трав, корневищ и клубней, надежно вываренные мхи и лишайники, под коровы и слой берез и других деревьев. Слов нет, в те трагические годы для терпящих многодневное голодание эти советы могли принести несомненную пользу. И по сие время в джунглях Индонезии и Амазонки, в пустынях Африки и Австралии аборигены едят буквально все, чем можно запол н ить желудок. Голод — это страшный бич, преследующий человечество. Не будем ворошить историю, когда голодали целые страны и вымирали города. Вспомним частности, когда в экстремальные условия попадали лишь группы людей или одиночки. Многие помнят историю с сержантом Зиганшиным и его товарищами, которые дрейфовали на неуправляемой барже в Тихом океане с самым крохотным запасом провизии. Когда все крошки, по-братски разделенные на микродозы, были съедены, в котел попали кожаные детали солдатских сапог и гармошка от баяна. Из-за недоедания и потребления несвойственных «продуктов» у потерпевших бедствие началась дистрофия. А помните рассказ Джека Лондона «Любовь к жизни»? По болотистой тундре бредет золотоискатель. У него повреждена нога, есть спички, но нет патронов к ружью и ничего съестного. Он ловит пескарика в ледяной воде, пытается есть мох. И наконец, самое страшное — борьба ослабевшего человека со старым обессилевшим от голода волком. Схватка двух умирающих от голода существ заканчивается победой человека, перегрызающего горло зверю и наполняющего свой голодный желудок тяжелой, как свинец, теплой кровью. Не отказывая автору рассказа в силе художественного изображения, попробуем сосчитать, сколько дней и ночей полз по летней тундре этот бедняга. По моим подсчетам он шел, брел, полз что-то 8—10 дней. Теперь другое. В Москве трудится профессор Юрий Сергеевич Николаев, лечащий голодом множество хронических болезней. В его книге «Голодание ради здоровья» («Советская Россия», 1973), дарственный экземпляр которой я бережно храню, приводятся факты о длительных сроках лечебного голодания— 30, 40 и даже 50 дней! Подумать только, почти два месяца человек может жить без пищи, только на одной воде! «Все прошедшие курс лечебного голодания знают,— пишет Ю. С. Николаев,— что чувство голода проявляется только первые дни, затем почти полностью исчезает». И далее: «Величина запасов, которые организм может использовать при голодании до полного истощения, составляет 40—45% его вес*»'. Надо отметить очень важную особенность: если во время голодания человек 86
будет употреблять какую-либо еду, хотя бы в минимальных дозах, начинается бурная реакция. Ибо даже крошечная толика пищи возбуждает перистальтику желудка, что препятствует угнетению деятельности пищеварительных желез и сохраняет чувство голода. Нарушается нормальный ход обмена веществ: организм не может своевременно переключиться на «внутреннее» питание. Знай это наши ребята — Зиганшин и его товарищи, они бы не варили меха гармошки и сапоги, не делили бы продукты на микроскопические дольки. До- ведись такое, надо сразу сгрызть последний сухарь и переходить на одну воду. Лет шесть назад один мой знакомый, великий любитель пеших путешествий, отбился в Кавказском заповеднике от спутников. Оставшись без рюкзака с продуктами, как говорят, один на один с природой (он был знаком с процедурой лечебного голодания), этот заблудившийся сразу перешел на одну воду, благо в горах ее сколько угодно. Шел он «по солнышку» дней десять. И ничего! Пришел в какой-то аул, где не стал наедаться до отвала, а постепенно выходил из голода: вначале пробавлялся соками, потом жиденькой кашкой, героически устояв перед шашлыком. О своем голодном вояже он рассказывал с юмором, без содрогания перед пережитыми трудностями. Но все это отнюдь не означает, что я против подножного корма. Наоборот, если человек знает, что его робинзонаде не видно конца, он обязан предпринять все мыслимое для обеспечения себя едой, а не сидеть сложа руки, ожидая помощи с неба. Надо не лениться, а укладывать в горбу все, что может служить пищей, когда закончится внутреннее питание организма, когда будут исчерпаны внутренние ресурсы и возникнет жизненно важная потребность выхода из вынужденного голода. А тагам ак в сложенном, «транспортном» положении занимает совсем мало места. Спичечный коробок сфотографирован для масштаба кое, как я уже говорил, может наступить не раньше, чем через 20 дней. ...Теперь пора вернуться к третьему дню моей робинзонады — надо было выбрать между возможностью набить желудок всем, что можно отнести в реестр съедобного, и суточной разгрузкой пищеварительного тракта. Я выбрал последнее. Накипятил воды (правда, заварив ее горстью брусничных листьев), напился вдоволь и стал собираться в путь. Пока я вместе с велосипедом брел по лесу, фантазируя на тему пустого желудка; я неожиданно в кусте цветущего шиповника обнаружил застрявшего в развилке веток серенького, жалобно попискивающего птенчика. Вызволил пленника: у бедняжки была сломана нога, да так, что торчала косточка. Видимо, несмышленыш выпал из гнезда и, попав в развилку ветки, получил травму. Надел очки и занялся приготовлением лубков, а пичугу пока засунул в алюминиевую кружку. Тоненькую, вроде спички, веточку я разрезал по оси и соскоблил ножом сердцевину. Куда труднее было одеть лубки на ножку трепыхавшейся пичуги и обмотать их полоской изоленты, кружочек которой вожу с собой на случай прокола камеры или покрышки. Но куда девать захворавшего птенца? Посадить повыше на дерево? Опять свалится, ведь петать-то он почти не умел. Оставить на земле? Слопают. «Придется тебе ехать со мной»,— сказал я притихшему после операции раненому. И подумал: у Робинзона Крузо были кошки, козы, собака и попугай, а у меня будет птаха. Алюминиевая кружка — квартира не из комфортабельных, да и кружка нужна по прямому назначению. Поэтому пришлось сделать спутнику лукошко из бересты. На крышку пошел полиэтиленовый мешочек, продырявленный для прохода воздуха. С прокормом сотоварища трудностей не было. Но увы и ах, когда я к вечеру выехал на крутой берег какой-то речки и, прислонив велосипед, заглянул в лукошко, то увидел, что старания спасти беднягу оказались
*: - ЛИ» E». >v Перекидные сумки, пристроенные на багажнике велосипеда, вмещают и продукты, и снаряжение бивака напрасными. В корнях большой ивы нашлось углубление, которое я расширил косарем до размеров лукошка... Не думаю, что такой финал был вызван заточением раненого в лукошко, скорее всего в открытую рану попала инфекция. ...Должен признаться, что кипяченая вода на завтрак, на обед и даже предстоящий водяной ужин не вызывали ощущения сытости. Терпеть было и можно, и нужно, хотя бы для проверки пользы голодания на собственном опыте. Конечно, временами, когда приходилось взбираться с велосипедом на горки или перетаскивать его через поваленные деревья, отсутствие «пороха в пороховнице» давало о себе знать некоторым снижением темпов продвижения. Но терпеть было можно, а набранные грибы и земляника (почти два стакана) были оставлены до утра в качестве деликатеса. А пока — пока дымил самоварчик, налитый свежей водой, и начались обычные бивачные хлопоты по подготовке к ночлегу. Удил рыбу, но неудачно: все попади лась такая, которая не годится в пилцу. Д. ДЕФО. Рпбиюон Kpyaa. Бивак у речки, заросшей кувшинками,— это прекрасно. Во-первых, вода для приготовления пищи, умывания и стирки; во-вторых, это речка, в которой водится какая-то рыбешка. А на песчаных отмелях подмосковных ручьев и рек можно найти окаменелые остатки раковин давно минувших геологических времен. Такая коллекция хранится у меня дома под стеклом. Белемниты («чертовы пальцы»), раковины и кусочки ископаемых хвощей, превратившиеся в кремень, кораллы — отпечатки того, что когда-то росло, ползало, плавало. «Записки об уженье» — так называется произведение нашего замечательного писателя и природолюба С. Т. Аксакова. В этой толстой книге, которую мне так и не удалось заполучить в собственность, рассказывается о рыбах, населяющих реки и озера нашего Российского отечества, и о том, как с наименьшей затратой времени и труда вытащить рыбку из пруда. По отзывам бывалых рыболовов, эти советы не устарели и по сие время, хотя при жизни автора книги никто и помыслить не мог, что нам придется принимать суровые меры для спасения рыб от отходов промышленности и сельского хозяйства. В энциклопедической книге Аксакова все же есть небольшой пробел: там ничего не говорится о ловле рыб голыми руками. Желающий это попробовать должен снять штаны и по возможности все остальное. Затем, не топая, сойти в воду у правого высокого берега и, погрузившись по пояс и ниже, нашаривать 88
руками вымоины, норки или размытые переплетения корневищ прибрежных деревьев. Нащупав норку, следует другой рукой ощупать, нет ли поблизости еще одной дыры на такой же глубине. Если таковая обнаружится, то блокировать ее сжатыми в щепоть пальцами или даже кулаком: это может оказаться запасным выходом из ранее нащупанной норки. Убедившись, что путь к отступлению рыбешке отрезан, надо углубиться в первую норку и, добравшись до рыбьего хвоста, перехватывать дальше, до жабр. Теперь, когда рыба в руках, надо крепче стиснуть ее жабры и вытаскивать из норы. Из личного опыта скажу, что ловля голыми руками лучше всего удается в полдень. Голавли, ерши, плотва, окуни и другие рыбешки любят отстаиваться в норах и вымоинах. Караси в прудах предпочитают прибрежную осоку, а налимы прячутся под придонные камни. Ну а много ли можно наловить таким способом в наших, далеко не изобилующих рыбами реках Подмосковья? Кому В походной металлической фляжке можно разместить целый сервиз как повезет, а я налавливал с десяток и больше голавликов вполне потребительского размера. Правда, в норках можно встретить не рыб, а раков, и пойманным оказываешься сам. Тяпают они клешней не больно, однако с непривычки ощущение не из приятных. Одиночество и вечернее время не обязывало к скрупулезному соблюдению пляжного этикета, и мой костюм состоял из набедренного шнура, к которому был привязан холщевый мешочек для ожидаемой добычи. На этот раз (сказывалась пустота в желудке) я прекратил ловлю сразу, как только в мешочке оказалось четыре рыбешки. Этого, рассудил я, вполне достаточно для хорошей тарелки ухи, что в объеме секции самоварчика соответствовало одному литру. Я выбрался из воды, вытерся насухо и, надев телогрейку, стал чистить улов, чтобы он не испортился. Выпотрошил рыбу, удалил жабры и промыл. Затем взял несколько лапок можжевельника и набил ими освобожденные от требухи полости. Сверху запорошил солью и все завернул в бумагу (не пленкуГ), переложив рыбу еще несколькими веточка- 89
ми можжевельника. Такая обработка рыбы (дичи, мяса) сохранит ее от порчи даже в самый жаркий день. Ужин состоял из двух кружек кипятка, заваренного несколькими земляничинами. Как ни странно, чувство голода, ощутимо дававшее себя знать днем, к вечеру сменилось легким «подсасыванием», скорее даже чувством некоей невесомости желудка. Так что, убедившись в преувеличенности обывательских страхов перед муками голода, я стал готовиться к ночлегу. Нужно было разделить порох на несколько частей и каждую часть хранить отдельно, чтобы они не могли вспыхнуть все сразу. Д. ДЕФО. Робинзон Крузо. Директива конверта номер четыре гласила «Вскрыть поздно вечером. Не пользоваться спичками и зажигалкой до вечера следующего дня. Для добывания огня использовать иные способы». Я вспомнил про отварные грибы, которые завтра утром хотел поджарить вместе с хлебными крошками и двумя картофелинами. Советую попробовать: вкусно даже на подсолнечном масле, а на сливочном — тем более. Составляющие этого блюда могут варьировать, но лучше поровну и того, и другого, и третьего. Остаться без огня в моем положении вовсе не было трагедией. Без вареных грибов? Ну и что? Без чая? Тоже пустяк. Можно погрызть сухариков и запить водой из фляжки. А самолюбие? Как это я не допрыгну? Как это я не дотяну, не сделаю того, что могут делать другие! В самом деле, приходилось же на фронте раскуривать самокрутку, высекая из кремня обломком напильника искру, нацеленную на трут от кусочка портянки, спрятанного в винтовочную гильзу. Такая «катюша» у меня и по сие время в домашней «кунсткамере» выставлена. Вообще-то «катюша», пожалуй, самый простой и надежный способ в руках современников, привыкших к спичкам, зажигалкам и электрозапальникам. Другой способ добывания огня — с помощью увеличительного стекла, лупы известен едва ли не каждому школьнику. Жюль Берн по крайней мере трижды обыграл этот способ. Паганель вывернул линзу из подзорной трубы; доктор Клаубони изготовил чечевицеоб- разную линзу из куска пресного льда; Сайрус Смит соединил два стекла от часов. Я обычно беру с собой лупу для рассматривания насекомых и цветов, и этот способ добывания огня я мог бы осуществить запросто. Увы, солнце уже почти скрылось за горизонтом. И тогда я вспомнил пожилого солдата, которы и раскаты вал дощеч кой валик из ваты, выдернутой им из своей телогрейки. Катал он на деревянном полу, с нажимом и быстро, так, как в старину женщины раскатывали домотканные холсты. Вскоре запахло паленым. Солдат быстро схватил побуревший от трения валик и, разорвав его пополам, помахал концами. И о чудо! На месте разрыва вата покраснела и задымилась. «Прикуривайте»,— предложил солдат, довольный удавшимся опытом. Я вытащил портсигар, и мы прикурили от ватного трута. Я тогда только наблюдал и прикурил от затлевшего ватного валика, и потом никогда не пробовал сам зажечь вату. Однако простота подкупала. Вата у меня была и в телогрейке, и в спальном мешке. Не хватало лишь двух дощечек. Приглянулась засохшая сосенка, достаточно толстая, чтобы из нее можно было, орудуя пилкой и косарем, получить наспех вытесанные дощечки. Одну, что пошире, вниз, другую, поуже, на скалку. Разжигание костра, как и растопка печки, требует хотя бы горсти легко воспламеняющихся материалов. Сухой травы, мха, сучьев, бересты, лучин или бумаги. Это особенно важно, когда огонь добывается с помощью лупы, «катюши» или валика ваты, когда удастся добыть, может быть, лишь слабенькую искорку. Поэтому я заготовил пушистый комочек из пленочек бересты и тонюсеньких завитков сухой древесины. Первая попытка кончилась неудачей. Я пожадничал, выдрал слишком мало ваты из рукава телогрейки, и валик при закатке просто развалился надвое. Зато вторая раскатка дала и дым, и яркое тление. Раздуть из искры пламя уже несложно. Так закончился очередной день моей велоробинзонады. Окончание в следующем номере 90
Что мы р^е" Растаявший лед Жарко — июль как-никак... Откроем холодильник, вытащим из морозильной камеры ванночку со льдом, бросим два-три кубика в стакан (с водой, лимонадом, еще чем-нибудь — кому что по душе). Нет, что ни говорите, холодильник — великое изобретение. Но, сделав несколько глотков из восхитительно запотевшего стакана, отставим его на минуту в сторону и поразмышляем: во что превратился растаявший лед? Двух мнении быть не может: в воду. Два мнения могут быть о другом — отличается свежеталая bo#j от обычной или нет? По этому поводу сломано уже достаточное количество впрочем, так и не выявило до сих пор победившую сторону. Одни исследователи утверждают, что вода в течение некоторого времени, измеряемого сутками, «помнит» о том, что она была льдом, и сохраняет льдоподобную структуру. Говоря несколько строже, у соседних молекул воды, соединенных водородными связями, можно предположить тетраэдрическую координацию. Другие же исследователи заявляют, что ничего такого нет. Их не убеждают физико-химические новеннои воды, а отклонения вязкости, растворяющей способности и электрических свойств они относят к погрешностям эксперимента. Не будем судить этот спор. Ни у одной из сторон нет на руках стопроцентных, решающих аргументов. Может быть, и сложится со временем стройная теория, из которой аномалии талой воды выводятся сами собой,— вот тогда и вернемся к теоретическим проблемам. А пока обратим взор к делам сугубо практическим.
Предположим, что у врачей возникло сомнение (хотя бы смутное) в полной безвредности некоего вещества. Пусть, к примеру, предполагается, что это вещество может нарушать обменные процессы, однако почему и как именно — не совсем ясно. Риторический вопрос: станут ли врачи дожидаться, пока будет установлен механизм действия и найдены все трансформации вещества в организме? Разумеется, нет. Они сразу же поставят эксперименты, чтобы убедиться в том, насколько опасно живому организму вступать в контакт с подозрительным веществом. Особенно с таким, которое мы имеем обыкновение употреблять в пищу. Никто не мешает позже развивать эксперименты вглубь и вширь, делать теоретические выкладки; но до этого надо выяснить реальную опасность и, если таковая имеется, принять меры защиты. Все это немудрящее рассуждение имеет прямое отношение к талой воде. Пусть и не ясно, отчего именно, но, как явствует из экспериментов, она каким-то образом влияет на процессы жизнедеятельности: то ускоряет прорастание семян, то способствует развитию цыплят. Словом, вроде бы стимулирует какие- то биологические процессы. А если так, то не мешало бы знать— хорошо это или плохо, вредно или полезно. Читатель, отложивший на минуту журнал, с тем чтобы отпить еще глоток из запотевшего стакана, вправе заметить недоуменно: а надо ли огород городить? Сколько этой самой талой воды попадет в мой прилично функционирующий организм из нескольких кубиков льда? Мало. Пожалуй, пренебрежимо мало. Однако не следует отождествлять с собою все человечество. А среди его многочисленных представителей есть и такие, которые преимущественно употребляют как раз свежеталую воду. Например, те, кто постоянно (или хотя бы временно) живут на Крайнем Севере. Или же обитатели высокогорья. Да собственно, почти каждый из нас время от времени принимает внутрь растаявший лед, в любое время года. Вспомним, что для лучшей сохранности многие продукты замораживают; надо полагать, в будущем замороженных продуктов будет еще больше. Так что жареный хек или куриный бульон — это в общем-то разного рода питательные вещества вместе с горячей талой водой... Изучая воздействие свежеталой воды на живой организм, советский исследователь О. А. Ластков пришел к выводу, ".? л 92 что ее биологическая активность со временем снижается (за 12—16 часов — наполовину) и, главное, что эта вода повышает адаптационные возможности организма («Гигиена и санитария», 1977, № 1). Однако в своих опытах он вводил животным воду подкожно, а это, надо признать, не самый употребительный способ утоления жажды. А недавно в Киеве, на кафедре общей гигиены Медицинского института, были предприняты обстоятельные эксперименты в условиях, близких к естественным. У подопытных животных исследовали, причем в динамике, множество показателей: массу тела, потребление кислорода, функциональное состояние нервной системы, длительность сна, обмен микроэлементов, фагоцитарную активность лейкоцитов, содержание гликогена в тканях печени, гидролиз углеводов, транспорт глюкозы и т. д. и т. п. Рискуя упустить нечто важное, мы вынуждены все же привести лишь малую часть добытых в эксперименте сведений. Тем, кто интересуется этим вопросом профессионально, рекомендуем статью «К физиолого-гигиеническому значению структурных свойств питьевой воды», напечатанную в № 12 журнала «Гигиена и санитария» за 1978 г. Опыты ставили на крысах чистой линии. Для лучшей сравнимости результатов половину помета каждой самки поили талой водой, а половину — обычной; таким образом, экспериментальная и контрольная группы были практически идентичными. Животные сидели в одинаковых личных клетках и получали одинаковый, хорошо сбалансированный корм (по рекомендациям Института питания). Самцов й самок изучали отдельно, в параллельных сериях опытов. Прежде чем перейти к результатам этого четырехмесячного эксперимента, заметим, что стандартную воду для подопытных крыс с вечера замораживали, а утром оттаивали. Пить давали вволю, без ограничений. Контрольные животные, находившиеся в том же помещении, пили ту же воду, но без предварительного замораживания. А теперь о некоторых достоверных различиях. За четыре месяца самцы, потреблявшие талую воду, меньше прибавили в весе, чем их контрольные близнецы B37 и 296% прибавки соответственно). У самок недобор веса был не столь явным. Во второй половине эксперимента самцы стали пить больше талой воды; самки пили ее столько же, сколько обыкновенной. Самцы, которые получали растаявший лед, дольше спали, а скрытый период рефлекса у них
сокращался; у самок все это проявлялось гораздо слабее. И вообще животные мужского пола отчетливее реагировали на свежеталую воду. У них немного хуже всасывались глюкоза и мальтоза, медленнее шел гидролиз крахмала, но ускорялся гидролиз пептидов. Впрочем, кое в чем представители женского пола от них не отставали. Так, и у самцов и у самок несколько снизилась активность некоторых ферментов, зато повысился уровень гликогена в крови. Что же касается таких классических показателей, как состав крови, содержание гемоглобина, окраска тканей, фагоцитоз, то тут никакой разницы между подопытными и контрольными животными обнаружить не удалось. Надо сказать, что каких-то четко выраженных признаков усиленной адаптации, ках в опытах с подкожным введением воды, заметить не удалось. Если и было какое-то приспособление к изменившимся факторам внешней среды (а оно действительно было — наиболее отчетливо в обмене меди, железа и молибдена), то далеко не выдающееся. Не исключено, что читатель, допивший уже свой напиток со льдом, начал проявлять некоторую тревогу — а не лучше было бы заварить чаю и не тревожиться о последствиях? Однако волнения излишни. Да, безусловно, талая вода влияет на обменные процессы, причем это влияние заметнее выражено у представителей сильного пола. Но, право же, изменения не столь велики, чтобы звонить во все колокола, отыскивать противоядия и разрабатывать систему запретов. Скромный вывод, который делают исследователи, сводится, по сути, к тому, что биологическая активность имеет место, а значит, эксперименты надо продолжить. Может быть, более крупные животные станут реагировать на талую воду иначе? Может быть, небольшие сдвиги обменных процессов только на пользу? Может быть, мужчины, употребляя талую воду, приблизятся к совершенству, уже достигнутому женщинами? Может быть... Словом, вопросов — серьезных и не совсем — гораздо больше, чем ответов. И трудно даже предвидеть, каким окажется окончательный вывод гигиенистов. Чем черт не шутит — еще будут прописывать нам стакан талой воды за два часа до сна. Но воздержимся от прогнозов, коль скоро более опытные люди от них воздерживаются. О. ОЛЬГИН С точки зрения врача По просьбе редакции проблему «растаявшего льда» комментирует заведующий отделом гигиены воды и санитарной охраны водоемов Центральной научно-исследовательской лаборатории 1-го Московского медицинского института А. А. КОРОЛЕВ. Биологическая активность талой воды несомненна, хотя до сих пор и неясно, в чем причина. Однако нельзя отрицать многократно наблюдаемые факты, даже если они не получили еще надежного объяснения. Публикации на тему о талой воде (в том числе и те, на которые в статье приведены ссылки) ясно свидетельствуют: живому организму совсем не безразлично, с какой водой он вступает в контакт. Естественный вопрос, который может возникнуть у читателя: а не опасна ли талая вода? То, что современная медицина знает о ней, позволяет уверенно сказать — нет, не опасна. Если эта вода отвечает всем требованиям ГОСТа «Вода питьевая», то она не может нанести вреда здоровью. Если же не отвечает, тогда, собственно, безразлично, талая она или нет... Столь же определенно ответить на вопрос о стимулировании талой водой адаптации и обменных процессов гораздо сложнее — накопленных данных недостаточно. А говорить о практических рекомендациях совсем уж преждевременно. Однако, надо полагать, исследователи и впредь будут заниматься талой водой — и с медико-биологических, и с физико-химических позиций. И рано или поздно наступит время, когда вслед за очередными научными публикациями «Химия и жизнь» * напечатает статью с подробными объяснениями, а врач в своем комментарии даст вполне конкретные советы... 93
Какой лед на Марсе На Земле лед — везде лед. В северной тундре и в Антарктиде, в горах Памира и в морозильнике какого-нибудь тропического коктейль-бара. Лишь специалисту-гляциологу каждый кусок замерзшей воды представляется чем-то неповторимым из-за трудноуловимых особенностей его состава и структуры. Но все зто только потому, что на Земле вода — единственное широко распространенное вещество, способное при земных температурах существовать и в твердом виде, и в виде жидкости, и в виде пара. А вот на Марсе все не так просто. Лед там бесспорно есть. Это благодаря ему полярные области красной планеты покрываются зимой белыми пятнами. Но из чего этот лед состоит, коль скоро воды на Марсе, как выяснилось, ничтожно мало? В марсианских морях воды нет вовсе, а если равномерно осадить всю воду, содержащуюся в марсианской атмосфере, то она образует слой льда толщиной всего от одной сотой до одной десятой миллиметра. Значит, либо воды на Марсе гораздо больше, чем показывают земные приборы, либо этот лед состоит не из воды, а из какого-нибудь другого вещества, способного переходить в твердое состояние в условиях суровой марсианской зимы, когда морозы достигают минус 140°С. Таким веществом может быть углекислый газ — основной компонент марсианской атмосферы. Конденсируясь, он образует белый снег (из такого снега обычно получают «сухой лед», используемый, на- ' пример, при хранении мороженого). Но, как полагают ученые, на Марсе полярные шапки содержат и воду. А именно: расчеты показывают, что на самом марсианском полюсе в самый разгар зимы должна находиться небольшая область, покрытая смесью твердой С02 и небольшого количества обычного льда; затем идет широкая зона, где примесью к твердой С02 служит соединение С02-6Н20, так называемый газгидрат; далее следует пояс, состоящий из чистого газ гидрата; наконец, края полярной шапки должны быть сложены из обычного льда. Так что если бы вам предложили стакан прохладительного напитка с марсианским льдом, вам следовало бы поинтересоваться, с какой он широты. В. ДОБРЯКОВ <9 & \ \ Ч. ...молекулы, послужившие основой для возникновения жизни на Земле, не могли образоваться в межзвездном пространстве («Доклады АН СССР>, 1978, т. 243, № 2, с. 299)... ...суспензия серы, стабилизированная водораствори мыми полимерами, служит хорошим средством против паутинных клещей, но не оказывает влияния на жизнедеятельность полезных насекомых («Хлопководство» 1978, № 7, с. 31).. ...спутники могут быть не только у звезд и планет, но и у астероидов («Science News», 1979. Т: 114, № 26/27. с. 440)... ...красные морские водорос ли производят метиленди- бромид и бромоформ («Chemical and Engineering News», 1978, т. 56, № 50, с. 20)... ...с момента принятия программы «Спейслэб» затра ты на нее почти удвоились из-за инфляции («Flight International», 1979, т. 115, № 3645, с. 275)... ...в Калифорнийском университете начато проектирование телескопа с гибким зеркалом диаметром 10 метров (ТАСС, 7 марта 1979 г.)... ...микроорганизмы, содержащиеся в иле очистных сооружений, способны превращать кору деревьев в удобрение типа торфа (ТАСС. Варшава, 25 апреля 1979 г.)... ...некоторые лекарства могут вызывать те же симптомы. что н тепловой удар («Medical News», 1979, т. 11, № 7, с. 10)... ТЫ1
Пишут, что. Яблоко в роли зубной щетки ...специальная диета позволяет повышать спортивные результаты («Medical News», 1979. т. II, № 1, с. 13)... ..во многих сортах пива, выпускаемого в Западной Европе, обнаружены канцерогенные нитрозамины («Nature», т. 277, № 5694, с. 256).- ...на Луне космонавт-велосипедист может развивать скорость до 30 км/час («Time», 1979. т. ИЗ, № 2, с. 31)... ...31 декабр.я 1978 года на геоцентрических, селено центрических, околопланетных и гелиоцентрических орбитах находилось 4629 космических аппаратов искусственного происхождения («Interavia Air Letter», 1979, № 9170, с. 5).,. ...склонность mhchJhx мужчин к полигамии представляет собой атавизм («Mechanisms of Ageing and Development», 1979, т. 9, с. 369) ... ...активность Солнца испытывает вариации с периодом около двух лет («New Scientist», 1979. т. 81. № 1145, с. 767)... ..население США быстро стареет («Science Digest», 1979, т. 85, № 1, с. 29)... ...полностью парализованные люди страдают нарушениями сна («Science News», 1978, т. 114, № 24, с. 408)... ...отходы целлюлозы, образующиеся на бумажных фабриках, могут служить идеальной средой для выращивания шампиньонов («New Scientist», 1979, т. 81, № 1143, с. 577)... Отнимая очередную конфету у огорчен* ного младенца, мы не упустим случая сказать что-нибудь нравоучительное об испорченных зубах, подтверждая сказанное примерами, за которыми, как правило, недалеко ходить. Не исключено, впрочем, что час спустя мы сядем вместе за сладкий чай с кексом... Но не странно ли, что, давая тому же младенцу сладчайшее яблоко, мы вовсе не беспокоимся о его зубах? Отнюдь не странно: волокна клетчатки сотрут с десен и зубов сладкий налет, а слюна, которая будет обильно выделяться при жевании, смоет остатки углеводов. Сказанное относится и к груше, и к моркови, и к репе. Как утверждает английский журнал «World Medicine», «пищевое волокно — это естественная зубная щетка». Разумеется, натуральная пища хороша не только этим. Выпив стакан яблочного сока, вряд ли почувствуешь себя сытым. А вот съев два-три яблока, испытаешь пусть отчасти, но чувство насыщения, хотя разница вроде бы в считанных граммах клетчатки. Ведь яблоко не съешь сразу — надо поработать челюстями... В одном эксперименте испытуемых кормили хлебом и кашей из зерна грубого помола, фруктами и овощами; другая группа получала пышный белый хлеб, сахар и всевозможные сладости. Все без исключения во второй группе потолстели, а в первой — держались в норме. Что и говорить, мягкая обработанная пища проглатывается без труда, сама собой, и человек бессознательно съедает лишнее: мозг получает сигнал о насыщении с некоторым опозданием. Конечно, было бы перегибом полностью отказаться от обработанной пищи и переходить исключительно на сырые овощи и фрукты. Однако надо все же придерживаться разумных пропорций. Не будем забывать, что человек потребляет чистый сахар каких- то два века и просто не успел к нему приспособиться. Совсем иное дело сладкие корешки или плоды. Вот если бы вместо сахара мы грызли тростник или свеклу... Наши зубы были бы намного здоровее, а мы сами — стройнее и изящнее. Но даже ради этого вряд ли кто-нибудь перейдет на сырую сахарную свеклу. А вот яблоками и морковкой пренебрегать не надо. Тем более сейчас, когда на дворе лето. О. ЛЕОНИДОВ
Е. И МАСЛЕННИКОВУ, Уфа: Не первый раз уже в редакцию присылают этикетки от реактивов, где название вещества не совпадает с формулой; а соединения СюА/2704Р нет даже в справочнике Бейлыитейна. . Д. Ф. АЛЫМОВУ, Белгородская обл.: Для защиты электролита в щелочном аккумуляторе вазелиновое масло предпочтительно — оно чище веретенного. О. ГЕРАСИМОВИЧ, Минск: «Фиколл» — фирменное название выпускаемого в Швеции синтетическогЬ сополимера сахарозы с эпихлоргидрином. Г. ЕФРЕМОВУ, Евпатория: Магнитный порошок, который проще всего получить в домашних условиях,— это, надо полагать, железные опилки. В. Э. ПЛОТНИКОВУ, Ленинград: Увы, куртка испорчена безвозвратно — ведь перечеркнутый кружок на этикетке запрещает именно химическую чистку... ВИНОГРАДОВУ, Москва: Загустевшую липкую массу «Мухолов» можно развести, в частности, касторовым маслом. A. ЖУРАВЛЕВУ, Брянская обл.: Собирать ржавчину и извлекать из нее железо несравненно сложнее, чем получать железо из руды. B. С. ЗАРУДНЕМУ, Днепропетровская обл.: Мелани — по лиакрилонитр ильное штапельное волокно из Румынии, оно аналогично нашему нитрону. Е. Я- МАРМАЛЕВСКОМУ, Севастополь: Сахарин не запрещен, но применяют его намного реже, чем раньше, и в строго контролируемых дозах; а вот новые продукты разрабатывают уже 'без сахарина, на основе ксилита и сорбита. A. РБ1ЖАКОВУ, Вологда: Таблетки «Холодок» никакого отношения к эфедрину не имеют, но если уж сравнивать их с аптечными препаратами, то скорее с мятными таблетками. Д. А. ЯКУБСКОй, Ленинград, Л. и М. ФИАЛКО, Москва: Вы правы, строки о цинке, процитированные в статье «Химизация поэзии и поэтизация химии» A979, № 2), принадлежат не Николаю Полетаеву, а Василию Казину. B. Л. П-чу, Новосибирск: Вашу просьбу сообщить адрес Андре Моруа на предмет переписки выполнить никак не можем — вот уже двенадцать лет, как Моруа нет в живых C. П., Волгоград: Читать за обедом все же не надо, потому что еда хуже усваивается, да и прочитанное тоже... Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, Л. А. Костандов, В. С. Любаров (главный художник), Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, В. М. Соболев, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Б. Багаряцкий, М. А. Гуревич, Ю. И. Зварич, М. М. Златковский (художественный редактор), A. Д. Иорданский, О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), Г. М. Файбусович, B. К. Черникова Номер оформили художники А. В. Астрин, Г. Ш. Басыров, Р. Г. Бикмухаметова, Ю. А. Ващенко, Н. П. Маркова, Е. П. Суматохин, C. П. Тюнин Корректоры Н. А. Горелова, Л. С. Зенович Сдано в набор 10.05.1979 г. Подписано в печать 4.06.1979 г. T-02797. Бумага 70X108 '/ie- Печать офсетная. Усл. печ. л. 8,4. Уч.-изд. л. 11.2. Бум. л. 3. Тираж 360 000 экз. Цена 45 коп. Заказ 1085. АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333. Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок: 135-90-20. 135-52-29 Чеховский полиграфический комбинат Союзполиграфпрома Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли г. Чехов Московской обл. © Издательство «Наука», «Химия и жизнь», 1979 г.
Зачем стрекозе жабры? Так как стрекозья личинка носит свои жабры на хвосте, мы тоже не сразу займемся ими. Давайте сперва поговорим о других принадлежностях. Например, энтомологи на все лады хвалят стрекозьи крылья. Мол, и изящные они, и крепкие, и разноцветные... Летать на них одно удовольствие. Изучали эти крылья, вероятно, тоже с удовольствием. Дознались даже до того, что темные пятнышки в передней части крыльев вовсе не украшение, а устройство, предотвращающее вибрацию летательного снаряжения. Один из экспериментаторов столь уверовал в стрекозий высший пилотаж, что вместо нормальных крыльев приклеил стрекозе крылья бабочки. И та, хотя и с трудом, все же поднялась в небо1 И еще энтомологи в восторге от стрекозьей нижней губы: такой ни у кого больше нет. Этакое громадное, складывающееся вдвое крючковатое сооружение и губой-то называть неудобно. Губа в самом деле не дура: не ртом, не ногами, а именно губой стрекоза хватает комаров и другую летающую мошкару. Складной губой она и переправляет добычу в ненасытную объемистую пасть. Ну а теперь о жабрах. Ими небольшие наши стрекозы, именуемые лютками, владеют в юности, будучи личинками. Со своими хвостовыми жабрами личинки частенько обращаются так, как рыбы с хвостом — жабры становятся движителем, если надо перебраться с места на место. Рыбы пуще глаза берегут хвосты, а стрекозьи личинки разбазаривают жабры направо и налево. Если личинку ухватить за жабру, та отбросит ее так же, как ящерица обламывает хвост. Личинка знает что делает — кислород из воды она будет добывать с помощью задней кишки, которая словно насос вбирает и выбрасывает порции воды. Такая безжабровая личинка благополучно превратится в нормальную «попрыгунью стрекозу». Недавно сотрудник Новосибирского университета В. В. Заика имитировал в аквариуме пересыхание водоема. Выяснилось, что личинки люток в высохшем бочаге или болотине (то бишь в аквариуме) не могут продержаться дольше трех суток: едва жабры пересохнут, каюк. Личинки же так называемых разно- крылых стрекоз (к ним относится самая большая наша стрекоза — коромысло), у которых жабр нет, преспокойно обходятся без воды более месяца. Когда становится невмоготу, гормоны дают команду и личинка приостанавливает обмен веществ. Не получается ли, что без жабр лучше? Зачем они личинке лютки? Но не ошибаемся ли мы, думая, что с жабрами мороки много, а толку мало? Не скрыто ли в жабрах еще какое-то
< Н 1/Гг'-**?-' .»л \ is- ^. - ^ -'^avrc Что есть силы —через день Памятуя, что до московской Олимпиады остался ровно год, обратим взор к спортивным проблемам. Скажем, к такой: как часто надо тренироваться, чтобы подойти к соревнованиям в наилучшей форме? Вроде бы напрашивается ответ — желательно почаще. Может быть и так, если тренироваться вполсилы. Но если с полной нагрузкой, то не перегнуть бы палку... А перегнуть ее совсем недолго. Сведения, добытые горьковскими исследователями и напечатанные в журнале «Санитария и гигиена» A979, № I), говорят о том, что ежедневные нагрузки большой мощности — явный перебор: обмен веществ идет очень интенсивно, а кровь не успевает поставлять тканям кислород. В результате к шестой тренировке работоспособность оказывается ниже, чем в самом начале. Правда, потом она возрастает, но не так, как хотелось бы. А вот если тренироваться через день, то кровь полностью обеспечивает организм кислородом. И те, у кого за днем тренировок следует день отдыха, вскоре начинают опережать своих чрезмерно перегруженных соперников. Все сказанное отнюдь не рекомендация, а просто напоминание: больше — еще не значит лучше... \Ш/ Издательство «Наука» «Химия и жизнь», 1979, Jft 7, 96 стр. Цена 45 кол.