Текст
                    ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
1
1982
#.


fr& H
ХИМИЯ И Ж№НЬ Ежемесячный научно-популярный журнап Академии наук СССР И1Д..ТС. с 1965 года № 1 январь 1982 60 лет СССР s~> «ХИМИЯ МОЖЕТ ОЧЕНЬ МНОГОЕ СДЕЛАТЬ ДЛЯ НАРОДА» 2 СООБЩЕНО НА МЕНДЕЛЕЕВСКОМ СЪЕЗДЕ 9 Ресурсы Проблемы и методы современной науки Мастерские наукн Земля и ее обитвтели Экономике, производство Искусство Литературные страницы Нвучный фольклор Ю. П. Буряков, И. П. Коробов. СИЛА СИЛЬНЫХ ПШЕНИЦ В. А. Патт. НАУКА О ХЛЕБЕ В. В. Копылов. КОМУ НЕ СТРАШЕН ЖАР А. С. Крузе. МАГНИТНЫЙ ПЕРЕВОРОТ В ХОЛОДИЛЬНОМ ДЕЛЕ? В. Батраков. СОЗИДАТЕЛЬНОЕ РАЗРУШЕНИЕ А. Иорданский. СТАНЦИЯ В ТАЙГЕ Ф. ди Кастри. ЭКОЛОГИЯ: РОЖДЕНИЕ НАУКИ О ЧЕЛОВЕКЕ И ПРИРОДЕ Е. К. Бахтин. КТО КАК НЮХАЕТ А. С. Коникова. ВОСКРЕШЕНИЕ ХОЛОДОМ? КАЛЕНДАРЬ, 1982 А. Холмская. О ПОЛЬЗЕ ВИХРЕЙ Ю. П. Сергеев. СТЕКЛОДУВНОЕ ДЕЛО Э. Андроникашвили. ВОСПОМИНАНИЯ О ЖИДКОМ ГЕЛИИ М. Немцов. КАК ПРЕВЗОЙТИ ЭДИСОНА 11 16 22 28 32 38 43 49 56 60 63 76 В2 91 ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ НА ОБЛОЖКЕ — рисунок Инны Литвин к статьям «Сила сильных пшениц» и «Наука о хлебе». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — репродукция картины Я- Наливайкене «У озера». Ныне многогранное общение человека и всей цивилизации с природой стало предметом тщательного изучения. О становлении экологии рассказано в статье «Экология: рождение науки о человеке и природе». 20 ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ БАНК ОТХОДОВ ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ИНФОРМАЦИЯ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК КОНСУЛЬТАЦИИ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 35 35 36 54 68 70 81 93 1 94 96
XII Менделеевский съезд, Баку
«Химия может очень многое сделать для народа» В сентябре 1981 г. в Баку проходил XII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. 2106 делегатов, 180 иностранных участников и более 300 гостей ознакомились с 1003 научными докладами. Работали 19 секций, из которых 6 — биоорганической химии, координационной химии, проблем лесохимии, секции коксохимии и технологии искусственного жидкого топлива, нефтепереработки, а также химических проблем газо- и нефтедобычи — были организованы впервые. Впервые была создана и подсекция охраны природной среды. На пленарных заседаниях съезда выступили с обобщающими докладами ведущие советские ученые и руководители промышленности. В работе съезда участвовали 33 академика и 53 члена-корреспондента АН СССР, академиков и членов-корреспондентов АН союзных республик — 169, докторов наук — 537 и кандидатов наук — 481; зарубежные гости из 20 стран: ГДР, ВНР, СРР, ПНР, МНР, Вьетнама, Югославии, Англии, Греции, Индии, Италии, США, Японии и других государств. Доклады представили 84 иностранных участника съезда. В дни работы Менделеевского съезда состоялась беседа, в которой приняли участие заместитель Председателя Совета Министров СССР Л. А. Костандов, министр химической промышленности В. В. Листов, вице-президент АН СССР академик Ю. А. Овчинников, президент Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева академик А. В. Фокин и главный редактор журнала «Химия и жизнь» академик И. В. Петрянов. Обсуждался вопрос — каковы главные направления дальнейшего развития химии и химической промышленности, __ какие проблемы предстоит решить в не- •Г давно начавшейся XI пятилетке, а какие — в будущей, XII. Л. А. Костандов. Известно, что в последние годы во всем мире ощущаются трудности с энергетическим обеспечением. Нашей страны это пока коснулось мало, потому что мы обладаем огромными ресурсами топлива — жидкого, газообразного, твердого. Тем не менее важнейшей задачей нашего развития будет снижение энергозатрат. Общей для всех, как это было подчеркнуто на XXVI съезде партии, становится борьба за экономию всех материальных и энергетических ресурсов, борьба за экономию сырья, материалов, снижение расходных норм. «Наша экономика должна быть экономной»,— сказал Леонид Ильич Брежнев на XXVI съезде. И мы должны сделать все, чтобы расходы энергии и материалов на единицу продукции продолжали снижаться. Пока что в этом разделе нашей работы есть немало претензий к научным институтам. Возьмите, например, проблему катализаторов, позволяющих вести химический процесс селективно, в нужном направлении, увеличивая выход продукции. Институт катализа Сибирского отделения АН СССР провел серию исследований, но в целом мы не удовлетворены работой в этой области ни институтов Академии наук, ни вузов, ни отраслевых институтов. Между тем здесь скрыты огромные возможности — ведь это самый дешевый путь использования резервов. И этот путь следует сделать широко доступным в народном хозяйстве. Мы собираемся и впредь развивать химическую промышленность в интересах сельского хозяйства: по-прежнему примерно половина отпускаемых нам средств направляется именно на это. Главная задача, которая поставлена перед нами в Основных направлениях,— довести объем производства минеральных удобрений до 150—155 миллионов тонн. Она будет решена на новой технической базе. Мы строим очень крупные агрегаты для производства аммиака, азотной кислоты, карбамида, серной, фосфорной кислот. Значительно большее внимание будет уделено производству химических средств защиты растений. Здесь были допущены определенные диспропорции — дело надо поправлять, но не торможением про- Г 3
Александр Васильевич Фокин Юрий Анатольевич Овчинников изводства удобрений, а ускоренным развитием промышленности пестицидов. Тут, правда, есть некоторые трудности, отстает не только промышленность, но и наука. Мы сейчас концентрируем силы, подключили институты Академии наук, вузы, и у меня складывается впечатление, что, как бы ни была трудна задача, решить ее мы в состоянии. В. В. Листов. Производство того, что нужно для сельского хозяйства,— одна из крупнейших проблем, всегда волновавшая химиков, да я бы сказал, и всю страну. Промышленность минеральных удобрений в тех масштабах, какие мы видим сегодня, создавал весь народ. Теперь это уже самостоятельная отрасль. Но если смотреть на химическую промышленность, выделив из нее минеральные удобрения, то ясно видны некоторые диспропорции. Они сложились объективно, а не по чьей-то злой воле — так нередко бывает, когда производство растет столь высокими темпами. И. В. Петрянов. Леонид Аркадьевич Костандов затронул важнейшую задачу нашего развития — снижение энергозатрат. И вот чем я хотел бы дополнить его слова. Конечно, главный путь решения проблемы — это создание новых малоэнергоемких процессов. Однако нередко очень большие потери энергии связаны не с технологией, а с плохой организацией производства. Например, на некоторых предприятиях одной только разумной реорганизацией вентиляционных потоков можно до половины снизить расходы энергии. Это относится не только к промышленности: немалые резервы можно отыскать в строительстве и в сельском хозяйстве. Ю. А. Овчинников. Сельскохозяйственное проиводство требует более капитального участия химии. Это — проблема для всего мира, но особую остроту она приобретает в нашей стране. Сельское хозяйство развивается у нас в неблагоприятных климатических условиях. Использование же химических средств создает определенную надежность в получении урожая. На сегодня известно огромное число средств защиты растений — около полутысячи. Наиболее мощные, эффективные из них — это достаточно сложные соединения. Они требуют грамотного многостадийного технологического синтеза. Я думаю, будет справедливым сказать, что мы не располагаем пока индустрией, позволяющей с удовлетворением говорить о производстве такого рода препаратов. Есть здесь отдельные успехи, но гораздо больше недостатков. Гораздо больше случаев, когда мы не в состоянии достаточно экономично производить столь сложные вещества в промышленном масштабе. В существенной степени тут вина ученых, поскольку в институтах и академических, и отраслевых число препаратов, готовых к внедрению, прошедших всю необходимую проработку и оценку, невелико. Не случайно в той большой программе, которую Академия наук СССР приняла вместе с Министерством химической промышленности и Министерством сельского хозяйства, одно из центральных мест занимает разработка новых пестицидов. 4
Леонид Аркадьевич Костандов Подчеркиваю: это благородная, благодатная задача даже для химиков, интересующихся «высокими материями». Нужны вещества исключительно селективного и мощного действия. Вещества, которые легко разлагались бы в условиях, отличающихся от оптимальных условий их применения, что позволило бы быстро разрушать их, когда они не нужны. Тем самым одновременно решались бы вопросы защиты окружающей среды. Нужны препараты, которые были бы достоянием нашей страны. Между тем многие известные вещества из этого ряда защищены зарубежными патентами. Сейчас мы их просто покупаем, покупаем в больших количествах, и от этих . расходов желательно побыстрее освободиться. Проблема стоит очень остро, поэтому мы считаем почетным, да, именно почетным для научных институтов приобщение к этой серьезной области агрохимии. Удобрения — это действительно по масштабам самая важная часть химического производства, но для ученого, особенно для того, кто работает в органической, биоорганической химии, одно из интереснейших направлений — пестициды. Л. А. Костандов. Сельское хозяйство — важнейшая, но не единственная забота химиков. В XI пятилетке будет много сделано для развития промышленности полимерных материалов. То, что записано в Основных направлениях,— превзойти рубеж шести миллионов тонн — будет выполнено. Мы видим ясную программу, знаем, как ее воплотить в жизнь, и ника- Вл ад и мир Владимирович Листов ких научных или технических проблем здесь нет. Производство химических волокон увеличится до 1 миллиона 600 тысяч тонн Мало это или много? Много, если сравнивать с тем, что сделано до XI пятилетки: прирост составит свыше 400 тысяч тонн. Мы можем производить все виды синтетических волокон. Здесь мы независимы — располагаем оригинальными научными разработками и можем развивать отрасль практически до любой мощности, необходимой для страны. Будем наращивать выпуск синтетических моющих средств. Здесь в последние годы наметилось отставание, теперь поставлена задача довести производство до полутора миллионов тонн. Наука позволяет создавать эти мощности на высоком техническом уровне. Так что и тут особых проблем не видно. Но вот дело действительно сложное — биопрепараты для промышленного микробиологического синтеза, для научных исследований. Эта отрасль начала развиваться у нас недавно, по существу она вся сосредоточена в Министерстве химической промышленности и имеет большое будущее. В. В. Листов. Нужны реактивы, и уже не просто реактивы, а вещества особой чистоты, которые сегодня становятся технологическим сырьем для многих отраслей промышленности. Без этих материалов невозможно развивать новые направления ни в науке, ни в технике. Состояние этой области химии — ее иногда называют малой, иногда — химией широкой номенклатуры — пока неудовлетворительно, доставляет нема-* s
ло забот. Ясно, что ее надо усиленно развивать наряду с крупнотоннажными производствами. Ю. А. Овчинников. Для развития малой химии потребуется более интенсивное, непосредственное участие большой науки, чнадо будет искать новые организационные решения. Дело в том, что вариабельность продукции здесь огромна. Приложения самые многообразные: нефтехимия, медицина, сельское хозяйство, быт. А реактивы — это, может быть, самый трудный орешек в малой химии. Их производство требует очень высокой культуры. Оно непрерывно модифицируется, номенклатура то и дело меняется. У нас же в химии развит пока вкус только к громадным производственным мощностям, причем, как правило, достаточно стабильным. Чем больше стабильность, тем более эффективным считается производство. Надо менять эту идеологию. Мне кажется, следует смелее идти на создание опытных производств при научно-исследовательских учреждениях, которые автономно занимались бы выпуском нужных препаратов и дополняли бы спектр продуктов крупнотоннажной промышленности. В последние годы были построены заводы по производству научного оборудования, а сейчас взят курс на создание заводов, производящих реактивы, биохимические препараты. В роли заказчика тут выступает сама наука. Значит, и помогать такому производству она должна вдвойне. Это уже делается. Совместно с Олайненским производственным объединением, выпускающим биохимические реактивы, создается промышлен- но-академическое объединение с общим руководством и разделением функций: научная сторона дела за нами, практическая сторона — за Минхимпро- мом. Посмотрим, что из этого получится. Я убежден, что и в этом сложном деле двигаться вперед нужно, проблему нужно решать. Мы же немного заторможены, и это беспокоит. И. В. Петрянов. Проблема чистого вещества в наши дни приобретает особенное значение. И не только для малой химии, не только для обеспечения реактивами. Она становится исключительно важной для всего народного хозяйства. Без сверхчистых веществ не может нормально работать и развиваться электронная промышленность; без эффективных методов сверхтонкой очистки будет испытывать огромные трудности микробиологическое производство. Да и большая химия давно уже остро нуждается в чистом веществе. Примеси фтора, например, недопустимы в фосфорных удобрениях. На грязных исходных продуктах нельзя успешно развивать каталитические процессы. Необходимы промышленные высокоэффективные и рентабельные способы сверхтонкой очистки. Л. А. Костандов. Есть еще одна отрасль, которой уделяется сейчас очень много внимания — она будет в этом пятилетии развиваться самыми высокими темпами. Это производство товаров народного потребления. Здесь широчайшее поле деятельности. И химия может очень многое сделать для народа. Возможности нашей науки, нашей практики огромны. В нынешней пятилетке химическая промышленность увеличит выпуск товаров культурно-бытового и хозяйственного назначения в среднем в полтора раза. Но дело не только в этом прямом приросте. Наращивая производство, например, синтетических волокон, мы основную их часть направляем на технические нужды. И тем самым высвобождаем для людей, для их одежды, для повседневных нужд немало ценных натуральных материалов. Вот круг основных вопросов, которыми мы сейчас заняты. Конечно, он не исчерпывает всех проблем, их много. Но это — основное, что мы хотим сделать. Ведь до конца XI пятилетки осталось очень мало — всего четыре года! Первый год прошел, 82-й уже намечен. А все, что предстоит выпустить в 85-м, надо закончить строительством в 84-м... Времени мало. В. В. Листов. Восьмидесятые годы ставят перед химиками новые задачи, и такие форумы, как Менделеевский съезд, весьма полезны для того, чтобы эти задачи оглядеть со всех сторон, проанализировать не только успехи, но и недостатки. Вот здесь говорили об энергетике. Это серьезнейшая проблема, если иметь в виду, что химия как таковая — один из самых крупных потребителей энергии. И энергоемкость многих наших производств можно и нужно снизить. В круге крупных проблем я бы выделил проблему сырьевую. В первую очередь — нефть, глубина ее переработки, использование всех возможностей нефти. Пришло время серьезнее заняться природным газом не только как источником энергии, но и как сырьем для химической промышленности. Вновь очень актуальна проблема использования угля и других минеральных ресурсов. Что еще беспокоит нас? Все, что связано с использованием 6
человеческого труда. Производительность труда. С помощью химии, с помощью химических процессов, с помощью химических материалов мы можем решать вопросы экономии человеческого труда не только внутри нашей отрасли промышленности, но главным ^Ьбразом и во всем народном хозяйстве. Л. А. Костандов. Главное, конечно, в сфере применения. Здесь использование достижений химии дает значительно больший эффект, чем в самой химии. Возьмите переработку химических волокон. По производительности труда она несопоставима с переработкой натуральных. Возьмите полимерные материалы, изделия из пластмасс. Штамповать их неизмеримо легче — никакого сравнения с металлопереработкой. Правильно говорит Владимир Владимирович Листов: химия поднимает производительность труда не только в химии. И. В. Петрянов. Я бы хотел отметить здесь еще одну важнейшую задачу химии наших дней. Это — глобальная задача охраны природы. Перед химической наукой,— а она охватывает буквально все отрасли народного хозяйства,— встает необходимость комплексного использования природного сырья, при котором объем сбрасываемых в окружающую среду чуждых природе, вредных соединений был бы минимален, а в пределе сводился бы к нулю. Нужно уже в недалеком будущем создать такую промышленность, которая могла бы существовать в гармоничном равновесии с природой. Можно привести немало примеров, подтверждающих полную возможность этого. И я уверен, что в конечном счете такое безотходное или малоотходное производство с комплексной переработкой сырья будет социально выгодным. Я не вижу научных или технических трудностей. Главная — это преодоление ведомственных барьеров. Весьма примечательно, что впервые за всю историю Менделеевских съездов на нынешнем, XII съезде создана и успешно работает специальная подсекция, посвященная охране природной среды. А теперь я хотел бы задать вопрос руководителям нашей химической промышленности. Какие идеи закладываются сейчас на следующие пятилетки? Какие начинаются и ведутся разработки в расчете на будущее? Л. А. Костандов. Вопрос очень правильный. Заложили ли мы сейчас, в XI пятилетке идеи на XII? Я полагаю — заложили. Решили все-таки — при всех ограничениях, которые сейчас существуют на капиталовложения,— все новые продукты, разработанные в наших институтах, начать производить в опытно- промышленном масштабе еще в нынешнем пятилетии. Возьмите полибутилентерефталат. По существу, это заменитель поликарбоната, электротехническая промышленность в нем очень нуждается. Строится опытно-промышленный агрегат на 300 тонн в год. Создадим и на тысячу, может быть, на две тысячи тонн в текущем пятилетии. И подготовимся к следующему. Полифениленоксид. Это абсолютно необходимый конструкционный материал для автомобильной промышленности. Без него невозможно дальше сокращать расход металлов, снижать вес автомобиля. И тем самым уменьшать затраты бензина на километр пути. Нужны полифениленоксид и новые виды полиуретанов. Установки, производящие их, уже заложены, их построят в этой пятилетке, и мы будем готовы к следующей. В. В. Листов. Чтобы в XII пятилетке уже можно было развивать крупнотоннажные производства. Л. А. Костандов. Есть интересные работы по упрочнению химических волокон. Чрезвычайно интересны работы, показавшие, что можно приблизиться к теоретическому пределу прочности химических волокон. В. В. Листов. И пленок... Л. А. Костандов. Теоретическая прочность колоссальна. Однако реализовать ее до сих пор не удавалось. Теперь общими усилиями ученых Ленинградского университета. Института высокомолекулярных соединений АН СССР получены упрочненные пленки. Мы не в состоянии выпустить их много в текущем пятилетии, но все необходимые предпосылки для создания крупнотоннажных производств в будущем есть — эти мощности закладываются уже сейчас. И. В. Петрянов. А как вы относитесь к таким идеям, как, скажем, удобрения пролонгированного действия,— их применение могло бы в принципе резко снизить расход веществ? Л. А. Костандов. Пока, к сожалению, решена только часть этой проблемы, и решение столь дорогое, что можно только спорить, что выгоднее: наращивать выпуск уже существующих видое удобрений или создавать новые препараты. Такие препараты синтезированы у нас и в США на основе пиколиновой кислоты. Это соединения, которые можно вводить 7
вместе с удобрениями в почву для того, чтобы затормозить в ней нитрификацию. Препараты-ингибиторы. Они пока очень дороги. Если же говорить о фосфорных или калийных удобрениях, то еще, к сожалению, ничего, подобного не создано. И. В. Петрянов. А комплексные капсули- рованные удобрения? Не кажутся ли они вам перспективными? Л. А. Костандов. Если не удастся справиться с проблемой их удешевления, то, по-видимому, эту задачу решить будет очень трудно. Ведь надо иметь в виду, что сейчас удобрения подешевели. Здесь, на съезде, приводились, например, цифры затрат энергии на производство удобрений; как с десятков тонн условного топлива по старым технологическим схемам они снизились до полутора тонн на тонну продукции сейчас. И. В. Петрянов. И мало того. Если процесс экзотермический, иногда даже получаешь энергию, а не тратишь... Л. А. Костандов. Удобрения стали очень дешевыми, и сохранять их дорогим способом едва ли целесообразно. Лучше делать это с помощью дешевых веществ,— может быть, глины, каолина. Такие работы ведутся, но пока говорить о серьезном применении капсулирован- ных удобрений рано. Ю. А. Овчинников. Сходное положение — с сигнальными веществами, или феромонами. Никто не возражает, их возможности необъятны, сам эффект великолепный, но стоимость огромная, это сложнейшие структуры. Дело ученых — решить вопрос об экономичных способах их синтеза. Вопрос, кстати, совсем не простой. Эта область весьма интересует и биологов, и химиков, и специалистов самого различного рода, занимающихся академической наукой. Увлекательное дело, и оно имеет огромные перспективы. Я считаю полностью оправданным большое внимание, которое сейчас уделяется феромонам и в химии промышленной, и в химии, так сказать, научной. Тем более, что когда работа по выпуску, промышленному производству ведется в контакте с теми, кто изобретал препарат, то гарантируется определенное качество работы и внимание ученых к ней. Химической промышленности остро нужны специалисты, которые были бы способны вести тонкие процессы, используя новейшие достижения технологии, сложное оборудование, позволяющее очень серьезно и оперативно вмешиваться в ход реакции. Надо готовить людей. Кадры, все определяют кадры. Их, видимо, надо готовить в тех самых коллективах, которые непосредственно создают новую технологию, вначале лабораторную, а потом опытную. Надо еще раз продумать систему экономического и морального стимулирования, потому что она тоже несовершенна.^* Нельзя идти от вала. Здесь, в столь тонком производстве, главным критерием должно быть качество препарата. Надо очень дифференцированно оценивать вклад каждого работника. Тогда мы решим эти проблемы. Потому что, мне кажется, многое тормозит недостаточная подготовленность кадров. А. В. Фокин. Менделеевское общество призвано всемерно содействовать тому, о чем говорит Юрий Анатольевич,— скорейшему внедрению технических новинок, росту молодых кадров, которым в недалеком будущем предстоит руководить производством. Мы можем использовать для этого самые разные формы работы: конкурсы, смотры, конференции, школы. Молодым деятелям промышленности нужно давать возможность собираться вместе, обмениваться идеями и опытом так же, как ученым,— это хороший способ повысить их научный и технический уровень, поднять роль инженера. Когда на съезде выступали Л. А. Костандов и В. В. Листов, то все присутствовавшие обратили внимание на необыкновенную сходимость мнений, высказанных руководителями химической промышленности, с теми взглядами, которые сформировались у нас, ученых. Леонид Аркадьевич отмечал, что основные вопросы химической промышленности, над которыми работают в этой пятилетке, достаточно ясны в плане науки. Но вот будущая, ХМ пятилетка потребует много нововведений. Л. А. Костандов. Хорошо, что ученые — наши единомышленники. Ведь в нынешней, да и в последующих пятилетках нам предстоит сотрудничать небывало активно. Принципиально новым в управлении наукой сейчас явилась организация исследований и разработок по целевым комплексным программам. В связи с этим новое развитие получит и система совместных работ промышленных предприятий, прикладных институтов с институтами Академии наук, вузами. Должен прямо сказать, что сложившимися взаимоотношениями с наукой мы довольны. Беседу вели специальные корреспонденты «Химии и жизни» В. ЧЕРНИКОВА и В. ЗЯБЛОВ. Фото И. В. ПЕТРЯНОВА 8
Сообщено на съезде Сообщено на съезде Сообщено на съезде Химически реагирующая система может вести себя как генератор радиоволн. Так, термический распад перекиси бензоила в магнитном по- -чле 15000 Э сопровождается ^излучением волн длиной 5 м. Это открытие закладывает основу химической радио- физики — нового раздела химической физики. A. Л. Бучаченко, B. Л. Берлинский (Москва) Разработаны биостойкие изоляционные покрытия трубг позволяющие в значительной мере предупредить биокоррозию — причину 70% коррозионных повреждений, встречающихся в практике эксплуатации газопроводов. Ю. Н. Лит витков, Р. А. Нас и ров, Ж: М. Мехтиева, С. К. Сейфуллаев, Н. Ю. Юсуфов, Е. А. Богомолова (Баку) Обнаружена высокая противоопухолевая активность замещенных индолов, связанных с остатком u-L-арабино- эы. Найдены уникальные противовирусные соединения, не способные встраиваться в ДНК и вызывать генетические повреждения. М. Н. Преображенская (Москва) Разработаны новые высокочувствительные спектральные методы регистрации свободных радикалов в растворах. Нижний предел чувствительности одного из методов — 100 радикальных пар на весь объем образца. Ю. Н. Молин, Р: 3. Сагдеев, О. А. Анисимов (Новосибирск) На базе слоистых соединений графита с переходными металлами создан катализатор превращения графита в алмаз. М. Е. Вольпин, Ю. Н. Новиков (Москва) Высококремнистый природный клиноптилолит после модификации соляной кислотой становится эффективным и селективным адсорбентом органических соединений серы. С его помощью достигается 92—96%-ное обес- серивание нефтяных фракций.' Е. М. Бенашвили (Гбилиси) Из некоторых растений удалось выделить значительные количества гормонов линьки насекомых. Это открывает возможность разработки инсектицидов, безопасных для окружающей среды и добываемых из растительного сырья. Н. К. Абубакиров (Ташкент) При обработке хлором оксидов металлов с большой удельной поверхностью даже при комнатной температуре наблюдается необратимая хемосорбция небольших количеств газа. Это свидетельствует о наличии на поверхности оксидов высокоактивных центров — дефектов решетки или примесных атомов. Б. Баяр (Улан-Батор, МНР), В. И. Евдокимов (Москва) К. п. д. преобразователя солнечной энергии в электрическую, снабженного пористыми электродами из тонких слоев фталоцианина, может достигать 5,6% при квантовом выходе 18%. Ю. С. Шумов, В. И. Хромов, П. Ф. Сидоре кий, К. А. Просвирин (Москва) Инсектициды, получаемые хлорированием камфена, содержат свыше 100 примесей, из которых наиболее токсичны окта- и гептахлорбор- нан: Токсичность пи ре трендов может резко повышаться в присутствии ингибиторов содержащейся в них эсте- разы. Е. Касида (Беркли, США) При внутрипластовом горении нефти, сочетаемом с заводнением, выделяющийся углекислый газ, растворяясь в; ней, снижает вязкость, плотность и поверхностное натяжение на границе с породой. Это благоприятно влияет на извлечение нефти из пластов и способствует повышению их отдачи. Ю. П. Желтое, А. А. Боксерман, С. П. Верес, И. Ф. Глумов (Москва, Киев, Бугульма) Разработаны катализаторы крекинга и аммонолиза на основе радиоактивных отходов атомных электростанций (стронций-90, кобальт- 137, отрабатанные ТВЭЛы). С. В. Маркевич (Минск) Комплексы нульвалентной платины или палладия' способны внедряться в связь углерод — ртуть, что приводит к образованию метал- д jr. л / \
Сообщено на съезде Сообщено на съезде Сообщено на съезде лической ртути и органических производных этих металлов. В. И. Соколов (Москва) Синтезирована серия дека- линовых и гидриндановых соединений, обладающих запахом амбры. П. Д. Влад, Н. Д. Унгур, М. И. Колца, Э. А. Воробьева (Кишинев) Предложена общая схема для описания диффузии многокомпонентных электролитов, по-новому формулирующая основные принципы электрохимии. Г. Герц, (Карлсруэ, ФРГ) Природные полифенолы и их синтетические аналоги могут снижать инфекционную активность вирусов везикул ярного стоматита, а также вируса герпес в 100— 5000 раз. А. С. Сады ко в (Ташкент) В связи с появлением новых моделей каплеуловителей весьма перспективно применение полых скрубберов, снабженных форсунками с центральным и тангенциальным вводами. Это позволит резко снизить содержание токсичных фтористых соединений в отходящих газах суперфосфатного производства. А. А. Эннан (Одесса) Износостойкость полимера можно заранее рассчитать с помощью простой матема- 10 тической формулы, связывающей это свойство с такими фундаментальными характеристиками макромолекул ярных цепей, как длина связи С — Си теоретический модуль упругости. B. А. Мустафаев, М. А. Мельникова (Сумгаит) Магнитные моменты атомных ядер существенно влияют на скорость взаимодействия между радикалами. На основании этого нового эффекта разработан высокоэффективный способ разделения изотопов углерода и кислорода. В. И. Мальцев, В. Ф. Тарасов, А. Л. Бучаченко (Москва) Уникальная эффективность нафталанской нефти в лечении болезней суставов и тканей опорно-двигательного аппарата, а также кожных, нервных и гинекологических заболеваний обусловлена наличием в ней нафтеновых углеводородов, по строению отличающихся от компонентов нефти из других источников. Разработаны технология их выделения, а также рекомендации по их использованию в клинической практике взамен нативной нефти. А. М. Кулиев, А. М. Леешина, C. С. Баладжаева (Баку) Применение технециевых катализаторов позволяет повысить выход аммиака при его синтезе из водорода и азота с 0,2—0,4% (на ныне f) применяемых промышленных катализаторах) до 4— 10%. В. И. Спицын, И. Е. Михайлов, О. В. Покровская (МоскЦр Разработан способ выделения из бытовых отходов концентрата, содержащего железо, алюминий, цинк и медь. А. В. Глебов, А. А. Олаловский, Ю. Б. Сает (Москва) Применение эффективных ингибиторов коррозии при зимнем хранении сельскохозяйственной техники предотвращает снижение мощности двигателей. В результате выработка комбайна за сезон возрастает в среднем на 18— 20%. Годовые затраты на эти мероприятия составили по Чел яби некой области 10 тыс. руб. Экономический эффект — 6 млн. руб. О. И. Голяницкий (Челябинск) Используя комплекс электрохимических методов, из 1 т 27%-ной абгаэной соляной кислоты можно получить около 1 т раствора хлористого натрия, не содержащего примесей и пригодного для электрохимического получения хлора, а также дихлорэтан, пропиленхлоргидрин и другие полезные органические продукты. Г. А. Гедорадзе, Д. А. Ашуров, Ю. А. Юзбеков, Н. Б. Бабаев (Москва, Баку)
Ресурсы Сила сидьных пшениц Зам. начальника Главного управления зерновых культур МСХ СССР кандидат сельскохозяйственных наук Ю. П. БУРЯКОВ, главный агроном И. П. КОРОБОВ Две трети населения Земли из всех растений, дающих пищу, главным считают пшеницу. Этот злак дает человечеству ежегодно более четырехсот миллионов тонн зерна — четвертую часть сборов всего вообще зерна в мире. Основное назначение пшеничного зерна — стать хлебом. Полкилограмма хорошего хлеба — это больше половины суточной потребности человека в белке, углеводах, витаминах В и Е, многих минеральных веществах. Хлеб легко усваивается, долго сохраняется, и вообще хлеб — это хлеб, с древнейших времен и до наших дней — насущный, одно из самых замечательных достижений человеческой цивилизации. Все особенности, присущие пшеничному хлебу, запрограммированы в зерне. Зерно пшеницы, как известно, помимо прочих веществ богато белками, содержащими ценный набор из двадцати аминокислот. Два из этих белков, глиа- дин и глютелин, взаимодействуя с водой,, но не растворяясь ' в ней, образуют клейковину — совершенно уникальное вещество, имеющее непосредственное отношение к теме нашей статьи. Эту упругую, эластичную белую массу, напоминающую по виду, сырую резину, можно получить в чистом виде, если отмыть кусочек теста в проточной воде (в такой сырой клейковине вода составляет 66—68%). Клейковина важна для теста любого назначения, но в хлебопечении ей принадлежит особая роль. Именно и только клейковина дает возможность получить пышное, легкое, хорошо пропекаемое тесто. Чем больше ее в зерне, тем хлеб лучше, нет клейковины — нет хлеба вообще. Для получения хлебного теста нужны два противоположных условия. С одной стороны, оно должно быть достаточно разры х лено. Эту задачу вы по л н я ют дрожжи: во время брожения они потребляют сахар и выделяют углекислый газ и этиловый спирт. Газ, стремясь вырваться наружу, разрыхляет массу. С другой стороны, тесту нужна прочность, чтобы удерживать в себе пузырьки газа. Эту вторую задачу и берет на себя клейковина, обволакивающая тонкой прочной пленкой каждый пузырек. Совокупность противоположных свойств теста — газообразующего и газоудержи- вающего — и дает хлеб — пористый, мягкий и высокий. Способность муки давать при брожении газы зависит от содержания в ней Сахаров. Понятно, что их количество можно увеличить, добавив мальтозу или сахарозу. Но в природе не существует вещества, способного заменить в хлебе клейковину. И потому на ее количество в муке мы воздействовать не можем. Ее там будет столько, сколько было в зерне. Однако зерно зерну рознь, и вот тут-то вступают в силу различия между группами пшениц. Хлеб пекут только из зерна мягких пшениц. Из твердых хорошего хлеба не получится: он будет плотным, непышным, будет иметь грубоватый мякиш и специфический неприятный привкус. У твердых пшениц другие достоинства и соответственно другое назначение: они незаменимы для приготовления макарон, из их теста получаются прекрасные пельмени, вареники, галушки, лапша, но — только не хлеб. Мягкие пшеницы делятся — в определенной степени условно — на сильные, средние и слабые. Клейковина сильных пшениц очень эластична и упруга, поэтому хлеб из них хорошо прибавляет в объеме и в то же время прекрасно держит форму, его мякиш пышен и мелкопорист. Их мука при замесе теста способна поглощать много воды, а значит, получается больше хлеба. Тем не менее из одной только сильной пшеницы хлеб, как правило, не выпекают: это было бы расточительно. Ее используют для улучшения слабой пшеницы, и это наиболее выгодное, рациональное ее применение. В этой роли сильная пшеница делится на три группы: в зависимости от количества и качества клейковины она может быть отличным (сильным), хорошим (средним) и посредственным (слабым) улучшителем. Добавки 20% сильного улучшителя к слабой 11
пшенице достаточно для того, чтобы получился хороший хлеб. Среднего улуч- шителя понадобится уже 40, а слабого — АО 60%. Из муки средних пшениц получается прекрасный хлеб. Клейковины в ней много, но это уже несколько другая клейковина: она хуже сохраняет устойчивость при броженни. Поэтому улучшите- лями средние пшеницы быть не могут. Зато сами онн вполне обходятся без улучшителей в отличне от пшениц слабых, имеющих еще более неустойчивую клейковнну. Тесто из муки этих пшениц при брожении становится жидким, липким, мажущимся, хлеб получается низким, с плохой пористостью. Поэтому без улучшите л я муку слабых пшениц в хлебопечении не используют. Она идет только для кондитерских изделий — печенья,.бисквитов, тортов. Иногда слабую пшеницу улучшают, добавляя к ней вместо сильной пшеницу твердую. 20— 30% такой добавки делают хлеб более питательным, вкусным и долго не черствеющим. Вообще же в хлебопекарной практике применяют, как правило, смесь всех трех мягких пшениц — сильных, средних и слабых. В их числе средние играют роль наполнителей (отсюда их международное название — филлеры). Их в смеси наибольшее количество, от 35 до 50%. Но зачем вообще культивировать слабые пшеницы, если есть пшеницы сильные и средние? Дело в том, что слабые значительно урожайнее и устойчивее к невзгодам, стабильнее, как говорят специалисты. Сильным пшеницам, чтобы зерно их приобрело все нужные свойства, необходимы улучшенные условия выращивания, а это связано с дополнительными расходами. Слабые же пшеницы благодаря сравнительной неприхотливости и высокой урожайности обходятся дешевле, и это в конечном счете удешевляет хлеб. Иначе говоря, если сильные обеспечивают качество, то слабые — количество. Кроме того, в их зерне больше белка. ■Слабые пшеницы ценятся еще и как кормовая культура: их используют для концентрированных кормов, и животные хорошо их поедают и усваивают. Поэтому агрономы сейчас всерьез обсуждают вопрос о том, чтобы выделить в особое направление селекции создание специальных кормовых сортов — на основе урожайных слабых пшениц. И тогда поколеблются традиционные критерии оценки зерна: слабые пшеницы окажутся в новой роли совсем не худшими. 1 Все названные качества, зависящие в основном от клейковины, характеризуют то, что специалисты обозначают выразительным термином «сила муки». Это один из трех важнейших показателей ее хлебопекарных достоинств. Остальные два — выход мукн и ее водопоглотитель- ная способность. Выход зависит от того, насколько каждое из зерен наполнено эндоспермом. Крупное, не щуплое зерно обеспечивает при прочих равных условиях больший выход муки. Но эндосперм может быть разным: если он мучнистый, выход муки меньше, если стекловид-^* ный — больше, потому что стекловидный легче и полнее отделяется от оболочек (отруби в этом случае получаются соответственно беднее). Если выход муки более 76%, зерно считается по мукомольным достоинствам отличным. Водопоглотительная способность муки измеряется при замешивании теста. Чем выше этот показатель, чем больше воды поглотила мука, тем больше будет припек — ведь и по весу, и по объему хлеба должно получиться значительно больше, чем было .взято муки. Хорошая мука поглощает воды от 56 до 68% к своему весу. Итак, хлеб выпечен. Он высок, его мякиш мелкопорист, эластичен и бел, форма правильная, корка ровная, без разрывов и трещин, вкус и аромат вполне хороши, и притом получен достаточный припек. Все это означает, что мука, а стало быть, и зерно имеют отличные хлебопекарные качества. Так что же, дожидаться выпеченного каравая каждый раз, когда надо оценить партию зерна? А оценивают его при заготовках обязательно, поскольку от оценки зависит и оплата. Нет, каждый раз каравай не выпекают, это делают лишь при селекционной работе и при сортоиспытании. Можно определить хлебопекарные качества зерна по физическим свойствам теста, но это сложный процесс, требующий дорогостоящего оборудования. Поэтому наш государствен- ' ный стандарт предусматривает при заготовках определение косвенных показателей хлебопекарного качества зерна. К ним относят так называемую натуру, стекловидность, цвет зерна, количество и качество клейковины. Термином «натура» заготовители обозначают массу одного литра зерна. Этот общепринятый показатель характеризует выход муки. Полновесное зерно, как говорят заготовители, высоконатур- но. Щуплое, занимая тот же объем, весит мало. Оптимальной считается натура, равная 750 г в литре. Стекловидность определяет структуру зерна, его твердость, а значит, и выход щ. муки. Раньше считали, что она является еще и косвенным показателем содержания белка в зерне. Однако исследования показали, что эта зависимость относительна: при неблагоприятных условиях уборки стекловидность может быстро измениться. «
СОСТАВ ПШЕНИЧНОГО ЗЕРНА, % Бейки Жиры Углеаоды Клетчатка Зола Вода 12,0 1.7 68,7 2,0 1.6 14,0 / fvv4' ^v ■n» • MNp« I ■ CC^P ' --Ч? "^ -1 хГ'- ,,-*; krut ь^У ^* ^ ;^<* ?ms> rw.^ (-4, SWfeSlfe* &&£ ass
Но самый важный показатель — все- таки клейковина, ее количество и качество. И при заготовках этот показатель поощряется особо. За зерно, содержащее 28—31 % клейковины, государство платит на 30% больше, чем за мягкую пшеницу, а если клейковины еще больше, то надбавка увеличивается до 50%. Но это должна быть клейковина отличного качества, а она присуща только сильным пшеницам. Так что хозяйства заинтересованы в их выращивании, несмотря на дополнительные расходы. Стимулирование основано на том, что земледельцы действительно могут влиять на качество зерна. Существует такая точная формулировка: качество зерна пшеницы есть производное от почвы, климата, сорта и уровня агротехники. Все эти факторы, кроме климата, в той или иной степени доступны воздействию. Все составляющие в этой формулировке важны одинаково. Разграничить или точно измерить влияние их по отдельности чрезвычайно сложно. Например, иногда говорят, что качество белка в зерне определяет сорт, а количество — условия выращивания. Однако это не всегда и не везде так. Теперь уже довольно хорошо изучено, как влияет на качество зерна климат. Многолетние и многочисленные анализы и обобщения подтверждают: чем он кон- тинентальнее, тем больше белка накапливается в зерне. Здесь в первую очередь важен температурный фактор, особенно в период налива и созревания зерна. Лучше всего белок накапливается при среднесуточной температуре воздуха 18—22°. Причина здесь кроется в почве: именно при такой температуре в ней интенсивнее идет нитрификация и растения получают больше усвояемого азота. Белок в зерне интенсивнее накапливается и тогда, когда ускоряется процесс старения растений (происходит реутилизация азота в генеративных органах). А это бывает при высокой температуре и низкой влажности воздуха или при недостатке влаги в почве, то есть опять-таки чаще в условиях континентального климата. Следовательно, жаркая и сухая погода — благо. Но, разумеется, до известных пределов. Жара и сушь, близкие к засухе, благом быть не могут. Если в ла го обмен в растениях будет серьезно нарушен, то и питательные вещества в созревающее зерно будут поступать плохо. Дожди, повышенная влажность почвы, перенасыщенность растений влагой в тот же ответственный период ведут к обратному результату: задерживается гидролиз белков в листьях и стеблях, а в генеративных органах не реутилизуется азот и, стало быть, плохо накапливаются белки. Для зерна небезразлично и то, как светит солнце. Зерну нужны ультрафиолетовые лучи, а их больше в степных районах, где меньше пасмурных дней. От состава почвы и уровня ее плодородия качество зерна, безусловно, зависит. Но высококачественные сильные пше^Р цы в нашей стране в больших масштабах возделывают как раз в тех зонах, где почвы черноземные или каштановые, а они достаточно плодородны. О роли сорта много говорить не приходится: она бесспорна. И целенаправленная селекция, конечно, многое способна сделать. С пшеницей работают крупные коллективы 44 селекционных центров страны. Уровень и эффективность этой работы сейчас достаточно высоки. В селекционные программы вовлечен мировой генофонд пшениц — это заслуга Всесоюзного института растениеводства им. Н. И. Вавилова. Используются современные научно-технические средства, ускоряющие процесс работы над сортом. В итоге сегодня мы располагаем огромным сортовым богатством: на 1981 год в стране районировано 216 сортов пшеницы, в том числе 50 сортов — сильной. Среди них «звезды первой величины»: известные на весь мир «ми- роновки», Безостая 1, Саратовская 29, Краснодарская 46, донские пшеницы. Пятьдесят из двухсот — этого вполне достаточно для правильного соотношения сильных пшениц с остальными, даже, пожалуй, многовато. И селекционеры сейчас не озабочены задачей увеличить число сильных сортов. Но вот качество их должно быть улучшено. И прежде всего они должны стать урожайнее, не теряя при этом присущих им достоинств. Однако самый лучший сорт, обладающий даже очень хорошими наследственными задатками, далеко еще не гарантирует высокого качества зерна. Чтобы сорт показал все, на что он способен, чтобы реализовать его потенциальные возможности, ему необходимо создать соответствующие условия. И здесь мы подошли к таким компонентам формулы качества, которые уже целиком зависят непосредственно от тех, кто выращивает пшеницу. Общий уровень культуры земледелия не просто влияет на качество зерна — он его во многом определяет. Важно все: правильное чередование культур, борьба с сорняками, вредителями и болезня-4р ми, соблюдение всей технологии возделывания. И в передовых хозяйствах целенаправленно выращивают высококачественное зерно, а не ждут его стихийного получения. На практике это выглядит так. 14
Начинают издалека, с выбора предшественника. Лучше, если вообще не было никакой предшествующей культуры, а был черный пар: это у озимой пшеницы может дать лишних 2% белка в зерне (а при современных урожаях один такой процент в целом по стране — . ^ это 1,2 млн. тонн ценнейшего раститель- Чр ного белка). Затем нужны минеральные удобрения в оптимальных дозах. Наукой установлено, что минеральные подкормки, особенно азотные, прибавляют в зерне пшеницы 1,5—2% белка. Только за счет подкормок в производственных опытах количество клейковины в зерне повышалось на 4,4%, а стекло вид ность возрастала на 12,3%. Особенно важно убрать пшеницу вовремя. Земледельцам известно, что если хлеб полег, а уборка запаздывает, или если он надолго оставлен в валках при раздельной уборке, то настоящего товарного вида зерна уже получить не удастся и на хлебоприемных пунктах оно не будет оценено как высококачественное. А потому есть твердое правило: поля, где выращиваются сильные пшеницы, убирать в первую очередь. Но даже тогда, когда зерно убрано, хозяйство может многое потерять из-за снижения его качества. Достаточно запоздать с сушкой и очисткой, и наступает самосогревание — зерно «горит». Во время сушки нельзя нагревать сильную пшеницу выше 50 градусов: от этого ухудшится клейковина. В хороших хозяйствах поступают так. Заранее определяют, с каких полей будет поступать зерно, отвечающее высшим требованиям. Для него специально готовят ток со всеми механизмами. Убирают и складывают его отдельно, а, отвозя на хлебоприемное предприятие, в документе указывают, какая именно бригада его отправляет. Казалось бы, земледельцы дальше уже могут быть уверены, что они старались не напрасно. Но на следующем этапе в действие вступают недочеты экономического стимулирования. Сейчас любая партия высококачественного зерна может быть оценена намного ниже того, что она заслуживает, только потому, что действующая методика оценки полна неточностей. Скажем, натуру почему-то полагается определять без учета влажности зерна. А ведь влажность, конечно же, скажется на массе зерна, заключенной в литре. Или цвет зерна: наукой давно доказано, что если он слегка изменился из-за плохой погоды при уборке, то все равно сильная пшеница может быть использована как улучши- тель. А по стандарту оценки такое зерно уже не считается высококачественным. Количество и качество клейковины в муке вообще определяют весьма субъективно. Методика оценки ничего не говорит о том, сколько же времени ее нужно отмывать в воде и с каким усилием отжимать. Известен такой опыт (его провели сибиряки с сортом Новосибирская 67). Три лаборанта отмывали клейковину в пшенице одного и того же образца. В зависимости от времени и прилагаемых усилий они получили совершенно разные результаты: пшеницу по ним можно было отнести и к первой, и ко второй группе. Разница нешуточная: в первом случае хозяйство получает 50% надбавки, во втором — только 10%. Почему-то при определении количества клейковины методика допускает отклонение плюс-минус 2%. Но такой «юз» может обойтись хозяйтву дорого, потому что 28 или 27% клейковины — это вопрос о 30%-ной денежной надбавке. Есть возможность уйти от субъективности, поручив отмывать клейковину машине. В Казахском филиале ВНИИЗ сконструировано такое устройство. Оно уже испытано в производстве, но дальше дело пока не движется. Вероятно, многое в оценочных делах выглядело бы иначе, если бы те, кто занимается заготовками, чувствовали бы над собой контроль не только Министерства заготовок СССР, но и вневедомственный. По логике вещей контролером оценки зерна в стране должен быть Государственный комитет СССР по.стандартам. Именно ему, а не Министерству заготовок СССР должны принадлежать контрольные органы — государственные хлебные инспекции. Огрехи оценочной методики бьют в двух направлениях. С одной стороны, хозяйства теряют интерес к тому, чтобы вложить дополнительный труд и затраты в выращивание сильной пшеницы,— ведь нет гарантии, что это окупится. С другой стороны, высококачественное зерно, принятое как рядовое, уже не служит улучшителем (хотя могло бы), а «отвечает только за себя». И по первой, и по второй причине государство многое теряет в качестве зерна или, скажем так, в количестве качества. Так экономический фактор становится в один ряд с другими в том самом перечне условий, от которых зависят заготовки высококачественного зерна в стране. И значит, перечень выглядит так: почва, климат, сорт, уровень агротехники, объективная оценка и контроль качества. Заметим в заключение, что последнее слагаемое, как и большинство предыдущих, вполне доступно регулированию. 15
•Ч' •%*r *. 4' Наука о хлебе О стабильном качестве и промышленной, технологии, о сбереженной муке и сохраненном аромате, о полноценном, здоровом и вкусном хлебе корреспонденту «Химии и жизни» О. М. Либкину рассказывает заместитель директора по научной работе ВНИИ хлебопекарной промышленности Виталий Александрович ПАТТ. Нашему институту вот-вот исполнится пятьдесят лет. Хлебопечению — пять тысяч лет. Примерно. Хлеб — продукт консервативный, как, впрочем, и другие традиционные продукты питания. Его не приспособишь к промышленной, современной, поточной технологии. Напротив, технологию приходится приспосабливать к нему. Без этого всех вдоволь хлебом не накормить. Нам повезло — и вам, и мне. Мы едим, как правило, вкусный хлеб. А во многих странах механизация хлебопечения, начавшаяся в двадцатых годах, резко у худ- <*• шила вкус и аромат. Скажем, в Англии, в США хлеб красивый, пышный и безвкусный. Мне недавно показывали вырезку, кажется, из «Вашингтон пост»; там один джентльмен, побывавший у нас в стране, ругал все подряд, без разбора, за исключением только хлеба: хлеб ему понравился. Интересуются нашим хлебом и специалисты, некоторые фирмы покупают лицензии. Мы отказались от кустарного хлебопечения и построили крупные и очень крупные хлебозаводы, производительностью до 300 тонн в сутки, помня постоянно о качестве. Нынешнюю тех- 16
л.^ *** 4\ нологию я бы назвал технологией стабильного качества. Многовековой опыт не мог научить, как выпечь в конвейерных печах несколько сот тысяч килограмм хлеба ежедневно. Метод проб и ошибок? Нет, слишком велик риск, а речь все-таки шла о главном продукте питания. Ничего бы не вышло, не будь науки о хлебе. Хлебопечению сопутствовала удача, потому что у истоков промышленных теорий стояли выдающиеся умы. Прежде всего академик Алексей Николаевич Бах. Он едва ли не всю жизнь интересовался хлебом (и, кстати, сам умел печь его). Академик Бах сформулировал основы промышленной биохимии хлебопечения. Внешне все так просто: муку смешали с водой и добавили дрожжи. Но тут начинается такая цепь превращений! Ферменты действуют на крахмал и белки, видоизменяют всю систему муки; дрожжи расщепляют сухие вещества, выделяя углекислый газ, спирт и способствуя образованию целого букета веществ, создающих аромат; молочнокислые бактерии, как им положено, накапливают органические кислоты. Это лишь вкратце и в общи* чертах. А одновременно идут и коллоидные процессы. В общем, тесто — сложная система, тут кустарно-эмпирический подход не годится. Вслед за Бахом — академик Александр Иванович Опарин. Он был членом ученого совета нашего института, консультантом многих работ. Потом профессор Л. Я. Ауэрман, профессор А. А. Покровский, член-корреспондент АН СССР В. Л. Кретович... Еще раз повторяю: была создана научная основа, и поэтому удалось совместить поточное производство с добротным качеством. А дальше начались проблемы. Так всегда: хороший научный фундамент сразу обрастает проблемами. Конкретнее? Тогда, скажем, такая история... Вот мы готовим тесто из пшеничной муки. (Я не буду дальше оговаривать — пшеничный хлеб или ржаной; давайте ограничимся пшеничным.) По классической схеме из половины муки и дрожжей делают опару, дают ей бродить 4,5 часа, добавляют остальную муку, и тесто бродит еще полтора часа. Значит, всего 6 часов. Зато получается хоро- 17
шо выброженное тесто, следовательно, пышный и вкусный хлеб. Опытный человек и без приборов предскажет это, однако есть и объективные критерии — например, число дрожжевых клеток в пробе, кислотность среды, газообразующая и газоудерживающая способность теста. И так далее. Значит, хорошее тесто бродит шесть часов в огромных бродильных емкостях. Нельзя ли короче? Можно короче. Даже за четверть часа — и то можно. Тогда и получается красивый хлеб, вкусом напоминающий вату. На это наша хлебопекарная промышленность не пошла. Обычная влажность опары — около 50%. А если воды будет больше, скажем, три четверти? Разумеется, что в менее вязкой, в богатой водой среде все процессы идут интенсивнее. Белки и углеводы становятся более доступными для ферментов, ускоряются биохимические реакции, и, между прочим, их легче регулировать. Тесто замешивают энергично, и дополнительная порция энергии заставляет его созревать быстрее. Результат: опара бродит от 3 до 4 часов, тесто — от 30 до 50 минут. Выигрыш примерно полтора часа. Плюс — возможность автоматизации (жидкость легко перекачивать, дозировать, термоста- тировать). Но и это не все. Дрожжам нужно питание, и питаются они мукой. За шесть часов, по классической схеме, дрожжи съедают 3% муки. Не многовато ли? Сократили процесс на полтора часа — и полпроцента муки сэкономили. Городские хлебозаводы в нашей стране расходуют ежегодно 14— 15 миллионов тонн муки, из которой выпекают около 20 миллионов тонн хлеба. Полпроцента — это примерно 75 тысяч тонн муки в год. Ради такой экономии стоит работать. Вот мы и работали. И передавали промышленности. И применяли, и внедряли. Сейчас более половины хлеба в стране (я имею в виду массовые сорта) делают по такой схеме — на жидких опарах и заквасках. Однако есть еще что сокращать и беречь. Бросим взгляд на булки, многими столь любимые. С ними дело сложнее: сахар и сдоба замедляют брожение, это знает каждая хозяйка. Между тем объем выпуска огромен, и каждая сэкономленная минута дает ощутимый выигрыш. Сразу скажу: экспресс-технология есть, тестомесильная машина ускоренного действия уже создана и выпускается серийно. В нее сразу загружают почти всю муку, дрожжи, сдобу, жир, затем следует интенсивная механическая обработка. Дополнительная энергия ускоряет созревание (задаром ничто не дается) — 18 и через три минуты замес окончен. За ним, как обычно, следует брожение. Полчаса — и можно делить тесто для булочек на кусочки. Гарантия, что оно хорошо подымется. Но если на этом остановиться, то будет еще один вариант той самой англо-американской технологии. Чтобы булки были булками, а не упругой сладкой массой, в тестомесильную машину добавляют КМКЗ. Объясняю: концентрированная молочнокислая закваска. Ее готовят отдельно, из чистых культур молочнокислых бактерий. Такая закваска — концентрат вкуса и аромата. К тому же тесто не сразу попадает в печь, а бродит от получаса до часа. И булки получаются ничуть не хуже, чем при традиционном способе. Так экономится 1 % сухих веществ. Булок ежегодно делают 6 миллионов тонн, на них уходит 4 миллиона тонн муки, значит еще 40 тысяч тонн муки можно сберечь. Булки по этой технологии делают уже в Москве, Свердловске, Ростове, Смоленске, Кирове. А в Тульской области — только по этой технологии. При случае советую посмотреть. Производство — загляденье: полная автоматизация, программное управление. Заранее закладывают в программу — сколько в смену делать булок и саек, когда переходить к слойкам и калорийным булочкам... Тут, знаете ли, большая социальная проблема. На хлебозаводах работают преимущественно женщины. Производство непрерывное, в три смены, людей хронически не хватает, а продукция не из таких, что можно сократить или замедлить производство. Трехсменная работа при новом процессе не нужна. За час до начала смены в цех должен прийти один человек и включить оборудование. Через час можно пускать производство, еще через час — вынимать из печи свежие булки. Хлеб — уникальный продукт: он не приедается. Правда, сейчас его едят заметно меньше, чем прежде: за сто лет мировое потребление снизилось в три- четыре раза. Людям умственного и машинного труда не надо много хлеба. Он все-таки в первую очередь поставщик энергии, а трактористу не нужно столько калорий, сколько требовалось пахарю, налегающему на соху... Хлеба едят меньше, но по-прежнему его едят практически все. А если так, то именно хлеб — наилучшее средство для обогащения, для преобразования нашего питания. Наша промышленность уже выпускает около тридцати сортов хлеба для лечебного питания. Тем не менее есть еще много возможностей повышать его пищевую ценность. Прежде всего не до-
бавками, а сохранением всего ценного, что изначально было в пшеничном зерне. Когда-то, давным-давно, на жерновах дробили целые зерна, вместе с периферийными слоями и с зародышем. В оболочке есть клетчатка, необходимая для хорошего пищеварения, и витамины, и минеральные соединения. В зародыше — белок, токоферолы, другие витамины. Мельничное дело совершенствовалось, требования к хлебу изменялись. Тонкость помола и белизна муки стали признаками сытости и богатства. Однако дешевые, грубые сорта отнюдь не самые плохие. Вальцевые станки, вытеснившие допотопные жернова, не могут дробить зерно целиком, ибо твердость у разных его частей неодинакова. Однородность достигается тем, что сначала удаляют отруби (из них обычно готовят комбикорм). Белая, тонкая мука — это измельченный эндосперм, внутренняя часть зерна, состоящая в основном из крахмала... Говорят, технология иначе не позволяет. Уверен, что позволяет. Дробить можно даже горные породы. Полное использование пшеничного зерна для питания открывает такие возможности, что грех было бы ими не воспользоваться. Для хлеба массовых сортов нужна не белоснежная и обедненная мука, а тонко диспергированное целое зерно или даже просто дробленое. Да, мы работаем над этой проблемой — вместе с ВНИИ зерна и продуктов его переработки. В лабораторных условиях получали дробленое зерно, пекли из него хлеб. Однако нужна своя, особая технология — по обычной, увы, не очень- то получается, активность ферментов совсем иная. Зато когда хлеб удается, он получается очень душистым, с типичным запахом деревенского хлеба. Собственно, деревенский хлеб и пекли из муки, смолотой из целых зерен, оттого и аромат у него незабываемый... В общем, дело такое, что есть смысл ломать голову и ломать копья. Если не удалять оболочку и зародыш, то тем же зерном можно накорм ить в полтора раза больше людей. Правда, калорийность хлеба будет ниже, но большинству из нас это на пользу. И никаких отходов. Кстати, возможностей для экономии много, и далеко не все они исчерпаны. Например: когда муку перевозят в мешках, неизбежны потери до одного процента — она просто остается в мешковине. В машинах-муковозах потери вдесятеро меньше. Но примерно две пятых муки перевозят по-прежнему в мешках... Или проблема хранения хлеба, более знакомая читателям. Черствеет хлеб? Увы. Хотя и есть способы замедлить этот процесс. О том, как сделать зто с помощью тех или иных добавок, упаковки или приемов обработки, есть смысл поговорить особо. Но как поступить дома, чтобы хлеб черствел медленнее? Очевидный ответ: купить хлебницу с хорошо закрывающейся крышкой... Взялись мы за эти хлебницы. Оказалось, что их выпускают предприятия тридцати трех ведомств. В некоторых хлебницах и вправду хлеб хранится неплохо. А в некоторых — так же, как на столе, просто на воздухе. Трудно даже сказать, сколько хлеба терялось из-за непродуманной конструкции. Будем надеяться, что зто позади. Сейчас в стандарт вписан новый пункт: отныне хлебницы можно выпускать, только получив разрешение от нашего института. А мы постараемся проверить на совесть. Хорошая хлебница увеличивает срок сохранности хлеба в полтора раза. Конечно, часть хлеба все равно будет черстветь. Покупательский спрос невозможно определить с точностью до батона и буханки, некоторый избыток необходим. Черствый нераскупленный хлеб магазины отправляют обратно на хлебозаводы. Что с ним делать? Скажем, пани-* ровочные сухари. Столовые и рестораны берут охотно. Но в умеренном количестве. Стали искать другие варианты. Нашли, в частности, такой: подсушить черствый хлеб, раздробить его, пропустить через экструдер, провести кое-какую дополнительную обработку — и получатся воздушные хлебные палочки вроде кукурузных, только, на мой вкус, лучше. Благороднее, пожалуй. Сладкие или соленые, какие кому нравятся. Возможно эти сведения покажутся кому-то малозначащими. Уверен в обратном: все, что касается полноценного, здорового и вкусного хлеба, его правильного приготовления и рачительного использования, — все заслуживает по меньшей мере упоминания. Вы знаете, что ежегодно 12 миллионов тонн хлеба обогащают молочной сывороткой? Что миллион тонн — улучшают модифицированным крахмалом? Что добавка пищевых поверхностно-активных веществ замедляет черствение на шесть часов? И перевозка хлеба в контейнерах — еще на шесть часов? Простите за перечислительный тон. Наука о хлебе приносит столько результатов, что в одной беседе сколь-либо подробно все не обрисуешь, а обойти молчанием не хотелось бы. Впрочем, давайте поставим точку. Не будем отбивать хлеб у тех, кто захочет продолжить тему хлеба. 19
последние известия Новый вид радиоактивности Впервые обнвружен протонный распвд втомных ядер из основного состояния — протонная радиоактивность Этому событию в июне 1981 года был посвящен доклад на 4-ой Международной конференции по ядрам, удаленным от линии стабильности, состоявшейся в датском городе Хельсингере, более известном как. Эльсинор. Идея о возможности существования протонного распада атомного ядра возникла еще в 1914 году, когда Э. Марсден изучал рассеяние альфа-частиц в газах и обнаружил частицы с большим пробегом. Рассуждая о сути наблюдаемого эффекта, он предположил, что, возможно, ядра испускают Н-частицы — протоны подобно тому, как они излучают альфа-частицы. Позже физики-теоретики допускали возможность даже не одного, а нескольких видов протонного распада, но экспериментаторам не хватало технических средств, чтобы обнаружить эти виды распада. Лишь в 1962 г. группе сотрудников Лаборатории ядерных реакций во главе с В. А. Карнауховым (ОИЯИ, Дубна) впервые удалось зарегистрировать излучатель запаздывающих протонов. В ядерных реакциях с тяжелыми ионами они получили обедненный нейтронами изотоп JoNe, неустойчивый к позитронному распаду. Получалось, что протоны будто бы ждали вылета позитрона. Оттого и запаздывали, а не вылетали мгновенно. Продукт позитронного распада — ядро 'gF оказывалось в возбужденном состоянии и практически мгновенно вслед за позитроном испускало протон. Неон-17 был первым излучателем запаздывающих протонов — сейчас подобных излучателей известно больше 50. В 1970 г. был сделан следующий шаг — открыт протонный распад кобальта-53 из изомерного состояния. (Изомерами называют атомные ядра, которые долго сохраняют излишек энергии, запасенный в ядерной реакции. Эта добавочная энергия и выталкивает протон из ядра.) Отличать изомерные излучатели от запаздывающих удается по позитрон-протонным совпадениям. Если их нет, излучатель — изомер. Пока кобальт-53 — единственный в своем роде. Протонный распад из основного состояния впервые наблюдали лишь в прошлом году. Механизм такого распада подобен альфа-распаду. Масса ядра-излучателя должна быть больше суммы масс дочернего ядра и протона. Но для протонного распада это возможно лишь -в области экзотических ядер с очень большим дефицитом нейтронов. Дефицит этот должен быть еще больше, чем для ядер, испускающих запаздывающие или «изомерные» протоны. Подобные ядра очень трудно получить, а еще труднее обнаружить. Это удалось сделать группе физиков из ФРГ. Для поиска протонного распада они использовали «тяжелую артиллерию» — ускоренные пучки ионов никеля, полученные на мощном линейном ускорителе UNILAC в Дармштадте. Ионы никеля выбивали из разных мишеней относительно легкие ядра — продукты реакций. Электромагнитный фильтр направлял эти ядра на детектор, а поток ионов никеля отводил в сторону от детектора. Протонное излучение регистрировалось сверхтонкими кремниевыми детекторами. Эти детекторы практически не реагируют на быстрые электроны и позитроны, но фиксируют протоны и альфа-частицы. (Тем' самым удалось избавиться от фона.) Таким путем было изучено несколько десятков новых нейтронодефицитных изотопов. Среди них и обнаружили излучатель протонов с энергией 1,2 Мзв и периодом 20
последние известия полураспада 85 + 10 мс. Им оказался изотоп 151Lu. Затем был обнаружен и второй протонный излучатель — М7Тгл с периодом полураспада 420±100 мс и энергией протонов 1,04 Мэв. Необычные изотопы были получены в ядерных реакциях: ■gNi+ЯМо -^Yb-v 'gTm+[p + 2in Так был открыт третий вид протонного распада. Теперь экспериментаторы могут найти лишь один, последний из предсказанных теорией, вид радиоактивности — двупротонный распад. В. К. Хорошо известно, что из электрона и позитрона можно соорудить некое подобие атома — нейтральную структуру, похожую на атом водорода, где протон заменен на позитрон. Такой «атом» имеет собственное название — позитроний и даже химический символ — Ps. Одним он плох: электрон и позитрон норовят при первом удобном случае аннигилировать, поэтому позитроний нестабилен и живет не больше 10~7 секунды. Еще в 1946 г. было теоретически доказано, что к позитронию можно присоединить еще один электрон — получится отрицательный ион позитрония. Недавно такой ион удалось получить в эксперименте американскому физику А. Миллсу («Physical Review Letters», т. 46, с. 717). Ион оказался еще менее стабильным, чем сам позитроний,— время его жизни не больше 10~9 секунды. Получили ион позитрония так. Поток позитронов был пропущен сквозь тонкую углеродную мембрану, проходя через которую позитроны могли захватывать электроны. По ту сторону мембраны получалась смесь позитронов, «атомов» позитрония и их ионов. Чтобы отсортировать непрореагировавшие позитроны, на дальнейшем пути потока была поставлена положительно заряженная сетка: для позитронов она непроницаема. А «атомы» позитрония и их ионы проходили сквозь нее беспрепятственно, причем последние даже ускорялись. Теперь нужно было как-то отличить одни от других. Для этого на пути луча поставили детектор гамма-излучения и сняли гамма-спектр. Дело в том, что аннигиляция позитрона с электроном всегда дает излучение длиной 0,0024 нм, но ионы позитрония двигались к детектору быстрее, чем нейтральные «атомы», потому что их ускоряло электрическое поле. Длина волны их излучения благодаря эффекту Допплера должна была сдвигаться в короткую сторону — тем сильнее, чем больше напряженность поля. И действительно, в полученном таким путем гамма- спектре был обнаружен дополнительный пик, положение которого зависит от напряженности ускоряющего поля. Подсчет показал, что один ион позитрония приходится на 10 000 нейтральных «атомов». Миллс полагает, что даже такая физическая диковинка, как ионы позитрония, может найти практическое применение. Например, они могут стать источником гамма-излучения, который будет легко «настраивать» на определенную длину волны, изменяя напряженность ускоряю* щего поля. А. ДМИТРИЕВ Искусственный ион Получен «ион позитрония» — структура из одного позитрона и двух электронов. 21
n*K)*"eM^ Komv ' т методы M-K\juilj ^ виной науки не СТрашеН \ Кандидат химических наук В. В. КОПЫЛОВ *ь ■ * \ * Mt&F*- %£«% Ш* «1 Гяят*
«Тогда огонь! — вскричал Азазелло,— огонь, с которого всё началось и которым мы всё заканчиваем» (М. А. Булгаков «Мастер и Маргарита»). Через испытания огнем или, шире, повышенными температурами рано или поздно проходят все материалы. Полимеры — не исключение. И проблема термостойкости полимеров и материалов на их основе отнюдь не частная. С каждым годом техника предъявляет к ним все более высокие требования по термостойкости, и химики не могут их, эти требования, не выполнять. КОМУ И ЗАЧЕМ Вопрос, вынесенный в подзаголовок, оборван посредине: кому и зачем нужна все возрастающая термостойкость полимерных материалов? Зачем она, скажем, авиаторам или создателям космической техники, понятно. Большие скорости, трение о воздух, аэродинамический нагрев — нужна теплоизоляция, причем по возможности легкая. Но не только им она нужна... Для птицефабрик один из главных бичей — эпизоотии, когда инфекция разносится по системе вентиляции. Избежать этого, казалось бы, просто — включить в систему приточно-вытяжной вентиляции бактериологические фильтры. Но ведь тогда и сами фильтры нужно время от времени дезинфицировать, а проще всего сделать это с помощью тепла, острым паром или горячим воздухом в автоклавах. Значит, для фильтров нужны термостойкие волокна. Такие волокна уже есть, фильтры из них выдерживают многократную стерилизацию хоть при 300°С и надежно защищают кур и уток от инфекций. Кстати, такие же фильтры оказались весьма полезны и на консервных заводах. Или другой пример. Мы уже привыкли покупать разные товары в прозрачной пленочной упаковке. В полиэтиленовых мешочках удобно транспортировать и хранить многие пищевые продукты. В такой упаковке можно их положить в холодильник, но, увы, не в духовку. А как было бы хорошо, если бы ту же утку централизованно выпотрошили, промыли, начинили яблоками и запечатали в термостойкий пакет: купил, подержал полчаса в духовке, распечатал и... Экономия времени, чистота и гигиена, сохранение всех кулинарных ароматов! Все это возможно, если вместо полиэтиленового пакета применить более термостойкий полимер. Вот только дорог он окажется. Но есть области, где особенно экономить не приходится. Пожарникам, например, для защитных костюмов жизненно необходимы термостойкие и огнестойкие полимерные материалы... Термостойкие полимеры нужны электротехнике. Часто вопреки нашему желанию электричество превращается в тепло. Потому без термостойкой изоляции не обойтись. В бытовых электроприборах с ролью электро- и теплоизо- лятора обычно справляются обычные бакелит, резина, иногда полиамиды. В более ответственных изделиях им на смену приходят гетероцепные и цикло- цепные полимеры, рассказ о которых впереди. Но и их термостойкость иногда оказывается недостаточной. Без высокотермостойких полимеппя никак не могут обойтись скоростные трамваи и поезда, да и самому обыкновенному автомобилю нужны тормозные колодки из термостойких материалов, способных выдержать пусть не очень большой, но многократный нагрев. И это — материалы на полимерной основе. Абсолютно необходимы термостойкие полимеры металлообработке. Для приклеивания керамических режущих кромок к основанию резца или фрезы нужен клей. Полимерный. Термостойкий. Для изготовления шлифовальных и режущих алмазных дисков прессуют смеси алмазного порошка с термостойким полимерным связующим. Примерно таким же способом делают и алмазные буровые коронки. Во всех этих примерах проглядывается одна закономерность. Наращивая термостойкость, одновременно наращивают и другие важные характеристики полимерных материалов — их прочность, устойчивость к действию агрессивных сред и т. д. Все в этом мире взаимосвязано... НЕ ТОЛЬКО АРХИТЕКТУРА С тех давних пор, как Йене Якоб Бер- целиус ввел в исследовательский обиход нынешнюю химическую символику, всякая работа химика-синтетика стала начинаться с проектирования. Проектирования молекул, их структуры. Можно спроектировать на бумаге любую молекулу — даже ту, которую мы пока не можем увидеть, ощутить, поскольку она еще не создана. Более того, опираясь на принципы и законы физикохимии, можно достаточно точно предсказать ее, этой молекулы, свойства. После этого остается «немногое»: придумать способ, как эту молекулу синтезировать, получить новое вещество, выделить его и очистить, чтобы потом, наконец, проверить соответствие реальных свойств предсказанным. В этом смысл и суть работы химика-синтетика. Сейчас известно более четырех миллионов различных веществ. Добрую четверть этого множества составляют полимеры. По последним научным публи- 23
кациям, макромолекулы обнаружены даже в составе звездной пыли. А у нас, на Земле, хотя набор крупнотоннажных полимерных материалов весьма ограничен, именно их производство растет быстрее, чем любых других... Если проследить эволюцию химических структур полимеров хотя бы за последние полвека и сопоставить с физическими свойствами, можно заметить любопытную особенность. Чертежи молекулярных структур (речь идет о полимерах промышленного производства) все усложнялись, при этом их прочность и термическая стабильноссь, как правило, возрастали. Рис. 1 дзет представление о «ступенях роста» термостойкости. Но вот вопрос: что понимать под термостойкостью? Каждый потребитель полимерных материалов толкует это понятие по-своему. Одного волнует, чтобы в условиях тепловых нагрузок не выгорапа, оставалась на месте хотя бы половина массы материала, другого же — чтобы материал в этих условиях сохранял хотя бы половину изначальной прочности. К тому же для одних специалистов существенно, чтобы материал выдержал в этих условиях хотя бы несколько секунд, другие же требуют стойкости долговременной, многолетней. Как всю эту разноголосицу согласовать? Естественно, что терминов много, и с одного технического языка на другой они практически непереводимы. Тут и термостойкость, и теплостойкость, и жаростойкость, и температуроустойчивость... Мы в этой статье будем пользоваться лишь одним из приведенных выше терминов, которым, кстати, чаще всего оперируют в науке о полимерах. Это термин «термостойкость». Естественно, что в основу химического его понимания положен химический же принцип: это те условия, при которых сохраняются без изменения состав и структура молекул испытуемого вещества. И очевидно, связи в этих молекулах. Прочность химических связей в молекуле, естественно, влияет на термостойкость. Первым в науке о полимерах соз- Л. «L 1 t7! M-'l \i нательно использовал это обстоятельство выдающийся советский химик Кузьма Андрианович Андрианов. Еще в 30-х годах, будучи сотрудником Всесоюзного электротехнического института, он предположил, а затем экспериментально доказал, что полимеры с Si—О-связями в главной цепи более термостойки, чем обычные органические полимеры. Оно - и не удивительно: прочность С—С-связи 83 ккал на моль, a Si—О-связи — 106. Предстояло выяснить, как, какими методами и из какого сырья получить такие полимеры — полисилоксаны. Андрианов не только нашел ответы на эти вопросы, но и разработал полный технологический цикл получения полисилоксановой электроизоляции. На опытной установке получение кремнийорганических полимеров началось в 1943 г., а в промышленности — с 945 г. С годами эта ветвь элементооргани- ческой химии разрослась, стала важным научным направлением. Варьируя структуру полимерной "цепи, вводя в нее и в ее окружение новые функциональные группы и разнообразные химические элементы, академик К. А. Андрианов, его сотрудники, ученики и последователи создали широкий спектр элементо- органических высокомолекулярных соединений и материалов на их основе. Некоторые из таких материалов способны сохранять состав и структуру при температуре 400—500°С. Впрочем, постоянство химического состава, когда речь идет о поведении полимеров в условиях температурных нагрузок, тоже не есть абсолютный критерий. Скорее это в меру условное понятие. В одних весьма солидных научных изданиях говорится, что полимер должен сохранять по меньшей мере 99% своей исходной структуры, а в других — не менее 90%. Есть также авторы, которые считают, что и половины достаточно. Словом,- единого критерия и тут пока нет. УСЛОЖНЕНИЕ СТРУКТУР Исторически сложилось так, что разработка и освоение производства каждого v'^ U Ш U По мере усложнения структуры полимеров растет и их термостойкость, в среднем на 50° С при переходе от одного семейства к другому. Здесь показаны* шесть основных семейств, шесть типов структур: I — линейные полимеры, 2 — циклоцепные, 3 — спирополимеры, 4 — классические лестничные, 5 — аллеиовые лестничные, 6 — паркетные. Стрелками показаны возможные места разрыва макромолекул 24
нового полимерного семейства (именно о семействах речь, а не об отдельных материалах) из шести, приведенных на рис. 1, требовали в среднем двадцати лет работы исследователей и технологов. При этом выигрыш в термостойкости обычно составлял 40—60°С. Структур- Ф ный подход к проблеме термостойкости позволил достичь упомянутого уже рубежа в 400—500°С. Почему усложнение структуры дает выигрыш в термостойкости, понять не трудно. Тепло, подводимое извне, вынуждает молекулы быстрее двигаться — поступательно, колебательно, вращатель но. Быстрее начинают двигаться и атомы, составляющие молекулы. Естественно, будучи связанными, они сначала колеблются, но когда атомы накопят достаточный запас энергии, их движение становится настолько интенсивным, что химические связи уже не в силах их удержать... Начинается распад молекулы, в том числе полимерной. Для каждого вида связи существует определенный критический рубеж — температура диссоциации. Соответствующее ему минимальное количество энергии называют энергией или прочностью связи. Что происходит после разрыва связи? Освободившиеся атомы могут разлететься далеко в разные стороны, каждый со своим запасом энергии, но могут и растерять этот запас, например, в последовательных столкновениях. Они вроде и готовы вновь образовать химическую связь, но для нее нужно найти подходящего партнера. В линейных полимерах точное воссоединение былых связей немыслимо: прежний партнер уже неведомо где, новым может стать только случайный сосед. Пусть даже все атомы, избавившись от избытка энергии, вновь вступят в связи, расположение этих связей будет случайным, прежняя структура полимера утрачена безвозвратно... И, как, следствие, будут потеряны те полезные свойства полимера, ради которых тратили сырье и энергию на его производство. Иначе дело обстоит в циклоцепных и спирополимерах, а тем более в полимерах с лестничной структурой. Если разрыв произошел в линейной части макромолекулы, ситуация ничем не отличается от той, что была в линейных полимерах. А вот если первый разрыв произошел в. «зацикленной» части молекулы, влияние соседей не позволит высвободившимся атомам уйти далеко, и спустя какое-то время былая структура восстановится. А нельзя ли каким-то способом увеличить прочность самой связи в молекуле полимера? Можно, но пока лишь одним способом — насыщать молекулы химическими связями как можно большей прочности. Сейчас уже нет нужды доказывать, что замена в полимерах С—С-связей на более прочные должна привести к повышению термостойкости. Это неоднократно подтверждено практикой. «Убить двух зайцев» — совместить два подхода (структурный и составным) — этот путь в отечественной науке о полимерах стал главным. Именно на этом пути в последние годы получены многие термостойкие полимеры. Основные цепи их молекул построены из атомов с самыми прочными связями, одновременно в структуру полимерных цепей введены циклические группировки. Иногда эти циклы столь объемны, что буквально «выпирают» из своих цепей, обрамляя их своеобразными петлями. Такие полимеры получили название кардовых (от латинского cardina — петля). Способы синтеза кардовых полимеров разработаны и изучены школой академика В. В. Коршака в Институте зле- ментоорганических соединений АН СССР. Структура одного из таких полимеров показана на рис. 2. В ЧЕМ ПОВИНЕН ВОДОРОД Подойдя к рубежу термостойкости 450—500°С, исследователи словно бы уперлись в невидимый барьер. Никакие ухищрения не помогали. Практически ничего не давали ни усложнение структуры, ни замена атомов углерода в главной цепи. В тщательно продуманных схемах синтеза что-то не срабатывало. Пришлось еще более детально, чем прежде, изучать механизмы термической деструкции полимеров. Изучение этого механизма осложняется разнообразием продуктов, образующихся при распаде. Исключительно редки случаи, когда продукты эти однотипны. Поистине уникальна термодеструкция политетрафторэтилена: он целиком деполимеризуется до исходного мономера, тетрафторэтилена, F2C = CF2. Почти у всех других полимеров, особенно у термостойких, в результате деструкции образуется смесь разных продуктов. Обычно их подразделяют на летучие, низкомолекулярные и нелетучие — коксовый остаток. Летучие в большинстве случаев удается разделить на индивидуальные вещества, определить точный состав и химическую структуру каждого из них. Правда, приходится вводить поправку на условия процесса, на возможность взаимодействия некоторых образующихся соеди- 25
Структурная формула одного из кардовых полимеров — полидиметилсилокси-1,7-клозо- додекабораидиила с включенными в основную цепь мощными «подвесками» бороводорода нений. Но это, в общем-то, уже дело техники. А вот коксовый остаток... Чаще всего это бурый или черный неплавкий и нерастворимый хрупкий порошок. Или спекшаяся смола непостоянного состава. Так же непостоянны и его свойства. Могут в нем идти и вторичные реакции... Систематический анализ сотен графиков, полученных на образцах одного и того же полимера, — поистине титанический труд. Здесь знаний и опыта мало — нужны еще и воображение, и интуиция, и чуточку везения... Фигурально говоря, эта часть работы исследователя подобна работе следователя. В какой-то момент становится ясно, что преступление (разрушение молекулы) совершено неким злонамеренным агентом. Но сложные взаимодействия первичных и вторичных продуктов, неустойчивость некоторых из них и как следствие непостоянство состава чрезвычайно затрудняют поиски непосредственного «виновника». Или нескольких, когда происходит «групповое нападение». Несколько лет назад в такой вот роли следователя-исследователя выступил А. Н. Праведников, ныне член-корреспондент АН СССР. Было известно, что процессы термодеструкции почти всех полимеров многостадийны. Вот и надо было выявить эти стадии. Оказалось, что для тех из них, которые удалось обнаружить в эксперименте, величина энергии активации колебалась от 30 до 70 ккал/моль. Но для процесса в целом обычно она была намного меньше — 15—25 ккал/моль. Это кажущееся противоречие указывало на цепной характер процесса термодеструкции. Развитию цепной реакции необходим некий агент-переносчик, как нейтрон — в цепной ядерной реакции. А здесь? Процесс идет в конденсированной фазе (твердом теле или вязкой жидкости), а развивается быстро и в любом микроскопическом участке материала. Значит, этот агент-переносчик должен обладать большой проникающей силой и высокой химической активностью. Большая проникающая сила — значит, наиболее вероятно, что у агента очень мелкие молекулы и либо его самого, либо активные продукты его вторичных превращений нужно искать среди летучих. Высокая химическая активность — значит, до конечных стадий процесса сам агент не дойдет, превратится в нечто более устойчивое, менее реакционноспособное. Отсюда вывод: чтобы выявить «закоперщика» процессов термической деструкции всех полимеров, нужно найти в них общее. Таким общим продуктом среди летучих оказался водород. Среди продуктов термической деструкции органических полимеров его находили почти всегда, но не придавали этому особого значения. А. Н. Праведников, соединив чисто химический подход к проблеме термостойкости с подходом термодинамическим, понял, что именно водород может и должен играть роль агента-переносчика. Но —фе молекулярный водород Н2. Для такой роли он недостаточно активен. Очевидно, водород атомарный? Он ведь обладает уникальной проникающей способностью — даже сквозь металлы может просачиваться. Разлагающийся полимер ему тем более не преграда. В то же В этой сложной полимерной молекуле нет, заметьте, ин единого атома водорода О с—с' с- - I ' с—с ч с - // -W о м о // -°\ N У —с о N N II II С С \ / 5 26
время атомарный водород весьма активен, достаточно активен, чтобы инициировать разложение любой органической молекулы. А превращаясь потом в более стойкие молекулы Н2, он выходит из игры под внешне безобидной маской ничтожной примеси в составе летучих 'продуктов. Тщательный расчет показал, что такая роль вполне по силам атомарному водороду даже при ничтожных его концентрациях. Этот вывод подтвердили синтезы нескольких модельных соединений, совсем не содержащих водорода! и испытание их термостойкости. В безводородном варианте удалось преодолеть пятисотградусный порог термостойкости. Полимер, строение которого показано на рис. 3, выдерживал температуры в 600СС. Тогда же стало ясно, почему самый термостойкий из известных сегодня органических полимеров (фирменное название «черный орлон», а по сути карбонизированный полиакрилонитрил) способен без разрушения выдерживать температуры до 1000°С. На всех стадиях пиролиза и карбонизации этого полимера происходило довыжигание остатков водорода из гетероциклических макромолекул, построенных по принципу лестничных. «Изгнание» водорода стало еще одним шагом на пути повышения термостойкости органических полимеров. Термостойкие полимеры — один из наиболее выразительных примеров того, как фундаментальные исследования, спустя некоторое время, необходимое на преодоление инерции сознания, начинают приносить сугубо практическую пользу. Приведенные примеры и еще сотни не приведенных — это поросль на фундаменте теории термостойкости полимеров. Рассказанное в предыдущих главах может породить у читателя мнение, будто все уже сделано — ив теории, и в практике. Это, конечно, не так. Сделано многое, но аппетиты потребителей растут быстрее, чем возможности химиков (особенно химиков, работающих в промышленности). И конечно, не все предсказания теоретиков реализованы. Известно, например, что некоторые ионные связи имеют прочность более 110 ккал/моль, а полимеров с такими связями пока практически нет. Иногда на пути термостойких полимеров встают неумолимые законы экономики. Синтезированы, в частности, полимеры с фосфазеновыми, карбора- новыми, ферроценовыми и иными группировками. Как и ожидалось, они оказались весьма термостойкими, но пока еще и весьма дорогими. Часто труднее всего бывает добиться стабильности свойств материала во времени. К примеру, сегодня мы можем создать полимерный материал, который будет выдерживать нагрев хоть до 1000°С, но лишь в течение нескольких секунд. Может, этого хватит для какого- то конкретного потребителя, а для другого нет. Какой запас термостойкости необходим? Ответить трудно. Приходится в лаборатории воспроизводить условия реальной эксплуатации изделия, моделировать его поведение, и лишь после этого решать — какой полимер тут подойдет. На это уходит слишком много времен и и сил. Хотелось бы, чтобы потребитель заранее ориентировался в возможностях химиков. А для лучшей ориентации приведем напоследок диаграмму, в которую вошли полимеры, группы полимеров, с указанием, какие тепловые нагрузки они способны выдерживать и в течение какого времени, сохраняя при этом хотя бы половину исходных свойств. «—Тогда огонь I —вскричал Азазелло, — огонь, с которого всё началось и которым мы всё заканчиваем»... * Диаграмма распределения полимеров по зонам термостойкости в системе координат температура — время. Цифрами обозначены верхние границы зон, в пределах которых сохраняют работоспособность следующие полимеры: 1 — полнолефнны, алифатические полиамиды, поливиинлхлорид, полиуретаны; 2 — полнацеталн, хлорированные полиэфиры, этилцеллюлоза; 3 — полнхлортрнфторэтнлен, полнвнннлнденфторнд; 4 — алкндные смолы, меламинальдегндиые и фенолфурфурольиые смолы, полнфеинленокснд, полнсульфоиоэфиры, поликарбонаты; 5 — полнакрнлаты, политетрафторэтилен, полиэпокснды, феиолальдегндиые смолы; 6 — полнкснлилеи, полибеизнмидазол, полнфеиилен; 7 — полнамндонмнды, полнимиды, полнснлоксаны; 8 — полнсопряженные жесткоцепные полимеры 27
Магнитный переворот в холодильном деле? Кандидат технических наук А. С. НРУЗЕ Охладить что-либо с плюс 20 до минус 30 намного труднее, чем нагреть до 1000 градусов. Холодильные машины сложны. И они совершенны — в том смысле, что в рамках принципа, который положен в основу их работы, сделано почти все возможное. Но в то же время, если взглянуть на холодильную технику непредвзято, она далека от совершенства. Оставим в стороне маломощные, дорогие и, естественно, редко используемые термоэлектрические холодильники. Во всех других по трубам циркулируют холодильные агенты, которые попеременно превращаются в жидкость при высоком давлении (а температура при этом нередко превышает 100°С), а-потом кипят при низкой температуре. Правда, есть и применяются изредка воздушные холодильные машины, но и в них давления и температуры выше обычных. Вот если бы существовала машина, давление в которой не более атмосферного, а рабочее тело не превращается то и дело из газа в жидкость... Между тем такая машина существует. Но прежде чем рассказать о ней, несколько слов о принципе искусственного охлаждения. Наука твердо установила, что теплоту от охлаждаемого предмета можно отвести только к предмету с еще более низкой температурой. Поэтому задача холодильной техники сводится, по существу, к тому, чтобы создать объекты (поверхности, потоки жидкости или газа и т. п.) более холодные, чем те, от которых отводится тепло. Независимо от метода, с термодинамической точки зрения дело сводится вот к чему. Берут вещество, степень упорядоченности которого (энтропия) зависит от температуры и еще какого- нибудь параметра — скажем, давления. Изменяя этот параметр (в частности, повышая давление), вещество упорядочивают, то есть снижают его энтропию. Температура при этом повышается. Затем теплоту отводят в окружающую среду, температура снижается до прежнего уровня. И наконец, возвращают к первоначальному значению тот самый измененный параметр (например, снижают Принцип получения низких температур с позиций термодинамики. Изменяя какой-либо параметр — давление, величину внешнего магнитного поля и т. д. — и отводя выделившуюся теплоту, уменьшают энтропию системы. (Если эти два процесса идут одновременно, ломаную сплошную линию на графике надо заменить пунктирной.) Затем в изоляции от окружающей среды, то есть при постоянной энтропии, восстанавливают значение параметра, н температура понижается энтропия 28
давление). Если тепловая изоляция надежна, то температура становится ниже исходной — что ч и требовалось. Все это наглядно изображено на обычной диаграмме «энтропия — температура». Такова основа. Все остальное — это усовершенствования и 'модификации, связанные с удобством эксплуатации, с экономикой, с техникой безопасности. Холодильная техника, начиная с прошлого* века, развивалась несколько однобоко. Главным способом воздействия на рабочие вещества было и оставалось изменение давления: почти в каждом холодильном устройстве есть компрессор. Но разве этот путь единственный? Конечно, нет. Можно, к примеру, изменять внешнее магнитное поле, в котором находится рабочее вещество. Такой метод — не новинка, его используют в физических лабораториях уже несколько десятков лет. В качестве рабочего вещества берут соли типа квасцов или же некоторые органические соединения с парамагнитными свойствами, например (С5Н702K • Fe. Впрочем, этот способ охлаждения, известный как , «адиабатическое размагничивание», применялся только при температурах, близких к абсолютному нулю, и практического значения не имел. Дело в том, что энтропия парамагнитного вещества складывается из трех составляющих — энтропии кристаллической решетки, энтропии электронов и энтропии магнитных моментов атомов. Изменение внешнего магнитного поля влияет только на третью, магнитную компоненту. При очень низких температурах решеточная и электронная составляющие малы, так что воздействие на магнитную составляющую ощутимо. Но при более высоких температурах эффект практически неразличим — его затушевывает тепловое хаотическое движение. Однако в последнее время положение несколько улучшилось. Во-первых, подобраны вещества из числа ферромагнетиков, которые в обычных условиях при изменении индукции магнитного поля ощутимо меняют температуру. . Во-вторых, мощные магниты с полем 10 тесла (или, если вам привычнее, 105 гаусс) сейчас не редкость. Значит, есть основа, чтобы попытаться сделать магнитную холодильную машину, способную работать при температурах, которые нужны, скажем, для домашнего холодильника. Действующая модель магнитной холодильной машины уже построена. Результаты испытаний вселяют надежду, хотя до совершенства этой машины еще очень и очень далеко. Тем не менее конструкция ее проста, работа идет при атмосферном давлении, температур, существенно превышающих комнатную, нет вовсе. Правда, необходим очень сильный магнит — в опытах индукция магнитного поля достигала 7 тесла. В общих чертах, весьма схематично, модель показана на рисунке; на странице 30 — диаграмма «температура — энтропия». Тем читателям, которых заинтересуют подробности, порекомендуем обстоятельную статью А. М. Архарова с соавторами в журнале «Холодильная техника», 1980, № 8. Итак, между полюсами магнита! закреплен неподвижно пакет пластин из рабочего вещества — металлического гадолиния. Пакет заключен в цилиндр из немагнитного материала, цилиндр заполнен незамерзающей жидкостью — смесью воды со спиртом. Он может свободно двигаться вверх и вниз, а жидкость при этом просачивается между пластинами и омывает рабочее вещество. Принцип работы магнитной холодильной машины. При включении магнита в пакете гадолиниевых пластин выделяется теплота (А). Цилиндр с жидкостью движется вверх, жидкость снимает теплоту с пластин, снижая их температуру до комнатной (Б). Магнит выключается, температура пластин резко понижается (В). Цилиндр перемещается вниз, возвращая систему к исходному состоянию (Г). При каждом таком цикле некоторое количество теплоты переносится от нижнего края цилиндра к верхнему 29
Когда цилиндр находится внизу, включается магнит, и его поле упорядочивает магнитные моменты атомов гадолиния. Температура пластин возрастает, так как выделяется теплота намагничивания. Потом цилиндр перемещают вверх, жидкость движется в щелях между пластинами и охлаждает их. Когда цилиндр поднят, а температура пластин снижена почти до начального уровня, магнит выключают. Причина, установившая порядок в рядах атомов гадолиния, исчезает, магнитные моменты вновь ориентируются хаотически. Необходимая для этого энергия поступает от жидкости. Так как цилиндр в этот момент поднят, то в нижней его части жидкость становится холоднее. Завершая цикл, цилиндр опускается, жидкость еще раз просачивается между пластинами — и система возвращается к начальному состоянию. В каждом цикле некоторое количество теплоты можно передать от какого-либо охлаждаемого объекта к нижней, холодной части цилиндра. Поскольку температура верхней его части в определенные моменты немного выше комнатной, то теплота сбрасывается в окружающую среду. Таким образом, магнитная холодильная машина, не будучи исключением из правила, работает как тепловой насос: перекачивает теплоту с низкого температурного уровня в окружающую среду. Испытание такой модели показало, что после полусотни циклов возникает стационарная разность температур, более 45 градусов. И хотя устройство выглядит пока довольно неуклюже и явно не годится для практического применения, его работоспособность продемонстрирована. Правда, отводимый поток теплоты измерялся лишь ваттами, но нет принципиальных препятствий, мешающих достичь и нескольких киловатт. Для магнитных холодильных машин предлагают и роторные конструкции (одна из возможных схем показана на рисунке). Заметим, что магнитное поле, необходимое для перекачки теплоты, остается практически неизменным: его энергия не расходуется. Так что подошел бы и постоянный магнит, будь он только достаточно СИЛЬНЫМ. А помимо названных достоинств, магнитные холодильные машины должны быть, по оценкам, компактнее нынешних, да и подведенную энергию они, похоже, используют эффективнее. Об экологической чистоте и говорить не приходится: ни фрео- нов, ни аммиака... Вырисовывается вроде бы радужная картина. Не пора ли бросить все силы на разработку и производство магнитных холодильных машин? Нет, не пора; а будь это так, не пришлось бы ставить вопросительный знак в заголовке. Все названные выше привлекательные качества присущи магнитной холодильной машине как таковой. Мы молча считали, что магнитное поле, необходимое для ее работы, существует как нечто заданное. Но если рассматривать машину вкупе с магнитом (а они неразделимы), то картина сразу мрачнеет: магнит непоправимо портит все удельные показатели. Холодильная машина оказывается слишком громоздкой и тяжелой. И есть еще энергетические показатели... Современная техника знает магниты трех видов: постоянные, сверхпроводящие и электромагниты. Первые со- Цикл магнитной холодильной машины; процессы в рабочем веществе описаны в пояснениях к предыдущему рисунку. Цикл можно видоизменить, если двигать цилиндр, не дожидаясь, пока магнитное поле достигнет максимальной напряженности (или нуля при размагничивании); это показано пунктирными линиями. Обратите внимание, что цикл здесь в отличие от традиционного замкнутый, а значит, охлаждение идет непрерывно энтропия 30
вершенно не потребляют энергии, но их поле недостаточно сильно для магнитных холодильных машин. Даже в лучших экземплярах поле раз в пять слабее, чем требуется для приличного охлаждения; к тому же постоянные магниты создают поле в очень малом объеме — кроме крупинки рабочего вещества туда ничего не поместить. Впрочем, микроохладители, отводящие теплоту крохотного объекта, вроде фотосопротивления, могут в принципе работать с постоянным магнитом, но говорить об изменении облика холодильной техники, увы, не приходится. Следующий кандидат — электромагнит, основательно изученный и много лет используемый. Теория гласит, а эксперимент подтверждает, что для получения магнитного поля с индукцией 5—10 тесла в цилиндре диаметром 10 сантиметров необходимо располагать электрической мощностью от 0,5 до 2 мегаватт. Магниту, использованному в модели, требовалось для работы около 1 мегаватта. При этом модель перекачивала лишь десятки ватт, то есть холодильный коэффициент прямо-таки микроскопический. С такими энергетическими показателями — никаких надежд составить конкуренцию не только компрессионным, но даже термоэлектрическим машинам... Остались, наконец, сверхпроводящие магниты, которые, безусловно, на голову выше прочих. Чтобы поддерживать стационарное магнитное поле, к сверхпроводящему соленоиду вообще не надо (при определенных условиях) подводить электроэнергию: ток, однажды введенный в обмотку, циркулирует по ней неопределенно долго. Правда, в материалах, доступных для изготовления таких обмоток, сверхпроводимость возникает только при температурах жидкого гелия, для получения которого, в свою очередь, тоже нужна энергия; следовательно, энергию, затраченную на ожижение гелия, надо включить в расходную часть. Однако эта составляющая не так уж и велика — при нынешних успехах криогеники жидкого гелия тратится совсем немного. Но сразу другая загвоздка: холодильная установка со сверхпроводящим магнитом теряет такие привлекательные свойства, как простота, отсутствие высоких давлений и температур. Ведь сверхпроводящий магнит с гелиевым ожижителем — сложное и дорогое сооружение. Конечно, техника развивается стремительно, и не исключено, что сверхпроводящие магниты станут объектом массового производства. Но все равно для ожижения гелия (или водорода, или азота — когда будут созданы сверхпроводящие материалы, работающие при более высоких температурах) используют те же «старинные» методы охлаждения с неизбежными компрессорами. Технический нонсенс: чтобы простая машина нового ти па работала, е й надо придать сложную машину старого типа... Пора уже сделать вывод. Вот он: говорить о «магнитном перевороте» преждевременно. Но он может произойти, как только появятся простые, доступные, потребляющие мало энергии, дешевые источники сильного магнитного поля. Когда это произойдет и что это будут за магниты? Гадать не хочется. Подождем. вспомогательная жндность сброс теплоты ^Щ в онружающую сред?! Схема роторной магнитной холодильной машины. Ротор из рабочего вещества пронизан сквозными каналами для прохода вспомогательной жидкости. Участки ротора, входящие в зазор магнита, при вращении намагничиваются. В этот момент через каналы начинает течь жидкость, отводя теплоту намагничивания. Покидая магнитный зазор, участки ротора размагничиваются и получают возможность поглощать теплоту из жидкости, которая циркулирует в другом, рабочем контуре 31
Созидательное разрушение Когда вещество находится в твердом состоянии, оно, как правило, максимально устойчиво к различным внешним воздействиям: обычно химические превращения несравненно легче идут между газами и жидкостями, в растворах и расплавах. Однако иногда реакции протекают и при соприкосновении твердых тел. Так, при ударе стального кресала о кремень рождаются искры, способные воспламенить трут; при ударе бойка по капсюлю происходит выстрел; при растирании смеси цинковой пыли и серы начинается бурная реакция образования ZnS. Долгое время реакции между твердыми телами считались довольно большой редкостью и их изучению почти не уделялось внимания. Но в' последние годы подобные процессы стали предметом многочисленных исследований, поскольку выяснилось, что с реакциями твердых тел люди сталкиваются, часто сами того не подозревая, буквально на каждом шагу- ЧЕМ МЕЛЬЧЕ — ТЕМ ЛУЧШЕ В чем заключаются различия между процессами взаимодействия твердых тел, с одной стороны, и жидкостей и газов — с другой? Чем проще изучаемая система, тем легче искать закономерности, которым подчиняется ее поведение. Самая простая физико-химическая система — это так называемый идеальный газ. Его основные свойства таковы: размерами частиц идеального газа можно пренебречь в сравнении со средними расстояниями между ними; частицы движутся совершенно хаотически; взаимодействие частиц ограничивается абсолютно упругими соударениями. Разумеется, в природе идеального газа не существует — больше всего на него похож разве что инертный одноатомный газ гелий, да и то при не слишком низкой температуре и не слишком большом давлении. Тем не менее, пользуясь понятием идеального газа, удалось сформулировать основные Законы, которым подчиняются с достаточно хорошей точностью и реальные газы. В частности, и законы, по которым происходит их химическое взаимодействие. Главное положение химической кинетики — учения о скоростях химических реакций — заключается в том, что частицы реагируют между собой только при соударениях и только в том случае, если их кинетическая энергия превышает некоторое пороговое значение, называемое энергией активации. На основании этих элементарных исходных посылок было выведено основное соотношение химической кинетики — уравнение Ар- рениуса, связывающее величину константы скорости химической реакции с энергией активации и температурой.. Уравнением Аррениуса хорошо описываются реакции, протекающие и в жидкой фазе. Конечно, в этом случае картина намного сложнее, чем в газе, — в жидкости частицы движутся уже не совершенно независимо друг от друга, но все равно результат их взаимодействия определяется единичными столкновениями. А как могут реагировать Друг с другом твердые тела? Их частицы крепко привязаны к своим местам, и только поверхностный слой допускает прямые контакты реагентов, способные привести к взаимодействию. Значит, твердые тела будут реагировать друг с другом тем легче, чем больше их удельная поверхность, то есть поверхность, приходящаяся на единицу объема. А эта величина тем больше, чем сильнее вещество измельчено. Об этом были прекрасно осведомлены еще алхимики, измельчавшие в своих ступах твердые реагенты. Измельчение твердых реагентов широко используется и в современной технологии. Но до недавнего времени было принято считать, что при дроблении вещества происходят лишь количественные изменения: раз скорость реакции определяется величиной удельной поверхности, то эффект будет пропорциональным степени измельчения. 32
Вместе с тем иногда сильное измельчение приводит к поразительным эффектам: например, очень тонкий порошок железа обретает способность самовоспламеняться на воздухе; взвешенная в воздухе мучная, угольная и сахарная пыль становится взрывоопасной; у сильно измельченных веществ оказываются и иные физические свойства, чем у монолитных образцов, — например, температура плавления. Но главное, выяснилось, что сам процесс разрушения твердых тел сопровождается многочисленными химическими и физическими явлениями — механохимическими и механо- эмиссионными. ЕСЛИ НАДАВИТЬ НА МОЛЕКУЛУ Что произойдет, если сильно надавить, скажем, на кристалл кварца? Конечно, он разрушится. Это значит, что его удельная поверхность увеличится, что, конечно, потребует затраты энергии. Но оказывается, раскалывание кристалла кварца сопровождается не только образованием новых поверхностей: при этом из них вылетают электроны с энергией около 100 килоэлектрон-вольт. При разрушении бумаги рождается электромагнитное излучение, при измельчении кристаллических ферментов их каталитическая активность уменьшается, что свидетельствует о разрушении макромолекул. Об этих и других не менее удивительных наблюдениях рассказывали участники VIII Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел, состоявшегося в сентябре прошлого года в Таллине. Вот еще некоторые любопытные факты, свидетельствующие о Схема и принцип действия УДА-установки (А — двигатели, Б — кожух, В— роторы, Г— пальцы) том, что механическое разрушение твердых тел сопровождается многими интересными и не всегда еще понятными явлениями. Например, на первый взгляд при полировании стекла происходит простое механическое разрушение материала абразивным порошком. Однако оказывается, что в действительности все гораздо сложнее: во время полировки происходит целый комплекс физико- химических превращений, в которых участвуют не только само стекло и абразивный порошок, но и смола, с помощью которой порошок крепится на полировальном круге. В результате растворимость стекла в воде значительно возрастает, и в действительности полировка оказывается не столько механическим, сколько физико-химическим процессом. Известно, что со временем полимеры стареют — теряют первоначальные свойства. Особенно быстро этот процесс идет на свету и при механической нагрузке, когда полимер испытывает сильные деформации. Оказывается, и в этом случае большое значение имеют меха- нохимические процессы: под действием нагрузок происходит механокрекинг полимерных цепей, сопровождающийся сложными вторичными реакциями. Но это же явление можно использовать и для полезной цели: при измельчении каучуков в присутствии тех или иных добавок происходит их химическая модификация; вибропомол различных мономеров приводит к их полимеризации, причем в этих условиях макромолекулы образуются даже из таких стабильных молекул, как бензол или пиридин. А диспергирование металлов в присутствии полимеров приводит к образованию металлополимеров, которые можно использовать в качестве защитных покрытий. 2 «Химия и жизнь» № 1 зз
Эмиссионные явления, происходящие в твердых телах под действием механических нагрузок, тоже способны служить практике. Например, готовящиеся землетрясения сопровождаются возникновением аномалий электрического поля Земли и излучением электромагнитных волн, что может служить признаком надвигающейся катастрофы. По эмиссии электромагнитных и акустических сигналов можно судить о влажности горных пород. Люминесценция, возникающая в стеклопластиках под нагрузкой, позволяет изучать механизм разрушения этих материалов... Но самые удивительные явления начинаются тогда, когда механическое во здействие на вещество служит не просто инициатором механохимических превращений, а приводит к его активации. В ГОСТЯХ У «БЕЛОГО КАРЛИКА» Примерно тридцать лет назад было обнаружено, что если твердое вещество не просто измельчать, а разрушать мощными механическими импульсами, то оно приобретает новые физико-химические свойства, сохраняющиеся на протяжении достаточно длительного времени, до нескольких месяцев. Этот метод, названный ударной активацией, удалось с успехом применить для многих практических целей. Например, если известково-песчаную смесь пропустить через специальное приспособление, в котором каждая частичка вещества испытывает несколько быстро следующих друг за другом ударов, каждый из которых наносится со скоростью около 250 м/с, то образуется вяжущий материал, названный силикальцитом и широко используемый при изготовлении строительных панелей. Прочность силикальцита в 2,5 раза превышает прочность аналогичного материала, получаемого измельчением песка обычными методами. Может быть, измельчение песка методом ударной активации эффективно потому, что при этом повышается удельная поверхность составляющих его частичек? Ничего подобного: специальные исследования показали, что свойства материалов различаются и в том случае, если их удельные поверхности равны. Но самое удивительное заключается в том, что в результате ударной активации значительная часть затраченной энергии (до 30%) аккумулируется самим материалом, не выделяется в виде тепла. Установки для ударного активирования различных материалов (не только известково-песчаных смесей, но и бумаги, и резин, и полимеров, и даже металлов) производятся таллинским СКТБ «Дезинтегратор»; сокращенно эти установки называются УДА (универсальный дезинтегратор-активатор) и уже широко используются в народном хозяйстве для разных целей. И все же причина и механизм происходящих явлений, происходящих в УДА-установках, до сих пор остаются загадочными. Конструкция УДА-установки в принципе весьма проста. В ней есть два мотора, вращающие в противоположные стороны роторы, снабженные металлическими «пальцами» (см. рисунок). Вещество, подлежащее ударной активации, подается в центр ротора и отбрасывается наружу центробежной силой. При этом частички испытывают несколько быстро следующих друг за другом ударов, рикошетируя от пальцев, расположенных в последовательных рядах. Скорость ударов достигает 450 м/с, а ускорение, которое при этом испытывает вещество, может превышать ускорение свободного падения в 400 миллионов раз. Много это или мало? Воспользуемся таким сравнением. Существуют звезды, называемые белыми карликами. Эти звезды замечательны тем, что их вещество спрессовано до чудовищной плотности, превышающей плотность воды примерно в миллион раз. Считается, что при этом атомы как бы ломаются и составляющие их элементарные частицы сплавляются в материал, обладающий необычными свойствами. Расчеты * показывают, что вещество «белых карликов» должно обладать удивительными механическими характеристиками, например необычайно высокой прочностью («Химия и жизнь», 1980, № 7, с. 31). Но ведь в УДА-установках вещество подвергается, пусть и кратковременно, действию даже более мощных сил, чем на поверхности «белого карлика». Так не в этом ли кроется загадка активации вещества мощными ударными импульсами? Систематическое исследование механохимических и механоэмиссионных явлений по сути дела еще только начинается. Теория многих обнаруженных эффектов еще во многом неясна. Но коль скоро методы механохимии уже дают интересные практические результаты и сулят еще более увлекательные возможности, их стоит применять, не дожидаясь разрешения теории. Разве история науки и техники не знает многочисленных примеров, когда те или иные технологические приемы успешно использовались задолго до того, как им было дано научное обоснование? В. БАТРАКОВ 34
MJKb. Лаборатория у Нотр-Дам 1— j MHOI Многоуважаемая редакция, с большим удовольствием и волнением прочитал статью о профессоре А. Е. Чичибабине, которую написал академик И. Л. Кнунянцkg*X*rMfiя и'йШЭтт* 1981, № 6К * Разрешите поделиться с Вами некоторыми сведениями о Чичибабине и его супруге Вере Владимировне. Я имел честь работать у него в лаборатории клиники Hotel- Dieu (напротив Notre-Dame de Pans), директором был профессор Tiffeneau. В 1932 году Алексей Евгеньевич перешел работать в College de France. После его смерти там организована витрина с образцами полученных им соединений, а комната, где он работал, названа его именем. Чичибабин был заслуженным членом общества французских докторов (наук) и инженеров. Часто выступал с лекциями в разных научных обществах. Я часто встречался с Верой Владимировной. Она говорила о трагической смерти дочери Наташи и рассказывала об этом со слезами на глазах. Чичиба- бины хотели вернуться в Москву — помешала война и болезнь Алексея Евгеньевича. Последний раз я видел Веру Владимировну в 1956 году у нее на квартире в Париже. Она жила вместе с русской женщиной- врачом, которая ранее лечила и ее мужа. Вера Владимировна умерла 11.III.1960 года. Похоронена, как и муж, на кладбище Sainte Genevieve de Bois (около Парижа). Считаю своим долгом сохранить ее память для потомства. Имя Чичибабина чтят и в Югославии. Большой его портрет ьч хранится в Музее природных наук в Загребе; в лаборатории химии и биохимии на медицинском факультете Загребского университета, который расположен в Риеке (я руководил ею до выхода на пенсию), находится его бюст, а также оттиски всех его работ. Помню еще, что Чичибабин и супруга очень тепло говорили о его московских сотрудниках, а особенно хорошо о сотруднике Кнунянце. Быть может, это и есть академик? С совершенным почтением профессор Евгений ЦЕРКОВНИКОВ, Риека, Югославия Еще раз о восстановлении аккумуляторов Во втором номере «Химии и жизни» за 1981 г. была опубликована консультация о десуль- фатации свинцово-кислотных аккумуляторов. Я не согласен с утверждением читателя М. С. Воронина, что раствор этилен диаминтетрауксуснокис- лого натрия (трилона Б) в аммиачной воде не дает хороших результатов. В 1966 году мной и моими коллегами был разработан способ химической десульфатации (авторское свидетельство № 208062). Суть его в следующем: промывка аккумулятора водно-аммиачным раствором, содержащим 2% трилона Б и 5% аммиака, и электролитическая десульфатация. Между этими операциями аккумулятор тщательно промывают дистиллированной водой. Мне кажется, что читателю не удалось применить этот метод потому, что он не учел некоторые его специфические особенности. А именно: перед промывкой раствором трилона Б аккумулятор необходимо зарядить, а затем тщательно промыть несколько раз дистиллированной водой. Обработка раствором трилона Б должна идти в течение 30—40 минут, после чего жидкость сливают, аккумулятор промывают дистиллированной водой, заполняют электролитом нормальной плотности и заряжают обычным способом. Если же по какой-либо причине произойдет сильное (пусть даже полное) вымывание сульфата свинца, то в этом случае следует вспомнить способ, применявшийся при разработке первых свинцово-кислотных аккумуляторов. В то время обе пластины делали из губчатого свинца, а активную массу формировали многократным повторением цикла зарядки-разрядки до достижения требуемой емкости. С помощью этого метода мы восстановили 32 аккумулятора, не поддававшихся десульфатации электролитическим путем. После этого все аккумуляторы работали нормально в течение полугода, а емкость некоторых из них даже стала выше. Десульфатация одного аккумулятора типа 6-СТ-54 обходилась в 2 руб. 75 коп.— с учетом стоимости реактивов, электроэнергии и проч. Как видите, не очень дорого. Г. Л. ШЕВЧЕНКО, пос. Купавна, Московская обл. Банк отходов ПРЕДЛАГАЕМ отходы, образующиеся при литье под давлением деталей из поликарбоната, переработанные дроблением. Температура размягчения материала 160°Cf температура переработки 220—280°С, индекс расплава не ниже 6 гх10 мин. Количество отходов 3 т в год. Киевское производственное объединение реле и автоматики. 252180 Киев-180, бульвар И. Лепсе, 6 ПРИОБРЕТЕМ пластифицированные отходы ПВХ светлых тонов в виде гранул, пленки, листов, небольших литников B0—50 мм). Кишиневский ДОК «Копхозстрой». 277029 Кишинев, Мун- чештская ул., 623. 2* 35
Технологи, внимание! Лазерный луч над мостовой В загрязнение городского воздуха до сих пор значительную лепту вносят автомобильные двигатели. Для борьбы с этим злом очень важно быстро и достаточно точно определять концентрацию вредных веществ в отработавших газах каждого автомобиля. Не менее важно оценивать загазованность городских магистралей — чтобы регулировать интенсивность движения, вовремя переводить транспортные потоки в другие русла. Лазерный измеритель концентрации сернистого ангидрида, разработанный на кафедре физики Московского автодорожного института На кафедре физики Московского автодорожного института разработан прибор, позволяющий быстро измерять загазованность городских магистралей: лазерный трассовый измеритель концентрации сернистого газа. Оптический квантовый генератор A) излучает в области поглощения сернистого ангидрида; для точной настройки длины волны предусмотрен особый блок B). Лазерный луч раздваивается: одна часть излучения попадает в фотоэлектрический умножитель C), а другая, дважды пройдя загазованную трассу — для этого в приборе есть отражатель D), посылается зеркальным телескопом E) на электронный умножитель F). Оба сигнала сходятся в блоке приема и обработки сигналов G). По соотношению их интенсивности и можно судить о концентрации S02 в воздухе. Лазера с частотой, перестраиваемой в широком диапазоне, к сожалению, нет. Так что определять одним прибором все токсичные компоненты автомобильного выхлопа нельзя. Однако по концентрации одной из составляющих ЭТОГО ЯДОВИТОГО букета вполне достоверно можно судить и о концентрации других. Таким ключевым компонентом может служить двуокись азота, для определения которой можно использовать лазер ЛЖИ-401, выпускаемый серийно. Сейчас для крупных городов разрабатывают автоматические системы, которые будут регулировать транспортные потоки. В Москве, например, в скором времени должна начать работать одна из таких систем — система «Старт». Лазерные измери тели токсичных выбросов могут вписаться в сложную схему городского электронного регулировщика. Управляющая транспортными потоками ЭВМ будет принимать свои решения с учетом чистоты воздуха на автомагистралях. Кандидат химических наук Г. А. БАЛУЕВА По материалам журнала «Автомобильный транспорт», 1981, № 3, с. 51—52 Сварное сердце Каркас протеза сердечного клапана делают из технически чистого титана марки ВТ1-0. Этот металл нетоксичен, обладает хорошими тромборезистентными свойствами и достаточно высокой коррозионной стойкостью в биологической среде. На поверхности клапанов, проработавших в организме человека в течение 8—10 лет, не обнаружено никаких следов коррозии. Однако у титана ВТ 1-0 есть свои недостатки. Сейчас обычно применяют цельноточеные каркасы, изготовление которых сложно и трудоемко. Сварные клапаны проще и почти вдвое дешевле. Но сварка титана ВТ1-0 связана с определенными трудностями, поэтому конструкторы искусственных сердец заинтересовались титановым сплавом АТ-3, который также не содержит токсичных легирующих добавок. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте по защите металлов от коррозии исследовали коррозионное поведение цельных и сварных образцов титана ВТ1-0 и титанового сплава АТ-3. Испытания проводили в физиологическом растворе «Д @,8% NaCI) при температуре 40° в условиях естественной аэрации. И чистый титан, и сплав проявили высокую стойкость, причем сварные образцы не уступали в этом отношении цельным. 1 1 36 3 -*■ г А ТТ Л —(+*- -< ' ТТ п I
Для проверки механических характеристик и долговечности сварных конструкций были проведены стендовые испытания, которые имитировали работу протеза в организме человека. Клапаны подвергались воздействию знакопеременных механических нагрузок в физиологическом растворе. При этом частота изменений нагрузки значительно превышала среднюю частоту сокращения сердечной мышцы — 60 ударов в минуту. И сварные клапаны благополучно отработали такое число циклов, которое равнозначно 10—12 годам службы в организме человека, хотя нагрузки на каркас в 5—7 раз превышали естественные нагрузки на сердце. Все эти результаты обнадеживают. Однако их еще недостаточно, чтобы передать титановый сплав хирургам. Риск здесь недопустим. Поэтому предстоят новые испытания. «Защита металлов». 19В1, № 2, с. ISO Сообщения из заводских газет Стерлитамакское производственное объединение «Каустик» выпускает новое средство для химической прополки полей — триаллат. Этот препарат уничтожает овсюг, один из самых распространенных сорняков средней полосы. Триаллат эффективен при возделывании льна и некоторых зерновых культур. «Химик» (Стерлитамакское ПО «Каустик»), 1981, № 17 На Нижнетагильском заводе пластмасс разработана технология получения высококачественных шампуней из моноэфиров — отходов производства пластификатором. «Химик» (Нижнетагильский завод пластмасс), 1981, № 38 На производстве хлористого аммония Сумгаитского производственного объединения «Сумгаитхимпром» пущена установка для полной очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха от хлористого водорода и окиси углерода. «Химик» (ПО «Сумгаитхимпром»), 1981, № 38 На Карагандинском заводе синтетического каучука из металлических отходов, которые образуются в производстве барабанов для карбида кальция, изготовляют кровельный материал для садовых домиков, гаражей и других хозяйственных построек. «Химик» (Карагандинский завод синтетического каучука), 1981, № 19 Что можно прочитать в журналах Об использовании концентрированной солнечной энергии для получения ацетилена («Гелиотехника», 1981, № 3, с. 55—58). О передаче этана по трубопроводам («Газовая промышленность», 1981, № 7, с. 8, 9). О новых раствбрах для абсорбционных холодильных машин («Холодильная техника», 19В1, № 5, с. 43—4В). О применении ультразвуковой обработки для интенсификации склеивания («Пластические массы», 1981, № 7, с. 34, 35). О новом стекловолокнистом конструкционном пластике («Пластические массы», 1981, № 8, с. 58—60). О новых антиокислительных присадках для моторного топлива («Химия и технология топлив и масел», 1981, № 7, с. 21—23). О спектрофотометрических и люминесцентных методах определения бериллия («Заводская лаборатория», 19В1, № 5, с. 3—6). О новом ингибиторе коррозии («Кокс и химия», 1981, № 8, с. 52). Об использовании отвальных шлам о в производства перманганата калия для получения высокопрочного строительного материала («Химическая технология», 19В1, № 4, с. 29, 30). О химической очистке выпарных аппаратов от органических отложений («Бумажная промышленность», 1981, № 7, с. 18, 19). О латексном составе для антикоррозионной защиты химического оборудования («Лакокрасочные материалы и их применение», 1981, N9 4, с. 10). О долговечности конструкций из ячеистого бетона («Бетон и железобетон», 1981, № В, с. 18, 19). О звукоизоляционном материале из изношенных шин («Автомобильная промышленность», 1981, № 7, с. 28, 29). Об экспресс-методе определения токсичности отработавших газов («Автомобильный транспорт», 19В1, № 7, с. 54, 55). О чистке оптических деталей из полимерных материалов («Оптико-механическая промышленность», 1981, № 7, с. 26— 2В). О применении синтетических дубителей для .обработки овчин («Кожевенно-обувная промышленность», 1981, №7, с. 22—24). Об использовании осадков городских сточных вод в качестве удобрения («Водоснабжение и санитарная техника», 19В1, № 7, с. 4, 5). Об использовании сточных вод маслодельно-сыродель- ного завода для полива кормовых культур («Молочная промышленность», 1981, № 7, с. 19—21). О рентгенорадиометриче- ском обогащении полезных ископаемых («Цветные металлы», 1981, № 7, с. 92—94). Об использовании прибал-j тийских горючих сланцев («Горючие сланцы», 1981, № 5, с. 1—6). 37
Станция в тайге 1. РЕЛИКТЫ Звери третичной эпохи Земли не изменили своей родине, когда она оледенела, и если бы сразу, то какой бы это ужас был тигру увидеть свой след на снегу! Так остались на своей родине и страшные тигры, и одно из самых прекрасных в мире, самых нежных и грациозных существ — пятнистый олень, и растения удивительные: древовибный папоротник, аралия и знаменитый корень жизни жснь шень... М. М. ПРИШВИН 1933 Леса Южного Приморья не похожи ни на какие другие. Причудливо перемешались здесь север и юг, холодная Сибирь и влажные субтропики. Рядом с лиственницей растут лианы, рядом с елью — граб и тис, на горных склонах на широте Крыма — заросли кедрового стланика... Все это наследие древней геологической истории. Сюда не доходили льды великих оледенений, и пришельцы с севера, появившиеся здесь в эпоху гло- Один из обитателей дендрария Горнотаежной станции — метасеквойя болотная, переходная форма от папоротников к хвойным, миллионы лет назад вымершая на всей Земле, кроме Южцбго Китая бальных похолоданий, так и не смогли совсем вытеснить обитателей теплых, влажных лесов третичного периода. Если где-нибудь в Сибири или в Северной Европе доледниковые реликты считают единицами, то здесь, в горах Сихотэ- Алиня, их множество. Вот железная береза, граб, тис — жители третичных лесов, когда-то покрывавших необозримые пространства евразийского континента. Вот женьшень, заманиха, аралия, элеутерококк — представители прославленного семейства аралиевых, которое появилось на Земле еще раньше, в меловом периоде, это больше 70 миллионов лет назад. Вот микробиота, странный на вид хвойный кустарничек: низкорослый, не выше колена, и похожий на поставленные стоймя веера из кипарисовых веток; это современница аралиевых, в начале третичного периода она уже росла по всей Евразии, ископаемые остатки ее есть повсюду, а сейчас она сохранилась только здесь, в горах Сихотэ-Алиня... Горная тайга Приморья, этот уникальный природный комплекс, занимающий 70% территории края, давно манил к себе биологов, ботаников, биогеографов. Еще в прошлом веке в горах Южного ч *- хг
Приморья работали первые натуралисты-исследователи Дальнего Востока К. И. Максимович и Р. К. Маак, именами которых названо множество здешних растений. Здесь проходили маршруты Н. М. Пржевальского и В. К. Арсеньева. Много лет изучал растительность Восточной Азии и Дальнего Востока В. Л. Комаров. В 1913 году он первым из ботаников побывал в одном из немногих оставшихся нетронутыми уголков уссурийской тайги — в верховьях горной речки Супутинки (теперь — Кома- ровки), сбегающей с западного отрога Сихотэ-Алиня. Именно здесь в январе 1932 года по инициативе Комарова, тогда уже вице-президента Академии наук СССР, и была создана Горнотаежная станция (ГТС), первое на Дальнем Востоке академическое научное учреждение. 2. ЛЮДИ Для исследований за прибором в помещении института нужен совсем иной комплекс качеств, чем для продолжительных путешествий по глухой тайге... Научный труд в таких условиях оплачивается главным образом собственным интересом и есть не что иное, как подвижничество. В И ЗАСЕЛЬСКИЙ, историк дальневосточной науки. 1979 Начинать было нелегко. Несколько лет, пока строилась станция, ее первым сотрудникам пришлось и жить, и работать в соседней деревне — в избах и амбарах, без электричества, без транспорта, почти без оборудования. Бытовые тяготы, непролазная тайга, трудный климат, грозный энцефалит... Не испугаться таких условий могли только энтузиасты. Впрочем, это и было время энтузиастов, а на Дальнем Востоке — особенно. Энтузиасты строили Комсомольск и океанские порты, леспромхозы и нефтепромыслы. Энтузиасты строили и эту исследовательскую станцию в тайге. ...Увидев из окна поезда редкую бабочку, молодой энтомолог сходит на первой же станции и возвращается пешком, по шпалам, чтобы облазить весь придорожный лес и в конце концов бабочку изловить. Это доподлинный случай из жизни А. И. Куренцова, одного из первых сотрудников ГТС. Нет ничего удивительного, что несколько лет спустя из двухсот известных к тому времени видов дальневосточных бабочек полсотни окажутся открытыми им, а число видов жуков-короедов его трудами увеличится наполовину. И что впоследствии он станет всемирно известным ученым, первым на Дальнем Востоке доктором наук, профессором, лауреатом Государственной премии. А. И. Куренцов не дожил до наших дней. Скончался несколько лет назад другой ветеран ГТС, много лет возглавлявший станцию,— дендролог Т. П. Самойлов. Но и сегодня живут и работают во Владивостоке многие из тех, кто полвека назад начинал исследования на ГТС. Геоботаник, доктор биологических наук Г. Э. Куренцова, ботаники доктор биологических наук 3. И. Гутникова и кандидат биологических наук Д. П. Воробьев, энтомолог Д. Г. Кононов... А на Горнотаежной и сегодня работает дендролог Таисия Васильевна Самойлова, которая впервые пришла сюда в 1933 году. Без нее так же невозможно представить себе станцию, как и без ее детища — знаменитого на все Приморье дендрария, который она когда-то закладывала своими руками. Сейчас дендрарий занимает 25 гектаров на склонах окрестных сопок, и растет здесь 1378 видов деревьев и кустарников — со всего Дальнего Востока, из Сибири, Восточной Азии, Северной Америки. Это настоящий живой музей и в то же время ценнейшее хранилище генетического материала; говорят, что другого такого нет до самого Урала. Летом здесь отбоя нет от экскурсий; откуда только ни приезжают, и каждую группу Таисия Васильевна сама ведет по дендрарию, с сопки, на сопку, и молодежь не без труда за ней, 73-летней, поспевает. Собственно говоря, она не экскурсовод, а старший научный сотрудник, и дел у нее хватает, могла бы экскурсии и не водить... Дело, конечно, не только в экскурсиях (хотя и это не пустяк: потомственных местных жителей в Приморье не так уж много, население большей частью пришлое, и очень полезно наглядно ему по- Гинкго двухлопастный — «жнвое ископаемое», одно из первых на Земле лиственных деревьев. Большинство его сородичей вымерло еще в меловом периоде
казать, что здесь растет, а главное, что может расти). Таисия Васильевна ведет обмен семенами и саженцами с десятками ботанических садов и научных учреждений всего мира, отбирает все самое интересное, что может пригодиться здесь, в Приморье. Среди обитателей дендрария намечено больше 700 видов, пригодных для расселения. Некоторыми уже заинтересовались хозяйственники. Например, быстрорастущая американская веймутова сосна, как выяснилось, вполне может стать лесопромысловой породой, не уступающей кедру, и семена ее уже переданы лесхозам края. А многие из питомцев Т. В. Самойловой — перспективные источники ценных природных соединений. «Видите лиану с огромными листьями? Это пуэрария, из семейства бобовых, растет в Юго- Восточной Азии. Вон как хорошо у нас прижилась. А из нее, между прочим, китайцы делают какой-то экстракт, который, говорят, спасает от змеиных укусов. Что в ней такое — никому пока не известно, надо выяснять. Вообще у меня такого материала сколько угодно — только берите и .изучайте!» 3. ЗАСЛУГИ На Дольнем Востоке должны родиться новые своеобразные формы лесосадов ого, пасечного, пастбищного, торфяного, водорослевого хозяйст ва и проч., при которых растительные объекты останутся в их природной обстановке, и и лесах. на лугах, болотах, в тундре, в море человек вносит лишь правильную систему эксплуатации.. Профессор В М САВИЧ. первый директор Биологического института Дальневосточного филиала АН СССР. 1932. Строевой лес, женьшень, панты да пушнина — вот, пожалуй, и все, что давала раньше уссурийская горная тайга. Полувековые исследования Горнотаежной станции доказали, что может она давать несравненно больше — если только умело к ней подойти. В шести томах «Трудов» станции, выходивших в 1936— 1959 годах, в десятках книг и статей, написанных ее сотрудниками, намечена целая научно обоснованная программа использования таежных богатств. ♦ Горное земледелие — его никогда не было в Приморье, нет, по существу, и сейчас; а ведь многолетние опыты ГТС показали, что на склонах сопок вполне можно выращивать овощи, картофель, многолетние кормовые травы. На опытных участках станции вызревали гтолуто- рапудовые арбузы, до 140 ц с гектара давала земляная груша — топинамбур... Безвирусный картофель — одна из самых важных работ ГТС, которую до сих пор ведет здесь лаборатория кандидата сельскохозяйственных наук Е. Г. Лебедевой, тоже одного из ветеранов станции. В условиях Приморья вирусы с особой силой поражают картофель; сотрудники лаборатории много лет изучали их экологию, природные очаги, пути переноса. По их рекомендациям в наименее пораженной вирусами зоне организован специальный совхоз, который снабжает хозяйства здоровым семенным материалом. А урожай это увеличивает в полтора раза. Плодоводство — еще одно из главных направлений работы ГТС. Тысячи сортов яблони, груши, сливы, вишни прошли здесь испытание, десятки из них рекомендованы местным садоводам. Хозяйствам переданы миллионы саженцев и черенков, потомки которых растут и плодоносят по всему Приморью. Много работали сотрудники станции над тем, что- Аралия — коренной обитатель сихотэ-алинской тайги, она растет здесь уже больше 70 миллионов лет
бы приручить и освоить дикорастущие плодово-ягодные растения тайги. У 45 видов плоды оказались вполне съедобными, для этих видов проведены расчеты запасов, урожаев, рекомендованы способы и сроки заготовок, даже методы переработки — из чего и как варить варенье, из чего делать вино. ГТС пред- > ложила создавать на таежных склонах, мало пригодных для обычного садоводства, лесосады — облагораживать дикорастущие заросли прививкой и подсадкой культурных сортов; такие лесосады уже появляются в уссурийской тайге. Кормовые культуры — их на ГТС испытывали больше 3500, десятки самых перспективных передали опытникам, одна из них даже была названа «клевер ГТС» (хотя о дальнейшей судьбе этого клевера никто на станции ничего не знает). Найден в тайге и новый богатый источник кормов — листья некоторых местных деревьев: по питательности они, оказывается, не уступают лучшему луговому сену (хотя и это в хозяйствах не пошло: говорят, сена пока хватает). Медоносы — инвентаризация их, одна из первых работ ГТС, показала, что медоносный конвейер работает в тайге с перебоями: в определенные периоды пчелы голодают. Организованные по рекомендации ГТС перекочевки ульев из «голодных» районов туда, где в этот момент цветут медоносы, давно вошли в практику пчеловодов края. Наконец, лекарственные растения — уникальное богатство дальневосточной тайги. Больше 250 видов их обнаружено здесь сотрудниками ГТС; для 40 видов доказана возможность выращивания в культуре. Испытано больше 60 лекарст- Современник и родственник аралии — прославленный элеутерококк венных растений из других районов страны, и выяснилось, что некоторые из них накапливают здесь больше действующих веществ, чем у себя на родине. На ГТС впервые изучили биологию женьшеня — на основе этих работ был создан совхоз «Женьшень». Исследования элеутерококка тоже начинались здесь, на ГТС. А в последнее время на станции изучают возможность применения элеутерококка в птицеводстве: его препараты помогают, как известно, при стрессе, от которого, оказывается, страдают не только люди, но и куры на птицефабриках. Элеутерококк намного повышает яйценоскость несушек, жизнеспособность цыплят. Очень важно, что для этого годятся не только корневища, из которых делают медицинский элеутеро- кокковый экстракт, но и листья растения, а их заготовка не подорвет природных запасов ценного растения. Еще долго можно было бы перечислять исследования, проделанные на ГТС, и практические рекомендации, выданные на их основе. Далеко не все они, как мы видели, реализованы: не хватало людей, средств, поддержки, заинтересованности. Но и сделанного больше чем достаточно, чтобы по заслугам оценить человеческий и научный подвиг создателей и ветеранов ГТС. 4. ТРЕВОГИ ...Несмотря на крупные достижения в прошлом и важность стоящих сегодня задач, биологические исследования на ГТС находятся в плачевном состоянии. Из материалов Объединенного ученого совета ДВНЦ АН СССР по биологическим наукам. 19Ы После всего, что написано,выше, такой вывод может показаться неожиданным, но он, к сожалению, во многом спра- ~ъ >
ведлив. Ведь заслуги-то по большей части давние, почти все это работы, начатые (а то и законченные) еще десятки лет назад, нередко еще в довоенное время. В последние же годы положение на ГТС вызывает все большее .беспокойство дальневосточных ученых. Все меньше остается на станции научных сотрудников. Снижается .их продуктивность. Заброшены многие важные направления исследований: их просто некому вести. Слабеют связи с другими научными учреждениями Дальневосточного центра. Под угрозой находится и многое из того, что уже сделано и вошло в золотой фонд заслуг ГТС. В первую очередь это относится к дендрарию: в него легко проникают браконьеры, хищники-заготовители, да и экскурсанты бывают разные; бывает, что «гости» уничтожают ценнейшие растения, ломают и уносят приборы, установленные на опытных участках, а остановить их некому: никакой охраны территории дендрария не предусмотрено. Но самое тревожное — плохо дело с научной сменой. Молодежь на станции не держится; кандидатов наук здесь сейчас всего трое («Да еще Таи си я Васильевна»,— сказали мне, хотя она, несмотря на свое 53-летнее самоотверженное научное служение, так и не удостоена никакой ученой степени...) Прибавления же не предвидится — отчасти, может быть, и потому, что категория оплаты на ГТС почему-то третья, самая низкая, и ес- Веймутова сосна появилась в Приморье недавно — ее привезли в дендрарий ГТС из Северной Америки. Не исключено, что эту быстрорастущую древесную породу ожидает иа Дальнем Востоке большое будущее ли лаборанту это все равно, то кандидату — отнюдь нет. И уровень работ, выполняемых на станции, мельчает на глаза* Такое положение создалось, конечно, не вчера. Можно предположить, что первый удар по ГТС, от которого она так и не смогла оправиться, был нанесен еще в 1943 году, когда на ее основе была вновь организована сначала — в Уссурийске — база Академии наук, а потом — во Владивостоке — и Дальневосточный филиал, закрытый было за несколько лет до войны (в 1970 году он был преобразован в Дальневосточный научный центр АН СССР). В институты филиала перешла работать сразу большая часть сотрудников станции: А. И. и Г. Э. Куренцовы, Б. П. Колесников, Д. П. Воробьев, 3. И. Гутникова — почти все научное ядро ГТС, те, с чьими именами связаны самые яркие ее достижения. Разорвалась цепь научной преемственности — ее так и не смогли восстановить немногие ветераны, которые остались на ГТС как некие реликты эпохи первооткрывателей, ушедшей в прошлое. А когда нет научного ядра, нет сильного коллектива ученых, рядом с которыми могла бы расти молодежь, нет своего направления — неоткуда взяться и смене... Только в последнее время руководство Дальневосточного научного центра обратило внимание на бедственное положение станции. Проводятся кое-какие организационные перестройки; проблемами ГТС занялся Объединенный ученый совет ДВНЦ по биологическим наукам; видимо, в скором времени вопрос о работе станции будет поставлен на президиуме ДВНЦ (и пора бы: последнее обсуждение работы ГТС на президиуме АН СССР состоялось еще в 1938 году...). Конечно, одним постановлением президиума всех проблем не решить,— но можно будет хотя бы принять какие- то первоочередные, самые необходимые меры: например, укрепить главные направления исследований, наладить охрану богатств дендрария, улучшить условия жизни и быта сотрудников. Будем надеяться, что в дальнейшем удастся общими усилиями изменить положение к лучшему, чтобы Горнотаежная станция имени В. Л. Комарова вновь заняла со временем подобающее ей место в дальневосточной науке. Ведь работы-то для нее здесь хватит еще на много-много лет... А. ИОРДАНСКИЙ, специальный корреспондент «Химии и жизни» Фото А. В. Тертычного
За последние 10 лет слово «экология» стало модным. Его мы часто слышим по радио и в повседневных разговорах, и каждый думает, что он понимает его значение. Но так ли это? Даже среди специалистов существуют значительные расхождения во мнениях относительно того, что нужно понимать под экологией и чем она должна заниматься, а следовательно, какое ей дать определение. В работах таких римских авторов, как философ Лукреций, поэт Вергилий или натуралист Колумелла, уже содержатся элементы экологических принципов. Но такие элементы можно обнаружить у всех древних цивилизаций и, возможно, чаще на Востоке, чем на Западе. С некоторой натяжкой можно сказать, что пещерному человеку, чтобы выжить в суровых климатических условиях и с успехом охотиться на северного оленя и мамонта, необходимо было обладать более развитым чувством экологии, чем оно есть у многих современных экологов. Сам термин «экология» (от греческого oikos —дом, место обитания) был пред- Экология: рождение науки о человеке и природе Франческо ди КАСТРИ Статью Франческо ди Кастри, директора Отдела экологических наук ЮНЕСКО,— мы перепечатываем в сокращенном виде из выпуска журнала «Курьер ЮНЕСКО», посвященного десятилетию международной программы «Человек и биосфера» (МАБ). В этой программе активно участвуют и советские специалисты, работы которых координирует Советский комитет по программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера» при Президиуме АН СССР. В системе АН СССР функционируют Научный совет по проблемам биосферы и Комиссия по разработке пробпем охраны природных вод, которые внесли большой теоретический и практический вклад в решение проблем рационапьного взаимодействия общества и природы. ложен в 1869 г. немецким ученым Эрнстом Геккелем, который использовал его для определения науки, изучающей взаимосвязь между организмом и окружающей его средой. Геккель, дальновидный биолог, поддерживавший теории Дарвина, сдабривал свои труды новыми и зачастую гармонично звучащими словами, большинство из которых сегодня забыто. «Экология» была его самой удачной находкой, если судить по популярности этого слова и тем научным достижениям, которые оно стимулировало. По своему зарождению и особенно развитию экология весьма отличается от других наук, большинство из которых, например биологию, можно представить в виде ствола дерева, от которого отходят многочисленные ветви (цитология, гистология, физиология), в свою очередь разветвляющиеся на все более и более специализированные направления (молекулярная биология, нейрофизиология и т. п.). Экология же являет собой как бы массу корней, которые, сливаясь воедино, образуют единый ствол: вначале идут ботаника, зоология, климатология, поч- 43
воведение и физическая география, затем биохимия и микробиология (для изучения процессов биологической продуктивности), высшая математика (для построения моделей) и, наконец, социология, география населения, психология и даже экономика. В начале нашего столетия экология все еще представляла собой описательное изучение природы, своего рода естественную историю, которая черпала вдохновение в работах великих исследователей и естествоиспытателей XIX в. Такая аутоэкология, или экология, концентрирующаяся на одном виде, имела и по сей день имеет большое прикладное значение, в особенности в области биологических методов борьбы с вредителями растений, исследований переносчиков болезней и профилактики переносимых паразитами инфекций. Однако каждый отдельный вид, даже при изучении его в сочетании с другими видами, которые оказывают на него непосредственное влияние, является всего- навсего мельчайшей частичкой среди тысяч видов растений, животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне — в лесу, водоеме или на побережье. Осознание этого факта привело к появлению в середине 20-х годов син- экологии, иначе говоря, экологии сообществ видов. Появились такие основополагающие концепции, как «цепь питания» и «пирамида чисел», в соответствии с которыми численность особей снижается в прогрессии от растений в основе пирамиды до травоядных и хищных животных — на ее вершине. В. Вольтерра, Г. Ф. Гаузе и Умберто д'Анкона вывели математические законы, регулирующие динамику популяций взаимодействующих групп особей. Эти исследования оказались особенно полезными в аквати- ческой экологии, где они могли решить проблемы, связанные с глубоководным ловом рыбы, и расширить понимание таких явлений, как инвазия насекомых. Появление в 1949 г. «Principles of Animal Ecology» («Принципы экологии животных») — коллективного труда американских авторов У. К. Элли, А. Эмерсона, О. Парка, Т. Парка и К. Шмидта — привлекло всеобщее внимание к двум Эволюция идеи. Термин «экология» был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1869 г. и к началу века стал означать изучение какого-то конкретного вида и его связей со средой (I). К середине 20-х годов этот термин уже начали применять к исследованию видовых сообществ, и он стал включать в себя такие понятия, как «трофическая (пищевая) связь» и «пирамида чисел» B). К 1930 году было разработано понятие «экосистемы»' как основной единицы исследований, куда входят все взаимодействия между физической средой и обитающими в ней видами C). Следующим шагом было признание в 70-х годах того факта, что наиболее важной областью исследований должны стать зоны, находящиеся на стыке разных экосистем, и что совокупность этих экосистем и составляет то, что мы называем биосферой D). И наконец, последним событием, которое в числе других легло в основу программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ), стало признание главенствующей роли человека в биосфере E), его ответственности за эволюцию
важным тенденциям: отрицательной и положительной. Эта работа показала, что экология приняла в своих самых разнообразных дисциплинах строго научный подход. Но одновременно она продемонстрировала, что новая наука распыляет свои усилия по слишком многим различным направлениям и что в первую очередь ей недостает базовой единицы изучения, каковой является, например, атом в физике, клетка в цитологии, ткань в гистологии и орган в физиологии. Такой единицей изучения теперь стала экосистема. Ее можно определить как четко ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нем организмы, но и физические характеристики климата и почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями. В 1942 г. Р. Линдеман обрисовал будущие концептуальные и методологические основы изучения этих в высшей степени сложных систем: потоки энергии и питательные циклы, в которые вовлечены все живые и неживые компоненты экосистемы. История Линдемана — он умер в возрасте 27 лет, так и не увидев своего труда на 20 страницах, вышедшего посмертно в журнале «Экология»,— показывает, какие преграды стоят на пути прогресса и развития науки. В данном конкретном случае преграды были поставлены самим научным истэблишментом. Эта статья, под влиянием которой экологическая теория развивалась последние
_£*> Воздушной транспорт COiSOiu другие токсические гозы Остатки гормонов и антибиотиков Интенсивное животноводство Почвы 4 [Инициатива общественности] Почвы ^"' -"^^ Загрязнение пищевых продуктов остатки пестицидов Зё^^- Региональное розватис гл I I к Потребительское поведение Отдыя на природе \++ ▲ ^ Разрушение ландтофта экосистем Здравоохранение ^ Отсутствие условии А для отдыжо Несчастные случаи Автотра нспорт три десятилетия и которая считается сегодня классическим трудом, была отвергнута научными консультантами журнала. Линдеман слишком обогнал свое время. Концепция экосистемы связана с общей теорией систем Людвига фон Бер- галанфи: целое представляет собой нечто большее, чем сумма составляющих элементов, поскольку его главная характеристика — взаимодействие, протекающее между его различными элементами. Успехи и достижения Международной биологической программы (МБП) несомненны. Разработанные для нее методологии были приняты практически во всем мире. И специалисты начинают понимать процессы функционирования 46
Эта модель экосистемы города построена на основе изучения района Франкфурта-на-Майне в рамках проекта МАБ по городским поселениям. Рисунок показывает, сколь сложны взаимоотношения между компонентами городской системы и прилегающим районом «Прошлое. Настоящее. Будущее» — плакат для ознакомления общественности с проблемой защиты живой природы Африки * V-*r& ''' Н J* V -** А л* .«К ^^Т^ некоторых экосистем, особенно более простых систем — тундр, определенных озер и пустынь, хвойных и лиственных лесов, степей и пастбищных земель умеренной зоны. Однако исследователи натолкнулись на большие трудности в изучении таких сложных систем, как экосистемы влажных тропических лесов, или столь дифференцированных, как, например, средиземноморские маки. В любом случае серии докладов о результатах МБП, выпущенные на нескольких языках, будут служить основой для понимания биологии экосистем на протяжении еще 20—30 лет. Тем не менее МБП, как и всякое новаторское начинание, имела свои слабые стороны. Во-первых, сложность исследований и стоимость работ помешали большинству развивающихся стран принять в ней участие, особенно потому, что не было предусмотрено никакой параллельной программы подготовки специалистов. Кроме того, на сбор данных был сделан такой упор, что до сего времени остается необработанным весьма значительный объем информации и неизвестно, будет ли он вообще когда- нибудь обработан. Возможно, еще более серьезным недостатком является то, что некоторые ученые чересчур увлеклись сложной и мощной вычислительной техникой, которая была дана им в руки: разработка некоторых моделей экосистемы явилась, по-видимому, самоцелью, а не средством исследований, а потенциал прогнозирования многих других оказался слишком низким. Остаются нерешенными еще некоторые фундаментальные вопросы: в какой мере результаты, полученные на данном участке, могут быть распространены на экосистемы того же типа в других частях света? В какой мере вмешательство человека в функционирование экосистемы может быть благоприятным для него и даже повышать ее продуктивность? И в случае такого вмешательства — какие факторы обеспечивают стабильность экосистемы? Более того, по мере завершения МБП становилось ясно, что изучение взаимодействий между экосистемами столь же важно, как и изучение взаимодейст- 47
вий в рамках данной экосистемы. Фактически большинство критических в экологическом смысле участков — это те, где стыкуются две зоны: граничная полоса между двумя различными экосистемами, как, например, берег, где суша встречается с морем, или граничные участки между лесом и саванной в тропических районах. Экология становится все более сложной, концентрируясь на изучении граничных зон (или зон экологического и культурного взаимопроникновения) и воздействия человека на экосистемы. Однако основная проблема для МБП заключалась в том, что она проходила между двумя важными периодами. Начатая в момент наивысшего экономического подъема, она завершилась в 1974 г., в совершенно иной период, характеризующийся тремя основными тенденциями. После кризиса окружающей среды начала 70-х годов появилось новое осознание ограниченности природных ресурсов и опасностей, угрожающих всей планете в целом; энергетический кризис с его экономическими и социальными последствиями обрушился на многие страны; в развивающихся странах все больше стали понимать, что разрыв между ними и промышленно развитым миром растет. В этой атмосфере кризиса политические деятели и специалисты по планированию стали обращаться к экологам с безотлагательными вопросами, но ученые не могли дать на них ответа, поскольку до этого момента фактор времени в экологических исследованиях принимался во внимание в недостаточной мере. Сейчас повсюду признается, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира, хотя и различным образом и в разной степени. Также общепризнано, что существуют определенные проблемы глобального характера, такие, как перенос загрязняющих веществ на дальние расстояния, загрязнение океанов, изменения в озонном слое атмосферы и в концентрации углекислого газа, которые не знают политических границ. «Одна-единственная Земля» — таков был лозунг Стокгольмской конференции. А как общеизвестно, явление жизни возможно только в биосфере — тонком слое на поверхности планеты, который на суше еще тоньше, чем в океане. Термин «биосфера», предложенный в 1926 г. советским ученым В. И. Вернадским — первопроходцем в этой области, работы которого до сих пор поразительно современны в целом ряде аспектов, — указывает конечную цель экологии. В биосфере доминирующую роль играет человек, и, следовательно, повышение его ответственности за ее эволюцию 48 должно быть самой неотложной из стоящих перед человечеством первоочередных задач. Именно в этом историческом контексте и в этих концептуальных рамках в ноябре 1971 г. было начато проведение программы: «Человек и биосфера» (МАБ) в соответствии с рекомендацией, принятой на Биосферной конференции, проходившей в ЮНЕСКО в 1.968 г. С самого начала МАБ использовала методологию, выработанную в ходе МБП, и учитывала ее успехи и слабые стороны. Отправным пунктом программы было изучение человека «со стороны», то есть воздействия деятельности человека на различные экосистемы (леса тропической и умеренной зон, саванны, прерии, тундры, реки и озера, горы и острова). Впоследствии во все большем числе исследовательских проектов человек стал рассматриваться как органическая составная часть экосистемы и биосферы, став фактически центральным элементом исследований. Этот переход от концепции, рассматривающей человека как «сторонний» или «чужеродный» элемент, к концепции его «органичности» не просто игра слов. Им отмечен реальный переворот в концепциях и особенно в методах, поскольку экология начала принимать во внимание неосязаемые и не поддающиеся количественной оценке элементы деятельности и образ мышления человека — различные перцепции развития и качества жизни, существующие у тех или иных групп населения или индивидуумов, их чаяния и ощущения причастности и успеха в жизни. Какие же перспективы у экологии на будущее' Есть все основания для оптимизма при условии, что экология сумеет изжить некоторые свои слабости: ей необходимо освободиться от своего жаргона, не скатываясь в то же время к общностям и излишним упрощениям или отклонению от строгой научности; она должна отдать предпочтение действию, а не проповедям и учиться на практике; и самое главное, она должна прекратить быть негативной наукой (нет загрязнению, нет вырубке лесов, нет промышленному развитию, нет интенсивному земледелию) и стать наукой, которая предлагает реалистические и конкретные альтернативные решения проблем развития. Сила экологии в ее способности ухватить самую суть реальных проблем современности; сохранять гибкость и приспособляемость, чтобы не отступить перед лицом будущих ситуаций, которые невозможно сейчас предвидеть; расширять и укреплять участие в качестве рабочей основы для содействия тому, чтобы люди жили в большей гармонии друг с другом и с природой.
Земля и ее обитатели Кто как нюхает Е. К. БАХТИН « — Да и вонь же у вас, синьор! — сказал я, входя и кладя чемодан на стол. Смотритель понюхал воздух и недоверчиво покачал головой. — Пахнет, как обыкновенно,— сказал он и почесался. — Это вам с морозу. Ямщики при лошадях дрыхнут, а господа не пахнут». Можно только улыбнуться диалогу чеховских героев, если бы не Одна из особенностей обоняния — крайняя субъективность восприятия. Все носы нюхают по-своему, но каждый человек убежден, что именно его ощущение запаха правильное. Мы, люди, обычно не в состоянии объективно оценить запах. А как его ощущают животные, которым ошибки в восприятии запаха могут стоить жизни? Орган обоняния позвоночных животных до сих пор полон биологических и физиологических загадок. Удивительное начинается уже в эмбриональном периоде. Дело в том, что обонятельный анализатор у зародыша формируется из нервной пластинки и поначалу напрямую связан с нервной системой. Однако вскоре между зачатком органа обоняния и мозгом врастает другая ткань, дающая начало костной и соединительной ткани. С этого момента орган обоняния развивается как бы сам по себе, без видимых воздействий со стороны центральной нервной системы. И все- таки на одной из следующих стадий развития отростки обонятельных клеток каким-то образом находят направление к соответствующей зоне мозга. В своем 49
продвижении эти отростки, образующие обонятельный нерв, не одиноки; им прокладывают путь глиальные клетки, из которых строится оболочка самого нерва. Однако от этого не становится понятнее, как именно нервное волокно находит путь к мозгу. Глазу, который появляется из тех же зачатков, что и орган обоняния, тем не менее не суждена судьба блудного сына — глаз всегда неразрывно связан с мозгом. НОС НОСУ — РОЗНЬ В органе обоняния выделяют периферическую и центральную части, между которыми есть немаловажное промежуточное звено — обонятельная луковица. В луковице информация, приходящая от рецептора, суммируется и направляется в мозг уже усредненной. Здесь же речь пойдет лишь о строении периферического (воспринимающего) отдела, который непосредственно взаимодействует с пахучими веществами. Эта часть органа обоняния весьма схожа у всех позвоночных животных. Иначе говоря, носы рыб, лягушек, бегемотов и собак-ищеек устроены почти одинаково. У рыб орган обоняния облюбовал передний конец рыла. Причем у осетров и акул ноздри не на верхней, как у других рыб, а на нижней стороне рыла. Оба симметричных рыбьих обонятельных мешка проточны — у каждого по передней входной и задней выходной ноздре. Струя воды из передней ноздри идет на так называемую обонятельную розетку и, омыв ее, вытекает наружу через заднюю ноздрю. При движении рыбы вода волей-неволей попадает во входные отверстия и выталкивается через задние ноздри. Если рыба стоит на месте, выручают жабры. Разница лишь в том, что прогоняемая жабрами вода создает некоторое разрежение возле задних ноздрей. Козырьки около рыбьих ноздрей, обычно снабженные мышцами, тоже могут регулировать ток воды через обонятельные мешки. Малоподвижные рыбы пользуются обонятельным мешком как своего рода помпой. Одна из косточек нижней челюсти при смыкании рта надавливает на обонятельный мешок и вытесняет из него воду. При раскрывании же рта вода снова засасывается в мешок. В этом случае все четыре рыбьи ноздри работают то как входные, то как выпускные. Чтобы принюхаться, этим рыбам надо просто открывать и закрывать рот. У многопера и кистеперой рыбы передние ноздри наподобие длинных полых щупалец торчат на конце рыла. Эти рыбы могут в буквальном смысле слова просунуть нос в щель. В обонятельной розетке рыб тесно сгрудились как рецепторные, так и разные нечувствительные клетки. Глубокие складки слизистой оболочки сильно увеличивают поверхность этой розетки. Складки либо расходятся радиально от центра, либо подобно страницам книги параллельны. У рыб многих видов по^ перек складок идут еще и вторичные и даже третичные складки, придающие им подобие вафли. Однако в любой розетке главенствует важнейший принцип: струя воды должна равномерно обтекать всю поверхность обонятельной выстилки, чтобы все чувствительные элементы могли войти в контакт с пахучим веществом. У обитателей суши обонятельная полость соединена с дыхательной системой с помощью задней, переместившейся внутрь рта ноздри (ее называют хоа- ной). Хоана позволяет дегустировать весь вдыхаемый воздух, но вместе с ней появились и сложности, для преодоления которых эволюции пришлось перетасовывать гены не один миллион лет. Поверхность обонятельной выстилки разных животных, будь то медведи или жирафы, покрыта слоем секрета, защищающим ее от неблагоприятных внешних воздействий и в то же время участвующим в обонянии. На воздухе все в носу быстро сохнет, и, видимо, это и было причиной появления желез, обязанность которых интенсивно увлажнять секретом слизистую оболочку. С появлением желез чувствительные клетки в носу заметно уплотнились: если у рыбы на одном квадратном миллиметре находится 40 000 рецепторных клеток, то у кролика — втрое больше. К тому же в носах теплокровных животных появились раковины, над которыми воздух согревается и очищается от пыли. А специальные мышцы могут направлять поток воздуха либо прямо на слизистую оболочку, либо минуя ее. Иными словами, их орган обоняния может «сомкнуть веки», подремать. КЛЕТКА КЛЕТКЕ — РОЗНЬ У рыб периферический отросток чувствительных к запаху клеток немного выступает над поверхностью обонятельной выстилки. Другой, центральный отросток, посылающий информацию о запахе в мозг, тянется к обонятельной луковице. С помощью электронной микроскопии нам удалось раздобыть несколько любопытных фактов о тонком строении деталей рыбьего носа. Выяснилось, что не у всех клеток окончание периферического отростка, называемое булавой, одинаково. Одни клетки на булавах несут микроворсинки, другие — реснички. 50
Однако не это главное. В выстилке MO>KHq найти дегенерирующие, то есть отмирающие реснитчатые клетки, а вот микроворсинчатые вроде бы бессмертны — все пышут здоровьем. А ведь то, что чувствительные к запаху клетки постоянно замещаются новыми, было доказано П. Гразиадеем, который проследил судьбу этих клеток, вводя в их ядра радиоактивные метки. Выяснить истину помогли крохотные компоненты клеток — центриоли, с которых начинается биография ресничек. От ядра клетки центриоли мало-помалу продвигаются к булаве. По пути они дуп- лицируются, или, попросту говоря, несколько раз удваиваются и приходят в булаву уже солидной группой. В булаве они приближаются к поверхности, и из каждой, как из семечка, вырастает ресничка. В микроворсинчатых же клетках центриоли сперва держатся около ядра. Но потом они появляются около булавы, и тогда микроворсинки становятся крохотными бугорками, а под ними располагаются центриоли. Получается, что никаким бессмертием микроворсинчатые клетки не наделены. Просто они еще молодые и развиваются в более зрелые стадии, несмотря на то что в них уже есть воспринимающая и передающая системы и они трудятся на ниве запахов так же, как и их старшие собратья. Электронная микроскопия позволила выстроить чувствительные клетки в носу рыб в такой ряд: сначала из молодой клетки образуется микроворсинчатая, затем она становится реснитчатой и, наконец, на одной из реснитчатых стадий отмирает. Казалось бы, наведен порядок, но тут сюрприз преподнесли клетки наземных животных. Они начинают свою жизнь сразу с реснитчатых стадий, так сказать, рождаются подростками, но продолжают свое развитие так же, как и у рыб. Микроворсинчатые рецепторные клетки есть и в носах наземных животных, однако они трудятся в так называемом якобсоновом органе, который обосновался в носовой перегородке и напоминает две симметричные трубки. Чувствительные клетки якобсонова органа ведут себя так же, как и клетки рыб, в них даже появляются центриоли, продвигающиеся со временем к булаве. Но на этом их биография заканчивается — они остаются недорослями. Древние мыслители говорили, что в одну и ту же реку нельзя войти дважды. Химизм чувствительных клеток, как вода в реке, сегодня не тот, что вчера,— на любой стадии дифференцировки клетка обладает белками, чувствительными только к одной группе запахов. Когда клетка переходит в другую стадию, у нее старые рецепторные белки меняются на новые и клетка реагирует на два разных запаха: на тот, к которому была чувствительна, и к которому подготавливается стать чувствительной. И как тут не сравнить чувствительную клетку с созревающим плодом: сначала он горький, потом кислый, кислосладкий, сладкий... пока не испортится. Однако почему у обитателей суши молодые «горькие» и «кислые» клетки переместились в якобсонов орган? Наверное, потому, что могут реагировать только на вещества, растворенные в жидкости. Например, змея, «обнюхав» что- то своим не содержащим обонятельных клеток раздвоенным языком, засовывает его кончики в каналы якобсонова органа, где прилипшие к слизи языка пахучие молекулы можно проанализировать. А вот у кролика каналы якобсонова органа выходят в нос, и растворенные в жидкости пахучие вещества просто не могут, минуя воздушную фазу, попасть туда. И все же его якобсонов орган содержит треть всех рецепторных клеток, которые как-то умудряются получить информацию о химическом свойстве интересующих кролика веществ. У человека нет якобсонова органа, и мы не представляем, какие ощущения в нем возникают. Правда, в эмбриональный период орган начинает развиваться. Думают, будто его роль сводится к анализу состава околоплодной жидкости, а после рождения необходимость в этом отпадает и потому якобсонов орган исчезает. ЛОВЦЫ ПАХУЧИХ МОЛЕКУЛ При подготовке кусочков обонятельной выстилки для электронно-микроскопического исследования лаборанты невольно смывают секрет с ее поверхности. Так сказать, с водой выплескивается и ребенок. А между тем в обонятельной выстилке два типа клеток выделяют слизь. Одни снабжают нос обширным набором мукоидных агрегатов, которые не распадаются и на поверхности выстилки. Другие клетки выделяют более или менее однородный липопротеидный секрет. То, что оба секрета есть в носах водных и наземных животных, свидетельствует, что состав слизи не зависит от внешней среды. Можно предположить, что на испещренной микрораковинами и микроканалами поверхности мукоидных агрегатов липопротеиды, располагаясь в один слой, образуют множество комбинаций, соответствующих определенным молекулам запаха, как замочная скважина — ключу. Связывание молекул пахучих веществ и их перенос на чувстви- 51
Схема основных типов клеток обонятельной сыстилки рыб. Слева направо: бокаловидная клетка, выделяющая мукоидный век ре т; две мерцательные клетки, к которым подходят окончания тройничного нерва (окрашен красным), между ними малая секреторная клетка, выделяющая липопротеидный секрет; далее в последовательные цвета спектра (красный, оранжевый, желтый...) окрашены рецепторные клетки, между которыми расположены опорные клетки; крайняя правая (черная) рецепторная клетка отмирает. На каждой стадии развития чувствительных клеток в микроворсинках или ресничках сохранена окраска предыдущей стадии, что соответствует еще оставшимся от предшествующей стадии ре цеп торным белкам. При переходе клеток из ворсинчатой (желтой) стадии в реснитчатую (зеленую) укороченные ворсинки сохраняются на вершине булавы, а в основании появляются реснички. На любой стадии развития рецепторные клетки чувствительны только к определенной группе пахучих веществ тельную мембрану возможны лишь при полном пространственном совпадении взаимодействующих точек молекулы одоранта и переносчика. В этом механизме есть что-то от правил мифического Прокруста укладывать схваченных путников на ложе, с той лишь разницей, что молекулы не подгоняются по размерам. Так, уже на периферии диктуется качественное различие запаха. Группа биохимиков во главе с Е. Фе- сенко из гор. Пущино из смытого с обонятельной выстилки секрета выделила фракцию, содержащую белковый и нуклеиновый компоненты. Эта фракция способна менять проницаемость искусственной мембраны при воздействии на нее пахучих веществ. По-видимому, секреторные комплексы-переносчики, о которых только что шла речь, и выделенная Фесенко белково-нуклеиновая фракция если не одно и то же, то по крайней мере близкие части одной системы. В носах водных и сухопутных позвоночных животных обширное место занимают так называемые мерцательные клетки: на их вершинах множество постоянно колеблющихся (мерцающих) ресничек. Эти реснички изгибаются синхронно в одном направлении и как бы организуют движение секрета. Примечательно же здесь то, что к боковой поверхности некоторых мерцательных клеток примыкают окончания тройничного нерва — одного из главных сенсорных нервов головы позвоночных животных. У тройничного нерва много обязанностей: в его состав входят механорецепторы, терморецепторы, болевые рецепторы... Например, зубная боль у всех животных передается через ветвь тройничного нерва, в то время как другая ветвь посылает импульсы о легчайших прикосновениях к кончикам чувствительного волоса — вибриссы. Мы не можем даже чихнуть без участия тройничного нерва, хотя и считается, что чихать проще простого. При перерезке обонятельного нерва животных или поражении его у человека восприятие запахов берет на себя три- геминальная (тройничная — от латинского trigeminus) система. Правда, меняется ощущение, сдвигается спектр воспринимаемых запахов, но различение запаха все-таки есть. Больные люди обычно говорят об этом ощущении, как об эхо, о следе запаха. А вот если к тому же разрушается тройничный нерв, обоняние чаще всего практически исчезает. И при всем при том на разные вещества наши две обонятельные системы реагируют по-разному. Например, аммиак и уксусная кислота^преимущественно воспринимаются с помощью тройничного нерва, а корица и гвоздика — обычным путем. 52
ДОЗОРНЫЕ ОРГАНА ОБОНЯНИЯ Когда в нос попадают чужеродные, вредные вещества, чувствительные клетки усиленно поглощают их. Всего через 15—30 минут чужеродные частицы попадают в обонятельную луковицу, а потом они появляются вокруг луковицы в мягкой мозговой оболочке. Кажется, что •-чувствительная клетка, втягивая в себя вакуоль с чужеродным веществом, которое может содержать вирусы и бактерии, поступает не лучше, чем троянцы, которые втащили к себе в крепость деревянного коня со спрятавшимися в нем греческими воинами. Устранить этот промах природы пытались раствором сульфата цинка. Смочив им поверхность слизистой оболочки носа, можно разрушить чувствительные клетки. Путь прерывался, а человек переставал на долгое время воспринимать запахи. Но нейрогенный вирус, например полиомиелита, находил себе другие ворота и пробирался в мозг дальним, но надежным путем — через кишечник. Носовая полость — это по существу сосуд Пандоры, из которого инфекционные начала могут поразить организм. Однако природа предусмотрительно поместила многочисленные глаза недремлющего Аргуса на сей раз не на хвосте мифического павлина, а на самих чувствительных клетках. Эти «глаза» не только распознают все генетически чужеродное, но и связывают его. Поглощенные в носу вещества, попавшие в область обонятельной луковицы, захватывают макрофаги. Информация о вредоносных свойствах этих веществ идет от макрофагов в местные скопления лимфой дных клеток, которые тут же начинают вырабатывать специфические иммуноглобулины. А они в свою очередь направляются на поверхность обонятельной выстилки. Здесь они связываются с молекулами секрета и тем самым наделяют нос устойчивостью к внешним неблагоприятным воздействиям; мало ли в каких условиях придется схватиться с врагом. Именно благодаря носу организм подбирает ключи к часто встречающимся антигенам окружающей среды — вырабатывает иммуноглобулины. Благодаря им организм оказывается подготовленным к новой встрече с инфекцией. Война с чужеземцами незримая, но она не прекращается всю жизнь, обеспечивая этим нормальную работу чувстви- ^- тельных клеток носа. ПОЧЕМУ СТАНЦИОННЫЙ СМОТРИТЕЛЬ БЫЛ ТУГ НА НОС Спектры запахов, воспринимаемые разными животными, разные. Например, рыбы отлично чуют запах аминокислот, которые для многих наземных животных и человека совсем не пахнут. Однако эта статья начиналась с утверждения о том, что каждый человеческий нос нюхает по-своему. Может ли так быть? Конечно, нос можно прокурить или отравить ядовитыми веществами — это банальные истины. Заслуживает внимания другое: состояние организма тоже сказывается на чувствительности к запахам. Скажем, если в крови меняется уровень какого-то гормона, то меняется и порог чувствительности или сдвигается спектр воспринимаемых запахов. Например, многие женщины в период менструации или во время беременности остро реагируют на некоторые запахи. Еще более яркий пример. Запах экзальтолида, применяемого в парфюмерной промышленности, ощущают только женщины. Если же мужчине ввести в кровь женский половой гормон, он тоже начнет чувствовать этот запах. Чувствительность к пахучим веществам зависит и от того, сыт человек или голоден, возбужден или спокоен... Специалисты исследовали и феномен так называемой запаховой слепоты, когда при нормальной обонятельной чувствительности человек не ощущает какой- нибудь один запах или группу запахов. Он обычно не подозревает, что какой-то запах ему не дано почувствовать — ведь он различает множество других запахов. Запаховая слепота охватывает более двух десятков веществ: тимол, фарне- зол, бензилсалицилат, мускус, изовале- риановая кислота... Эта кислота, кстати, примечательна тем, что придает поту специфический запах. Запаховая слепота порождена мутацией, изменившей рецепторный белок. Эта слепота может быть у всех животных. Для некоторых из них не почуять вовремя запах хищника или не найти по следу добычу порой равносильно смерти. И под конец несколько слов об адаптации к постоянным запахам. У животных, длительное время пребывавших возле источника даже слабого запаха, в обонятельных луковицах, где о нем суммируется информация, начинаются дегенеративные изменения клеток. Пока неизвестно, сколь обратимо это явление. Если мысленно вернуться к прочитанному, то теперь можно рассудить: несмотря на то что чеховский станционный смотритель принюхался к запаху помещения, а визитер прибыл с мороза, у них были и другие основания относиться к носам друг друга с недоверием. 53
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ВТОРОЕ — ПОСЛЕ ЗЕМЛИ В Солнечной системе обнаружено второе после Земли небесное тело с азотной атмосферой. Само это тело — Титан, наиболее крупный спутник планеты Сатурн — известен достаточно давно, с XVII века. Но до недавнего времени считалось, что атмосфера Титана обра- | зована в основном метаном. Теперь, после пролета возле i Сатурна и его спутников космического аппарата «Во- . яджер-1 »г установлено, что I метана в ней не более одного процента, остальное | — азот. Атмосфера Титана | близка к земной не только по составу, атмосферное давление на Титане 1,5 ат. Вот только кислорода там I нет. КИСЛОТЫ И УДОБРЕНИЯ I Известно, что значительная часть производимых промышленностью минеральных кислот в конечном счете превращается в минеральные же удобрения. Но мало кто знает, сколь велика эта часть. Журнал «Chemi- cal and Engineering News» A981, т. 59, № 24) утвер- I ждает: на производство ту- I ков идет около 70% произ- , водимой в мире серной i кислоты, а фосфорной и того I больше — 85 %. Да еще I 5 % ее тратят на производ- [ ство кормов, итого 90%. Доля поистине львиная. | О КРОКОДИЛАХ И ПТИЧКАХ I Возможно, наши читатели | знакомы с песней С. Ники- * тина и В. Миляева о птичке, , которая под влиянием кроко- , дила готова была признать I себя крокодилом и даже стать им... Не исключено, I что именно эта поучительная песенка (Сергей Никитин выступал в США во время I последней зимней Олимпи- I ады) побудила американских • j исследователей К. Ветстона J и Л. Мартина разобраться i в возможных родственных J связях столь разных, каза- ] лось бы, обитателей нашей I планеты. Сравнительное изу- I чение черепов привело к j выводу, что существовал I некий прародитель (но не | динозавр, как считалось рань- ' ше), общий для пернатых и крокодилов. Нашлись, I конечно, и оппоненты, но I исход дискуссии пока не- I предсказуем, тем более I что все доводы — и за, I и против — строятся на^ результатах изучения однойЧ^ лишь детали черепа... i И БОРЗЫЕ, И ЛАЙКИ Экспедиция Ленинградского I отделения Института архе- I ологии АН СССР нашла в При- кубанье богатую гробницу, I датируемую 111 тысячеле- I тием до н. э. Одних только кинжалов оказалось в ней I двенадцать штук, топоров — I пять, бус и других украшений из золота, серебра, горного хрусталя, сердолика — более двухсот. Очень интересны две фигурки, изо- I бражающие собак, — брон- I зовая и серебряная. Брон- I эовая собачка похожа на I борзую, а серебряная на лайку. Так что уже пять тысяч лет тому назад были I известны породы собак, I предназначенные для охоты в разных природных условиях — в открытой степи и в лесу. В ПОРЯДКЕ ПОДГОТОВКИ! Очень модные сейчас анали- I тические реактивы, извест- 1 ные под названием краун- | эфиров (подробно о них I см. «Химию и жизнь», 19В1, I № 9), радиохимики Объеди- I ненного института ядерных I исследований применили для I экстракции ионов свинца I и висмута — аналогов не I открытых еще элементов I № 113 и 114, экависмута и I экасвинца. Элемент № 114 I — наиболее вероятный пре- I тендент на звание до л гожи- I вущего элемента второй I сотни, «сверхэлемента». I Опыты радиохимиков показа- I ли, что краун-эфиры (no I крайней мере один из них) I могут быть селективными I реагентами на сверхэлемент. I Показали они и другое: I к опытам с многообещающи- I ми сверхэлементами г от о- I вятся не только физики, I но и химики. I БЬЮТ ЛИШЬ ' СЕБЕ ПОДОБНЫХ Речь пойдет не о кара- I тистах, а о морских живот- I ных, причем строго опреде- I ленных. Колонии одной из 54
:Lk,, ГИ ОТОВСЮДУ 1 разновидностей морских анемон (актиний) образуют дружный, умеющий защищаться коллектив. Как недавно обнаружено, каждая из , особей колонии обладает ш высокочувствительной систе- т~мой распознавания. Наткнувшись щупальцами на неродственную актинию, она посылает сопернику сигнал в виде электрического разряда, сначала довольно слабый, а потом и вполне ощутимый, хотя и не смер- ■ тельный. Лишь себе подоб- I ные (но не члены сообщества) I вызывают у актиний такую ' реакцию. Контакт с другими существами и предметами происходит без электрических наскоков. i | УРАН: НА СУШЕ И НА МОРЕ Журнал «Engineering and Mining Journal» A981, т. 182, № 3) опубликовал данные о производстве урана. I Всего в 19В0 г. в капиталистических странах произведено около 100 млн. фунтов оксида U308, или в пересчете на чистый уран и более привычные нам единицы что-то около 40 тысяч тонн. Потребление урана I составляет лишь 40% от суммарного производства, остальное — в запас. В числе основных производителей урана фигурируют США, Канада, Габон, ЮАР, Нигер, Намибия, Австралия, Франция. Японии в этом перечне нет. Однако агентство Киодо |Цусин сообщило недавно, что именно в Японии разработан новый метод извлечения урана из морской воды, в 20 раз более эффективный, чем прежние. В качестве поглотителя урана вместо окиси титана используют акриловое волокно, подвергнутое специальной химической обработке. Погруженное в морскую воду, оно выбирает из нее в 80 раз больше урана, чем прежние поглотители,— целых 4 миллиграмма за 10 дней работы каждого грамма вещества- поглотителя. Опытная установка, работающая по новому методу, построена на острове Сикоку. ЦЕМЕНТ ПЛЮС ЭСТРОГЕН Совсем недавно, в августовском номере прошлого года. новости отовсюду новости отовсюду | наш журнал сообщил об I опытах канадских животно- I водов, скармливавших те- I лятам цементную пыль. Ока- I залось, что эта неоргани- I ческая добавка заметно ска- I зывается на привесах молод- I няка. А недавно журнал I «Agricultural Research» A981, I т. 29, № 9) сообщил, что I если одновременно с этой I подкормкой делать скоту I уколы — вводить под кожу I гормональный препарат эстрогена €(Синовекс-Б», то можно добиться еще больших — на 25% суточных привесов. I Одновременно на четверть I увеличивается содержание I белка в мясе- Правда, спе- I циалисты предупреждают: I гормональные инъекции дол- I жны быть прекращены по I меньшей мере за 60 дней I до забоя бычков. ЕЩЕ О СОЛНЕЧНОМ САМОЛЕТЕ I О «солнечном» самолете, I перелетевшем Ла-Манш, не I затратив ни капли горючего, наш журнал сообщил в июне I прошлого года. А сейчас I создатели этого самолета, I судя по публикации в журна- I ле«РПдМ International» A981, I т. 120, № 3767), утверждают, I что в беспилотном варианте I этот «солнечный» самолет I в дневное время способен I забраться на 30-километро- I вую высоту, а ночью, когда I .батареи не смогут подзаря- I жаться, станет медленно I опускаться, но останется I на лету. Утром снова под- I нимется ввысь и таким обра- I зом, ныряя и выныривая, I сможет находиться в полете I очень долгое время, выпол- I няя функции релейной стан- I ции связи. И ФОТОАППАРАТ... I О различных устройствах, I работающих благодаря энергии Солнца, в последние годы пишут много. Теперь I к ним прибавился и фото- I аппарат. В новом японском I фотоаппарате фотоэлемен- I ты, преобразующие солнеч- I ный свет в электроэнергию, I необходимую для автомати- I ческого затвора, установлены I по обе стороны видоиска- I теля. Есть в аппарате и I батарея для накопления I энергии. Срок ее службы, как утверждают,— до пяти I лет. 55
.:л Воскрешение холодом; Доктор биологических наук А. С. КОНИКОВА «18-летний Бриан Каннинхэм провалился под лед замерзшего озера в штате Мичиган; его вытащили только через 38 минут без малейшихгпризнаков жизни, и юноша все-таки выжил и сейчас продолжает успешно учиться в колледже», — сообщил несколько лет назад американский журнал «Тайм». Что это? Чудо? Ведь известно, что при остановке всех основных жизненных функций, в первую очередь дыхания и кровообращения, можно с помощью специальных приемов вернуть человеку жизнь лишь тогда, когда с момента смерти прошло не больше 4—5 минут. Через большие промежутки времени это считалось невозможным из-за предполагаемого быстрого распада биополимеров (белков, нуклеиновых кислот), в первую очередь в тканях мозга. Как же тогда объяснить неоднократно наблюдавшиеся случаи оживления утопленников через полчаса и больше после смерти? Очевидно, нужны были дополнительные исследования, которые позволили бы выяснить, какие именно «непоправимые» нарушения несет с собой смерть и почему в некоторых случаях они оказываются обратимыми. «МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ НУЛЬ» Представление о быстром распаде биополимеров как о главной причине необратимости смерти высокоразвитого организма основывалось преимущественно на умозрительных заключениях и косвенных экспериментальных данных. Прямых же исследований молекулярных процессов, протекающих в тканях организма после наступления смерти, до последнего времени не проводилось, потому что для этого не существовало нужных методических подходов. Такими исследованиями лишь с 1968 года занялась группа сотрудников Института хирургии им. А. В. Вишневского под руководством академика АМН СССР А. А. Вишневского. В группу входили хирург — доцент В. И. Никулин, биохимик — доктор биологических наук А. В. Погосова и автор этой статьи. Мы поставили перед собой задачу изучить у высших организмов молекулярные механизмы и условия обратимости смерти. Найти правильный методический подход к решению задачи оказалось не просто. У всякого высокоорганизованного существа различия между живым и неживым состояниями, проявляющиеся на молекулярном уровне, контролируются процессами, происходящими на уровне организма как целостной системы. После смерти перестает функционировать вся эта система, и прежде всего из-за остановки кровообращения прек- 56
ращается доставка в органы и ткани строительного материала для жизненных процессов. Это, естественно, исключает возможность продолжения биосинтеза в клетках. А что если это препятствие каким- нибудь образом устранить, обеспечив ^ нормальное снабжение органов и тканей всеми нужными веществами, кроме главного, наиболее необходимого для жизни — кислорода? Тогда мы смогли бы выяснить, почему в такой ситуации прекращается обмен веществ: то ли изменяется проницаемость биологических мембран, препятствуя проникновению в клетки низкомолекулярных веществ, то ли в отсутствие кислорода нарушается работа ферментных систем, то ли происходят какие-то другие изменения, несовместимые с продолжением жизни. Для решения этой проблемы мы использовали метод искусственного кровообращения (поскольку главным нашим экспериментальным объектом были кролики, то пришлось сконструировать специальный аппарат искусственного кровообращения для работы именно с этими животными). Этот метод позволил нам поддерживать в целостном мертвом организме кровоснабжение тканей, восстановить коммуникации между клетками и снабжать их субстратами, которые могли бы быть использованы в обмене веществ. Но если врачи- перфузиологи, прибегая к искусственному кровообращению, оксигенируют кровь — насыщают ее кислородом, то мы в соответствии с задачей, наоборот, полностью прекращали его доставку к тканям. На этом, первом этапе исследований наши эксперименты сводились к следующему. Кролика умерщвляли кровопусканием и пережатием трахеи. После наступления смерти его подключали к аппарату и подавали в его организм не- оксигенированную кровь других кроликов с добавкой радиоизотопных меток, наблюдая при этом, как изменяются процессы образования и распада основных биополимеров организма — белков и нуклеиновых кислот. Таких исследований на мертвом организме до сих пор еще никто не проводил. Нам удалось обнаружить, что поступающие в мертвый организм метаболиты свободно проникают в клетки всех i органов и проходят через биологические мембраны так же, как и у живых и здоровых животных. Но несмотря на это, процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот вскоре после выключения всех функций целостной системы заметно нарушаются. Быстрее всего (через 5—10 минут) синтез биополимеров прекращается в мозге и селезенке, позже4 всего — в надпочечниках и поджелудочной железе. Но так или иначе спустя час после наступления смерти все синтетические процессы в органах и тканях — так называемые процессы анаболизма — приближались к нулевому уровню. В этом, правда, еще не было ничего удивительного. Сюрприз состоял в другом. Как мы уже говорили, всегда предполагалось, что на фоне прекращения анаболических процессов после смерти активизируется распад нуклеиновых кислот и белков на структурные единицы — низкомолекулярные соединения. Однако результаты наших экспериментов явно противоречили этим представлениям. Оказалось, что в тканях мозга, сердца, печени, почек и других органов процессы распада биополимеров до низкомолекулярных соединений не наблюдаются даже через несколько часов после смерти! Значит, распад белков и нуклеиновых кислот при гибели организма в условиях острой аноксии прекращается точно так же, как и их синтез — наступает своеобразное состояние, которое можно назвать «метаболическим нулем». СМЕРТЬ И АНАБИОЗ Надо сказать, что такое состояние «метаболического нуля» уже было известно. Оно характерно для явления анабиоза, широко распространенного в природе. Многие организмы могут находиться в двух состояниях: жизнедеятельном, когда происходят все физиологические процессы и обмен веществ, и нежизнедеятельном, при котором физиологические функции временно выключаются. Состояние анабиоза часто возникает как защитная реакция при неблагоприятных условиях существования (споры) или как закономерный этап в цикле развития организма (диа- пауза у насекомых). У высших организмов полного анабиоза обычно не бывает — этому состоянию у них соответствует спячка, при которой жизнедеятельность не прекращается полностью, а лишь крайне замедляется. Состояние, аналогичное анабиозу, можно искусственно создавать у высокоразвитых организмов, снижая уровень энергии живой системы посредством охлаждения. Если охладить живого кролика до температуры 10—20°С, у него происходит такое же прекращение биосинтетических процессов, как и после смерти, — наступает фактически тот же «метаболический нуль», поскольку ни синтез, ни распад биополимеров в таком состоянии не наблюдаются. Однако между этими двумя состояниями есть важнейшее различие. При глубокой ги- 57
потермии «метаболический нуль» легко обратим: если вернуть организм к исходному энергетическому уровню, а попросту говоря, вновь поднять его температуру, все процессы обмена веществ возобновятся. После смерти же этого не произойдет. Наш анализ показал, что смерть сложного организма в условиях острой кислородной недостаточности влечет за собой два вида изменений, происходящих на молекулярном уровне. Прежде всего, из-за прекращения доставки биологической системе энергии прекращается кругооборот белков и нуклеиновых кислот и выключаются физиологические функции организма как целостной системы, то есть прекращается жизнедеятельность, но жизнеспособность еще сохраняется, как и при глубокой гипотермии (при температуре 10—20°). Эти изменения еще могут быть обратимы. Молекулярные же изменения второго типа, проявляющиеся через несколько минут после смерти, специфические для нее и представляющие собой ее необратимый компонент, связаны с внутримолекулярной перестройкой белков-ферментов, приводящей к потере ими свойств биокатализаторов, а следовательно, и к потере биологической системой жизнеспособности. До этих изменений при гипотермии дело не доходит. Таким образом, постоянное поступление кислорода поддерживает, во-первых, общий уровень энергии системы и, во-вторых, способность ферментов утилизировать эту энергию. Эта вторая функция кислорода выражается в том, что благодаря ему сохраняется активная конформация биокатализаторов, необходимая для метаболизма. А так как при глубокой гипотермии жизнеспособность организма тоже сохраняется, нельзя ли допустить, что и холод каким-то образом влияет на кон формацию ферментов, поддерживая их способность катализировать биохимические процессы? Ведь и в тех случаях оживления утопленников, с которых мы начали статью, столь сенсационных результатов удавалось добиться при одном непременном условии — когда люди тонули в очень холодной воде... ХОЛОД И СМЕРТЬ Исходя из этих соображений, мы решили выяснить, как повлияет холод на уже мертвый организм —что будет происходить с кроликами, если охладить их до тех же 20СС после смерти? Такие опыты были проведены. Кроликов умерщвляли и через 10 минут после наступления смерти (то есть после прекращения дыхания, кровообращения и всех рефлексов) погружали в ледяную воду или начинали перфузировать их холодной неоксигенированной кровью. Через 20 минут температура тела у животных снижалась до 20°С. При этой температуре трупы лежали еще час или полтора, и только после этого мы начинали - перфузию кровью, обогащенной кисло- Щ родом. И оказалось, что если при этом медленно повышать температуру тела, кролики в определенный момент начинают оживать! Сначала у них появляются сокращения сердца, через час, при температуре тела 26—30°С, восстанавливается собственное дыхание, а еще через некоторое время — в общей сложности спустя 3—4 часа с момента смерти — появляются признаки восстановления высшей нервной деятельности: рого- вичный рефлекс, сокращение скелетных мышц и движения туловища, лап и головы в ответ на раздражение. При исследовании обмена веществ у таких «воскрешенных» животных оказалось, что и биосинтез, и распад белков и нуклеиновых кислот восстанавливались во всех органах и метаболизм возобновлялся вместе с функцией целостного организма. Короче говоря, кролик оживал в полном смысле этого слова!* Такой результат был достигнут в 80% случаев: из 82 подопытных кроликов удалось оживить 65. А из кроликов, не подвергавшихся охлаждению после смерти, при аналогичных условиях не ожил ни один: у них не восстанавливались ни физиологические функции, ни метаболизм. Таким образом, стало очевидно, что под действием холода белки организма как-то сохраняют (или вновь приобретают) способность в ответ на возобновившееся поступление в клетки кислорода восстанавливать свою ферментативную активность. Значит, быстрое охлаждение сложного теплокровного организма после смерти и в самом деле создает возможность оживить его через гораздо более длительный срок, чем предполагали раньше. В чем же состоит это действие холода на ферменты? ХОЛОД И ФЕРМЕНТЫ Еще со времен Вант-Гоффа известно, что скорость химических реакций при понижении температуры на каждые 10° уменьшается в 2—4 раза. Однако биохимические реакции, то есть реакции, катализируемые ферментами, не всегда Было бы интересно проследить, как будут проходить процессы жизнедеятельности у этих кроликов спустя несколько часов и дней после их «воскрешения». Это задача для дальнейших исследований. 58
подчиняются этому закону. Отклонения от него объясняются тем, что фермент представляет собой сложный биополимер, состоящий из большого числа различных структурных единиц — аминокислот, в состав которых входят разнообразные активные химические группи- £_ювки с различной степенью ионизации. При изменении температуры меняются не только скорость теплового движения молекул, но и внутримолекулярные структурные и функциональные взаимоотношения между активными группами, что с необходимостью влечет за собой изменение их пространственного расположения, то есть конформации всей молекулы белка. А от ее конформации зависит каталитическая активность фермента. Другими словами, белок-биоката- лизатор при изменении температуры меняется сам, и иногда до неузнаваемости. Поэтому он и не подчиняется закону Вант-Гоффа. Известно, например, что при температуре выше 40еС активность большинства ферментов вследствие изменения конформации молекул снижается (тепловая денатурация). Оптимум ферментативной активности у многих биокатализаторов проявляется при температуре более низкой, чем температура нормальной жизнедеятельности теплокровного организма. Характерным примером может служить фермент катала- за, температурный оптимум активности которого всего 20°С. Наиболее активная конформация мышечной фосфорилазы А возникает при 25°С. Повышение активности при снижении температуры ниже 38°С наблюдалось также у рибо- нуклеазы, альдолазы,трипсина и оксида- зы D-аминокислот. В наших экспериментах было обнаружено, что ферментативные системы биосинтеза белка у собак после смерти более активны при температуре тела 24°С, чем при 38°С. Все это позволяет считать, что при • снижении у теплокровного животного температуры тела ниже обычной параллельно со снижением общего уровня энергии системы происходят изменения пространственной структуры ферментов, потенциально способствующие усилению ферментативных метаболических процессов. По-видимому, подобные изменения структуры ферментов и происходили при охлаждении кроликов ^ч. до 20СС после смерти. Можно предположить, что холод возвращает белкам трупа способность быть ферментами — способность, которую они потеряли после наступления смерти вследствие недостатка кислорода. При возобновлении кислородного снабжения в условиях низ- * кой температуры тела эта способность реализуется, восстанавливается обмен веществ и происходит «чудо»: труп превращается в живого кролика. Эта гипотеза в последнее время получила и некоторое экспериментальное подтверждение. Есть в молекулах белка химические группы, изменение числа которых отражает изменения пространственной структуры молекулы. К ним относятся, например, свободные реакционно- способные сульфгидрильные группы белков. Если при сохранении общего числа свободных сульфгидрильных групп в молекуле белка меняется число реак- ционноспособных, то это значит, что изменились внутримолекулярные взаимоотношения, а следовательно, и конфигурация молекулы. Так вот, оказывается, что если после смерти в белках сердца и мозга кроликов число таких реакционноспособных групп снижено на 35—40%, то у животных в состоянии глубокой гипотермии оно остается таким же, как при обычных условиях. А при оживлении оно восстанавливается, возвращаясь к прижизненному уровню... Таким образом, наши работы показали, что после наступления смерти можно, меняя температуру тела, искусственно t изменять пространственную конфигурацию белков-ферментов, придавая им способность к восстановлению своих функций. Быстрое искусственное посмертное охлаждение во многих случаях, видимо, может способствовать оживлению человека по истечении длительного времени после смерти. Уже сейчас из наших экспериментов следует, что применение такого охлаждения удлиняет сроки сохранения стотенциальной» жизнеспособности высокоразвитого животного до полутора часов. Дальнейшее изучение обнаруженных нами молекулярных механизмов позволит глубже раскрыть закономерности смерти и оживления сложных биологических систем. ЛИТЕРАТУРА К о n i k о v a A. S., Pogossova A. V., N i к u I i n V. J.. Nature New Biol.. 1972, v. 236, p. 81. К о n i к о v a A. S., Pogossova A. V.f Petukhova L. M., Vjnarskaja A. A., N i к u I i n V. J. Proc. 14th Internet. Congr. Refrigeration, 1977, v. 3, p. 122. Nikulin V. J., Pogossova A. V., Koni- kova A. S. Internet. J. Appl. Radiation and Isotopes, 1980, v. 31. p. 707. Погосова А. В., Петухова Л. М., Никулин В. И., К о н и к о в а А. С, Вопр. мед. химии, 1978, т. 6, с. 811. 59
Календарь, 1982 30 декабря исполняется 60 лет со дня образования Союза Советских Социалистических Республик. НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ, ИСТОРИЧЕСКИЕ ДАТЫ 1662 Учреждено Лондонское Королевское общество для усовершенствования естественных наук. 1672 Отто фон Герике A602—1686) выпустил в свет «Новые так называемые магдебургские опыты о пустом пространстве» — одно из важнейших сочинений по экспериментальному естествознанию Нового времени. 1752 В Париже под руководством Дени Дидро A713—1784) и Жана ле Рон Д'Аламбера A717— 1783) начала издаваться 28-томная «Энциклопедия, или Толковый словарь наук, искусств и ремесел». 1772 Антуан Лоран Лавуазье A743—1794) представил в Парижскую Академию наук мемуар с описанием опытов, обосновавших кислородную теорию горения. Начало химической революции конца XVIII века. '1772 Даниэль Рёзерфорд A749—1819) в диссертации «О так называемом фиксируемом и мефитическом воздухе» описал азот. 1822 Жан Батист Жозеф Фурье A768—1830) опубликовал «Аналитическую теорию тепла», труд, положивший начало классической термодинамике. 1842 Синтез анилина (Николай Николаевич Зинин, 1812—1880). 1852 В химию введено понятие валентности (Эдуард Франкленд, 1825—1899). 1882 Роберт Кох A843—1910) открыл туберкулезную палочку. 1892 Гендрик Антон Лоренц A853—1928) сформулировал основные положения электронной теории. 1892 Вышла в свет книга Августа Вейсмана A834—1914) «Зародышевая плазма. Теория наследственности», один из основополагающих трудов по классической генетике. 1892 Карл Людвиг Шлей хер A859—1922) ввел в практику местное обезболивание кокаином. 1902 Опубликованы «Элементарные принципы статистической механики, разработанные в связи с рациональным обоснованием термодинамики» Джозайи Уилларда Гиббса A839—1903). Книга Гиббса сыграла большую роль в становлении современной теоретической физики и естественнонаучной картины мира. 1912 Чарлз Томсон Рис Уилсон (Вильсон) A869—1959) изобрел камеру для наблюдения следов заряженных микрочастиц — основной прибор для исследования ядерных излучений и космических лучей. 1912 Казимир Функ A884—1967) получил первый витаминный препарат и ввел термин «витамин». 1922 Александр Александрович Фридман A888—1925) предложил модель нестационарной Вселенной — одно из фундаментальных представлений современной космологии. 1922 Открытие инсулина (Фредерик Грант Бантинг, 1891—1941). 1932 Дмитрий Дмитриевич Иваненко (род. 1904) и Евгений Никитич Гапон A904—1950), а также независимо от них Вернер Гейзенберг (род. 1901) сформулировали протонно-нейтронную теорию строения атомного ядра. 1932 Карл Дэвид Андерсон (род. 1905) открыл в космических лучах позитрон. 1932 Джеймс Чедвик A891—1974) открыл при облучении бериллиевой мишени альфа-частицами нейтрон. 1932 Образовано Всесоюзное химическое общество имени Д. И. Менделеева — преемник Русского химического общества, возникшего в 1868 г. 1932 Созданы Уральский и Дальневосточный филиалы Академии наук СССР. 1952 Аминазин и резерпин впервые применены для лечения душевных болезней (начало психофармакологической эры). 1957 Начало космической эры. Запущен созданный в СССР первый в мире искусственный спутник Земли. 1957 Создано Сибирское отделение Академии наук СССР. 1962 Расшифровка основных принципов генетического кода (Фрэнсис Гарри Комптон Крик, род. 1916). ГОДОВЩИНЫ 2410 лет со дня смерти Анаксагора Клазоменского (род. ок. 500 до н. э.), древнегреческого натурфилософа, математика и астронома, создавшего учение о неразрушимых элементах сущего — «семенах вещей». 300 лет со дня смерти Иоганна Иоахима Бехера (род. 1635), немецкого химика и врача. В книге «Подземная физика» A669) высказал мысль, что все неорганические вещества содержат «горючую землю», чем подготовил становление теории флогистона. 60
8 января 340 лет со дня смерти Галилео Галилея (род. 1564), итальянского физика, механика, астронома, одного из основоположников научного естествознания. Установил закон свободного падения тел, закон инерции, закон изохронности колебаний маятника, выдвинул принцип относительности движения. Впервые применил зрительную трубу (телескоп) для астрономических наблюдений, сделал множество астрономических открытий, защищал гелиоцентрическую систему Коперника. 10 января 75 лет со дня рождения Валентина Алексеевича Каргина (ум. 1969), одного из создателей советской школы химии полимеров. 14 января 100 лет со дня смерти Теодора Шванна (род. 1810), немецкого физиолога и гистолога. В 1839 г. в книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» сформулировал клеточную теорию строения живых организмов. 2 февраля 75 лет со дня смерти Дмитрия Ивановича Менделеева (род. 1834), русского химика В 1869 г. открыл Периодический закон — фундамент современной химии, установил принцип построения периодической системы элементов; основываясь на Периодическом законе, исправил атомные веса некоторых известных и предсказал существование и свойства еще не открытых элементов. Внес крупный вклад в химию растворов. Много сделал для развития нефтяной угольной, металлургической и химической промышленности России. 5 февраля 75 лет со дня смерти Николая Александровича Меншуткина (род. 1842), русского химика и историка химии. Открыл влияние растворителя на скорость химической реакции, влияние химического строения на скорость химического взаимодействия веществ. Автор первого в России оригинального труда.по истории химии. 25 февраля 300 лет со дня рождения Джованни Баттиста Морганьи (ум. 1771), итальянского врача и анатома, основоположника патологической анатомии человека (книга «О местонахождении и причинах болезней, выявленных анатомом», 1761). 5 марта 125 лет со дня рождения Алексея Николаевича Баха (ум. 1946), основателя школы советских биохимиков. 17 марта 200 лет со дня смерти Даниила Бернулли (род. 1700), швейцарского математика, физика, врача, одного из организаторов и первых членов Петербургской Академии наук. Заложил основы механики жидкостей и кинетической теории газов. 18 марта 75 лет со дня смерти Пьера Эжена /Ларселена Бертло (род. 1827), французского химика и историка химии. Синтезировал множество органических соединений, заложил основы термохимии, химии терпенов, внес существенный вклад в химию взрывчатых веществ. Перевел и опубликовал средневековые алхимические рукописи. 4 апреля 50 лет со дня смерти Вильгельма Фридриха Оствальда (род. 1853), немецкого физикохи- мика, одного из основоположников современной физической химии. Установил связь электропроводности растворов кислот со степенью их электролитической диссоциации, предложил рассматривать химические реакции как взаимодействия ионов. 7 апреля 75 лет со дня рождения Георгия Константиновича Борескова, советского химика. Внес существенный вклад в теорию катализа. 15 апреля 530 лет со дня рождения Леонардо да Винчи (ум. 1519), итальянского натуралиста, художника, скульптора, архитектора, инженера, ученого с энциклопедическим диапазоном, обогатившего почти все области знания своей эпохи. Заложил основы механики, гидравлики, оптики, сравнительной анатомии, физиологии, эмбриологии и многих других дисциплин. Создал проекты металлургических печей, прокатных станов, ткацких станков, печатной машины, парашюта, подводной лодки, танка, высказал множество идей и гипотез общенаучного значения. 19 алреля 100 лет со дня смерти Чарлза Роберта Дарвина (род. 1809), английского биолога. Создатель эволюционного учения о происхождении видов животных и растений путем естественного отбора. 25 апреля 225 лет со дня рождения Иоганна Тобиаса (Товия Егоровича) Ловица (ум. 1804), русского химика и фармацевта. Сформулировал первую теорию химической адсорбции, получил ледяную уксусную кислоту, безводный алкоголь, серный эфир. 1 мая 130 лет со дня рождения Сантьяго Рамона-и-Кахаля (ум. 1934), испанского физиолога и гистолога. Создатель нейронной теории строения нервной системы. Разработал методы окраски нейрогистологических структур, описал строение сетчатки глаза, спинного мозга, мозжечка. 13 мая 150 лет со дня смерти Жоржа Леопольда Кретьена Фредерика Да го мера де Кювье (род. 1769), французского зоолога, одного из основателей палеонтологии. Создал учение о четырех основных типах животных, разработал метод реконструкции ископаемых фррм по остаткам скелета. 2Э мая 275 лет со дня рождения Карла Линнея (ум. 1778), шведского натуралиста и врача, создателя системы растительного и животного царств (книга «Система природы», 1735). 28 мая 70 лет со дня смерти Поля Эмиля Лекок де Буабодрана (род. 1838), французского химика. Открыл галлий, самарий, диспрозий. 17 июня 150 лет со дня рождения Уильяма Крукса (ум. 1919), английского физика и химика. Изучал электрические явления в газах. Изобрел спинтарископ — прибор для регистрации альфа-частиц. Открыл таллий. 18 июня 75 лет со дня рождения Игоря Васильевича Петрянова-Соколова, советского физикохими- ка. Разработал новые методы исследования аэродисперсных систем, исследовал законы фильтрации аэрозолей, создал новые виды фильтрующих материалов. 20 июня 125 лет со дня смерти Луи Жака Тенара (род. 1777), французского химика. Разработал (совместно с Ж. Л. Гей-Люссаком, 1778—1850) способ получения калия и натрия из их гидроокисей, доказал, что натрий, калий и хлор — элементы. Открыл перекись водорода. 22 июля 160 лет со дня рождения Грегора Иоганна Менделя (ум. 1884), чешского натуралиста, основоположника учения о закономерной передаче наследственных признаков, которое положило начало генетике. 61
7 августа 1В0 лет со дня рождения Германа Ивановича Гесса (ум. 1850), русского химика. Открыл закон постоянства сумм тепла, установил правило термонейтральности. 7 августа 75 лет со дня рождения Николая Михайловича Жаворонкова, советского химика. Изучил процессы абсорбции, ректификации, молекулярной дистилляции; получил препараты тяжелого азота и кислорода; разработал методы разделения смесей и тонкой очистки веществ. 7 августа 200 лет со дня смерти Андреаса Сигизмунда Маргграфа (род. 1709), немецкого химика. Изучил свойства фосфора. Получил желтую кровяную соль и цианистый калий. Открыл кристаллы сахара в срезах свеклы и предложил способ приготовления свекловичного сахара. 16 августа 25 лет со дня смерти Ирвинга Ленгмюра (род. 1881), американского физика и физикохи- мика. Исследовал электрические разряды в газах и термоэлектронную эмиссию. Получил атомарный водород. Сконструировал вакуумный насос. 19 августа 320 лет со дня смерти Блэза Паскаля (род. 1623), французского математика, физика, инженера и философа, одного из зачинателей науки Нового времени. Внес крупный вклад в математику и механику, заложил основы классической гидростатики, сконструировал первую счетную машину. 21 августа 125 лет со дня рождения Ивана Алексеевича Каблукова (ум. 1942), советского химика. Внес существенный вклад в теорию растворов. 24 августа 150 лет со дня смерти Никола Леонара Сади Карно (род. 1796), французского физика, математика и инженера, автора «Размышлений о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» A824). Один из основоположников термодинамики. 30 августа 130 лет со дня рождения Якоба Гендрика Вант-Гоффа (ум. 1911), голландского химика, одного из основателей современной физической химии и стереохимии. Дал теорию пространственного расположения атомов в молекулах органических соединений, заложил основы химической кинетики. Ввел понятие о твердых растворах. 5 сентября 80 лет со дня смерти Рудольфа Людвига Карла Вирхова (род. 1821), немецкого патолога и врача. Создатель современной патологической анатомии. Разработал концепцию целлюлярной патологии, дал характеристику основных патологических процессов, описал патогенез многих болезней. 7 сентября 275 лет со дня рождения Жоржа Луи Лекперка Бюффона (ум. 1788), французского естествоиспытателя. В 36-томной «Естественной истории» A749—1788) описал множество животных и выдвинул идею единства растительного и животного мира. 13 сентября 75 лет со дня рождения Евгения Константиновича Завойского (ум. 1976), советского физика. Открыл электронный парамагнитный резонанс. 17 сентября 150 лет со дня рождения Сергея Петровича Боткина (ум. 1889), русского врача. Внес крупный вклад в диагностику и терапию внутренних болезней. 17 сентября 125 лет со дня рождения Константина Эдуардовича Циолковского (ум. 1935), основоположника космонавтики, теоретика и пропагандиста космической экспансии человечества. 23 сентября 100 лет со дня смерти Фридриха Вёлера (род. 1800), немецкого химика. Получил вещество, по составу и свойствам тождественное мочевине (первый органический синтез). 28 сентября 130 лет со дня рождения Анри Муассана (ум. 1907), французского химика. Сконструировал лабораторную электрическую печь, в которой получил карбиды кальция, алюминия и других металлов. Получил фтор. 2 октября 130 лет со дня рождения Уильяма Рамзая (ум. 1916), английского химика и физика. Открыл инертные газы. 9 октября 130 лет со дня рождения Эмиля Германа Фишера (ум. 1919), немецкого химика-органика и биохимика. Изучил строение пуриновых соединений.синтезировал кофеин, теобромин, гуанин, пурин, положил начало синтезу барбитуровых снотворных; исследовал аминокислотный состав и строение белков. 24 октября 350 лет со дня рождения Антони ван Лёвенгука (ум. 1723), нидерландского естествоиспытателя, основоположника научной микроскопии. В письмах Лондонскому Королевскому обществу впервые описап бактерии, эритроциты, половые клетки, разнообразные микроструктуры растений и животных. 6 ноября 160 лет со дня смерти Клода Луи Бертолле (род. 1748), французского химика. Положил начало учению о химическом равновесии, пришел к выводу о существовании соединений переменного состава. Открыл хлорат калия (бертолетову соль). 10 ноября 100 лет со дня рождения Якова Исидоровича Перельмана (ум. 1942), автора широко известных занимательных книг о науке. 27 ноября 80 лет со дня рождения Анатолия Васильевича Николаева (ум. 1977), советского химика- неорганика. Сделал существенный вклад в теорию экстракции неорганических соединений. 29 ноября 30 лет со дня смерти Владимира Николаевича Ипатьева (род. 1867), русского химика- органика. Синтезировал изопрен, автор фундаментальных исследований в области промышленного катализа. 9 декабря 240 лет со дня рождения Карла Вильгельма Шееле (ум. 1786), шведского химика. Открыл марганец, хлор, молибден, вольфрам, барий, многие неорганические и органические соединения. 8 «Химическом трактате о воздухе и огне» A777) показал, что атмосферный воздух состоит из двух «видов воздуха» — «огненного» (кислорода) и «флогистированного» (азота). 27 декабря 160 лет со дня рождения Луи Пастера (ум. 1895), французского микробиолога и химика, основоположника современной микробиологии и иммунологии. Открыл оптическую асимметрию молекул и положил начало стереохимии. Исследовал процессы брожения, доказав, что их вызывают микроорганизмы. Предложил метод сохранения пищевых продуктов от порчи (пастеризация). Установил инфекционную природу сибирской язвы, родильной горячки, бешенства, куриной холеры, ввел понятие об искусственном иммунитете и предложил метод предохранительных прививок, в частности, вакцинацию против сибирской язвы и бешенства. 62
Экономика, производство О пользе вихрей Теплообменник — одно из немногих технических устройств, хорошо известных даже весьма далеким от техники людям. В самом деле, в каждой квартире под подоконником установлены радиаторы отопления — массивные, ощетинившиеся ребрами чугунные трубы или более современные, более изящные их аналоги. Это теплообмен- ные аппараты, в которых теплоноситель — горячая вода — отдает через металлическую стенку тепло воздуху наших квартир. Радиаторы отопления — самые распространенные и самые известные, но, пожалуй, не самые ответственные теплообменники. В конце концов, если они по какой-то причине и откажут, день- другой вполне можно перебиться: включить электрические обогреватели или, на худой конец,одеться потеплее. А в промышленности редкое производство может обойтись без надежно работающих теплообменников. Только в химической индустрии теп- лообменные устройства составляют свыше трети массы и стоимости всего оборудования. Химические реакции идут при определенной температуре; от температуры зависит скорость процессов, активность катализаторов, полнота превращений, чистота продуктов. В одном случае аппараты необходимо нагревать, в другом — охлаждать, в третьем — утилизировать неиспользованное тепло. И везде требуются теплообменники — разных размеров, разных конструкций. Разумеется, не только в химии, но и в нефтехимии и нефтепереработке, в тепловой и атомной энергетике, в металлургии, пищевой промышленности. И хотя в теплообменниках не происходят превращения веществ, эти аппараты на каждом производстве относят- ^"ся к основным — к тем, что составляют фундамент технологии. Если в химии от теплообменников зависят скорость, полнота и энергоемкость процессов, то на транспорте — надежность, долговечность, экономичность двигателей. Рациональная конструкция радиаторов и другой теплооб- меннои аппаратуры, над которой уже более века ломают головы теплотехники, волнует не только создателей автомобилей, тракторов и комбайнов, но и конструкторов самолетов, ракет, кораблей. Громоздкий теплообменный аппарат — это лишний вес и объем, перерасход дефицитных материалов; плохо организованный теплообмен приводит к перегреву двигателей, а порою и к серьезным авариям. РАСПЛАТА ЗА ТЕПЛООТДАЧУ Великое множество придуманных за сто лет теплообменных аппаратов можно свести к трем основным конструкциям: трубчатым, пластинчатым и трубчато- пластинчатым (рис. 1). Во всех этих устройствах любыми доступными средствами стремятся увеличить теплообмен. Давным-давно известно, что турбули- зация потока повышает теплообмен, поэтому поток стараются закрутить, создать внутри него турбулентные завихрения. Тут полет конструкторской фантазии не знает предела. Трубы заворачивают змейкой, встраивают в них шнеки или спирали, выдавливают снаружи и внутри ребра, покрывают трубы резьбой, делают их поверхности шероховатыми. Все перечисленные (и прочие) ухищрения преследуют цель завихрить поток текущего по трубе теплоносителя, турбулизировать его и тем самым увеличить теплообмен. Иногда это получается лучше, иногда хуже, но всегда — ценой значительного роста гидравлического сопротивления: в 10—12 раз — всего при двух-трехкратном увеличении теплоотдачи. Согласно сложившейся еще в начале века теории теплообмена, это считается вполне естественным, нормальным. БАРЬЕРЫ НА ПУТИ ПОТОКА Пятнадцать лет назад инженер Е. В. Дубровский подготовил кандидатскую диссертацию, в которой доказывал, что можно создать теплообменный аппарат, в котором при росте теплоотдачи гидравлическое сопротивление 63
Основные конструкции теплообменных аппаратов: трубчатая A), пластинчатая (Л) и трубчато-пластннчатая A11) увеличивается в меньшей степени. Диссертация была воспринята как посягательство на классическую теорию теплообмена и вызвала недоумение, а у некоторых даже негодование — «так не бывает!» Чтобы не вызывать у читателей беспокойство за судьбу соискателя ученой степени, скажем сразу, что диссертация в конце концов была защищена. Но потребовалось определенное время, чтобы сомневающиеся убедились: «так все- таки бывает» — существуют способы интенсификации теплоотдачи в турбулентных потоках, не вызывающие стремительного роста гидравлического сопротивления. Теоретически это доказал профессор Московского авиационного института, доктор технических наук Э. К. Калинин. Анализ структуры турбулентного потока и особенностей теплообмена в нем' показывает, что важно не просто тур- булизировать поток, а найти ту область канала, в которой увеличение турбулентных пульсаций оказывает наибольшее влияние на интенсификацию теплоотдачи. Поток в гладкой трубе можно разбить на две зоны (рис. 2). В узком пристенном слое течение преимущественно ламинарное. Здесь, у самой стенки, от которой нужно отвести тепло, силы вязкости затрудняют теплообмен. По мере продвижения к ядру потока ламинарное течение переходит в турбулентное, пульсации развиваются сильнее, скорость потока выравнивается и в центре канала достигает максимума. Однако у оси трубы, где действуют за- В узком прноенним слое течение в основном носит ламинарный характер. По мере продвижения к ядру потока ламинарное течение переходит в турбулентное. В центре канала скорость течения жидкости (и) максимальная, а тепловой поток (ц) близок к нулю 64
коны турбулентного движения, тепловой поток близок к нулю. Получается, что в пристенном слое, где нужно передать наибольшее количество тепла, происходит только его молекулярный перенос, а в ядре потока, где велика турбулентная теплопроводность, переносить, в сущности, нечего. ^ Значит, чтобы интенсифицировать теплоотдачу, нет смысла вторгаться в ядро потока: здесь и так турбулентная проводимость достаточна, увеличить же ее — дорогое удовольствие: резко растет гидравлическое сопротивление. Э. К. Калинин и его сотрудники пришли к выводу, что затраты кинетической энергии на прокачивание теплоносителей по трубам и каналам теплообменников окажутся значительно меньше, если турбулизировать поток в узком пристенном слое или в непосредственной близости от него. А для эффективной турбулизации потока необходимо создать здесь вихревые зоны. Если сделать в стенке канала выступы высотой всего лишь 5—10% радиуса трубы (такова толщина пристенного слоя), то мчащийся под напором поток, срываясь с выступа, образует вихри. Но, оказывается, мало организовать вихри, их нужно еще и сформировать. Сложность в том, что вихри нельзя выпускать за пристенный слой к середине потока — там, как мы уже знаем, пульсации никакой пользы не принесут. Важно подобрать не только высоту выступов, но и расстояние между ними. Барьеры на пути потока не должны стоять слишком часто, иначе вихри будут попадать в ядро потока, зря расходуя свою энергию. Полезнее, если вихрь плавно скользит вдоль стенки, а потом рассасывается; и именно к этому моменту на пути потока должен встать новый выступ. Самая интенсивная турбулизация потока — на границе вихревой области. Здесь и самый интенсивный теплообмен. 4Н 2\ ЬТУРб ч Уи гурЛ. А 0.90 0.92 0,94 0,96 0.98 1,0' В качестве критерия, с помощью которого теплотехники оценивают профили стенок теплообменных каналов, принято использовать зависимость коэффициентов гидравлического сопротивления и теплообмена от высоты диафрагмы. d На графике: — — отношение внутреннего диаметра диафрагмы к внутреннему диаметру канала; £ — коэффициент гидравлического сопротивления в турбулизованном потоке (турб.) н в обычной гладкой трубе (гл.); Nu — критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность теплообмена. Левая часть кривых (до точки пересечения) давно известна. Теперь теоретически показано, что правее этой точки находятся самые выгодные режимы теплообмена: теплоотдача растет быстрее гидравлического сопротивления ОТКРЫТИЕ Расчет турбулентных потоков — дело исключительно сложное. И хотя идея турбулизации тонкого пристенного слоя казалась простой и ясной, рассчитать оптимальный профиль канала для интенсификации теплообмена не удалось. Этот профиль нашли экспериментально профессор МАИ доктор технических наук е- труба с нанатнои Ч '**, Г*Щ За ЗПи часов работы холодильника коэффициент теплопередачи упал всего на 10—15% и после этого практически не изменялся 100 20D 300 время.час 3 «Химия и жизнь № Ь 65
Г. А. Дрейцер и кандидат технических наук С. А. Ярхо. Работа велась одновременно на пяти экспериментальных установках. 6 качестве теплоносителей использовали воду, воздух, углекислый газ, гелий, глицерин; перебрали полсотни профилей с разными по высоте и форме выступами, с разными шагами. И пришли к выводу, что выступ, расположенный поперек потока, непременно должен быть плавно очерченным. К счастью, такая форма оказалась весьма технологичной. С помощью роликов накатали снаружи трубы кольцевые канавки, внутри трубы образовались периодические сужения — диафрагмы. Такой профиль — с шагом в пять — десять раз больше толщины пристенного слоя — оказался оптимальным. Теплотехникам давно известно, что за увеличение теплоотдачи приходится расплачиваться гидравлическими потерями. Поэтому, сравнивая гладкие каналы и каналы с внутренними диафрагмами для турбулизации потока, в качестве критерия, с помощью которого оценивают профили стенок канала, они используют зависимость коэффициентов гидравлического сопротивления и теплообмена от высоты диафрагмы. Анализируя эти кривые (рис. 3), Э. К. Калинин пришел к выводу, что непременно должна быть область, где рост теплоотдачи превысит рост гидравлического сопротивления. Предположения и расчеты (методом экстраполяции кривых) экспериментально подтвердились на модели трубы с накатанными канавками. Причем результаты превзошли все ожидания: если организовать поток жидкости в канале так, что отрыв вихрей происходит в области перехода от ламинарного течения к турбулентному, теплоотдачу по сравнению с гладкими каналами можно увеличить втрое. 12 марта 1981 года Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий зарегистрировал открытие «Закономерность изменения теплоотдачи на стенках каналов с дискретной турбулиэацией потоков при вынужденной конвекции», сделанное докторами технических наук Э. К. Калининым, Г. А. Дрейцером, Г. И. Ворониным и кандидатами технических наук Е. В. Дубровским и С. А. Ярхо. ИСПЫТАНИЯ И ПРИЯТНЫЙ СЮРПРИЗ Трубы с накатанными канавками оказались исключительно перспективными для промышленных установок, прежде всего из-за их технологичности. С помощью несложной приставки к токарному станку легко накатывать канавки, обрабатывая за минуту до 2 метров обычных труб (разработан и специальный стан производительностью до 10 м/мин). Стоимость этой операции — не более одного процента стоимости трубы. Поскольку наружный диаметр трубы не меняется, можно изготовить каналы с рациональным профилем на работающих уже теплообменниках. Первые промышленные испытания обжатых трубок на одном из химических-*р заводов Ташкента дали блестящие результаты. Испытывали обычный теплообменник простейшего типа — «труба в трубе», работающий как холодильник. Сначала провели эксперимент в гладком канале, определили коэффициент теплопередачи. Через 300 часов непрерывной работы холодильника он снизился в 10 раз. Почему? Главная причина — толстый слой соли, который покрыл поверхность. Обладая низким термическим сопротивлением, соль «съела» девять десятых коэффициента теплопередачи. (К слову, это беда всех химических предприятий, которые работают на разомкнутой системе водоснабжения. Смягчать огромные объемы воды очень дорого, счищать осадок тоже мало реально. Вот и выбрасывают на свалку тысячи метров обросших накипью трубок из нержавеющей стали.) Однако вернемся к экспериментальной установке, созданной в Ташкенте. Гладкую трубу заменили накатанной, благодаря образовавшимся вихрям — и внутри трубы, и на ее наружной поверхности — теплообмен увеличился как со стороны теплоносителя, так и со стороны охлаждающей воды, коэффициент теплопередачи вырос сразу на 50%. А дальше экспериментаторов ждал приятный сюрприз. За 300 часов работы холодильника коэффициент теплопередачи упал всего на 10—15% и после этого практически не изменялся (рис. 4). Трудно поверить, но через две недели эксплуатации теплообменника коэффициент теплопередачи оказался в 10 раз выше, чем на обычных гладких трубах. Что же произошло? Когда разобрали теплообменный аппарат, обнаружили, что канавки (впадины) совершенно чистые. Выпуклости трубок были покрыты тонким слоем рыхлого осадка, который легко смывался теплой водой. Турбулентные вихри в пристенном слое помешали образованию обычной твердой накипи. Аппарат собра- j и и снова пустили в работу. Итак, не требующее больших затрат усовершенствование теплообменных аппаратов дает колоссальный эффект. Сей- -1 час на предприятиях держат в запасе столько же теплообменных аппаратов, сколько их в работе, а иногда и больше — для надежности. А если накатать на трубах канавки, весь этот гигантский резерв станет ненужным. 66
ЧИСТЫЕ РАДИАТОРЫ Недавно в Оренбургских степях на уборке хлеба работали три комбайна, на которых установили теплообменные устройства, сконструированные в Государственном научно-исследовательском тракторном институте (НАТИ) группой инженеров под руководством Е. В. Дуб- Юровского. Перед выходом комбайнов в поле радиаторы испытали на стенде, сняли рабочие характеристики. Машины проработали на уборке всю страду, прошли десятки километров в плотных облаках пыли — лето выдалось жаркое, засушливое. Обычно к концу уборочной кампании теплорассеивающая способность радиаторов из-за засорения воздушных каналов падает почти на 20%. У теплообменников новой конструкции теплорассеяние снизилось всего на 2,1 %. Почему же радиаторы остались чистыми после тяжелой непрерывной работы в пыли? Их постоянно очищали аэродинамические потоки, образованные турбулентными вихрями. После промывки водой отработавшие с полной нагрузкой страду радиаторы были готовы к новому сезону, к новой уборочной кампании. В очень тяжелых условиях работают не только радиаторы комбайнов, но и любые другие транспортные теплообменные аппараты. Их приходится часто ремонтировать, чистить, заменять, приходится постоянно держать «горячий» резерв. Сейчас еще трудно сказать, что даст больший экономический эффект: надежность и долговечность в эксплуатации или существенное уменьшение объема и массы теплообменных аппаратов, то есть снижение металлоемкости конструкций. ВНУШИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЯ Перед создателями транспортных теплообменников всегда стоят сложные проблемы. С одной стороны, крайне желательно уменьшить энергетические затраты на прокачивание теплоносителей и обеспечить возможно большую теп- лорассеивающую способность, с другой — чем меньше объем и масса теплообменного аппарата, тем совершеннее конструкция двигателя. Обычно у теплообменных аппаратов транспортных силовых установок пластинчато-ребристые теплообменные поверхности с треугольным сечением воздушных каналов. Все теоретические вы- чг- воды, полученные для круглых каналов, справедливы и для треугольных. Однако в каналах с сечением в форме треугольника поток ведет себя несколько иначе. Ламинарное течение сохраняется лишь в небольших зонах — в углах. Поэтому нет смысла ставить турбулиза- торы по всему сечению. Для интенсификации теплообмена достаточно посреди ребер канала нанести штампованные поперечные выступы и впадины, размеры которых соизмеримы с толщиной пристенного слоя потока теплоносителя. Другой способ турбулизации: вихри формируются на передних кромках ребер коротких рассеченных каналов. Такие способы генерации вихрей позволяют при заданных тепловой мощности теплообменника и мощности, необходимой для прокачки теплоносителя через радиатор, в полтора раза уменьшить объем аппарата. А это значит, например, что шестирядный водяной радиатор трактора Т-150К или комбайна СК-6 «Колос» можно заменить четырехрядным, то есть сэкономить третью часть меди, латуни, олова. Добавим, что в существующих тракторных и автомобильных дизельных двигателях теплообменные аппараты занимают до 20—25% объема моторного отсека, а в газотурбинных силовых установках — добрую половину. Высокоэффективные теплообменники позволяют улучшить компоновку двигателей, совершенствовать их конструкции. Уже сейчас, когда вихревая интенсификация теплообмена делает первые шаги, радиаторы новой конструкции только для водовоздушных теплообменных устройств тракторных двигателей позволяют экономить 10 миллионов рублей в год. Нам остается подытожить бесспорные достоинства нового принципа интенсификации теплопередачи — основанного на организации вихрей, на искусственной турбулизации потоков у стенок теплообменных аппаратов. Причем мы будем учитывать не все ожидаемые выгоды, а лишь то, что подтвердилось в полупромышленных испытаниях. Улучшение теплопередачи. Значит, экономия тепла, экономия энергии. Существенное уменьшение размеров теплообменной аппаратуры. Значит, снижение металлоемкости теплообменников на транспорте, в химии, металлургии. Значит, экономия металла. На этом мы и закончим пока разговор о пользе вихрей. А. ХОЛМСКАЯ От редакции. Надо полагать, что метод интенсификации теплообмена и повышения эффективности теплообменной аппаратуры, о котором рассказано в статье А Холчекой, может заинтересовать и исследователей, и работников промышленности. Наверное, многие предприятия и научные учреждения опробуют этот метод v себя Мы просим сообщить нам о полученных результатах. 3е 67
Pf VVMM С У" г Lj 'II it T 1 * T1 * 11 i 111 . *11113 At НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ ФЕВРАЛЬ VIII совещание по сварке разнородных композиционных и многослойных материалов. Киев. Институт электросварки АН УССР B52650 Киев 5 ГСП. ул. Боженко, 11). Конференция «Методы промышленного получения, свойства и области применения тугоплавких карбидов, сплавов и композиций на их основе». Гор. Волжский. Волжский филиал ВНИИ абразивов и шлифования Миистанкопрома СССР D04103 Волжский Волгоградской обл., просп. Ленина, 72). Совещание «Состояние и перспективы развития производства и ассортимента полистироль- ных пластиков». Ленинград. «Союзхимпласт» МХП СССР A29110 Москва, ул. Гиляровского, 39). Конференция «Состояние и перспективы развития научных исследований и производства полимерных материалов медицинского назначения и изделий из них». Москва. «Союзполи- мерстекло» Минмедпрома СССР A03823 Москва ГСП-3, Центр, пр. Художественного театра, 2). Конференция «Методы получения и анализа биохимических препаратов». Гор. Олайне Латв. ССР. «Союзреактив» МХП СССР A01887 Москва, Кривоколенный пер., 12). Симпозиум «Регуляция иммунного гомеостаза». Ленинград. Институт экспериментальной медицины АМН СССР A97022 Ленинград, Кировский просп., 69 71). IV съезд Всесоюзного общества генетиков и селекционеров. Кишинев. Всесоюзное общество генетиков и селекционеров A17312 Москва, ул. Ферсмана, 11, п. 4). Ill съезд Всесоюзного териологического общества. Москва. Всесоюзное териологическое общество A17071 Москва, Ленинский просп., 33). Ill совещание по редким видам млекопитающих. Москва. Институт эволюционной морфологии и экологии животных АН СССР A17071 Москва, Ленинский просп., 33). Совещание «Методы моделирования изменений природных условий при перераспределении водных ресурсов». Новосибирск. Институт гидродинамики СО АН СССР F30090 Новосибирск, просп. Науки, 15). Конференция «Гигиена массовой физической иультуры». Москва. Управление научно-исследовательской работы и учебных заведений Спорткомитета СССР A19270 Москва, Лужнецкая наб., 8). МАРТ Семинар «Методы комплексной оптимизации установок по преобразованию тепловой и атомной энергии в электрическую». Минск. Институт ядерной энергетики АН БССР B23061 Минск, пос. Сосны]. Всесоюзное совещание-семинар по методам кибернетики в химии и химической технологии. Иваново. Ивановский химико- технологический институт, Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева A25820 Москва, Миусская пл., 9). Совещание «Новые методы и приборы для физико-механических испытаний каучука, резины и резино-технических изделий». Ленинград. «Союзкаучук» Мин- иефтехимпрома СССР A29832 Москва, ул. Гиляровского, 31). IX совещание по получению профилированных монокристаллов и изделий способом Степанова и применению их в народном хозяйстве. Ленинград. Физико-технический институт АН СССР A94021 Ленинград, Политехническая ул., 26). Конференция «Защита от коррозии в химической промышленности». Черкассы. ВНИИ по защите металлов от коррозии МХП СССР A05318 Москва, Щербаковская ул., 3/9). Конференция «Состовние патентно-лицензионной работы в стране и задачи по повышению ее эффективности в свете решений XXVI съезда КПСС». Москва. Госкомитет СССР по делам изобретений и открытий A03621 Москва Центр, М. Черкасский пер., 2/6). IV симпозиум «Колебательные процессы в биологических системах». Пущино. Институт биологической физики АН СССР A42292 Пущино Моск. обл.). II совещание по хемосистема- тике и эволюционной биохимии высших растений. Пос. Никитское Крымской обл. Государственный Никитский ботанический сад ВАСХНИЛ C34267 Ялта, Никитское). Симпозиум «Гормональная регуляция онтогенеза растений». Москва. Институт физиологии растений АН СССР A27273 Москва, Ботаническая ул., 35). Симпозиум «Использование моделей патологических состояний при поиске биологически активных препаратов». Москва. Отдел координации работ по биологическим испытаниям химических соединений Минмедпрома СССР A03823 Москва Центр ГСП-3, пр. Художественного театра, 2). Совещание «Многофакторная профилактика ишемической болезни сердца». Фрунзе. Главное управление лечебно-профилак- ™ тической помощи Минздрава СССР A01837 Москва, Петро- веригский пер., 10). Совещание «Природные ресурсы крупных озер СССР». Ленинград. Институт озероведения АН СССР A97046 Ленинград, Петровская наб., 4). Семинар «Состояние и пути улучшения племенного дела в рыбоводстве». Гор. Дмитров Моск. обл. Ихтиологическая комиссия Минрыбхоза СССР A03050 Москва, ул. Горького, 27). АПРЕЛЬ Конференция по физике плазмы. Звенигород Моск. обл. Физический институт АН СССР A17924 Москва, ГСП, Ленинский пр., 53). Конференция по механизму каталитических реакций. Новосибирск. Институт катализа СО АН СССР F30090 Новосибирск, просп. Науки, 5). Ill конференция по химии иар- бенов. Москва. Институт органической химии АН СССР A17913 Москва ГСП-1, Ленинский просп., 47). Совещание «Основные направления совершенствования процессов переработки жидких продуктов пиролиза». Баку. «Союэнефтеоргсиитеэ» Мин- нефтехимпрома СССР A29832 Москва, ул. Гиляровского, 31). Совещание «Пути повышения качества технического углерода и перспективы его производства». Омск. «Союзтехуглерод» Миннефтехимпрома СССР A29832 Москва, ул. Гиляровского, 31). Семинар «Современное состояние и лути совершенствования процесса получения синтез-газа для производства химических продуктов». Ангарск. «Союэнефтеоргсиитеэ» Миннефтехимпрома СССР A29832 Москва, ул. Гиляровского, 31). Совещание «Баритовое сырье СССР». Москва. Научный совет АН СССР по рудообразованию A09017 Москва, Старомонетный пер., 35). Конференция «Трубопроводный транспорт нефти и газа». Уфа. ЦП НТО -нефтяной и газовой промышленности A17876 Москва ГСП-1, Ленинский просп., «). Совещание «Основные задачи химического и нефтяного машиностроения по противокоррозионной защите оборудования». Пеиэа. Техническое управление МХП СССР A29833 Москва, Безбожный пер., 25). 68
Совещание «Повышение стойкости и защита от коррозии строительных конструкций и оборудованиям. Челябинск. Трест «Востокхимзащита» Мин- монтажспецстроя СССР D54073 Челябинск, просп. Ленина, 81). Конференция «Проблемы прогнозирования научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе». Москва. Институт экономики АН СССР A21019 Москва, ул. Волхонка, 14). Симпозиум «Биоконверсия растительного сырья». Юрмала Латв. ССР. Институт микробиологии АН Латв. ССР B26067 Рига, ул. Клейсту). Конференция «Философские и социальные аспекты взаимодействия биологии и медицины». Москва. Центральный совет философских (методологических) семинаров при Президиуме АН СССР A01000 Москва Центр, Старосадский пер., 6, стр. 2). Конференция «Биохимический контроль и оптимизация средств и методов тренировочного процесса». Москва. ВНИИ физической культуры A03064 Москва, ул. Казакова, 18). Совещание «Состояние и перспективы развития научных исследований и производства жирорастворимых витаминов и их полупродуктов». Гор. Боло- хоно Тульской обл. «Союзви- тамины» Минмедпрома СССР A03823 Москва Центр ГСП-3, пр. Художественного театра, 2). Совещание «Актуальные проблемы современной экологии». Свердловск. Институт экологии растений и животных УНЦ АН СССР F20219 Свердловск, ул. 8-го марта, 202). Совещание «Проблемы охрвны животного мира». Ереван. Институт зоологии АН Арм. ССР C75044 Ереван, ул. Паруйра Севака, 7). Всесоюзное совещание по проблеме внтропогенного изменения климата. Ленинград. Государственный гидрологический институт A99053 Ленинград, ВО, 2-я линия, 23). Семинар «Современное состояние и перспективы охраны окружающей среды при транспортных процессах». Москва. Научно-техническое управление Министерства гражданской авиации СССР A25167 Москва, Ленинградский просп., 37). II совещание «Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды». Юрмала Латв. ССР. Институт физики АН Латв. ССР B29021 Саласпилс Рижского р-на Латв. ССР). Подробную информацию о конференциях и совещаниях можно получить в оргкомитетах, адреса которых уквзвны в скоб- КНИГИ В 1982 г. в порядке эксперимента организовано распространение отдельных узко специальных изданий не через книжные магазины, а непосредственно издательствами, которые будут высылать нх по мере выхода в свет по почте наложенным платежом. Издательство «ХИМИЯ»: Борисович Г. Ф. Концентрация производства в химической промышленности. 15 л. 2 р. 30 к. IV кв. Гуреев А. А., Камфер Г. М. Испаряемость топлив для поршневых двигателей. 20 л. 1 р. 30 к. IV кв. Зайцев В. А., Новиков А. А., Родин В. И. Производство фтористых соединений при переработке фосфатного сырья. 19 л. I р. 30 к. Ill кв. Кравченко Т. А., Николаев Н. И. Кинетика и динамика процессов в редокситах. 10 л. 1 р. 50 к. II кв. Кричевский И. Е. Перспективы развития промышленности химических волокон. 13 л. 65 к, IV кв. Морачевский А. Г., Смирнова Н. А., Бепашова И. М., Пу- кинский И. Г. Термодинамика разбавленных рвстворов неэлектролитов. 18 л. 3 р. II кв. Носов М. П., Волконский, А. А. Производство текстурирован- ных нитей. 15 л. 1 р. II кв. Переквлин В. В., Сопова А. С, Лилина Э. С. Непредельные нитросоединения. 20 л. 3 р. 30 к. IV кв. Романков П. Г. Фролов В. Ф. Теплообменные процессы химической технологии. 19 л. 2 р. 80 к. II кв. Яминский В. В., Пчелки 8. А., Амелина Е. А., Щукин Е. Д. Коагуляционные контакты в дисперсных системах. 11 л. 1 р. 70 к. Ill кв. Заказы на эти книги следует оформлять в отделе распрост-' ранения издательства лнчно или присылать по почте (с указанием обратного адреса). Адрес издательства «Химиям — 117076 Москва, Стромынка, 13, корп. 2. Гарантийные письма от предприятий, организаций и библиотек (с указанием срока гарантии — до 31 марта 1983 г.) должны быть подписаны руководителем и главным бухгалтером. ЗАКАЗЫ ПРИНИМАЮТСЯ ДО 31 МАРТА 1982 Г. В ИЮПАК На 31 -й Генеральной ассамблее Международного союза чистой и прикладной химин (ИЮПАК), проходившей в августе 1981 г., одобрены новые значения атомных весов некоторых элементов: водорода — 1,00794 ±7 (вместо 1,0079±1); серебра — 107,8682 ±3 (вместо 107,868±1); лютеция — 174,967 ±1 (вместо 174,967±3). Доклад Комиссии по атомным весам и распространению изотопов ИЮПАК, а также таблица стандартных атомных весов будут опубликованы в «Journal of Pure and Applied Chemistry». В апреле выйдет в свет «ЖУРНАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА ИМ. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА», 1982, № 2, посвященный применению резин и латексов в товарах народного потребления и медицине. В обзорных статьях рассмотрены актуальные теоретические и практические проблемы создания и исследования изделий народного потребления и медицинского назначения на основе ргезиновых, латексных и олигомерных композиций. Материалы номера представляют интерес для работников промышленности и научно-исследовательских учреждений, а также для преподавателей, аспирантов и студентов вузов и техникумов. Цена номера 2 руб. Журнал в розничную продажу не поступает. Подписка на год н на любой отдельный номер принимается без ограничения (не позднее чем за три месяца до выхода номера в свет) во всех отделениях «Союзпечати». Телефон для справок: 221-54-72.
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК Если электроны потяжелеют в 100 раз... Извечный вопрос — когда начинать углубленную специализацию, учиться всерьез, например, химии? Очевидно, в первом классе рано. А на первом курсе института — не поздно ли? Специалисты с химического факультета МГУ, накопившие значительный опыт работы со школьниками, считают: лучше всего — в восьмом-девятом классе. В 1974 году по * ициахиве двух членов-кор- ОПЕРАЦИЯ «ЭМБЛЕМА» Клуб Юный химик объявляет очередную операцию. Юным химикам предлагается придумать для него новую эмблему. Рисунки, выполненные карандашом или тушью, просим присылать в редакцию до 1 марта 1982 года. Размер их должен быть равен размеру этого объявления. Автора эмблемы, более точной и остроумной, чем старая (если такую удастся создать), редакция «Химии и жизни» наградит годовой подпиской на журнал. Желаем удачи! Химию в экспериментальных классах преподают сотрудники химического факультета. Практикум проводится в лабораториях МГУ. Методика обучения — близкая к вузовской. Капитальное изучение химии на лекциях и семинарах подкрепляется солидным курсом физики и математики. В 1979 году школе № 171 в числе первых трех школ Москвы было присвоено почетное звание образцовой. О чем же спорят ученики этой школы на семинарах, какие задачи решают? Конечно, немало времени уделяется обычным стандартным задачам, без которых нельзя затвердить азы химии. Но некоторые вопросы превращаются в веселую ученую игру. Например, что будет, если масса электронов возьмет да и возрастет в сто раз? А что. В выпуске: Если электроны потяжелеют в 100 раз... Заботы юных химиков Устав клуба Пункт первый. Членом клуба может быть каждый школьник. Пункт второй. Членом клуба становится тот, кто задаст интересный вопрос, или найдет интересный ответ, или пришлет заметку, фотографию, рисунок, или просто расскажет о своих полезных делах. чили неплохо: 11 из них рекомендованы в аспирантуру, остальные получили направление на работу в академические институты. Будем надеяться, их исследования получат всеобщее признание. А теперь предлагаем юным химикам подумать над одним из упомянутых каверзных вопросов: что изменится в мире, если электрон потяжелеет в 100 раз. Этот вопрос не такой уж праздный: уже два десятка лет проводятся опыты с так называемыми мезоатомами, содержащими «тяжелые» электроны — отрицательные мезоны. По заряду мезон равен электрону, но по массе превосходит его в 207 (ju-мезон) и даже в 273 раза, если речь идет о л-мезоне. С помощью мезоатомов изучают электронную стр,%гуру молекул. Правду сказать, это заочное соревнование
респондентов АН СССР — И. В. Березина, бывшего тогда деканат химического факультета, и министра просвещения СССР М. А. Прокофьева (он заведует на факультете кафедрой химии природных соединений)— в 171-й школе Ленинского района Москвы были открыты химические экспериментальные классы — девятые и десятые. С тех пор в девятые классы принимают школьников, которые интересуются химией и начинают задумываться о своей будущей профессии (собеседования с ними проводятся ежегодно в марте и июне). если число Авогадро станет совсем другим? А что, если... Чтобы играть в такие игры, нужна не только изрядная естественнонаучная подготовка, но и умение фантазировать, улавливать связь между непохожими друг на друга явлениями — в общем, все то, что требуется творческому человеку. И пусть не все выпускники школы в будушем выйдут в исследователи —■ навыки творческого мышления, знания пригодятся им при любой профессии. В прошлом году первые 17 питомцев школы окончили химический факультет МГУ. И закон- не совсем честное. У читателей журнала есть существенная фора — они, вероятно, читали статью Г. Воронова «С» «тез Вселенной» A981, № 8). Там, в частности, доказывается, что даже незначительное изменение мировых констант привело бы к грандиозным изменениям в окружающем нас мире. Школьники, отвечающие на этот вопрос, статью Воронова не читали, тем не менее когда вы обдумаете свой ответ, взгляните, к каким выводам приходили они. (См. стр. 74) ПО* НЯЯ ЛАБОРл- РИЯ Заботы юных химиков Чтобы ставить опыты, одного энтузиазма мало. Нужны еще реактивы, приборы, разное оборудование. Об этом и пишут в редакцию чаще всего: как сделать то или иное необходимое вещество, как из подручных материалов соорудить некий прибор. Ну и, конечно, как поставить сам опыт. Этим вопросам и посвящен очередной обзор писем юных химиков. 1. РЕАКТИВЫ Начнем с одного из самых ходовых — соляной кислоты. Обычно ее получают, нагревая поваренную соль с концентрированной серной кислотой. Александр ЗАХАР из Му- о рома (он учится в 5 классе 28-й школы) 5 заменил концентрированную кислоту раз- ас бавленной — использовал электролит из свинцового аккумулятора. Нагревая электролит с поваренной солью, он собирал отгоняющуюся кислоту в охлаждаемый снегом приемник. Очевидно, — хотя в 5 классе еще не изучают химию, — он знал, что хлороводород и вода образуют азеотроп- ную смесь, которая содержит 21 % HCI и кипит при 109°С. А. КАЛЮЖНЫЙ из Черкесска G класс, 9-я школа) заинтересовался не кислотами, а солями. Соли азотной кислоты — нитраты — не принадлежат к числу недоступных, х но все же юным химикам не всегда легко о раздобыть даже их. Для получения нитратов предлагается вначале превратить самый ходовой из них — азотное удобрение, нитрат аммония — в нитрат кальция. Дальнейшие превращения понятны: и 2NH4NO<+Ca(OHJ кипячение t ^Ca(N03J + + 2NH3|+2H20; Ca(N03J + К2СОэ = СаСО<| + 2KN03; Ca(N03J + CuS04 = CaSO< J + Cu(N03J и т.д. О солях бария речь шла в прошлом обзоре писем (№ 2, 1981). Юным химикам предлагалось проверить, можно ли извлечь эти соли из бумажной золы. Девятиклассник Сергей БОРОШКО из Ростова пишет, что нельзя. Взамен он предлагает получить растворимые соединения бария электрохимически, на основе нерастворимого в воде сульфата (он применяется как контрастное вещество в рентгеноскопии). Сергей погрузил два угольных электрода в суспензию сульфата бария,
отделив анодное пространство от катодного диафрагмой из яичной скорлупы. Как он сообщает, при этом в анодном пространстве образуется раствор серной кислоты, в катодном — Ва(ОН)^. Остается еще раз напомнить, что все растворимые соли бария — их можно получить из гидроксида — ядовиты. Константин БОЯНДИН из Семипалатинска предлагает простой способ получения солей другого щелочноземельного металла — стронция. Вместо того чтобы, как рекомендовалось в предыдущем обзоре, переводить добываемый из краски хромат стронция в сульфат, а затем восстанавливать сульфат углем, он советует обработать порошок Шромата несколькими порно и перекиси водорода. Сразу выпадает черно-коричневый осадок: РЬО+4КОН -* К4[РЬ(ОНL]Н-2 РЬО,|+ +4КОН + 2Н202. До сих пор речь шла о неорганических реактивах. Однако некоторые органические тоже вполне доступны школьникам. Так, Федор СВИСТУН из Днепропетровска получает фенол из салициловой кислоты. Поместив немного кислоты в пробирку, быстро, чтобы не успела произойти возгонка, он сильно нагревает ее. Происходит декарбо- ксилирование: С6Н4(ОН)СООН -*- С6Н5ОН + С02. Полученный фенол Федор использовал для получения самодельной фенолформаль- дегидной смолы, а из нее — прокладок для водопроводного крана, но этому активному соединению можно найти и много других применений. Пятиклассник Евгений РЫБАКОВ из Дивногорска написал, что повторил классический опыт по получению бензола из ацетилена, пропуская этот газ через раскаленную стальную трубку, набитую активированным углем. Для защиты резиновых пробок он обернул их стекловатой. Опыт, несомненно, интересный, однако следует учитывать, что, прежде чем использовать в качестве реактива получаемый таким способом бензол, следует его хорошенько очистить от примеси других ароматических соединений, которые образуются одновременно с ним. 2. ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ Большинство опытов нельзя провести, не имея холодильника. Простая конструкция водяного холодильника была описана в 1-м номере за прошлый год. Однако для нее нихромовой спиралью для электроплитки на 500—600 Вт. Затем поместил в большую консервную банку, которую наполнил разведенным гипсом. Как пишет Иван, печь нельзя включать в сеть, пока она не высохнет, — иначе возможно короткое замыкание. А если оно даже не произойдет, вода мгновенно вскипит и обмазку разрушит. Зато когда все сделано как надо, тигель в такой печи раскаляется добела и в нем удается плавить даже медь. Значит, температура доходит до 1100°С. После первого включения печи тигель легко из нее вынимается. Мало того, при ее изготовлении можно обойтись и без тигля. Можно склеить из плотной бумаги или картона стаканчик такого же объема, а спираль вначале прикрепить к его дну и стенкам нитками. Когда же гипс просохнет, J разрезать нитки изнутри и стаканчик из еще с не включенной печи вынуть. Дуговая печь, описанная в N9 6 за прошлый год, может давать температуру еще большую. Однако в ее конструкции были свои недостатки — в частности, необходимость включать в схему охлаждаемое сопротивление. Многие юные химики — Василий ЧЕРНЫШОВ из гор. Глазова Удмуртской АССР, Виктор ФЕДОРОВ и Максим ПОЛЯКОВ из Усолья-Сибирского Иркутской области, Олег ГАЙДУК из Киева и другие — предлагают заменить омическое сопротивление реактивным, регулировать расстояние между электродами и т.п. Оригинальнее всех, однако, предложение ленинградца Максима ЛЕБЕДЕВА. Вместо сопротивления он включил в цепь обыкновенный электрический утюг мощностью 1 кВт. Утюг, понятное дело, охлаждать водой ни к чему, а сопротивление у него как раз такое, как надо. Говоря о дуговых печф/ нельзя не прислушаться и к мнению взрослого читателя
циями концентрированного раствора стиральной соды. Обработку продолжать, пока желтый хромат не превратится полностью в белый карбонат. Ну а из карбоната и соответствующих кислот можно получить любые растворимые соли. Юные химики знают, что отработанный фиксаж содержит серебро. Но как его выделить? Доступный каждому способ опи- о сал КОЛОБОВ ( к сожалению, не сообщивши ший ни своего имени, ни номера школы), о. житель подмосковного города Люберцы. и В фиксаж нужно поместить тщательно вымытую и обезжиренную медную пластинку или фольгу. Через несколько часов на ней нарастет рыхлый слой серебра, который после высушивания легко отслаивается. Из 1 л фиксажа, по утверждению автора письма, можно выделить до 5 г серебра. Очередной способ получения иода из настойки придумал москвич Григорий СЕРЕДА. Он добавил в аптечную настойку покупаемый в аптеке же активированный уголь, взболтал и после отстаивания слил жидкость. Остаток высушил. При сильном наг- х ревании из полученного порошка возгоня- <и ется иод. Таким образом у Григория полу- g чился удобный для хранения «концентрат» х иода. q Александр БАЛАЕВ (9-й класс московской школы № 154) предлагает получить сильный окислитель — диоксид свинца из доступного желтого оксида РЬО (глета). Для этого в 100 мл нагретого до кипения 15%- ного раствора КОН (ОСТОРОЖНО — БЕРЕЧЬ ГЛАЗА ОТ БРЫЗГ!) надо понемногу всыпать при перемешивании 10 г свинцового глета, а после его растворения в еще горячий раствор влить 65 мл продажной 3%- шоднал яар вода J 1 конденсат требуется свинцовая трубка. Геннадий ВОРОПАЕВ из Москвы рассказывает, как обойтись медной трубкой и консервной банкой; устройство прибора ясно из рис. 1. Чтобы он заработал, нужно создать в банке ток холодной воды, но можно и просто набить х ее колотым льдом. с Многие юные химики заинтересовались g самодельными печами. Иван КРАВЧУК из g Красноярска пишет, что изготовил тигель- х ную печь, объем которой гораздо больше той, что описана в апрельском номере прошлого года. Он взял большой фарфоровый тигель, обмазал его гипсом, разведенным до густоты теста, аккуратно, виток к витку, обернул по гипсу стенки и дно И. М. САХАРОВА. Отмечая, что в действительности температура в р#<кой самодельной печи никак не может достигнуть 3000СС — ее не выдержали бы доступные школьникам материалы, он одновременно указывает, что такие печи слишком опасны для того, чтобы рекомендовать их к использованию в домашних лабораториях. Риск тут сопряжен и с опасностью поражения током — в частности, замыкание может произойти не сразу, а по мере накопления на стенках сконденсировавшегося металла (он же может в дуговой печи испаряться!), — и с возможностью отравления этими парами, а также летучими соединениями, образующимися в электрической дуге. Поэтому, и в самом деле, дуговые печи лучше делать не дома, а в кружке, под присмотром опытного руководителя.
Несколько слов об оборудовании для электрохимических опытов. Чтобы разделить анодное и катодное пространства, не обязательно пользоваться диафрагмой. Как пишет москвич Андрей ВОЛКОВ, катод и анод можно помещать каждый в свой стаканчик, а потом соединить стаканчики солевым мостиком — П-образной стеклянной трубкой, заполненной раствором и погруженной концами в стаканы. В центральную часть трубки можно поместить желатиновую пробку, но можно и обойтись без нее. Если электролиз не слишком продолжительный, растворы перемешаться не успеют. Владимир РОЖКОВ. Если широкогорлую склянку залить до половины концентрированным раствором какой-либо соли, бросить в него несколько кристалликов иода и оставить на несколько дней в теплом месте, то по мере испарения воды на стенках банки начнут расти кристаллы соли. Интересно не это обычное явление, а то, что, когда добавлен иод, кристаллы день ото дня поднимаются все выше, пока не достигнут горла банки. Иногда — полностью перекрывают его. А здесь почему так получается? Многие школьники пишут, что хотели бы изготовить домашний «химический барометр» — штормгласс (о нем «Химия и жизнь» рассказывала неоднократно). Но вот беда — где достать нужную для этого камфору? У Николая СЛОБОДЫ из села Озеро Ровенской обл. возникла удачная мысль: заменить недоступную камфору продающимся в аптеке камфорным спиртом. Это ему удалось — прибор действовал не хуже настоящего. Вот рецепт Николая: хлористого аммония 2 г, столько же калийной селитры, камфорного спирта — 9 мл, дистиллированной воды — 2—2,5 мл. Теперь — об осаждении. Известно, что многие вещества дают не кристаллические осадки, а студни. Чаще всего это делают силикаты. А вот восьмиклассник Алексей СОКОРЕВ D90-я московская школа) получил студень, да вдобавок ярко окрашенный, при сливании насыщенных растворов бихромата и сульфита натрия. Вначале масса позеленела, стала вязкой, а потом превратилась и вовсе в неподвижное желе. Полученный Алексеем студеиь, видимо, представляет собой гидроксид хрома, образовавшийся при такой реакции: вещество, а жидкость. Так, если взболтать с тиосульфатом натрия или карбонатом калия 40%-ный водный раствор спирта, то после отслаивания над раствором соли всплывет слой 90%-ного спирта. Во многих опытах он вполне может заменить чистый спирт — об этом тоже сообщил М. Шахов. И в заключение — интересное письмо еще одного школьника, который только начинает изучать химию. Семиклассник о" Игорь ЧЕРНОВ из Красноярска сообщает, п что спиртовой раствор фиолетовой пасты х для шариковых ручек может отчасти заме- * нить универсальный индикатор. При небольшом подкислении голубой раствор становится ярко-зеленым, а при сильном — желтым. При добавлении щелочи исходный цвет возвращается. Как видите, полезные наблюдения нередко делают не только ученики выпускных классов. Если электроны потяжелеют в 100 раз... (См. стр. 70) ... радиусы их орбит уменьшатся в 100 раз, соответственно укоротятся все химические связи. Во столько же раз уменьшатся все молекулы и все тела, в том числе и Земля. ... силы кулоновского взаимодействия между ядром и электронами возрЛстут на 4 порядка. Поэтому изменятся физические свойства
з. и снова — амыты * 7 х Призер Всесоюзной химической олимпиады и Дмитрий ПАЛАМАРЕВ из Братска придумал £ любопытный опыт-задачу. Что будет, если £ в стандартный электролизер вставить мед- " ную пластинку (монету) так, чтобы его J трубка перекрылась полностью? Может J показаться, что при этом Электролиз невоз- 5 можен (рис. 2). Однако в действительности g ток идет. Почему? Что при этом наблюдает- О ся? Юным химикам предлагается ответить иа эти вопросы самостоятельно. Лучше всего — поставив опыт своими руками. Еще одно любопытное электрохимическое явление подметил Александр БАЛА- БОН (гор. Кролевец Сумской обл.). При электролизе раствора поваренной соли он увидел, что спустя несколько часов угольный катод был как новенький. А вот угольный же анод частично разрушился, причем слой угольной пыли вырос на дне стакана не под ним, а под катодом. Вероятно, юные химики и тут догадаются, что произошло. ; В том же письме А. Балабон описал вариант «фараоновой змеи». Смесь, состоящую из равных количеств тонко растертого сахара и нитрата аммония, он поместил в жестяную банку, закопал ее в песок и поджег так же, как поджигают алюмотермические смеси, — со всеми мерами предосторожности. После того как отгорел запал, сахар начал плавиться, обугливаться, выделяющиеся газы вспучили смесь, и из банки поползла труба черного цвета, по бокам которой иногда пробегали искры. Опыт сопровождался выделением немалого количества дыма, так что проводить его пришлось на открытом воздухе. Интересное явление обнаружил москвич Na2Cr207 + 3Na2S03 + 4H20 = 2Cr(OHKl+ + 3Na2S04 + 2NaOH. всех веществ и резко снизится активность химических элементов. Энергияуактивации любой химической реакции резко возрастет. Спектр солнечного излучения сдвинется в сторону коротких волн, в нем станут преобладать рентгеновское и гамма-излучение, а видимых и тепловых лучей почти не останется. Погаснут (станут невидимыми) и звезды. ... волновые свойства электрона станут практически незаметными, он будет преимущественно корпускулой. ...уменьшение объемов всех тел и резкое повышение их плотности приведут к появлению множества «черных дыр». Земля же превратится в «белый карлик». ...температура кипения воды станет намного ниже нынешней. ...увеличатся массы протонов, нейтронов и прочих элементарных частиц — все в мире взаимосвязано. ...живые существа, если они заведутся в таком мире, будут неотличимы от неорганического вещества. ... для накачки лазеров потребуются более мощные лампы. ...о сохранении цивилизации не может быть и речи. ...посолить суп будет нельзя. ...мир будет другой, но в нем все будет, как на Земле. ...значительно уменьшится скорость прохождения тока через проводники. Металлы потеряют электропроводность. ...химия прекратит существование. Ведь для образования химической связи атомам придется сближаться на расстояния, в сто раз меньшие, чем нынешние. Но это им не удастся, так как при неизменном заряде электрона силы отталкивания между электронными оболочками возрастут в 104 раз. С. С. БЕРДОНОСОВ, И. А. ЛЕЕНСОН. Осадки можно получать не только охлаждением или выпариванием, но и с помощью еще одного физико-химического явления — высаливания. Призер химических олимпиад москвич Михаил ШАХОВ описал образование осадков неорганических солей при добавлении к водным растворам ацетона. Интересно, что если с такого осадка раствор ие слить сразу, то происходит парадоксальное явление: по мере его испарения осадок не растет, а, наоборот, растворяется. Причина этого понятна — испаряется-то. в первую очередь не вода, а ацетон. В некоторых случаях высаливание позволяет выделять из раствора не твердое
Стеклодувное дело Стеклодувное искусство развилось на основе способов и приемов, созданных мастерами лабораторного дела Тяга к творчеству сейчас велика как никогда, и проявляется она не только в очередях на приметные художественные выставки, но и в повышенном интересе к самодеятельному искусству. Чеканка, резьба по дереву, керамика, ткачество — чем только ни занимаются в кружках, секциях, просто дома... И все же есть область прикладного искусства, которая, похоже, осталась вне поля зрения самодеятельных художников, хотя она, на наш взгляд, им вполне по плечу. Речь идет о стеклодувном деле (или, что то же, о стеклодувной технике). Сразу же заметим, что художник, работающий в такой технике, имеет дело со стеклом, которое разогревается до пластического состояния в пламени горелки, чаще всего настольной газовой. В этом принципиальное отличие от широко известного гУтного способа, при котором изделия изготовляют непосредственно у стекловаренной печи (о гутной выработке применительно к хрусталю можно прочесть, например, в статье «Дело было в Дятьково», 1980, № 7). В нашем случае никакой печи не требуется, что и делает способ доступным. ОТ НАУКИ ДО ИСКУССТВА В истории русских х у доже-. ственных ремесел нашлось место и стеклодувному делу. Оно возникло на Руси еще в.XVII в. До нас дошла подробная опись принадлежавшего царю Алексею Михайловичу стекольного завода в селе Измайлово; из перечня инструментов, оборудования и запасов сырья можно сделать вывод, что стеклодувное дело тогда уже существовало. Но достаточное раз- 76
витие оно получило лишь во второй половине прошлого века. Особенно в селах Круг- ловской волости Клинского уезда, где делали преимущественно дутые стеклянные бусы и градусники. Несколько позже, уже в начале наше- . го столетия, появились стеклодувные мастерские при хрустальном заводе в Дять- Е. Никитин. «Парад». В лепной скульптуре обычно используют штабнки — цветные стеклянные стержни ково, в Москве и Подмосковье, в Петербурге, Твери, Воронеже, других городах. После революции стеклодувное производство было фактически создано заново. Возрождение началось в 1922 г., причем опять же в Клину и в окрестных селах. Там стали делать, сначала понемногу, градусники, женские украшения, фигурки животных и птиц, елочные игрушки. Потом дело приняло гораздо более широкий размах: наука и промышленность требовали все больше стеклянных приборов, узлов, аппаратов. А в данном случае (как, впрочем, и во многих других) от науки до искусства — один шаг. Стеклодувное искусство сродни тонкому ремеслу, высоко ценимому в химических лабораториях и на предприятиях, где изготовляют разного рода стеклянную аппаратуру. Более того, искусство и развилось на основе способов и приемов, которые были созданы и отработаны мастерами лабораторного дела. И поскольку в химин, да и в других областях науки, требуются весьма сложные, хитроумные детали и целые узлы из стекла, то соответственно создаются и рецепты стекол с заданными свойствами, и многочисленные инструменты — пинцеты, зажимы, щипцы, ножницы, развертки, штампы и т. п. Выросло и мастерство стеклодувов. Некоторые из них стали изготовлять всевозможные поделки, нередко высоких художественных достоинств. И естественно, не дремали профессиональные художники, умеющие работать со стеклом... В общем, стеклодувное искусство стало самостоятельным видом художественного творчества, о чем можно судить хотя бы по иллюстрациям, сопровождающим эту статью. Так давайте, не вникая особенно в подробности, взглянем на приемы и возможности современного стеклодувного дела. СТЕКЛЯННАЯ ЛЕПКА Мастерские, в которых делают художественные изделия из стекла, есть сейчас на многих заводах. Например, во львовскОм стекольном объединении «Радуга», в Гусе- Хрустальном, на стеклозаводе «Неман» в Белоруссии. В таких мастерских работают обычно с цветными монолитными стеклянными стержнями, так называемыми штаби- ками (от немецкого Stab — палка, стержень). Эти стержни превращают чаще всего Стеклодувную скульптуру, как явствует нз названия, делают способом выдувания. Перед вами изображение Жанны д'Арк. Здесь и далее, если не оговорено особо, работы выполнены автором статьи 77
в скульптурные фигурки птиц, животных, людей. Если говорить строго, такие изделия далеко не всегда можно назвать стеклодувными, поскольку процесс выдувания как таковой обычно не употребляется. Способ и> ' готовления сходен скорее ей лепкой мелкой скульптуры из пластических материалов; в специальной литературе такие изделия часто называют просто лепными. У лепных стеклянных фигурок характерный гротескный вид. Удлиненное туловище, тонкие, утрированные конечности — вот типичное для такой скульптуры строение. Вызвано это тем обстоятельством, что основной прием — вытягивание стекла — приводит к утоньшению деталей. Работают скульпторы обычно с мягким, как говорят пушистым, пламенем горелки, в которой сжигается про пан- бутановая смесь, обогащенная воздухом. Впрочем, иногда пламя обогащают и кислородом. Тогда его температура может Достичь 2000°С, стекло очень быстро размягчается до подвижного состояния. Это, конечно, удобно, но такое пламя остронаправленное, оно не может разогреть сразу большой участок стекла. Поэтому изделия получаются весьма обобщенной формы; их можно узнать по глянцевой, оплавленной поверхности. СОБСТВЕННО ВЫДУВАНИЕ Лепная скульптура технически довольно проста. А вот стеклодувным делом могут заниматься только мастера, владеющие многими приемами и операциями. Во всяком случае в соответствующих учебных заведениях будущих мастеров учат изготовлять заготовки, раздувать их в различные сферические формы, спаивать отдельные детали, проделывать отверстия, сгибать стекло, разворачивать заготовки в воронки. Это, понятно, минимум... Однако выдуванием дело На поверхность стеклянного нзделня часто наносят декоративные элементы, обогащающие композицию. Фнгурка барана (работы чешской художницы Веры Лншковон) и подсвечник сделаны как раз в такой технике
не ограничивается — если, конечно, мастер задался целью создать художественный образ. Часто на поверхность изделия наносят те или иные декоративные элементы, которые как бы заполняют зрительные провалы, обо- § гащают композицию. Так, сжимая отдельные участки разогретой заготовки, получают кольцевые выступы, создающие особый оптический эффект — серебристое свечение. Разогретую до размягчения поверхность оттягивают стеклянной палочкой, получая остроконечные выступы. Поверхность расписывают тонкими стеклянными стержнями, так называемой соломкой, или небольшими стеклянными шариками — стеклянной зернью. Иногда изделия украшают отдельно приготовленными монолитными деталями, иногда — Одни из вариантов декорирования стекла — впаивание стеклянных же элементов металлом, скажем, латунной сеткой или алюминиевой фольгой. Стеклодувные художественные изделия выпускают в нашей стране на одном и, к сожалению, пока единственном предприятии — на Калининском стекольном заводе. Художники по стеклу М. М. Маршумов и И. М. Маршу мов а создали здесь серию стеклодувных бокалов, рюмок, фужеров; они же выставляют оригинальные скульптурные композиции, две из которых показаны на фото. Увы, другие заводы такую технику не используют, равно как и художники-любители. А ведь не так уж много и требуется: стол, газовая горелка, компрессор, кислородный балл он (и знание правил техники безопасности), инструменты да заготовки — стеклянные трубки и стержни. И понятно, умение, способности, хорошо бы талант... Замечу, что удобнее всего, как показывает опыт, иметь дело со стеклом марки ЗС-5 или С 49-1, именуемым также «молибденовым» (хотя молибдена оно не содержит). Это стекло хорошо спаивается с молибденом — отсюда и название, а также с медью и благородными металлами; поэтому его часто применяют в электровакуум- Работы художников М. М. и И. М. Маршумовых (Калининский стекольный завод): «Богатая невеста» и «Семейный портрет» ной промышленности. Оно отличается малым коэффициентом теплового расширения, достаточной прочностью и термостойкостью. Немаловажно, что у молибденового стекла высокий показатель светопреломления, благодаря чему изделиям из него присущ приятный блеск и теплый золотистый оттенок. Мастера используют это стекло в виде трубок и стержней разного диаметра, а также цилиндрических колб, запаянных с одного конца. СКУЛЬПТУРА, СОСУДЫ, УКРАШЕНИЯ... Это лишь примеры того, что могут изготовить стеклодувы. Разогревая стекло до подвижного состояния, художник придает заготовке весьма разнообразные формы, —
Из стекла в сочетании с металлом делают женские украшения конечно, в тех пределах, которые предоставляет ему материал. Непременное требование, знакомое каждому, кто хоть немного занимался стеклодувной скульптурой, — это строгая последовательность действий, без скачков с одного конца заготовки к другому. Если же вдруг выясняется, что необходимо вернуться к готовой уже части скульптуры, то приходится поддерживать ее в разогретом виде; в противном случае возникнут внутренние напряжения, которые позже, при остывании, приведут к разрушению стекла. И серийные, и уникальные сосуды — рюмки и бокалы, графины и вазы, подсвечники и кувшины — изготовляют все теми же стеклодувными приемами — раздуванием, свариванием, изгибанием, вытягиванием. Но есть тут и свои тонкости: разворачивание «пятачка» (то есть ножки сосуда), раздувание «пойла» (резервуара бокала)... Стеклодувные сосуды обычно бывают тонкостенными, их украшают орнаментом, а иногда впаивают декоративные элементы внутрь стенок. Случается, что удобнее резервуар и ножку сделать по отдельности, а потом, нагревая, собрать в одно целое. Из стекла делают и женские украшения. Вернее, из стекла в сочетании с металлом. Если не пытаться имитировать драгоценный камень (что заведомо плохо), то, поверьте, получается красиво. Не имея возможности подробно описывать многочисленные приемы стеклодувной техники, вновь отошлем читателя к иллюстрациям и поясняющим их подписям. Нет сомнений, что возможности стеклодувного дела велики. И профессионалы, и любители, испытавшие себя в этой технике, сходятся на том, что работа приятна, а результат (конечно, в случае удачи) служит хорошим вознаграждением за труды. Если читатели «Химии и жизни» проявят к предмету практический интерес, автор с удовольствием даст им более конкретные советы и рекомендации. Кандидат искусствоведения Ю. П. СЕРГЕЕВ, Московское высшее художественно- промышленное училище Роспись стекла стеклом Эта композиция из стекла называется «Дуэт» ЧТО ЧИТАТЬ О СТЕКЛОДУВНОЙ ТЕХНИКЕ Веселовсиий С. Ф. Стеклодувное дело. М., Изд-во АН СССР, 1952. Качалов Н. Н. Стекло. М., Изд-во АН СССР, 1959. Легошии А. Я., Мануйлов Л. А. Стеклодувное дело. М., с< Вые шея школа», 1976. Осовицкий Н. Стеклодувное дело. М., Мосиовский инженерно-строительный институт, 1954. 80
1 АТОМНАЯ МАССА КИСЛОРОДА Я читал, что атомная масса кислорода равна 15,9994. В то же время известно, что изотол 'О составляет ничтожно малую долю, а остальные изотопы кислорода имеют атомную массу 16 |99,759%), 17 |0,037%) и 18 |0,204%|. Чем же в таком случае объясняется, что атомная масса природного кислорода меньше 16! А. Щеглов, Ставрополь Раньше химики пользовались кислородной единицей атомных месс. При этом средняя масса всех природных изотопов кислорода (с учетом их распространенности) принималась равной точно 16. Однако с повышением точности измерений было установлено, что изотопный состав кислорода в различных природных объектах может быть разным, причем наблюдаемые отклонения значительно превышали точность эксперимента и составляли ±0,0001 кисл. ед. Это обстоятельство не удовлетворяло физиков, которые стали пользоваться своей, «физической» шкалой: за 16 единиц (точно) принималась масса изотопа "'О. По этой шкале атомная масса природного кислорода получалась равной 16,004400. В настоящее время принята углеродная единица A/12 массы изотопа 12С), которая очень близка к прежней кислородной, но не равна ей в точности. С прежними «химическими» массами новые величины связаны соотношением Аугл = = АНИСП.: 1,000043. Рассмотрим теперь природные изотопы кислорода О, ''О и |80. В верхнем левом углу принято указывать так называемое массовое число изотопа (оно равно сумме протонов и нейтронов в ядре). Очевидно, что массовые числа всегда целые, тогда как массы соответствующих изотопов кислорода в углеродных единицах равны 15,99491, 16,99913 и 17,99916. Вот и получается, что атомная масса природного кислорода стала чуть меньше прежней величины. Различие в шестой значащей цифре ничтожно, и в большинстве случаев его можно не учитывать. ПОЛИЭТИЛЕН И СОЛНЕЧНЫЕ ЛУЧИ Прошу сообщить, как пропуска* ет солнечные ультрафиолетовые и инфракрасные лучи обыкновенная полиэтиленовая пленка (толщиной около 0,15 мм] по сравнению с обычным оионным стеклом. А. И. Белоусов, гор. Ровно Данные о проницаемости полиэтилена и стекла в инфракрасной области можно найти в различных справочниках. Так, обычное оконное стекло пропускает только ближние инфракрасные лучи (от 0,7 до 2,5 мкм) и поэтому задерживает значительную часть теплового излучения солнца. Полиэтилен поглощает лишь некоторые из инфракрасных лучей и прозрачен для большей их части (от 1 до 3, от 4 до 4,5 и от 16 до 300 мкм). Данных по ультрафиолетовой области в справочниках, к сожалению, найти не удалось. Очевидно, это связано с тем, что коротковолновая граница прозрачности в большой степени зависит от сорта и чистоты материала. Поэтому консультант определил эти параметры экспериментально, с помощью спектрофотометра. Результаты таковы: оконное стекло пропускает только мягкие ультрафиолетовые лучи (более 0,32 мкм), которые почти не обладают биологической активностью по отношению к коже человека (именно поэтому трудно загореть под стеклянной крышей). Полиэтилен (тонкий, прозрачный, легко растягивающийся и более плотный, слегка мутноватый) сравнительно хорошо пропускает весь ультрафиолетовый свет, который излучается солнцем. Правда, специалисты утверждают, что некоторые сорта полиэтилена (вторичный полиэтилен из переработанных отходов) менее прозрачен в ультрафиолете, так как содержит примеси. ЦАРАПИНЫ НА ПОДЛОЖКЕ Недавно я прочитал в «Химии и жизни» о ремонте эмульсионной стороны фотопленки с помощью казеинового илея. На эмульсии этот лак действительно дает отличные результаты, но фотографы часто хранят пленку в рулончиках, поэтому при перемотке и скручивании появляются царапины и на подложив. Не могли бы вы рассказать, иак от них избавиться! И. Кравчук, Красноярск Царапины на подложке фотопленки удаляют несколькими способами, например протерев подложку ацетоном. Пленка, правда, станет матовой, но печати с нее это не мешает. Сохранить глянец можно, смочив подложку ацетоном и сразу же прижав ее к зеркальному стеклу до полного высыхания. Кстати, глянец не исчезнет, если для протирки взять смесь 80% ацетона и 20% спирта. Для удаления грубых царапин на подложке применяют гак называемую иммерсионную печать. Для этого негатив помещают между двумя совершенно чистыми, тонкими стеклами без дефектов (их можно вырезать из отмытых от эмульсии фотопластинок). Стекла и обе стороны негатива смачивают глицерином, чтобы образовался сплошной слой без пузырьков воздуха, а если царапин много, то предварительно негатив надо подержать две-три минуть! в глицерине. Плотно сжатые стекла с негативом между ними окантовывают липкой лентой и печатают через получившийся «сэндвич». После печати негатив обязательно промывают водой. Кстати, волосяные царапины на эмульсионной стороне можно удалить, дав пленке набухнуть в очень слабом растворе соляной или серной кислоты @,07—0,08%-ный раствор) или в 0,25—0,5%-ном растворе мыльной стружки. Время набухания 3—5 минут, причем очень важно после этой процедуры пленку быстро высушить. Для этого возьмите фен и направьте струю горячего воздуха прямо на негатив. Время сушки не должно превышать 5 минут. ОСАДОК В БАЛЬЗАМЕ В восьмом номере «Химии и жизни» за 1972 год была опубликована заметна о киргизском бальзаме «Арашан». В этом году я и мои товарищи были на полевых работах в Киргизии и купили там этот напиток. Однако на дне бутылки оказался желеобразный нерастворимый осадок. Что он представляет собой и можно ли употреблять такой бальзам! С С Фаустов, Химки, Московская обл. Все бальзамы, и киргизский «Арашан» в том числе, представляют собой многокомпонентные напитки. Гарантийный срок хранения таких смесей оговорен стандартом: 8 месяцев. При более длительном хранении стабильность смеси может нарушиться, и в ней появляется осадок (с «Рижским бальзамом» такое тоже случается). Заочно определить характер осадка трудно: в состав «Ара- шана», кроме спирта, входят черносмородиновый, вишневый, облепиховый соки, шал- фейное и перуанское бальзамное масло, мед и еще более десятка различных веществ. Но что бы там ни выпало в осадок, бальзам от этого не станет непригодным к употреблению (тем более в рекомендуемых весьма умеренных дозах). Если, конечно, не появился какой-нибудь неприятный вкус... 81
J .те| стран Воспоминания о жидком гелии Элевтер АНДРОНИКАШВИЛИ Несколько лет назад наш журнал печатал главы из книги «Воспоминания о гелии-П», над которой работал тогда известный советский физик, академик АН Грузинской ССР Э. Л. Андроникашвили*. Сейчас эта книга вышла в свет в Тбилиси, но тираж ее мал C000 экземпляров), и поскольку первая публикация была встречена нашими читателями с интересом, мы предлагаем еще несколько отрывков из этой книги. Напомним, что книга начинается с приезда из Тбилиси в Москву, в Институт физических проблем АН СССР, к Петру Леонидовичу Капице молодого грузинского физика Андроникашвили. Он полон желания проверить справедливость теории Л. Д. Ландау, которая предсказывала несколько новых явлений в сверхтекучем гели и-II. Андроникашвили приступает к эксперименту, с помощью которого он хочет доказать, что жидкий гелнй можно и впрямь описать как смесь двух жидкостей — сверхтекучей и нормальной. Плотность сверхтекучей компоненты Qs (роэс), по Ландау, должна возрастать по мере приближения к абсолютному нулю, а плотность нормальной компоненты q„ (роэн) — возрастать вплоть до температуры лямбда-точки (Т = 2,17К), выше которой жидкий гелий приобретает свойства нормальной жидкости. Отношение р^/д (роэнкро), где g — полная плотность гелия, стало важнейшей характеристикой этой жидкости. Автор создал оригинальный метод, с помощью которого, не прибегая к весам, удается непосредственно взвесить нормальную компоненту. Эксперимент доказал парадоксальный факт: гелий-II может одновременно и стоять, и двигаться. В нем были зафиксированы два одновременных и независимых вида движения — явление, невозможное в классической жидкости. Теория Ландау была подтверждена, в науку вошли новые понятия, до того неизвестные в макроскопической физике. Эксперимент Андроникашвили положил начало новой науке — квантовой гидродинамике. Следующим шагом стало измерение вязкости цп (эта- эн) нормальной компоненты гелия-ll. Это понятие также было введено в науку Ландау. Определение температурной зависимости г\п решило спор между Ландау и американским физиком Тиссой, также работавшим над теорией сверхтекучести, в пользу Ландау. Окончательное торжество теории пришло после того, как сотрудник Капицы В. П. Пешков исследовал в широком интервале температур скорость второго звука — явления, тоже предсказанного Ландау. Напомним читателю, что теория Ландау и открытие Капицы — явление сверхтекучести были удостоены Нобелевских премий в 1964 и 1978 гг. Близкое знакомство с П. Л. Капицей, в творчество которого молодой Андроникашвили был влюблен, дружба с Ландау, Пешковым, молодым теоретиком И. М. Халат- никовым, вся атмосфера напряженной работы и свободного творческого общения позволили Андроникашвили за три года выполнить докторскую диссертацию и провести эксперименты, ставшие классическими. К концу своей работы в Институте физпроблем Андроникашвили обнаружил во вращающемся гелии-II парадокс, не укладывавшийся в рамки теории. Противоречие было разрешено только позже, с появлением теоретических работ знаменитого американского физика Фейнмана. В 1948 году Андроникашвили возвращается (был отозван) в Грузию. «Химия и жизнь», 1977, № 7—12.
МЕНЯЮ ПРОФЕССИЮ По возвращении в Тбилиси мне не оставалось ничего другого, как переменить профессию. Гелия нет, а если будет, то не скоро. Вся молодежь буквально отравлена ядерной физикой и космическими лучами. Но молодежь бросать на произвол судьбы нельзя! И ломая внутреннее сопротивление, вырывая из сердца неугасимую любовь к гелию, я становлюсь космиком. Надо стать руководителем в незнакомой мне области физики. Это значит, что надо засесть вместе со студентами за книги и начать изучать новую область с азов. Надо освоить незнакомые мне приборы. Надо организовать экспедицию в горы. Мы выбрали Эльбрус, там на высоте 4000 метров над уровнем моря предстоит наблюдать взаимодействие космических лучей с атомными ядрами различных веществ. Без гелия было смертельно скучно. Хотелось заглядывать в дьюар, включать насос откачки паров, возиться с зажимами. Скучали руки. О гелии хотелось говорить, хотелось слушать о нем, делиться мыслями. Но собеседников не было. Тогда возник семинар для разбора умозрительных экспериментов по сверхтекучести. На семинар стали ходить все наличные физики: доценты, ассистенты, студенты старших курсов, даже молодые школьные педагоги. Ставилась задача, кто-то из участников придумывал опыт, рассчитывал оптимальные условия для его реализации, оценивал ожидаемые погрешности. Некоторые докладчики предлагали очень дельные и красивые эксперименты. Так родился новый криогенщик Игорь Каверкин, уехавший в Москву. За ним последовал отличившийся на семинаре Тенгиз Варсимашвили. Анатолий Петрович Александров, ставший в 1946 г. директором Института физических проблем, был гостеприимен, несмотря на огромную занятость, хотя тематика института теперь и не пахла гелием. И тем не менее за мной был даже оставлен лаборант, а кроме того, Александров обещал разрешить своим конструкторам создать для меня проекты водородной и гелиевой ожижитель ных установок, а механикам Института физических проблем воплотить их в металле. Но когда это будет? И будет ли? Денег пока нет, и не видно, откуда их взять. минитолчок ОТ МИНИКОНФЕРЕНЦИИ Фон, на котором, прищурившись, можно ещё было заметить еле тлевшую искорку неугасимой моей любви к жидкому гелию, был все эти годы достаточно многокрасочным: космика и ядерная техника, организация физико-технического факультета и Института физики, строительство высокогорных станций и атомного реактора, борьба за кибернетику и ... Но довольно перечислений! И так видно, что от сверхтекучести гелия-11 нужно было отказаться, хотя бы на время. Раз уж мне суждено работать в Грузии, то надо начать с такой науки, в которую можно было бы вовлечь всю способную молодежь. Наука в Грузии должна быть масштабной, такой, которая разрешает развернуть фронт работ для многих ученых. Науке о гелии-11 суждено было бы заглохнуть, начни она развиваться здесь в полной изоляции от других физических дисциплин. В один из солнечных октябрьских дней 1955 года, особенно приятных в Грузии, в Тбилиси съехалось на совещание по теоретической физике несколько человек из разных городов. Это было первое тбилисское совещание по физике. Оно было созвано Гиви Хуцишвили, бывшим докторантом Ландау. Большинство — старые знакомые: Мигдал, Гинзбург, Смородинский, Халатников, Евгений и Илья Лифшицы, бывший аспирант Ландау Алексей Абрикосов. В первый же вечер за ужином я оказался рядом с высоким красивым брюнетом, который представился мне: — Мусик... — Простите, а как ваша фамилия,— спросил я, думая, что его кто-то прервал. — Мусик Каганов... — ответил он, удивляясь, что слово «Мусик» для кого-то еще не полностью определяет его сущность. — Я сотрудник Ильи Михайловича Лифшица, приехал из Харькова. Скажите, в каком направлении вы ведете теперь работы с гелием? — спросил он меня. — Ни в каком! Только готовлюсь работать с гелием. С тех пор как мне пришлось уехать из Москвы, совсем не было возможности заниматься сверхтекучестью. В первый год или полтора ездил в Москву заканчивать два-три эксперимента, начатых раньше. И это все. — Простите,— сказал мой собеседник,— ведь я говорю с Элевтером Луарсабовичем Андроникашвили? — Конечно, это я! — Вы меня извините, я вас вижу в первый раз, и вдруг мне показалось, что я что-то напутал. Мне так странно слышать, что вы больше не занимаетесь гелием. — Но это же временно. В ближайшем будущем я собираюсь возобновить работу по сверхтекучести... 83
— Просто мне казалось, что Элевтер Андроникашвили никак не может не работать с гелием. — К сожалению... — У вас что, ожижительных машин нет? — Почему же нет, машины имеются, и гелий есть. — А чем же, позвольте спросить, вы теперь занимаетесь? — Космикой в основном. — Нет, это положительно неправдоподобно, чтобы Андроникашвили не занимался гелием. Илья Михайлович,— обратился Мусик к Лифшицу,— Вы знали, что Элевтер Луарсабович сейчас не занимается гелием? — Не мог даже предположить этого,— ответил Илья Лифшиц. Тут все загомонили разом, разговор о моей измене гелию стал общим, каждый из сидевших за столом стал ругать меня. Ужасная тоска по прерванному делу охватила меня, желание продолжить то дело, которое любил больше всего на свете, полностью овладело мною. Как только совещание закончилось, я стал форсировать запуск гелиевой и водородной установок. В ближайшую после отъезда гостей среду, как, впрочем, и всегда, собралось очередное заседание семинара по физике низких температур, на котором раз в неделю я отводил душу. Доклад делал молодой сотрудник руководимой мною кафедры Юра Ма- маладзе. Он рассказывал о новой работе Фейнмана. Вращение гелия-П, которое, согласно теории Ландау, должно было так сильно отличаться по внешнему виду от вращения обычной жидкости, и все же не отличалось, полностью объяснялось в рамках теории Фейнмана. Фейнман предположил, что во вращающемся гелии-11 при переходе через некоторые критические скорости образуются вихри сверхтекучей компоненты. Эти вихри выстраиваются параллельно оси вращения стакана. Благодаря взаимному трению с нормальной компонентой они вовлекаются в общее движение, а это и создает впечатление, что гелий-М вращается как целое*. — Да, но эти вихри должны оказывать упругое сопротивление при их закручивании,— пронеслось в голове, а душу охватило волнение. И уже громко: — Это значит, что если во вращающийся стакан с гелием-tl поместить диск, подвешенный на упругой нити, который будет не только двигаться 'Подробно об этих работах рассказано в статье В. Шухмана «Звезде in vitro», «Химия и жизнь», 1981, № 5. — Ред. вместе с жидкостью, но и совершать малые колебания вокруг оси вращения, то период колебания такого диска должен будет измениться. Он уменьшится благодаря упругости вихрей. Это все равно, что подвесить диск на более толстую нить, или на нить с большим модулем кручения. — Что же все-таки это будет значить? — спросил кто-то. — Ах! Как ты не понимаешь! — это значит, что вращающийся гелий-ll при закручивании его вокруг оси вращения будет стремиться раскрутиться, так же, как толстая резиновая трубка, если ее закручивать, будет стремиться вернуть свою первоначальную форму. И это значит, что гелий-11 будет сопротивляться изменению формы так, как если бы он был твердым телом... Все усиленно терли себе лбы и старались вообразить себе, казалось бы, невообразимое: сверхтекучая жидкость, не обладающая вязкостью (жиже уже и быть не может!), именно благодаря отсутствию вязкости ведет себя как твердое тело. Правда, не при всех условиях, а только при вращении. Но это только пока, а потом, может быть, еще что-нибудь... И мысль заработала с интенсивностью, с какой она работала раньше в Москве. — Юра! — обратился я к Мамалад- зе,— подсчитай, пожалуйста, величину такого эффекта. Джелил! Мы сделаем с тобой этот эксперимент! ПРУЖИНЯЩАЯ ЖИДКОСТЬ Эксперименты начались в начале 1956 года. Джелил Цакадзе построил новую стопку из алюминиевых дисков взамен уже повидавшей виды и заслужившей уважение моей стопки. Эта работа отняла у него в условиях весьма еще бедной университетской лаборатории изрядное время. Хотя мой помощник и не умел еще работать с жидким гелием, хотя эта коварная жидкость готова всегда поставить исследователя перед парадоксальными и неожиданными фактами, но на этот раз дело обошлось без сюрпризов, свойственных гелию-П. Период колебания стопки, подвешенной на упругой нити, самым очевидным образом зависел от скорости, с которой вращался гелий-11. Упругие вихри ускоряли колебания системы, стало быть, они действительно обладали модулем кручения. В мае 1957 года наш коллектив получил извещение от председателя Научного совета по физике низких температур академика П. Л. Капицы, что в следующем месяце состоится IV Всесоюзное совещание по физике низких температур, в котором примут 84
участие шесть английских физиков, представителей Кембриджского и Оксфордского университетов. В повестке был обозначен доклад сотрудника Мондовской лаборатории (Кембридж) Г. Холла на тему «Эксперимент Андро- никашвили во вращающемся гелии-П». Мы с Джелилом были опечалены: видно, нам не удастся удивить конференцию своими опытами, коль скоро гостю будет, конечно, предоставлено первое слово. Содержание его опытов, как следовало из названия, было в точности таким же, как и содержание наших. Имя Генри Холла было уже известно нам. В конце 1956 г. он опубликовал вместе с Вайненом работу, в которой второй звук, открытый Пешковым, использовался для того, чтобы доказать присутствие во вращающемся гелии-П квантованных вихрей сверхтекучей компоненты. Эти вихри были предсказаны в 1949 г. Онсагером, а свойства их были определены детально Фейнманом. Он сумел предвидеть, в частности, что число вихрей изменяется пропорционально угловой скорости вращения. Это и было подтверждено более ранними опытами Холла и Вайнена. Поразительны эти вихри. При вращении обычной жидкости скорость какой- либо ее частички возрастает пропорционально удалению от оси вращения. Скорость же сверхтекучей компоненты, двигающейся вокруг вихревого ствола, убывает обратно пропорционально удалению от оси вихря. При том они квантованы! И квантуется та же самая величина, как и в постулатах великого Нильса Бора: электрон, вращаясь вокруг атомного ядра, может двигаться только по таким орбитам, произведение радиуса г которых на скорость движения v и на массу электрона те обязательно должно равняться целому кратному от постоянной Планка h (mevr=nh ). И здесь квантуется та же самая величина mHeVr, которая должна быть обязательно равна кратному от h; только тНе в данном случае уже не масса электрона, а масса атома гелия, движущегося по какой-то орбите вокруг вихря. А радиус орбиты уже не одна стомиллионная сантиметра, как у электрона, вращающегося вокруг атомного ядра. Радиус орбиты может измеряться здесь хоть сантиметрами, если вихрей мало! После открытия двух независимых движений в гелии-11 это был новый случай квантования макроскопических движений, вторично квантовая механика вышла на арену больших, вполне осязаемых, легко измеримых расстояний. Какое замечательное вещество этот жидкий гелий! С думами о нем пришлось снова отправиться в Москву проталкивать дела, связанные со строительством космической станции. Еду в метро. Вдруг — Гинзбург. — Здравствуйте, Элевтер Луарсабо- вич! — Здравствуйте, Виталий Лазаревич! — Вы все еще совмещаете работу с гелием с работой по физике космических лучей? — Еще бы! — Как вам удается? Вероятно, это отнимает у вас уйму времени. Ведь все надо организовать с самого начала? — Что и говорить, приходится трудно. — Меня интересует один вопрос. Объяснить расхождения в измерении вязкости гелия-II вашим методом и методом вращающегося цилиндра можно только в том случае, если тангенциальная скорость сверхтекучей компоненты рвется на движущейся стенке. Тогда всякий раз, когда диск, выходящий из крайнего положения, где он неподвижен, начинает перемещаться относительно стоячей сверхтекучей компоненты, возникает некоторая энергия, аналогичная поверхностной. Надо было бы измерить этот эффект, хотя он и мал. — Постараюсь поставить такой эксперимент, хотя и не знаю когда. — Это очень важно! Вообще-то мне кажется, что плотность сверхтекучей компоненты должна исчезать на твердой стенке. Если она действительно обращается в нуль, то отсюда можно сделать массу выводов. Вы не могли бы измерить это вашим методом? Каким может быть у вас минимальное расстояние между дисками? — Все это разыгрывается, вероятно, на очень маленьких расстояниях от стенки. Мой метод вряд ли возьмет... И мы расстались. КАПИЦА В ТБИЛИСИ Однажды мне позвонили из Еревана, от Артема Исааковича Алиханяна. — Элевтер Луарсабович, у нас Петр Леонидович и Анна Алексеевна Капицы и Лев Андреевич Арцимович. Хотите поговорить с кем-нибудь из них? В ответ я издал радостное восклицание, и к телефону подошла Анна Алексеевна. — Анна Алексеевна! — завопил я в трубку, — неужели может случиться так, что вы не заедете в Тбилиси? — Может случиться, а может и не случиться. Это зависит от вас. Если вы хотите нас видеть, то мы с удовольствием приедем. — Еще как хочу! — закричал я снова, хотя в крике и не было нужды: слышимость была отличная. 85
— Ну, прекрасно. Мы завтра выезжаем из Еревана и вечером будем у вас,— ответила Анна Алексеевна совершенно спокойным голосом, безо всякого напряжения, как если бы она говорила в той же комнате. — Артюша знает, где вас там найти в Тбилиси? — Знает, знает! Жду вас! Я очень обрадовался этому звонку, так как за несколько месяцев до того между Капицей и мною на одном из заседаний Всесоюзного совещания по физике низких температур публично произошел, казалось бы, полный и невосстановимый разрыв. Эта размолвка была вызвана несправедливым выступлением Капицы по моему адресу и моим резким и непочтительным ответом на глазах восьмисот участников совещания. Но не ответить было нельзя. Ночью (было часов 12) прибыли машины. За ужином все клевали носом, и только воспоминания об одном из армянских городов, поголовно вырезанном турками в первую мировую войну и сожженном ими дотла, так что в пострадавшем районе и сейчас можно было найти куски оплавившегося стекла, заставляли Капицу и Арцимовича то и дело обмениваться печальными впечатлениями. Петр Леонидович захотел ознакомиться с учебными и научными лабораториями университета и Института физики и выразил свое полное одобрение. — В вашем университете, Элевтер, очень разнообразно представлены физические явления во всех студенческих лабораториях. На редкость разнообразно. Есть даже такие, которых я нигде не встречал, например опыт Лебедева по определению давления света. Вы и сотрудники Тбилисского университета проделали огромную работу. Но эта работа выдержана в немецком стиле. Немцы всегда старались давать студентам готовые эксперименты, чтобы расширить их кругозор. Так как каждая такая задача требует меньше времени, следовательно, их можно поставить больше. Но англичане поступают как раз наоборот. Они не дают готовых задач и заставляют самих студентов собирать установки. Иногда студент мастерит учебный прибор из консервной коробки. И этот метод больше приучает к самостоятельности. Но и немецкий подход имеет свои преимущества. В науке у вас здесь тоже много чего делается: и физика низких температур, и космические станции. Реактор вот вы затеяли строить, физику твердого тела развиваете. Теперь принимаетесь за биофизику. Но запомните мой совет, Элевтер! Когда у вас что-нибудь не будет получаться, имейте смелость отказаться от этого. Успех достигается не только стремлением вперед, но и умением ретироваться. Без этого успех на таком широком фронте невозможен. с<Статс-дамой» при Анне Алексеевне состояла сотрудница криогенной лаборатории университета Женя Жужу- нашвили, камер-юнкерами при Петре Леонидовиче — Джелил Цакадзе и Георгий Гамцемлидзе. Заместители директора института Хито Гачечиладзе и Вано Цабадзе были все время с нами. — Больше всего хочу посмотреть горы. Я никогда не бывал в горах. Моя мама долго прожила в Грузии и всегда, всю жизнь, вспоминала свое путешествие по Военно-Грузинской дороге,— говорил Капица. И мы поехали по Военно-Грузинской дороге. Но поехать по этой дороге и не повидать Джвари (что по-русски означает «крест»), не повидать стоящего над слиянием Арагвы и Куры монастыря, который описан в лермонтовском Мцыри,— нельзя. Этот храм, положивший начало всей грузинской церковной архитектуре, построен на стыке VI и VII веков нашей эры. Окруженный остатками крепостной стены, небольшой храм Джвари является величественным памятником замечательной древней культуры. Художественный вкус каждого грузина воспитан на архитектуре именно этого типа. Святое место. И это святое место произвело глубокое впечатление на Капицу. По дороге на север заехали в Сагу- рамо, имение Ильи Чавчавадзе — знаменитого грузинского писателя и общественного деятеля конца прошлого — начала этого века, злодейски убитого недалеко от Мцхеты по указу царской охранки. Типичное поместье грузинских князей очень понравилось Капице. Он даже попробовал объявить себя наследником этого имения, поскольку его предки были в родстве с Чавчавадзе. Но не получилось: имение досталось писателю как приданое его жены. Осмотр крепости с монастырем в Ананури, расположенном в 65 км от Тбилиси, закончился тем, что нас угостила компания тбилисских студентов, кутившая во дворе церкви, и нам пришлось осушить по чайному стакану доброго вина. Но дальше, дальше в горы, скорее в горы. И мы мчимся в «Победе», за рулем стареющий Вано Вардидзе — один из первых шоферов Грузии, и Анна Алексеевна говорит с удивлением: 86
— Послушайте, Элевтер, ведь он не сбавляет скорости на самых крутых поворотах, и тем не менее вы их не чувствуете. Такое впечатление, что дорога выпрямляется перед машиной, а потом, за вашей спиной, она снова сгибается на повороте. Ведь скорость-то девяносто! Другая машина осталась где-то между Пасанаури и Млети, там должны были приготовить еду и наловить рыбу. Мы вымахиваем на Крестовый перевал, и машина останавливается. Капица выходит на дорогу, идет к снежным полям, ходит по снегу, трогает его руками. Совсем как маленький. Будто ' никогда снега не видел. — Я хочу увидеть Дарьяльское ущелье. Мне. мама всегда рассказывала про Дарьяльское ущелье. И мы снова в машине, теперь скользим вниз, в ущелье Терека, встречаем всадников, поражающих Капицу красотой и осанкой, пролетаем селенье Казбеги и спускаемся в Дарьял. Он хочет видеть как можно лучше, как можно больше. Он просит меня поменяться с ним местами, и хотя любит ездить на заднем сидении, пересаживается вперед. Но и это не удовлетворяет его, он все время останавливает машину и выходит из нее, повторяя: — Незабываемое зрелище! Незабываемое зрелище! — И всматривается в ревущий Терек, волны которого отражаются от нагроможденных вдоль русла камней так, что порой кажется он текущим в обратную сторону. Но пора и назад. Уже вечереет, и мы голодны просто ужасно. Снова Казбеги, снова гора Крестовая, ужасающий спуск к Млети в долину Арагви, и наконец в уже абсолютной темноте мы видим свет костра. Сворачиваем с дороги и ложимся на землю в полной тишине, какая бывает только в горах, и протягиваем руки к хрустящему грузинскому хлебу, к свежеотваренной рыбе, к шашлыкам, к вину, к зелени, к фруктам, к арбузу. Джелил Цакадзе затягивает застольную песню, остальные дают втору и басы — и негромкое трехголосье, сливаясь со звоном цикад, с почему-то усилившимся шумом горной реки, сливаясь с природой, заполняет тебя покоем и уверенностью в правильно и разнообразно прожитой жизни. ВСТРЕЧА С АНГЛИЙСКИМИ КОЛЛЕГАМИ В июне 1957 года немногочисленная стайка грузинских низкотемпературных физиков выпорхнула из Тбилиси в Москву, чтобы встретиться со своими соперниками. Англичан было шесть человек: трое — из Кембриджа и трое — из Оксфорда. Заслуженнейший исследователь жидкого гелия и сверхпроводников доктор Мендельсон — член Королевского общества; молодой физик доктор Генри Холл; известный среди низкотемпе- ратурщиков самовлюбленный доктор Пиппард, который сыпал остротами; молодые и скромно державшиеся специалисты по низкотемпературной физике твердого тела доктора Бергман и Чемберс; специалист по электронному парамагнитному резонансу доктор Кук. Наш соперник Холл оказался двадца- тисемилетним высоким человеком в очках, с рыжеватыми взъерошенными волосами. Привлекал внимание его ломающийся, плохо модулированный голос. Речь Холла непрерывно прерывалась многократными э-э-э, следовавшими одно за другим. Холл был очень плохим докладчиком, но рассказал он о блестящей работе. Как и мы с Джелилом Цакадзе, он исследовал те же явления, тоже со стопкой дисков. Но в отличие от нашей его стопка была раздвижной, и он мог менять расстояния между дисками. Поэтому из своего опыта он извлек значительно большую информацию, чем мы. Как и мы с Джелилом, Холл наблюдал увеличение частоты колебаний своей стопки во вращающемся жидком гелии по сравнению с неподвижным. Однако своим результатам Холл дал совершенно иную трактовку. Он утверждал, что благодаря прогибанию вихрей сверхтекучая компонента движется в противофазе по отношению к стопке и к нормальной компоненте гелия-П. Иными словами. Холл предполагал, что когда стопка движется справа налево, сверхтекучие вихри двигаются, наоборот, слева направо. Этим он и объяснял уменьшение периода колебаний. Мы же с Джелилом утверждали, что уменьшение периода вызвано возникновением во вращающемся ге- лии-П новых упругих свойств: гелий-П, вопреки поведению всех других жидкостей, оказывает упругое сопротивление закручиванию его вокруг оси вращения. Время показало, что правда была на нашей стороне. Дискуссию между Холлом и нами прервал Капица, попросив перенести ее в кулуары. Будучи председателем, он, как, впрочем, и всегда, призывал делать более короткие доклады для того, чтобы осталось время на обсуждение, а чуть развившийся спор тут же выносил за пределы заседания. В перерыве мы с Холлом обменялись планами: он собирается развивать 87
математическую теорию волн, бегущих по натянутым вихрям, мы будем изучать затухание колебаний диска, погруженного во вращающийся гелий-И, так как только затухание сможет определить истинный характер процессов, возникающих в условиях наложения друг на'друга двух движений: вращения и колебания. И В НАУКЕ БЫВАЮТ СНАЙПЕРЫ Следующее заседание началось докладом тбилисца Георгия Гамцемлидзе. Взволнованным голосом он начал рассказывать о своей работе. Но чтобы понять, о чем он говорил в своем докладе, нам придется вернуться к вопросу о вязкости гелия-П, над которым я мучился 10 лет назад. Еще в 1950 году канадец Холлис-Хал- лет, приехавший в Кембридж делать докторскую работу, выбрал себе темой повторение моих экспериментов по определению роэнкро (уп/у) и вязкости этаэн (г|п) нормальной компоненты гелия-П. Он построил аппарат, вполне идентичный моему прибору, и подтвердил результаты, полученные в обеих моих работах. Потом он увеличил амплитуду колебаний построенной им стопки дисков и нащупал те критические скорости, при которых сверхтекучая компонента перестает оставаться неподвижной при движении стопки и начинает увлекаться ею вместе с нормальной компонентой. Отличная работа! Но этот непоседливый человек Хол- лис-Халлет не успокоился на достигнутом и стал измерять вязкость гелия-М другим методом — методом вращающегося вискозиметра. В интервале температур от лямбда-точки до 1,5° Кельвина он подтвердил и меня, и себя, а при более низких температурах его новые измерения дали преуменьшенные значения вязкости. Холлис так запутал этот вопрос, что только через 30 лет мы узнали, какова же вязкость гелия-П при низких температурах. Измеряли ее способом колеблющегося диска — получали одно, измеряли методом вращающегося вискозиметра — получали другое. Впрочем, кто это «измерял»? Все тот же Холлис- Халлет, который посвятил этой и только этой проблеме по крайней мере двадцать лет своей жизни. Для ликвидации нового парадокса Виталий Гинзбург предложил концепцию (о ней уже говорилось), которую он успел изложить мне при встрече в метро: когда колеблющийся диск только начинает двигаться из крайнего положения, в котором его скорость равна нулю, то между движущейся вместе с ним нормальной компонентой и неподвижной сверхтекучей компонентой на поверхности диска должно возникнуть нечто вроде дополнительной поверхностной энергии. Эта поверхностная энергия, возникающая каждый раз, когда диск меняет направление движения, может возникнуть только за счет энергии колебания самого диска. Поэтому колебания и затухают так быстро, будто вязкость гелия-П больше, чем это показывает метод непрерывно вращающегося вискозиметра. Идею Гинзбурга было поручено проверить Гамцемлидзе. И, надо отдать ему справедливость, он проделал снайперский эксперимент. При этом с невообразимой точностью 10~9 "9 см он показал, что никакой дополнительной поверхностной энергии при колебании диска не возникает. Доклад был принят с интересом, и Гамцемлидзе, сверкая глазами и откидывая рукой со лба курчавые волосы, ждал моей похвалы. Его работа явилась экспериментальным обоснованием нового раздела теории сверхтекучести, развитой Гинзбургом и Питаевским и получившей название феноменологической теории гелия-П. — Очень уж мне нравится ваш Гамцемлидзе,— сказал мне Гинзбург после доклада.— Необыкновенно приятный человек. И как точно он измеряет. Поручили бы вы ему проверить и другую мою идею. Я верю его экспериментам! Путь Гоги Гамцемлидзе в науку не совсем тривиален. Когда я вернулся в Тбилиси, он уже успел демобилизоваться из армии, а следовательно, был уже не так молод. Еще три-четыре года он потерял на организацию физического практикума на новом факультете, в котором поставил много оригинальных задач. Среди них (и притом это было сделано для студентов I курса) была задача по определению вязкости классической жидкости методом колеблющегося диска. Но задача была поставлена так, что знаменитая поправка Ландау автоматически исключалась. Для этого Гоги понадобилось много остроумия и экспериментального чутья. Студенческая задача превратилась в исследование, в котором были строго установлены границы применимости этой поправки Ландау. Кстати, она оказалась не универсальной! И это заставило Гамцемлидзе заново исследовать вязкость гелия-П методом такой колеблющейся системы дисков, что поправку Ландау можно было исключить и здесь. Его кривая, промеренная для гелия-П, 88
точка в точку легла на мою. Но эти работы он уже успел доложить на предыдущих конференциях. Он очень странный ученый — этот Гоги Гамцемлидзе. Он не может выполнить исследования по заданию. И поэтому у нас с ним почти нет совместных работ, если не считать книги «Лабораторные работы по физике», которую мы с ним написали в соавторстве с Юрой Мамаладзе и Отаром Канчели. Он может реализовать экспериментально только то, что пришло в голову ему самому. Как минимум он должен переработать предложенную ему идею до такой степени, чтобы она стала полностью его идеей. И тогда он приходит к вам и рассказывает, захлебываясь от увлечения, о той теме, которую две недели назад вы ему безуспешно пытались всучить. Но он даже не знает, что по существу — это та же идея. Да и вы узнаете свое детище с большим трудом. Но после этого Гоги преображается и может работать в лаборатории день и ночь. И ставит свои снайперские точки на миллиметровку безошибочно. Как в свое время Холлис-Халлет решил проверить меня, так теперь Гамцемлидзе решил проверить Холлиса с той разницей, что канадец подтвердил результаты моих экспериментов, а Гамцемлидзе, мягко выражаясь, «поправил» Холлиса. Но как же он мог «поправить» Холлиса, не поправив меня? Дело в том, что, расширив диапазон измерений, мой «контролер» Холлис нащупал критические скорости, при которых сверхтекучая компонента начинает вовлекаться в движение стопки или даже единичного диска. Вот эти-то критические скорости и обследовал заново Гамцемлидзе. И что же? Оказалось, что Холлис-Халлет работал явно в недостаточно чистых условиях; что загрязнения, которые были на поверхности его дисков, приводили к критическим явлениям при заниженных скоростях; что закон, по которому критическая скорость зависит от температуры (то есть, иными словами,— от плотности сверхтекучей компоненты роэс) неправилен и поэтому лишен физического смысла. В общем, вопрос о критических скоростях в колебательных режимах Георгий Гамцемлидзе разделал с присущей ему точностью. СОРЕВНОВАНИЕ С ИНОСТРАНЦАМИ ПРОДОЛЖАЕТСЯ Вернувшись в Тбилиси, мы с Джелилом Цакадзе взялись за новый эксперимент. Мы решили во что бы то ни стало измерить затухание колебаний диска во вращающемся гелии-11. Экспериментально это очень сложная задача, и для ее решения пришлось придумать совершенно новый принцип измерения. Но принцип принципом, а его осуществление — новая задача, которая далеко не всегда решается просто. И тут оказалось очень полезным, что все это время я работал в области космики, ибо радиотехнические методы измерения, заимствованные из ядерной физики и применявшиеся нами в то время для изучения космических лучей, сослужили службу и на поприще низких температур. Итак, затухание мы научились измерять, но оно оказалось чересчур чувствительным по отношению ко всяким помехам. Выяснилось, что вращение, казавшееся мне раньше идеально равномерным, на самом деле все время нарушалось теми или иными причинами и в действительности прибор двигался не плавно, а как бы под действием серии маленьких толчков. Прошло немало недель, прежде чем я додумался до нескольких ухищрений, благодаря которым дело пошло на лад. Измерения пошли полным ходом, но обработка их результатов оказалась настолько трудоемкой, что нам потребовались «рабы». Посадив в лабораторию в качестве одного из первых рабов Иру Чхеидзе, я укатил в Москву. День и ночь сидела Ира, согнувшись над миллиметровками и с логарифмической линейкой в руках, считала, считала и считала логарифмический декремент затухания нашего диска. Точки скакали, прыгали по миллиметровке, и сделать никаких заключений не удавалось. Джелил встретил меня расстроенный. И правда, казалось, что весь многомесячный труд пропал зря. Работа прекратилась. Пришлось забрать все журналы экспериментов домой, захватить все Ирины расчеты и миллиметровки и засесть думать. Вскоре мне удалось выяснить, что можно создать такой метод математической обработки экспериментальных данных, который даст совершенно ясные и надежные результаты. С тех пор прошло более двух десятилетий, а установка и метод обработки экспериментальных данных работают бесперебойно. В споре с Холлом мы оказались правы: не зная затухания движения диска, колеблющегося во вращающемся гелии-11, нельзя судить о поведении вихрей. Действительно, в первых же экспериментах мы намерили такое, чего никак нельзя было объяснить ни на основании предыдущих наших экспериментов, ни на основании преды- 89
дущих экспериментов Холла и Вай- нена. Но пока мы делали эксперименты, связанные с определением вязких свойств вращающегося гелия-11, Холл успел произвести новые опыты по исследованию упругих свойств вихрей. И эти его опыты послужили отправной точкой для новых начинаний, предпринятых в Тбилиси. ЛАНДАУ ПРАЗДНУЕТ 50-ЛЕТИЕ «Мы все готовимся отпраздновать 50-летие Ландау и просим тебя придумать что-нибудь остроумное от грузинских физиков...» — От кого это письмо? Так и есть: от Халата,— пробормотал я, разглядывая не очень разборчивую подпись Халатникова. «...имея в виду, что никаких серьезных адресов не будет. Дау их попросту запретил. Весь юбилей будет носить чисто шуточный характер...» Тем не менее я решил не шутить, а подарить Дау какую-нибудь хорошую картину, которую он мог бы повесить у себя в комнате и которая напоминала бы ему о его 50-летии. Но Дау угодить трудно. Подаришь портрет женщины, будет ругаться, что она не того класса. Портретов мужчин он кажется вообще не выносит... А может и выносит?.. Нет, не выносит! Пейзажи... тоже не выносит. Натюрморт. Да, лучше всего натюрморт! Эти соображения были высказаны в Москве, в присутствии моего брата Ираклия и его жены Вивы, после чего мы все втроем отправились покупать натюрморт. В назначенное время толпы ученых повалили в Институт физических проблем. В вестибюле их ждал плакат: «Поздравительные адреса сдавать швейцару». Когда конференц-зал заполнился приблизительно двумя сотнями гостей, в президиум взошли Мигдал и Ландау. Первый произнес шуточную речь, второй раскланялся. Лев Ландау получил много подарков, в том числе: — львиный хвост, укрепленный на брючном ремне (Дау влез на стол, повернулся спиной к публике и помахал перед ней своим новым органом); — колоду карт огромной величины. На всех тузах был изображен сам Дау. Всех дам изображала его жена Кора: Кора — треф, Кора — пик, Кора — червонная, Кора — бубновая. Все короли были представлены портретами его учеников, заслуживших высокие научные звания. Все валеты были его начинающими учениками; — единственную в мире марку, на которой был изображен Ландау. Предварительно марка была послана в Копенгаген Ore Бору для того, чтобы «погасить» ее настоящим почтовым штемпелем. Подобных подарков было преподнесено множество. Потом были показаны смешные фотографии и смешные фильмы из жизни Ландау. Начались поздравления от других научных коллективов. На сцену поднялся «выпивала» (молодой Алексей Абрикосов) с огромным картонным красным носом и седыми усищами, закрывавшими нижнюю часть лица. Поздравитель брал в левую руку сосуд с вином, подавал правую руку Ландау и, чокнувшись, опрокидывал бокал в рот. Ландау же свой бокал отдавал «выпивале». Пока поздравляющий произносил шутливый тост, Ландау мыл стакан в тазу с водой, вытирал его полотенцем и заполнял вином для следующего гостя. Исаак Кикоин подарил скрижали, на которых были выведены десять заповедей Ландау, в том числе основные его формулы, относящиеся к космике, теории диамагнетизма, жидкому гелию и т. д. Скрижали были латунными дощечками, закрепленными на кусках гранита. Игорь Васильевич Курчатов прислал телеграмму, в которой дал высочайшую оценку таланту Ландау. Однако крики из зала «она серьезная, она серьезная; не зачитывать» помешали ее оглашению. Поздравитель поднимался за поздравителем. Ландау все мыл и мыл посуду, «выпивала» пьянел и пьянел, и его пришлось в конце концов сменить. Наконец очередь дошла и до меня. Дрожа от страха, что меня прогонят с моим натюрмортом криками «это серьезное!», я сообщил собравшимся о том, что Ландау оказался скуповат и зажал ужин, поэтому-де надлежит утолить голод рассмотрением этой символической закуски, изображенной на холсте. Как ни странно, меня не освистали — и то слава богу. В заключение со своими устными рассказами выступил Ираклий, после чего ненакормленные гости разошлись по домам. Юбилей Ландау отложил отпечаток на многие последующие юбилеи ученых собратьев, которые были отпразднованы в Москве. Они не достигали таких же высот остроумия, но все же стали не такими официальными, как было раньше. Продолжение следует 90
Как превзойти Эдисона Прошли времена, когда слова «автор более ста изобретений» вызывали удивление и уважение. Таких изобретете лей*сей- час немало. Совсем другое дело, если бы некто оказался автором тысячи изобретений. Количество переходит в качество, и мы, наверное, объявили бы такого изобретателя выдающимся, а то и великим. Ведь ничего подобного в истории изобретательства пока что не было. Между тем, стать обладателем тысячи и даже (страшно подумать!) нескольких тысяч авторских свидетельств вовсе не трудно. Надо лишь овладеть нехитрой техникой. Прежде всего следует выбрать подходящее авторское свидетельство на изобретение из числа ранее выданных. Этот прототип и будет бесконечно совершенствоваться в ваших последующих изобретениях. Одна из наиболее удобных для этой цели областей — хими-ческая технология. Итак, выбираем способ получения ДМВК из МБД (разумеется, названия этих веществ условны) на основе реакции, протекающей в кислых средах, причем в прототипе указано, что катализатором служит, например, серная кислота в концентрации ниже 1%. Следовательно, в ваших последующих изобретениях о серной кислоте следует забыть. Все новые формулы 91
изобретений не должны отличаться от формулы прототипа, кроме самой малости — названия кислоты-катализатора. Щавелевая кислота, например, в прототипе не упоминается, она-то и обеспечит, согласно практике экспертизы, новизну способа. Кислоты следует подбирать по справочной литературе. Так, в «Справочнике химика» только органических кислот собрано 1474, а если использовать и минеральные кислоты, в том числе кислоты Льюиса, а также кислые соли всех этих кислот, то можно набрать многие тысячи новых катализаторов. Таким образом, задача получения упомянутой тысячи авторских свидетельств решалась бы сама собой и без особого труда, если бы не приходилось считаться с психологическими трудностями в ходе экспертизы. Не рекомендуется подавать заявки с перечислением кислот в алфавитном порядке, это может вызвать у эксперта нежелательные ассоциации. Поэтому в первой заявке целесообразно назвать щавелевую кислоту (буква щ — в конце алфавита), а в следующей заявке следует указать, например, аминосульфо- кислоту. Далее, вперемешку могут идти и другие кислоты: малоновая, барбитуровая, этилтио- глико левая, толуолсуль- фоновая, бутоксицинхо- ниновая и т. д. Впрочем, щадя эксперта, более пятидесяти-ста подобных заявок, тем более подряд, подавать не рекомендуется. Целесообразно изменять каталитическую систему и другими способами: например, комбинировать смеси из двух или трех различных кислот в разных соотношениях. Кстати, уже один этот прием, в принципе, позволяет увеличить возможное количество заявок и соответственно авторских свидетельств. Здесь уже счет пойдет не на тысячи, а на миллионы. Если же к каждой кислоте добавить ее соли, эксперт может даже счесть это принципиально новым техническим приемом. Составляя и первую, и тысячную формулу, важно правильно сформулировать цель изобретения. При этом нежелательно называть основные показатели процесса, это может привести к недоразумениям. Если, например, в качестве цели упомянутого выше применения щавелевой кислоты с добавкой ее соли указать повышение производительности процесса, то всякий грамотный химик заметит противоречие законам природы: при нейтрализации кислоты скорость реакции резко уменьшится. Куда разумнее в качестве цели изобретения указывать на побочные явления, учесть которые обычно бывает трудно, например на преодоление возможных технологических трудностей: коррозии аппаратуры, смолообразования и т. п. А лучше всего просто написать: «с целью упрощения технологии процесса». Такая цель изобретения автоматически снимает вопрос о положительном эффекте — количественно его учесть трудно, поэтому в заявке о нем вообще не стоит писать. В крайнем случае на запрос экспертизы можно сообщить, что по предложенному способу смолообразование составляет 1% против 3% в прототипе. Кроме того, составляя справку о полезности, автор заявки указывает на фантастически лучезарные перспективы применения способа, а руководитель организации, направляющей заявку, обычно подписывает ее, не читая. Весьма полезен также хорошо известный прием включения в заявку многочисленных влиятельных соавторов. В то же время, как известно из опыта, общее число авторов одной заявки не должно превышать 20 (двадцати). И еще очень важно ни в коем случае не доводить дело до действительного промышленного внедрения своих изобретений. Внедрение, целесообразно ограничивать лишь включением новинки в предварительные проекты предприятий, строительство которых намечено на далекое будущее, да и то условно. Представьте себе, что промышленная установка для синтеза ДМВК на щавелевой кислоте построена и начала работать, а получаемый продукт (если он вообще получится) оказался дороже, чем по старой технологии. Скрыть сей печальный факт невозможно. В заключение необходимо предупредить, что приведенные рекомендации хороши при одном условии — если сохранится существующее положение, когда «неточность» сообщаемых в заявках сведений абсолютно ненаказуема. Если же в разрабатываемом новом положении об изобретениях будет предусмотрена персональная ответственность за достоверность приводимых в заявках сведений, если экспертиза в необходимых случаях будет требовать их документального подтверждения, то превзойти Эдисона по нашим рекомендациям окажется невозможно. М. НЕМЦОВ 92
' ~r~...r.~ сметки Ген пересажен человеку Когда персидский царевич Кир, задумавший отнять трон у своего брата, погиб в решающем сражении, отряд греческих наемников, f которых он призвал, был вынужден возвращаться на родину. Несколько месяцев они двигались по пустынным нагорьям Малой Азии. Однажды с вершины холма они увидели побережье Эгейского моря. Они закричали: «Таласса! (Море!)» и, плача от радости, побежали вниз. Эту историю, происшедшую двадцать четыре века назад, рассказал Ксенофонт. Какое отношение она имеет к нашему заголовку? А вот какое. Существует недуг, называемый талассемией — средиземноморской болезнью. У больных нарушен синтез гемоглобина. Эритроциты, содержащие патологический гемоглобин HbF, нежизнеспособны, легко разрушаются — человек погибает от малокровия. Болезнь наследственна и неизлечима. И вот в апреле 1981 г. журнал «Science» (т. 212, № 4490) сообщил, что два медика из Калифорнийского университета, М. Клайн и У. Солсер, предприняли попытку вылечить талассемию путем пересадки гена, контролирующего синтез гемоглобинных цепочек. Первый в истории науки опыт генной терапии был поставлен на двух больных в Неаполе и Иерусалиме, причем дело не обошлось без осложнений (пока что только юридических): Клайн ввел молекулы ДНК в клетки костного мозга не в чистом виде, как было предусмотрено, а в рекомбинантной форме, то есть вместе с вирусным вектором. Он мотивировал это тем, что в опытах на животных ген, сцепленный с вектором, оказался более эффективным. За это нарушение правил Клайн поплатился своим местом — его уволили с поста руководителя отделения гематологии и онкологии упомянутого университета. Но пациенты, находившиеся до операции на грани смерти, пока живы — а что будет дальше, ведают, как сказал тот же Ксенофонт, лишь бессмертные боги. А. ШЕВЕЛЕВ Алмазный лед Нептуна Сейчас геология перестает быть чисто земной наукой, и ей следовало бы придумать какое-нибудь другое название. В самом деле, как следует именовать эту науку после того, как на Землю были доставлены образцы лунного грунта? А ведь на повестке дня — прямое экспериментальное исследование минералов Марса, Венеры и, может быть, других планет Солнечной системы. Но пока готовятся к неимоверно дальним перелетам космические корабли, ученые пытаются в земных лабораториях изучать поведение различных веществ во внеземных условиях — при сверхвысоких и сверхнизких температурах и давлениях. Примером может служить исследование, результаты которого опубликованы в журнале «Nature» A981, т. 292, № 5822). Уран и Нептун находятся от нас на таком расстоянии, что в обозримом будущем вряд ли можно надеяться на возможность их прямого зондирования. Тем не менее астрономы уже знают многие свойства этих гигантских планет-близнецов. Так, считается, что Нептун и Уран имеют твердые каменистые ядра, окруженные плотным слоем воды, метана и аммиака, переходящим в водородно-гелиевую атмосферу. Согласно расчетам, в промежуточном водно-метаново- аммиачном слое царят давление от 0,2 до 6 млн. атмосфер и температура от 2200 до 7000К. Несомненно, что в этих условиях вещество должно находиться в необычном состоянии. Но в каком именно? Ответить на этот вопрос позволяют расчеты, основанные на результатах экспериментов по воздействию ударных волн на воду, аммиак и метан. Оказывается, при условиях, царящих в недрах Нептуна и Урана, вода и аммиак полностью диссоциируют на ионы. Что же касается метана, то он вообще теряет устойчивость и распадается на углерод и водород. При этом водород может перейти в металлическое состояние, а углерод — превратиться в алмаз. А так как алмаз имеет плотность, превышающую плотность всех компонентов смеси, он должен выпасть в осадок и покрыть толстым слоем каменистое ядро планеты. М. БАТАРЦЕВ 93
Зачем лошади коробка передач? С автомобилем все ясно: ему коробка передач нужна для того, чтобы двигатель при любых условиях движения, при любой скорости отдавал самую большую мощность, на какую способен. Так вот, у лошади тоже есть приспособление, благодаря которому она наилучшим образом использует свою единственную лошадиную силу. Только вместо того, чтобы переключать передачи, конь для этого меняет аллюр: то идет шагом, то рысью, то переходит на галоп. И каждый аллюр имеет безукоризненное энергетическо-физиологи- ческое обоснование. Обнаружили это сотрудники Музея сравнительной зоологии при Гарвардском университете, когда измерили, сколько кислорода потребляет лошадь при разных скоростях движения и на разных аллюрах («Nature», т. 292, № 5820). Выяснилось, что для любого аллюра есть своя самая экономная скорость, при которой потребление кислорода, а значит, и расход энергии наименьшие. Например, для шага это 1—1,5 м/сек: чуть быстрее или чуть медленнее — и «кислородная цена» каждого пройденного метра увеличивается. Где-то около 2 м/сек она становится такой высокой, что выгоднее перейти на рысь, для которой самая экономная скорость 3—3,5 м/сек. А начиная с 4,5—5 м/сек и рысь становится невыгодной — пора переходить в галоп. Цифр этих лошади, конечно, не знают — и все же инстинктивно применяют оптимальные аллюры. Наблюдения показали даже, что они всячески избегают промежуточных — менее выгодных скоростей. Правда, только тогда, когда вольны выбирать и скорость, и соответствующий аллюр по своему вкусу. А вот призовые рысаки, пробегающие милю за две минуты и меньше (по-видимому, вообще очень любопытный объект для физиологов, не переходят в галоп даже при этой заведомо невыгодной скорости — больше 13 м/сек: наездник не дает. Чего только не делают с животными искусственный отбор и обучение... Д. АЛЕКСЕЕВ
В дверь стучится зимний ветер... Такими словами начинается один старый печальный романс. В нем действие ветра усугубляется тем обстоятельстом, что любимый уехал и, похоже, не вернется. Однако можно побиться об заклад, что события в романсе разворачивались в хорошо отапливаемом помещении — иначе, особенно при наличии зимнего ветра, пение, даже грустное, маловероятно. Можно ли представить себе человека в здравом уме и трезвой памяти, распевающего, скажем, в зимнем трамвае? Вообще в северных широтах езда в трамвае по морозцу — не самое приятное времяпровождение. Как герметизация, так и отопление оставляют, как правило, желать лучшего. А в трамваях едут не только на прогулки и свидания; гораздо чаще — на работу. Трудно ожидать от озябшего человека высокой производительности труда в начале рабочего дня. И совсем не случайно ленинградские врачи и физиологи провели прошлой зимой серию испытаний на добровольцах — каково им в трамвае. В трамвайном вагоне, оборудованном для исследований, примерно в то самое время года, в которое вы читаете этот номер «Химии и жизни», специалисты усаживали испытуемых, измеряли с помощью датчиков температуру тела в разных точках, фиксировали влажность воздуха и скорость его движения в вагоне, учитывали силу мороза за окном и воздействие дополнительного нагрева, уточняли объективные сведения личными ощущениями испытуемых. Читатели, интересующиеся подробностями зимнего трамвайного эксперимента, могут обратиться к журналу «Гигиена и санитария», 1981, № 8. Мы же приведем только заключение: микроклиматические условия трамвая, к сожалению, неблагоприятны в холодное время года. А чтобы они стали благоприятными, чтобы, прибыв на работу после неблизкой поездки по рельсам, мы чувствовали себя бодрыми и полными сил, надо не так уж много — поддерживать температуру на уровне 10—15° С. То есть получше изолировать вагон от внешней среды и немного подогревать его изнутри. И тогда пусть себе ветер стучится в дверь... О. ЛЕОНИДОВ
Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, К М. Жаворонков, В. Е. Жвирблис ч (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 Н. П. КОЗЕЛЬСКОМУ, Новочеркасск: «Динамитным глицерином» называют иногда глицерин высшей очистки, без влаги и б руг их примесей. О. П. КАЮКОВУ, Ижевск: Состав трабиционного резинового клея в высшей степени прост — это 8%-ный раствор пластифицированного на вальцах натурального каучука в бензине «галоша». А. ТЕР-АКОПЯНУ, Ереван: Чтобы вырастить крупные кристаллы, требуется терпение и некоторый опыт, а вот чего делать не надо — тик это выпаривать раствор соли. И А. ПОТАПЕНКО, гор. Тольятти: Жирные пятна со стен, покрытых водоэмульсионной краской, вполне можно удалять любым растворителем для жиров, в том числе и бензином. Е. ВАСИЛЕНКО, Челябинск: Льдосоляные смеси известны так давно и применяются столь часто, что еще одно упоминание в журнале вряд ли повлечет за собой перерасход соли в масштабах страны... С ПЕТРОВОЙ, Уфа: Чтобы линолеум не слишком быстро пачкался и лучше блестел, его, говорят, полезно протирать иногда (примерно раз в месяц) тампоном, смоченным натуральной олифой. И. И. СТЕПАНОВУ, Горьковская обл: Посуду, склеенную эпоксидным клеем, надо подержать три-четыре дня в воде, чтобы удалить из отвердевшего клеевого шва остатки отвердите- ля и несвязанной смолы; напоследок воду желательно подогреть до 50—601С. Т. ЗЕЛИКСОН, Москва: Моющее средство «Прогресс» разрешено использовать для мытья посуды в столовых, кафе и ресторанах, конечно, при условии, что вслед за тем посуду как следует ополаскивают. А. Ю. СОСЕД КО, гор. Жуковский Московской обл.: Магнитная лента - вещь деликатная, и если предприятие допустило оплошность с качеством, то домашними средствами дела не исправить; а вот сообщить об этом заводу было бы правильно. Р. С. ХЕРСОНСКОЙ, Ленинград: Если сгущенка потемнела, но не утратила вкуса и не стала горьковатой, ее можно есть. М. В. ЮШИНОЙ, Москва: Несколько лет назад было доказано, что молоко неэффективно для профилактики отравления свинцом, сейчас для этой цели рекомендуют вместо молока 8— 10 г пектина ежедневно — в виде концентрата или мармелада. A. ВАКУЛИНУ, Красноярск: Прессованные дрожжи действительно содержат жир, но очень немного, не более половины грамма на стограммовую пачку. Л. А. ЛАВРОВОЙ, Алма-Атннская обл.: О выделке шкур журнал сообщал обстоятельно и не так уж давно — в № 4 и 11 за 1979 г. B. В., Ленинград: А вот о том, как свести с марки (обязательно ли с марки?) почтовый штемпель (только ли штемпель?), извините, не расскажем. Редакция: М. А. Гуревич, Ю. И. Зварич, A. Д. Иорданский, О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), B. Р. Полищук, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники: Г. Ш. Басыров, B. А. Белан, Р. Г. Бикмухаметова, М. М. Златковский, А. А. Лебединский, C. А. Чайкун Корректоры Л. С. Зенович, Л. А. Котова Сдано а набор 13.11. 1981 г. Подписано в печать 11.12. 1981 г Т-25890 Бумага 70 XI08 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 8,4 Усл. кр. отт. 8687 тыс. Уч.-изд. л. 11,5. Бум. л. 3,0. Тираж 365000 экэ Цена 65 коп. Заказ 2768. АДРЕС РЕДАКЦИИ 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок: 135-90-20. 135-52-29 Чеховский полиграфический комбинат Союэполиграфпрома Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли г. Чехов Московской обл. (С1 Издательство «Наука», «Химия и жизнь», 1982
Про картошку Поищем необычное в обыденных вещах. Например, в* разросшемся подземном стебле растения Solanum tuberosum, именуемом в дальнейшем картошкой. Товарища на вкус и вправду далеко не всегда найдешь, однако в некоторых кулинарных вопросах все мы солидарны. Скажем, виноград предпочтителен сладкий, а сладкий картофель, напротив, осуждается любым едоком. Однако молодой картофель сладким не бывает. Что же с ним происходит потом, в погребе или в холодильном складе! Клубни, защищенные пробковым слоем кожуры, месяца два пребывают в покое, а потом пробуждаются к жизни. Так как в них больше всего крахмала, то его превращения мы и замечаем в первую очередь. Не глазом, разумеется, а языком. Потому что крахмал под действием ферментов распадается на простые сахара. Примерно те же, что в сладком винограде. А другие ферменты вновь соединяют их в крахмал. При 10 С сколько Сахаров образуется, столько и соединяется. А вот при нуле градусов в килограмме картофеля за один только час накапливается 28 мг Сахаров. Прошло несколько суток — и прощай вкусный картофель,.. Но почему бы в таком случае не держать его в теплом месте! Да по той простои причине, что в тепле картофель начнет прорастать. И те питательные вещества, которые мы вознамерились было ввести в свои организм в виде пюре или жареных ломтиков, уйдут в ростки. Значит, тепло не годится и холод не годится [а про мороз и говорить не приходится]. Так что же надо! Как и во многих других случаях, нужна умеренность. Применительно к картошке это означает: от 2 до 4С, в зависимости от сорта,— обязательно в темноте. Тогда дыхание клубней будет минимальным, прорастать в бодрящей прохладе они не станут, а Сахаров накопится совсем мало, около двух процентов. Та самая доза, которая еще не вызывает ощущения сладости. Между прочим, вы обратили внимание на то, что процесс обратим! Тогда не надо разъяснять суть рекомендации, приводимой в некоторых книжках: за месяц до предполагаемой трапезы переложить картошку из колода в прогретое до 10—12С помещение. Говорят, после этого, только что с огня, да с соленым огурцом...
ff=^b Иэдател ьство « Науха» II/&Л\ «Химия м жизнь» Jft I ^^¥г О судьбе слабого работника Одни люди работают хорошо — таких большинство, другие похуже, единицы — совсем неважно. Как быть с последними? Любопытный опрос на эту тему провели американские социологи («Management World», 1980, № 8). В известные корпорации были разосланы письма с просьбой объяснить мотивы, по которым «неэффективные работники» остаются на рабочих местах, а также рассказать о мерах, которые принимаются к таким людям. Главная причина, по которой удерживаются «неэффективные»,— большой стаж работы и прошлые заслуги. (Эта причина названа в 69% ответов для случаев, когда слабого работника не трогали меньше 4 лет, и в 51 % ответов — когда такой работник умудрялся продержаться больше 4 лет.) На втором месте тоже вполне понятный мотив: «неэффективный» тесно связан с семьей хозяина предприятия (8% и 20% соответственно). На третьем месте E% и 11%) совсем неожиданная причина: что скажут люди? Если менеджер публично признает, что под его началом работают «неэффективные», не бросит ли это тень на него самого... Кстати, реакция на плохую работу неодинакова у начальников разного ранга. Менеджеры высших звеньев предпочитают не замечать нерадивых или же сплавляют их в другие подразделения, начальники рангом пониже пытаются увещевать «неэффективных», консультировать их по служебным вопросам, а руководители низших звеньев чаще всего применяют крутые меры — вплоть до увольнения. В общем, если верить результатам опроса, самые суровые начальники — те, что у самого основания служебной лестницы.