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


Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР № 1 Январь 1974 Издается с 1965 года ____ ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Решая самые острые проблемы современности— идет ли речь о Программе мира, о научно-технической революции, или о сохранении и улучшении окружающей человека среды,— всегда и во всем мы неизменно обращаемся к богатейшему ленинскому наследию. («По ленинскому пути», с. 2) ■ Новая геохимическая модель Земли: основная роль отводится не кислороду, а водороду. («Верна ли главная догма геологии?», с. 33) ■ Из письма Лейбница, впервые публикуемого на русском языке: «...Для достижения великой цели, к которой идет человечество, люди, подобные Архимеду, Галилею, Кеплеру, г-ну Декарту, г-ну Гюйгенсу, г-ну Ньютону, важнее, чем полководцы, и по меньшей мере равны знаменитым законодателям». («Советники всевышнего», с. 40) ■ Резервуар вирусов гриппа — воды Ледовитого океана. Но почему грипп приходит к нам с юга? («Вирус гриппа живет в океане?», с. 12) ■ Если бы наш журнал выходил в XVI веке, то он печатался бы на таком станке, какой изображен на второй странице обложки. К счастью, с тех пор полиграфия заметно шагнула вперед. С этого номера «Химия и жизнь» печатается в Чеховском полиграфическом комбинате — одном из самых современных полиграфических предприятий страны. Короткий рассказ о нем публикуется на с. 61. Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, Л. А. Костандов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Г. Володнн, М. А. Гуревич, В. Е. Жвирблис. A. Д. Иорданский, О. И. Коломийцева, О. М. Либкин, B. С. Любаров (главный художник), Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники: Ю. А. Ващенко, В. К. Кузнецов, В. А. Плотнов, О. Н. Раздобудько
Д Е КР К Т СОВЕТА НАРОДНМС КОМИССАРОВ. В вхду исключительного научного аначенмя Ильменских гор на Юи- нон Урала у Ыиасса я в целях охраны их природных минеральных богатств Совят Народных Комиссаров ПОСТА И О В Л Я Е Т; Представят» право Народному Комке с ори ату по Просвещению по cor- лашенвю с Горным Сова ток В.С.П.Х. объявлять отдельные участки Ильменских гор на Южном Урале у Миасса Государственным Минералогическим Заповедником т.е. национальным достоянием % предназначенным исключите лью для выаолноикя научных я научно-технических: вадач страны* Использования заповедника в каких либо практических цел их допускается лишь с разрешения Совета Народных Комиссаров. Эти заповедники переходят в ведение Народного Комиссариата Просвещения* Местность» в которой предоставляется Народному Комиссариату Просвещения право орган*вации иинералогического Заповедника находится В следующих границах: от cr.Mtacc к северу по хребту Ильменских гор на 15 верст i оттуда к востоку по реке Белой до озера Ми ас сова огседа к юго-востоку от малого и большого Кисягача, затем на юг па линии отчуждения ж.д.; отовда на вапад до раамезда Кислгач с переходом через лмнию железно! дороги на юг на полторы версты и далее на запад «около озера Аргалш до юго-восточного конца озера Ильменского, на северо-&я~ лад до Кордона по линии отчуждения до станции Ииасс. На участках» объявляемых государственным минералогическим Заповедником кедопускается никаких горных промыслов. Председатель Совета Народных Коыис варов УодаялящиЯ Делами Совете Народ ньос Комиссаров Секретарь: ьу* Ст^^а^^ . Л^вяа^^у Иос к ва. Кремль* H-i*Идя 19i0 года.
По ленинскому пути В эти январские дни память человечества вновь и вновь обращается к Владимиру Ильичу Ленину. За полвекв, прошедшие без Ленина, значение его идей еще более возросло. На Земле неступила эпоха, когда коммунизм стал единственно возможной гарантией не только социальной справедливости для трудящихся, но и вообще сохранения человеческой цивилизации, и даже сохранения человека как биологического вида. Развитие производительных сил привело к тому, что их мощь приблизилась и мощи стихийных сил природы, и пока существует система частного предпринимательства и капиталистической конкуренции это может поставить жизнь на нашей планете на грань катастрофы. В одном из писем Карла Маркса содержится такая мысль: «...культура, если она развивается стихийно, а не направляется сознательно... оставляет после себя пустыню...». Чтобы Земля не превратилась в пустыню, есть только один путь — путь перехода от стихийного развития человеческой цивилизации к сознательному, то есть научно обоснованному, плановому ее развитию. В самом начале этого пути высится гигантская фигура Владимира Ильича Ленина. Решая самые острые проблемы современности — идет ли речь о Программе мира, о научно-технической революции или о сохранении и улучшении окружающей человека среды, — всегда и во всем мы неизменно обращаемся и богатейшему ленинскому наследию. Злейшим врагом природы Ленин считал капитализм. Он отмечал это уже в работе «К характеристике экономического романтизма», написанной в 1897 году. А позднее советовал А. А. Богдвиову-Малииовскому: «Вот вы бы написали для рабочих роман на тему о том, как хищники капитализма ограбили землю, растратив всю нефть, все железо, дерево, весь уголь. Это была бы очень полезная книга...» С первых же дней Советской власти, в тяжелейших условиях хозяйственной разрухи и голода, были приняты десятки законов, декретов, решений, направленных на разумное, бережное использование природных ресурсов — земли, леса, животного мира. Воспроизведенный здесь деирет о создвнии Ильменского заповедника — лишь один из многих ленинсиих документов, посвященных проблеме, ставшей столь злободневной в нвши дни. Кардинальная проблема взаимоотношений человеиа с биосферой, несомненно, будет решена. Стихийное развитие всей человеческой цивилизации превратится, несомненно, в сознательное развитие. Мы уверены в этом и потому, что наша страна идет по ленинскому пути, и потому, что на наших глазах превращение стихийного исторического процесса в сознательный, научно обоснованный, охватывает все новые и новые миллионы людей на всех континентах Земли.
4 Человек и биосфера Забота о будущем «ЕСЛИ РОСТ НАСЕЛЕНИЯ, индустриализация, загрязнение среды... и расхищение природных ресурсов будут продолжаться в нынешних масштабах, то абсолютные пределы роста на Земле будут превзойдены в течение следующих ста лет... Это приведет к довольно быстрому и неудержимому снижению численности населения и производства», — утверждает профессор Д. Мпдоуз в получившей широкую известность книге «Пределы роста». Это — лишь одна цитата из бесчисленного множества тревожных высказываний, которые наводнили в последнее время печать всего мира. Тревога обоснована. За последние десятилетия положение с природными ресурса-ми ухудшилось: ускорение темпов научно-технического прогресса, которым естественно гордиться, оборачивается все большим истощением природных запасов сырья, все большим отравлением воздуха, воды, земли. С другой стороны, именно в последнее время мы стали точнее представлять себе сложнейшие процессы, которые вызывает в биосфере наша деятельность; в этом смысле можно сказать, что человечество несколько поумнело. В достаточной * ли степени — на этот вопрос ответят, по-видимому, наши внуки. ПРОБЛЕМА ОТНОШЕНИИ между природой и технологией несравнима ни с одной из тех, с какими люди сталкивались, раньше. Существо ее сводится, если оставить только главное, к двоякому конфликту человека со средой. Мы нерасчетливо расходуем невосполнимые ресурсы Земли; многие из этих ресурсов не так уж далеки от исчерпания (например, нефть, серебро, хром), а замены им пока нет. (Рост населения — важнейшее проявление конфликта и одновременно важнейший фактор, определяющий темпы расходования ресурсов.) Вторая сторона дела: мы загрязняем, безжалостно портим среду обитания, во многом нарушив существовавшее в ней равновесие. У человечества нет иного пути, как отказаться от нынешних способов производства, при которых подавляющая часть используемых ресурсов превращается в отходы. Предстоит создать новую технологию — комплексное производство с практически полным использованием природных материалов, без стоков и выбросов, технологию будущего, которая органически впишется в круговорот веществ природы. ЧТОБЫ СОХРАНИТЬ БИОСФЕРУ Земли, мало нашего желания. Взывать только к сознанию, только к чувству ответственности — этого тоже мало. Безответственные люди встречаются везде. Поэтому крайне важно подкрепить убеждение мерами принуждения, в том числе законодательными. К сожалению, можно назвать не так уж много стран, где действовали бы законы против загрязнения биосферы. Одна из них — СССР. Разу-
Забота о будущем 5 меется, предстоит еще многое сделать, но уже приняты Закон об охране природы, Основы водного законодательства СССР и союзных республик, постановления Центрального Комитета КПСС, Верховного Совета СССР и Совета Министров СССР об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов. Законы, основанные на глубоком понимании нашей зависимости от биосферы, помогут решить и проблему комплексного, безотходного производства. Именно государственные установления должны будут помочь обществу заинтересовать своих членов в практическом решении этой трудной задачи. Может быть, один из возможных путей — это проектирование новых производств организациями, не принадлежащими к той или иной отрасли. Естественно, что в проектировании нельзя обойтись без специалистов именно той отрасли, для которой строится новый завод. Но каким * быть этому заводу с точки зрения 1 сосуществования человека с биосферой — а это и есть общегосударственная, общенародная точка зрения — надо решать людям, стоящим . вне ведомственных интересов. МЫ ТОЛЬКО ТОГДА НАУЧИМСЯ правильно определять общенарод- * ную пользу производства, когда сумеем выразить ее в числах. Сернистый газ тепловых электростанций сегодня не улавливается и загрязняет воздух в конечном счете потому, что это невыгодно. Да, это невыгодно. Но подчеркнем —это невыгодно энергетикам, и никто никогда не подсчитывал, выгодно это • или нет всему государству. При электролизе алюминия фтор уходит в воздух потому, что его улавливание невыгодно, но оно невыгодно заводу, выплавляющему алюминий; заводу и никому больше. Доменный и мартеновский шлак металлургических заводов далеко не всегда используют лучшим образом. Это невыгодно. Но это невыгодно металлургам, и было бы весьма полезно рассчитать, как обернется дело, когда шлак пойдет для мощения улиц или на строительство. Вопрос о том, что выгодно или невыгодно, что рентабельно или нерентабельно, есть важнейший вопрос социалистической экономики. Мы убеждены, что именно социалистическому способу производства принадлежит будущее и, значит, «выгодно пли невыгодно» становится в этом смысле одним из основных вопросов жизни человечества. Необходимо определять окончательную, итоговую прибыльность технологических процессов. Нужно проинтегрировать всю прибыль, которую приносит данный процесс как отрасль производства, и выяснить весь ущерб, который он наносит обществу: неразумную трату сырья, его неполное использование, потери с отходами, прямой вред — потерн урожая, рыбы, дичи и, наконец, ущерб, наносимый здоровью людей. И если окажется, что ущерб, наносимый обществу, больше, чем прибыль, то такой процесс производства вообще не имеет права на существо- ванне. Такой социальный подход возможен для нашего государства. Больше того, только социалистическое государство может осуществить такой подход — недоступный правительствам тех стран, где земля и заводы находятся в частном владении. К СОЖАЛЕНИЮ, мы почти никогда еще не можем выразить в точных цифрах соотношение пользы и вреда, причиняемого природе нашей деятельностью, перевести эти представления на язык экономики. Привычные понятия выгоды, рентабельности, экономической эффективности
6 Человек и биосфера пока что не включают в себя оценки всех — не только основных, но и побочных результатов хозяйственной деятельности. Учитывается только видимая польза, которую дает обществу производство того или иного продукта, а косвенно наносимый ему вред остается в тени. Учесть все факторы чрезвычайно сложно, потребуются специальные исследования, но проблема столь серьезна, что опускать руки перед этими в общем-то техническими, а не принципиальными трудностями нельзя. Пусть расчеты будут на первых порах грубо ориентировочными, но они принесут пользу сразу же, потому что приучат нас заботиться об общем благополучии. В дальнейшем, когда оптимальные решения будут найдены, проанализированы и приняты, они приведут к фантастическим с сегодняшней точки зрения результатам. Однако потребуется время, чтобы изменилась сама экономическая наука, чтобы изменились ее представления. Это приведет к становлению новой науки: биоэкономики, соединяющей собственно экономику и экологию. (Может быть, называться это будет экологической экономикой или как-то иначе — не в названии суть.) «Принимая меры для ускорения научно-технического прогресса, необходимо сделать все, чтобы он сочетался с хозяйским отношением к природным ресурсам», — говорил Л. И. Брежнев в докладе на XXIV съезде КПСС. Многие советские экономисты убеждены, что длд того, чтобы это сочетание было действенным и управляемым, надо как можно скорее вводить в экономические расчеты стоимость природных ресурсов. Они не- предлагают немедленно оценить в деньгах буквально все в природе. «Как вы оцените Гольфстрим?» — довод, выдвигаемый противниками экономической оценки природных ресурсов и кажущийся им убийственным, не так серьезен, как кажется, потому что сегодня «оценивать Гольфстрим» рано. Но совершенно неизвестно, не станет ли это возражение просто наивным завтра или послезавтра, когда Гольфстрим действительно понадобится людям, как уже понадобился нам Байкал. НИЧТО ДРУГОЕ В МИРЕ не обнажает с такой очевидностью необходимость единства людей на Земле, как надвигающийся на нас кризис во взаимоотношениях с биосферой. Не может быть никаких сомнений в том, что каждый народ, каждое государство беспокоится прежде всего о своих ресурсах, о своих водах и о воздушном бассейне над своими землями. Но сегодня этого уже недостаточно. Сама проблема существования человечества в биосфере глобальна, и решить ее в каких-то рамках, обозначенных границами стран, невозможно. Объединить усилия придется самым разным государствам, независимо от их общественного и политического строя. Именно такой подход к делу характерен для Соглашения о сотрудничестве в области охраны окружающей среды, заключенного в 1972 году между Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки, — оно исходит из того (цитируем текст соглашения), что «экономическое и социальное развитие с учетом интересов будущих поколений требует охраны и улучшения окружающей человека среды уже в настоящее время». Путь этот не будет ни простым, ни легким. Многим странам, в первую очередь самым богатым и промыш- ленно развитым, придется развернуть особые государственные программы по восстановлению того ущерба, который уже нанесен биосфере. Известно, например, что в
Забота о будущем 7 США на очистку уже загрязненных водных источников потребуется сумма, достигающая по некоторым оценкам пятисот миллиардов долларов... И тем не менее, национальные и международные программы по проблеме биосферы необходимы — даже если это потребует временного замедления темпов роста промышленного производства. МЫ БУДЕМ СТРЕМИТЬСЯ к тому, чтобы обе части нашего мира —его биосфера, существовавшая изначально, и техносфера, созданная нами, смогли уживаться, дополняя друг друга. Их необходимо совместить, и сосуществование должно быть обязательно мирным, потому что в случае катастрофы, потери обеих «сторон» оказались бы столь устрашающими, что неизвестно, удалось ли бы им уцелеть (биосфере или цивилизации — это уже не имеет особого значения, ибо второе есть все-таки часть первого). Чтобы сосуществование человека и Земли стало мирным как можно скорее, недостаточно принятых законов, научных исследований, экономических обоснований, инженерных расчетов и единогласия биологов и технологов. Соображения глобальной экологии должны стать самоочевидными, должно измениться само миропонимание. В том числе (и далеко не в последнюю очередь), вся общественная психология, понимание того, «что можно, а что нельзя» в наших взаимоотношениях с биосферой. Для этого потребуется соответствующее воспитание. Знание законов сосуществования цивилизации с биосферой, представление о «биотехносфере» должно стать и несомненно станет само собой разумеющимся для нового поколения. Экология — учение о взаимоотношениях живых организмов — должна будет стать одним из краеугольных камней науки. Ее будут преподавать от детского сада до университета, формируя новое «экологическое» мировоззрение. ЗАБОТА О БУДУЩЕМ лежит в самой основе общественного устройства нашей страны. «Не только мы, но и последующие поколения должны иметь возможность пользоваться всеми благами, которые дает прекрасная природа нашей Родины». Такой подход сформулирован на XXIV съезде КПСС Генеральным секретарем ЦК Леонидом Ильичом Брежневым. Мы должны сделать так, чтобы поколение, рождающееся на пороге наступающего через четверть века 2000-го года, считало совершенно невозможным уничтожение леса, отравление воздуха, порчу воды. Способствовать в полную меру своих сил этой благородной цели есть первейшая задача и нашего журнала.
■г-зМ U
Элемент №... 9 Уран: четыре этапа познания В. И. КУЗНЕЦОВ Цепную реакцию можно услышать. В ответственный момент пуска уранового реактора импульсы со счетчиков, регистрирующих нарастание нейтронного потока, попадают на мощный динамик — «щелкун». Поначалу щелчки идут нерегулярно, с большими интервалами. Потом звучание щелкуна начинает напоминать мерную работу метронома. Затем реакция набирает силу: щелчки становятся частыми, как барабанная дробь. А еще через несколько секунд они сливаются в сплошной гул — мощность реакции «выходит на плато» (если судить по форме графика). Исследования урана развивались подобно порождаемой им цепной реакции. Вначале сведения о его свойствах, как и первые импульсы цепной реакции, поступали с большими перерывами, от случая к случаю. ПЕРВАЯ ВАЖНАЯ ДАТА в истории урана—1789 год, когда немецкий натурфилософ и химик Мартин Генрих Клапрот восстановил извлеченную из саксонской смоляной руды золотисто-желтую «землю» до черного металлоподобного вещества. В честь самой далекой из известных тогда планет (открытой Уильямом Гершелем девятью годами раньше) Клапрот, считая новое вещество элементом, назвал его ураном. Пятьдесят ,лет уран Клапрота числился металлом. Только в 1841 году француз Эжен Пелиго доказал, что несмотря на характерный металлический блеск, уран Клапрот^ — не элемент, а соединение состава U02. Пелиго удалось получить настоящий уран — тяжелый металл серо-стального цвета. Следующий важный шаг в изучении урана был сделан в 1870 году: Д. И. Менделеев, опираясь на разработанную им периодическую систему, поместил уран в самой дальней клетке своей таблицы. Прежде атомный вес урана считали равным 120. Великий химик удвоил это значение. Через 12 лет предвидение Менделеева было подтверждено опытами немецкого химика Циммермана. «Для меня лично, — писал позже Менделеев, — уран весьма знаменателен уже потому, что играл выдающуюся роль в утверждении периодического закона, так как перемена его атомного веса вызвана была признанием закона и оправдана действительностью, а для меня (вместе с атомными весами Се и Be) служила пробным камнем общности периодического закона». На этом, собственно, заканчивается первый этап истории элемента № 92. Его знали, исследовали, а некоторые его соединения использовали в производстве стекла и фарфора как красители. И только.
to Элемент №... СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ урана начались с 1896 года, после открытия радиоактивности Анри .Беккерелем. Напомним коротко эту очень известную историю — без нее рассказ об элементе № 92 будет неполным. В конце 1895 года Вильгельм Рентген опубликовал сообщение о проникающем излучении, названном им Х-лучами. Открытие сразу же приобрело известность. На заседании Парижской академии наук 20 января всемирно известный математик Анри Пуанкаре, зачитал полученное от Рентгена письмо и высказал некоторые соображения по поводу его открытия. Рентгеновские лучи возникали в люминесцирую- щем пятне стеклянной вакуумной трубки, в том месте, куда падали катодные лучи. Пуанкаре допускал, что Х-лучи могут возникать и без помощи катодных, что они сопровождают фосфоресценцию вообще. Однако эта идея требовала экспериментальной проверки. Самой подходящей кандидатурой для такого рода исследований был 43-летний профессор физики Антуан Анри Беккерель. Изучение фосфоресценции было семейной традицией Беккерелей, ею занимались его дед и отец. Ни у кого в Париже не было такой коллекции фосфоров, как у Беккереля. Были в ней, в частности, кристаллы урансульфата калия, которые ярко светились в темноте после выдержки на свету. С ними он и начал экспериментировать. Беккерель выдерживал на свету тонкие кристаллы, положенные поверх фотопластинки, завернутой в черную бумагу. Между урановым препаратом и защитной бумагой он помещал металлические кольца, считая, что возбуждаемые солнечным светом Х-лучи легко пройдут сквозь бумагу, но будут задержаны металлом. В этом случае на пластинке должна появиться кольцевая тень. Опыты оказались успешными: после проявления на пластинке четко просматривались очертания кольца. Как и Рентген, Беккерель решил прежде всего изучить проникающую способность невидимого излучения. Эта работа требовала многих опытов. Менялись металлические кольца, их расположение, время выдержки на солнце. Но в конце февраля настали ненастные дни и приготовленные для опытов препараты и пластинки остались в ящике профессорского стола. Первого марта вновь засияло солнце, но пунктуальнейший Беккерель .поставил фоновый опыт — «старые» пластинки пошли в проявитель. Силуэты урановых препаратов и металлических колец оказались даже более четкими, чем в прежних экспериментах. Стало ясно, что проникающее излучение никак не связано с фосфоресценцией, что оно существует независимо ни от чего, был бы уран. Или его соединение. Так свершилось основополагающее открытие ядерной физики — открытие радиоактивности. Вскоре Беккерель, а затем и другие физики установили, что интенсивность излучения пропорциональна числу атомов урана, содержащихся в препарате, и не зависит от того, в какое химическое соединение они входят. Больше урана — Галерея исс ледовате л вй, превративших уран в один из важнейших элементов нашего времени: М. Клапрот, Э. Пелиго, Д. И. Менделеев (первый рвд); А. Беккерель, Э. Резерфорд, О. Ган (второй ряд): К. А. Петржак, Г. Н. Флеров, Э. Ферми (третий ряд)
Уран: четыре этапа познания И 1 *»Ч
12 Элемент №... сильнее излучение. Правда, было одно исключение: урановая смоляная руда излучала сильнее, чем чистый уран. Это обстоятельство привело к выдающимся открытиям Марии и Пьера Кюри. Найденные ими новые элементы — радий и полоний — оказались продуктами распада урана. На какое-то время радий затмил уран. Но работа с этим элементом продолжалась. В 1899 году Резер- форд обнаружил, что излучение урановых препаратов неоднородно, что есть два вида излучения — альфа- и бета-лучи. Они несут различный электрический заряд; далеко не одинаковы их пробег в веществе и ионизирующая способность. Чуть позже, в мае 1900 года, Поль Вийар открыл третий вид излучения — гамма-лучи... Впрочем, бета-частицы — ядерные электроны, и жесткое электромагнитное излучение — гамма-лучи, засвечивающие фотопластинку, вылетают из урановых препаратов лишь потому, что в них помимо урана есть другие излучатели — его дочерние продукты. Природным же изотопам урана свойственны лишь Два вида распада: альфа-распад, когда от ядра урана отпочковывается ядро гелия, и самопроизвольное (спонтанное) деление. Последнее случается очень редко — примерно с одним ядром из миллиона распавшихся: без какого-либо вмешательства извне ядро разваливается на две примерно равные части. Впрочем, этот вид распада был обнаружен лишь много лет спустя — в 1940 году, когда в цепной реакции открытий, связанных с ураном, уже явно прослушивалась дробь военных барабанов. К КОНЦУ ПЕРВОЙ ТРЕТИ нашего века казалось, что все свойства элемента № 92 уже изучены вдоль и поперек. Но это только казалось. В 1934 году Энрико Ферми начал систематически бомбардировать химические элементы нейтронами — частицами, открытыми Дж. Чедви- ком в 1932 году. В результате этой операции в уране появлялись неизвестные прежде радиоактивные вещества. Ферми и его сотрудники считали, что им посчастливилось открыть трунсурановые элементы. Но не все разделяли их оптимизм. Известный немецкий радиохимик Ида Ноддак в статье «Об элементе № 93» писала: «Можно с одинаковыми основаниями считать, что в ядерном взаимодействии, вызываемом нейтронами, протекают реакции, отличные от тех, которые наблюдались прежде при воздействии протонов и альфа-частиц. Возможно, что при бомбардировке нейтронами тяжелые ядра урана делятся на несколько больших осколков — изотопов известных элементов»... Предостережение Иды Ноддак не подействовало. Вера в трансураны все-таки превалировала над верой в возможность деления тяжелых ядер нейтронами. А подорвать одну веру и укрепить другую могли только целенаправленные опыты. В тот год их никто не сделал, и на следующий год, и через год тоже. Целых четыре года опытные радиохимики пытались найти трансурановые элементы среди продуктов нейтронного обстрела. Эти тщетные попытки кончились в 1938 году, когда немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман после долгих и тщательных исследований записали в своем лабораторном журнале: Аи + Ап^Ава + Атс- Расшифровывается это так: сумма массовых чисел урана и нейтрона примерно равна сумме массовых чисел бария и технеция. Что это могло означать? Ган и Штрассман не сделали окончательного вывода. Они либо не знали, либо забыли о статье И. Ноддак
Уран: четыре этапа познания 13 16 января 1939 года в английском журнале «Nature» появилось письмо Лизы Мейтнер и Отто Фриша, объяснявших результаты Гана и Штрассмана. В нем говорилось о распаде ядра на две части, впервые были начертаны слова «деление ядер», оценивалась энергия, освобождающаяся в процессе развала атомного ядра. Статьи Гана и Штрассмана, Мейтнер и Фриша знаменовали новый этап в изучении свойств урана. После их появления цепная реакция познания элемента № 92 набрала силу. Почти во всех физических лабораториях мира ставились опыты по расщеплению уранового ядра. Многие ученые подтвердили правильность выводов Мейтнер и Фриша. Одним из первых был Фредерик Жо- лио. Французский физик нанес на поверхность фольги тонкий урановый слой и поместил получившуюся мишень в счетчик заряженных частиц. Когда к счетчику подносили источник нейтронов, возникали мощные импульсы: осколки деления ионизовали газ, которым была заполнена камера счетчика. По степени ионизации определили энергию осколков. Она оказалась огромной: при делении одного атома урана высвобождалось примерно 200 миллионов электрон-вольт (столько же энергии освобождается при окислении нескольких миллионов атомов углерода). Спустя несколько месяцев экспериментально подтвердилось предположение теоретиков о том, что расщепление урана сопровождается испусканием дополнительных нейтронов. Стало ясно: подобно горению, ядерная реакция может поддерживаться сама собой. До открытия деления ученые скептически относились к возможности освоения ядерной энергии в ближайшие 100—200 лет. Теперь взгляды на перспективы ее практического применения резко изменились. Тысячи ученых занялись исследованиями урана, но поток информации об уране разом иссяк— все было засекречено. В декабре 1942 года в США был 'пущен первый урановый реактор, в руках человека оказался обильный источник энергии несолнечного происхождения. Источник невиданной до тех пор энергонасыщенности — «калорийность» урана в миллионы раз превышает энергосодержание любого химического топлива. Но это уже техника. Расщепление уранового ядра и открытие цепной реакции деления подвели итог каскада великолепных, ни с чем не сравнимых открытий. Одним из них стало открытие спонтанного деления ядер урана (К- А. Петр- жак и Г. Н. Флеров, 1939—1940 годы, Ленинград) *. ВЕЛИКИЕ ОТКРЫТИЯ тридцатых годов легли в основу современной ядерной физики и атомной энергетики. Они* позволили глубже понять строение атома. В нейтроняых потоках урановых реакторов в наши дни тоннами накапливаются элементы, в десятки раз более ценные, нежели золото. В каком-то смысле уран сыграл роль философского камня, о котором грезили поколения алхимиков. Однако поток больших открытий, связанных с ураном, с того времени практически иссяк. В наши дни исследования урана носят скорее прикладной, чем фундаментальный, характер и оцениваются они не золотыми нобелевскими медалями, а другой, я бы сказал, стратегической мерой, где в знаменателе стоят затраченные миллионы, а в числителе — энергетическая мощь современного мира. * Подробнее об этом открытии см. «Химию и жизнь», 1970, № 4.
14 Элемент №..• Цепная реакция открытий «вышла на плато». В сплошном гуле частностей даже самому чуткому уху трудно уловить что-либо исключительное. Сегодня естественно взглянуть на уран глазами инженера и, если хотите, потребителя. Но это — тема другой статьи. И еще об уране: урановые часы &■ ей >Щ$ Так выглядит старинная клепсидра Еще 70 лет назад, в 1904 году, Эрнест Резерфорд обратил внимание на то, что возраст Земли н древнейших минералов — величина того же порядка, что н период полураспада урана (тогда еще не существовало понятия «изотопы»). Резерфорд же предложил по количеству гелня н урана, содержащихся в плотной породе, определять ее возраст. Но вскоре выяснилось, что определять возраст минералов точно по Резерфорду — дело ненадежное: крайне подвижные атомы гелня легко диффундируют даже в плотных породах. Онн проникают в окружающие минералы, а вблизи материнских урановых ядер остается значительно меньше гелня, чем следует по законам радиоактивного распада. Поэтому в наши дни возраст пород вычисляют по соотношению урана и радиогенного свинца — конечного продукта распада урановых ядер. Обычные часы дважды в сутки повторяют свои показания. Возраст же измеряется накопленным временем. Такое время отсчитывали древние клепсидры, по желобам которых вода текла из сосуда в сосуд. В урановых часах по желобу ядерных превращений перетекают изотопы тяжелых элементов. Здесь в отличие от клепсидры другие масштабы: вместо мннут и часов — миллиарды лет. Урановые часы — весьма универсальный инструмент. Изотопы урана содержатся во многих породах. Концентрация урана в земной коре в среднем равна трем частям на миллион. Этого достаточно, чтобы измерить соотношение урана и свинца, а затем по несложным формулам радиоактивного распада рассчитать время, прошедшее с момента кристаллизации минерала. Ураново-свннцовым способом измерили возраст древнейших минералов, а по возрасту метеоритов определили и дату рождения планеты Земля. Известен н возраст лунного трунта. Отсчитывать возраст минералов можно и по спонтанному делению урановых ядер. Осколки спонтанного деления с громадной скоростью врезаются в атомные порядки окружающего вещества. Онн оставляют за собой следы, смещая атомы со своих мест. После определенной химической обработки (травления) следы осколков становятся видимы в микроскоп, нх можно сосчитать. По отношению концентрации урана в исследуемом образце к «концентрации» треков вычисляют и возраст старинной вазы, и дату образования слюды — величины, различающиеся в десятки миллионов раз. Так появился еще один метод измерения времени по урану. Еще раз была подтверждена исключительная универсальность урановых часов.
Послед—it :■ * ._:г_ 15 Новое о механизме работы ферментов Получены данные о том, что субъединицы, из которых построены многие ферменты, работают согласованно. Это может быть одной из причин высокой эффективности ферментативных реакций. СУММАРНПСИЧМСНЕНИС- г. А к ПО Х0М/ .'FAhUMK I ЕЛЬЦИН НА ME" ;hl, h:v - пн[зн:г' : no x <(у РЕАНЬНИ Н ВТОРОЕ гп НЦ ХОД ' Efl 1ЦЧН В чем причина эффективности работы ферментов? Какие механизмы дают то огромное преимущество в скорости, которое отличает реакцию, протекающую с участием белка-фермента, от аналогичной ей неферментативной реакции? Молекулярные биологи уже выявили несколько факторов, объясняющих это. Во-первых, структура фермента хорошо подогнана к структуре реагирующих молекул. Закрепляя реагенты на своем активном центре, фермент ориентирует их в положении, наиболее выгодном для реакции. Во-вторых, взаимодействуя с реагентами, фермент повышает их реакционную способность. В-третьих, фермент постоянно меняет ориентацию реагентов так, чтобы обеспечить оптимальный режим реакции на каждой ее стадии. Таким образом, фермент — это своеобразный конвейер по «обработке» молекул. К перечисленным факторам можно добавить теперь еще один, выявленный швейцарскими биохимиками П. Заоралеком и П. Кристеном. На состоявшемся летом 1973 года JX Международном биохимическом конгрессе в Стокгольме они представили работу, посвященную ферменту аспартат-трансаминаэе, связывающей белковый и углеводный обмен. Этот фермент состоит из двух субъединиц. Оказалось, что хотя каждая субъединица и проводит самостоятельную реакцию, обе эти реакции тесно связаны друг с другом. Можно думать, что они синхронизованы со сдвигом по фазе. В результате энергетически невыгодная стадия реакции на одной субъединице оказывается «сопряженной» со стадией, связанной с выделением энергии, на другой. Образно говоря, субъединицы по очереди помогают Друг другу. На рисунке видно, что когда энергетическая кривая реакции на одной субъединице идет «под гору», то у другой она стремится вверх. Ранее полагали, что субъединичное строение многих белков лишь помогает регулировать скорость ферментативного процесса. А теперь можно думать, что без такой структуры фермента каталитический процесс был бы не столь эффективен. Кандидат физико-математических наук В. И. ИВАНОВ
16 Проблемы и методы современной науки Универсальный метод Ч чтения ДНК ДО ПОСЛЕДНЕГО ВРЕМЕНИ расшифровка первичной структуры ДНК казалась почти неразрешимой задачей. Основная трудность заключалась в том, что не было фермента, способного расщепить огромную молекулу ДНК на отдельные, доступные для прочтения «слова». Для РНК такие ферменты известны уже давно, и именно этим объясняется большой успех, достигнутый в определении первичной структуры РНК. Два года назад была предпринята попытка расщеплять и ДНК теми же ферментами (см. «Химия и жизнь», 1972, № 8). Но решил проблему все-таки свой фермент, специфичный для ДНК, — недавно открытая эндонуклеаэа IV. Этот фермент разрывает цепь ДНК только в определенных местах — между стоящими рядом тимином Т и цито- зином Ц. В результате молекула расщепляется на большое число фрагментов, в каждом из которых своя последовательность нуклеотидов. И все фрагменты начинаются с Ц и кончаются Т. КАЗАЛОСЬ БЫ, ТЕПЕРЬ, когда текст разбит на отдельные слова, можно приниматься за их чтение. Но тут сразу возникает трудность: как выделить из большого числа очень похожих коротких фрагментов один-единственный? Задача облегчается, если вести расщепление ДНК в два приема: сначала разбивать молекулу на более крупные части, а затем, выделив их, дробить дальше. Именно таким путем шли две группы исследователей из Кембриджа (Англия), работавшие с ДНК фага q)X174. Делу помогла сама структура молекулы ДНК. Одноните- вая ДНК в определенных условиях закручивается «на себя» и образует многочисленные спиральные участки. Двойки ТЦ, которые оказываются в спиральных участках, для эндонуклеаэы недоступны, и в этих местах цепь не разрывается. Именно таким способом Э. Зиффу, Дж. Се- дату и Ф. Галиберту удалось получить три типа сравнительно крупных фрагментов длиной в 48, 13 и 35 нуклеотидов. При этом второй и третий тип оказались продуктами расщепления первого A3 + 35 =48). После дополнительной обработки эндонуклеаэой из меньших фрагментов получаются совсем короткие слова из 5 и 8 нуклеотидов (в сумме 13) и из 10, 12, 13 нуклеотидов (в сумме 35). СЛЕДУЮЩИЙ ЭТАП — расшифровка последовательности нуклеотидов в каждом фрагменте. С помощью другого фермента — экэонуклеаэы — по очереди отщепляют от конца цепи один нуклеотид за другим. Хроматографический анализ продуктов такого расщепления показывает каждый раз, что получилось. Нуклеотид за нуклеотидом, как буква за буквой, — и «слово» прочитано. Так были расшифрованы все короткие «слова» E, 8, 10, 12 и 13 нуклеотидов). Но в каком порядке они складыва-
Универсальный метод чтения ДНК 17 ются в единый текст? Напомним, что фрагменты разделены стыками ...ТЦ..., где точками обозначены неизвестные пока нуклеотиды. Хорошо было бы найти какой-то Другой способ расщепления ДНК на фрагменты, при котором связи ТЦ оставались бы целыми. Тогда, выделив фрагмент, содержащий такую пару, и прочитав его, можно было бы состыковать уже расшифрованные слова 48-буквен- ной фразы. Такой способ расщепления существует. Это простая химическая процедура, позволяющая выделить группы, состоящие из одних Т и Ц. Так, из фрагмента-48 выделили группу ЦТТЦЦТТ, содержащую связь ТЦ. Оказалось, что ее левая часть принадлежит фрагменту-13, правая — фрагменту-35. Порядок определен, получается связный текст: ЦЦЦАТЦТТГГЦТЩЦТТГЦТГГТЦАГАТТГГТЦГШТАТТАЦЦАТТТ У ЧИТАТЕЛЯ может возникнуть вопрос: почему сразу нельзя воспользоваться методом последовательного отщепления и анализа, без всякой фрагментации молекулы ДНК? Это предложение, верное принципиально, практически неосуществимо. Дело в том, что очень трудно синхронизировать отщепление концевых нуклеотидов. Когда в растворе, содержащем огромное число одинаковых молекул, от одной из них отделяется, скажем, десятый нуклеотид, то в это время у другой молекулы процесс отщепления до него еще не дошел, а у третьей зашел дальше и отщепляется уже одиннадцатый или двенадцатый нуклеотид. Синхронизация сохраняется не далее восьмого — десятого шага. ВТОРАЯ ГРУППА кембриджских исследователей (Г. Ро- бертсон, Б. Баррел, Г. Вейс и Дж. Донелсон) пользовалась теми же методами расшифровки, но исходный фрагмент, содержащий 51 нуклеотид, был получен ими иначе, без помощи эндонуклеаэы IV. Результат расшифровки выглядит так: АГГТТТТЦТГЦТТАГГАТТАААТЦАТГТТТЦАГАЦТТТТАТТТЦТЦГЦЦАЦ Начиная с триплета АТГ (инициирующий триплет), эта строка кодирует начало одного из белков фага фХ-174. Итак, расшифровано 99 нуклеотидов молекулы ДНК. На очереди остальные 5400 нуклеотидов ДНК этого фага. Расшифровка их теперь — дело времени, так как универсальный метод чтения ДНК уже найден. Кандидат физико-математических наук Э. Н. ТРИФОНОВ £*5Ь*ъ
*'/;<•'< <•*. *Ч ^ .t>;V * -****
Гипотезы 19 Вирус гриппа живет в океане? ндидат медицинских наук СОЛОУХИН \> »4, .га i mi 'ill n Г „,' 0( '11 Л л- Что dKoi * ;-)ти — ц hi Н< г чьи 1 \ ....... i п v л1*;хллкив г Грипп — скверная вещь. Чуть ли не ежегодно он укладывает нас в постели. Когда-то такую же дань мы платили малярии, избавиться от которой люди смогли после выяснения пагубной роли комаров в переносе этой болезни. Может, нечто подобное произойдет и с гриппом? В самом деле, кто хозяин вируса гриппа? Человек? Птицы? А может, свиньи, у которых вирус впервые и был найден в 1930 году? Сегодня с равными шансами на успех конкурируют две теории гриппа. Согласно одной, грипп — болезнь чисто человеческая, антропо- нозная, согласно другой, — природ- ноочаговая или антропозоонозная, то есть в хранении и передаче вируса участвуют представители животного царства. . Каждая теория имеет своих приверженцев и противников, располагает аргументацией и контраргументацией, и не здесь решать, какая из них более правильная. Давайте просто попытаемся уточнить некоторые положения теории о природ- ноочаговом характере гриппозной инфекции. А недостаток накопленных наукой знаний восполним логическими построениями. Многие думают, что гриппом болеют только люди. Увы, это не так: вирусы гриппа найдены у свиней, лошадей, птиц и даже дождевых червей. Большинство этих вирусов почти идентичны вирусам гриппа человека и не вызывают эпидемий лишь потому, что во внешнюю оболочку вирусов вошли белки тех клеток, внутри которых они выросли. А эти белки чужды нашему телу, они открывают путь вирусу только в клетки близкородственного гомологичного организма. Закономерность эта строгая, и тем более любопытно, что человеческие вирусы хорошо приживаются в куриных зародышах и в теле птиц различного возраста. Раньше, основываясь на этих сведениях, полагали, что птицы служат последним хозяином гриппа, последним прибежищем вируса, своего рода эпидемиологическим тупиком, куда вирусы уходят после разбоя среди людей. Но вот в 1960 и 1963 годах в Европе из тушек перелетных уток были выделены штаммы вирусов, которые добрались до человека только в 1968 году. Поэтому сейчас предпочтительнее противоположное мнение — последним хозяином вируса считают человека. ОТ ПТИЦ НЕ ЗАРАЗИШЬСЯ Гриппозные пандемии XX века начинались в сельских районах Юго- Восточной Азии. Этот факт очень важен. Но интерпретировать его можно по-разному. В Институте ви-
20 Гипотезы русоло^ии, в лаборатории эпидемиологии гриппа профессора Л. Я. Зак- стельской, была выдвинута гипотеза о том, что природный очаг гриппа обосновался на территории Китая и что хранилищем вируса служат пернатые из отряда куриных. Будто бы в Китае среди птиц одновременно циркулируют все известные виды вирусов человеческого гриппа, а на людей переходит тот вирус, иммунитет к которому наиболее слаб. Эта гипотеза, как и любая другая, конечно, не лишена уязвимых мест. Так, она не может объяснить четыре весомых факта: сезонность гриппозной инфицированности птиц, механизм передачи вируса от птиц человеку, периодичность появления новых штаммов вируса и, наконец, то, что вирус гриппа найден и у птиц, которые никогда не встречались со своими подругами из Китая. Авторы гипотезы пишут, что в 1969—1972 годах признаки гриппозной инфекции у птиц, летом живущих на нашей территории, обнаруживались только осенью перед отлетом птиц на зимовку в Китай. Парадокс? Да, парадокс. Весной, сразу же после контакта с очагом, вирусов почти нет, а осенью — сколько угодно. Экспедиции Института вирусологии работали на берегах Баренцева и Охотского морей и изучали только перелетных птиц. Поэтому объясняли парадокс так: мол, весной среди перелетных птиц очень мало инфицированных особей и их не удается выявить. А вот осенью, когда поголовье пернатых в колониях возрастает, когда увеличиваются контакты и появляется наиболее восприимчивый к вирусу контингент — молодежь, вставшая на крыло, число положительных находок (пораженные вирусом птахи) становится достоверным. Но ведь при обследовании птиц в умеренных широтах (причем не только перелетных, а и оседлых) мы встречаемся с такой же сезонной закономерностью! Спрашивается, почему же на Баренцево море прилетают, хотя и редкие, носительницы вируса, а в Белоруссию, например, нет? И почему признаки гриппа у ворон чаще всего обнаруживают не весной или летом, а лишь спустя месяц-другой после осенней миграции, когда молодь уже окрепла и повзрослела? И еще, птицы, даже битком набитые вирусами, заразить человека не могут. Об этом недвусмысленно свидетельствуют эксперименты с добровольцами, которые остались в полном здравии. Более того, даже при лабораторной работе с вирусами, выделенными от птиц, невозможно заболеть. Так что если вирусы и циркулируют среди куриных птиц, для нас это не опасно. КОРЕНЬ ГРИППА НАХОДИТСЯ В ЗООПЛАНКТОНЕ Так от кого же жители Юго-Восточной Азии подцепляют грипп? Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте вернемся чуточку назад, к четырем фактам, которые не вяжутся с «птичьей гипотезой». (Эти факты можно объяснить и по-другому. Хочу лишь подчеркнуть, что остаюсь на принципиальной платформе сторонников природноочаговой теории гриппа.) Вот моя точка зрения. Резервуар вирусов гриппа обосновался не в Юго-Восточном Китае, а на Севере, в водах Ледовитого океана, точнее, в его зоопланктоне. Перелетные птицы — водоплавающие и околоводные виды — разносят вирусы из мест гнездований по всей планете. Конечно же, заразиться от птиц мы не можем и передача инфекции к человеку и животным идет не путем прямого контакта, а с помощью кровососущих паразитов, вероятно, комаров. А периодичность появления новых пандемических штаммов гриппа обусловлена изме-
Вирус гриппа живет в океане? 21 нениями состава планктона, который, в свою очередь, находится под влиянием вариаций температурных, химических и других свойств вод Ледовитого океана из-за смены направления и мощности Гольфстрима и Куросио. Может, и в самом деле все обстоит именно так? Давайте разберемся. Вспомните — инфицированных птиц находили лишь осенью. И птицы эти гнездились на побережье Ледовитого океана или могли контактировать с теми, что прилетали с Севера. Но тогда почему ни весной, ни ранним летом птицы не были хранилищами вируса? Планктон-то в их меню появляется с первых часов пребывания на Севере. Ответ, вероятно, заключен в птичьих желудках, где перевариваются не только нежные вирусы, но и рыбьи кости и чешуя в придачу. Когда же появляются птенцы, возможности для заражения становятся почти идеальными. В чем же дело? В том, что реакция взаимодействия пищеварительных ферментов с вирусом гриппа идет в две фазы. Сначала растворяется внешняя белковая оболочка вируса вместе с содержащимися в ней включениями из клеток хозяина, и вирус оказывается «бесхозным». И только потом ферменты приканчивают сам вирус. Так вот, можно без труда представить, что у части птиц время, необходимое для подлета к гнезду, совпадает с продолжительностью первой фазы переваривания вирусов и этот раздетый вирус попадает в организм птенца. ПОЧЕМУ ГРИПП ИДЕТ С ЮГА? Чтобы вирус хранился долго, он не должен вызывать острой реакции, в противном случае защитные силы птичьего организма убьют его. По- видимому, так и происходит, хотя массовые гриппозные эпизоотии среди птиц случаются в умеренных широтах. Почему же на севере птицы не болеют гриппом? Если культивировать вирус гриппа на холоде — конечно, относительном, порядка плюс 28°, то его инфекционные свойства ослабнут. Этим и пользуются для получения вакцин, и если вакцины все же дают побочные реакции, то лишь потому, что при более низкой температуре вирус не вырастишь. Правда, такие требования предъявляет не сам вирус, а ткань, на которой его культивируют. Размножается же он в природе в теле дождевых червей при 10—15°. Температура воды в Ледовитом океане еще ниже, чем внутри червяков, вирус там слабенький и поэтому-то так низка его инфекционность. А вот когда молодая перелетная утка, месяц согревавшая в себе вирус, наконец где- нибудь в Европе передаст его домашней утке, он уже приобретает лучшую боевую форму и принесет разорение владельцу фермы. И на Севере, и на путях перелета птицы так или иначе вступают в контакт с человеком. Однако грипп приходит к нам с юга. По-видимому, это объясняется все той же видовой специфичностью вирусов по отношению к организму хозяина. Химическое строение белковых включений — слишком нежная отмычка, и чужие клетки ей не поддаются. Но вот птицы добрались до жаркой Африки, Бразилии или Юго- Восточной Азии, и среди людей возникают пандемии, а более чем у 90% местных диких животных находят противогриппозные антитела. Но ведь не могли же исчезнуть белки вирусных оболочек? Сами по себе, конечно, нет, но с помощью посторонних сил вполне могли. А посторонней силой могут быть вездесущие комары. Специалисты знают, что вирусы гриппа скапливаются на эритроцитах птиц, этим пользуются
22 Гипотезы в лабораториях всего мира. И если комар попил птичьей крови, он проглотит большую порцию вирусов. А потом протеолитические ферменты пищеварительного тракта комара вторично разденут вирус, и при последующих укусах вирус способен вторгнуться в организм нового хозяина — человека или животного. А почему же не срабатывает этот механизм на Севере? Комаров-то там много. На Севере комаров даже чересчур много, но они кусают один раз в жизни — короткое лето не оставляет времени на гастрономические излишества. В умеренных же широтах осенью, когда начинается перелет инфицированных птиц, комаров уже нет. Но если птицы привозят грипп не в одну Юго-Восточную Азию, а еще и в Африку и Южную Америку, то почему пандемии начинаются все- таки в Гонконге или Сингапуре, а не в Рио-де-Жанейро? Мне кажется, что принципиальной разницы между Гонконгом и Рио-де-Жанейро нет, и если не в XX, то в XIX или XVIII веках пандемии начинались не в одном месте, а в нескольких. Сейчас Юго-Восточная Азия захватила первенство из-за небывалой плотности населения — здесь обосновалось почти две трети жителей Земли. КОГДА ПРИДЕТ ВИРУС «ИСПАНКИ»? Наиболее жестокие пандемии подчиняются так называемому брикне- ровскому циклу, продолжительностью в 33 года. Внешним проявлением этого цикла служит то похолодание, то потепление климата. И самое примечательное то, что срок этот совпадает с вариациями в направлении и мощности Гольфстрима, которые приводят к резким колебаниям в численности некоторых видов зоопланктона. Если принять к сведению еще и данные вирусологов о том, что особо жестокие пандемии вызывают вирусы, резко отличные от тех, которые только что побывали в теле людей, а напоследок и мнение эпидемиологов, что примерно через 70 лет вирусы гриппа повторяются, то можно с большой долей вероятности дать такую картину. Каждому семейству вирусов гриппа А (семейств два — вирусы с нейраминидазой № 1 и с нейраминидазой № 2) соответствует свой вид зоопланктона. Пандемии, вызываемые вирусами одного семейства, после первой, самой жестокой, уже не такие тяжелые, потому что людей защищает иммунитет к той же самой нейраминидазе. И так тридцать — сорок лет. Потом меняется доминирующий состав зоопланктона и на сцену выходит вид с другой нейраминидазой. Человек против такого гриппа безоружен. И пандемия свирепствует во всю. В 1972 году на людей вполне мог перейти вирус «испанки» — за 54 года, особенно в Юго-Восточной Азии, где продолжительность жизни пока невелика, иммунитет к этому «свиному» вирусу практически исчез. Но появился А2 (Англия). Почему? Да потому, что сейчас в планктоне вируса А почти нет. Он объявится там лет через 8—10, когда завершится природный цикл. Объем журнальной статьи оставляет за кадром немало аргументов в пользу выдвигаемой гипотезы. Например, любопытно было бы обсудить новые сведения о том, что и у зоопланктона, и у водорослей обнаружены вещества, подавляющие чрезмерное размножение вирусов гриппа А2, или старые сведения об эпидемиях гриппа в замкнутых «коллективах полярных станций и дрейфующих во льдах судов. Но никто не обнимет необъятного. И, конечно же, все тут сказанное требует экспериментальной проверки. Мне одному с этим не справиться.
Болезни и лекарства 23 Интерферон и оксолин против гриппа Интерферон и оксолин — два препарата, которые медики сейчас считают наиболее надежными для профилактики гриппа. ЗАЩИТНОЕ ВЕЩЕСТВО КЛЕТКИ В 1937 году английские ученые Дж. Финдлей и Ф. Мак- калум, изучавшие разные вирусные заболевания столкнулись с довольно необычным явлением. Всякий раз, когда они пытались привить подопытным обезьянам, уже зараженным гриппоподоб- ным заболеванием, новый вирус, получался один и тот же результат — ни одно животное упорно не желало заболевать еще одной формой гриппа. И в то же время все контрольные животные, которых заражали теми же вирусами, исправно заболевали. Получалось, что вирусы, попавшие в организм первыми, как-то преграждали туда доступ вирусам другого вида. Исследователей чрезвычайно заинтересовал обнаруженный ими факт (позднее ему дали название — «интерференция вирусов»). Однако Фиидлею и Маккалуму так и не удалось найти тогда приемлемое объяснение столь странному поведению вирусов. Лишь спустя 20 лет А. Айзеке и Дж. Линдеи- ман, тоже английские ученые, сумели (решить задачу. Оказалось, что пораженная вирусом клетка вырабатывает особое защитное вещество, оио и преграждает другим вирусам доступ в организм. Назвали это вещество интерфероном. Впервые интерферон обнаружили в экстракте из оболочки куриного эмбриона, зараженного вирусом гриппа, а потом стало ясно, что и другие вирусы могут заставить клетки продуцировать это защитное вещество. В СССР интерферон был впервые получен в 1960 году группой научных сотрудников, работавших под руководством академика АМН СССР 3. В. Ермольевой. По своей химической природе интерферон — белок низкого молекулярного веса (от 25 000 до 110 000). Получают его сейчас, заражая лейкоциты крови ослабленными вирусами гриппа. В отличие от других противогриппозных препаратов, например вакцины, интерферон обладает широким спектром действия, вакцина же, как правило, защищает только от вирусов одного вида. Есть у препарата и другое преимущество. Это продукт жизнедеятельности клетки, поэтому он не токсичен и совершенно безвреден для человека. На интерферон возлагали большие надежды; казалось, что иакоиец-то найдено отличное лекарство, которое позволит навсегда покончить с гриппом. Однако наблюдения показали, что препарат не так надежен, как хотелось бы. Он оказался более эффективным как профилактическое, а ие как лечебное средство. Но и профилактика интерфероном не всегда приносит желаемые результаты. В чем же дело? Почему непосредственно выработанное клеткой защитное вещество губительно для вирусов, а введенное извне — не всегда? Главная причина в том, что, попав в организм, «чужой» интерферон довольно быстро разрушается и выводится оттуда. Это не значит, что от интерферона отказались. Врачи по-прежнему считают его одним из самых эффективных профилактических препаратов против гриппа; более надежных пока просто нет. Фармацевтическая промышленность страны выпускает препарат, и его можно купить в аптеках. Продается интерферон в порошках и в виде растворов. Чтобы оградить себя от инфекции во время эпиде-
24 Болезни и лекарства мии, интерферон следует принимать одни раз в ден ь — лучше всего утром после еды, перед выходом на работу. С помощью специального разбрызгивателя (похож на обычный пульверизатор, продается в аптеках) лекарственным раствором обрабатывают горло, заднюю стенку глотки и носовые ходы. Если же разбрызгивателя под рукой нет, то свежеприготовленный интерферон закапывают в иос — по 2—3 капли в каждую ноздрю (некоторое время после закапывания голову следует подержать запрокинутой, чтобы лекарство через задний носовой ход попало в носоглотку). Уже заболевшему гриппом интерферон имеет смысл закапывать только в первый день болезни: лекарственным раствором обрабатывают слизистую оболочку глотки и носа три-пять раз в день через каждые два часа. Интерферон можно применять и для лечения некоторых вирусных инфекций, сопровождающихся поражением слизистых оболочек полости рта и глаз; в этих случаях лекарство позволяет ускорить выздоровление в три-четыре раза по сравнению с ранее применявшимися препаратами. ОКСОЛИНОВАЯ МАЗЬ Оксолин (дигидрат 1, 2, 3, 4-тетраоксонафталина) был создан во Всесоюзном научно-исследовательском химико-фармацевтическом институте им. С. Орджоникидзе. В ходе лабораторных опытов было установлено, что новое соединение обладает широким спектром антивирусного действия. Это послужило основанием для исследования его эффективности против гриппа. Оксолин изучали сначала в клинике, а в период эпидемии гриппа — в амбулаторных условиях. Готовили препарат в виде мази на вазелиновой основе. Людям, подвергавшимся ежедневной опасности заражения гриппом, этой мазью смазывали слизистую оболочку носа. Процедуру повторяли в течение- 20—30 дней — в период наибольшей активности инфекции. Профилактика ок- солином снизила число заболеваний на 40—45%. Одновременно изучали действие оксолина на больных гриппом. Ежедневно на протяжении 4—5 дней больным по нескольку раз в день смазывали лекарственной мазью слизистую оболочку носа. Кроме того, они полоскали горло свежеприготовленным раствором оксолина. Однако препарат не оправдал надежд клиницистов. С помощью такого лечения удавалось только сократить длительность насморка у больных; на головную боль, высокую температуру и другие проявления болезни лекарство не оказывало влияния. Не ограждало оно больных и от осложнений после гриппа. Вот почему Фармакологический комитет Министерства здравоохранения СССР рекомендовал оксолиновую мазь лишь в качестве профилактического средства против гриппа и для лечения гриппозного насморка. Оксолиновая мазь есть сейчас во всех аптеках. Правила применения ее весьма просты: во время эпидемии, на протяжении 25—30 дней, рекомендуется ежедневно утром и вечером смазывать слизистую оболочку носа 0,25 % -ной оксолиновон мазью. СТИМУЛЯТОРЫ ИНТЕРФЕРОНА ВМЕСТО ИНТЕРФЕРОНА Поскольку ни интерферон, ни оксолин не оказались достаточно эффективными, поиск новых средств против гриппа продолжается. Было высказано, например, предположение: возможно, вместо введения интерферона извне лучше заставить сам организм вырабатывать собственное защитное вещество в большем количестве. Так появился новый метод борьбы с гриппозной инфекцией, который заключается в том, что в самом начале эпидемии здоровым людям вводят в носоглотку или ки- шечно-желудочный тракт препарат из ослабленных или убитых ультрафиолетом вирусов гриппа или полио- миелитных вирусов. Они раздражают клетки, и через сутки в крови и носоглоточной слизи значительно возрастает количество интерферона, что в свою очередь уменьшает шансы гриппозного вируса попасть в организм. Сейчас уже ясно, что ин- терферонообразователи более эффективны, чем интерферон в виде капель. Но пока медиков не удовлетворяют те стимуляторы интерферона, которые есть в их распоряжении,— эти вещества не всегда безвредны для организма. Поэтому в нашей стране и за рубежом ведутся работы по изысканию новых стимуляторов. Если будут найдены стимуляторы интерферона, эффективные и в то же время безвредные для людей, то, возможно, человечеству действительно удастся освободиться от постоянной угрозы гриппа. С. МАРТЫНОВ
Размышления 25 О полимерах— примерно до 2000 года Профессор Герман Ф. МАРК, Бруклинский политехнический институт (США) Три кита, на которых держится и будет держаться химия и технология высокомолекулярных соединений,— это производство мономеров, поиски новых реакций получения полимеров и превращение полимеров в готовые изделия. I Что касается мономеров, то с ними, кажется, дело обстоит благополучно. Множество простых и дешевых веществ можно использовать для синтеза полимеров, проблема лишь в том, с какой скоростью они поли- меризуются. Синтез найлона длится несколько часов, полиэтилена — несколько минут, некоторые клеи схватываются за несколько секунд. II В принципе время полимеризации может быть уменьшено еще в сотни раз, если увеличить чистоту мономеров, повысить их реакционную способность, подобрать эффективные инициаторы полимеризации, вести реакцию в более благоприятных условиях. В лабораториях уже изучают такие процессы, когда полимерную нить или пленку вытягивают прямо из мономерной массы со скоростью до 4000—5000 метров в минуту при обычной температуре. Освоение процессов быстрой полимеризации может привести и к другим важным достижениям в технике, например к созданию красок, которые мгновенно высыхают при контакте с бумагой. Ясно, что применение подобных красок позволило бы намного усовершенствовать технологию цветной типографской печати. Изучение процессов сополимери- зации открыло возможность для управляемого распределения индивидуальных мономерных звеньев в сложных полимерных цепях. Уже созданы синтетические сополимеры, обладающие не только отличными физическими свойствами — прочностью, эластичностью и устойчивостью к трению, но наделенные еще и великолепными химическими качествами. Они растворяются в самых разнообразных растворителях, обладают каталитической или инги- бирующей способностью и даже потенциальными биохимическими свойствами. Уже синтезированы полимеры, которые по своему каталитическому действию подобны ферментам, но работают в более разнообразных условиях по сравнению с ферментами. (Из научной печати известно, например, что в Северо-Западном университете США проф. И. Клотц с группой сотрудников синтезировали сополимер полиэтиленимина, ускоряющий реакцию гидролиза эфиров серной кислоты в 1000 000000 000 раз. Это в 100 раз больше, чем скорость гидролиза
26 Размышления эфиров под действием специфического фермента арилсульфатазы. Авторы работы назвали свой полимер «синзим» — синтетический энзим.— Прим. перев.) III Сейчас развиваются новые методы изготовления тонких нитей, обладающих чрезвычайно высокой упругостью и прочностью, способных выдерживать температуры до 4000° С. Такие нити получают из углеродных волокон, комбинируя иногда углерод с бором и кремнием. Перспективно использование этих суперволокон в качестве арматуры в полимерных матрицах, которые приобретают чрезвычайно высокую жесткость, ударную прочность и прочность на разрыв, сохраняя небольшой удельный вес. Материалы из армированных полимеров превосходят любые металлы по совокупности термических, механических и антикоррозионных свойств. Не так давно выяснилось, что некоторые термоустойчивые высокомолекулярные системы ведут себя, как полупроводники или даже проводники электричества. Сейчас существует предположение, что в высокоуглеродистых полимерах, активированных металлами, возможно явление сверхпроводимости в температурном интервале, более широком, чем это возможно для чистых кристаллических металлов. IV Обратимся к материалам, окрашивающимся при освещении или нагревании и становящимся-бесцветными и прозрачными, как только источник света или тепла удален. Явление обусловлено обратимой перестройкой молекул под действием излучения с определенной длиной волны. Не говоря уже об «автоматических» темных очках, которые светлеют в тени и становятся почти бесцветными, когда солнце заходит за облако, производят и защитные очки для военных летчиков. Они могут предохранить глаза от вспышки, например при ядерном взрыве, потому что скорость перестройки фотохромных молекул значительно превышает скорость реакции, заставляющей нас закрыть глаза при яркой вспышке. Автомобильные стекла могут тоже темнеть на солнце или препятствовать ослеплению водителя фарами встречных машин. Компании, занимающиеся производством стекла, уже располагают теплопоглощающими дымчатыми материалами для застекления зданий и сейчас пытаются найти дешевые и долговечные фотохромные материалы, которыми можно будет застеклять обычные окна. Если и эти поиски увенчаются успехом, то занавески и шторы в наших квартирах станут бесполезны. (См. также прогноз, опубликованный в «Химии и жизни», 1973, № 6, с. 6 — предсказание массового применения таких оконных стекол с 1984 года.— Прим. перев.) v Многие специалисты считают, что самая перспективная область для фотохромных материалов — это техника информации. В фотохромных красителях нет зерен, как в обычных фотоматериалах, поэтому становится возможным супермикрофильмирование с уменьшением оригинала в десятки тысяч раз. Бесцветное фотохромное вещество вводят в органический полимер, нанесенный на стеклянную пластинку; образуется светочувствительный слой. Он темнеет почти мгновенно при проецировании на него ультрафиолетовыми лучами оптически уменьшенного изображения.
О полимерах — примерно до 2000 года 27 1245 страниц библии, страница за страницей, были сфотографированы этим методом на прозрачной пластинке размером менее двух квадратных дюймов. Устройство для чтения такого супермикрофильма тоже невелико, так что летчики или астронавты смогут хранить 50 000 страниц навигационных карт, технических описаний или другой литературы в ящике с экраном размером не больше портативного радиоприемника. Некоторые ученые считают, что потенциальные возможности миниатюризации библиотек еще гораздо больше — вплоть до хранения миллионов бит информации на квадратный сантиметр пленки, настоящие карманные библиотеки! Небольшие кассеты можно будет закладывать для чтения в компьютер размером с нынешнюю пишущую машинку... (О голографической записи на фотохромных кристаллах подробнее было в статье «Оптичеокая память машин», «Химия и жизнь», 1973, № 3.— Прим. перев.) VI В последнее время пластики неудержимо захватывают позиции в строительном деле. Архитекторы уже всерьез размышляют о строительстве огромных спортивных арен, торговых центров и других суперзданий, накрытых огромными куполами из пластика по типу уже существующих зимних теннисных кортов, плавательных бассейнов и передвижных павильонов на выставках. Са'мые решительные мечтатели говорят о создании целых городов под пластмассовой крышей с кондиционированным воздухом, где под искусственным небесным сводом не будет ни дождя, ни снега, ни жары, ни холода. (В уже упомянутом прогнозе города под куполом предсказаны на 2020 год. — Прим. перев.) Что до менее отдаленных перспектив, то наиболее интересные для дизайнеров материалы — это пенопласта, которые сейчас применяют повсюду для теплоизоляции домов, холодильников, атомных подводных лодок и высотных самолетов. При изготовлении, например, пенополиуретана изоцианатные группы урета- нового полимера реагируют с водой или кислотой и образующийся углекислый газ миллионами пузырьков раздувает материал до объема, в 30 раз превышающего исходный; (при этом молекулы полимера остаются поперечно-сшитьши и пенопласт сохраняет жесткость. При охлаждении он образует собственную гладкую поверхность, часто вовсе не требующую обработки. Легкость пенопластовых материалов и простота обращения с ними позволяют строить из них палатки, дома отдыха, увеселительные и общественные здания, магазины, станции технического обслуживания, временные дома при стихийных бедствиях. VII В сфере чистого синтеза уже сейчас в принципе можно изготовить в лаборатории съедобные полимеры. Но стоимость синтеза не даст им, к сожалению, конкурировать со съедобными белковыми продуктами животного и растительного происхождения. Пока что более значительны заслуги химии в деле упаковки и консервации продуктов, а также в синтезе приправ. Удастся ли синтезировать когда- либо очень сложные вещества, например кусок мяса? Ответить на этот вопрос нелегко хотя бы потому, что молекулярный вес белков достигает нескольких миллионов. Молекула белка крови, именуемого сывороточным альбумином (молекулярный вес всего около 69 000), состоит из 526
28 Размышления аминокислот восемнадцати типов. Но свойства молекулы зависят от ее структуры, от того, как скомпонованы друг с другом ее аминокислоты. Число возможных вариантов, в которых можно разместить 18 аминокислот, равно примерно шести квадриллионам F000 000 000 000 000), а число сочетаний 526 аминокислот вообще невероятно велико. Тем не менее некоторые химики полагают, что синтез мяса или кожи удастся лет через двадцать или даже меньше. VIII Исходным материалом для любой синтетической кожи, как и для любого другого белка, должна быть, несомненно, какая-то полиаминокислота; конечный же продукт синтеза произведет революцию в пластической хирургии. Заживление ран и ожогов чрезвычайно ускорится, болезненное приживление и снятие лоскутов Собственной<кожи будет упразднено. Проблема состоит, однако, и в том, чтобы сделать синтетическую кожу нетоксичной и неспособной вызвать реакцию отторжения. В этой области медицины большой опыт уже накоплен при конструировании пластиковых протезов различных частей тела. Медицина все чаще использует полимеры для улучшения обмена веществ пациента. Целлофановые мембраны служат в аппаратах «искусственная почка» для фильтрации из крови продуктов распада, их осаждения и последующего удаления. Инженеры-медики надеются, что им удастся сделать искусственную почку, достаточно компактную, чтобы ввести ее в тело больного. Предвидят полную замену больного сердца на долгоживущее синтетическое, не вызывающее сворачивания крови и позволяющее периодически удалять жировые отложения или соединения кальция из крови с помощью полимерных сорбентов. Наконец, сродство определенных •полимеров, проявляемое ими по отношению к другим молекулам, может быть использовано для создания селективных агентов, способных нести слецифические лекарства в определенные места организма без потери их в других органах. Это означало бы, что с побочным отравляющим действием медикаментов удалось бы покончить. (Такие исследования уже ведутся; о работах этого направления в Институте экспериментальной и клинической онкологии АМН СССР см. в «Химии и жизни», 1971, № 3, с. 19. — Прим. пе- рев.) IX Вероятно, самая впечатляющая новая область — молекулярная биология, которая в принципе сможет контролировать саму жизнь. Люди, работающие в этой области, шаг за шагом анализируют структуру и роль молекул первичных структур жизни — белков, ферментов, гормонов, нуклеиновых кислот, антител — и пы- таются разгадать, как природа собрала эти молекулы и как они работают вместе.... Как только человек научится уверенно синтезировать в лаборатории гигантские молекулы, подобные ферментам, медицина будет способна расправиться со многими болезнями. Перевел с английского кандидат химических иаук А. КЛЕСОВ
Проблемы и методы современной науки 29 Авторы научно-фантастических произведений, отправляя своих героев в далекие межзвездные путешествия, обычно погружают их в анабиоз: считается, что при сверхнизкой температуре все жизненные процессы замирают, и космонавты за сотни лет ни чуточки не стареют. Вера в возможность сколь угодно долгого анабиотического сна основана на известном законе химической кинетики — законе Аррениуса, согласно которому по соседству с абсолютным нулем скорости всех реакций становятся тоже практически равными нулю. Но применим ли вообще закон Аррениуса при сверхнизких температурах? До недавнего времени ответа на этот вопрос не было. ПОЧЕМУ РУЖЬЕ САМО НЕ СТРЕЛЯЕТ В 1889 году С. Аррениус пришел к выводу, что константа скорости к (это коэффициент пропорциональности, связывающий скорость реакции с общей концентрацией реагирующих молекул) зависит от абсолютной температуры Т и так называемой энергии активации Еа (разности между средней энергией молекул, вступающих во взаимодействие, и средней энергией всех исходных Лазейка под барьером, или как реагируют молекулы близ абсолютного нуля В. Е. ЖВИРБЛИС
30 Проблемы и методы современной науки RT 1 ' В соответствии с уравнением Аррениуса при уменьшении температуры (для удобства по оси абсцисс отложены значения 1/Т) константа скорости химической реакции к стремитепьно уменьшается RT « Еа У R \ f 1 Т Обычно по оси ординат откладывают логарифм константы скорости: а этом случае график принимает аид прямой, по тангенсу угла наклона которой можно сразу определить величину энергии активации молекул). Математически все эти величины связаны так: k = eRT (здесь е — основание натуральных логарифмов, a R — газовая постоянная). Не нужно особенно разбираться в математике, чтобы убедиться: величина к стремительно уменьшается, приближаясь практически к нулю, по мере падения температуры Т (рис. 1). Если прологарифмировать уравнение Аррениуса, то получится соотношение lnk= -HRT* Графически новая зависимость изобразится прямой (рис. 2), по тангенсу угла наклона которой можно сразу определить энергию активации; такая форма записи удобнее и потому, что для построения графика достаточно двух экспериментальных точек. Если бы энергии активации не существовало, мы встречали бы только наиболее устойчивые соединения, при образовании которых выделилось максимальное количество тепла. Но энергия активации отделяет устойчивые конфигурации атомов от менее устойчивых своеобразным энергетическим барьером, перевалить через который в состоянии далеко не каждая частица (рис. 3);ей прежде нужно сообщить дополнительную энергию Е а. Именно этот барьер и не позволяет ружью выстрелить, пока не разбит капсюль. Но если охладить патрон до температуры, близкой к абсолютному нулю, то барьер, согласно уравнению Аррениуса, должен стать вообще непреодолимым, и.ружье не выстрелит, сколько бы мы ни щелкали курком... этот странный КВАНТОВЫЙ МИР... Уравнение Аррениуса основано на законах классической механики. Но мы знаем, что в мире элементарных частиц, атомов и молекул господствуют квантовые законы. Сказываются ли они как-нибудь на ходе химических реакций? Впервые этот вопрос поставил в 1929 году Д. Бурген. Дело в том, что в квантовой механике существует явление, называемое туннелиро- ванием. Оно заключается в том, что если на пу-
Лазейка под барьером 31 Чтобы химическая система перешла из состояния А в состояние В, одного выигрыша в энергии недостаточно: она должна прежде преодолеть энергетический барьер, запасшись энергией активации Еа ти из одного состояния в другое система должна преодолеть энергетический барьер, то вовсе не обязательно подниматься на его вершину: при соблюдении некоторые условий существует не равная нулю вероятнгсть того, что система как бы найдет лазейку под барьером, просочится сквозь него (рис. 4). Применительно к химическим реакциям это означает, что константа скорости процесса может зависеть от температуры не так, как следует из уравнения Аррениуса: недалеко от абсолютного нуля просачивание сквозь энергетический барьер, туннелирование, способно стать более эффективным процессом, чем путь через его вершину. В 1959 году член-корреспондент АН СССР В. И. Гольданский сделал расчеты, позволившие оценить температуру, ниже которой туннельный эффект должен стать преобладающим. Из этих расчетов, в частности, следовало, что при понижении температуры скорость химической реакции должна стремиться не к нулю, а к определенной конечной величине (рис. 5). Квантовая механика предусматривает возможность перехода системы из состояния А в состояние В, минуя энергетический барьер, путем туннелирования. Для этого нужно, чтобы один из разрешенных квантовой механикой энергетических уровней системы в конечном состоянии В совпал с энергетическим уроанем системы в исходном состоянии А ЧТО ПОКАЗАЛИ ЭКСПЕРИМЕНТЫ Туннельный эффект был экспериментально обнаружен в начале 60-х годов на примере процессов, заключающихся в переносе электрона или протона от одной молекулы к другой. Однако такие процессы не сопровождаются пространственной перегруппировкой атомов и образованием новых связей между ними, и поэтому их нельзя назвать химическими реакциями в полном смысле этого слова. В 1965 году независимо и почти одновременно сотрудники Физико-химического института им. Л. Я. Карпова под руководством профессора А. Д. Абкина и сотрудники Института химической физики АН СССР обнаружили, что если мономер охладить до 4° К (температуры жидкого гелия) и затем облучить, то в нем удается обнаружить полимер. Количественно скорость роста цепи вблизи абсолютного нуля была определена в 1971 году в Институте химической физики АН СССР на примере радиационной полимеризации формальдегида: О О СН2 CHj "J-* CHj - о ч/ ► СНо ч/ \/ СНо СНо
32 Проблемы и метбды современной науки Существование туннельного перехода должно приводить к тому, что ниже температуры Т0 константа скорости химической реакции достигнет предельного значения К0 О 2 Л 6 8 10 12 U 16 18 2d ?2 26 100 б т При понижении температуры время необходимое для наращивания одного заена полимерной цепи, перестает изменяться и достигает предельной величины 0,01 секунды Так как полимеризация протекает с выделением тепла, то скорость и величина разогрева образца после начала облучения позволяли количественно судить о ходе полимеризации. Если время, понадобившееся для завершения полимеризации, разделить на число звеньев в цепи, то полученная величина — длительность элементарного акта приращения одного звена — может служить критерием скорости реакции. Результаты измерений показали, что если от 140 до 80° К (температуры жидкого азота) скорость реакции изменяется в близком соответствии с уравнением Аррениуса, то при дальнейшем понижении температуры наблюдаются все более и более существенные отклонения от этого закона; наконец, в области от 12 до 4° К время, необходимое для наращивания цепи на одно звено, достигало постоянной величины, равной 0,01 секунды. По Аррениусу, при 4° К один-единственный элементарный акт потребовал бы невообразимо большого времени— 10 10° лет! Ничто, кроме тун- нелирования молекул СН20, не могло объяснить наблюдаемое явление... Вот к какому результату привело приложение квантовой механики к давно разработанной области науки о веществе — химической кинетике. Так как же быть с анабиозом? По-видимому, не только полимеризация формальдегида, но и многие другие химические процессы способны идти при сверхнизких температурах существенно быстрее, чем это считалось раньше. Поэтому даже в сильно охлажденном организме под действием естественного радиоактивного фона — а от него не спрятаться ни на Земле, ни тем более в Космосе — могут' медленно, но верно протекать реакции, последствия которых для жизни мы пока еще не можем предвидеть. Важная особенность низкотемпературного тун- нелирования, идущего с выделением энергии, заключается в том, что этот процесс необратим: система, минуя энергетические барьеры, скатывается в самое устойчивое состояние да так в этом состоянии навечно и остается. В результате этого даже в условиях открытого космического пространства могут возникать и сохраняться многие молекулярные структуры, например подобные тем, что были обнаружены в последние годы радиоспектроскопическими методами в межзвездной среде, или даже еще более сложные.
Гипотезы 33 Верна ли главная догма геологии? новая геохимическая модель Земли Кандидат геолого-шшералагических наук В. Н. ЛАРИН Прогресс науки постоянно сковывался тираническим влиянием определенных концепций, когда их начинали воспринимать как догмы. По этой причине необходимо периодически подвергать глубокому исследованию принципы, которые стали прнниматьси без обсуждения. Луи де БРОЙЛЬ В ЧЕМ СУТЬ ГЛАВНОЙ ДОГМЫ? Геологию, несмотря на ее многовековой возраст, еще нельзя считать теоретической научной дисциплиной: у геологов пока нет единой глобальной теории Земли. Многочисленные концепции, выдвинутые по этому поводу, часто исключают друг друга. Такая ситуация вынуждает вновь н вновь возвращаться к фундаментальным постулатам о строении Землн, проверять, как эти (постулаты соответствуют нынешнему уровню знаний. В науках о Земле важнейшей исходной посылкой — постулатом — служит химический состав нашей планеты, который и обусловливает лик Землн и ее внутреннее устройство. Еще в начале века геофизнкн доказали, что наша планета трехслойна: под тонкой корой залегает мощная мантия, окутывающая плотное, тяжелое ядро. Наука не стоит на месте, и геофизики, используя новую аппаратуру и новые методы, по плотности н другим физическим свойствам расслоили эти три сферы еще на несколько оболочек, зон. О химическом составе земных недр было высказано много предположений, но выжили, укрепились только два. В обоих случаях говорится о кремний-кислородном (си- ликатно-окисном) строении коры н мантии. Разница лишь в оценке состава ядра. Первая н более ранняя точка зрения полагает, что ядро железное. А сторонники второй точки зрения считают, что у ядра тот же силикатный состав, что и у мантии, но кремний-кислородные соединения в центре планеты сильно уплотнены (металлнзованы) сверхвысокими давлениями. Ядро занимает всего 16,2% объема Землн, менее 1/6 ее части. Следовательно, обе точки зрения, обе гипотетические модели одинаково оценивают 5/6 объема планеты. Видимо, этим и объясняется мирное сосуществование гипотез на протяжении десятилетий. В силикатах н окислах больше 90% объема занимают громадные анионы кислорода, в пустоты между 2 Химия н Жизнь, М 1
34 Гипотезы которыми втискиваются небольшие катионы Si, Mg, Fe, Na и других элементов. Выходит, что обе гипотезы постулируют кислородное сложение Земли. На мой взгляд, это и есть главная, основополагающая догма геологии. НА ЧЕМ БАЗИРУЕТСЯ ГЛАВНАЯ ДОГМА? Принято думать, что о преобладающей роли кислорода в строении Земли якобы убедительно свидетельствуют состав земной коры и глубинных пород, а также состав метеоритов. Действительно, и земная кора, и глубинные магматические образования, например алмазоносные кимберлиты, имеют силикатно-окисный состав. Но можно ли на основании этого говорить о кислородном сложении всего тела планеты, ее внутренних геосфер? Кимберлитовая магма формируется близко от поверхности, на глубине 100—120 км, что не превышает двух процентов радиуса Земли. Так что магма не может быть индикатором на кислородный состав глубоких не^р планеты. К тому же содержание кислорода с глубиной все время падает: в гидросфере 86% кислорода, в осадочных породах 53%, в гранито- идах 50%, в базальтах 44%, ультра- базитах 35%. Ну, а теперь о метеоритах. Одни считают, что метеориты — это комочки сконденсированной протопла- нетной пыли. Другие принимают их за осколки довольно крупных родительских тел типа астероидов. Третьи объясняют их появление распадом короткопериодических комет. Возможно, что справедливы несколько точек зрения. Бесспорно лишь то, что метеориты возникли внутри Солнечной системы и, следовательно, они несут информацию о химическом составе планетарного вещества. Поэтому-то и думают, что состав метеоритов соответствует или близок среднему составу Земли. Однако не надо забывать, как попадают метеориты на поверхность планеты, об этом еще в 30-х годах писал В. И. Вернадский. Ведь они тормозятся и сильно разогреваются в кислородной атмосфере. В таких условиях все, что может гореть, сгорит в верхних частях земной атмосферы. Сгореть могут Mg, Al, Si, их гидриды, карбиды, сульфиды. Упасть на поверхность Земли могут лишь несгораемые соединения типа окислов, силикатов и тяжелых металлов. Именно этот набор и есть в метеоритах, попавших в руки исследователей. Большая же часть космической материи—метеоры — сгорает, не долетев до лабораторий. Спектрометрия метеорных вспышек говорит, что в этих небесных камнях помимо Mg, Si, Fe, Na и Са много водорода. А быстрое торможение метеоров в атмосфере свидетельствует о том, что их плотность невелика — меньше 1 г/см3, тогда как плотность метеоритов обычно больше 3 г/см3. Остается допустить, что основная масса метеорного вещества — это водородистые соединения (гидриды), легко сгорающие в атмосфере. Так можно ли по составу метеоритов, то есть по составу весьма малой части космической материи (около 0,1%) и, судя по всему, химически отличной от метеоров, говорить о составе всей небесной материи? Вряд ли. Вот и получается, что четких фактов о кислородном сложении земных недр нет и, следовательно, это умозаключение нельзя брать в качестве единственного исходного постулата.
Верна ли главная догма геологии? 35 Вероятно, так с помощью магнитной сепарации заряженных частиц шла сортировка вещества а протопланетном диске зовавшее протопланетный диск наподобие кольца у Сатурна. В дальнейшем из Протосолнца возникло наше светило, а из протопланетно- го диска — планеты. Такая версия была высказана еще Кантом и Лапласом два века назад. Однако никто не мог объяснить, как передавалось вращательное движение от протосолнечного сгущения к протопланетному диску. Этот трудный вопрос разрешил английский астрофизик Фред Хойл. В 1958 году он высказал идею о ди- польном магнитном поле Протосолнца, магнитные силовые линии которого, будучи «вмороженными» в центральное сгущение, в протове- щество диска, поддерживали равенство угловой скорости в системе, как спицы в колесе. При этом Про- возможны ли ДРУГИЕ ПОСТУЛАТЫ? Попробуем поискать их. Поиски начнем с .момента рождения Солнечной системы. Космогония объясняет акт творения следующим образом. Сначала была пылегазовая туманность. Потом, примерно пять миллиардов лет назад, где-то в ее окрестности взорвалась Сверхновая звезда и туманность потеряла гравитационную устойчивость, начала сжиматься к своему центру тяжести. У туманности было некоторое исходное вращение, и при сжатии она раскручивалась все быстрей. По экватору сгустившейся туманности (будем называть ее Протосолнцем), где центробежные силы нарастали быстрее, стало стекать вещество, обра-
36 Гипотезы тосолнце тормозилось примерно так же, как тормозит вращение фигурист, выбрасывая руки в стороны. Центробежные силы падали, и начиналось дальнейшее сжатие. А вещество протопланетного диска, прихватив запас движения системы, разбегалось в плоскости эклиптики. На мой взгляд, гипотеза Хойла и может служить отправной точкой для нового постулата. Ведь вспышка Сверхновой, послужившая толч- »ком к формированию Солнечной системы, непременно должна была навести сильную радиоактивность в протовеществе из-за образования легких короткоживущих изотопов. Ра диоа ктивность в свою очередь вызывала ионизацию вещества (отрыв внешних электронов), частицы получали положительный заряд. Формирование диска и растекание вещества в плоскости эклиптики шло в магнитном поле. Заряженные (ионизированные) частицы не пересекали магнитные силовые линии и «поэтому оставались во внутренней части диска. Магнитное поле для них было ловушкой. Нейтральные частицы, напротив, должны были выталкиваться на периферию (см. рисунок). Магнитной сепарацией, сортировкой заряженных частиц можно объяснить различие в составе внутренних и внешних планет: внутренние планеты (планеты земного типа) обогащены металлами, потому что у металлов низкие потенциалы ионизации, а внешние планеты-гиганты состоят в основном из газов, у которых потенциалы ионизации высокие. Если такая сортировка элементов по их потенциалам ионизации была в действительности, то это должно отразиться и на составе Земли: чем выше потенциал ионизации элемента, тем меньше его должно было осесть в зоне формирования Земли из протовещества. Сравнив состав Земли и нынешнего Солнца, можно проверить, шла ли миллиарды лет назад магнитная сепарация заряженных частиц. Результаты этой проверки изображены на графике, который, по моему мнению, свидетельствует, что магнитный сепаратор работал исправно. Однако кислород не подчинился этой закономерности: его содержание во внешних слоях Земли намного выше теоретически ожидаемого. Но это не говорит об изначальном кислородном составе всей планеты. Потенциалы ионизации кислорода A3,6 вольта), воды и гидроксила A3,2 и 12,6 вольта) так велики, что кислород вместе с другими трудно- ионизируемыми элементами должен был уходить на периферию Солнечной системы в зону планет-гигантов. И среднее исходное содержание кислорода на Земле было ниже. Скорее всего в процессе развития планеты кислород перераспределился по телу Земли и скопился во внешних слоях. Вероятно, этим и объясняется кислородная аномалия на графике. КАКОВ ИЗНАЧАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЗЕМЛИ? Механизм магнитной сепарации, вытекающий из гипотезы Хойла, позволяет узнать приблизительный первичный состав Земли. Если содержание химического элемента в теле планеты зависит от потенциала ионизации, то главными элементами на Земле, слагающими 4/5 ее массы, должны были быть магний, кремний и в меньшей мере железо. Ведь они резко преобладали на Дефицит химических элементов на Земпе (по отношению к Солнцу), в зависимости от их потенциалов ионизации
Верна ли главная догма геологии? 37
38 Гипотезы Солнце среди металлов и хорошо захватывались магнитным полем. Алюминия, кальция и натрия на Земле должно было быть гораздо меньше, а содержание остальных элементов не превышало долей процента. Если магнитная сепарация кислорода шла в соответствии с его ионизационным потенциалом или потенциалами ионизации его водородистых соединений (иных вариантов и быть не могло), то исходное содержание кислорода на Земле не должно было превышать 3—4% от массы планеты. На Солнце кроме водорода и гелия довольно много серы, углерода и азота. Но у них такие потенциалы ионизации, что на Земле их осело не больше 1%. Получается, что в составе Земли преобладали металлы. Но если учесть, что металлы могут поглощать громадные количества водорода, и принять во внимание его широчайшее распространение в про- товеществе, естественно предположить насыщение пылеватых частиц водородом. Это должно было породить водородистый (гидридный) изначальный состав Земли. При этом весовая доля водорода в общей массе планеты составляла лишь несколько процентов. ПУТИ РАЗВИТИЯ ГИДРИДНОЙ ЗЕМЛИ Сначала поговорим о некоторых особенностях взаимодействия водорода с металлами. Сейчас известно* что металлы активно поглощают сотни и даже тысячи объемов водорода на один свой объем. Взаимодействие идет по следующей схеме: адсорбция—кжклюзия—^гидриды. При образовании адсорбционных пленок на поверхности металлов водород переходит из молекулярной формы (Н2) в атомную (Н). Окклюзия (растворение водорода в металле) сопровождается ионизацией атомов водорода, которые сбрасывают свои электроны и в металле присутствуют в виде протонного газа (Н+). Эти процессы чисто физические. Зато гидриды — результат химического взаимодействия, приводящего к образованию новых соединений, в которых водород присутствует в виде гидрид-иона (Н~). При высоких и сверхвысоких давлениях, царящих в недрах планеты, «наводороженные» металлы, по всей вероятности, находятся в гид- ридной форме. Но высокие температуры недр сопротивляются — вызывают разложение гидридов и дегазацию водорода из металлов. Как же шло развитие изначально гидрндной Земли? Что двигало этим развитием? В качестве основного двигателя геологической эволюции возьмем традиционное представление о радиоактивном разогреве земных недр. Чем глубже, тем больше давление, тем устойчивее гидриды. Значит, при разогреве изначальная однообразная гидридная Земля должна была расслоиться. Гидриды металлов лучше всего сохранялись в центре планеты — в зоне максимальных давлений. Это центральное ядро окружили сферы из металлов с растворенным в них водородом. Из внешних оболочек водород уходил, терялся при дегазации. Может, и в самом деле так сформировались ядро планеты с гидрид- нрй центральной зоной и металлическая мантия, мощность которой со временем все растет из-за сокращения объема ядра? Ведь там противоборствуют давление и температура. И самое интересное то, что металлическая мантия как бы продувается водородом, идущим из внутренних зон. С помощью подобного процесса (продувки металлов водородом) уже десятки лет на заводах очищают сплавы от кислорода. Сле-
Верна ли главная догма геологии? 39 Оболочка Кора Мантия Ядро А В С D Е F G Глубина, км 0—33 33—400 400—1000 1000—2900 2900—5000 5000—5100 5100—6371 Состав Силикаты, окислы Металлы Металлы с растворенным в них водородом Гидриды металлов Нош гвохимичвскм модель Земли довательно, и земные недра могли терять кислород, который, не имея возможности уйти за пределы планеты, обогащал внешние слои, образовал толщу силикатов и окислов. На основании всего этого я и предлагаю новую геохимическую модель Земли, которую иллюстрирует небольшая табличка. Говорят, что новое — это хорошо забытое старое. И в самом деле, В. И. Вернадский еще в 30-х годах писал: «Представления о термодинамических и химических условиях глубин нашей планеты заставляют нас видеть в них среды, благоприятные для существования водородистых тел. Здесь активность химических реакций уменьшается, кислород быстро сходит на нет, начинают все более и более преобладать металлы типа железа и, по-видимому, растет количество водорода. В то же время температура и давление повышаются. Все это должно привести к сохранению в этих глубинах водородистых соединений и в том числе растворов водорода в метал- лах>. Значит, мою гипотезу об изначально гидридной Земле можно рассматривать как развитие идей В. И. Вернадского, и я с особым удовольствием констатирую это.
Портреты 41 кОн.. всегда казался недоступным, гордым и жадным к похвалам: (Флемстид о Ньютоне) ^Этo честолюбец, который вмешивается во все». (Боссюэ о Лейбнице) Лейбница и Ньютона называли гениями еще при жизни. Но спустя почти три века их величие мы ощущаем иначе, чем их современники. В этих двух страстных соперниках, стоявших у истоков нынешнего естествознания, пожалуй, впервые четко воплотились две системы поиска коренных закономерностей природы, два, казалось бы, противоборствующих типа научного мышления. Со временем заговорят о классическом и романтическом типах исследователей, об эмпирическом и эвристическом подходе. Будет понято, что оба типа и подхода, обе системы поиска равно важны, равно плодотворны и равно велики для дела науки. Но вот что примечательно: это доказали еще сами Ньютон и Лейбниц, еще в XVII веке. Они, такие разные, такие противоположные, каждый своим путем, пришли к созданию математического аппарата для анализа явлений природы, подведомственных всем естественным дисциплинам. Более того, созданные ими разделы математики оказались не только инструментом объяснения открытого, но и инструментом познания неведомого. Кончик пера, выводящего системы уравнений, обрел силу предсказывать неведомые планеты, неуловленные элементарные частицы и химические реакции, еще не совершившиеся в колбе исследователя. История — учительница. Из давних событий и даже из человеческих слабостей, их окрашивающих, потомки извлекают для себя уроки. Отправимся в семнадцатый век — время, когда по дорогам скрипели тяжелые кареты, еще не было общедоступной почты и письмо, посланное с оказией, шло из Браун- швейга в Англию три месяца. Еще почти не издавали научных журналов, не было научных институтов и занятия науками требовали высокого покровительства вельмож. Химию еще смешивали с алхимией и почти ничего не знали об электричестве. Но это был великий век — столетие гениев. В это время открыли кровообращение и увидели в капле воды крошечных зверюшек-ани- малькулей, изобрели паровой котел и маятник, придумали систему прямоугольных координат и исчисление бесконечно малых. Упоминание о дифференциальном исчислении и по сей день вызывает у людей, не имевших счастья, приобщиться к точным наукам, подобие священного трепета. А ведь родилось оно из двух на первый взгляд несложных задач. Первая состояла в том, чтобы определить скорость движущегося тела, если известны пройденный путь и затраченное время. Вторая задача — провести касательную к произвольной кривой. Что общего между этими задачами? Найти мгновенную скорость движущегося тела — значит взять расстояние между двумя максимально близкими друг к другу точками пути и разделить его на ничтожно малый промежуток времени. Провести касательную — значмт^про- вести прямую, соединяющую две бесконечно близкие точки кривой. Последнее определение принадлежит Готфриду Вильгельму Лейбницу. Именно он в семидесятых годах XVII века размышлял над задачей проведения касательной. Задачу о скорости решал Исаак Ньютон. Оба независимо друг от друга и с разных сторон подошли к одному и тому же.
42 Портреты Дело в том, что обе задачи — физическая и геометрическая —сводятся к определению скорости изменения некоторой переменной величины. Категория, называемая скоростью, представляется вполне обыденной. Тем не менее она оказалась камнем преткновения для ученых еще в античные времена. В древней Греции был популярен парадокс об Ахилле и черепахе: хотя Ахилл движется во много раз быстрее черепахи, он не может ее догнать, так как пока он лробегает разделяющую их дистанцию, черепаха успевает проползти вперед еще на полшага, пока он преодолевает эти полшага, черепаха переползает на сотую часть шага и т. д. Противоречие оказывалось неразрешимым, так как бесконечно малое при-, ращение пути (сотая часть шага) сопоставлялось с бесконечно длинным временем. Лишь Ньютону—и в видоизмененной формулировке Лейбницу — было дано найти подлинное решение: сопоставить бесконечно малое приращение пути с бесконечно малым приращением времени. Так был завершен долгий путь, который привел европейскую науку к дифференциальному исчислению. Можно привести дату рождения дифференциала — бесконечно малой разности, двух последовательных значений одного и того же переменного: впервые этот термин появляется в бумагах Лейбница И ноября 1675 года по новому стилю. Но исчисление бесконечно малых (иначе называемое инфинитезщяаль- ным*), как мы только что сказали, было открыто двумя людьми. Это были очень разные люди, чтобы не сказать антиподы. И если в учебниках их имена мирно соседствуют на одной и той же странице, если каж- * От лат. infinitesiinus — бесконечно кратный, ничтожно малый. дое новое поколение студентов заучивает и запоминает на всю жизнь основополагающую формулу Ньютона — Лейбница, которая сопрягает обе части математического анализа — дифференциальное и интегральное исчисления, то триста лет назад эти имена были именами двух врагов. Спор о том, кому принадлежит честь великого открытия, не прекратился и после их смерти; с течением лет он превратился в распрю, которая расколола на два лагеря весь >ченый мир, поссорила Англию с континентом и даже повлияла на судьбу самого открытия. Отголоски этой распри, постепенно затихая, слышались вплоть до начала нашего века. I Высокий чистый лоб, суровый взгляд, пышный парик и тяжелые складки мантии придают Ньютону на картине его современника сэра Годфри Кнеллера торжественный и высокомерный вид. Попытаемся, однако, рассмотреть за чопорно-академической внешностью облик живого человека. Кажется, что эти сверкающие глаза никого не видят: они устремлены в пространство или, что то же самое, внутрь себя. Губы сжаты. Худое лицо Ньютона выражает напряженность, внутреннюю борьбу и затаенную муку. Нельзя сказать, чтобы Исаак Ньютон был гоним судьбой; хотя он не был богат и даже был принят в колледж Троицы Кембриджского университета по разряду неимущих студентов, тем не менее он уже в самом нежном возрасте имел возможность всецело отдаться любимому делу — ученым занятиям. Лет десяти он сконструировал водяную мельницу. В юности он стал учеником Исаака Барроу — великого математика и известного в свое время богослова. Двадцати четырех лет от ро-
Советники всевышнего 43 ду Ньютон попробовал выставить свою кандидатуру на выборах в члены совета колледжа (fellowship) и провалился: его победил другой соискатель по имени Уведаль. Этому Уведалю, можно сказать, повезло вдвойне: сейчас уже никто не помнит о его заслугах, зато имя его сохранилось благодаря этой истории. Но в конце концов Ньютон стал fellow. Его учитель добровольно уступил ему кафедру математики, и с тех пор Ньютон долгие годы жил в полутемной профессорской келье, весьма похожей на ту, в которой обитал доктор Фауст. Он отказался официально дать иноческий обет, как полагалось члену ученой корпорации, однако образ жизни, который, он вел, был вполне монашеский. До нас дошло много анекдотов о рассеянности Ньютона; в данном случае эту пресловутую профессорскую рассеянность нужно рассматривать не как дань литературной традиции, а скорее как ее источник. Рассеянность, точнее отрешенность, — это синоним сосредоточенности. Начиная с 1680 года Ньютон работал над неким фундаментальным трудом. В это время он почти не выходил из дому, ел наспех, спал не больше пяти часов в сутки. Через пять лет книга была закончена. Это был толстый том, где в аксиоматической форме излагалась вся механика и ее венец — закон тяготения, которому равно подчинены падающее на землю яблоко и планеты, кружащиеся вокруг Солнца. Книга называлась так: «Philosophiae natu- ralis principia mathematical — «Математические начала философии природы». Поэт Александр Поп сочинил о ней следующее двустишие: Nature and Nature's laws lay hid in night. God said: let Newton be. and all was light. Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон *. * Перевод С. Я. Маршака. В 1688 году Ньютон получил то, что мы назвали бы теперь общественной нагрузкой: довольно незначительным большинством голосов университет избрал его своим представителем в парламент. За два года государственные мужи один-единственный раз услышали голос Ньютона. Он просил служителя закрыть окно. Выяснились два обстоятельства. Профессор страшился сквозняков, но это было еще полбеды. Хуже было то, что он панически боялся выступать на людях. Эта черта стала вполне очевидной, когда Ньютон вернулся в Кембридж. На диспутах он упорно отмалчивался, даже когда оратор адресовал свои возражения лично ему. Многие склонны были приписывать молчание Ньютона его высокомерию: казалось, он считал ниже своего достоинства отвечать кому бы то ни было. На самом деле надменная осанка, презрительный взгляд и холодное молчание великого человека маскировали крайнюю застенчивость и ранимость. Вообще, чем более он делался знаменит, тем больше становился замкнутым, даже нелюдимым. Страшный удар, постигший Ньютона вскоре после приезда из Лондона, был скорее поводом, чем причиной для недуга, который биографы туманно именовали нервным расстройством. Пожар на квартире Ньютона уничтожил большую часть его рукописей. О многих из них человечество скорбит по сей день. Многие из его работ безвозвратно погибли, другие стали известны с большим опозданием. Ньютон не любил публиковать свои произведения, как не любил выступать с речами. Это обстоятельство, как мы увидим, сыграло известную роль в его споре с Лейбницем о приоритете. А затем произошло самое худшее. В июне 1694 года Христиан Гюйгенс писал из Парижа в Герма-
44 Портреты нию Лейбницу: «Быть может, вы слышали о том, что случилось с милейшим г-ном Ньютоном: у него наступил приступ безумия...». Ньютон перестал спать и вскоре утратил память. Казалось, все для него было кончено. Но в 1696 году знаменитый Иоганн Бернулли разослал математикам Европы две задачи и дал срок для решения — шесть месяцев. Ньютон получил копии этих задач 26 января 1697 г. Он думал над ними ровно сутки. На другой день решение было отослано в Парижскую академию наук. Бернулли получил его без подписи автора, но, как он выразился, тотчас узнал «ex ungue leonem» («льва по когтям»). II «Лейбниц был одним из выдающихся умов всех времен, но человеком он был неприятным». Так начинается глава в «Истории западной философии» Бертрана Рассела, посвященная ганноверскому мыслителю. Это отношение к Лейбницу вполне традиционно для англичан. Можно догадаться, что оно восходит еще к тем временам, когда соперник Ньютона был жив и дважды — в 1673 и 1676 годах — побывал в Англии. Правда, с Ньютоном он никогда не встречался. Единственный писаный маслом прижизненный портрет Лейбница, погибший в 1945 году, в конце войны, изображал человека лет тридцати— тридцати пяти, в пудреном парике и бархатном камзоле с кружевными манжетами, довольно полного, с лицом если не располагающим, то во всяком случае значительным. Крупная голова, большой мясистый нос, небольшие, очень живые, любопытные и буравящие собеседника глазки. Известно, что Лейбниц был невысокого роста, несколько мешковат, рано облысел и имел на голове шишку (атерому), но эти недостатки внешности, дребезжащий голос и неясная дикция с сильным верхненемецким акцентом, по-видимому, вполне искупались его общительностью, тем благожелательным любопытством к людям, которое помогало ему быстро найти общий язык с партнером. Лейбниц умел быть любезным, почтительным, остроумным, умел очаровать собеседника, но мог вызывать и раздражение ловкостью своего дипломатического ума, стремлением обойти острые утлы и во что бы то ни стало сохранить хорошие отношения. Недаром он слыл мастером компромисса: ведь для иных это могло означать недостаток принципиальности. Что поражало всех, так это его фантастическая эрудиция. Лейбниц знал все и обо всем мог сказать свое слово. С политиком он говорил о политике, с князем церкви — о теологии, с философом вел долгий и непостижимый для окружающих диалог о тонкостях метафизики. Оставалось загадкой, когда и каким образом он успевал приобрести свои необъятные познания. Любопытно, что при первом визите в Англию двадцатисемилетний Лейбниц, успевший к этому времени снискать известность в качестве государственного деятеля, юриста и философа, с трудом, по собственному признанию, разбирался в математике. Через год он открыл дифференциальное исчисление. Секрет заключался не в трудолюбии Лейбница, как бы ни было оно удивительно само по себе: он способен был работать почти без перерыва несколько суток подряд, причем занятия не прерывались и в дороге; в одном письме он вскользь" упоминает о том, что решил первую из задач Бернулли в карете, по пути из Ганновера в Вольфенбюттель, «потратив на это не больше времени, чем г-н Ньютон». Секрет был в поч-
Советники всевышнего 45 ти сверхъестественной памяти Лейбница и еще больше в том, что в любой области знания, в любой проблеме гениальный немец умел мгновенно рассмотреть главное. В сущности, это главное — общие принципы построения той или иной науки— и занимало его, заставляя поступиться частным и второстепенным. Умом Лейбница владела мощная потребность синтеза. Эта потребность внушила ему, если можно так выразиться, его гносеологическое прекраснодушие, уверенность, что познание не имеет границ, точнее не знает препятствий, и что разум силой одной только логики способен реконструировать мир со всем его мыслимым многообразием, ибо этот мир есть творение разума — воплощенный чертеж бога, которого Лейбниц именовал «великим геометром». Он имел смелость сравнивать всевышнего с часовых дел мастером, создавшим столь совершенный механизм, что этот механизм работает без его участия, повинуясь незыблемым законам, которые не в силах преступить сам их творец. Для Лейбница представлялось важным уже сейчас, не дожидаясь, пока наука накопит необходимые фактические данные, очертить круг знания, то есть наметить общие принципы мироустройства и создать систему, куда, как мед в соты, будут гармонически уложены все будущие приобретения естественных наук. Миром правит «предустановленная гармония» — фундаментальное понятие метафизики Лейбница — и эта же гармония пронизывает здание науки, придает ему красоту и законченность. То, что служит залогом совершенства мира—его разумность, служит и гарантией его абсолютной познаваемости; иначе говоря, разум человека всесилен в познании, как разум создателя всесилен в творении, именно потому, что это разум, а не слепая воля к действию. Можно уловить отзвук научного оптимизма Лейбница в полушутливой фразе Эйнштейна о том, что «господь бог изощрен, но не злокознен». И стоит сравнить с этим оптимизмом слова Ньютона о мальчике, который теши гея красивой ракушкой, подобранной на песке, между тем как громадный океан истины расстилается перед ним, закрытый и недостижимый. Стоит вспомнить эти много раз цитированные слова, чтобы понять, насколько иным, если не противоположным, было миропонимание Ньютона. Универсализм Лейбница казался ему тщеславной претензией провинциального' недоучки. Лейбницева «вечная философия» (philosophia perennis), насколько он мог о ней судить, была в глазах англичанина всего лишь досужей выдумкой, фантастическим вздором, недостойным подлинного ученого. «Hypotheses non fingo» — «я не измышляю гипотез» — вот девиз Ньютона, для которого задачей науки было «вывести из начал механики и все остальные явления природы», и самую философию природы. В этом отношении Ньютон был верным последователем великой традиции английского эмпиризма: вслед за Бэконом он полагает, что чувственный опыт есть единственный источник научного знания. Наука начинается с регистрации эмпирического факта—таков факт падения яблока или притяжения железа к магниту. Далее изыскиваются аналогичные факты, неизвестные явления истолковываются по аналогии с известными, например планетам приписывается зависимость от той же силы тяготения, какая действует на яблоко. Отсюда выводится обобщающий тезис — закон. Закон облекается в математическую форму. И точка. Ученый не обсуждает вопрос о том, какова природа тех или
46 Портреты иных сил, споры на эту тему представляются ему схоластическими и бесплодными, во всяком случае преждевременными; он сознательно ограничивает задачу установлением фактов и констатацией законов. С точки зрения автора «Начал» Лейбниц был человеком не то чтобы неприятным или недостаточно богобоязненным (аскетически строгому, отличавшемуся глубокой религиозностью Ньютону жизнерадостное философствование Лейбница могло показаться плодом гордыни), но прежде всего несерьезным. Перед ним был дилетант, правда гениальный, и эту гениальность Ньютон сознавал. Но в то время как сам он был гением необычайной концентрации и дисциплины, мог годами сосредоточиться на одной задаче, на одном каком-нибудь разделе науки и в молчании и одиночестве бил и бил, словно молотом, в одну точку, добиваясь полной ясности и окончательных решений, знаменитый немец был каким-то Протеем на глазах у всего образованного мира: вчера он был химиком и почетным членом полушарлатанского тайного ордена алхимиков-«розенкрейце- ров», сегодня он дипломат и с миссией майнцского курфюрста разъезжает по европейским столицам, далее он превращается в математика, физика, инженера и бог весть еще в кого, занимаясь всем сразу и ничего, как кажется, не доводя до конца. Насколько такое впечатление было близко к действительности, показывают слова са'мого Лейбница. Лейбниц — Плакку E сентября 1695 г.): «Нет слов, чтобы описать, до какой степени я не сосредоточен... У меня столько нового в математике, столько мыслей в философии, столько других литературных заметок, которым я не могу дать погибнуть, что я часто не знаю, за что раньше приняться, и я чувствую, как прав был Овидий, восклицая: изобилие делает меня нищим!» III Итак, общительный, доброжелательный, многоречивый и распираемый всевозможными идеями, догадками, планами, проектами Лейбниц— и суровый, замкнутый (как сказали бы медики, «аутичный») Ньютон, строгий в отношениях к другим, а еще больше к самому себе, снедаемый внутренней тревогой и противоречиями своей сложной и скромной натуры. Контраст, кото* рый заставляет вспомнить известную антитезу ци«клотимичеокой и шизотимической личности. Лейбниц с его «геометрическим» и философским подходом к наметившейся научной проблеме, мгновенно разглядевший в исчислении бесконечно малых неисчерпаемый по своим возможностям метод или, как он выразился однажды, «всеобщий принцип для объяснения законов природы», — и Ньютон, стоящий на прочном фундаменте физических фактов, с недоверием относящийся к метафизике и предостерегающий от смешения «домыслов с действительностью». Конфликт, в котором немецкому парению духа противостоит британская трезвость, идеализму — позитивизм. Коротко говоря, разнице характеров соответствовало контрастное мировоззрение, различная научная и теоретическая философия обоих протагонистов. И столь же велика была разница между странами, где они родились. Исаак Ньютон был сыном могущественной островной державы, за тридцать лет до его рождения пережившей буржуазную революцию, страны, которая кичилась своей независимостью, флотом, парламентом, своим «Хабеас корпус» — законодательным актом, провозгласившим суверенные права личности. Готфрид Лейбниц родился в Германии. Оии были почти ровесники:
Советники всевышнего 47 Лейбниц был моложе англичанина на три с половиной года. Но' он еще застал в раннем детстве Тридцатилетнюю войну — величайшее бедствие, какое когда-либо знала Германия. Ее население уменьшилось с 16 до 6 миллионов, города были разорены, и вся страна превратилась в обширное захолустье. С 1676 года и до конца жизни, то есть сорок лет, Лейбниц был подданным микроскопического Брауншвейгского герцогства, которое обладало всеми преимуществами тихого, далекого от политических бурь уголка и всеми пороками затхлой провинциальной монархии, вроде той, какую сто лет спустя нарисовал Шиллер в драме «Коварство и любовь». Зависимое положение придворного историографа и герцогского пенсионера отпечаталось на всем образе жизни Лейбница. Зато повсюду^ куда он ездил с поручениями своих' владетелей, — а ездил он очень много, исколесил пол-Европы в тяжелых тряских колымагах под цоканье копыт, — он сумел завязать обширные связи, сумел оказаться в центре европейского научного мира и долгие годы, буквально до последних дней, обменивался письменными новостями чуть ли не со всеми знаменитостями своего времени. Таков он был — провинциал и европеец, житель чахлого городка Ганновер с десятитысячным населением и почетный гость Парижа, где в конце XVII века насчитывалось полмиллиона, ученый слуга при дворе третьестепенного феодального князька и некоронованный глава международной «литературной республики» философов и ученых. Скажем здесь же несколько слов о переписке Лейбница, на ней будет построено дальнейшее повествование. Дело в том, что письма занимают в его наследии совсем не то место, какое им обычно принадлежит в собраниях сочинений великих людей, где эпистолярному жанру отводятся последние тома, обреченные лежать на прилавке под вывеской «уцененные товары». Первый научный журнал в Европе начал выходить в 1665 году, это был парижский «Журнал ученых». Почти одновременно с ним возникли лондонские «Философические труды». Их выпускало Королевское общество — аналог континентальных академий наук. Лишь с 1682 г. в Лейпциге стали выходить «Ученые записки», созданные при участии Лейбница, и двумя годами позже Пьер Бейль в Роттердаме основал «Новости литературной республики». В эпоху, когда научная периодическая печать только зарождалась, письма были главным, если не единственным, каналом оперативного обмена научной информацией. Формально адресуемые одному лицу, они фактически 'были рассчитаны на широкий круг заинтересованных читателей. Письма передавали друг другу. С них снимали копии. Их публиковали. Письма служили средством научной полемики и представляли собой не что иное, как выступления на заочной, непрерывно работающей всеевропейской конференции ученых, где таким образом были представлены все тогдашние центры научной мысли: Кембридж и Пор-Рояль, Париж и Лондон, а немного позже и Санкт-Петербург. Испытываешь удивительное чувство, читая пространные письма Лейбница и ответы его корреспондентов: бессмертные имена, мелькающие на их страницах, — это современники, единомышленники, а чаще оппоненты; им бросают в лицо возражения, упреки, даже насмешки, от них требуют оправдания; о них говорится с должной мерой почтительности, но без всякого пиетета. Это не прошлое, а настоящее, не мраморные лики в парадных нишах, не хрестОма-
48 Портреты тийные портреты: это живые люди, задиристые и самолюбивые, остроумные и обидчивые, изысканно-любезные и саркастически-язвительные, гениально прозорливые и бесконечно наивные, как дети. При всем том они отлично знают себе цену: без колебаний они сознают себя духовными предстоятелями человечества, его светом и совестью, и это чувство высокой избранности, причастности к великому и вечному через толщу столетий передается читателю. Лейбниц однажды сказал: «Кто знает меня по опубликованному, тот меня не знает». Лишь два-три десятка его произведений было напечатано при его жизни. Между тем архив Лейбница, собранный в Королевской библиотеке Ганновера и в хранилищах Берлинской академии наук, основателем которой был он, — это сотни тысяч страниц, исписанных мелким почерком, испещренных чертежами, таблицами, формулами. Среди них 15 300 писем, иные из которых представляют собой целые трактаты, конспективно излагающие содержание будущих — по большей части ненаписанных — ученых трудов. Адресатов около тысячи; между ними такие люди, как физик и математик Гюйгенс, математики братья Бернулли, химик ван Гельмонт, философы Спиноза, Гоббс, Толанд, Мальбранш, Бейль, Локк, автор «Логики Пор-Рояль» Арно, отец микроскопии Левенгук, ньютониа- нец Кларк, наконец, прусская королева София-Шарлотта —воспитанница философа, его близкий друг и тайная любовь. А рядом — имена и вовсе неизвестные. Однако у этих людей есть своя заслуга: это посредники. Иные из них были людьми весьма учеными, но для истории их роль свелась к тому, что они передавали, пересылали, распространяли письма великого человека. В сущности, они — издатели Лейбница; одного из них (Мер- сенна) так и прозвали: «человек- журнал». Читатель встретится с их именами. Довольно часто в письмах Лейбница мелькает имя Ньютона. Вот отрывок из письма, в котором идет речь о книге Ньютона «Оптика, или трактат об отражениях...». Как и все помещенные ниже, это письмо еще не публиковалось по-русски. Оно написано около 1698 года. Из него, между прочим, видно, какие чувства питал автор к Ньютону еще долгое время после того, как наметилось их соперничество. Лейбниц — Т. Бернету де Кемни: «Г-н Хейкмен сообщил мне, что он имел честь беседовать с г-ном Ньютоном; тот познакомил его со своим сочинением о цветах, но сказал, что пока не намерен его обнародовать. Покорнейше прошу вас, сударь, если будете в Лондоне, выполните сие поручение от моего имени н ради общего блага... Назначение рода человеческого состоит в познании и усовершенствовании божьих чудес, а так как господин Ньютон— один из тех людей мира, кто всего более может этому способствовать, то было бы непростительным с его стороны позволить себе отступить перед преградами, кои отнюдь не являются непреодолимыми. Чем выше его талант, тем больше обязательств он на него налагает. Ибо, думается мне, для достижения великой цели, к которой идет человечество, люди, подобные Архимеду, Галилею, Кеплеру, г-ну Декарту, г-ну Гюйгенсу, г-ну Ньютону, важнее, чем полководцы, и по меньшей мере равны знаменитым законодателям... Ставить научные эксперименты, добывать факты, словом, накапливать положительное знание могут многие; однако лишь те, кто подобно г-ну Ньютону умеет воспользоваться этими фактами для созидания великого храма науки, те. кому дано разгадать сокровенную суть вещей, составляют, можно сказать, избранное общество бога — круг личных советни-
Советники всевышнего 49 ков всевышнего, прочие же трудятся для них. Люди эти куда более редки, чем кажется, и когда они приходят, нужно использовать их в полной мере. Поскольку лично я не могу принять в этом деле непосредственного участия, я взял иа себя роль общественного ходатая и не перестану будить и тормошить тех, кто нуждается в том, чтобы их разбудили. Итак, передайте г-иу Ньютону, что я не оставлю его в покое. Коль скоро труд его о цветах закончен, автор не имеет права медлить с его опубликованием, так как следствием этого труда могут быть новые замечательные открытия... В свое оправдание он сослался на то, что устал от дискуссий и предпочитает спокойную жизнь. Но я ие вижу собственно оснований, о чем тут дискутировать; даже если бы у него нашлась тысяча противников, он не имел бы надобности отвечать им, настолько высок его авторитет. Впрочем, полагаюсь иа неотразимость вашего красноречия и настаиваю, сударь, чтобы вы ие снимали осаду до тех пор, пока он не сдастся...» (Окончание следует) о
Проблемы и методы современной науки 51 К опусканию веревки в «черную дыру» ВОТ УЖЕ НЕСКОЛЬКО ЛЕТ умы физиков и астрономов будоражит проблема «черных дыр» \ Каждый год появляются десятки статей, в которых обсуждаются удивительные свойства этих гипотетических объектов и возможные способы их поиска. Напомним коротко, что это такое — «черная дыра». «Черная дыра» может возникнуть при сжатии звезды с очень большой массой. Сжатие происходит под действием сил тяготения, стремящихся собрать все вещество звезды в ее центре. По мере того, как огромная масса вещества сосредоточивается во все меньшем объеме, сила тяжести все возрастает. Это приводит к еще большему сжатию. Невозможно представить, что могло бы остановить этот безудержный процесс. Вот такая сосредоточенная в ничтожно молом объеме огромная масса вещества и получила название «черной дыры». Название абсолютно оправдано. Вблизи звезды сила тяжести такова, что ни одна частица вещества, ни один луч света не могут покинуть поверхность звезды. Катастрофически сжимающееся вещество становится невидимым для внешнего мира, а материя и лучи света, попадающие в эту область Все- * См. «Химия и жизнь», 1972, № 1.— Ред. ленной, бесследно проваливаются в нее. Для поисков «черных дыр» предложены разные способы. Во-первых, можно искать невидимые объекты, проявляющие себя только полем тяготения. В последнее время астрономы обнаружили несколько таких объектов в системах двойных звезд. Но нельзя считать строго доказанным, что они и есть «черные дыры». Другой путь поисков связан, наоборот, с самыми яркими объектами Вселенной — квазарами. Эти очень удаленные от нас объекты излучают столь чудовищные количества энергии, что пока затруднительно представить физические процессы, при которых энергия могла бы выделяться с такой интенсивностью. Происхождение энергии квазаров можно как-то понять, если предположить, что существует неизвестный нам физический механизм, позволяющий гигантским количествам энергии, содержащимся в «черных дырах», время от времени разрывать цепи тяготения и выплескиваться во внешнее пространство. НО ПОКА ИДУТ ПОИСКИ, у проблемы «черных дыр» начинает вырисовываться новая, совершенно неожиданная сторона. В конце 1972 года в солидных научных журналах замелькали странные заголовки: «Опускание массы в гравитационную яму», «К опусканию веревки в черную дЫру»... Началось же все с чисто теоретических соображений, высказанных в журналах «Re- vista Nuovo Cimento» и «Nuovo Cimento» английским математиком Р. Пенроузом и американским физиком Дж. Бекенштейном. Их идея очень проста. Если со звездолета, облетающего «черную дыру» по достаточно удаленной и поэтому безопасной орбите, бросить в направлении «черной дыры» камень, то под действием могучего притяжения он будет падать все быстрее, пока при скорости, близкой к световой, не исчезнет в «дыре». Если к камню привязать конец веревки, намотанной на ве/п ди- намомашины, то при падении камня будет вырабатываться электроэнергия. Этот мысленный эксперимент понадобился авторам только для того, чтобы показать, насколько применимы известные нам фи-
52 Проблемы и методы современной науки зические законы к процессам, протекающим в гравитационной яме. Метод допущения— обычный прием, используемый в физике со времен Максвелла, который придумал маленького чертика, сортирующего молекулы газа для того, чтобы нарушить законы термодинамики. Обычно фантастические допущения остаются не более чем остроумными иллюстрациями к основным рассуждениям авторов. Но на этот раз получилось иначе, мысленный эксперимент неожиданно подвергся серьезной разработке. Довольно скоро в журнале «American Journal of Physics» появилась статья профессора Ванкуверского университета Дж. Д. Шелтона, посвященная подсчетам энергии, которую можно получить, опуская груз в «черную дыру». Оказалось, что эта энергия достигает величины Е = гпс2 зрг, где m — масса груза, ас — скорость света. То есть расчет показывает, что выделится вся A00%) энергия, заключенная в покоящейся массе, в соответствии со знаменитым соотношением Эйнштейна. Не прошло и нескольких месяцев, как в этот расчет были внесены существенные поправки, уже чисто инженерного толка. Г. Гиббоне из Кембриджа (Англия) показал, что в оценке Шелтона не учтены два важных обстоятельства. Во-первых, честь энергии тратится на натяжение веревки и поэтому использовать можно будет лишь 63% от произведения тс2. Во-вторых, по мере опускания груза притяжение «черной дыры» все время возрастает. Как бы ни была прочна веревка, рано или поздно она оборвется. Самые прочные тросы депают сейчас из стальной рояльной проволоки, и если привязать камень к такому тросу, то до того как он лопнет, по расчетам Гиббонса, выделится 1,2-10-12 часть всей энергии. Это примерно в тысячу миллиардов раз меньше, чем вычислил Шелтон. Представляет ли интерес столь малая доля? Конечно, представляет. Ведь эта малая доля берется от очень большой величины. ОДНАКО — УВЫ! — эти впечатляющие перспективы сильно обесцениваются тем обстоятельством, что реальных доказательств существования хотя бы одной «черной дыры» в видимой части Вселенной пока нет. Но поиски продолжаются, и надежда не покидает исследоватепей. Интересно, что согласно одной космогонической гипотезе, нашу Вселенную можно рассматривать как порождение «черной дыры», взорвавшейся 10—12 миллиардов лет назад. Звезды и галактики, образовавшиеся в результате этого катаклизма, до сих пор разбегаются от эпицентра взрыва. Возможно, что какая- то часть вещества так и осталась в сверхсжатом состоянии и разлетается вместе с обычным веществом. Распределяются такие остаточные «черные дыры» в пространстве примерно так: одна «черная дыра» на куб со стороной 1000 километров. Это значит, что в объеме земного шара может находиться несколько сот «черных дыр». Уцелевшие «черные дыры» вовсе не обязательно должны иметь космические размеры. Так как силы тяготения, стягивающие любой комочек вещества, быстро возрастают с уменьшением его размеров, для каждой массы — большой или маленькой — существует соответствующий размер, так называемый радиус Шварцшильда, при котором эта масса становится «черной дырой». И если уж вещество оказалось внутри соответствующего данной массе шарика с радиусом Шварцшильда, собственные силы тяготения не позволят ему выбраться оттуда. Поэтому «черные дыры» могут быть небольшими и даже вовсе маленькими. Такая малюсенькая «черная дырочка» способна затеряться где угодно — в земле, в воздухе, в океане... Так что кто знает, не обнаружат ли в один прекрасный день «черную дыру» прямо на Земле или где-то совсем рядом с нею. Вот тогда проблема использования «черных дыр» встанет совершенно остро. Но она не застанет нас врасплох. Теперь мы знаем, что с ними делать! Кандидат физико-математических наук Г. С. ВОРОНОВ
Человек и биосфера 53 Электричество чистит воду ОЧИСТКА ВОДЫ — одна из важнейших задач современ- ности> Чистая вода иужиа городам и предприятиям; бытовые и промышленные стоки тоже необходимо очищать, прежде чем сбрасывать в водоемы... ЛЮБЫЕ ПРИМЕСИ, загрязняющие воду, можно отнести к одной из трех групп. Первую группу составляют вещества, растворимые в воде. Во вторую группу входят примеси, образующие коллоиды. Третья группа включает в себя частицы, дающие грубые эмульсии и суспензии. Эмульсии и суспензии могут рано или поздно отделяться от воды сами собой. Чтобы очистить воду от коллоидных частиц, а также микроорганизмов, приходится применять специальные реагенты, например сульфат алюминия, который обезвоживает коллоиды, а сам, гид- ролизуясь, дает хлопья гидроокиси, активно захватывающие примеси и затем увлекающие их иа дно. Труднее всего получить чистую воду из истинного раствора: тут нужна, например, перегонка; опреснять воду можно и с помощью ионообменных смол. Основная масса загрязнений — как естественного, так и искусственного происхождения — имеет коллоидную природу. Это значит, что для очистки воды приходится применять огромные количества порой дефицитных реагентов; к тому же эти реагенты, освободив воду от коллоидов, сами остаются в растворе, и удалить их — новая сложная задача. Чистую воду добывают из истинных растворов только в крайних случаях — там, где вообще нет источников пресной воды. В ЛЕНИНГРАДСКОМ инженерно-строительном институте (ЛИСИ) недавно был разработан метод удаления из воды коллоидных примесей с помощью электричества — электроочистка. Работа была выполнена старшим преподавателем кафедры водоснабжения кандидатом технических наук О. В. Смирновым под руководством доктора технических наук И. С. Лаврова, заведующего кафедрой коллоидной химии Ленинградского технологического института им. Ленсовета. Канал ■ камышоаом болоте. Без очистки эту ■оду пить нельзя...
54 Человек и биосфера Коллоидные частицы не оседают потому, что они малы и несут на себе одноименные заряды; в результате эти частицы не слипаются и не отделяются от воды под действием силы тяжести. Но обволакивающий частицы заряженный слои как раз и есть самое уязвимое место коллоида. Если симметрия этого слоя нарушится или, тем более, слон вообще исчезнет, частицы начнут слипаться друг с другом, в результате чего возникнут крупные агрегаты. Воздействовать на заряженный слой коллоидной частицы можно с помощью электрического поля напряженностью 10—100 в/см. В таком поле заряженная прослойка перестает защищать коллоидные частицы, коллоид коагулирует и загрязнение можно отделить от воды, скажем, простой фильтрацией. А если сблизить электроды так, чтобы между ними возникла подводная дуга, то тогда помимо осаждения коллоидных частиц произойдет практически полное обеззараживание воды; кроме того, в этом случае и растворенные органические примеси претерпевают глубокие В электрическом поле коллоидные частицы образуют агрегаты, легко удаляемые из юды фильтрованием химические превращения и выпадают в виде осадка или же просто сгорают. ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА, созданная в ЛИСИ, успешно работала в 1969 году на ленинградском комбинате «Красная нить». Она очищала сточные воды от красителей на 98% — такого эффекта трудно добиться известными методами. Более того. Поразительна экономичность электроочнет- ки. Установка, работавшая на «Красной нити», потребляла мощность 8 киловатт, очищая в час до 5 кубометров стоков. Значит, очистка одного кубометра воды обходилась примерно в 6 копеек А вообще электроочистка одного кубометра стоков в зависимости от степени и характера загрязнений, а также требований к чистоте получаемом воды стоит от 0,1 до 10 копеек, в то время как очистка обычными методами обходится от 30 копеек до 3 рублей за кубометр! Обычные методы позволяют очищать воду лишь умеренной степени загрязненности: они бессильны в случаях очень малых и очень больших концентрации примесей. Электроочистка позволяет очищать и воду, содержащую всего 0,0001% примесей, и буквально выжимать воду из жидкой пасты, например, методом электроосмоса. Последнее тоже немаловажно. В Ленинграде захоронение одного кубометра некоторых концентрированных жидких отходов обходится дороже 10 рублен; с помощью электроочнетки объем этих отходов можно вдвое уменьшить н, следовательно, вдвое уменьшить стоимость захоронения. В ЛЕНИНГРАДЕ спроектирована и установка для получения питьевой воды. Пройдя через нее, вода очищается от примесей практически нацело; исключение составляют лишь неорганические соли. Установка состоит из четырех камер. В одной из них вода проходит через однородное электрическое поле, где частицы коллоидов и многие виды микроорганизмов слипаются в крупные агрегаты, в другой камере в электрическом разряде уничтожаются те микроорганизмы, которые не коагулируют в однородном электрическом \
Электричество чистит воду 55 поле, и сжигаются органические примеси. В зависимости от характера загрязнений эти камеры могут включаться и каждая в отдельности, и соединяться последовательно. Две другие камеры выполняют отделительные функции. В одной из них крупные частицы отстаиваются, оседая на дне, — это отстойник, в другой камере вода проходит через фильтр с изменяемым размером пор, он изготовлен из пористого полимерного материала, у которого при сжатии размер пор уменьшается. Эти камеры могут тоже включаться либо каждая сама по себе, либо вместе, либо последовательно с двумя первыми. Установка размером с тумбу письменного стола дает в час 1000 литров воды, пригодной для питья. Очистка этой тысячи литров, то есть кубометра, обходится от 0,4 до 40 копеек. Такая установка была бы незаменимой в полевых условиях — в геологических партиях, леспромхозах, поселках строителей. ОЧИСТКА ВОДЫ с помощью электричества может быть использована повсюду, где ие нужно опреснение (хотя по некоторым данным, в электрическом поле изменяется растворимость и некоторых неорганических солей, так что они частично выпадают в осадок и вода в некоторой степени опресняется). Но вот что поразительно. Опытная установка по очистке стоков на комбинате «Красная иить» работала всего два месяца. И не потому, что работала плохо... Переносная портативная установка для получения чистой питьевой воды существует пока только в двух экземплярах, хотя все ее возможности, описанные выше, точно обоснованы многими экспериментами. Еще в 1970 году Министерство здравоохранения СССР поддержало идею создания такой установки. Но одно дело просто поддержать идею, а другое — дать реальную возможность наладить массовое производство, выделить необходимые средства. Одним словом, сложилась странная ситуация. Чистая вода нужна всем, очищать стоки нужно всем предприятиям. Метод высокоэффективен, дешев и универсален (надо добавить, что с его помощью можно на 98% освобождать воду и от эмульгированной иефти). Но... На предприятиях, где приходится заниматься очисткой воды, либо не знают об электрометоде, либо ие доверяют ему, предпочитают работать по старинке. Наконец, есть организации, которые хотели бы воспользоваться электроочисткой, но требуют готовых установок. Но ведь не может же учебный институт превратиться в завод по изготовлению очистного оборудования! Так что эту заметку следовало бы назвать не «электричество чистит воду», а «электричество может чистить воду». Одна надежда иа то, что новым прогрессивным методом рано или поздно всерьез заинтересуются, и он будет все-таки внедрен. В. БАТРАКОВ, специальный корреспондент «Химии и жизни» Микроорганизмы (на фотографии — кишечная палочка Е. coli) тоже слипаются друг с другом под действием электрического поля и могут быть отделены от ■оды
L~*
Экономика, производство 57 Автомобильный двигатель, заимствованный у самолета Проблеме чистого автомобиля, не загрязняющего воздух выхлопными газами, «Химия и жизнь» посвятила несколько публикаций. В свое время были напечатаны статьи об электромобилях, о двигателе внешнего сгорания — стирлннге, о современных паровых машинах. Статья инженера Г. Б. ЛИБЕ- ФОРТА о газотурбинном автомобильном двигателе, которую мы предлагаем вниманию читателей, продолжает эту тему. ИДЕЯ создания теплового двигателя, в котором нагретый н сжатый газ, обрушиваясь на лопатки турбины, вращает ее вал, возникла впервые у английского изобретателя Дж. Барбера в конце XVIII века. Первый же газотурбинный двигатель (ГТД) спроектировал наш соотечественник П. Д. Кузьминский в 1896 году. Он построил быстроходный катер с многоступенчатой газовой турбиной и испытал его в Петербурге. Несколько лет спустя другой наш соотечественник — инженер Н. В. Герасимов — получил патент на турбореактивный ГТД. А в 1914 году офицер русского флота М.,Н. Никольский спроектировал первый авиационный винтовой двигатель с приводом от газовой турбины. В последующие годы исследования ГТД развиваются бурными темпами. В эти исследования включаются гиганты мирового дви- гателестроения — «БМВ», «Роллс-Ройс», «Дженерал электрик», «Дженерал моторе». У нас в стране работы над ГТД координирует специальная Комиссия по газовым турбинам АН СССР. Эту комиссию долгие годы возглавлял академик Б. С. Стечкии, чьи теоретические исследования оказали большое влияние на развитие авиационного дви- гателестроения. Большой вклад в практическую разработку газотурбинных машин внес конструкторский коллектив, которым руководит академик А. М. Люлька. Росли мощности газотурбинных двигателей, повышались их надежность и моторесурс. В первые послевоенные годы они стали вытеснять авиационные поршневые, моторы. Наконец, в шестидесятые годы ГТД заняли господствующее положение в авиации. Достаточно назвать известные всем самолеты, оборудованные газотурбинными двигателями — турбовинтовые ИЛы и АНы, турбореактивные Ту, ЯКи, Боинги и Каравеллы. Достаточно напомнить о мировых рекордах скорости, высоты, дальности, грузоподъемности, которые установили на самолетах с ГТД советские летчики В. С. Ильюшин, Г. К. Мосолов, В. К. Коккииаки, А. К. Витковский, летчица М. В. Попович. ПРИНЦИП РАБОТЫ ГТД, ие в пример принципу действия других тепловых машин, можно описать несколькими словами. Сжатый атмосферный воздух из компрессора н топливо попадают в камеру сгорания. Энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в газовой турбине в механическую работу. Часть этой работы идет на сжатие воздуха в компрессоре, остальное — на вал двигателя. В принципиальном описании все действительно просто. На самом же деле потребовались десятилетия, чтобы газотурбинные двигатели завоевали прочные позиции в современной технике. Собственно говоря, все сводилось к двум трудно разрешимым проблемам. Не было надежной теории, объясняющей специфические особенности газовых потоков при высоких температурах и скоростях истечения. И не было жаропрочных
58 Экономика, производство материалов, способных выдержать воздействие агрессивных газов, нагретых до температуры около 1000° С. А такая температура необходима, чтобы к. п. д. газовой турбины был экономически приемлем. За последние три десятилетия эти проблемы в значительной степени решены. Большие успехи сделала высокотемпературная газодинамика, появились жаропрочные вольфрамовые, кобальтовые, никелевые, хромовые, титановые, ниобиевые сплавы. Помимо авиации, газотурбинные энергоси- Устройство газотурбинного автомобильного двигателя. Сжатый воздух из компрессора проходит через теплообменник, подогревается и поступает в камеру сгорания. Топливо воспламеняется от запальной свечи и сгорает. Нагретые до температуры 800—1000° С газообразные продукты сгорания попадают сначала на лопатки турбины воздушного компрессора, а затем на тяговую турбину, которая приводит в движение автомобиль. После этого газ в теплообменнике отдвет тепло сжатому в компрессоре воздуху и уходит в атмосферу
Автомобильный двигатель, заимствованный у самолета 59 ловые установки стали применять в энергетике, металлургии, химии, нефтехимии, на транспорте — появились газотурбинные катера и танкеры, локомотивы и тракторы, автомобили и автобусы. О применении ГТД в автомобилях и пойдет речь дальше. Но прежде надо рассказать об особенностях ГТД, ибо именно эти особенности делают турбину привлекательной для конструкторов автомобилей. В ГТД ПРОТЕКАЮТ такие же физические и химические процессы, что и в поршневом тепловом двигателе: наполнение воздухом и топливом, сжатие, сгорание, расширение. В бензиновом и дизельном моторах такты следуют один за другим в замкнутом объеме — между цилиндром и поршнем, а в ГТД эти процессы идут одновременно, каждый на своем месте, в соответствующем агрегате. Это есть главная особенность газотурбинных машин. Все остальное — ее производные. Благодаря непрерывному горению в газотурбинном двигателе можно сжигать больше топлива, нежели в поршневом, где интервал между вспышками в десятки раз больше, чем продолжительность каждой вспышки. Еще одно преимущество стабильного недискретного горения: газотурбинный двигатель всеяден — цетановое и октановое числа топлива для него несущественны. (Напомним, что цетановое число характеризует воспламеняемость дизельного топлива в двигателе, а октановое — детонационные свойства бензинов). ГТД с одинаковым успехом может работать на бензине и газе, керосине и дизельном топливе. В газотурбинном двигателе энергия расширения газов используется значительно полнее, чем в других тепловых машинах, где клапаны открываются чуть раньше, чем поршень достигнет нижней мертвой точки. Поэтому теоретический к. п. д. газотурбинного двигателя выше, чем у поршневых моторов. (Практический же коэффициент полезного действия ГТД несколько ниже, чем у бензиновых и дизельных двигателей: из-за ограниченной жаростойкости турбинных лопаток пока ие удается достичь оптимальных степеней сжатия и температур.) И, наконец, последнее и самое важное достоинство ГТД, связанное со стабильным горением топлива, — малая токсичность газотурбинного двигателя. Поскольку именно это свойство в первую очередь определяет интерес автомобилистов к газовой турбине, остановимся на нем подробнее. ПРИ ВЗЛЕТЕ американский пассажирский самолет «Боинг» оставляет за собой четыре (по числу двигателей) шлейфа черного дыма. Кто видел эту картину, тот немало удивится сообщению о том, что газотурбинный двигатель малотоксичен. Между тем, он работает значительно чище поршневых моторов, просто на форсированных взлетных режимах толпиво сгорает не полностью. Низкая токсичность ГТД объясняется несколькими обстоятельствами. Во-первых, в камере сгорания ГТД вспрыснутое форсункой топливо попадает прямо в зону горения, где температура достигает 2000° С и соотношение воздуха и топлива наиболее выгодно. Поэтому горение идет до конца. Во-вторых, продукты сгорания приходится разбавлять холодным воздухом, иначе не выдержат лопатки турбин. При разбавлении концентрация токсичных веществ, естественно, уменьшается. В-третьих, ГТД, в отличие от поршневых двигателей, устойчиво работает на бедных смесях, а при этом образуется значительно меньше угарного газа, углеводородов, сажи. И, наконец, при всей всеядности газотурбинного двигателя самое распространенное топливо для него — керосин. А керосин содержит значительно меньше токсичных веществ, нежели бензин, ие говоря уже об этилированном. Все это — не теория. Автомобили с ГТД испытаны, испытания подтвердили их низкую токсичность. МАЛОЙ ТОКСИЧНОСТЬЮ не исчерпываются преимущества автомобильных ГТД перед поршневыми моторами. Скорость вращения турбины значительно выше скорости движения поршня. Поэтому ГТД вдвое легче и компактней карбюраторного двигателя той же мощности. Это позволяет увеличить полезный объем автомобильного салона. При сопоставлении движений турбины и поршня выявляется еще одно преимущество ГТД. В турбине характер движения самый простой — враще-
60 Экономика, производство ние ( хорошо- сбалансированных узлов. В поршневом двигателе движение возвратно-поступательное. Оно, естественно, сложнее. 'Результат: ГТД содержит вчетверо меньше деталей, чем бензиновый мотор, и в семь раз меньше, чем дизельный. А поскольку в газотурбинном двигателе нет деталей с возвратно-поступательным движением, турбина вращается, не вызывая вибраций кузова. Есть еще много частных преимуществ ГТД, все не перечислишь. Добавим лишь, что газотурбинному автомобилю не нужны радиаторы и антифризы, что он легко отапливается в зимние месяцы, что его система зажигания (очень слабое место у всех современных машин) проста и надежна. ПОЗНАКОМИВШИСЬ НА СТРАНИЦАХ «ХИМИИ И ЖИЗНИ» с несомненными достоинствами парового двигателя и двигателя Стирлинга, многие читатели в своих письмах в редакцию ратовали за немедленную организацию массового производства этих машин. По-видимому, следует ожидать подобную реакцию и на статью о газотурбинном двигателе. Между тем, немедленно наладить производство просто невозможно: выпуск автомобилей принципиально нового типа требует многолетней подготовки. Вот как развиваются события в разработке ГТД для автотранспорта. Первый этап (примерно до 1955 г.). Созданы и испытаны опытные образцы газотурбинных установок малой мощности. (В нашей стране построен двигатель «Турбо НАМИ-053» мощностью 350 л. с, испытанный на автобусе ЗИЛ-127. Во время испытаний скорость автобуса достигала 130 км/час.) Исследована возможность уменьшить шум турбины до уровня шума дизельных машин. Второй этап (примерно до 1965 г.). Созданы ГТД с расходом топлива A75—200 г на л. с.-час) меньшим, чем у бензиновых двигателей. Приемистость двигателей доведена до полутора секунд. Появились турбины с поворотными лопатками, с помощью которых можно тормозить двигателем. Третий этап, который пока не закончен. Отрабатываются конструкции газотурбинных автомобилей и тракторов. Разрабатывается заводская технология их производства. Появляются первые серийные модели. Можно считать, что технические проблемы в большинстве своем уже решены: все ожидаемые достоинства газотурбинных автомобилей подтвердились. Остались проблемы экономические и организационные. СЕЙЧАС В МИРОВОМ ТРАНСПОРТЕ происходит переоценка ценностей. Еще несколько лет назад железные дороги были вне конкуренции. Многоместные реактивные самолеты подорвали позиции рельсового транспорта в пассажирских перевозках, а теперь назревает новый переворот: появились мощные тягачи, способные без заправки преодолевать расстояния свыше 1000 километров и перевозить при этом на прицепах по 100—200 тонн груза. Они удобнее в эксплуатации, нежели поезда, дешевле, способны проникнуть в самые отдаленные уголки. И для таких тягачей как нельзя лучше подходят газотурбинные двигат(е- ли — мощные, экономичные, надежные. Но эти соображения не дают еще оснований уверенно говорить о будущем ГТД на автомобилях. Дело в том, что в газотурбинных двигателях есть сложные, дорогие в изготовлении детали, для производства ГТД нужны специальные дорогие сплавы. И поэтому газотурбинные двигатели пока дороже бензиновых и дизельных. Экономисты считают, что в странах с суровым и умеренным климатом, большими территориями, разветвленной сетью автомобильных магистралей мощные газотурбинные грузовики для сверхдальних перевозок рентабельны уже сегодня. Но, как известно, 80—90% мирового автомобильного парка составляют отнюдь не тягачи, а легковые автомобили, которые и вносят основной вклад в загрязнение атмосферы. Легковые автомобили рассчитаны прежде всего на массового покупателя, для которого цена автомобиля — далеко не последнее, дело. Впрочем, не будем загадывать. В истории техники, как и в покупательском спросе, бывали самые крутые повороты. Может быть, один из таких поворотов поставит газотурбинный двигатель для автомобиля вне конкуренции.
Новые заводы Город Чехов, журнальный комбинат В ПОДМОСКОВНОМ ГОРОДЕ ЧЕХОВЕ уже несколько лет работает одно из крупнейших предприятий печати — Чеховский полиграфический комбинат. Первая очередь комбината вступила в строй в 1968 году. Когда предприятие выйдет на полную мощность, его производительность превысит 6 миллиардов печатных оттисков в год. ЧЕХОВСКИЙ ПОЛИГРАФИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ оснащен самым современным оборудованием — высокопроизводительными листовыми и ротационными машинами для высокой, офсетной и глубокой печати. Они изготовлены на отечественных предприятиях — Ленинградском и Рыбинском заводах полиграфических машин и на машиностроительных предприятиях ГДР. СРЕДИ НОВИНОК отечественной полиграфии, освоенных в городе Чехове, — автоматический наборный агрегат «Север» и первая советская фотонаборная машина 2НФА. Работа на этих машинах" резко отличается от традиционного типографского труда. Оператор агрегата «Север» набирает на клавиатуре текст, который одновременно пробивается на бумажной перфоленте и печатается на обычной бумаге. Корректоры читают набранный текст, вносят нужную правку, а машина автоматически переносит ее на перфоленту. Специальный линотип отливает с выправленной ленты набор, причем один оператор замен яет трех-четырех линотипистов. В ФОТОНАБОРНОЙ МАШИНЕ текст также набирается на бесконечной перфоленте и одновременно на обычной книжной или журнальной странице. Эти страницы (так называемые оригинал-макеты) после правки вновь вводят в машину. Небольшая электронно - вычислительная 61 машина переносит правку на перфоленту, разбивает текст на строчки и страницы, следит даже за правильностью и благозвучностью переносов. Машина печатает страницы, а специальное устройство их фотографирует. После автоматического проявления получается готовый набор в виде негативов или позитивных изображений. Остается перенести его на металл и ставить в печатную машину. Этот метод в 5—10 раз производительнее обычного набора на линотипах. И, что особенно важно, он вытесняет тяжелый и вредный гартовый набор, работу с расплавленным свинцом. НА КОМБИНАТЕ создается автоматизированная система управлени я. В этом году вступят в строй вычислительный центр с машиной «Минск-32» и автоматическая диспетчерская служба. СЕЙЧАС НА ПРЕДПРИЯТИИ работают свыше 2000 человек. Через два года число рабочих и инженеров превысит 3500. Полиграфистов для комбината готовит Чеховское профессионально-техническое училище. СТО ДЕВЯНОСТО ДЕВЯТЬ ЖУРНАЛОВ печатали на Чеховском полиграфическом комбинате. Среди них технические и научные издания, которые выходят сравнительно небольшими тиражами. Среди них и массовые журналы, которые печатают сотнями тысяч и даже миллионами экземпляров: «Семья и школа», «Служба быта», «Квант», «Филателия», «Советский Красный крест». Двухсотым журналом Чеков- с кого по лиграфичес кого комбината становится наш журнал — «Химия и жизнью. Этот номер отпечатан уже в города Чекове.
62 Календарь Научные открытия, памятные даты 1724 22 января B февраля по н. ст.) Петр I утвердил проект об учреждении в Петербурге Академии наук и художеств (ныне Академия наук СССР). Первое научное заседание Академии наук и художеств состоялось 2 A3) ноября 1725 г. 1749 Химик-технолог Джон РОБЕК A718—1794) начал производство серной кислоты в свинцовых камерах. Прежде при выработке серной кислоты использовали стеклянную аппаратуру. Свинцовые камеры позволили значительно увеличить выработку серной кислоты и снизить ее стоимость. 1774 Джозеф ПРИСТЛИ A733—1804) получил «солянокислый» it «щелочной воздух». «Солянокислый воздух», образовавшийся в ходе реакции NaCl + H2S04=NaHS04+HCl, был хлористым водородом. «Щелочной воздух», полученный по реакции 2NH4C1 + +Ca(OHJ=CaCl2+2H20+2NH3, был аммиаком. Оба эти газа легко растворяются в воде, поэтому выделить их в чистом состоянии удалось только после замены ртутью воды в пневматической ванне. Джозеф Пристли, нагревая красную ртутную окалину (окись ртути HgO), получил газ, в котором свеча горела ярким пламенем. Новый газ он назвал «бесфлогистонным воздухом». Такое же наблюдение сделал в 1771— 1773 годах Карл Вильгельм Шееле A742— 1786), назвавший новый газ «огненным воздухом» по его способности поддерживать горение. Этот газ был кислородом. Карл Вильгельм ШЕЕЛЕ открыл «дефлоги- стированную соляную кислоту» (хлор), «тяжелую землю» (окись бария) и марганец. 1794 Юхаи ГАДОЛИН A760—1852) открыл в найденном близ Иттербю (Швеция) минерале «землю», которую он назвал иттриевой. В XIX веке было установлено, что «иттрие- вая земля» есть смесь окисей редкоземельных металлов. 1804 Джон ДАЛЬТОН A766—1844) предложил атомы химических элементов обозначать символами и выражать при помощи этих символов состав химических соединений. Химические символы Дальтона, имевшие вид кружков, внутри которых помещались различные фигуры и начальные буквы английских названий химических элементов, были вскоре вытеснены более удобными для набора и чтения буквенными символами, предложенными Иенсом Якобом Берцелиусом A779—1848). Смитсон ТЕННАНТ A761—1815) открыл в самородной платине два новых металла, которые он назвал осмием и иридием. Осмий получил свое название из-за резкого запаха, присущего его тетроксиду Os04, иридий — из-за разнообразия окраски его соединений («осме» по-гречески запах, «ирис» — радуга). 1814 Иене Якоб БЕРЦЕЛИУС ввел для атомов химических элементов буквенные обозначения. Химические символы Берцелиуса состоят либо из одной начальной буквы латинского названия химического элемента, либо из начальной и одной из последующих букв. Эти символы применяются и сейчас.
Календарь 63 1824 Фридрих ВЕЛЕР A800—1882), пытаясь приготовить циапат аммония NH4CNO, получил «своеобразную кристаллическую материю», которая не давала реакции ни на аммоний, ни на циановую кислоту. Он писал: «...При соединении циановой кислоты с аммиаком образуется мочевина — факт замечательный в том отношении, что он представляет пример искусственного получения органического, и именно так называемого животного вещества, из неорганических веществ». Джозеф АСПДПН A779—1885) получил патент па свой способ изготовления портланд-цемента и в следующем году наладил его производство. 1854 Анри Септ-Клер ДЕВИЛЬ A818—1881) сообщил Парижской Академии иаук о своих опытах получения алюминия. Оп писал: «Опыты, которые я провожу в довольно большом масштабе, приведут к практическому разрешению вопроса». 1874 Якоб Хеидрик ВАНТ-ГОФФ A852—1911) и Жак Ашиль ЛЕ БЕЛЬ A847—1930) независимо один от другого опубликовали работы, положившие начало стереохимии — учению о пространственном расположении атомов в молекулах химических соединений. Фердинанд ТИМАН A848—1899), окисляя кониферип хромовой смесью, получил ванилин — действующее вещество ванили. В 1875 году началось промышленное производство ванилина. Это был один из первых примеров замены дорогого природного вещества дешевым синтетическим. 1899 Андрз ДЕБЬЕРН A874—1940) открыл радиоактивный элемент актиний. Актиний был третьим радиоактивным элементом, открытым после полония и радия (Пьер и Мари Кюри, 1898). Эрнест РЕЗЕРФОРД A871 — 1937) открыл радиоактивный инертный газ — эманацию тория (торон — изотоп радона 220Яп). Лев Александрович ЧУ ГАЕВ A873—1922) открыл носящую его имя реакцию получения органических соединений, содержащих кратные связи между атомами углерода. Реакция основана на разложении сложных эфиров ксантогеновых кислот. Применение этого метода привело к открытию новых углеводородов (альфа- н бета- туйенов, борннлена, изолимонена и других). 1934 25 апреля Совнарком СССР принял постановление о переводе Академии наук СССР из Ленинграда в Москву. Николай Николаевич СЕМЕНОВ (род. в 1896 году) опубликовал монографию «Цепные реакции». Это была первая всесторонняя теория цепных реакций; ученый показал их широкое распространение в химических процессах. За исследования в области цепных реакций Н. Н. Семенов в 1956 году был удостоен Нобелевской премии. Фредерик ЖОЛИО-КЮРИ A900—1958) и Прей ЖОЛПО-КЮРП A898—1956) открыли явление искусственной радиоактивности. Это отрытие начало новую эпоху в радиохимии и ядерной химии. В 1935 году его авторы были удостоены Нобелевской премии. 1939 Маргарита ПЕРЕ открыла в продуктах радиоактивного распада урана элемент с атомным номером 87, который назвала францием. Известно восемнадцать изотопов франция. Наиболее долгоживущие из них — 223Fr и 2,2Fr. Они имеют периоды полураспада 21 и 19,3 минуты. По химическим свойствам франций — ближайший аналог цезия. 1944 Гленн СИБОРГ и его сотрудники синтезировали элементы с. атомными номерами 95 (америций) и 96 (кюрий). В настоящее время известно тринадцать изотопов америция и четырнадцать изотопов кюрия. Доктор химических наук профессор С. А. ПОГОДИН
Ш кабинета врача идет эксперимент. Ребенка подают матери и наблюдают, как она прижмет его к груди Снимки из журнала «Scientific American»
В зарубежных лабораториях 65 Сердце матери Ли СОЛК Несколько лет назад я неожиданно заинтересовался вопросом, который на первый взгляд не имеет никакого отношения к моей специальности — психологии. Психологические исследования свидетельствуют, что в проявлении эмоций важную роль играет гипоталамус — небольшой орган, расположенный в нижней части мозга. Однако я вновь и вновь подмечал, что писатели и поэты всех времен и народов, говоря о вместилище самых сильных чувств, например любви, неизменно упоминают совсем иную часть человеческого организма — сердце. Сердце 3 Химия и Жизнь, № I
66 В зарубежных лабораториях связывают с любовью не только в романах, стихах и песнях, но и в обычных разговорных выражениях: «люблю тебя всем сердцем», «сердечные страдания», «разбитое сердце» и так далее. Когда я попробовал уточнить эти .выражения на основе своих профессиональных знаний, то получилось что-то совсем не то: «люблю тебя всем гипоталамусом», «разбитый гипоталамус»... Не лучше вышло и тогда, когда я попробовал представить себе поздравительную открытку с изображением гипоталамуса, пронзенного стрелой. Вскоре я оставил эти попытки, но'остался в недоумении: почему же все-таки любовь так часто связывают с сердцем? И по мере того как я продолжал свои наблюдения, мое уважение к народной мудрости все росло. Однажды в зоопарке я заметил, что сидящая в клетке макака-резус прижимает новорожденного детеныша вовсе не к гипоталамусу, а к сердцу. Больше того, в 40 случаях из 42 та же макака держала детеныша именно у левой стороны тела и только в двух случаях— у правой. А не может ли быть, подумал я, что выражение «прижать к материнскому сердцу»— не просто ходячая фраза? И пе является ли этот интуитивный жест отражением какого-то психобиологического процесса? Просмотрев научную литературу, я убедился, что подобной проблемой еще никто не занимался. Тогда я решил поставить эксперимент, который должен был ответить на вопрос: что делает женщина-мать, когда ей подают новорожденного ребенка? Из 255 матерей, которых я наблюдал, 83% держали ребенка слева у груди или у левого плеча и только 17% —справа. Я наблюдал также за 32 матерями-левшами: 78%) из них держали ребенка слева и 22% — справа. Когда я спрашивал матерей, почему они держат ребенка слева, они, ненадолго задумавшись, отвечали: «Я левша, и мне так удобнее его держать» или «Я не левша, и поэтому, когда я держу ребенка слева, у меня свободна правая рука». Я понял, что и те и другие бессознательно пытаются объяснить какими-то разумными доводами свою автоматическую реакцию, которая никак не связана с тем, левши они или нет. Независимо от меня И. Вейленд из университета Южной Калифорнии тоже заинтересовался тем, как матери держат своих детей. Для сравнения он наблюдал за людьми, несущими свертки примерно такого же размера и веса, как новорожденный ребенок. Вейленд подмечал, в какой руке держат свертки покупатели, выходящие из магазина через автоматические двери (эти двери не надо толкать рукой — они открываются сами). Из 438 взрослых людей ровно половина несла покупки в правой руке, я половина — в левой. Вейленд объясняет это тем, что сверток с покупками не вызывает у человека беспокойства, которое он испытывает, держа на руках ребенка. Но, может быть, состояние беспокойства всегда заставляет человека держать любой предмет в левой руке? Чтобы проверить такое предположение, Вейленд и его коллега 3. Спербер перенесли наблюдения в кабинет зубного врача. Здесь большинство людей испытывает беспокойство. Вейленд и Спербер предлагали -пациентам держать во время лечения зубов маленький резиновый мячик. Каждому больному говорили: «Боль ощущается слабее, если вы сосредоточите внимание на каком-нибудь действии, например если будете прижимать этот мячик предплечьем к груди...». Эксперимент показал, что левой рукой больные пользовались гораздо чаще, чем это можно было бы объяснить случайным совпадением. Так было даже
Сердце матери 67 тогда, когда зубной врач работал с левой сторЪны от больного и держать мячик слева было неудобно. В другом эксперименте Вейленд и Спербер предлагали женщинам подержать у груди небольшую подушку. Выполняя просьбу, испытуемые не отдавали никакого предпочтения левой стороне. Но когда их просили вообразить, что это не подушка, а ребенок, находящийся в опасности, большинство немедленно перекладывало подушку к левой стороне груди. Дополнительные эксперименты убедили Вейленда и Спербера, что такая особенность поведения диктуется не только беспокойством, она проявляется и тогда, когда человека просят просто вообразить, что он держит не подушку, а ребенка. Начав свои исследования, я обратил особое внимание на картины и скульптуры, изображающие взрослого человека с ребенком на руках. Я изучил в музеях и художественных галереях 466 таких произведений искусства, и в 373 случаях (80%) ребенок был "изображен у левой стороны груди. Тогда я начал просматривать фотографии и репродукции произведений искусства разных стран и разных культур и на очень многих из них обнаружил эту же характерную особенность. Когда меня спрашивали, что все это может означать, я долгое время затруднялся ответить что-нибудь вразумительное и говорил, что просто подметил факт, ранее не встречавшийся в научной литературе. Но потом я обратил внимание, что некоторые матери ведут себя вовсе не так, как подсказывали мои наблюдения. Это были матери, приносившие мне на осмотр недоношенных детей; очень часто они держали ребенка справа. Конечно, мать недоношенного ребенка может по многим причинам вести себя иначе, чем обычная мать. Но наиболее вероятным казалось следующее. Недоношенных детей сразу после родов изолируют от матери на довольно длительное время. Я решил проверить, не сказывается ли это на отношении матери к своему ребенку. Было обследовано 115 матерей, которые из-за преждевременных родов или по иным медицинским соображениям были сразу разлучены с детьми на сутки и более. Контрольная группа B86 человек) была подобрана из матерей, которые общались со своим ребенком в первые же 24 часа его жизн-и. Процедура для всех испытуемых была следующая. Экспериментатор приглашал мать с ребенком в кабинет. Матери сообщали, что проводится научное обследование, и спрашивали, согласна ли она в нем участвовать. Затем экспериментатор брал ребенка на руки и снова отдавал его матери, поднося его точно к центру ее груди. При этом он следил, как она будет его держать. Данные эксперимента поразительно четко подтвердили наши прежние результаты. Матери из контрольной группы, которых не разлучали с детьми после родов, явно предпочитали держать ребенка с левой стороны G7%) - Наоборот, матери, пережившие длительную разлуку с ребенком, не проявляли такого постоянства: 53% из них держали ребенка слева, а 47%—справа. Ясно, что [длительная разобщенность с ребенком после родов влияет на поведение матери. Мы предположили, что если общение с ребенком оказывает на женщину столь определенное влияние, то и в экспериментальной группе должна быть разница между матерями, родившими первого ребенка и имевшими уже нескольких детей. Это различие, действительно, было обнаружено: те матери из экспери- 3*
68 В зарубежных лабораториях ментальной группы, которые раньше уже имели ребенка и общались с ним сразу после родов, стремились держать и следующего ребенка с левой стороны. А матери, родившие впервые, почти одинаково часто держали ребенка то справа, то слева. Затем мы решили проверить, насколько важна длительность изоляции матери от ребенка. Мы разделили матерей, родивших впервые, на две группы: в одной разлука исчислялась одним — семью днями, в другой была больше недели. Оказалось, что длительность изоляции мало влияет на поведение матери. Очевидно, критический период — первые 24 часа после родов. Возможно, это явление в какой-то степени подобно импринтингу* у птиц и животных. Чтобы выяснить, не играет ли здесь роль преждевременность родов, мы сравнили данные о матерях с недоношенными и с нормальными детьми; в обеих группах обнаружилась одна и та же тенденция. Это доказывает, что на поведении матери сказывается именно изоляция от ребенка, только что появившегося на свет. Возможно, благодаря какому-то физиологическому механизму мать после родов находится в состоянии повышенной восприимчивости, и в этом состоянии общение с ребенком служит толчком к формированию определенной привычки. Когда мать держит ребенка слева у груди, она прижимает его к области сердца. Естественно, возникает воп- * Импринтинг, нли запечатление,— специфическая форма научения животных, при которой в первые дни после рождения в их памяти на всю жизнь фиксируются отличительные признаки некоторых окружающих объектов, требующих определенного поведения со стороны животного (например, признаки родителей, естественных врагов, пищевых объектов и т. п.).— Прим. перев. рос, не соответствует ли это какой- то потребности ребенка. Догадка показалась мне правдоподобной, когда я сообразил, что биение сердца матери — это первый звук, который ребенок слышит до появления на свет. Находясь в материнском организме, ребенок постоянно ощущает ритм сердца матери, передающийся через аорту и околоплодную жидкость. Все это время ребенок надежно защищен от внешнего мира, который обрушивается на него сразу же после родов незнакомыми, диссонирующими, неритмичными звуками. Возможно, еще во внутриутробном периоде у ребенка возникает ассоциация между биением сердца матери и отсутствием всяких неприятных ощущений, а может быть, происходит импринтинг ритма сердцебиения, так что позднее подобные звуки подсознательно ассоциируются с самыми ранними переживаниями. Здесь можно вспомнить о музыкальных ритмах, известных всему человечеству. От примитивного барабанного боя у дикарей до симфоний Моцарта — везде ритмы поразительно напоминают удары сердца. Чем примитивнее культура, тем точнее музыкальный ритм воспроизводит настоящее сердцебиение. Итак, биение материнского сердца занимает прочное место в мироощущении плода и может связываться у него с ощущением благополучия. Этим можно объяснить — с психобиологической точки зрения — универсальное воздействие музыки на самых разных людей. Чтобы выяснить, соответствует ли стремление матери прижимать дитя к сердцу потребностям самого ребенка, я провел эксперимент в одной из больниц Нью-Йорка. Здесь, в специальной палате для новорожденных, днем и ночью непрерывно воспроизводились звуки нормально-
Сердце матери 69 го сердцебиения взрослого человека G5 ударов в минуту при громкости 85 децибел). В начале эксперимента мы предполагали для контроля подвергнуть другую группу новорожденных действию ритмических звуков, отличающихся от нормального сердцебиения, например учащенного сердечного ритма A27 ударов в минуту). Однако новорожденные немедленно начинали проявлять беспокойство и стали чаще плакать. Такая же реакция наблюдалась, когда в аппаратуре случайно возникало какое-то постороннее шипение. Поскольку самые ранние переживания имеют огромное значение для дальнейшего развития ребенка, мы прекратили контрольный эксперимент и для сравнения стали просто наблюдать за группой детей, не подвергавшейся никаким звуковым воздействиям. В экспериментальной группе было 102 ребенка, в контрольной — 112. Критериями оценки мы выбрали изменение веса детей, количество высасываемого ими молока и продолжительность плача. В палате'был установлен магнитофон, который каждые 7 минут автоматически включался и в течение 30 секунд записывал звуки, слышавшиеся в палате. Измерение веса начиналось на следующий день после рождения ребенка и продолжалось до четвертого дня. Мы обнаружили, что за этот период прибавили в весе 70% новорожденных, подвергавшихся действию звуков нормального сердцебиения, и только 33% новорожденных из контрольной группы. Средняя прибавка в весе в экспериментальной группе составила 40 г, а в контрольной группе'наблюдалась потеря в среднем 20 г веса. Количество полученной пищи в обеих группах существенно не отличалось. В экспериментальной группе плач был слышен в течение 38% всего времени, а в контрольной группе на него гпрнходилось около 60% времени. Эти результаты показывают, что звук нормального биения сердца, по- видимому, успокаивает новорожденных. Поскольку количество принятой пищи в обеих группах было одинаковым, прибавка в весе в экспериментальной группе, вероятно, объяснялась тем, что новорожденные здесь меньше плакали. Сокращенный перевод с английского из журнала «Scientific American», 1973,. Ns 5
I F/|1
Репортаж 71 Большая семья прабабушки Кристоферы Генеалогическая структура ^оставлс на так, чтобы предков любого быка kjk г отцовской, так н с vm* puiKKwi'r стороны можн ) бьло про^тпмть i) ЛсЗТ'ЖОн к ,ровы Крисг.ф(ри 1\ \ Л. ЦДЛ IIIПС Геш пш 1ч ск^и CTpvKTJpa fupwil ЛЭТВИт Кии ill f иЛЫ' О КЛИЧКАХ ЖИВОТНЫХ, О СУБЪЕКТИВНОМ И ОБЪЕКТИВНОМ К числу самых распространенных, самых традиционных кличек животных, бесспорно, следует отнести коровью кличку Буренка. Этимология этого слова очевидна: как еще, не мудрствуя, назвать бурую, красно-рыжую телку? Потом, должно быть, это слово потеряло изначальный смысл, и Буренками стали звать на Руси коров любой масти. Просматривая Государственные племенные книги Латвийской ССР, корреспондент ни одной Буренки не встретил. Имена зарегистрированных там коров звучали торжественно и официально: Белла Л Б 46601, или Даугава ЛБ 36245, или Диана ЛБ 41492. Еще более звучными были клички быков: Тигрис-Уллис, Уллор-Рекс, Атом-Грестис. Между тем, если где коровы и заслуживают безоговорочно клички Буренка, так это в Латвии. Пересекая республику в поезде или автобусе, то и дело видишь за окнами стада крепких упитанных коров. И все они как одна бурые. Эта порода, чистота которой — предмет особой заботы животноводов республики, так и называется: бурая латвийская или Latvijas Ьгйпа. Чтобы покончить с субъективными впечатлениями, следует упомянуть еще об удивительно вкусном и густом молоке, о пахнущей свеже- скошенной травой сметане, в которой «стоит ложка», о неописуемом вкусе взбитых сливок, которые подают в кафе Риги, Елгавы, Сигул- ды, Вентспилса... Теперь данные объективные. Бурая латвийская порода составляет 99,4% республиканского стада. Эта порода отличается высокими удоями (в среднем на одну занесенную в племенные книги корову 3,5—4 тонны молока в год с жирностью 4,1—4,3%), неприхотливостью, долголетием. За последние годы более 200 тысяч бурых коров и быков перевезены из Латвии в другие наши республики, а также в Болгарию, Румынию, Чехословакию. СТАДО В БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ЯЩИКАХ Сколько коров можно увидеть одновременно? Сотню? Тысячу? Две тысячи? Наверное, в одном стаде больше просто не бывает... Корреспонденту повезло. Он увидел за один раз все республиканское стадо — полмиллиона голов. Это случилось близ Сигулды, уна хуторе Калниабейтес, где размещается Аналитическая станция по племенной работе Латвийского научно- исследовательского института животноводства и ветеринарии. Полумиллионное стадо было аккуратно уложено в стандартные биб-
72 Репортаж лиографические ящики, которые занимали одну стенку небольшой комнаты. Сотрудники станции извлекали из ящиков «дело» нужной коро- ры (перфокарты, бумажные ленты с цифрами) и буквально засыпали окружающих цифрами и фактами из личной жизни животного. Здесь были и вес, и рост, и удои за прошлый и позапрошлый годы, и состояние здоровья, и форма вымени, и жирность молока. А живых коров на станции повидать не удалось. Не было здесь также никаких атрибутов практического животноводческого учреждения— кормов, электродоилок, бидонов с молоком. Зато была скромная, но со вкусом подобранная конторская мебель, старинные фонари и подсвечники, чеканные барельефы и витражи с пастбищами и массивными головами быков. Особого упоминания заслуживает одна деталь интерьера — большой многоцветный диск на стене, напоминающий гигантский фотоэкспонометр. Старший зоотехник станции кандидат сельскохозяйственных наук Рудольф Александрович Фол-к- манис назвал кличку некой знаменитой латвийской коровы, выполнил с помощью диска ряд несложных манипуляций и стал быстро перечислять предков упомянутого животного и по материнской, и по отцовской линиям. Через несколько минут сослуживцы перебили Рудольфа Александровича и, как потом объяснили, сделали это своевременно. Дело в том, что по упомянутому диску — своего рода генеалогической номограмме (она вывешена здесь специально для гостей), а еще точнее—по книгам, которые подготовили ученые Аналитической станции, можно проследить предков каждой латвийской коровы до шестнадцатого, а то и до двадцать второго колена. А это ни много ни мало около 60 тысяч почивших и ныне здравствующих быков и коров. Но вот что любопытно: любая ветвь генеалогического древа приводит к одной и той же легендарной корове Кристофере IV, жившей что- нибудь лет сто назад. Когда корреспондент убедился в этом, у него возник вполне естественный вопрос: кому нужна коровья генеалогия? И еще один вопрос: каково назначение упомянутой выше картотеки? «УЖ КАК Я свою коровушку люблю», ИЛИ О ПОЛЬЗЕ И БЕСПОЛЕЗНОСТИ УЧЕТА По свидетельству историков, человек уже по меньшей мере девять тысяч лет живет бок о бок с коровой. И все это время он сочетает, с одной стороны, потребительское, а с другой — какое-то трогательно-сентиментальное отношение к домашнему животному, к корове-кормилице: «уж как я свою коровушку люблю...» Похоже, что время сантиментов безвозвратно прошло: в пору интенсивного животноводства — автоматического кормления, электрического доения и искусственного осеменения — у одной доярки столько буренушек, что многих из них она просто не знает «в лицо». Словом, получение мяса и молока становится таким же индустриальным процессом, как получение яиц и курятины на птицефабриках. В этих условиях особое значение приобретает контроль за стадом и каждой коровой, учет продуктивности, кормоотдачи. Снизился удой, упала жирность молока — как ни жалко корову, ее надо выбраковывать из стада*. У производителя неважное потомство— его тоже нет смысла оставлять на племенной станции. «Держать в хозяйстве животное, которое дает тысячу литров молока в год, непозволительная роскошь,—■ говорит директор станции кандидат
Большая семья прабабушки Кристоферы 73 ,»Л ^•^^;^,.ШШ<^ *♦*, Типичный латвийский сельский пейэвж: на первом плане — стадо ладных коров бурой масти экономических наук Андрей Андреевич Цалитис. — Что это за священные коровы? Мы должны использовать все возможности животных, как на заводах используют возможности токарных станков, прокатных станов, мартенов. Поэтому мы просто обязаны знать технические возможности каждой коровы». Надо сказать, что в Латвии и племенное дело, и учет производительности издавна поставлены хорошо. За многие десятилетия в республике сложился своеобразный институт контроль-ассистентов— специально подготовленных работников, которые на местах кропотливо и добросовестно собирают сведения чуть ли не о каждом шаге каждой коровы. Казалось бы, остается только эти сведения разумно использовать. Но это далеко не просто. Во-'первых, по традиции, колхозное или совхозное стадо характеризуется огромным количеством показателей — их около полутора тысяч (запомните это число!). Надо ли говорить, что рядовой зоотехник или ветеринар тонет в море цифр? Во-вторых, добросовестно собранные сведения не всегда оказываются объективными. В зависимости от условий содержания хорошая корова может дать за год продукции и на 200, и на 2200 рублей. Нередко продуктивность, которую фиксируют контроль-ассистенты на местах, связана со случайными причинами, например, с работой той или иной доярки, а не с генотипическими особенностями животных. Сколько было случаев, когда прекрасные элитные коровы попадали в плохие ру-
74 Репортаж Крестьянин, совершивший со своей коровой путешествие через всю Латвию, чтобы заполучить племенного производителя, решил перед поездкой сфотографироваться. Прогулка с коровой через Латвию обошлась крестьянину, по ценам того времени, примерно в тонну молока. Сейчас же в хозяйствах республики стоимость искусственного осеменения коровы чуть больше рубля ки, резко снижали удои и таких коров выбраковывали. Надо ли говорить, что подобный учет приносит больше вреда, нежели пользы? ДОЧЕРИ БЫКА, ИХ СВЕРСТНИЦЫ И ЭЛЕКТРОННЫЙ ШПИОНАЖ Начиная с 1965 года Аналитическая племенная станция в Сигулде стала собирать составленные по специальной форме рапортички контроль-ассистентов со всей республики, перерабатывать эти отчеты и обсчитывать сначала на счетно-аналитических, а потом и на электронно-вычислительных машинах. Машинный обсчет позволил сделать то, что было не под силу самым опытным селекционерам: иа каждую корову, на каждый год ее жизни были заведены отдельные перфокарты, где указаны экстерьер животного, продуктивность, подробнейшая родословная, оценка вымени в баллах, легкость доения — тоже в баллах, перенесенные болезни, жирность молока и многое-*м ногое другое. Та'к возникла картотека, о которой уже рассказано. Но это не все. Машинный обсчет позволил выполнить самые разнообразные статистические разрезы каждого стада, дать такие сведения о колхозных и совхозных коровах, о которых зоотехники на местах прежде не могли и мечтать. Потомство одного производителя, или, как говорят селекционеры, до-
Большая семья прабабушки Кристоферы 75 Видис-Талей — производитель класса элита- рекорд. У его многочисленных дочерей и внучек высокие удои, жирное молоко чери быка (их, дочерей, при искусственном осеменении у одного быка может быть до семидесяти тысяч) рассеяно по разным стадам, фермам, колхозам и совхозам. Сопоставить продуктивность сестер обычными методами очень хлопотно. С помощью же ЭВМ ничего не стоит составить специальную ведомость на дочерей каждого быка. И сразу же становится ясно, где дочери дают больше молока и телят, меньше болеют, словом, где им живется лучше, где за ними хорошо и умело ухаживают. Или другая статистическая сводка, так называемый анализ по сверстницам — сравнение дочерей разных быков. Она позволяет сделать вывод о преимуществах и недостатках отцов-производителей. «Мы в «глаза не видим стадо,— говорит А. А. Цалитис, — а знаем о каждой корове больше, чем доярки, зоотехники и ветврачи, которые с животными работают. Таблицы, которые мы составляем для хозяйств, полушутя-полусерьезно называют кое-где электронными шпионами...» Вот только два примера такого «шпионажа»... Нормальная корова должна впервые отелиться, когда ей исполнится 24—25 месяцев. Каждый потерянный месяц приносит ощутимый убыток— 10 рублей и 250 килограммов молока на одну корову. Это хорошо известно зоотехникам. И все же оптимальные сроки не всегда выдерживаются, бывает, что запаздывают с осеменением животных, бывает, что осеменяют неудачно. Электронный контроль бесстрастно фиксирует промахи (в виде списков телок, которые перешагнули двухлетний
76 Репортаж возраст) и сообщает руководителям хозяйств, во сколько эти промахи обошлись. В общем, многим колхозам и совхозам пришлось подтянуться. В среднем по республике возраст первотелок сократился на полтора месяца, что дало годовой экономический эффект, исчисляемый 700 тысяч рублей и 15 тысяч тонн молока. Другой пример. На сигулдской станции анализируют причины, що которым коровы выбраковываются из стада. Если это делается в основном из-за низкой продуктивности животных, значит, зоотехники и ветеринары работают хорошо, своевременно выявляют нерентабельных в молочном хозяйстве коров. Если же главная причина отсева —травмы и болезни, значит, животноводы работают неважно, квалификация их невысока. Электронные донесения весьма полезны, но далеко не всегда приятны руководителям хозяйств. И все же уже нескольке лет все хозяйства Латвии заключают с сигулдской станцией ежегодные хозяйственные договоры на анализ и статистическую обработку сведений из жизни коров. Платят они за это гроши—10—16 копеек с коровьей головы, а получают, надо думать, значительно большую прибыль. Зачем иначе тратить деньги, пусть даже небольшие? Будем считать, что на вопрос «зачем нужно стадо в библиографических ящиках?» мы ответили. Остался открытым пока вопрос о родословных. РОДОВИТОСТЬ и плодовитость В начале тридцатых годов один латышский крестьянин нанял грузовик, загнал в кузов свою Буренку и повез ее через всю Латвию на свидание с быком, о котором имелись самые лестные для него (быка) отзывы. Сохранилась фотография, зафиксировавшая старт этого необычного пробега. Еще несколько лет назад латвийские селекционеры использовали ее для пропаганды искусственного осеменения. Сегодня, чтобы заполучить племенного производителя, не нужно выводить корову за ворота фермы. Семя лучших быков-красавцев класса элита-рекорд консервируется при температуре жидкого азота и в любой момент может быть использовано по назначению. В республике создан банк семени выдающихся производителей, в активах этого банка около полумиллиона доз. В этих условиях особенно важно знать родословную каждого животного, которое оставлено на племя. Не зная происхождения быков и коров, можно по ошибке скрестить близких родственников, а инбридинг — тесное внутриродовое скрещивание, как известно, ухудшает породу, приводит к появлению слабого малопроизводительного потомства. Но этим не исчерпывается значение коровьей генеалогии. «Судьба телок и бычков разная,— напоминает заведующий селекционной группой сигулдской станции кандидат биологических наук Зие- донис Альфредович Грислис. —Почти все телки, кроме зоотехнического брака, вливаются в молочное стадо, а представители сильного пола обречены уже при рождении. Оставляют лишь самых лучших бычков, потенциальных производителей. Но как их выбрать? По экстерьеру? Этот критерий очень часто приводит к ошибочным выводам. Иной красавец дает худосочных дочерей, от которых хозяйствам одни убытки. Нам приходится отбирать бычков для племенных станций, оглядываясь на предков животных. Очень важна оценка по матерям быков. Если у них были высокие удои, жирное молоко, скорее всего внучки
Большая семья прабабушки Кристоферы 77 тоже не подведут. А нередко имеет смысл заглядывать в прошлое еще глубже. Мы же имеем возможность учесть всех предков. Для этого достаточно посмотреть на бирку, что висит на коровьем ухе, и заглянуть в генеалогическую структуру». В общем, латвийские селекционеры занимаются коровьей генеалогией вовсе не из суетного снобизма. Уверенная ориентация в сложных семейных отношениях огромной семьи прабабушки Кристоферы позволяет им получать больше мяса и молока, вести научную и селекционную работу на прочном фундаменте. Остается добавить, что изучение генеалогии — далеко не пассивная работа. За последние годы в Латвии тщательно по старым документам проверили родословные 1041 производителя, чья родовитость и плодовитость вызывали подозрения. В самых сомнительных случаях прибегли к анализу крови. У 164 быков группы крови не совпали с группами крови предполагаемых предков и ныне здравствующих родственников (совпадение было бы надежным свидетельством родства), не соответствовали записям в племенных книгах, не свидетельствовали о древности рода. Таких быков перестали использовать на станциях искусственного осеменения. Говорят, что это мероприятие предупредило появление в стаде 250 тысяч дойных коров неизвестного происхождения. БЫКА ЗА РОГА, ИЛИ СИЛА ДОКУМЕНТА В ВЕК ЭЛЕКТРОНИКИ Мы рекомендовали читателю запомнить число параметров, характеризующих молочное стадо и применяемых в животноводстве для учета и планирования: 1500. В конце прошлого года сотрудники сигулдской станции в порядке эксперимента предложили, что называется, взять быка за рога: выбрать из 1500 параметров 120 самых важных и всю дальнейшую работу вести, опираясь только на них. Эксперимент был поставлен в Огрском районе Латвии и успешно проводится вот уже год. Эксперимент в Огрском районе — первый этап, первая очередь создаваемой в Латвии автоматизированной информационной системы «Се- лэкс» (селекционно-экономическая система). Впервые целая отрасль хозяйства (и одна из важнейших отраслей) республики будет охвачена самым современным способом управления. Причем, заметьте, автоматическая система замкнет не просто несколько десятков хозяйств, а полмиллиона самостоятельных предприятий — именно так следует рассматривать каждую корову с ее ярко выраженной биологической и производственной индивидуальностью. Ежемесячно ЭВМ «Минск-22» обсчитывает донесения контроль-ассистентов Огрского района и выдает управляющие и информирующие сигналы: простыни-отчеты по району в целом, по каждому хозяйству и стаду. Зоотехники получают списки, где указана продуктивность коров, их распределение по классам и прогноз их удоев на ближайшее время. В других списках перечисляются животные, сбавившие удои, те самые «священные» коровы, о которых говорил А. А. Цалитис. В соответствующих ведомостях поимённо названы стельные коровы, осемененные коровы, которых нужно обследовать на стельность, неудачно осемененные коровы, которых нужно записать на прием к ветврачу. Есть отдельные списки дочерей каждого быка с записью удоев и жирности. Есть таблицы первотелок и перечни коров, заканчивающих свою жизнь в стаде. В специальных таблицах перечислены животные с затянув-
78 Репортаж шимся сервис-периодом (время от отела до следующего осеменения) или сухостоем (период перед отелом, когда корова не дает молока). Словом, все, что должны знать животноводы о своих подопечных, разложено здесь по полочкам — спискам, таблицам, отдельным колонкам. Понятно, что сами по себе эти списки и таблицы не воздействуют на животноводческую технологию, электрические сигналы не бегут по проводам от ЭВМ к каждой корове. Но списки и таблицы служат для зоотехников сигналами, подробнейшей, детализированной программой оптимальной деятельности на ближайший месяц. В основе системы «Селэкс» — тщательно продуманный и разработанный, точный, лаконичный документ. В АСУ он приобретает особую силу: предметом научного исследования должны стать и форма учетных бланков, и даже число копий. Во всех хозяйствах по сию пору факт рождения теленка фиксируется несколько раз: ветврачом, зоотехником, дояркой, бухгалтером, контроль-ассистентом. Все это было нужно. Но оформление документов отнимает у животноводов добрую половину рабочего времени. Учет в системе «Селэкс» предельно прост: каждое событие — осеменение, отел, выбраковка из стада — фиксируется один раз. И этот акт служит одновременно и для учета стада, и для ветеринарных целей, и для начисления зарплаты зоотехникам, дояркам, техникам-осемените- лям. Сила современного, составленного по науке документа достаточно наглядна: почти на 20% сократился обслуживающий персонал на фермах и племенных станциях. Но и этим не ограничивается значение системы. С помощью многочисленных статистических разрезов она позволит выявить узкие места в животноводстве Латвийской ССР, вскрыть резервы. Автоматическая система ляжет в основу планов и прогнозов по производству мяса и молока, а значит, по загруженности мясных комбинатов и молокозаводов, а значит, и по обороту торговли. И последнее. «Селэкс» может стать ячейкой, моделью, первым звеном единой всесоюзной автоматизированной системы информации о молочном животноводстве, системы, в которой будут учтены все наши Буренки независимо от их масти— бурые, красные, черные, пегие... М. ГУРЕВИЧ, специальный корреспондент «Химии и жизни»
Сенсация 79 Как вывести мохнатую зверушку В Иркутском институте органической химии разработан препарат, который стимулирует рост шерсти у животных. Врачи-косметологи приступили к его клиническим испытаниям. Не ока жется ли этот препарат долгожданным средством от облысения? Мы любим братьев наших меньших, особенно мохнатых. Густошёрстые собаки, пушистые коты и кошки — они такие теплые и домашние... Похоже, что наша тяга к пушистым домашним животным теперь будет полностью удовлетворена. По желанию хозяина, самый, что называется, драный кот станет лохматым, как сенбернар. Для этого достаточно в течение месяца втирать в кожу животного нли же подмешивать ему в пищу биологически активный кремпийорганиче- ский препарат, разработанный в Иркутском институте органической химии СО АН СССР. Создатели препарата — член-корреспондент АН СССР Михаил Григорьевич Воронков и кандидат химических наук Валерий Михайлович Дьяков. Начальные буквы их имей и образова- Обычные морские свинки — зверьки с довольно короткой гладкой шерстью. А этойг прошедшей курс лечения «Миввлом», впору заплетать косички и зввязывать бант ли название нового средства — «Ми вал». Как водителя, первыми, кто испытал на себе действие «Мивала», оказались морские свинки. Обычно у этих гладкошёрстых зверьков длина шерсти не превышает одного-двух сантиметров. После месячного потребления препарата свинки обросли густой-пре- густой шерстью, длина которой достигает тринадцати сантиметров. (Эксперименты на животных проводили доктор биологических н аук А. Т. Платонова и аспирантка Е. В. Половникова.) Результат, полученный на морских свинках, конечно, любопытен сам по себе. Но практическое значение препарата выходит далеко за пределы декоративного собаководства (кошково детва, свинководства, если такие термины корректны). Ведь с помощью «Мивала» можно, наверное, выращивать норок и песцов, с невиданно густым, теплым и красивым мехом, тонкорунных овец, с которых будут снимать десятки килограммов шерсти. Усолье-Сибирский химико- фармацевтический комбинат уже выпустил экспериментальную партию препарата, которая отправлена на опытную пушную ферму. Вскоре начнутся эксперименты и иа овцах. Есть, наконец, еще одно, пока гипотетическое применение «Мивала». Оно не даст никакого народнохозяйственного эффекта, н все-таки его важность трудно переоценить. Миллионы мужчин на всех континентах с огорчением глядят в зеркала на свои поредевшие прически, хитроумно зачесывают волосы на обнажившиеся места и терпеливо ждут, когда появится надежное и эффективное средство от облысения. Поэтому «Мивалом» заинтересовались и врачи-косметологи; иедавио они приступили к его клиническим испытаниям. А вдруг созданный иркутскими химиками препарат окажется этим долгожданным средством? М. КРИВИЧ
ъат > &$ё*\ SX, '^#^£^
Земля и ее обитатели 81 Не все рыбы холоднокровны Первым о теплых рыбах сообщил английский врач Джон Дэви. В 1835 году ои путешествовал в тропиках. Матросы корабля, на котором плавал Дэви, нередко ловили для себя рыбу. Как-то, рассматривая тунца- скипджека, Дэви обратил внимание, что у этой рыбы красное, как у млекопитающих, мясо и очень много крови. Измерив температуру нескольких тунцов, Дэви к своему удивлению убедился, что они на 10° теплее воды, в которой их поймали. Спустя многие годы после сообщения Дэви я и мои коллеги из Океанографического общества довольно долго наблюдали за теплокровными рыбами. Чтобы понять, насколько это удивительно, давайте немного поговорим о рыбьей холоднокровности. Почему громадное большинство рыб не теплее воды? Предполагали, что это объясняется потерей тепла с поверхности рыбьего тела, но оказалось, что это не так. Более вероятная причина — потери тепла в процессе дыхания, что, однако, тоже не бесспорно. Вода бедна кислородом, в ее литре обычно в 40 раз меньше кислорода, чем в литре воздуха, а теплоемкость воды в три тысячи ра'з больше теплоемкости воздуха. Поэтому, На микрофотографии теплообменника тунца изображены силуэты стремительных теплокровных рыб. Герой статьи — тунец скипд- жек — самый маленький добывая кислород из воды, животное должно терять во много раз больше тепла, чем при добывании того же количества кислорода из воздуха. Кислород из воды, которая прошла через жабры, диффундирует в венозную кровь, нагнетаемую сердцем. А эта кровь подогрета телом рыбы. Но пока кровь в жабрах насытится кислородом, она непременно станет такой же холодной, как вода. Потом обогащенная кислородом холодная кровь возвратится в кровеносную систему рыбы. Но температура рыбы из-за окислительных процессов, из-за использования кислорода поднимается только на градус. Это тепло, этот градус сразу же теряется при новом проходе крови через жабры. Вот и выходит, что рыба просто не может быть теплее воды. Правда, любое усилие рыбы вызывает прилив метаболического тепла, но при этом требуется больше кислорода, что, естественно, приводит к еще большей потере тепла в жабрах. Так что, будь рыба спокойной или суетливой, она всегда останется холодной. А тунцы и макрелевые акулы как бы пренебрегают общими для рыб законами. В их кровеносной системе есть специальное устройство— так называемая rete mirabile — чудесная сеть, состоящая из тесно сплетенных вен и артерий. В 1831 году, на последнем году своей жизни, великий Жорж Кювье обнаружил эту сеть у тунца. Четырьмя годами позже, в тот самый год, когда Дэви мерил температуру тунцов-скипдже- ков. немецкий анатом Иоганн Мюллер описал подобную структуру у другого вида тунца. Чудесная сеть работает как теплообменник, действующий по принципу противотока. Артерия, выходящая из жабр, разветвляется на множество тоненьких сосудиков и переплетается с сосудиками теплой венозной кровп. Тонкие стенки сосудов легко пропускают тепло. Поэтому венозная кровь остывает внутри рыбы и тепловых потерь в жабрах почти нет. А артериальная кровь, подогревшись в чудесной сети, попадает в ткани почти такой же теплой, как сами ткани. И самое любопытное то. что стенки сосудов достаточно тонки для теплообмена и
82 Земля и ее обитатели Различия в строении кровеносной системы холоднокровных (вверху) и теплокровных рыб весьма велики вместе с тем достаточно толсты, чтобы не пропустить молекулы кислорода из артериальной крови в венозную. Главное преимущество теплого тела — это повышенная мощность мышц. Если разница в температуре двух одинаковых мышц 10°, то более теплая мышца сокращается и расслабляется в три раза быстрее холодной, следовательно, она генерирует трехкратную мощность. Вода — плотная и вязкая среда, и для быстрого движения здесь нужна не только совершеннейшая гидродинамика тела, нужны и мощные мышцы. И вот хищные тунцы и макрелевые акулы нашли дополнительный источник мощности: наиболее важные теплообменники снабжают теплом сильные плавательные мышцы. Мышцы позвоночных животных обычно сотканы из темных и светлых волокон. В темных волокнах высокая концентрации пигментов, участвующих в переносе кислорода, и окислительных ферментов. Темные волокна обильно снабжаются кровью. В светлых же волокнах крови меньше, они могут работать и без кислорода, восстанавливаясь потом в моменты отдыха. Непрерывно работающие мышцы, например сердечная, почти целиком состоят из темных волокон. А в мышцах, работающих редко и недолго, темных волокон мало или нег вовсе. Кто хоть раз разделывал рыбу, знает, что эти два типа мышц хорошо видны в ее продольной мускулатуре. Например, у тунцов темная мышца расположилась широкой полосой вдоль хребта. Она может работать непрерывно и быстро: кровь к ней поступает лишь после того, как пройдет чудесную теплообменную сеть. Эта мышца — самая теплая в теле рыбы. Кровоснабжение мышц тунца как бы вывернуто наизнанку. Центральная артерия п центральная вена — уже не главные кровеносные сосуды. Их роль выполняют сосуды, идущие прямо под кожей, по паре с каждой стороны хребта. От этих главных сосудов ответвляется множество сосудиков диамет-
Не все рыбы холоднокровны 83 ром в 0,1 мм. Сплетение этих сосудиков, артерии и вен и образует чудесную сеть, которая вплотную прилегает к верхней и нижней поверхности самой сильной мышцы. Это и есть теплообменник, гарантирующий уютное тепло темной мышце. Холодный конец теплообменника близок к поверхности рыбы, а теплый упрятан глубоко внутрь тела, чтобы свести к минимуму потерн тепла. У тунцов есть и другие теплообменники, которые обслуживают органы брюшной полости, например печень. А внутренности некоторых хищных макрелевых рыб снабжают кровью те артерии, которые не развиты у большинства других рыб. Эти артерии проходят в пространстве, известном под названием «печеночный синус»- Здесь теплая венозная кровь течет от внутренностен обратно к сердцу. Артерии ветвятся внутри печеночного синуса до тех пор, пока не заполнят его губкообразной массой из тонких сосудов. Получается, что холодная кровь внутри рыбы обогревается в ваине венозной крови. Однако внутренности могут быть нагреты и до температуры самой теплой мышцы и едва превышать температуру воды. Сильнее всего согреваются они во время пищеварения: хищники торопятся набрать силу. Всегда ли тунцы теплые? Л\огут ли они поддерживать температуру тела на постоянном уровне или согреваются и остывают вместе с водой? Чтобы ответить на это, мы мерили температуру мышц тунцов у Багам и Ньюфаундленда. Оказалось, что тунцы хорошо управляют своей температурой: рыбы из жарких тридцатиградусных вод Багам были лишь на несколько градусов теплее воды, а ш тунцы из семыградусных вод севера — на 20° теплее воды. Есть всего два способа, с помощью которых животные регулируют температуру тела. Первый — быстрая подстройка к изменениям внешней среды. Так поступают птицы и млекопитающие, которые меняют скорость тепловых потерь (в холод птицы сидят нахохлившись) или генерируют дополнительное тепло метаболизмом, усиливая обмен веществ. Другой способ — это медленная акклиматизация, когда холоднокровные животные подстраивают свой образ жизни к меняющейся температуре и в их телах начинаются клеточные и ферментные изменения. Чтобы выяснить, каким из этих механизмов пользуются тунцы, мы проверяли температуру тела рыбы во время ее плавания из теплых в холодные воды. Мы пользовались акустическими передатчиками с аккумуляторным питанием. Срок службы такого прибора — от одного до трех дней, а дальность действия — около пяти миль. Все устройство монтировалось на маленьком гарпуне, который мог легко пройти сквозь толстую кожу рыбы при минимальном ранении мышц. Передатчики посылали сигналы, соответствующие температуре рыбы и воды. А гидрофон позволил нашему судну следовать за тунцом. Такими передатчиками мы снабдили 14 тунцов. Самое длительное наблюдение за одной из подопытных рыб продолжалось 54 часа, за это время рыбина уплыла на 130 миль от берега. Вскоре мы убедились, что тунцы, как и говорили нам промысловые рыбаки, стараются избегать, если возможно, температурных перемен: обходили термо- клнны — места с резким градиентом температуры воды. В конце концов нам повезло: мы просунули передатчик в желудок 600-фуитового тунца. Во время этой процедуры с ним обращались довольно грубо. Может б.^ть, из-за этого он сразу же прошел термоклин и вошел в воду, температура которой была на 14° С ниже. Несмотря на очень холодную воду, желудок рыбы не остыл ниже 18° С. Значит, тунец действительно способен к терморегуляции. Но каким образом рыба добивается этого, мы пока не знаем. £ще лучше вел себя второй тунец с датчиком в желудке. Когда его отпустили, в его желудке было 19е С. Вскоре температура желудка начала расти. Через день в желудке было 26°, хотя температура воды оставалась той же. Может, рыба пыталась переварить передатчик? По материалам статьи Ф. Кери в журнале «Scientific American», .1973, № ?
\ \.\ r -*•*
Что мы едим Многие предпочитают мармелад О. ЛИБКИН \j .Нынче очень М-ЮП1 Дпуиогие-безрогис ^Предпочитают мармелад. \ также настнлх \. МИЛН БаллаДа о королевском бутерброде Перевод С Я. Маршака Строки эпиграфа, возможно, вызвали у вас вполне определенную ассоциацию: либо посыпанную сахаром конфету, либо густой темно-желтый пласт яблочного мармелада. Ваша ассоциация неверна. Артур Милн — англичанин, а в представлении англичан (французов, американцев, итальянцев и т. д.) мармелад — это нечто вроде джема. (Появление же в английской балладе пастилы— явная вольность переводчика: за границей пастилы нет, "это сугубо русское лакомство.) Однако вернемся к мармеладу. Не к зарубежному, а к тому, который мы едим. 85 В ЧЕМ ЗАБЛУЖДАЮТСЯ СЛОВАРИ Прежде чем отправиться к специалистам по мармеладу, работающим во Всесоюзном научно-исследовательском институте кондитерской промышленности, автор заглянул в толковые словари. Все они утверждали, что мармелад делают из фруктов и сахара. — Сахар в мармеладе обязательно есть, — подтвердили специалисты, — но это вы знаете и без нас. А насчет фруктов вас информировали неточно. По меньшей мере половина мармелада к фруктам никакого отношения не имеет. Мармелад без фруктов называется желейным. Обожаемые детьми (и потому дефицитные) лимонные и апельсиновые дольки не содержат ни лимонного, ни апельсинового сока. Они состоят из сахарного сиропа, ароматизаторов и пищевых красителей. И, естественно, в них есть еще одно вещество — то, что превращает сладкую жидкость в эластичный студень. (Слово «студень» в данном случае не авторская вольность и не попытка сравнения одного продукта с другим; мармелад с точки зрения коллоидной химии — типичный студень.) Издавна для приготовления студней пользовались либо желатиной, либо агаром. Кондитеры предпочитают агар — вещество, которое получают из водоросли анфельции, обитающей в Тихом океане и северных морях. Пользуются они и ага- роидом, похожим на агар; готовят его из черноморской водоросли фи- лофоры. Поскольку агар и агароид нужны не только кондитерам и их не хватает, в последние годы в дело пошли и балтийские водоросли фур- циллярии: на острове Сарема из них приготовляют фурцилларан, или балтийский агар. Описание того, как именно из
86 Что мы едим раствора образуется студень, мы опустим; так как мармелад уже зачислен в классические объекты коллоидной химии, то всех, кто заинтересуется тонкостями процесса, отошлем к учебникам или хотя бы к «Краткой химической энциклопедии». А здесь заметим лишь, что технологов интересует не только механизм образования студня, но и скорость этого процесса. Ведь они имеют дело не со студнем вообще, а с мармеладным студнем, который не должен застыть, не попав в форму, а, очутившись в ней, должен, напротив, застыть поскорее. Между тем агар и его родственники — вещества природные, состав их непостоянен и забот с ними сотрудникам мармеладно-пастильной лаборатории института вполне хватает. В ЧЕМ СЛОВАРИ ПРАВЫ В том, что известную часть мармелада делают из фруктов. Точнее, .из фруктового пюре с сахаром и патокой, без всяжого агара и агаро- ида. Но что же заставляет нежное и воздушное фруктовое пюре превратиться в упругий мармелад? То самое вещество, которое соединяет в одно целое, как бы цементирует отдельные клетки плода, — пектин. Пока фруктовое пюре варят с сахаром и кислотой (молочной, лимонной), вокруг частиц пектина образуется сольватная оболочка. У всех частиц она заряжена одина*- ково — отрицательно, значит, частицы отталкиваются друг от друга. Но затем кислота вытесняет ионы из солей, заряд частиц снижается и к тому же сахар связывает воду; так разрушается защитная оболочка. Частицы объединяются, образуя каркас студня — кружево пектиновых частиц, и в каждой его ячейке заключены все те кислые, сладкие, горьковатые, вяжущие, дубильные и ароматические вещества, из которых и состоит мармелад. Конечно же, образование студня — не единственный процесс, идущий во время приготовления мармелада. Для примера назовем еще один: образование из сахара и патоки, которую обычно также добавляют к фруктовому пюре, классической смеси двух Сахаров — глюкозы и фруктозы, называемой обычно ин- вертным сахаром. В кислой среде при высокой температуре варки инверсия сахара неизбежна, однако ее необходимо строго регулировать: избыточное количество глюкозы и фруктозы вредно. Возможно, вам приходилось видеть влажный, намокший мармелад (специалисты говорят— мармелад плачет). Плачет же он из-за излишнего количества инвертного сахара, весьма гигроскопичного: он тянет влагу и из воздуха, и из самого мармелада. АНТОНОВКА — МЕЧТА КОНДИТЕРА До сих пор речь шла о фруктах вообще; применительно к мармеладу надо говорить в основном о яблоках. Потому что именно из них и делают фруктовый мармелад, а если он из других фруктов, то тогда его называют патом. Далеко не все плоды содержат достаточно пектина, чтобы образовать хороший плотный студень со стекловидным изломом. Вне конкуренции яблоки. (Даже когда готовят, скажем, абрикосовый пат, к абрикосовому пюре подмешивают яблочное — не для вкуса, а для консистенции.) А среди яблок особняком, на недосягаемой высоте стоит знаменитая антоновка. У нее, как пишут в учебниках по кондитерскому делу, сильный пектин. Однако в последнее время рассуждения кон- «* дитеров об антоновке и ее пектине носят отвлеченный характер. Как это ни странно, но самое популяр-
Многие предпочитают мармелад 87 ное и, по утверждениям врачей, самое полезное отечественное яблоко стало редкостью. Его вытеснили другие сорта, может быть, более продуктивные, более красивые, но все. же не антоновка. И сейчас на фабриках, получив партию яблок, первым делом проверяют их способность к образованию студня: готовят образец и прикладывают к нему нагрузку. Выдержит образец хотя бы двухсотграммовое усилие — можно делать мармелад, не выдержит — надо искать другие яблоки. Или, на худой конец, смешивать культурные яблоки с дикими: тс хоть и невкусные, но по части пектина дадут кальвилям и Джонатанам сто очков вперед... Впрочем, проблему хорошего студня можно решить и другим путем— добавляя в смесь заранее выделенный из растений пектин. Использовать для этой цели яблоки вряд ли разумно, но пектин есть не только во фруктах. Советский Союз— единственная страна, где вырабатывают пектин; сырьем служит свекловичный жом — отходы сахарного производства. Я пробовал опытный мармелад, сделанный на свекловичном пектине. Вкус у него необычный: как будто яблочный мармелад смешали с желейным. МАРМЕЛАД НА ПОТОКЕ Фабрика «Ударница» известна, вероятно, всем, кто предпочитает мармелад, а также пастилу. Здесь делают мармелад всех сортов, в том числе, хотя и не так часто, как хотелось бы, с добавкой малины, смородины, клубники и т. п., законсервированных с сахаром. Все начинается с глубочайших и высочайших старинных подвалов, отделанных на современный манер кафельными плитками. Здесь достают из бочек замороженные или законсервированные свежие яблоки и прошпаривают их, чтобы стали мягкими и чтобы не осталось микробов. Наверх, в цех, идет нежное пюре. Там его варят, перемешивая, добавляют сахар и патоку, доводят влажность до нормы и отправляют в один из двух агрегатов. Из первого выскакивают аккуратные коробочки с пластовым мармеладом, из второго—четырехугольные конфеты, желтые и зеленые. Желтый цвет естественный, а зеленым он становится после того, как в смесь добавляют самую малость синего красителя — индиго. (Раньше делали и красный яблочный мармелад, теперь перестали—амарант запрещен, а новых растительных красителей еле хватает на то, чтобы окрасить в традиционный цвет апельсиновые дольки.) Он очень липкий, этот мармелад, и его немного подсушивают. Правда, он все равно остается чуть липким, но с такими мелкими неудобствами приходится мириться... Искусственный, желейный мармелад начинает свою жизнь не в подвале, а сразу в цехе, не. очень просторном, но малолюдном: автоматизация... Обычно на кондитерских фабриках можно увидеть в достаточном количестве импортное оборудование, но на «Ударнице» его почти нет — ведь тут готовят мало известный за границей продукт. И те иностранные делегации, которые время от времени бывают на фабрике, гораздо чаще узнают новое, чем сообщают. Когда замачивают в воде и отмывают серые чешуйки агара или ага- роида, запах стоит не из приятных. Однако потом, когда чистый агар поступает в аппарат, где он варится с сиропом и добавками, запах становится обычным — мармеладным. Чтобы успеть отформовать мармелад, чтобы студень не образовался раньше времени, добавляют немного соли, снижающей кислот-
88 Что мы едим ность, и по трубопроводам горячую смесь отправляют в машины. Зрелище сотен застывающих мармеладин, медленно плывущих на конвейерной ленте с углублениями (в каждом конфета), должно тронуть сердце любителей сладкого. Густая жидкость охлаждается, подсушивается, становится полутвердой, на нее сверху обрушивается сахар и, наконец, готовые конфеты сыплются в скромный картонный ящик, устланный бумагой... На другой конвейер, без углублений, жидкость выливают в три слоя: желе, потом взбитая с яичным белком смесь, снова желе. Фигурный нож разрезает этот сэндвич на аккуратные кусочки, известные всем как трехслойный мармелад. Наконец, третий конвейер, самый внушительный,— для лимонных и апельсиновых долек. И здесь три слоя, и тоже средний слой взбитый, имитирующий белую прослойку настоя- <- щего цитруса. Слои режутся вдоль и образуют полукруглый жгут. Как только он застынет, другие ножи рассекают его, и готовые дольки сыплются вниз, на лоток. Все это производит серьезное, индустриальное впечатление. Все, кроме самих изделий: их привычней ви- 'деть в детских руках... Мармелада разных сортов у нас в стране делают много, более ста тысяч тонн в год, и с каждым -годом его будут выпускать больше. Срок его хранения не превышает обычно двух-трех месяцев, «но редко в каком магазине найдешь залежавшийся мармелад: раскупают быстро. И правильно поступают. Мармелад калориен, он очень легко усваивается, а еще (и это самое важное) он хорош на вкус и мы к нему привыкли. И потому предпочитаем его многим другим сладостям. Мармелад можно готовить и дома. Правда, домашний мармелад ие очень похож на фабричный, но, как известно, прелесть хорошего стола — в разнообразии... Классический, яблочный мармелад. 1 кг кислых яблок (желательно антоновских) варят до мягкости без сахара и протирают сквозь сито, чтобы получилось пюре. Затем кладут 600- г сахара, ставят на небольшой огонь и вновь варят, пока масса не загустеет. Время от времени массу помешивают деревянной лопаткой. Абрикосовый мармелад. Его готовят так же, как яблочный. Чтобы консистенция была лучше, рекомендуется добавить к абрикосовому пюре 30—40% яблочного. Малиновый мармелад. Свежую малину протирают, добавляют на килограмм ягод 750 г сахара и варят, помешивая, до загустения. Так же делают мармелад из винограда. Мармелад из дыни. Дыню очищают от корки, разрезают, вынимают семечки и мякоть нарезают на небольшие куски. В сыром виде их протирают, на килограмм пюре добавляют 0,5 кг сахара и варят. Такой мармелад быстро портится, его желательно пастеризовать в кипящей воде в течение 15— 20 минут, предварительно переложив мармелад в стеклянную банку. Из сваренного таким образом мармелада надо еще приготовить конфеты. Делается это просто: остывшую массу нарезают кусочками, посыпают сахарным песком и оставляют на один-два дня, чтобы мармелад подсох. Все.
Вещи и вещества 89 Валенки, валенки А. ГРИШИНА — Нужны ли в наш космический век валенки? — спросила я у одного своего знакомого — человека, никогда не принимавшего участия в экспедициях, не питающего пристрастия к бродяжничанию по заснеженным лесам и равнодушного к подледному лову. — Нужны! — последовал немедленный и уверенны»"! ответ. — Для наших краев с холодными зимами лучше»"» обуви, по-моему, еще не придумал»»... КОГДА ПРИДУМАЛИ ВАЛЕНКИ Валенки ведут свою »»стор»»ю от войлока. А про»»зводство войлока »» издел»»н »»з него возникло, вероятнее всего, вскоре после того, как человек одомашнил овцу. На основани»» проведенных недавно исследовании ученые пришли к выводу, что одомашниван»»е овец началось в IX тысячелетии до н. э. tc Ч ГДЮВ*
90 Вещи и вещества $ * *. & к* ■~dr /*' all .• ** IT I 9 Производство валенок гораздо моложе — ему не более 200 лет. Археологические, зоогеографические и сравнительно-морфологические изыскания свидетельствуют, что центром одомашнивания овец были Северное и Северо-Восточное Средиземноморье, Передняя Азия и, возможно, Кавказ. Здесь, вероятно, и возник впервые войлочный промысел. На раскопках Помпеи археологи нашли уже вполне совершенные станки и инструменты для валянии. Историки утверждают, что в Греции юноши старше 16 лет, посещавшие академии физического развития, должны были носить маленькие войлочные шапочки. На Кавказе с самых незапамятных времен делали ставшие потом знаменитыми бурки, попоны, кошмы, широкополые пастушьи шляпы. Позднее ремесло валяния перекочевало в Казахстан, Центральную и Среднюю Азию. Валенки — исконно русская обувь: впервые их стали изготовлять в Нижегородской и Ярославской губерниях, а затем промысел распространился и в другие районы России. Поначалу изготовлением валенок занимались крестьяне. Осенью, когда хлеб бывал убран и обмолочен, собирались они артелью, хозяином которой обычно становился владелец помещения для валяния. В этом помещении — большом сарае с русской печью, длинными столами и кадками для воды — они и работали, применяя столь же нехитрые самодельные инструменты из дерева. Очищенную от колючек и мусора шерсть распушивали лучком. Это доска, на которую, словно струну, натягивали туго скрученную овечью кишку. Лучок подносили к разложенной на столе шерсти и ударяли по нему деревянным бруском. От удара струна начинала дрожать, и колебания ее распушивали шерсть. Это было долгим, томительным н напряженным делом, поэтому по силам оно оказывалось лишь молодым работникам. *-ОТ
Валенки, валенки штг - ■I Распушенную шерсть укладывали слоями на чехол из ткани, получался большой войлочный чулок, намного больший, чем будущий валенок. Каким будет этот валенок в конечном счете, сильно зависело от того, насколько точно укладывали шерсть, поэтому укладкой занимался сам хозяин либо его доверенное лицо. Готовый войлочный чулок поливали холодной водой, после чего наматывали на палку; получившуюся трубку катали по столу, время от времени разворачивая и снова поливая водой. Катание считалось нетрудным делом, поэтому его поручали детям. Однако, по словам очевидцев, поздним вечером, после длинного рабочего дня в сыром и душном помещении, ребята буквально валились с ног от смертельной усталости. Уплотнившийся и уменьшившийся чулок погружали часа на два в квасы — раствор серной кислоты в воде (на бочку воды — чайная чашка купоросного масла, как гласит старинный рецепт). После квасов полуфабрикат стирали — терли на ребристой доске, как белье. А затем отбивали палкой. В результате всех этих операций валенки становились все меньше и плотнее, пока не достигали нужного размера. Теперь их насаживали на колодку и отправляли в печь — сушиться. Высохшие валенки оставалось лишь отделать: подровнять голенища и потереть пемзой, чтобы стали гладкими и красивыми. Особенно хороши бывали белые валенки, для пущей белизны натертые еще мелом. В них щеголяла вся купеческая Русь. 1 ВОЗЬМИТЕ В РУКИ ПУЧОК ШЕРСТИ Возьмите в руки пучок шерсти и начните катать его между ладонями; очень скоро в руках окажется довольно плотный комок. Если время от времени поливать его горячей водой или слабым раствором серной
92 Вещи и вещества * -".>■< Гй W* кислоты, то он сваляется еще быстрее и станет еще плотнее. Вот, собственно, и весь процесс валяния. Способностью сваливаться обладает только натуральная шерсть, причем овечья сваливается лучше, чем другие виды шерсти. Если разглядывать волосок шерсти невооруженным глазом, то он может показаться совершенно гладким; в микроскоп же хорошо видно, что на поверхности волоска есть множество мелких чешуек. Во время валяния шерстяные волокна сближаются и зацепляются друг за друга этими чешуйками. Причем из-за естественной завитостн шерсти волоски ее сильно перепутываются, а чешуйки эту путаницу закрепляют. Но упоминания одних завитков и чешуек было бы недостаточно, чтобы объяснить, почему валенки получаются такими плотными и прочными. При валянии имеет значение н то, что шерсть — довольно упругий материал. Волоски шерсти состоят из кератина. Это фибриллярный, то есть нитчатый белок; он и на самом деле состоит из пучков нитевидных молекул. Длинные полнпептидные молекулы (в белке овечьей шерсти содержится не менее 17 аминокислот) расположены параллельно оси волоска, в нескольких местах по всей длине они скрепляются поперечными тяжами — водородными, солевыми и цистнновыми связями. Такая лесенка получается прочной и в то же время эластичной и упругой: под нагрузкой волокна удлиняются, а когда нагрузку удаляют, они снова возвращаются в прежнее состояние. (Кстати, завитки и извивы шерстяных волокон образуются из-за того, что между отдельными группами атомов одной и тон же белковой молекулы возникает электростатическое притяжение). Когда шерсть катают, стирают, отбивают, волокна растягиваются, отчего еще теснее v г \ г У * У ■ а
Валенки, валенки 93 3 соприкасаются друг с другом. Но как только обработка приостанавливается, волокна снова укорачиваются, и это как бы фиксирует, делает еще прочнее связь одних чешуек с другими. При валянии шерсть поливают холодной или горячей водой и мочат в растворе серной кислоты. Вода и кислота способствуют еще большему растягиванию шерстяных волокон. Вообще-то белковые молекулы шерсти обладают и кислыми и щелочными свойствами, поэтому на них действуют и кислоты и щелочи. Но валяльщики предпочитают работать с кислотой, щелочь делает волокна менее прочными. Серная же кислота, проникая в структуру кератина, лишь ослабляет поперечные связи между молекулами и тем самым делает волокно эластичнее Кроме того, кислые растворы снимают электростатическое притяжение между различными группами атомов, то есть на время выпрямляют волоски, что тоже улучшает сваливание шерсти. НА РЕЗИНОВОМ ХОДУ В год у нас выпускают более 50 миллионов пар валенок. Казалось бы, не так уж мало. Однако валенки — обувь на один-два сезона, у некоторых они снашиваются еще скорее. Спрос на валенки всегда велик, поэтому производство их год от года расширяют. Сейчас в стране работает около 25 предприятий, выпускающих валяную обувь. Одно из них — Битцевская фетро-обувная фабрика, расположенная в пригороде Москвы на месте бывшего села Аннино. Основал фабрику в 1900 году фабрикант Капустин. Тогда здесь делали фетровые ботики. По сути своей процесс валяния за 200 лет изменился мало. Вся разница лишь в том, что сейчас большинство операций механизировано. Машина очищает шерсть от мусора и расчесывает ее. Машина катает трубку,
94 Вещи и вещества даМзЯЧН.1 причем в ней сейчас не один валеиок, а целых пятнадцать. И наконец, собственно валяет молотовая машина, в ней действительно есть деревянные молоты, которые как бы отбивают валенки. В зависимости от назначения валенки делают разными. Самые тяжелые и толстые для тех, кому приходится на морозе стоять, более легкие и тонкие для тех, кто хоть и работает на холоде, но много двигается. Самые легкие предназначены тем, кто надевает валенки лишь изредка. Кстати, валенки защищают не только от холода, но и от жара, их носят рабочие горячих цехов; для них валенки тоже делают толстыми. Несколько лет назад была разработана технология наклеивания резиновых подошв на валяную обувь. На такие валенки не нужно надевать галоши. Они очень удобны для тех, кто работает в помещениях с цементным полом, к тому же не всегда чистым и сухим, например, в гаражах. Но пока резинщикам не удалось еще сделать подошвы одновременно легкими, морозостойкими и не разрушающимися от соприкосновения с нефтепродуктами. На фабрике надеются, что со временем эту проблему решить все же удастся. Фабрика выпускает еще одну новинку — женские валенки, похожие на сапогн «Аляска»: на валенки наклеивают резиновую подошву, а в голенище вставляют молнию. Кроме черных, здесь делают фиолетовые, зеленые и голубые валенки; иногда их еще украшают металлическими пряжками и отделывают кожей. Однако валяльщики утверждают, что этим далеко не исчерпываются художественные возможности валяной обуви. И не только художественные... Есть даже такое мнение: в будущем, когда путешествия в космос станут абычным делом, валенки, конечно соответствующим образом модернизированные, могут оказаться самой подходящей обувью для таких путешествий.
Валенки, валенки 05 ВАЛЯНЫЕ ТУФЛИ Первые валенки на Руси были похожи на туфли или галоши — их делали без голенищ. Но летом в таких туфлях жарко, а зимой не особенно тепло. Поэтому со временем к туфлям стали пришивать голенища, свалянные отдельно. Красотой такая обувь не отличалась, но зато ногам было тепло. Лишь спустя примерно столетие после возникновения валяльного промысла на Руси валенки стали делать цельными. ■ БЕЛЫЕ ВАЛЕНКИ 1*/. Обычно белые валенки подкрашивали мелом. Только не очень прочной была эта белизна. Обувь быстро теряла свою красоту, приобретая грязно-бурый цвет. Чтобы валенки выглядели нарядными как можно дольше, их отсвечивали, то есть, попросту говоря, красили в белый цвет. Для этого составляли особый красящий раствор: бутылка парного молока, полбутылки чистой воды и 40 грамм свинцовых белил (столько уходило на пять валенок — две с половиной пары). Все это тщательно размешивали, а затем готовую краску тряпкой втирали в изделие. Отсвеченные таким образом валенки сушили в теплой печке. Сейчас на фабриках, когда хотят сделать белые валенки, белую шерсть стирают, но не отбеливают. А вообще их выпускают очень мало — спрос невелик. УЗОРЧАТЫЕ ВАЛЕНКИ Для щеголих Вятской губернии просто белые валенки были недостаточно хороши. Они предпочитали валенки с узорами н ягодками на голенищах. Ягодки делали из цветного сукна, а узоры вокруг них — из крашеной шерсти. Кусочки цветного сукна и пучки яркой шерсти мастера вдавливали в голенища, выкладывая ими замысловатый орнамент. Поверх рисунков настилали слой обычной шерсти и приваливали его руками. Обработанные таким образом валенки погружали в кадку с квасами, а потом сушили. Когда обувь высыхала, мастер острым ножом осторожно соскабливал верхнее шерстяное покрытие, пока не показывались узоры. Потом голенища натирали мелом и пемзой. АЛАЛАЛ
96 Спорт Что такое допинг и как с ним бороться Член медицинской комиссии МОК доктор медицинских наук Н. Д. ГРАЕВСКАЯ, кандидат биологических наук А. И. ШАЕВ СОРЕВНОВАНИЕ подходит к концу. Болельщики приветствуют счастливого победителя, а он, не успев еще как следует насладиться победой, попадает в руки врачей. И вовсе не потому, что нуждается в медицинской помощи. Вмешательство врача предписано новыми спортивными правилами: победитель соревнований обязан пройти допинговый контроль. Таков сегодня ритуал почти всех официальных международных соревнований. Исследованию подвергаются все без исключения призеры, а также отдельные спортсмены по жребию; звание победителя, чемпиона, рекордсмена и все прочие блага и почести — медали, призы, лавровые венки — присуждаются лишь тогда, когда анализ дает отрицательный результат. Это нововведение отнюдь не означает недоверия к спортсменам. Онн в большинстве своем люди высокого нравственного долга и трудолюбия, они добиваются успеха в тяжелой, но честной борьбе. Лишь единицы ч намеренно либо по незнанию прибегают к недозволенным приемам, к числу которых с полным основанием следует отнести применение стимулирующих средств. Достаточно сказать, что из нескольких тысяч участников Мюнхенской олимпиады таких нашлось немногим более двадцати, а на закончившейся недавно Универсиаде в Москве их, к счастью, вообще не оказалось. Так что же такое допинг и почему допинговая проблема волнует мировую медицинскую и спортивную общественность? ПО ОФИЦИАЛЬНОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ Медицинской комиссии Международного олимпийского комитета (МОК), допинг — это употребление спортсменом перед соревнованием или в ходе его фармакологических веществ, направленных на искусственное повышение результатов. Слово «допинг» получило в последние годы и другое значение: так называют теперь и сами вещества, употребление которых искусственно повышает спортивные результаты. Создавая ложное чувство повышенных физических возможностей и отсутствия утомления, вызывая неэкономную работу организма, допинг наносит большой, а иногда непоправимый вред здоровью. Он может оказаться самым настоящим ядом. Достаточно напомнить, что только с 1960 по 1967 год в мировом спорте зарегистрировано свыше тридцати смертельных случаев из-за допинга. Нельзя не сказать и о том, что привычка к стимуляторам непосредственно смыкается со столь беспокоящей сегодня человечество проблемой наркомании. Наконец, допинг — это обман, мошенничество. Стимуляторы создают условия, при которых талантливый, трудолюбивый и отлично подготовленный спортсмен может быть побежден соперником, который гораздо слабее. Допинг дает морально нечистоплотным людям известное преимущество в спортивной борьбе. А это в корне подрывает самые основы спорта. ИСТОРИЯ ДОПИНГА уходит в глубь веков. Еще у Филострата и Галена можно
Что такое допинг 97 найти упоминания о том, что на античных олимпиадах попадались атлеты, которые принимали возбуждающие средства. По преданиям, древние инки во время состязаний в беге 'жевали какие-то листья. К стимулирующим веществам прибегали жители Южной Америки и Западной Африки, чтобы притупить чувство голода и усталость во время длительных переходов, ритуальных танцев, состязаний, охоты. Во второй половине XVI века в Англии стали давать возбуждающие средства скаковым лошадям (кстати, задолго до этого так поступали кочевники-скифы, правда, они подкармливали своих коней стимуляторами не перед состязаниями, а перед бо- < ем). Специальный королевский указ пресек мошенничество на скачках. В 1865 году был зарегистрирован факт применения допинга на состязаниях пловцов. Вскоре эпидемия допинга охватила весь профессиональный спорт, в первую очередь велоспорт. В 1866 году официально регистрируется первый смертельный случай на этой почве. В середине нашего столетия спорт становится большой общественной и политической силой, профессиональный спорт становится крупным коммерческим делом. А в коммерции далеко не всегда выбирают средства. Употребление допингов увеличивается с каждым годом. Профессиональные велогонщики, боксеры, футболисты поглощают все больше амфетамина, героина, корамина. Печальному примеру профессионалов следуют и любители. На зимней олимпиаде в Осло A952 год) раздевалки конькобежцев были буквально завалены разными ампулами и Ф шприцами. На Римской олимпиаде (I960 год) датский велогонщик К. Енсен принял летальную дозу амфетамина с никотиновой кислотой. Вскоре погиб и призер этих же игр в барьерном беге англичанин Дж. Говард. Американский колледж спортивной медицины провел опрос тренеров и сообщил, что примерно 35% американских атлетов принимают стимулятор фенамин. Итальянская ассоциация футбола обнародовала данные, согласно которым около 20% игроков поль- 4 «Химия и жизнь» № 1 зуются перед матчами тонизирующими препаратами. Особенно встревожило медиков проникновение допинговой эпидемии в среду начинающих спортсменов. По данным бельгийского врача Ж- Дирикса, допинг на велогонках был обнаружен у 37,7% профессионалов, 23% любителей и 7% юниоров. Всего этого было более чем достаточно, чтобы забить тревогу. Московская сессия МОК в 1962 году приняла специальную резолюцию, призывающую национальные олимпийские комитеты и международные спортивные федерации активно бороться с допингом. Многие страны приняли законы о судебной ответственности за прием или дачу стимуляторов. Большинство международных спортивных федераций внесли в свои уставы специальные пункты об обязательном антидопинговом контроле на соревнованиях. Впервые выборочному контролю подвергли призеров Мексиканской олимпиады. И очень сильная шведская команда пятиборцев была уличена в приеме стимуляторов и потому лишена олимпийских медалей. На Мюнхенской олимпиаде контроль стал обязательным во всех видах спорта. Широко известен факт лишения золотой медали американского пловца Р. Димона*, пришлось расстаться с бронзовыми медалями голландским велосипедистам, были дисквалифицированы два тяжелоатлета. Потребители допингов попали в трудное положение, и прием стимуляторов за последние годы, согласно опубликованным официальным данным, значительно сократился. К ДОПИНГАМ, по правилам МОК, относят фармакологические препараты четырех типов: I) психомоторные стимулирующие средства — амфетамин, метиламфетамнн, этил- амфетамин, фенметразнн, фендиметразин, пролннтан, фенкамфамин, диэтилпропион, диметиламфетамин, кокаин, норпсевдоэфед- рин, метилфенидат; * Об этом факте «Химия и жизнь» рассказывала в № 8 за 1973 год.— Ред.
98 Спорт * + НоС-С-С — СЯН_- 3 , , 6 5 н он / <?нз -> C=S -I- NH I I R-N-CHg R >
Что такое допинг 99 Сейчас самым надежным средством анализа биологических проб на допинг считается газовая хроматография. Этот метод позволяет не только полностью разделить различные лекарственные вещества, но одновременно провести их качественный и количественный анализ. Спортивные врачи и судьи могут сразу же после соревнований ознакомиться с полным лекарственным рационом проверяемых спортсменов. На сннмке газохроматографическое разделение допинговых препаратов из биологической пробы, взятой у людей, которые прибегали к допингу 10 20 30 40 50 Возможно, эта химическая реакция ни о чем не говорит спортсменам и тренерам, которые в должной мере не изучали органическую химию. Им придется принять на веру, что она безошибочно выявляет в биологических пробах самые распространенные допинги — симпати коми мети чес кие амины: фенипэтипамин, эфедрин, адреналин, норадренапин, пирокатехипэтипамии 2) симпатикомиметические амины, так называемые истинные стимуляторы, воздействующие на сердечную деятельность и нервную систему,— эфедрин, метилэфедрин, метокснфенамин; 3) различные вещества, стимулирующие центральную нервную систему,— лептазол, амифеназол, бемегрид, никетампд, стрихнин; 4) наркотические анальгетики — морфии, метадон, героин, петндин, декстроморамид, дипипанон. Кроме того, некоторые спортивные федерации (стрельбы, современного пятиборья) относят к допингам и успокаивающие средства, так называемые транквилизаторы: производные фенотиазина, бутирофенона, различные снотворные. Запрещение распространяется на целые группы фармакологических препаратов, даже на те препараты в этих группах, которые будут открыты через годы и десятилетия. Если анализ установит, что спортсмен воспользовался любым из таких веществ, спортсмен безоговорочно считается принявшим допинг. Что же касается успокаивающих препаратов, здесь правила несколько мягче. В этом случае решение судей зависит от специфики вида спорта и от количества обнаруженных при анализе транквили- 4*
Спорт Микрокристаппы эфедрина с йодвисмутатом капия. Увеличение трехсоткратное 4.
Что такое допинг 101 заторов. Например, препараты фенотназн- нового ряда и их аналоги, производные барбитуровой кислоты, нокснрон, элениум в среде стрелков и фехтовальщиков считаются допингами, так как прием этих препаратов в ударных дозах может искусственно повысить спортивный результат. Вместе с тем применение успокаивающих средств, так называемых малых транквилизаторов (вроде триоксазина) для профилактики предстартового волнения считается вполне допустимым, хотя и требует строгого соблюдения терапевтически дозволенных доз. В общем, антидопинговые законы Международного олимпийского комитета разумны и достаточно гибки. Они ни в коей мере •не обезоруживают спортивного врача. На- ^ пример, допингом вполне справедливо считается искусственное повышение сердечн< деятельности с помощью многих распрост-" раненных препаратов. Но эти же препараты могут и должны применяться после состязаний для лечения сердечной недостаточности, для снятия перенапряжений. Никто не ограничивает спортивного врача в выборе медикаментов для своих подопечных во время тренировок, отдыха, восстановительного периода. Но перед соревнованиями на допинговые средства наложен абсолютный запрет. Если же спортсмен нездоров и для его лечения необходимы запретные вещества, лечиться, конечно, надо. Но тогда следует отказаться от участия в соревновании. Здоровье дороже призовых мест ГЛАВНЫЙ СПОСОБ борьбы с применением допингов в спорте— лабораторный анализ биологических проб. Впервые такой анализ провел в середине прошлого века русский химик Н. П. Буковский, приглашенный для разоблачения мошенничества на скачках Венским жокей-клубом. С той поры методы определения фармакологических веществ в биологических субстратах (моче и крови) стали несравненно более совершенными. Хотя массовый антидопинговый контроль в спорте существует совсем недавно, он опирается на самые современные химические, физические, биологические методы из арсенала криминалистики и судебной медицины. Химический анализ, микрокристалло- скопня, спектрофотометрия, тонкослойная и газовая хроматография, наконец, масс- спектрометрия позволяют выявить в моче или крови человека любые принятые даже в самых незначительных количествах лекарственные средства, выделить среди них запретные допинг-препараты, точно определить принятую дозу. Если спортсмен принял за час до старта одну маленькую таблетку эфедрина (всего 0,25 г), ему не на что надеяться — нарушение спортивных правил обязательно будет обнаружено. Еще точнее методы анализа*на другие препараты. В моче легко обнаружить следы амфетамина и его производных, кордиамина, ^оразола, даже если принятая доза была бшхьше миллиграмма. зешению Медицинской комиссии МОК, пшм^^1|^%допинга в биШшческой про- О^Н^^^к&ГгЪ тнэдтвешЙЮА 1 не менее качестве •^сктро-
102 Спорт фотометрию и газовую хроматографию, а с недавнего времени — и масс-спектрометри- ческое исследование. Для каждой группы запрещенных стимуляторов разработаны контрольные, проверочные методы анализа. Например, для обнаружения симпатико- миметических аминов используется весьма характерная реакция с сероуглеродом и аммиачным раствором сульфата меди. В ходе этой реакции образуются нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях дитиокарбаматы меди. Эти вещества неопровержимо свидетельствуют о приеме допинга. Подобные контрольные методы существуют и для многих других допингов. Например, эфедрин вместе с йодрисмутатом калия образует характерные кристаллы, которые очень трудно спутать с другими. Вряд ли имеет смысл запираться и открещиваться от принятого допинга, если судьи предъявят микрофотографию таких кристаллов, полученных в анализированной биологической пробе. ПРОЦЕДУРА АНТИДОПИНГОВОГО КОНТРОЛЯ не менее важна, чем сам способ анализа. Взятую у спортсмена пробу разливают в его присутствии в два одинаковых флакона с кодовыми номерами и опечатывают. Один из флаконов отправляют в лабораторию, второй хранится для контроля. Если в пробе обнаружен допинг, представитель пострадавшей команды может потребовать повторить анализ в его присутствии. Для этого и нужна контрольная проба. Результат второго анализа считается окончательным и обжалованию не подлежит; уличенные в приеме допинга лишаются призового места и награды, а нх результаты аннулируются. Та же участь постигает и тех, кто не является на допинговый контроль. Случалось, что спортсмены, у которых был обнаружен допинг, и врачи их команд ссылались на различные недуги, на необходимость запретных медикаментов для лечения. Так было и с американским пловцом Р. Димоном. Можно ли этими аргументами оправдать нарушение спортивных правил? И как установить грань между веществами, принятыми перед соревнованием для лечения, и веществами, принятыми для повышения работоспособности? Чтобы не оставлять нарушителям лазеек, принято категорическое решение: любой медикамент, отнесенный к категории допингов, нельзя принимать перед соревнованием и в ходе его вне зависимости от целей. Ведь действие медикамента во всех случаях одинаково — искусственное повышение работоспособности спортсмена. Как же поступать врачу с нуждающимися в лечении спортсменами, и не противоречит ли действующее положение гуманным принципам медицины? Думаем, что ничуть. Ведь современная медицина располагает огромным арсеналом медикаментозных средств, н квалифицированный врач при любом заболевании подберет для оказания помощи спортсмену во время соревнования вещества, не относящиеся к допингам. К тому же, это следует повторить еще раз, если человек на самом деле болен, вряд ли гуманно допускать его к состязаниям. Спорт требует предельной мобилизации всех возможностей организма и при недочетах в здоровье может принести вред и даже привести к-катастрофе. ПОЗИЦИИ ДОПИНГА ПОКОЛЕБЛЕНЫ, но зло окончательно еще не изжито. Мировая фармацевтическая промышленность каждый год выпускает десятки новых препаратов. Многие из них могут найти применение в качестве стимуляторов. Поэтому спортивные врачи н судьи по-прежнему должны быть начеку, должны вести большую разъяснительную работу среди спортсменов, тренеров, спортивных руководителей, должны совершенствовать методы антидопингового контроля. Ни одно крупное соревнование нельзя провести успешно, если не будет безупречно налажена антидопинговая служба, работающая четко и бесперебойно, как это было иа Московской универсиаде.
Болезни и лекарства ЮЗ Химия опьянения Доктор биологических паук И. А. СЫТИНСКМП Чтобы победить врага, иужио его зиать. Это относится н к такому врагу нашего общества, как пьянство. Мало убеждать, что пнть вредно, — нужно еще и разъяснить, почему. Современные исследования физиологов, биохимиков и врачей раскрывают многие важные стороны механизма действия алкоголя на организм, позволяют понять причины возникновения патологической приверженности к спиртному. Об этих исследованиях рассказывает руководитель группы нейрохимических основ алкоголизма лаборатории биохимии нервной системы Ленинградского государственного университета. АЛКОГОЛЬ ПРОНИКАЕТ В КРОВЬ Этиловый спирт благодаря малым размерам молекул н некоторым физическим свойствам прекрасно смешивается с водой и хорошо растворяется в жирах. Именно поэтому алкоголь так легко проходит сквозь биологические мембраны: он начинает всасываться сквозь слизистую оболочку уже во рту, а потом в желудке и кишечнике и очень быстро попадает в кровь, с которой разносится по всему организму Но как только алкоголь поступает в организм, начинается его разложение —под действием ферментов он превращается в воду и углскнслогу. Основная масса попавшего в организм алкоголя A00 мг в час на килограмм веса тела) перерабатывается в печени, только 2—5% его выделяется в чистом виде через почки, потовые железы и легкие (с выдыхаемым воздухом). От соотношения этих двух процессов — поступления алкоголя в организм и его разрушения — зависит содержание алкоголя в крови, а значит, и его опьяняющее действие на мозг. Мышечная ткань задерживает алкоголь, и ом или в ней окисляется (неизвестными пока для нас путями), или сразу направляется в печень для переработки. Иначе ведут себя жировые клетки: в них алкоголь накапливается, растворяясь в жирах, и избегает быстрого разрушения. Поэтому чем больше масса мышц и чем меньше жировых тканей в организме, тем ниже концентрация алкоголя в крови и тем слабее его действие на мозг. Особенно быстро алкоголь всасывается, если его принимать на голодный желудок — без закуски. Наоборот, обильная пища, в первую очередь мясо, значительно замедляет процесс всасывания и снижает содержание алкоголя в крови почти вдвое. По-вндимо- му, дело здесь в том, что продукты пищеварения, которые тоже проникают в кровь через ту же слизистую оболочку, мешают алкоголю всасываться, конкурируя с ним за право пройти сквозь мембраны. Сильно зависит степень опьянения и от эмоционального состояния человека. С одной стороны, отрицательные 'эмоции (горе, подавленность) как будто ускоряют всасывание алкоголя и усиливают опьянение. Но с другой стороны, всасывание может замедляться под влиянием очень сильных эмоций — гнева, большой радости и т. д. О химической стороне таких психических состояний мы знаем пока еще очень мало. Можно лишь предполагать, что подавленное па- строение почему-то облегчает прохождение алкоголя сквозь биологические мембраны и, возможно, затрудняет его переработку. Сильные же эмоции вызывают резкое сужение кровеносных сосудов в области желудка и кишечника, через них проходит меньше крови, и поступление в нее алкоголя, естественно, замедляется. Скорость всасывания алкоголя зависит и от его концентрации в напитках. Одно и то же количество алкоголя в виде пива C—6%) или виноградного вина (9—20%)
104 Болезни и лекарства действует на организм значительно слабее, чем в виде сорокаградусной водки: прн большом разведении алкоголь поступает в кровь медленнее и большая его часть успевает разрушиться, не дойдя до мозга. Зато если одновременно с алкоголем в желудок попадает углекислый газ (внски с содовой илн, скажем, водка с пивом), то он раздражает слизистую оболочку желудка и кишечника, приток крови к ней усиливается, и скорость всасывания алкоголя возрастает. СИЮМИНУТНАЯ ПОЛЬЗА Иногда алкоголь называют стимулятором: кажется, будто люди от него становятся живее, общительнее, энергичнее. Действительно, сравнительно небольшая доза алкоголя стимулирует активность организма: слегка усиливается сердцебиение, расширяются кровеносные сосуды кожи и конечностей, снижается кровяное давление. Исчезает состояние напряжения, подавленность. «Стопка водки» перед обедом усиливает аппетит, раздражая слизистую оболочку желудка и увеличивая выделение желудочного сока. Непосредственной угрозы для организма такая стопка водки, конечно, не создает. Но эта сиюминутная «польза» алкоголя может обернуться для организма страшным злом, если стопка входит в привычку. Понемногу человек выпивает все чаще, он начинает легче переносить большие дозы алкоголя, которые раньше вызывали у него отравление. Все это в конце концов приводит к тяжелому недугу — алкоголизму. СТУПЕНИ ОПЬЯНЕНИЯ Алкоголь — специфический нервный яд. Хорошо растворяясь в жирах, которыми особенно богата ткань головного мозга, он накапливается в мозге в больших количествах, чем в других органах. Действие алкоголя на мозг прямо зависит от его концентрации в крови: по мере ее повышения сначала парализуются высшие центры мозга, затем угнетаются промежуточные и, наконец, низшие, в ведении которых находятся основные жизненные функции организма. При легком опьянении — концентрация алкоголя в крови менее 0,05% (в среднем это соответствует 100 мл выпитой водки) — человек расслабляется, успокаивается. Прн несколько большей концентрации @Г05%) подавляется активность центров мозга, управляющих поведением, особенно центров внимания н самоконтроля. Начинает сказываться стимулирующее действие алкоголя: у человека искусственно поднимается настроение, появляется болтливость, чрезмерное оживление, понемногу утрачивается разумный контроль опьяневшего над своими поступками и нарушается правильная ориентация в действительности. По мере усиления опьянения — с повышением концентрации алкоголя в крови до 0,1% B00 мл водки)—возникает опьянение средней тяжести. Центры коры головного мозга приходят в хаотическое возбуждение, из-под их регулирующего влияния высвобождаются нижележащие подкорковые отделы, изменяется эмоциональное восприятие (иногда в таких случаях говорят о «развязывании низменных инстинктов»). Поведение человека в этом состоянии во многом зависит от его темперамента и особенностей характера: некоторые ощущают беспокойство, другие впадают в беспричинную веселость и шаловливость, сменяющиеся чрезмерной чувствительностью с обидами и слезами, у третьих появляется подозрительность, раздражительность и агрессивность. Прн еще большем содержании алкоголя в крови @,15%—300 мл водки) подавляется деятельность двигательных центров мозга— человек начинает терять контроль над своими мышцами. А при концентрации алкоголя 0,25—0,3% D00—500 мл водки) на- Пути передвижения алкоголя в организме человека. Красными стрелками показано, как кровь разносит алкоголь из желудка в различные органы и ткани, где он илн разрушается-(в печени иг возможно, в мышцах], или накапливается (в мозге и жировой ткани], или выводится из организма в неизмененном виде (через почки, потовые железы и легкие]
Химия опьянения 105
106 Болезни и лекарства ступает тяжелое опьянение — человек полностью теряет ориентацию, чувствует неудержимое желание спать, впадает в бессознательное состояние. И в самую последнюю очередь подавляются жизненно важные центры, расположенные в продолговатом мозге: при концентрации алкоголя в крови 0,5% (в среднем 1000 мл водки) блокируется находящийся здесь центр дыхания, и состояние оцепенения переходит в смерть. АЛКОГОЛЬ И МЕДИАТОРЫ Действие спиртных напитков на психику описано в сотнях литературных произведений и клинических исследований. Однако мы еще очень мало знаем* о специфических точках действия алкоголя, о вызываемых им изменениях в деятельности нервных клеток, к которым в конечном счете сводятся этн хорошо известные нам психические явления. Дело в том, что и в наших знаниях о химизме нормальной психической деятельности и эмоций все еще есть существенные пробелы. Лишь в последние годы мы начинаем говорить о сложных процессах человеческой психики на языке физиологии, анатомии, биохимии и даже математики. «Атомом» всей нашей нервной системы является нервная клетка—нейрон, обладающая способностью проводить нервный импульс — волну возбуждения, в основе которого лежат сложные электрохимические процессы. Нервный импульс может передаваться с одного нейрона на другой, находящийся с ним в контакте. Правда, контакт этот не непосредственный: «на стыке» нейронов — в синапсе — онн разделены щелью шириной около 200 ангстрем. Электрическая волна возбуждения не может пересечь эту щель, поэтому в передаче нервных импульсов в синапсах участвуют еще и специальные вещества-посредники — медиаторы. В тот момент, когда нервный импульс поступает на окончание нейрона но одну сторону синапса, здесь из особых пузырьков внутри нейрона выделяются молекулы вещества-медиатора; они «форсируют» синап- тическую щель, проникают в нейрон, лежащий но другую сторону синапса, и вызывают в нем электрохимические процессы, приводящие к появлению нервного импульса. Теперь «возрожденный» нмпульс может продолжать свое движение по следующему нейрону. Это только общая картина передачи нервного импульса с одного нейрона на другой, многих подробностей ее мы еще не знаем. Нейрофизиологические исследования постоянно приносят новые сведения о работе нервных клеток. Например, сравнительно недавно выяснилось, что кроме синапсов, через которые передается возбуждение, существуют тормозные синапсы: при поступлении на них нервного импульса с другого нейрона возбудимость нейрона снижается. Этн синапсы обслуживаются специальными медиаторами торможения, среди которых большое значение имеет гам- ма-амнномасляная кислота (ГАМК); действие ее противоположно действию таких медиаторов возбуждения, как адреналин, норадреналпн, ацетилхолин. Как же действует на весь этот сложный механизм алкоголь? Сейчас накапливается все больше фактов, свидетельствующих о том, что он непосредственно влияет на обмен медиаторов. Например, возникающее под действием сравнительно небольших доз алкоголя состояние возбуждения связано с высвобождением в тканях мозга медиатора возбуждения— адреналина. При более сильном опьянении снижается содержание медиаторов норадреналнна и серотонпна — этим, по- видимому, объясняется появляющееся «в подпитии» благодушное настроение. Дальнейшее увеличение концентрации алкоголя в крови способствует накоплению серото- нина, вызывающего депрессию. Прн остром алкогольном отравлении в мозге подопытных животных было обнаружено резко повышенное содержание ГАМК — медиатора Разные дозы апкогопя действуют на различные центры мозга, начиная с высших, управляющих сознательным поведением, и кончая низшими, контролирующими важнейшие жизненные функции
Химия опьянения 107 50 мл, ЕЩЕ С,06/о ajtoWMJ *Кр0&, центры коры, управляющие поведением > ЕЩЕ '0,1 /о аи*о20М ёф*>£ С подкорковые центры влечений ЕЩЕ 0,15%йлко1с,44 Aw I подкорковые La ещеТТхТ 0,3% мюмл £к>п& подкорковые центры, поддерживающие мозговой деятельности тры, Ik тонус ГШ НОСТИ I ' ЕЩЕ ?¥? 0,5% яикогсил 4к»* центры продолговатого мозга, контролирующие жизненно важные функции усиление сердцебиения, расширение сосудов, снижение давления, повышение аппетита искусственное повышение настроения, болтливость, излишнее оживление, ослабление внимания, утрата контропя над поступками } изменение эмоционального восприятия, нарушение поведения утрата контроля над мышцами утрата ориентации, потеря сознания паралич дыхания, смерть
108 Болезни и лекарства торможения. Возможно, это связано с развитием так называемого охранительного торможения: выключение нервных клеток коры головного мозга и впадение их в состояние глубокого сна может до известной степени предохранять их от вредного действия алкоголя. Впрочем, мы еще не знаем, почему и как алкоголь вызывает именно такие изменения в обмене медиаторов. По-видимому, молекулы алкоголя могут взаимодействовать с так называемыми макроэргическими соединениями, которые служат источником энергии для всех внутриклеточных процессов, в том числе и участвующих в передаче нервных импульсов. Алкоголь может также связываться с ферментом аденозинтрпфос- фатазон, благодаря которому происходит разложение макроэргпческих соединений с выделением энергии. Но это лишь самые общие предположения,— полная картина процесса нам неясна. Да и о самом обмене веществ в нормальной нервной клетке мы имеем довольно скудные данные. Достаточно сказать, что важная роль некоторых химических факторов в деятельности клеток мозга была впервые обнаружена именно при наблюдении за изменениями, возникающими под действием алкоголя. И уже почти совершенно не изучены промежуточные стадии сложного процесса, на одном конце которого изменения микроколнчеств медиаторов, а на другом — нарушения психики человека, изменения его настроения н поведения в целом. ОТЧЕГО БЫВАЕТ ПОХМЕЛЬЕ Действие алкоголя проявляется не только ка молекулярном уровне, на уровне биохимических и электрохимических процессов, происходящих в нервной клетке н синапсе. Нейрофизиологические исследования свидетельствуют о том, что под влиянием алкоголя происходят и другие нарушения жизнедеятельности организма, и в первую очередь мозга. Головной мозг в большей степени, чем все другие ткани, нуждается в бесперебойном н обильном снабжении кислородом. Алкогольное же отравление снижает интенсивность кровообращения и дыхания в мозге. Скорее всего под действием алкоголя разрушаются капилляры мозга: эксперименты показали, что у пьяного человека в мозге происходит большое число мелких кровоизлияний и еще большее число сосудов закупоривается. Это лишает нервные клетки и питания, н кислорода. В обычных условиях кислородное голодание нервных клеток проявляется в общей вялости, снижении способности сосредоточиваться, головной боли. Именно таким состоянием нервных клеток, а также, вероятно, отравлением мозга продуктами распада тех из них, которые погибли, не выдержав недостатка кислорода, объясняется, по-видимому, известное утреннее похмелье с головной болью, упадком снл и т. д. (мы пока не говорим здесь о «синдроме похмелья» — непреодолимой тяге к спиртному, характер- нон для хронических алкоголиков; там участвуют другие механизмы). Нет никаких сомнений в том, что столь тяжелые испытания, выпадающие на долю нервных клеток мозга, приводят к их преждевременному износу, сопровождающемуся нарушениями высшей нервной деятельности. Правда, мозг человека содержит миллиарды нервных клеток, и если время от времени разрушается даже по несколько тысяч из них, это не приводит к заметным изменениям. Но ведь нервные клетки в отличие от всех других не способны к регенерации. А если человек систем атическн пьет годами, то в конце концов накопление этих небольших изменений приводит к самым тяжелым последствиям. Но о них речь пойдет в следующей статье на эту тему — «Химия алкогольной болезни».
Химия опьянения 109 Факты на закуску НАРКОЗ, ПЕРЕХОДЯЩИЙ В ПАРАЛИЧ Алкоголь — наркотик. Как н у других иаркотнковх в его действии на нервную систему можно различить три последовательных этапа: возбуждение, наркоз, паралич. Но в отличие от большинства наркотиков, применяемых в медицине, у алкоголя интервал между этапом наркоза и этапом паралича при приеме больших доз очень короток. Именно поэтому этиловый спирт не нашел широкого применения для хирургического наркоза: у него, как говорят врачи, слишком малая терапевтическая широта. Другими словами, та концентрация спирта, которая вызывает паралич, лишь не намного больше, чем необходимая дли наркоза, а это значит, что даже небольшая передозировка опасна. БЕСПОЛЕЗНЫЕ КАЛОРИИ Окисление алкоголя в организме связано с окислением глюкозы, и эта реакция идет с выделением значительного количества энергии: грамм этилового спирта дает около 7 килокалорий (напомним для сравнения, что грамм углеводов дает 4,1 ккал, а грамм жиров — 9,3 ккал). Однако эксперименты показали, что после принятия алкоголя организм на самом деле отдает больше тепла, чем получает. ■На первый взгляд это противоречит очевидным фактам: чуть ли не каждый знает, какое приятное ощущение тепла разливается по телу, если, придя домой с мороза, пропустить рюмку- другую водки. Действительно, при этом расширяются периферические кровеносные сосуды, в замерзшие конечности поступает больше крови, и они быстрее отогреваются. Но... все это хорошо лишь пока вы находитесь в тепле. На холоде же водка, правда, все равно создает субъективное ощущение тепла, но па самом деле из-за того же расширения сосудов значительно увеличивается теплоотдача и температура тела еще больше падает, Ес- ли к тому же учесть, что у люден, находящихся в нетрезвом состоянии, ослабляется критическое отношение к собственному поведению, то становится понятно, почему пьяные легче замерзают и обмораживаются. СОК, ДА НЕ ТОТ Известно, что небольшая порция алкоголя, если ее принять перед едой, улучшает аппетит, усиливает выделение слюны и желудочного сока. Казалось бы, это свойство алкоголя можно считать полезным. Однако так он действует на пищеварение только у людей, сравнительно редко его употребляющих. При систематическом же употреблении алкоголя желудочная секреция, наоборот, угнетается. Кроме того, важно еще, что вы пьете перед обедом: если рюмка легкого вина сравнительно безвредна,то крепкие напитки слишком сильно раздражают слизистую оболочку пустого желудка, обжигают ее; эксперименты показали, что даже в тех случаях, когда при этом желудочная секреция повышается, выделяющийся желудочный сок неполноценен: его переваривающая сила понижена. А ПОЧЕМУ ВАС ДВОЕ? Существует немало шуток и анекдотов по поводу алкогольной диплопии — «двоения в глазах». Это явление можно наблюдать и в трезвом виде. Если, глядя на предмет, смещать давлением пальца один глаз, то видимое изображение предмета сразу же удвоится. Это происходит потому, что зрительные оси сдвигаются и изображение попадает на несимметричные места сетчатки обоих глаз. Зрительные оси могут смещаться и вследствие временного нарушения функции глазодвигательных мышц, которое наступает в результате приема алкоголя, особенно крепких напитков со значительным содержанием сивушных масел (самогон, чача и т. д.). Токсическое действие алкоголя создает в глазодвигательном центре мозга очаг торможения, мышцы глаз сокращаются слабее, и у человека начинает «двоиться в глазах». СНАЧАЛА ПЕРВАЯ, ЗАТЕМ «СКОРАЯ» Острое отравление алкоголем опасно для жизни. Если человек находится еще в сознании, главная задача первой помощи — подействовать на его дыхательный центр. Для этого кусочек ваты смачивают нашатырным спиртом и время от времени дают вдыхать его пары. Для облегчения состояния отравившегося надо заставить его выпить не меньше пяти стаканов кипяченой воды комнатной температуры, добавив в каждый по две столовых ложки питьевой соды для лучшего удаления слизи. Затем вызывают рвоту, надавив черепком ложки на корень языка, дают выпить горячего чая или кофе. Если отравившийся алкоголем потерял сознание, надо обязательно вызвать «Скорую помощь». До прихода врача необходимо положить потерявшего сознание на бок с опущенной головой (это предотвращает попадание слизи и рвотных масс в дыхательное горло). Язык надо вывести наружу, чтобы предупредить его за- наданне в глотку.
по Короткие заметки Откуда мы?.. Тринадцать лет назад газеты и журналы много писали о проекте «ОЗМА» — первой в истории нашей земной цивилизации попытке поймать радиосигналы из других населенных миров. Тогда речь шла о двух звездах— тау Кита и эпсилон Эридана. К сожалению, ни эта, ни последующие попытки к успеху не привели. Почему? Гипотез, объясняющих огорчительное молчание наших братьев по космосу, выдвинуто немало. Есть среди них и такая: наши соседи по Галактике объявили Землю заповедником и запретили каким-либо способом вмешиваться в происходящие у нас процессы. Иными словами, по этой гипотезе, мы живем на планете, над которой поставлен некий эксперимент. Но что же это за эксперимент, с чего он начался? Внимание тех, кого интересуют эти вопросы, недавно было обращено на два странных факта. Факт первый: все живые существа на Земле пользуются одинаковым генетическим кодом. Факт второй: для того, чтобы могли идти биохимические процессы в организмах земных существ, необходим молибден, который встречается на нашей планете весьма редко. Если бы жизнь на Земле зародилась самопроизвольно, то скорее всего в биохимических процессах были бы использованы только сравнительно часто встречающиеся химические элементы. Кроме того, жизнь должна была бы возникнуть одновременно в нескольких разных местах, а значит, и видов генетического кода было бы сформировано несколько, а не один. Все это сразу же стало бы понятным, если бы жизнь на Земле развилась из одной- единственной колонии микроорганизмов, заброшенных к нам из космоса и зародившихся на богатой молибденом планете... Остается назвать имена авторов новой гипотезы о нашем происхождении: лауреат Нобелевской премии Ф. Крик (Кембриджский университет, Англия), профессор Л. Оргелл (Институт биологических проблем, Сан-Диего, США). Еще один паровой автомобиль — австралийский Автомобильные фирмы переживают сейчас тревожные дни. Мировая общественность бьет тревогу по поводу загрязнения воздуха; вот-вот повсеместно начнут действовать суровые законы, жестко ограничивающие содержание токсичных веществ в выхлопных газах. Автомобилисты постепенно перестают верить в возможность радикального усовершенствовани я бензиновых и дизельных машин и с надеждой обращают свои взоры к электрическим и паровым. В разных странах один за другим появляются опытные электромобили и паромобили самых современных конструкций. Среди них особняком стоит австралийский паромобиль, об испытаниях которого сообщил журнал ft Automotive Industries» A973, №1). Он интересен вот чем. Его создатели пошли по пути наименьшего сопротивления— отказались от новомодных технических идей и специальных паромо- бильных конструкций. В качестве рабочей жидкости они использовали не архисовременный фреон, а старую добрую воду, паровую машину (она весит меньше 70 кг) с котлом разместили под капотом серийного легкового автомобиля €<Фалкон», а под конденсатор пара приспособили автомобильный радиатор. И все равно результаты превзошли самые смелые ожидания: абсолютно нетоксичный паровой «Фалкон» по всем автомобильным статьям превзошел своего бензинового собрата — по скорости, приемистости, экономичности. М. ЮЛИН
Короткие заметки 111 Бифштекс для Арабеллы Пишут, что. Задача, поставленная научными руководителями перед Арабеллой, была одновременно и чрезвычайно простой и чрезвычайно сложной. Простой, поскольку от Арабеллы не требовалось ничего иного, кроме того, что она привыкла делать всю свою жизнь. Сложной, поскольку впервые это обычное дело ей надлежало делать в совершенно необычных условиях. Съев перед стартом муху, Арабелла отправилась в космос. Прошло немного времени, и ее контейнер оказался на борту орбитальной станции «Скайлэб». И она принялась за работу. Но попробуйте работать как следует, когда невозможно определить, где находится верх, а где низ! Со стороны могло показаться, что Арабелла первый раз в жизни пытается ткать паутину. Кое-как затянув углы контейнера, она замерла, ожидая появления мухи. Муха не появлялась. И вовсе не из-за недостаточного совершенства паутины. Просто никто не собирался кормить паука в космосе, поскольку программа эксперимента не предусматривала ничего иного кроме создания паутины в условиях невесомости, и о дальнейшей судьбе Арабеллы никто не задумывался. Через сутки, хоть и по-прежнему с верхом и низом все оставалось неясно, Арабелла предприняла новую попытку. На этот раз дело шло по-другому, и вскоре в центре контейнера красовалось геометрически правильное кружево. Об этом немедленно было доложено на Землю. Восхищенные руководители программы тут же приказали сделать все возможное, чтобы сохранить Арабеллу. За неимением в космосе мух, космонавты выдали Арабелле мушиного размера кусочек бифштекса. Жизнь ее была спасена. И проведя в космосе 59 суток, 11 часов, 9 минут и 4 секунды, Арабелла живой и невредимой вернулась на родную планету. П. ГАЛКИН ...радиоактивные радон и ксенон можно удалять из воздуха, пропуская его через слой диоксигенил гекса- фторантимоната («Nuclear News», т. 16, № 8, с. 90)... ...катализаторы, используемые для дожигания выхлопных газов автомобилей, сами могут служить источниками загрязнения атмосферы частицами металлов («New Scientist», т. 58, с.752)... ...выделено вещество, стимулирующее использование жировых запасов («Science News», т. 103, с. 386)... ...соотношение между размером уха и расстоянием между глазами изменяется при хромосомных нарушениях (Будапресс, 3 июля 1973 г.)... ...Вселенная вращается со скоростью менее 3.10 ' угловой секунды в столетие («New Scientist», т. 59, с. 4)... ...в Шотландии ежегодно производится 45 827 000 галлонов шотландского виски («The Financial Times», 3 июля 1973 г., с. 13)... ... в созвездии Лебедь обнаружен гидроксильный мазер («Science News», т. 103, с. 407)... ...вместо рентгеновских лучей для обследования внутренних органов человека можно использовать ультразвук («Medical News», т. 5, № 28, с. 1)... ...протоны, движущиеся с высокими скоростями, имеют большие размеры, чем те же протоны в состоянии покоя («Science Digest», т. 73, № 6, с. 22)... ...лунная пыль может перемещаться под действием электростатического ветра («New Scientist», г. 58, с. 734)...
112 Клу^ Юный xiiMN' 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. Кто из юных химиков пришлет в редакцию самый интересный материал! Это заочное соревнование, начатое в прошлом году, мы продолжаем сейчас. Победители будут названы в июльском номере журнала. Ждем писем! Эка невидаль. «Снегом покрытый { камень террасы» Подумаешь, невидаль — хризантемы! Сейчас, в январе, самое для них время: ведь они начинают цвести только в конце осени. И под Новый год хризантемой никого не удивишь. И все-такн можно сказать почти наверное: из шести цветков иа этой фотографин пяти вы никогда не видели. Потому, что в природе их нет. ...Все признаки будущего потомства (хризантемы, мухи, кошки — любого живого существа) записаны в родительских генах, отрезках огромной молекулы дезокси- рибонуклеиновой кислоты. Если изменить структуру какого-либо гена, скажем, поменять в его цепочке отдельные звенья, то наследственные признаки изменятся — это и есть мутация. Воздействовать же на гены можно либо химическими веществами, либо радиоактивным излучением. Сейчас селекционеры широко этим пользуются: они выводят растения и животных с новыми, очень полезными признаками. Так, с помощью радиации уже получены стойкие к болезням н урожайные сорта овса, кукурузы, арахиса. Конечно, далеко не у всех растений- мутантов оказываются ценные признаки, и селекционеры из сотен мутантов отбирают единицы. А теперь вернемся к хризантемам. Очень заманчиво выводить цветы-мутанты невиданных ранее форм и расцветок. Та хризантема, что слева вверху — исходный сорт; называется он по-восточному цветисто: «Снегом покрытый камень террасы». А остальные все как один мутанты: исходный сорт облучали гамма-лучами. Не все они лучше своего родителя, но перед вами результат лишь первого этапа работы. А дальше будет отбор, будут испытания, и лучшие рано или поздно попадут в вазы... Эта фотография сделана в Крыму, в известном на ъесь мир научном учреждении — Никитском ботаническом саду. Там, конечно, облучают не только хризантемы, но и другие цветы — гиацинты, нарциссы, тюльпаны. Но о'них, наверное, уместно говорить весной н летом, а сейчас зима, время хризантем... О. ЛЕОНИДОВ
Клуб Юный химик 113 % *-
114 Клуб Юный химик Хотите подготовиться к экзаменам получше? Где рвется цепь? Когда во взаимодействие вступают органические вещества, то далеко ие всегда удается заранее предсказать возможные направления процесса. Рассмотрим, например, такую реакцию: окисление пропилена пер- маиганатом калия в щелочной среде. Анализ продуктов реакции показал, что процесс одновременно протекает по трем направлениям: в среднем одна треть молекул пропилена окисляется до уксусной кислоты, одна шестая часть — до щавелевой, а остальные молекулы полностью превращаются в углекислый газ. По каков механизм окисления, какие именно связи в углеродной цепи пропилена разрываются в каждом из трех случаев? Чтобы узнать это, синтезировали пропилеи, содержащий в метиленовой группе меченый атом углерода (это может быть либо стабильный нзотоп 13С, либо радиоактивный изотоп МС). Изучение изотопного состава продуктов реакции показало, что чуть более 40% всего углекислого газа содержит изотопную метку. Теперь вы получили достаточно полную информацию для того, чтобы ответить на следующие вопросы. 1. Была лн обнаружена изотопная метка в молекулах уксусной и щавелевой кислот? 2. В каком месте разрывается углеродная цепь молекулы пропилена в каждом из трех случаев? 3. Как выглядит суммарное уравнение процесса (окислительное число марганца изменяется до 4+)? 4. Как получить пропилен с нужной изотопной меткой? (Обычно для синтеза подобных препаратов используют карбонат бария, содержащий меченый углерод.) Решение — на стр. 118 Домашняя лаборатория Минеральные краски Несколько выпусков «Домашней лаборатории» мы посвятим тому, как приготовить минеральные краски — пигменты восьми цветов: белого, черного, синего, зеленого, желтого, оранжевого, красного н коричневого. Все химические вещества для опытов можно купить в аптеке, в хозяйственном и фотографическом магазинах. Однако приготовить пигменты лишь для того, чтобы полюбоваться ими, было бы не очень интересно. Хорошо бы сделать из них настоящие краскн. Это вполне возможно. Полученный пигмент надо сначала очень хорошо высушить, затем тщательно растереть и просеять через самое мелкое сито (например, через двойную марлю). К полученному мелкому порошку добавляют по каплям олифу и растирают до образования густой каши. Ее вновь растирают, и лишь после этого разбавляют олифой до обычной консистенции масляной краскн. Чтобы краска была непрозрачной, к маслу добавляют белый пигмент, например свинцовые белила. После этих предварительных пояснений приступим к первым опытам.
Клуб Юный химик 115 СВИНЦОВЫЕ БЕЛИЛА Лучший источник свинца в домашней лаборатории — свинцовая примочка, 20%-ный раствор основного ацетата свинца. Примочку продают в аптеках. Свинцовые белила — это основной карбонат свинца. Чтобы получить его из основного ацетата, надо некоторое время пропускать через раствор углекислый газ (о получении газов рассказывалось в № 3 за 1972 год). 6РЬ(ОИ)СН3СОО + 2С02 = = РЬ3(ОНJ(СОзЫ + + ЗРЬ(СН3СООJ + 2Ы20. Белый осадок отфпльтр) й- те, промойте и высушите. В фильтрате остается раствор ацетата свинца; он может пригодиться для приготовления других свинцовых красок. Помните, что соединения свинца ядовиты и РАБОТАТЬ С НИМИ НАДО ОСТОРОЖНО, избегая попадания на руки и лицо. А красками, приготовленными на основе свинцовых соединений, нельзя красить предметы, имеющие отношение к пище. ЯРЬ-МЕДЯНКА Эта краска интенсивного сине-зеленого цвета представляет собой смесь основных ацетатов меди. Прибавьте к раствору медного купороса раствор соды. Выпавший осадок основного карбоната меди отфильтруйте и осторожно, по каплям, добавьте к нему уксусную эссенцию до полного растворения осадка. Раствор упарьте почти досуга, не допуская сильного перегрева и разбрызгивания жидкости, и охладите. Выпавшие кристаллы отфильтруйте и высушите между листами фильтровальной бумаги. Для выпаривания лучше выбрать время, когда дома кроме вас никого пет, а после опыта не забудьте хорошо проветрить помещение, иначе вам могут не разрешить дальнейшие эксперименты. ОКИСЬ ЦИНКА Для получения цинковых красок понадобится хлористый цинк. Раствор его можно приготовить, опустив в соляную кислоту стаканчик от старой батарейки — он сделан из почти чистого цинка. Мели к полученному раствору осторожно, по каплям, добавить раствор соды, получится карбонат цинка. Карбонат отфильтруйте, промойте и прокалите. Выше 280°С ZnC03 разлагается на ZnO и С02. Окись цинка — белый порошок. При работе с соединениями цинка НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ОБ ОСТОРОЖНОСТИ— они ядовиты. СУЛЬФИД ЦИНКА Сначала надо получить сульфид натрия. Для этого можно сильно нагреть сульфит натрия (он продается в магазинах): 4Na2S03 = 3Na2S04 + NaL>S. Охладите плав и растворите его в воде. К раствору понемногу добавляйте раствор ZnCi2. (Его получают, растворяя цинк в соляной кислоте.) Избытка ZnCI2 надо избегать, так как образовавшийся сульфид цинка растворяется в непрореагиро- вавшей с цинком соляной кислоте: ZnS + 2HC1 = ZnCI2 + H2S. После фильтрования и высушивания вы получите белый порошок ZnS. Это единственный нерастворимый сульфид белого цвета. ДВУОКИСЬ МАРГАНЦА Это вещество не пигмент, ио оно входит в состав почти всех масляных красок. Ведь олифа, на основе которой готовят масляные краски, есть не что иное, как льняное масло с небольшой добавкой Мп02. Двуокись марганца служит катализатором окисления (высыхания) масла. Вы можете "приготовить олифу сами, добавив к льняному маслу немного катализатора. А готовят его так: в воде растворяют сульфит натрия и добавляют раствор перманганата калия — марганцовки. Выпадает черный осадок двуокиси марганца: 2KMn04 + 3Na2S03+ H20 = = 2Мп021 + 2КОН + + 3Na2S04. Отфильтруйте его и высушите при комнатной температуре. Н. БОВИН
116 Клуб Юный химик ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ДНО-ПОДСТАВКА рис.1 В домашней лаборатории, даже если ставить простые опыты, не обойтись без химической посуды и некоторых приборов; их надо покупать. Однако расходы на покупку можно свести к минимуму, если использовать вещи, которые есть под рукой. Подтвердим это примерами. ЭКСИКАТОР Эксикатор, в котором высушивают вещества,— это громоздкая стеклянная банка с притертой крышкой. В домашней лаборатории большой эксикатор не нужен, вы, наверное, имеете дело с небольшими количествами веществ, и правильно поступаете: дешевле, безопаснее и меньше времени уходит иа опыт. Так что в домашней лаборатории эксикатором может служить стеклянная консервная банка* (литровая или полулитровая) с полиэтиленовой крышкой, которая герметично закрывает банку и легко снимается. В этой банке надо лишь сделать промежуточное дно — так, как показано на рис. 1. Это дно должно быть сделано из химически стойкого .материала (например, нз тонкой нержавеющей стали), потому что на дно банки помещают агрессивные водоотнимаю- щие вещества: H2S04, P2O5, СаС12, Na2Cr207. * О других эксикаторах для домашней лаборатории рассказано в № 10 за 1972 год.— Ред. ФАРФОРОВЫЕ ТИГЛИ И ЧАШКИ Небольшое количество фарфоровой посуды надо все же иметь, она недорогая. Но иногда можно обойтись и без нее. Например, для высушивания (и вообще для нагревания) веществ годятся ложки из нержавеющей стали — чайные, десертные, столовые. Если жидкости много, то можно взять разливательную ложку из нержавеющей стали. Правда, попав в руки химика, все эти ложки станут непригодными для домашнего хозяйства: для удобства у них придется отрезать ручки, оставив лишь «хвостнк» около 2 см длиной для переноса ложки пинцетом нли щипцами (рнс. 2). БЮКСЫ И ИХ ЗАМЕНИТЕЛИ Бюксы — это тонкостенные баночки с притертой крышкой. В ннх взвешивают летучие, гигроскопические, лег- коокисляющиеся вещества. Бюксы приходится время от времени нагревать до 100— 150°С, например когда надо определить влажность вещества илн просто высушить его до постоянного веса. Во всех этих случаях бюксы, наверное, незаменимы. Однако часто нх используют просто для хранения реактивов нли проводят в них опыты, которые можно выполнить в другой посуде, без крышки. Поэтому даже в настоящих лабораториях бюксы бывают дефицитными. Чтобы не переводить зря бюксы, будем использовать для хранения реактивов и
Клуб Юный химик 117 рис.2 ДЛЛ ТЕРМОМЕТРА рис.3 для опытов тару от медицинских препаратов и пищевых продуктов: разного рода банки, флаконы, склянки, пробирки и т. п. Обратите внимание: медицинская и пищевая стеклянная тара делается по стандарту, она герметично закрывается стандартными же пробками н крышками нз полиэтилена или других пластмасс. В склянках и пробирках с полиэтиленовыми крышками можно хранить реактивы — вплоть до крепких кислот и органических растворителей (корковые и даже резиновые пробки для этого не годятся). Кроме того, сами полиэтиленовые пробки и крышки иногда можно использовать, чтобы взять навеску вещества и провести опыт, не требующий изоляции веществ от атмосферы. СУШИЛЬНЫЙ ШКАФ Простое устройство, показанное на рис. 3, может заменить сушильный шкаф. По сути дела, это песчаная баня, дополненная воздушной камерой с термометром. В металлическую банку или кастрюлю емкостью 1,5—2 л ставят вторую металлическую банку (около 0,5 л). Пространство между банками заполняют обычным песком, предварительно промытым водой и высушенным. Внутреннюю банку-камеру закрывают металлической крышкой, вырезанной нз тонкого металлического листа; в крышке должны быть три отверстия (среднее для термометра). Сверху желательно положить асбестовый кружок для лучшей теплоизоляции. Боковые отверстия в крышке (и, естественно, в асбесте) служат для вентиляции; их можно при необходимости закрыть кусочками жести. Обогревать такой шкаф можно либо газом (если вещества негорючи), либо закрытой электроплиткой, а регулировать температуру — расстоянием песчаной бани от нагревателя. Разумеется, можно менять подачу газа, а при электрическом обогреве включить в цепь реостат или еще лучше автотрансформатор (ЛАТР). Необходимо достать три термометра: до 100°, до 200° и до 300°С. Термометр должен быть прочно закреплен — он служит одновременно ручкой для снятия крышки ВЕСЫ Вместо дорогих аналитических весов можно воспользоваться обычными аптекарскими весами, несколько усовершенствовав их. Об этом — в одном нз следующих номеров журнала. В ПЧЕЛИН
118 Клуб Юный химик Решение задачи (См. стр. 114) Сначала составим стехиометрическне схемы окисления пропилена, обозначив звездочкой меченый атом углерода. (О] 1.СН3—СН = *СН2->- —*сн3—соон+со2 [О] 2. СН3—СН = *СН2— —>ноос—соон+со2 [О] з. снз—сн=*сн2-* — 2С02+*СС>2 7з молекул '/б молекул 7г молекул Вопрос о месте изотопной метки для продуктов реакции в схемах 1 и 2 пока остается открытым. Очевидно, что из каждых шести молекул пропилена две превращаются в уксусную кислоту, одна — в щавелевую и три — в двуокись углерода: *пи 1°]| -2СН3-СООН+2С02 6 С3Нв -НООС—СООН+С02 | -6С02+3*С02 По условию изотопную метку имеют чуть более 40% молекул СОг, то есть 12-0,4=5 молекул (из 12). Рассмотрим, откуда появились меченые молекулы. Три из них явно образовались по третьей схеме. Оставшиеся две могли «прийти» только из схемы первой. Таким образом, изотопную метку содержит щавелевая кислота, но не уксусная. Следовательно, в схеме 1 углеродная цепь пропилена разрывается по двойной связи, в схеме 2 — по одинарной связи, а в схеме 3 рвутся все углерод-углеродные связи (что, впрочем, ясно с самого начала). На первые два вопроса ответ получен, перейдем к суммарному уравнению процесса. Его проще всего составить, сбалансировав приход и расход кислорода: 6С3Нв+45[0] ->■ Н2С204+2Н4С202+12С02+ + 13Н20, 2КМп04->К20+Мп02+3[0]. Сопоставление схем показывает, что на окисление шести „молекул пропилена расходуется тридцать молекул пермангаиата. Понятно, что окись калия в присутствии кислот и воды дает соответствующие соли и щелочь: 6С3Н6+30КМпО4 —' К2С204+2К(НзС202) + +30МпО*+12КаСО*+2КОН+ 14Н20. Из уравнения реакции видно, что щелочь в реакции не расходуется или, лучше сказать, она регенерируется — и даже с избытком— из пермангаиата калия. Перейдем к последнему вопросу. Молекулы меченого пропилена нужно «сшивать» из двух частей: -в состав одной части должен войти углеродный атом с меткой, молекулы второй части должны содержать по два углеродных атома без меток. Как выполнить такой синтез? В лабораторных условиях удобен следующий путь. Из карбоната бария получают двуокись углерода: Ва*СОз-**С02. Проводят реакцию между двуокисью углерода и металлоорганнческим соединением (например, бромистым этилмагнием), и Продукт их взаимодействия разлагают водой: CHsCHjMgBr+*С02 — CH3CH2*COOMgBr - +н2о —M:H3CH2*cooH+Mg(OH)Br. Это так называемая реакция Гриньяра. Полученную пропионовую Кислоту необходимо восстановить до спирта: + Н2 СН3СН2*СООН — СНзСН2*СН2ОН. С помощью металлических гидридов это легко сделать даже при комнатной температуре. Наконец, остается подвергнуть каталитической дегидратации пропиловый спирт: —Н20 СН3СН2*СН2ОН — СНзСН = *СН2. Меченый пропилен получен. Из упомянутых здесь превращений только одно — реакция Гриньяра — выходит за пределы школьного курса химии. Но это столь удобный и универсальный путь синтеза разнообразных органических соединений, что с ним стоит познакомиться — по вузовским учебникам или по «Краткой химической энциклопедии». Г. Б. ВОЛЬЕРОВ
Клуб Юный химик 119 Детские вопросы Кусок мяса или тарелка супа? Отчего, когда варят мясо, его кладут иногда в холодную воду, иногда в горячую? Есть ли в этом смысл с химической точки зрения? В. П-ва, Ленинград Каждая домашняя хозяйка знает: чтобы приготовить вкусный бульон, надо нарезанное мясо положить в холодную воду. А когда требуется приготовить отварное мясо, то большие кускн опускают в кипяток. Бульон при этом получается не ахти каким. Почему же так происходит? Попробуем разобраться в этом с помощью опыта. Для него нам понадобятся две пробирки и немного сырого рубленого мяса. Нальем в первую пробирку холодной воды, опустим в нее немного мяса и нагреем. По мере нагревания будет заметно, как образуются (и в большом количестве) серые хлопья. Воду во второй пробирке предварительно вскипятим. Как только" мясо окажется в кипятке, оно моментально окрасится в серый цвет, но в кипящей воде серых хлопьев будет очень мало. В первом случае при постепенном нагревании часть растворимых в воде веществ успела перейти из мяса в раствор. Эти вещества называют экстрактивными, их делят на безазотнстые н азотистые. К безазотистым веществам относятся молочная кислота, животный крахмал — гликоген н некоторые другие вещества. Среди азотистых же веществ много белков, например фибрина крови, альбумина, глобулина, креатина. Эти белки от нагревания свертываются н образуют серые хлопья. Именно экстрактивные вещества, особенно азотистые, придают бульону характерный вкус. Мясо же, лншив-. шись значительного количества этих веществ, становится менее вкусным. Когда же мясо опускают в кипящую воду, то под действием высокой температуры белок на поверхности сразу свертывается н закрывает поры, которые пронизывают мясо. Экстрактивные вещества не могут уже перейти в раствор, они остаются внутри мяса, придавая ему вкус н аромат. Теперь ясно, почему в первом случае мясо режут помельче, а во втором стараются не резать вовсе. Когда варят бульон, надо увеличить поверхность мяса, чтобы как можно больше экстрактивных веществ попало в бульон. А когда готовят отварное мясо, поверхность, напротив, должна оставаться небольшой; тогда большая часть экстрактивных веществ останется в мясе. Ю. ВЛАДИМИРОВ
120 Новости отовсюду 0,9 СВЕТОВОЙ I Астрономы из Калифор-1 нийского университета от-| крыли небесное тело, кото-1 рое, судя по величине крас-1 ного смещения, движется! со скоростью 0,9 сее-1 товой («US News», 1973;| № 41). Это тело — квазар,! удаленный от нас на 10 мил- I | лиардов световых лет. I ЕЩЕ О КУРЧАТОВИИ Как известно, элемент! № 104 впервые был синте-1 зирован и идентифицирован! советскими исследователя-1 ми в Дубне. Позднее его получили американские фи-| эики в Беркли. Теперь кур-| чатовий удалось синтезиро-1 вать третьей группе ученых— в Окриджской национальной лаборатории (США). При взаимодействии кали- форния-249 с ускоренными ядрами углерода был зарегистрирован элемент № 104 с массовым числом 257. Об этом сообщил журнал «Chemical and Engineering News» A973, № 22). ИГЛЫ ДЛЯ НАРКОМАНОВ В Гонконгском университете проводятся опыты лечения наркоманов иглоукалыванием. В определенные точки ушных раковин вводят иглы, на которые подается небольшое напряжение от электрической батарейки. Журнал «Medical Tribune and Medical News» A973, № 25) сообщает, что этим способом будто бы удалось еыле- I чить 40 человек, употреблявших опиум, морфий и I героин. В ГЛАЗАХ — АЛЬФА- ЧАСТИЦЫ! I Вспышки света, появляю- |щиеся в глазах у космонавтов, когда они находятся вне Iмагнитного поля Земли («Хи- |мия и жизнь», 1973, № 5), |мсгут возникать не только I благодаря черенковскому I свечению. Их возможный I источник— быстрые альфа- частицы космических лучей, [ которые также проникают! через сетчатку глаза. Чтобы проверить это предположение, на самолетах установили приборы, регистрирующие альфа-частицы; самолеты летали около 80 часов на больших высотах. О результатах этого эксперимента сообщил журнал «Nature»! A973, январь, № 12): альфа-частицы могут вызывать! в глазах примерно по одной! вспышке света в минуту. С| такой же частотой, кстати,! замечали вспышки и амери-1 канские космонавты во вре-| мя полетов на Луну... I Меткость стрельбы зави-| сит от твердости руки и вер-| ности глаза да еще от кое-1 каких внешних причин: со-1 стояния оружия и его кон-1 струкции, от погоды и осве-1 щения, от веса пули и дози-1 ровки порохового заряда.1 Теперь к этому краткому пе-1 речню можно добавить но-1 вую рекомендацию. Вот она.1 Чтобы пули точно и кучно! ложились в цель, канал! ствола пистолета или вин-1 товки следует покрывать! тонким слоем специальной! смазки. Смазочный матери-1 ал уплотняет зазор между! пулей и стволом, не допус-J кает прорыва пороховых га-1 зов, сохраняет стенки кана-1 ла от повреждений и тем! самым повышает точность! боя. Состав смазки (по па-1 тенту США № 3356029): вазелин, в который добавлено! от двух до двадцати про-1 центов порошка дисульфида! молибдена. I ПОД ТЕПЛОЙ ПЕННОЙ ШУБОЙ Защита грунта от промер-1 зания с помощью теплоизоляции— не новая мысль. Например, на строительстве Братской ГЭС использовали водно-воздушную пену. Она быстро замерзала и надежно защищала землю от сибирских морозов. Однако ВЕРНЫЙ ГЛАЗ ПЛЮС НЕМНОГО СМАЗКИ
Новости отовсюду 121 этот способ не универсален. Во-первых, пену можно наносить лишь после крепких морозов, а к тому времени грунт, как правило, успевает основательно промерзнуть. А во-вторых, у такой теплоизоляции есть злейший враг — оттепель... В Институте теплофизики СО АН СССР разработана рецептура твердых полимерных пен на основе карбамид ной смолы. Эти пены испытаны на строительстве в Улан-Удэ. До наступления морозов котлован для строительства дома закрыли 35-сантиметровым слоем пены. Через- несколько месяцев, в 30-градусный мороз, бульдозер без труда вскрыл податливый грунт. А рядом с котлсшамом* земля, не защищенная пеной, промерзла на добрых два метра. ВРЕМЯ ПРИНИМАТЬ ЛЕКАРСТВО Изучение биотоков мозга позволило создать карманный прибор, предупреждающий человека, страдающего эпилепсией, о приближении припадка и тем самым дающего ему возможность своевременно принять лекарство и предотвратить или облегчить припадок и его последствия («Medical Tribune and Medical News», 1973, № 18). Датчиком прибора служат два небольших серебряных электрода, укрепленных на голове больного. БАЛКИ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА Построено здание с несущими балками из стеклопластика на основе полиэфирных смол («Civil Engineering», 1973, № 2). Строители считают, что такие балки просто незаменимы в цехах химических предприятий, где сталь и бетон быстро разрушаются из-за {коррозии. ДОЛГОЕ УХАЖИВАНИЕ И ВЫНУЖДЕННЫЙ БРАК Говорят, что самый надежный способ уцелеть в автомобильной аварии — пристегнуться к сидению рем- н ями безопасности. Однако водители и пассажиры, как правило, пренебрегают этим разумным советом. Поэтому в США принят федеральный закон: начиная с 1974 года на всех новых автомобилях должна быть установлена автоблокировка — пока люди не защелкнут карабины на ремнях, двигатель не заведется. Вот как прокомментировал это решение американский журнал- «Electronics» A973, № 5): «Длительное ухаживание изготовителей полупроводниковых приборов за автомобильными фирмами закончилось вынужденным бракосочетанием». МОБИЛИЗАЦИЯ ПОСЛЕ ИНФАРКТА В наши дни все чаще пересматриваются прочно утвердившиеся научные догмы. Известно, например, что после инфаркта миокарда медики рекомендовали длительный и полный покой. Теперь и это ставится под сомнение. В одном из английских госпиталей больным острым инфарктом миокарда предложили новый режим, названный режимом ранней мобилизации. Уже через сутки после приступа пациентам, если у них не было болей в сердце и пониженного кровяного давления, разрешили сидеть. На шестой день они совершали прогулки, а между седьмым и десятым днем их выписывали из больницы. Следующий месяц больные проводили дома, причем две недели им рекомендовали мо- ■цион, включавший подъемы и Пспуски по лестнице. Через пять месяцев по сообщению (журнала «Medical World News» A973, № 9) больше роловины пациентов приступили к работе.
122 Книги Л. М. Письмен. От чуда к числу. Москва, «Педагогика», 1973, 207 с, 70 000 экз., 30 к. «У истока науки стоит чудо: явление неожиданное, удивительное, непознанное. Дело науки — понять явление, разложить его на составные части, научиться воспроизводить. В недрах чуда обнаруживается закон и число...» Перед нами очень нужная книга. Ее тема сложна и необъятна: химическая теория. Миновала пора эмпирики; химия, как говорит автор, «входит во вкус обращения с числами». Однако этому предшествовали столетия и ввести читателя сразу же в мир современной теории было бы неблагодарным делом — редко какой читатель добрался бы до середины книги. Поэтому автор начинает повествован не с тех времен, когда весь мир казался человеку «черным ящиком»; через древнюю атомистику, средневековую алхимию, теории прошлого века и открытие элементарных частиц приводит нас Л. М. Письмен к современной квантовой химии. Он рассказывает о сути химической связи и расчете свойств химических соединений, о ходе химических реакций и спектральном анализе, о синтезе полимеров и белковых молекул — пересказать хотя бы вкратце содержание книги невозможно. Да и вряд ли в этом есть необходимость: надеемся, вы прочитаете книгу сами. Она написана просто, динамично, кое-где содержит парадоксы. Автор признается, что не всегда мог «придать словесным образам ту мощь, которой обладают образы, рожденные числом». Но популярным языком нелегко выразить эту мощь. Истинная наука красива, и донести хотя бы часть этой красоты до многих читателей, у которых нет иного способа познать «число» — так ли уж это мало? Н. А. Мезенин. Занимательно о железе. Москва, «Металлургия», 1972, 200 с, 30 000 экз., 1 р. 63 к. Железо, по словам академика А. Е. Ферсмана, — основа культуры н промышленности. И в наш век, который никто не называет железным, элемент с химическим символом Fe продолжает играть главнейшую роль. Понятен всеобщий интерес к железу, понятно и появление фундаментальных книг о нем. История железа и его свойства, военные и мирные применения, металлургические процессы и химические превращения, прогнозы на будущее и просто курьезные случаи — все это есть в книге Н. А. Мезени на. Фактов в ней предостаточно, а вот чего порой не хватает — это занимательности, обещанной в заголовке. Если учесть, что среди тех, кому адресована книга, первыми значатся школьники, то уместны ли в ней фразы такого рода: «Процесс ИРСИД основан на конверторном принципе и осуществляется в агрегате типа проточного конвертора с верхней кислородной продувкой»? Впрочем, чтобы, избежать обвинений в излишней придирчивости, отметим, что в целом книга полезна нз-за обилия материала, превращающего ее как бы в популярную энциклопедию одного элемента — железа. Может быть, имело смысл придать ей и соответствующую форму, памятуя, скажем, об удачном примере «Детской энциклопедии»? Однако на то воля автора. Мы же призваны давать здесь советы не автору, а читателю. Совет таков: почитайте, и вы узнаете многое.. А. В. Шилейко, Т. И. Шилей- ко. Кибернетика без математики. Москва, «Энергия», 1973, 144 с. 60 000 экз., 45 к. НА МЕЗЕНИН ЗАНИМАТЕЛЬНО О ЖЕЛЕЗЕ
Книги 123 Будем исходить из предпосылки, что кибернетика — наука о процессах управления — интересна для всех; уже это одно может служить оправданием тому, что заметка о книге на математическую тему попала на страницы «Химии н жизнн». Кроме того, среди первых же примеров организующей деятельности, которую кибернетика изучает, — создание новых полимерных материалов... О кибернетике пишется много, и вряд ли мы остановили бы вннм/ание читателя на книге заурядной; но «Кибернетика без математики» А. В. и Т. И. Шулейко необычна. Она дает представление о процессах управления на простейших и самоочевидных явлениях: от охоты наших предков на мамонтов до устройства швейной машины. Начинается книга с анекдота: авторы рассказывают, что никак не могли снять тормозной барабан с колеса автомобиля — не было съемного приспособления. Пришел механик, где-то постучал молотком, и случилось чудо: барабан снялся... Из этого рассказа следует неожиданный вывод: кнбер- А В-ШИЛЕМКО Т.НШИЛЕИНО ■ШББРНКТМНЛ ЕЭ нетика — это наука о том, по какому месту надо постучать молотком. В подобном парадоксальном ключе разбираются функции и действие кибернетических систем и их составных частей: лоб мамонта служит источником сигнала, камень, падающий на мамонта со скалы, — исполнительным механизмом, бамбуковый шест — приемником сигнала... Разумеется, затем речь заходит о более современных системах — механических, электрических, электронных. Здесь авторы порой нарушают свое ^обещание обходиться без формул, но эти формулы либо просты, либо дополняют достаточно ясное словесное описание. Разбирая разнообразные явления — от дерганья лягушечьей лапки под действием тока до машинного перевода с одного языка на другой, — авторы заканчивают книгу рассуждениями об информации, содержащейся в атомах, ню том, как запоминает информацию белковая молекула. Широкий круг вопросов... Эту книгу читать и легко и трудно. Легко потому, что она написана ясно. Трудно же потому, что она очень плотно и мелким шрифтом напечатана; даже газетные заметки, набранные таким способом, читаются не без труда, а тут перед нами книга в полтораста страниц! Издательству надо пощадить глаза читателей. A. И. Перельмаи. Геохимия биосферы. Москва, «Наука», 1973, 167 с, 14 000 экз., 61 к. В последние годы на страницах газет и журналов часто повторяется слово «биосфера»: охрана окружающей среды стала проблемой номер один. Обычно речь идет о биологической и технологической сторонах проблемы, книга же А. И. Перельмана затрагивает процессы, идущие на атомарном уровне, — процессы геохимические. В книге четыре главы. В первой глазами геохимика рассматривается фотосинтез, идущий в растениях, влияние этого процесса иа у формирование биосферы. Вторая глава посвящена круговороту воды, накоплению энергии и информации в биосфере, одним словом, описанию сложной и изменчивой системы. Третья, самая большая глава, называется «Геохимия ландшафта»; в ней идет речь о конкретных процессах в конкретных ландшафтах — от мерзлотных до пустынных. Наконец, последняя, пожалуй самая интересная глава, — о ноосфере (сфере разума), преобразованной человеком биосфере, в которой, по словам B. И. Вернадского, «человек становится крупнейшей геологической силой». Среда обитания человека неумолимо меняется, и в этом нередко видят угрозу для человека. Однако можно смотреть и по-иному: разве нельзя создать для человека такие условия, которых нет в природе, а именно условия наилучшие? Автор считает, что можно, и мы рады с ним согласиться. Обзор подготовила М. ФИЛИМОНОВА
124 Из писем в редакцию Молекулярные модели — своими руками Прочитали заметку о моделях Стюарта-Бриглеба ^Химия и жизнь», 1973, № 6, с. 34) и поразились: 650 рублей за 217 деталей! Мы можем предложить наборы с большим количеством универсальных деталей разных типов, которые' без труда изготовляются студентами и лаборантами кафедры химии нашего института из гипса и проволоки с помощью специальных самодельных сферических штампов и стоят в два — три раза дешевле. Устройство штампов было нами описано в журнале «Химия в школе» A971, № 3). По-видимому, имело бы смысл изготовлять не только дорогие готовые наборы, но и штампы, с помощью которых даже школьники могли бы делать столь нужные молекулярные модели. Ф. Д. СМИРНОВ Л. И. ЩЕГОЛЕВА Вологодский пединститут
Информация 125 МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ Международная выставка и конференция по биохимическому и инструментальному анализу («АНАЛИТИКА»). Апрель. ФРГ, Мюнхен. Международный конгресс по ферросплавам. Апрель. ЮАР, Иоганнесбург. Конференция по экспериментальной термодинамике. Апрель. Великобритания, Лидс. Симпозиум Всемирной психиатрической ассоциации по эпидемиологическим методам в психиатрии. Апрель. Иран, Тегеран. ВЫСТАВКИ В 1974 г. В Советском Союзе будут проведены крупные международные выставки: «ЗДРАВООХРАНЕНИЕ - 74» (здравоохранение, медицинская техника и лекарственные препараты); «ПОЛИМЕРЫ-74». Место проведения и точные даты выставок будут сообщены в разделе «Информация» позднее. КНИГИ В ближайшее время выходят в издательстве «Мир»: Вязкоупругая релаксация полимеров. Под ред. М. Ше- на. 1 р. 91 к. П. Краббе. Применение хи- роптических методов в химии. I р. 71 к. Современное состояние жидкостной хроматографии. Под ред. Дж. Киркленда. 2 р. 71 к. Л. Тот. Карбиды и нитриды переходных металлов. 1 р. 91 к. Н. Уэйт. Химическая кинетика. (Учебник для средней школы). 51 к. Электрохимия металлов в неводных растворах. Сборник статей. 2 р. 71 к. Адреса некоторых магазинов, высылающих книги наложенным платежом: универсальный магазин № 25, отдел «Книга — почтой» — Москва, Г-314, Краснопресненская наб>, 1/2; магазин 1 № 93, отдел «Книга — почтой» — Москва В-16В, ул. Кржижановского, 14; магазин «Строитель» № 115, отдел «Книга — почтой» — Москва М-149, Симферопольский бульвар, 10, корп. 2; универсальный магазин № 118, отдел «Техническая книга — почтой» — Москва Е-204, 15-я Парковая ул., 16, корп. 1; магазин № 3 конторы «Академкнига», отдел «Книга — почтой» — Москва В-463, Мичуринский пр., 12. Полностью адреса магазинов «Книга — почтой» опубликованы в газете «Книжное обозрение» A971, № Л—9). ВДНХ СССР В павильоне «Химия» Академии наук СССР в январе — феврале состоится всесоюзное совещание «Производство и применение тугоплавких соединений и изделий из них в народном хозяйстве», проводимое Научным советом Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике по проблеме «Применение редких металлов в народном хозяйстве». ПРЕМИЯ Премия имени В. В. Докучаева 1973 года присуждена доктору географических наук М. А. ГЛАЗОВСКОЙ (Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова) за серию работ по географии почв и геохимии ландшафтов. ЭКСПЕРТНЫЕ КОМИССИИ Утвержден состав Экспертной комиссии по премии имени А. М. Бутлерова. Председатель комиссии — академик М. И. КАБАЧНИК. Утвержден состав Экспертных комиссий по медалям и премиям Академии наук СССР для студентов высших учебных заведений. По Секции химико-технологических и биологических наук Президиума АН СССР комиссию возглавляет декан химического факультета МГУ член-корреспондент АН СССР И. В. БЕРЕЗИН. ОБЪЯВЛЕНИЕ Издательство «Стройиздат» выпустило в свет книгу Б. М. Худенко, Е. А. Шпирт. Аэраторы для очистки сточных вод. М., 1973, 112 с, 52 к. В книге изложена сущность процессов аэрации при очистке сточных вод. Подробно рассказано о существующих конструкциях пневматических, механических аэраторов и водосливов- аэраторов. Приведены расчетные параметры различных систем аэрации, полученные по литературным данным и на основании экспериментальных исследований. Книга предназначена для научных и инженерно- технических работников исследовательских и проектных организаций.
126 Консультации КАК ЧИСТИТЬ ИЗДЕЛИЯ ИЗ БРОНЗЫ! Прошу ответить, как очистить потемневшую бронзу и бронзовое изделие, покрытое масляной краской, которую мне хочется удалить. И. А. Леваков, Москва Если это ручка или замок от двери, осветительная арматура или бронзовая пепельница серийного выпуска, — то возьмите любой органический растворитель (ацетон, нашатырный спирт, бензин), столовый нож, наждачную шкурку и оттирайте ватным тампоном, скоблите, шлифуйте: чем ярче будет блестеть ваша бронза, тем лучше! Правда, блестеть после этого она будет недолго. Ведь бронза — сплав меди с другими металлами, — чрезвычайно неустойчива к воздействию воздушных агентов: она быстро окисляется. Если же вы хотите почистить художественное изделие из бронзы, будьте осторожны: сняв поверхностный окисный слой, вы сделаете произведение искусства чрезвычайно уязвимым по отношению к содержащимся в воздухе загрязнениям, к влаге; на бронзе могут возникнуть очаги коррозии, ценная для вас вещь начнет разрушаться. Патина — естественный окисный слой, покрывающий изделие из бронзы, не только предохраняет его от такого разрушения, но и украшает, придает ему еще большую ценность. НОВЫЕ КЛАРКИ До сих пор о степени распространенности того или иного элемента в земной коре мы судим, руководствуясь таблицами, которые составили советские академики А. Е. Ферсман и В. И. Вернадский. Но с тех пор прошло много лет, и их прогнозы, вероятно, уточнены. Не сможете ли вы напечатать в журнале такую уточненную таблицу химических элементов! С. А. Гридчин, Воронеж В 1889 году американский геохимик Ф. У. Кларк впервые подсчитал приблизительное содержание химических элементов в земной коре. Шло время, и числа, выражающие содержание того или иного элемента, стали называть клерками. Советские и зарубежные геохимики не раз уточняли цифры Кларка. В 1962 году академик А. П. Виноградов опубликовал таблицу кларков литосферы, которую мы здесь и воспроизводим. В 1967 году появилась таблица К. Г. Ведеполя (ФРГ); по его расчетам, в тонне вещества Земли заключено 35460 г железа, 305400 г кремния, 690 г марганца, 720 г фтора. Данные по содержанию многих других элементов, в том числе кислорода, почти не отличаются от данных А. П. Виноградова, а по вольфраму и мышьяку совпадают полностью. Геохимики продолжают работу, и, вероятно, скоро последуют новые уточнения.
Консультации 127 КРЕСТЬЯНСКОЕ ИЗ ЧЕГО ОНО! МАСЛО, В последнее время в продаже появилось «крестьянское» и «любительское» масло. Я слышала, что это синтетические продукты. Правда ли это! А. Н. Петрова, Мурманская обл. • Нет, неправда. Любительское и крестьянское масло никакого отношения к синтетической пище не имеет. Это натуральные продукты, они приготовлены из сливок. Два новых сорта масла отличаются от обычного сливочного тем, что в любительском до 4% жира, а в крестьянском до В% заменено пахтой. Это улучшило вкус масла и увеличило его питательность. На первый взгляд получается противоречие: процент жира ниже, а питательность выше. Но это действительно так. Поясним, почему. Масло в конечном счете получают из молока, а молоко ценно не только жиром. Не меньшую ценность представляют собой молочные белки, которые содержат в себе незаменимые аминокислоты. (Тем, кто забыл, что это такое, напоминаем: незаменимые аминокислоты необходимы человеку для нормального развития, но в организме человека они не синтезируются, поэтому мы должны получать их с пищей). При сбивании слиаок эти белки остаются в пахте: в ней содержится до 3% молочного белка. Кроме того, в пахте есть 4,9% молочного сахара, а также витамины А, В и Д. Содержится в пахте и жир — около 1%, но жир этот отличается от того, что попадает в сливочное масло. Он богат ненасыщенными жирными кислотами, тоже очень нужными человеческому организму. Вот почему пахту применяют как лечебное средство при лечении некоторых болезней, например атеросклероза, гипертонии, малокровия. Значительная добавка пахты придала новому продукту вкус масла, которое раньше сбивали в крестьянских домах. Потому его и назвали «кресть янским». Диетологи особенно рекомендуют его лицам, занятым умственным трудом, пожилым людям и вообще всем тем, кому не следует потреблять много жира. ЧЕМ ЗАМЕНИТЬ ТРИЭТАНОЛАМИН . В справочнике радиолюбителя приведен рецепт активированного флюса ЛТИ-1. Чем можно заменить входящий в его состав триэта* ноламин! Если реактив можно заменить, то сколько следует добавлять нового вещества! С. В. Руденко, Ворошиловградская обл. Заменить в рецептуре вещество можно только похожим по свойствам соединением. Триэтаноламин (НО—CH2CH^bN плавится при температуре 21 С, плотность его 1,12 и температура кипения 277" С при давлении 150 мм рт. ст. По физико-химическим свойствам к нему близки диэтаноламин (НО—CH2CH2KNH и этанол- амин (НО — CH2CH2)NH2. Этими веществами триэтаноламин заменить можно. Причем поскольку для приготовления флюса не нужны реактивы особой чистоты, можно даже применить техническую неразогнанную смесь двух или трех этанол- аминов. В состав флюса по рецепту должно входить 1—2°/о триэтаноламина, столько же следует взять реактива-заменителя. С. А. ЩЕРБАКОВОЙ, гор. Горловка Донецкой области: Разница между синтетическими и искусственными во- локнами в том, что синтетические получают полимеризацией мономеров (например, капрон из капро- лактама), а искусственные — специальной обработкой природных полимеров, например, целлюлозы для получения вискозы. А. С. БАДАСЯНУ, Тбилиси: Кормить голубей с ,рук не рекомендуется потому, что голуби могут быть переносчиками опасной инфекционной болезни — орнито- за. М. РУТЕН, Москва: Сухое молоко выпускают в упаковке, состоящей из алюминиевой фольги, с одной стороны (с которой соприкасается молоко) покрытой полиэтиленом, а с другой — целлофаном. И. К- СИДОРЕНКО, Иркутск: Паровые автомобили в продажу не поступают, пока есть только опытные образцы таких машин. Группе читателей из Куйбышева, прочитавших в газетах о загадочных свойствах воды озера Фундудзи (Африка) и желающих знать, чем они объясняются, сообщаем: вода в этом озере самая обыкновенная. Гораздо загадочнее, как такие нелепые вымыслы попадают на страницы печати. Т. ЦИБИКОВОЙ из Джамбульскоп области, спрашивающей, можно ли сделать соль несоленой, отвечаем: Нет, нельзя — и зачем?
В. И. Кузнецов Э. Н. Трифонов В. Солоухин С. Мартынов Г. Ф. Марк В. Е. Жвирбяис В. Н. Ларин Г. Шингарев Г. С. Воронов В. Батраков Г. Б. Либефорт Л. Сояк М. Гуревич М. Кривич Ф. Кери О. Либкин А. Гришина Н. Д. Граевская, А. И. Шаев И. А. Сытинский В номере: 2 ПО ЛЕНИНСКОМУ ПУТИ 4 ЗАБОТА О БУДУЩЕМ 8 УРАН: ЧЕТЫРЕ ЭТАПА ПОЗНАНИЯ 16 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД ЧТЕНИЯ ДНК 18 ВИРУС ГРИППА ЖИВЕТ В ОКЕАНЕ» 23 ИНТЕРФЕРОН И ОКСОЛИН ПРОТИВ ГРИППА 25 О ПОЛИМЕРАХ — ПРИМЕРНО ДО 2000 ГОДА 29 ЛАЗЕЙКА ПОД БАРЬЕРОМ ____ 33 ВЕРНА ЛИ ГЛАВНАЯ ДОГМА ГЕОЛОГИИ! 40 СОВЕТНИКИ ВСЕВЫШНЕГО 50 К ОПУСКАНИЮ ВЕРЕВКИ В «ЧЕРНУЮ ДЫРУ» 53 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧИСТИТ ВОДУ 56 АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ЗАИМСТВОВАННЫЙ У САМОЛЕТА 64 СЕРДЦЕ МАТЕРИ 70 БОЛЬШАЯ СЕМЬЯ ПРАБАБУШКИ КРИСТОФЕРЫ 79 КАК ВЫВЕСТИ МОХНАТУЮ ЗВЕРУШКУ 80 НЕ ВСЕ РЫБЫ ХОЛОДНОКРОВНЫ 84 МНОГИЕ ПРЕДПОЧИТАЮТ МАРМЕЛАД 89 ВАЛЕНКИ, ВАЛЕНКИ 96 ЧТО ТАКОЕ ДОПИНГ И КАК С НИМ БОРОТЬСЯ 103 ХИМИЯ ОПЬЯНЕНИЯ 15 Последние известия 61 Новые заводы 62 Календарь 110 Короткие заметки 112 Клуб Юиый химии 120 Новости отовсюду 122 Книги 124 Из писем в редакцию 125 Информация 126 Консультации Технический редактор Э. И. Михлнн Корректоры Е. И. Сорокина, Г. Н. Нелидова Адрес редакции: 117333, Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны: 135-52-29, 135-90-20, 135-63-91. © «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ», 1974 Т-18342. Сдано в набор 8/Х 1973 г. Подписано к печати 27/XI 1973 г. Бум. л. 4. Усл. печ. л. 10,4 Уч.-нзд. л. 10.4. Бумага 70X1007i«- Тираж 190 000 экз. Цена 30 коп. Заказ 2031. Чеховский полиграфический комбинат Союзполнграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли г. Чехов Московской областк
mm шжш щщн «Божья коровка, улети на небо, принеси мне хлеба» — эти слова дети часто напевали прошлым летом: алых букашек было видимо-невидимо. Теперь букашки улетели, но вовсе не на небо, а на юг, может, даже в Африку, или спрятались где потеплее, например под камень. Бывает, что толпа божьих коровок и совсем не прячется, а зимует на стволе дерева или обыкновенном столбе. Эту компанию поливает дождь, засыпает снег. А божьи коровки живут, дышат: потребление кислорода насекомыми прекращается лишь когда холодает ниже минус 16. Чтобы не заледенеть, божьи коровки, как и другие насекомые, еще с осени сохнут, теряют воду, и заботятся об антифризе — вырабатывают глицерин, и немного подслащивают себе жизнь — копят сахар. Кроме того, у них падает активность ферментов, чтобы зимой экономить на обмене веществ. Одних этих мер как будто бы недостаточно для того, чтобы насекомые могли выжить Но факт остается фак\ом: весной алые букашки как ни в чем не бывало разлетаются и встают на защиту растении — принимаются за тлей.
Дни, когда надо глядеть в оба Если сегодня настроение у вас чуть лучше, чем вчера, то завтра, вероятнее всего, оно станет еще лучше. Жизненные процессы цикличны, и если наступил подъем, то пока линия биологического ритма не пройдет максимум, ухудшение не грозит. Потом криавя вновь пойдет вниз, настроение понемногу станет ухудшаться — и так до тех лор, пока опять не начнется подъем. 23 дня —таков, по подсчетам физиологов, биоритм нашего человеческого настроения. Этот биоритм ие единственный. Двв других — физической и умственной работы—длятся соответственно 28 и 33 дня. Из-за твкого разнобоя волны разных биоритмов почти никогда не совпадают. Многие знают это по себе: настроение прекрасное, в лень рукой шевельнуть... Но оставим в стороне всеобщие проблемы и перейдем к немаловажной частности. Люди попадают порой в дорожные происшествия. Бывают дни, когда происшествий становится почему-то больше. Нет ли связи между биоритмами человека и его поведением на улице? В попытках выяснить этот вопрос японские биологи исследовали обстоятельстве 153 несчастных случаев, происшедших с пешеходами эв год нв дорогах одной префектуры. Оказалось, что в 108 из них (более 70% I) несчастье случилось в опасные с этой точки зрения дни. А именно: 1) когдв положительная волна биоритма сменялась отрицательной; 2) когда у пострадавшего во всех трех биоритмах совпадали отрицательные волны. Кто знает — не будут ли когда-нибудь всех нас проверять: что и когдв творится с нашими биоритмами? Тогда мы твердо будем знать, в какие дни надо особенно внимательно смотреть нв светофор. А пока давайте делать это каждый день... Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050