Текст
                    химия и жизнь
научно-популярный журнал
академии наук ссср
и
1978
ДЕКРЕГЪОЖ
Совйъ Насадных*


химия и жизнь Ежемесячный научно-популярным журнал Академии наук СССР • №11* ноябр1 ^^Уь Издается с IMS года НАШ ХЛЕБ _3_ 5 Д. Осокина, Б. Багаряцкий О СТОЙКОЙ ПШЕНИЦЕ И СЛАДКОЙ КУКУРУЗЕ Л. К. Эрнст ХВАЛА КОРОВЕ 10 Т. Чюрлис 15 КОРОВА, МИКРООРГАНИЗМЫ И ЧЕЛОВЕК ПОВЕСТЬ ОБ ИГОРЕ ВАСИЛЬЕВИЧЕ 20 КУРЧАТОВЕ Портреты ■ фОбЛ^МЫ И Mbi ОДЫ :овременнои науки Н. И. Савиткин ЖИЗНЬ ПОЛИМЕРНОЙ МОЛЕКУЛЫ 35 Вещи и вещества Процессом полимеризации можно управлять с помощью электрического тока С. А. Вольфсон ХРУПКИЙ, КАК СТЕКЛО, ЭЛАСТИЧНЫЙ. КАК РЕЗИНА 39 Проблема и методы современной науки А. Г. Афанасьев ЗАМЕТКИ О МИКРОКАПСУЛИРОВАНИИ 44 Интервью «НЕ МОЖЕТ БЫТЬ ОДНОЙ СХЕМЫ НА ВСЕ 50 СЛУЧАИ ЖИЗНИ...» Беседа с директором Физико-технического института АН СССР академиком В. М. Тучкевичем Архив НИЛЬС БОР В МОСКВЕ 55 Проблемы и методы современной науки М. Д. Франк-Каменецкий ОТКУДА БЕРУТСЯ ГЕНЫ? 56 Гипотезы В. И. Артамонов НЕОБРАТИМО ЛИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЕ ПЕРЕРОЖДЕНИЕ? 62 Д. Беренбейм ПАМЯТЬ ОКЕАНА 66
Технология и природа Наблюдения А. Дмитриев ПЛУГ ИЗМЕНЯЕТ КЛИМАТ В. Митрофанов, В. Соколов АВТОГРАФЫ ВОЗБУЖДЕННЫХ МОЛЕКУЛ: ЭФФЕКТ РЭССЕЛА 68 69 Почему чернеет фотопластинка, если к ней приложить кусочек цинка? В. А. Пчелин В МИРЕ ДВУХ ИЗМЕРЕНИЙ: НЕВИДИМЫЕ ПЛЕНКИ 72 Л. Завадская ЦВЕТНАЯ ОДЕЖДА ДОРОГ 80 Фотоинформация Искусство Разноцветные покрытия для автомобильных дорог НЕИСЧЕРПАЕМОЕ ПЛАМЯ А. Чапковский ЧЕРНЫЕ УЗОРЫ НА СЕРЕБРЕ 84 86 Что мы едим Ю. П. Лаптев, В. А. Князев 91 ВКУС КАРТОШКИ В. Р. Файтельберг-Бланк, Л. Г. Остапенко 95 ИОНИЗИРОВАННЫЙ ВОЗДУХ В КАРТОФЕЛЕХРАНИЛИЩЕ Живые лаборатории Учитесь переводить Архив Литературные страницы Г. В. Сележинский ПЛАМЕННЫЙ ЦВЕТОК — ГВОЗДИКА М. М. Богачихин ЯПОНСКИЙ —ДЛЯ ХИМИКОВ Леонардо да Винчи ОБ ИСТИННОЙ И ЛОЖНОЙ НАУКЕ А. Бестер ПЕРЕПУТАННЫЕ ПРОВОДА 96 101 110 118 НА ОБЛОЖКЬ рисунок Е. Суматохина к статье Г. В. Сележинского «Пламенный цветок гвоздики» НА ВТОРОЙ СТРАНИUL ОБЛОЖКИ О, щ п. серсбрчн'и б/x.i .'-/г pciHhiv. ияабриженичмн ни чернели и фоне. < ()е хинного н чипа. <ны у маеИ'рим XIII 1 ко Ьпаслп нииден при рщ кппких (лирик Рнзини. 0()ним in главных цечтроа чернения по серебру к icpeiiuH ■ XVIII t-u ка аил Великий Устюг, нп к началу нынешнего века здесь л о <и Kyi ста о бы m почти :шбычо '< оозроди wci, ТОЛЬКО not If pCUO 1ЮЦЦИ Об 'по v. рассказано а степ >с А. Чапкоаскогп Черные цзиры на серебре ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ ТЕХНОЛОГИ. ВНИМАНИЕ! НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ КОНСУЛЬТАЦИИ ИНФОРМАЦИЯ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК КНИГИ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 18 38, 64 99 100 103 104 117 125 126 128
Продукция сельского хозяйства и изделия из сельскохозяйственного сырья составляют сегодня в нашей стране 3/4 всех предметов потребления. Новый этап в развитии земледелия и животноводства, который намечен июльским Пленумом ЦК КПСС, позволит поднять на новую ступень благосостояние народа, значительно приблизить потребление продуктов питания к научно обоснованной норме. Среднегодовой сбор зерна в следующей, XI пятилетке, намечено довести до 238—243 млн. т (сейчас около 190), производство мяса — до 19,5 млн. т (сейчас 14), намного должно возрасти количество молока, яиц, овощей, фруктов. Задачи эти отнюдь не простые—хотя бы потому, что совокупность климатических и почвенных условий во многих районах нашей страны недостаточно благоприятна для растениеводства. Преодолеть немалые трудности на пути к превращению нашего земледелия и животноводства в сельскохозяйственную индустрию немыслимо Г 3
без помощи науки. Можно сказать так: чтобы получить научно обоснованную еду, надо научно обоснованно обрабатывать почву, дать ей научно обоснованные удобрения, посеять и посадить научно обоснованный ассортимент культур, защитить их научно обоснованными гербицидами и пестицидами, и так далее. Это — только в земледелии. Не меньшего требует от науки и животноводство. Но и это еще не все. Как земледелию, так и животноводству нужны научно обоснованная экономика и организация производства. Поэтому и сказано в постановлении Пленума: «Государственному комитету Совета Министров СССР по науке и технике, Министерству сельского хозяйства СССР, Академии наук СССР, ВАСХНИЛ принять меры по дальнейшему повышению роли науки в осуществлении задач, стоящих перед сельским хозяйством». Именно этим вопросам будет посвящена специальная сессия Академии наук СССР, которая состоится в декабре этого года. В самые ближайшие годы научным организациям предстоит решить множество новых проблем и провести множество новых исследований — начиная с детального изучения почв, выведения наиболее эффективных сортов растений для разных климатических и почвенных зон, создания гербицидов и средств биологической защиты растений для тех культур, для которых их пока нет,— и кончая рекомендациями по ценообразованию и другим формам экономического воздействия на количественное и качественное развитие различных отраслей сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности. Сегодня мы производим минеральных удобрений больше, чем США и ФРГ вместе взятые, однако отдача от их применения в растениеводстве у нас еще невелика. Намеченное Пленумом создание единой агрохимической службы, располагающей и квалифицированными специалистами, и химикатами, и необходимой техникой, призвано улучшить использование удобрений и химических средств защиты растений на колхозных и совхозных полях. Новые задачи встают и перед промышленностью. И количественные: сельское хозяйство испытывает еще нехватку тракторов, автомобилей, комбайнов, удобрений, средств защиты растений. И качественные: машины и механизмы нужны более эффективные, более специализированные, удобрения — более концентрированные, более удобные для хранения. В комплексе сегодняшних производств сельское хозяйство, основанное на биологических процессах, остается наиболее традиционным. Между тем в комплексе сегодняшних наук биология, изучающая эти же самые процессы, на наших глазах становится одной из наиболее быстро прогрессирующих. Это противоречие предстоит разрешить. Первые шаги уже делаются: в сельскохозяйственной практике находят применение методы направленного искусственного мутагенеза, подходит черед и генной инженерии. Но главное в этой области еще впереди. Наука призвана дать нам основы сельскохозяйственной технологии завтрашнего дня, технологии, которая придет на смену сегодняшней, существующей в почти неизменном виде с незапамятных времен. Вряд ли кто- нибудь возьмется предсказывать сейчас, какой эта новая технология будет. Вероятно, растения станут гораздо более полно использовать энергию солнечного излучения. Может быть они будут брать прямо из воздуха нужный им азот. Может быть, удастся превращать их в молоко и мясо, минуя стадию коровы. Ни на что подобное природой не наложены принципиальные запреты. И, следовательно, необычайно широки возможности для научного творчества, для новых открытий. «Наш хлеб,— сказал в докладе на Пленуме Генеральный Секретарь > ЦК КПСС, Председатель Президиума Верховного Совета СССР Леонид Ильич Брежнев,— это результат объединенного труда крестьянина, рабочего и интеллигента». 4
:лгу О стойкой пшенице и сладкой кукурузе Академической науке принадлежит важное место в решении задачи подъема культуры земледелия, получения максимальных урожаев. Именно в академических институтах и лабораториях, где зарождаются передовые идеи, где замышляются и осуществляются разработки, еще какое- то десятилетие назад казавшиеся нереальными, создается стратегия и тактика урожаев будущих пятилеток. О двух таких работах — наш репортаж. 5
У этой пшеницы уже есть имя — Киянка. Возможно, пройдет год-другой, и она станет так же широко известна, как и прославившиеся на весь мир Мироновская юбилейная, Безостая-1— сорта, некогда выведенные на опытных делянках. Правда, пока Киянка еще не сорт, а кандидат в сорта—еще идут государственные сортоиспытания. Но и не получив по всей форме прав гражданства, Киянка прошлым летом успешно справилась с капризами погоды, когда из-за обилия влаги, не успев к моменту налива колосьев окрепнуть, беспомощно подламывались под тяжестью зерна почти все районированные сорта. ДЕФИЦИТ ГЕНОВ Киянка появилась в результате совместной работы Украинской сельскохозяйственной академии, Черкасской государственной опытной станции МСХ УССР и Института молекулярной биологии и генетики Академии наук УССР. О том, как это произошло, нам. рассказал заведующий отделом экспериментального мутагенеза этого института кандидат биологических наук Владимир Васильевич Моргун. Когда селекционер приступает к выведению сорта, он начинает искать среди уже имеющихся растений экземпляры, превосходящие собратьев хоть чем-нибудь: ну, скажем, урожайностью (пусть даже на самую малость), или более высоким содержанием одного из полезных человеку веществ (например незаменимой аминокислоты), либо сроком созревания. Так вот, все выделяющиеся на общем фоне растения — это чаще всего мутанты; своей нестандартностью они обязаны спонтанному мутагенезу. Резкая смена температур, изменение интенсивности ультрафиолетового излучения, возможно из-за вспышек на Солнце, или попадание на поля с дождем и другими путями некоторых химических соединений - все это может повлиять на наследственный аппарат растений, а значит, и на свойства их потомков. Мутантные формы — объекты коллекционирования. Давно уже их ищут, находят и собирают не только в преддверии получения нового сорта, а, можно сказать, на всякий случай, в расчете, что когда-нибудь они пригодятся. При поиске обращают внимание на любое отклонение во внешности, не обязательно тут же выясняя, как это отклонение сопряжено с остальными свойствами, скажем, с биохимическим составом листьев, корней, плодов. Если, например, на кукурузе вместо желтого В середине — сиоп пшеницы стандартного для Украины сорта Ильичевка, справа от нее — попукарпикован Киянка, а слева — иормовая пшеница Зеленая. початка вырос фиолетовый или даже желтый, но с двумя-тремя фиолетовыми зернами, такой экземпляр обязательно попадает в коллекцию. В Ленинграде, во Всесоюзном институте растениеводства, собрана одна из самых богатых в мире коллекций подобных экспонатов. А мировое собрание в учреждениях разных стран насчитывает много сотен спонтанных мутантов разных растений. Итак, начиная выведение нового сорта, селекционер'обращается к набору вариантов, которые для него
подготовила природа. Но в последние годы этот источник уже не удовлетворяет селекционеров. В нем нередко не удается найти обладателей некоторых очень нужных в данный момент свойств. Природа создает мутанты не часто и работает явно не по плану. Например, она не удосужилась обеспечить пшеницу генами высокой зимостойкости; не хватает генов, снабжающих растения достаточным (конечно, с точки зрения человека) процентом белка; не найдены гены устойчивости ко многим заболеваниям. Поскольку источников ценных генов мало, они быстро исчерпываются, а это приводит к сужению родословной вновь создаваемых сортов. Они оказываются очень близкими по свойствам, что облегчает работу вредителям. Приспособившись к растению, вредные насекомые и болезни вслед за ним быстро распространяются везде, где сорт сеют. Такая участь, кстати, постигла карликовые сорта пшеницы лауреата Нобелевской премии Нормана Борлау- га, совершившие в свое время так называемую зеленую революцию. Нужен источник новых генов. Генетики уже не могут ждать, пока природа соиз'волит их вылепить. Поэтому в наши дни интенсивно развивается искусственный мутагенез, позволяющий создавать мутанты в лаборатории. ГЕНЫ, КОТОРЫХ МОГЛО И НЕ БЫТЬ Институт молекулярной биологии и генетики — академическое учреждение, поэтому в первую очередь здесь ведутся фундаментальные исследования. И все же мы начали статью с упоминания о новых сортах, вышедших из стен института. Это не случайность, а закономерное явление. Такова современная направленность академической науки. У читателей может возникнуть вопрос: не дублируют ли академические институты работу прикладных? Не только не дублируют, а работают с ними в постоянном контакте и часто в рамках одних комплексных программ, в которых каждому участнику отведен свой раздел. Сорт Киянка — один из плодов такого сотрудничества. В отделе экспериментального мутагенеза изучают, как различные химические вещества действуют на клетки растений. Проверку прошли старые, давно известные мутагены, например диметилсульфат, диэтил- сульфат, этиленимин. Исследованы и новые классы соединений: нитро- зоалкилмочевины и диазокетоны. Синтезированы они в Институте химической физики АН СССР, с которым киевляне сотрудничают много лет. Все эти вещества отличаются тем, что способны проникнуть в живую клетку, добраться до хромосом и видоизменить их отдельные участки. Мутагены, конечно, действуют и на другие составные части клеток, но то, что случается с хромосомами, для генетиков особенно важно, потому что нарушения в строении ДНК передаются потомству. Поначалу спектр действия мутагенов был узок. Просто их было мало. К настоящему времени через руки ученых прошло очень много подобных веществ, и выявлены соединения со специфическим действием. Например, 1,4-бис-диазоаце- тилбутан изменяет вегетационный период у растений, а также вызывает у них мощное развитие. Нитро- зоэтилмочевина и нитрозодиэтилмо- чевина чаще вызывают карликовые мутации. Разного эффекта можно добиться, меняя условия обработки: дозы мутагенов, температуру растворов, длительность воздействия. Таким образом, сейчас уже можно говорить о направленном мутагенезе. В Институте молекулярной биологии и генетики собрана большая коллекция индуцированных мутантов кукурузы и пшеницы, их более 300. Это живая коллекция. Семена ежегодно сеют и рассылают в другие учреждения. По заказу других селекционных учреждений в отделе экспериментального мутагенеза обрабатывают химическими веществами не только семена, но и черенки, луковицы, которые потом отправляются заказчикам. Такой порядок считается удобным, потому что в Институте 7
молекулярной биологии и генетики есть все необходимые условия и методики для работы с мутагенами, накоплен большой опыт обращения с ними, что очень важно: ведь многие мутагены — яды. Кроме химического мутагенеза, здесь применяют и другие методы воздействия на клетки растений, например радиационный. Но химический считают наиболее перспективным. Методом мутагенеза можно придать растениям и невиданные ранее свойства. Таким, например, оказался созданный во Всесоюзном научно-исследовательском институте масличных культур сорт подсолнечника Первенец, о котором «Химия и жизнь» рассказывала в № 8 за этот год. В масле Первенца преобладает глицерид олеиновой кислоты, и поэтому оно очень близко по свойствам к оливковому. В природе такие экземпляры не находили. И пшеница Киянка, и подсолнечник Первенец созданы прямым отбором. Это значит, что после обработки мутагенами из полученных растений просто отбирали наиболее подходящие экземпляры. Никаких скрещиваний. Но мутанты используют и в гибридизации. В частности, для получения новых гибридов кукурузы. ДЕГУСТАЦИЯ В ГЛЕВАХЕ ...Глеваха — местечко под Киевом. Здесь расположена Научно-экспериментальная биологическая стан - ция АН УССР. На нескольких гектарах, которые находятся в ведении станции, украинские академические институты проводят полевые опыты. Прошлой осенью сюда было приглашено много гостей, и среди них вице-президент украинской Академии наук Константин Меркурьевич Сытник, ученый секретарь Южного отделения ВАСХНИЛ Кирилл Васильевич Малуша, работники сельскохозяйственных отделов партийных учреждений Украины. Была представлена и «Химия и жизнь». Прямо на столешницу высыпали из огромной кастрюли гору дымя щихся паром золотистых початков. Выбираем из этой кучи самые приглянувшиеся. Горячо! Подбрасываем с ладони на ладонь, чтобы хоть немного остудить. Потом обмазываем початки со всех сторон сливочным маслом, посыпаем солью. Полагается также постучать початком по краю стола, чтобы стряхнуть лишние крупинки соли. Теперь можно есть. Зубы погружаются в мягко- упругую душистую массу. С одним початком покончено, а рука уже тянется за следующим. Кукуруза, вареная в початках, знакома, вероятно, многим, и многим она очень по вкусу. Но почти никто не знает, что на самом деле у нас большей частью выращивают кормовую кукурузу. А та, о которой здесь идет речь,-— пищевая, специально созданная для еды, а потому еще более вкусная. И к тому же содержит почти полный набор витаминов. Вышел этот сорт — Десерт — из стен того же отдела экспериментального мутагенеза Института молекулярной биологии и генетики Для горожан, да еще живущих не на юге, и кормовая кукуруза — большая редкость и экзотика. Вот почему, добравшись до Черноморского побережья, в Молдавию и на Украину, мы готовы платить немалую цену за лакомство, иногда по полтиннику за початок. Можно было бы, конечно, подавать этот продукт на стол круглый год и за меньшие деньги, если бы удалось организовать его консервирование. За рубежом, например, в Венгрии, такое производство сушествуе г. Чтобы наладить дело, нужно иметь несколько сортов сладкой кукурузы и оборудование для ее переработки. У нас в стране предусмотрено расширение селекции сладкой кукурузы. Дело в том, что промышленности выгодно взяться за переработку такого сырья только в том случае, если оно будет поступать с полей в течение длительного времени. Кукуруза годится для консервирования лишь несколько дней, потом твердеет, созревает. Значит, необходимы сорта, которые поспевали бы поочередно, то есть конвейер сортов. Наши селекционеры располагают двумя-тремя сладкими сортами ку- 8
курузы, но для конвейера нужно больше. Десерт пополнил перечень. И не просто пополнил —это лучший компонент конвейера. Он слаще своих предшественников и процентов на двадцать урожайнее. Сахар, благодаря которому кукуруза и обладает столь замечательным вкусом, через несколько часов после уборки начинает превращаться в крахмал. Чтобы приостановить этот процесс, початки надо немедленно поместить в холодильник. Там они могут, не теряя своих свойств, лежать довольно долго. А уже из холодильника сырье должно поступать на перерабатывающие заводы или прямо в продажу. В США холодильное устройство монтируют встык с бункером кукурузоуборочного комбайна. Вывозят початки с полей в рефрижераторах. КАК СОЗДАЮТ МУТАНТНЫЕ СОРТА Но вернемся к пшенице. Киянку получили с помощью ди- этилсульфата. Мутагеном обработали семена пшеницы сорта Мироновская юбилейная. Потом их посеяли. В первом поколении еще ничего не заметно, потому что его наследственностью командуют доминантные гены. И дети походили на родителей. На следующий год на делянке появились отдельные низкорослые растения. Эти мутанты и стали родоначальниками сорта. Несколько лет семена размножали и проводили направленный отбор. Причем сеяли их в самых разных условиях, в том числе и на инфекционном фоне, то есть на заведомо зараженных болезнями участках. Отбирали наиболее выносливые, урожайные и к тому же короткосте- бельные экземпляры. И наконец, получили сорт. Киянка — полукарликовая пшеница, скороспелая и неполегающая. За годы конкурсных испытаний она по урожайности на пять центнеров с гектара превосходила сорт Ильи- чевку, который считается для этих мест стандартным. На некоторых землях прибавка к урожаю была еще больше — 9 ц/га. Киянка относится к сильным пшеницам, то есть, в частности, содержит клейковину самого высокого качества. Поэтому мука из нее очень хороша в хлебопечении. Но почему полукарликовая? Если уж бороться с полеганием, не логичнее ли было сделать пшеницу карликовой — ведь чем короче стебель, тем он прочнее? Оказывается, карликовые сорта пригодны не для всякого поля. Они чувствуют себя уверенно лишь на почве, богатой питательными веществами, освобожденной от сорняков. Кроме того, карлики боятся холодов. Полукарликовая же пшеница не столь привередлива. Авторы Киянки с помощью химического мутагенеза создали еще один сорт озимой пшеницы, Зеленую, обладающую совершенно противоположными свойствами. Эта пшеница — высокая, с большим числом листьев. Зачем она нужна? На Украине раньше всего животным достается озимая рожь. Но недели через две она уже перезревает. Зрелые растения скот ест с неохотой, они жесткие, колючие. Следующий компонент конвейера — скошенная обычная озимая пшеница. Но она дает небольшой урожай зеленой массы, поскольку предназначена на зерно. Вот для ее замены и выведена кормовая пшеница Зеленая. Надо сказать, что сама идея получить сорт пшеницы специально на корм была новой и поначалу не вызвала большого восторга у тех, от кого зависит, будет ли сорт назван сортом. Однако после испытаний, когда подсчитали урожайность Зеленой — 473 ц/га зеленой массы или 129 ц/га сена, когда стало ясно, что это неприхотливое растение в отличие от хлебной пшеницы можно в севообороте пускать после плохих предшественников, сорт был принят единогласно. Наука — а может быть, искусство?— направленного мутагенеза насчитывает едва ли десяток лет. Киянка, Десерт, Зеленая — это только начало... Д. ОСОКИНА, Б. БАГАРЯЦКИИ, специальные корреспонденты «Химии и жизни» 9
.г 4» t^T
Хвала корове Вице-президент ВАСХНИЛ Л. К. ЭРНСТ «Может быть, поголовье крупного рогатого скота в будущем следует поубавить, может цивилизации лучше перестроиться на свиноводство? Может, лучше доить лошадей. Во всяком случае, есть над чем подумать». Так заканчивалась статья кандидата биологических наук М. А. Алевского «О корове» в 10-м номере «Химии и жизни» за 1977 год. Что же привело автора к таким мрачным для коровы выводам? Главный его тезис - это низкий коэффициент полезного действия жвачных животных, в том числе коровы. Автор рассуждает просто, без затей. Зерновые культуры более урожайны, чем традиционные кормовые. Поэтому лучше везде сеять зерновые и кормить зерном свиней и лошадей, организм которых хорошо его усваивает. А подумал ли автор о том, что половина органических веществ от всего урожая зерновых содержится в вегетативной, незерновой части растений? Разумеется, весь комплекс производства зерновых культур сейчас находится на более высоком уровне по сравнению с технологией выращивания кормовых культур. Зерновая часть урожая это основа кормления свиней и птицы. Но как быть с той по ловиной, органические вещества которой содержатся в стеблях и листьях зерновых растений? Здесь как раз и выявляются уникальные и пока не заменимые свойства коровы и других жвачных животных - их способность, благодаря симбиозу с многочисленными видами микроорганизмов, использовать огромное количество тех продуктов растениеводства, в том числе соломы, которыми не могут питаться другие, нежвачные сельскохозяйственные животные. К тому же нынешнее растениеводство невозможно без закономерной смены культур, оно основано на севообороте, где важнейшее звено - многолетние травы и другие кормовые культуры. А их органические вещества как раз и могут трансформировать в высококачественное мясо и молоко только жвачные животные. Наконец, не надо забывать о том, что крупный рогатый скот и овцы утилизируют огромное количество отходов технических и* овощных культур. Если вдр\ г исчезнут все коровы, весь крупный рогатый скот, случится катастрофа. Сейчас в нашей стране естественные луга и пастбища занимают примерно 282 млн. га, щесь ежегодно продуцируется около 80 млн. тонн так называемых кормовых единиц. Так вот, не станет коров, вся эта органика, получаемая с наименьшей затратой сил и средств, для человека как бы исчезнет. Большая часть вегетативной массы зерновых культур A80 200 млн. тонн в год) тоже сделается мертвым грузом. Ведь потеря коров это потеря уймы удобрений, навоза. Без него почва лишится плодородия, без него будет мало пользы от минеральных добавок. Трудно даже представить, к чем> это приведет. А теперь поговорим о симбиозе коровы и микробов. Конечно, рубец жвачных животных не идеальный реактор, и клетчатка растений не переваривается по мановению волшебной палочки. Живущие в нем микроорганизмы требуют затрат органического вещества и энергии, поэтому в рубце и разрушается часть белков корма. Но в целом рубцовое пищеварение дает солидный эффект с его помощью утилизируется та часть вещества растений, которая не может быть превращена в молоко и мясо другими видами сельскохозяйственных животных. Вместе с М. А. Алевским можно сожалеть о том, что природа не наделила корову ферментом целлюлазой, но ведь не более счастливы в этом отношении и другие сельскохозяйственные животные (лошади, свиньи), которым он отдал предпочтение. Разница только в том, что в ходе эволюции.у жвачных сформировался более совершенный аппарат пищеварения, обеспечивающий тесное и продуктивное содружество с микроорганизмами. Животных с однокамерным желудком эволюция также снабдила способностью к симбиозу; но однокамерный желудок не может идти ни в какое сравнение с той совершенной системой, которой располагает крупный рогатый скот. Сейчас в природе просто 11
нет ничего равного пищеварительной системе жвачных животных по эффективности переработки продуктов растениеводства. Надо сказать и еще об одном уникальном свойстве пищеварительной системы крупного рогатого скота - - способности с помощью микроорганизмов синтезировать белок из небелковых азотистых веществ. Автор статьи «О корове» мельком говорит об этом. Между тем это ценнейшее свойство вскоре может стать одним из главных рычагов увеличения производства белка для человека. Дело в том, что треть потребности жвачных в протеине можно покрыть небелковыми азотистыми веществами — мочевиной (карбамидом), аммонийными солями. Эти вещества выпускает химическая промышленность, их себестоимость на порядок ниже, чем у растительных белков. Скормив же коровам 2 млн. тонн карбамида, можно получить 5,2 млн. тонн перевариваемого белка — столько, сколько содержится в 65 млн. тонн фуражного зерна (ячменя, овса). Вот на что способна корова, если по-настоящему использовать ее пищеварительную систему. Можно только сожалеть, что пока эта возможность реализуется лишь на 10%. Но тут коровы абсолютно не виновны. Для того чтобы кормить белками свиней и птицу, мы строим заводы, где углеводы, небелковый азот и минеральные вещества превращаются с помощью микроорганизмов (дрожжей) в полноценные протеины. Коровы же совершают эту работу в своих пред- желудках. О производительности этих живых заводов можно судить хотя бы по такой цифре: общий объем рубцов всего поголовья крупного рогатого скота нашей страны равен 5 000 000 кубических метров! Если микробиологическая и целлюлозно-бумажная промышленность ныне производят в год около 400 тыс. тонн, белка, то жвачные животные при повсеместном внедрении кормовой мочевины могут дать его в 3 5 раз больше! Так что для сбалансирования белкового меню рогатого скота нужно обратиться к «микробиологическим мощностям», созданным самой природой. Микробиологическая же промышленность и здесь может помочь, снабжая жвачных животных легкоперева- риваемым гидролизным сахаром, чтобы синтез белка в рубце шел интенсивнее. А пока следует признать, что возможности коровьего пищеварения мы используем только частично. В последние годы стало ясно, что при специальной адаптации животных и микрофлоры рубца к рациону с весьма 12 большим содержанием клетчатки целлю- лозолитическая активность микрофлоры рубца может возрасти многократно. Например, в лаборатории кормовых ресурсов леса отделения ВАСХНИ.П по Нечерноземной зоне доказано, что скармливание коровам специально обработанных опилок, древесной коры и даже продуктов неполного гидролиза отходов древесины вполне эффективно. Всем известный лось долгую зиму питается только древесными дарами и не теряет упитанности. Целлюлозолитическая активность микрофлоры его желудка в \ ,5 2 раза выше, чем у коров. Значит, есть немалые основания развернуть более широкие исследования по микробиологии рубцового пищеварения. Ибо можно повысить эффективность микробиологического реактора сельскохозяйственных жвачных животных. Сокрушая престиж коровы, М. А. Алевский совершает экскурс в проблемы промышленной технологии производства молока, чтобы показать, насколько корова хуже свиньи. Он пишет: «Дрессировка — заманчивый способ управления поведением животных, но она не дает ощутимых результатов применительно к коровам. Как бы там ни было, но сама корова в доильный зал не идет». Я знаю работу многих промышленных комплексов по производству молока: коровы, которым дают подкормку во время доения, охотно идут из секций в доильный зал и обратно. Думаю, что перемещение коров из одного места в другое куда более легкая проблема, чем перемещение свиней. И наконец, чтобы совсем развенчать корову, «VI. А. Алевский описывает ее анатомическое несовершенство. «В промышленном мясном скотоводстве хвост стал проблемой». Он приводит пример, когда одно животное наступает на хвост другому и «неосторожный шаг заканчивается гангреной». Возможно, такой случай и может быть. Но делать из этого проблему - значит не видеть более серьезных препятствий на пути промышленного скотоводства. Здесь еще много трудностей. Это и разработка нетрадиционных систем кормления, и организация воспроизводства стада. Еще несовершенны доильные агрегаты, еще нужна тщательная разработка проблемы утилизации отходов, еще далеко не все сделано, чтобы защитить животных от болезней. Нужно решить еще множество задач, чтобы состыковать организмы и механизмы. Впрочем, подобные задачи стоят и в свиноводстве. Автор правильно сказал: «К сожалению.
практика показала, что коровы плохо «вписываются» в поток производства молока на промышленной основе. Виноваты не они, а наши скудные знания их биологии и техническая слабость животноводства». Сельскохозяйственные научные учреждения нашей страны в последние годы создали несколько высокоэффективных технологий производства молока и говядины. На молочном комплексе колхоза им. Ленина Тульской области годовой удой на корову равен 4311 кг. На молочном комплексе «Кур- кино» Вологодской области, где промышленная технология внедрена десять лет назад, средний удой достиг 4840 кг. Здесь сформировано высокопродуктивное стадо, отлично приспособленное к условиям промышленной технологии. В 1976 году в РСФСР функционировало свыше 400 молочных комплексов, средний удой коров в них был на 8,0% выше среднего удоя на обычных небольших фермах. Затраты же труда на комплексах оказались на 26,8% ниже, чем в среднем по республике, а на комплексах с беспривязным содержанием - ниже на 36,6%. Конечно, новая технологическая среда предъявляет новые требования к животным. Поэтому селекция идет не только на повышение продуктивности, но и в направлении улучшения технологических признаков (высокая скорость молокоотдачи, стандартная форма вымени, уравновешенный темперамент и т. д.). Эта работа уже дает свои плоды. Получение среднесуточного привеса в 1200—1300 г ныне не слишком сложно, потенциал же роста свиней почти в два раза ниже. К сожалению, генетический потенциал молочного скота используется всего на 2/3, а потенциал роста молодняка только наполовину. Главная причина — недостаточный уровень кормления животных и низкое качество кормов. Сельскохозяйственных угодий повсюду в мире в пересчете на душу населения становится все меньше. Но накладно ли производить говядину? Обратимся к фактам. В 1976 году в совхозах себестоимость одного центнера кормов, израсходованных на нагул говядины, составила 8 руб. 55 коп., на производство свинины 11 руб. 90 коп. Выходит, что коровы и вообще крупный рогатый скот пробавляются на дешевых кормах. Интересен и другой факт: в 1976 году на получение центнера говядины ушло 4,5 центнера зерновых кормов; для получения такого же количества свинины потребовалось 9,2 центнера, а на производство центнера куриного мяса- 10,4 центнера зерновых кормов. Так что не забывайте: на съеденный вами килограмм свинины пошло более девяти килограммов зерна. Но мясо мясом, а молоко молоком. Так вот, именно при производстве коровьего молока наиболее велик коэффициент превращения питательных веществ корма в конечную продукцию — до 20%. Это пока недосягаемо для других сельскохозяйственных животных. Не следует и забывать, что от крупного рогатого скота мы получаем самое лучшее и разнообразное кожевенное сырье. Для нормального функционирования коровьего рубца нужен высококачественный корм — это важнейшее условие продуктивности. Сейчас из-за невысокого качества грубых и сочных кормов на получение килограмма молока расходуется 0,38 кг зерновых кормов. Это очень много. Можно на 20% сократить расход, если в достатке обеспечить коров сеном, сенажом и силосом хорошего (!) качества. А это в масштабах страны — экономия 7 млн. тонн зерна; на 10% можно сократить и расход концентратов на получение говядины, что позволит сэкономить еще около 3 млн. тонн зерна. Вот и выходит, что корова — золото. И как же иначе — только улучшение качества ее грубых и сочных кормов высвободит около 10 млн. тонн зерна, что позволит дополнительно получить более миллиона тонн свинины! Всесторонний анализ, проведенный научными учреждениями ВАСХНИЛ, показал, что не только сейчас, но и в будущем следует отдать предпочтение ускоренному росту производства говядины. И конечно, снабжение людей молоком в обозримом будущем останется почти полной монополией коровы. Можно пофилософствовать насчет того, что коровье молоко — не высший класс и что молоко кобылы ближе всего к женскому. Но через сколько столетий и при каких затратах труда лошадь достигнет молочного потенциала коровы? И вообще, следует ли изобретать велосипед? М. А. Алевский писал: «Крупный рогатый скот уверенно шагает по планете. Ему славу поют и бьют в литавры именно за уникальный карманообразный пищевод, который приспособлен еще и для разведения одноклеточных организмов». Действительно, 13
смч уверенно inaiaeT но плане it Сейчас п мире 1 178 (НЮ 000 гидов крупною рогачого скота, в нашей стране свыше 110 000 000 голов. История показывает, какими высокими темпами ш та эволюция крупного рогатого скота, в какие короткие сроки человек преобразовал скот рабочего направления и вы вел множество молочных и мясных поро l. Высокая пластичность и огромные геиети ческие резервы крупного рог «того скота позволяют быстро вывести новые поро ш, тнпь и пиит скота, полностью приспособленные к современной промышленной тех пологий. Во всяком случае, шансы крупно, го рогатою скота в сфере индустриальном технологии ничуть не меньше, чем у других видов сельскохозяйственных животных. Мы получим колоссальный выигрыш, поставив крупный рогатый скот в такие же условия корм пения, эксплуатации и содержания, какие созданы, например, в птице водстве и промышленном свиноводстве. Нужно немногое и нужно много нужно Доильная установка «Карусель» ре iKO улучшить кормовую базу скотоводства для того, чтобы не пребывал втуне уже со ;данный генетический потенциал продуктивности молочного и мясного скота. Для увеличения производства кормов есть немалые резервы. Например, с гектара, засеянного однолетними травами, в 1976 голу в ере шем собрано по 7,3 центнера сена, а многолетние травы далн по 7,4 центнера сена. Между тем уже внедряются технология возделывания трав и новые выеоко- чрожайные сорта, которые позволят в 4 Г) риз увеличить сбор питательных веществ. К сожалению, при заготовке и хранении грубых и сочных кормов теряется от четверти до трети питательных веществ. Но и иесь есть обнадеживающие научные разработки. Это целая система, включающая технологии сенажирования, искусственной сушки травы, брикетирования и гранулирования, химического консервирования кормов... Внедрение этой стройной системы не тольк > увеличит объем производства, но и кардинально улучшит грубые и сочные корма основу рациона крупного рогатого гкот а. PV«*- ръ&г*. •^** %-"*£ i-jp- г# -»
Поначалу маленьких телят на животноводческих комплексах держат вот в таких клетках Коровы гурьбой отправились иа дойку Разумеется, удовлетворение потребностей насе 1ения в продуктах животноводства немыслимо без успехов других отраслей свиноводства, птицеводства.. Очень важна оптимизация соотношения этих отраслей, чтобы получить максимальную «перерибот к\ растительной органики в разнообразные живоiноволческие продукты. Человечество затратило огромный труд, чтобы из популяций диких животных полу чить современные сельскохозяйственные породы Это огромная материальная ценность, и ее всестороннее исио ть ювание, бережное развитие и приумножение одн ) из важнейших за шч. Корова, микроорганизмы и человек Симбиоз, созданный природой (корова — микроорганизмы), не всегда работает достаточно плодотворно. По крайней мере с точки зрения человека. Ему бы хотелось научиться управлять этой системой, с тем, чтобы заставить ее трудиться интенсивнее. Поиски способов такого управления, а также дальнейшие исследования микроорганизмов, обслуживающих животных, ведутся в нескольких научных учреждениях Литвы: Научно-исследовательском институте животноводства, институтах ботаники, био-
химии, зоологии и паразитологии АН Литовской ССР. Рассказ о некоторых результатах этих работ начну с напоминания о том, что же все-таки происходит в желудке коровы и ее ближайших родственников. Известно, что большинство необходимых организму веществ животные получают из растений. Растительные вещества, как и другой корм, попадают в организм через пищеварительный тракт, где с помощью ферментов расщепляются на более простые составные части, которые могут всасываться в кровь. Пищеварительный тракт животных и людей состоит из желудка, тонких и толстых кишок. На разных участках этого пути пища подвергается действию различных ферментов; благодаря им белки распадаются на аминокислоты, жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты, углеводы переходят в моносахариды. Эти вещества и используются непосредственно организмом. Однако существует немалая группа животных, так называемые жвачные, с пищеварительным трактом несколько иной конструкции. К ним относятся крупный рогатый скот, овцы, козы, лоси, косули, верблюды и много других. Их рацион состоит в основном из грубых растительных кормов, и желудок у этих животных устроен более сложно. Он состоит из четырех отделов: рубца, сетки, книжки и сычуга, или истинного желудка. Один из интересных отделов — рубец. Емкость рубца бывает от 30 до 400 л; самый большой принадлежит верблюду. Объем той же части желудка у крупного рогатого скота достигает 100—200 литров. В рубце корм накапливается. Здесь все время поддерживается постоянная температура примерно 39°С, постоянная же, незначительная кислотность и достаточная влажность. Все это создает благоприятные условия для развития микроорганизмов. Микрофлора рубца очень разнообразна и тоже сравнительно постоянна по составу. Тут живет и размножается множество видов бактерий, инфузорий и грибков. Хотя первые исследования желудка жвачных были выполнены довольно давно, тем не менее, как утверждает большой знаток пищеварения животных, доктор В. Ховард из США, «рубец коровы и сейчас самое темное место на земле». С каждым годом в этой области появляются все новые исследования, но темнота еще окончательно не рассеяна. И все-таки некоторые вещи нам как будто уже хорошо известны. Например, что микрофлора рубца участвует в интенсивном биохимическом изменении питательных веществ. В пищеварительном соке крупного рогатого скота нет ферментов, расщепляющих целлюлозу. Эту функцию выполняют микроорганизмы (они располагают нужными ферментами — целлюлазой и целлобиазой). Поэтому неудивительно, что многие ученые считают: важнейшая функция микрофлоры рубца — расщепление целлюлозы. На самом деле микробы заняты и другой работой, и среди них царит строгое распределение труда. Инфузории превращают углеводы и белки кормов в собственные углеводы и белки; затем вместе с продвигающимся дальше кормом следуют в сычуг и тонкую кишку, где гибнут. Их убивают находящиеся в этой части пищеварительного тракта ферменты и соляная кислота. Белки и углеводы погибших инфузорий легко усваиваются организмом животных. Целлюлозу, гемицел- люлозу и пектин перерабатывают бактерии — до моносахаридов и уксуса. Они растворяют оболочки растительных клеток и тем самым облегчают пищеварение в сычуге, тонкой и толстой кишках. Грибки расщепляют углеводы (сбраживают сахара) и создают анаэробные условия, необходимые ' для перерабатывающих целлюлозу бактерий. При брожении Сахаров образуются органические кислоты, которые участвуют в регулировании кислотности содержимого желудка. Но главное, конечно, что эти кислоты используются дальше при синтезе молока и жиров организма. (Кстати, из общего количества кислот в рубце около 70% приходится на уксусную кислоту, а важнейший ее источник — целлюлоза. J Среди ученых существует мнение, что из органических кислот, образовавшихся в рубце, в дальнейшем вырабатывается холестерин, который завоевал себе худую славу тем, что участвует в скле- ротинизации организма. По утверждению других ученых, клетки сами определяют, что продуцировать — нейтральные жиры или холестерин, Грибки занимаются также синтезом: из амидов 16
и других продуктов расщепления белков синтезируют необходимые для роста аминокислоты и витамины группы В. Синтезом занимаются и другие микрожители рубца. Из продуктов, которые вырабатывает местная микрофлора, важнейшие — витамины группы В и белки. 40 лет назад были впервые выделены флаво-бак- терии, способные вырабатывать некоторые витамины группы В. Сейчас известно, что микрофлора рубца синтезирует витамины В|, В2, Вз, Вб, В7, B9i Вю, В12 и D. А с помощью искусственного желудка было доказано, что микроорганизмы готовят для животного белки. In vitro были воссозданы такие же, как в рубце, условия: рН, температура, среда, концентрация питательных веществ. За развивающимися в подобных условиях микрожителями желудка животных велось постоянное наблюдение. Как же научиться управлять деятельностью всех этих инфузорий, бактерий и грибков? Вероятно, видоизменяя пищу, которую получают хозяева микроорганизмов — животные. Были исследованы различные рационы, отдельные корма, всевозможные добавки: микроэлементы, дрожжи, мочевина. Действительно, питание животного оказывает существенное влияние на развитие микрофлоры рубца. А чем лучше она себя чувствует, тем, оказывается, плодотворнее симбиоз. Когда по тем или иным причинам микроорганизмы в желудке коровы активизировались, животное тут же начинало давать больше молока. И жирность его была выше. То есть, существует прямая связь между активностью микрофлоры и продуктивностью крупного рогатого скота. Установлено, например, что бактериям расщепляющим целлюлозу, требуется особое, оптимальное соотношение в рационе сахарной свеклы и силоса. Если соотношение соблюдать, животные наиболее полно усваивают клетчатку. Те же бактерии трудятся активнее, когда в рацион коровы добавляют микроэлементы: кобальт, медь, иод. Это очень важное наблюдение, потому что почвы Литвы небогаты микроэлементами. Видимо, микрофлора рубца наших животных недополучает некоторых микроэлементов, а потому недостаточно интенсивно работает. Добавки кобальта, меди, железа и иода ускоряли размножение инфузорий. Если в пастбищный период давать корове каждый день добавку кобальта, то число полезных бактерий в рубце возрастает в 1,6 раза, а число вредных, вызывающих гниение, сильно уменьшается. Кобальт влияет положительно и на микрофлору, синтезирующую витамин ВJ. Ее численность увеличивается от 6,4 до 9,2 раза. Хорошо действует и добавка мочевины. Она в три раза увеличвает число микрожителей рубца. Правда, мочевина несколько замедляет у некоторых микроорганизмов синтез витамина Bi2- Однако в связи с ростом числа бактерий, суммарное количество витамина все же возрастает. В последне годы в Литве широко применяют в качестве добавок к кормам ферментные препараты и другие вещества. Совершенно очевидно, что эффективность их необходимо проверять и на микроорганизмах — членах симбиоза. От них во многом зависит, принесут ли всевозможные кормовые смеси пользу животным или окажутся бесполезными. Поэтому исследования микрофлоры рубца в литовских институтах продолжаются. Жвачные животные — единственные существа на нашей Земле, которые способны превращать дешевый корм (траву, сено, силос) в превосходные продукты: молоко, мясо, шерсть. И человеку очень важно уметь пользоваться этим даром природы как можно лучше. Кандидат биологических наук Т. ЧЮРЛИС 17
последние известия Как устроена нуклеосома Уд; лось определить, какие участки ДНК соседствуют с каждым из четырех главных белков хромосомы. Нуклеосома — это основная структурная единица хромосомы. По всей длине хроматиновой нити расположено множество совершенно одинаковых нуклеосом. На каждую из них навит кусок ДНК длиной 140 пар оснований. Участки ДНК между нуклеосомами состоят из нескольких десятков пар оснований, но длина их не строго постоянна. Нить ДНК в этих участках покрыта белками (основной из них называется гистоном HI). Эти белки легко снимаются с молекулы ДНК в солевом растворе, и тогда на ДНК остаются только белки нуклеосом. Об устройстве нуклеосом известно уже довольно много. Установлено, что они состоят из комплекса четырех бел- ков-гистонов Н2А, Н2В, НЗ и Н4. Что в каждой нуклеосоме есть по две молекулы каждого гистона. Что ДНК делает почти два полных оборота вокруг белкового ядра (см. «Химию и жизнь», 1977, № 12, с. 24). Но до сих пор не было ясно, как расположена ДНК относительно каждого из белков. На состоявшемся в июле этого года в Дрездене (ГДР) Европейском биохимическом конгрессе доктор химических наук А. Д. Мирзабеков (Институт молекулярной биологии АН СССР) рассказал о том, как он и его сотрудники решили эту задачу. Определить, с какими участками ДНК контактирует тот или иной гистон, можно разными способами, но проще всего сшить ДНК с этим белком, потом выделить получившийся комплекс и посмотреть, что с чем сшилось. Однако прикрепить ДНК к белку мало. Надо определить, где на нити ДНК находится точка прикрепления, чтобы стала ясна локализация белка. Получив «координаты» всех белков, можно представить их расположение вдоль нити ДНК. Для подобных исследований, естественно, надо сначала получить препарат, состоящий из отдельных нуклеосом. Поэтому на первом этапе препарат хроматина обработали ферментом, отделившим нуклеосомы от ДНК, не входящей в нуклеосомы. Далее был использован оригинальный метод химического сшивания. Оригинальность состоит в том, что ДНК не только прикрепляется к белку, но одновременно оказывается разорванной сразу за местом прикрепления. В результате были получены отдельные белки, несущие на себе обрывки ДНК. Эти обрывки были разной, но всегда определенной длины, которая зависела от расстояния между концом ДНК и местом прикрепления к белку. Конечно, пришитыми могли оказаться сразу несколько белков. В этом случае ДНК должна рваться в промежутках между белками. А это значило бы, что невозможно определить искомое расстояние от каждого из этих белков до конца ДНК. Поэтому концы ДНК пометили радиоактивной меткой и учитывали только те комплексы ДНК — белок, которые несли метку. 18
последние известия ю 20 зо 40 Теперь надо было выяснить длину каждого обрывка ДНК в каждом комплексе и в соответствии с этой длиной разместить белки на нити ДНК. Получилось вот что: 50 60 __| 70 —I 80 90 —i— 100 1 110 I 120 130 140 Н2В Н4 Н2А НЗ.Н4 НЗ Н2В Н2А НЗ НЗ Н2А Н2В НЗ НЗ,Н4 Н2А Н4 Н2В 90 130 Л Jk-^20 */ На этом рисунке каждая линия — это нить двойной спирали ДНК. Цифры наверху обозначают порядковый номер нуклеотидной пары. Белки располагаются вдоль нити довольно своеобразно. Один и тот же белок оказывается соединенным с разными участками ДНК, к тому же удаленными друг от друга. Как такое может получиться? Это становится понятным, если вспомнить, что в нуклеосоме каждый гистон представлен двумя молекулами. А кроме того, надо иметь в виду, что ДНК на нуклеосоме свернута в «бараний рог», так что удаленные участки цепи могут сблизиться в пространстве. Очень интересно, что места контактов в обоих нитях расположены симметрично. Это значит, что картина не изменится, если мы повернем рисунок вверх ногами. О том, что такая симметрия может быть присуща нуклеосоме, догадывались и раньше. Но теперь получено прямое доказательство ее существования. Что же следует из всех этих данных? Они позволяют построить подробную модель нуклеосомы, представленную на нижнем рисунке. Здесь ДНК, как ей и положено, образует почти полные два витка вокруг белкового ядра. Ясно видно, какие ее участки (помеченные теми же цифрами, что и на первом рисунке) соседствуют с каждым из белков. Теперь на основе этой модели можно попытаться понять, как группируются сами белки внутри ядра нуклеосомы. Но возникают новые вопросы. Какие связи скрепляют ДНК с гистонами? Навита ли ДНК на нуклеосомы плавно или изломами? И наконец, пожалуй, главное: зачем нужны нуклеосоме четыре разных белка — раз уж структура ее столь симметрична, то, казалось бы, можно обойтись и одним? Кандидат физико-математических наук В. ИВАНОВ 19
1 Повесть об Игоре Васильевиче Курчатове, СОСТАВЛЕННАЯ ИЗ ВОСПОМИНАНИЙ, РАССКАЗАННЫХ ЕГО УЧЕНИКАМИ И СОТРУДНИКАМИ — АКАДЕМИКОМ ГЕОРГИЕМ НИКОЛАЕВИЧЕМ ФЛЕРОВЫМ И ЧЛЕНОМ-КОРРЕСПОНДЕНТОМ АН СССР ИСАЕМ ИСИДОРОВИЧЕМ ГУРЕВИЧЕМ ПИСАТЕЛЮ БОРИСУ ВОЛОДИНУ Г. Н. Флеров. Итак, с работ по изомерии начался новый этап творчества Курчатова — время открытия неизвестных физических явлений. Здесь-то и проявился во всей своей силе Игорь Васильевич: как логик, и как человек-фантазер, и как замечательный экспериментатор. Он анализировал новое явление с самых разных сторон, искал ему большое количество разных объяснений, отнюдь не обязательно связанных с изомерией И постепенно сужал этот их круг и неизбежно выходил к изомерии как единственно верному объяснению. После этого изомерия стала в науке реальным, содержательным явлением. И немецкий физик Карл фон Вейцзеккер дал теоретическую трактовку ее сути на основе общих идей Бора. А дальше уже появились работы учеников Курчатова, в которых все это было, так сказать, вылизано. А затем Игорь Васильевич сделал смелое предположение, что метастабильный уровень в основном юлжен разряжаться не за счет электромагнитного излучения, а за счет конверсии Вторая часть. Первая ч.нть нипсча \i\y\u и «Химии и жтии». 1978. JSl1 I. 20 электронов, то есть путем выбивания электронов из внутренних оболочек наружу. А за этим последовало открытие поглощения медленных нейтронов водородом, которое Курчатов сделал вместе с Арцимо- вичем и с его и своими сотрудниками. Это было сделано одновременно с Ферми и его школой. И открытое ими явление оказалось чрезвычайно важным для понимания общего механизма замедления и поглощения нейтронов. В 1937 году в Радиевом институте был пущен первый в стране и Европе циклотрон. Циклотрон оказался не очень удачным. Он не давал того, что от него ждали. И Курчатов принялся искать новые методические возможности. Это был его стиль и стиль его лаборатории. Верней, стиль Физтеха, в котором Игорь Васильевич сложился как ученый. Принцип — «использовать трудности наоборот», заставить их работать на экспериментатора. Б. Г. Володин. Но сделать это, наверное, непросто? Как именно? И. И. Гуревич. Самый простой пример такого «наоборот» был у нас в первой части. Надо, допустим, покрыть пластинку литием. Вы пытаетесь сначала раскатать литий на листочки, а он у вас, пока вы это делаете, окисляется и грозит воспламениться. И тогда его горение используется для получения идеального слоя окиси лития. Это сделал ученик, которого Курчатов выбрал себе в будущие сотрудники, потому что почувствовал в стиле работы Георгия Николаевича нечто близкое своему стилю, своему способу мышления. Так же подбирались и наши старшие товарищи, и будто сам собой складывался коллектив единомышленников, в котором ученичество развивало ту или иную склонность исследователя, обостряло ее, делало осознанной. Г. Н. Флеров. И что там вся эта моя ученическая копоть и элементики от электрических утюгов по сравнению с тем, как Игорь Васильевич сумел превратить первый циклотрон в полезную для нейтронной физики действующую машину! И. И. Гуревич. История жизни любого прибора — гигантский он или маленький, обошелся в десять рублей или в миллионы — в принципе похожа на историю всех остальных: в детстве он болеет, барахлит, его настроения переменчивы, и исследователь подчас не знает, почему сегодня прибор ведет себя так, а завтра иначе. Ускорители не родились совершенными, а природа с нами не церемонится. И экспериментатора под-
жидают одинаковые беды вне зависимости от того, работает он с установкой, в которой запроектированы специальные лестницы, чтобы по ним подбираться к ее узлам, или с ящиком, который можно взять руками и перевернуть вверх дном, чтобы удобней было копаться в проволочках и контактах... Г. Н. Флеров. И удивляться, что все они в порядке, а ящик не работает, а потом, если по нему со злости стукнуть кулаком, вдруг начинает работать. И. И. Гуревич. Но проходит время, и вам уже становится известно не только устройство прибора, его поведение, его «физиология», его «жизнедеятельность». И, ориентируясь в этом, вы уже можете с ним работать и добиваться тою, что вам нужно, и открывать для себя его новые возможности — в определенных пределах, конечно. Правда, сейчас ситуация стала полегче. Из-за того, что нынешние установки чрезвычайно дороги, неимоверно сложны и уже не просто велики, а грандиозны, пришлось научиться заранее предсказывать их возможные дефекты - - тут помогла и вычислительная техника, ведь на ЭВМ можно «проиграть» массу ситуаций. А потому физикам удается теперь создавать свои установки если и не в окончательном, то чаще всего в предпоследнем варианте. Они, конечно, нуждаются в доводке и в совершенствовании, но они уже сразу работают. Г. Н. Флеров. Новый стиль в создании установок предусматривает активный творческий процесс при выборе их главных параметров — при формулировке физического обоснования, которое затем поступает в руки проектировщиков, с четким разделением функций каждого из них: конструкторов, механиков, вакуумщиков, высокочастот- ников, электриков, строителей. Когда все задуманное физиками осуществляется на бумаге, а затем в натуре - в металле, начинается, к сожалению, еще один — заключительный этап творчества. Ведь ядерная физика не стоит на месте; бурное развитие техники приводит к тому, что к моменту начала наладки установки появляются новые материалы, новые методы получения вакуума и многое-многое другое. И возникает необходимость пересмотреть параметры установки, принимать новые технические решения. Перед коллективом, создающим новый ускоритель, встают труднейшие психологические задачи. Если создание ускорителя не является для него только актом престижа, а диктуется желанием «достичь», а еше лучше превзойти аналогичную установку, создаваемую на Западе или на Востоке, и к том) же на много лет вперед, то приходится решать серьезнейшие задачи. Что лучше - журавль в небе или синица в руках? Любая переделка или нововведение приводят к затяжке пуска установки. Тогда откладывается начало работы... Для научного коллектива, который выбрал новую тематику или готовится продолжать традиционные направления на существенно новой основе, такая затяжка может привести к серьезным трудностям. Или даже к распаду коллектива. И вот поэтому-то, несмотря на современные исключительные возможности четкой координации усилий многочисленных проектных коллективов различного профиля, мне лично и моим сотрудникам в Дубне более близок путь, характерный для сооружения всех ускорителей, реакторов и многих других установок, которые создавались под руководством Игоря Васильевича Курчатова. Может быть, истоки этого стиля работы идут от способов создания древних храмов, отливки колоколов или — в более близкое время — восстановления хозяйства после Октябрьской революции, перебазирования промышленности на Восток во время войны. Этот же стиль характерен для создания чудо-ускорителей Г. И. Будкера с его помощниками в Новосибирске, для коллективного ускорителя, разрабатываемого под руководством В. П. Саранцева в Дубне. Чтобы не вызывать общего осуждения и, что хуже, сопротивления, мы у себя в Дубне называем этот путь «гибким планированием», «гибким конструированием». Мы изготовляем отдельные узлы и обкатываем их задолго до сбора всей установки, иногда даже изменяем принципиальные решения на основе в полном смысле слова новой техники. Так мы получили возможность создать в Дубне новый ускоритель тяжелых ионов с параметрами в десятки раз лучшими, чем у его аналогов за рубежом. Стоимость ускорителя будет в несколько раз меньше обычной. Сроки его создания сильно сокращаются. И самое главное — весь коллектив и каждый человек в нем поверил в свои силы, понял, что страшные слова «бюрократизм», «долгосрочное планирование» — не такие уж непроходимые заслоны. Коллектив, который видит перед собой высокую цель, готов для ее достижения пойти нешаблонными путями и не боится трудностей, всегда найдет понимание н настоят) ю помощь! 21
Курчатов без бороды (первая половина тридцатых годов) i\ И. В. Курчатов и А. И. Леипуи (фотография кокца тридцатых годов( 22
Со временем, конечно, изменились и мера нашей ответственности, и масштаб неприятностей. Когда, например, у меня, студента, подтекала камера Вильсона, то перемазанным в пицеине ходил я один и мне надо было улизнуть от вопросительных взглядов лишь одного Курчатова. Но вот сам Игорь Васильевич вместе с Д. Г Алха зовым и другими сотрудниками взялся отладить и запустить циклотрон Радиевого института. До него кто-то пытался это сделать, и ничего не вышло. И вот, представляете, у Курчатова тоже не получается. Вся машина была сделана не так, как надо, насосы слабы, вакуум недостаточный как тут разгонять протоны до нужной энергии, выводить пучок частиц!.. И американцы испытывали такие же сложности со своей машиной, потому что и они начали ра ботать с циклотроном, когда настоящей теории циклотрона еще не было. И Курчатов начинал так же — не имея настоящей теории, и ему приходилось искать, пробовать и ошибаться. Этот снимок сделан в Харькове в дни Всесоюзного совещания по физике атомного ядра |15—20 ноября 1939 г). Слева направо: В. А. Фок, И. И. Гуревич, А. И. Лейпунский, И. В. Курчатов, А. И. Шпетный, Д. В. Скобеяьцын А тут еще дело прошлое! Виталий Григорьевич Хлопин, с которым у Курча това были сложные отношения, не упускает случая упомянуть, что вот, мол, Игорь Васильевич собирался «прийти, увидеть, победить», а до окончательной победы пока далеко, работа, ради которой строился циклотрон, стоит на месте. . По-человечески это легко объяснимо. Два ярких, сильных, оригинальных человека работали над очень близкими вещами. Оба по своему складу были лидерами. В чем-то они расходились. И. естественно, возникало соперничество. Быть может, неосознанно проявлялась и ревность: Хлопин — директор, его институт много лет давал Курчатову источники нейтронов, теперь передал ему циклотрон, которого ни у кого в стране еще нет, и хотя о Хлопине и его институте постоянно упоминалось в статьях и докладах, всем было ясно, что на первом плане во всей работе — Курчатов и Курчатовские сотрудники. Даже коренной хлопинский сотрудник Мысовский, несмотря на то что он был соавтором Курчатова по открытию изомерии - самому крупному до 1940 года среди открытий в нашей ядерной физике, оказался на втором плане. А Хлопин был очень ревнив к успеху своего института, своей научной школы, своих учеников. И вот циклотрон, над которым так му- 23
чились, наконец, заработал. Все неприятности остались позади. Был издан приказ: премировать группу сотрудников Радиевого института, а профессору Курчатову объявить благодарность как бригадиру наладчиков циклотрона. На первый взгляд здесь была своя логика: Курчатов — сотрудник другого института, Хлопину не полагалось представлять его к премии... И. И. Гуревич. Я бы не был так суров. Это все чисто человеческие слабости. А самым кронным ученым, как и всем людям, «ничто человеческое не чуждо». Б. Г. Володии. Хотя в юбилейных статьях, в воспоминаниях, в книгах о слабостях принято, как правило, стыдливо умалчивать. Г. Н. Флеров. Виталий Григорьевич был выдающимся ученым. И этот эпизод для него не характерен. Его отношения с Курчатовым впоследствии делались все лучше и лучше. Курчатов никогда не опускался до того, чтобы с кем-то сводить счеты, он выше всего ставил дело. И Хлопин это оценил. Когда же Игорь Васильевич возглавил атомный проект, он неизменно оказывал Хлопину знаки внимания, уважения к его знаниям, авторитету, и все личные конфликты ушли в прошлое. Курчатов всегда подчеркивал заслуги Хлопина как создателя нашей радиохимии... И. И. Гуревич. И делал это совершенно искренне. По моим представлениям, Курчатов был человеком одновременно простым и сложным. Есть люди, у которых снаружи — одно, копнешь дальше — другое, еще дальше — третье. А Игорь Васильевич был простым, потому что в нем не было ни второго, ни третьего дна, был цельным, чистым. Сложность Курчатова заключалась в богатстве его внутреннего мира. Это был многогранный, веселый человек с очень широкими интересами, разносторонний, гармоничный. И кстати, красивый мужчина — чернобровый, черноглазый; высокий... Б. Г. Володин. А он понимал, что красив? Г. Н. Флеров. Наверное. Но он ко всему, и к себе тоже, умел относиться с иронией. Но был азартен. Любил играть в теннис, как и Ферми, не так уж часто выигрывал, но. когда выигрывал, торжествовал, радовался самозабвенно и всерьез. Во всяком случае, представлять его в жизни монументом на пьедестале абсурдно, да и просто невозможно. Курчатов и в деловых, часто очень сложных, ситуациях благодаря своему юмору умел найти и дипломатичный, и, пожалуй, ироничный выход из положения. Когда начинался атомный проект, некоторые коллеги отнеслись с недоверием к тому, что во главе такого дела оказался Курчатов. Ему было тогда всего сорок лет, он без году неделя как стал академиком. Играло свою роль и соперничество межд\ нашей (ленинградской) и московской физическими школами. Словом, то и дело кто-нибудь выступал со своими поправками, предложениями, соображениями. Помню, на одном из совещаний выступает один теоретик,— допустим. Н. - и говорит, что, разделять изотопы так, как собираемся делать мы,- это безумие. Он может предложить более дешевый и быстрый способ. Он все уже сосчитал... Мы сидим с Львом Андреевичем Арцимовичем и только плечами пожимаем — так это все наивно. Собрались даже выступать и спорить. Но вдруг поднимается Курчатов и говорит: «То, что мы сейчас слышали,— это именно то, что нужно для решения всей проблемы». Говорит, что он просто удивлен, почему автор предложения так несмело говорит о развитии предлагаемых работ - нужно за две недели составить проект завода, на котором б) дут работать те установки, которые изобрел докладчик, чтобы. скажем, уже через полгода можно было бы получить изотопы, разделенные новым способом. Мы с Арцимовичем переглянулись: неужели он ничего не понял? Или это какая-то дипломатия? И вот через две недели автор предложения сам написал, что пока ничего начинать не надо, что он должен все уточнить, досчитать, а для этого потребуется еще полгода. И через полгода, и через пять лет, и до сегодняшнего дня от него никто ничего не услышал... Курчатов сразу понял, что может получиться, если начать тут же убеждать профессора Н. в ошибках и сразу закрыть предложение. Предположим, кто-то осуществит еще один метод разделения изотопов - пусть даже совсем не похожий на тот, который предлагал Н. Но если в новом методе будут использованы формулы, хоть чем-то похожие на формулы Н., то он станет доказывать, что хотел делать именно так, что ему этого не дали, требовать, чтобы кто-то был привлечен к ответственности. А Игорь Васильевич расставил все на 24
свои места, просто нсмоль.)\и прешпдимую логику событий. Логику! Б. Г. Володин. Но мы отвлеклись. Георгий Николаевич до сих пор не рассказал .до конца, как Курчатов, используя недостатки циклотрона, добился... Г. Н. Флеров. Да. Так вот, Курчатов великолепно сумел это сделать именно благодаря своей логике, и, как ни странно, то, что он не очень силен был в технике, ему при этом помогало. Он обращал внимание не на мелочи, каждая из которых могла оказаться вполне достойной инженерной головоломкой, а на основное. И считал, что сам обязан заниматься этим основным. Если это высокая частота — заниматься высокой частотой. Если это вакуум заниматься вакуумом. При этом он не позволял себе углубляться в детальную разработку проблемы. Ее он поручал своим помощникам. Подробности, частности способны подчинить себе человека. И то, что он не сосредоточивался на них, позволяло Игорю Васильевичу видеть проблему в целом, принимать неожиданные решения, круто изменять не судьбу одной детали, а весь ход событий. В циклотроне долго не удавалось получить вакуум. И Курчатов ушел от путей, которые всем казались естественными,— от улучшения герметичности камеры, от усовершенствования или замены насосов и так далее. Он все перевернул: если хороший вакуум не получается, если протоны нельзя разогнать до нужной энергии из-за столкновений их с молекулами воздуха, надо «промыть камеру дейтерием». То есть наполнить камеру дейтерием, потом создать разрежение — пусть и неполное. Дейтерия в результате там останется больше, чем других газов. И поэтому разгоняться там будут не протоны, а дейтоны, ядра дейтерия. А взаимодействие дейтонов с дейто- нами — это было известно — приводит к интенсивному излучению нейтронов. Установка таким образом превратится в мощный источник диффузного нейтронного излучения. А если у вас такое излучение есть, вы можете, во-первых, изучать сами нейтроны, а во-вторых, использовать это излучение для того, чтобы получать радиоактивные изотопы и дальше работать с ними для нужд нашей любимой нейтронной физики. И вот вместо того, чтобы без толку пытаться создавать протонный пучок, на том циклотроне стали работать только в диффузном режиме. И это, кстати говоря, оказалось спасением для Льва Владимировича Мысовского и всех членов его семьи, пото му что они жили в той же квартире, в которой помещался циклотрон. И. И. Гуревич. Флеров не оговорился. Радиевый институт со дня своего основания с 1922 года — находился в Ленинграде там же, где и теперь находится его старое здание,— дом номер один на Лицейской улице, по просьбе института переименованной в улицу Рентгена (часть института сейчас размещена в новом здании). А до революции и этом доме жили преподаватели лицея. В нем были достаточно благоустроенные по тогдашним меркам, квартиры. Ну, а циклотрон — это же не дубненский и не серпуховской ускорители. Наш циклотрон в сравнении с ними был малюткой. Диаметр полюсов магнита, а следовательно, и камеры был около одного метра, а расстояние между полюсами, значит и высота камеры, - сантиметров десять. Вся установка была величиной с очень толстый большой старомодным шкаф. И со всем своим хозяйством высокочастотным генератором, трансформаторами, насосами и прочим — разместилась на площади двух или трех комнат, между ними снесли перегородки, и получился зальчик примерно в семьдесят квадратных метров. Когда институт вселился в это здание, его не стали капитально перестраивать, просто применились к прежней планировке, а в трех-четырех квартирах по старой традиции: «лаборатория и жилище ученого — одно целое», поселили сотрудников института. Мысовский жил на первом этаже, и циклотрон смонтировали в той же квартире. Г. Н. Флеров. Курчатов днем был занят в Физтехе и в Педагогическом институте там он преподавал. И вообще дел у него было великое множество. Для работы на циклотроне у него оставались только ночь. Днем сотрудники готовили все необходимое для опытов, что-то налаживали, что-то чинили, а эксперименты начинались ночью, как раз когда вся семья Льва Владимировича была дома. Счастье, что циклотрон работал в диффузном режиме. Протонный пучок с ними бог знает что сделал бы. Вот таким и было тогда наше знание о действии проникающих излучений на организм. Вернее — незнание. Б. Г. Володин. Сергей Иванович Вавилов в те времена, в тридцатые годы, рассказывают, посмеивался над своими учениками, которые с опаской работали с радием и его препара- 25
там и. Он считал, что эти вещества безвредны и бояться их глупо... Г. Н. Флеров. Так ведь и позднее, когда мы уже намало узнали о лучевых поражениях, мы все равно лихачествовали — брали руками и уран, и плутоний. Я брал. Взял однажды при Курчатове в. руку первый слиток металлического плутония и стал рассуждать - вот, мол, плутоний, химический символ такой-то, атомный вес такой-то, ничем он не лучше и ничем он не хуже других элементов с точки зрения, физики. И вдруг Игорь Васильевич впервые в жизни резко меня осадил. Он попросил, чтобы я отложил свои рассуждения до более спокойных времен и лучше бы вспомнил, сколько тысяч людей вложило в этот плутоний свой труд, и что от судьбы «проекта» зависит судьба Советского Союза. Ну, а потом" довольно быстро была создана целая служба для обеспечения безопасности работы с расщепляющимися материалами, очень строгая, суровая, и возможности произносить монологи с плутонием в руках теперь нет. Б. Г. Володин. Видимо, обиход тех наивных дней позднее подсказал одну из сюжетных линий для сценария «Девять дней одного года». И. И. Гуревич. Очень, по-моему, хорошего фильма. Но, помнится мне, наши термоядерщики тогда, шестнадцать лет назад, говорили, что они были бы счастливы, если бы у них получился такой режим плазмы, чтоб можно было заболеть как главный герой картины. Однако мы вновь отвлекаемся. Б. Г. Володин. По-моему, эти отвлечения небесполезны. Ведь все, что было потом, «проект», отечественный плутоний, атомные электростанции, начало работы по физике плазмы — это результат, следствие тех опытов, когда Курчатову, вам и другим его сотрудникам приходилось бегать от лестничной площадки, где стоял бак с парафином, в котором лежала ампула с радоном и бериллием,— к счетчику за углом коридора. Г. Н. Флеров. В те годы многим казалось, что эти работы нам еще не под силу. Оснащение кустарное, циклотрон неблестящий, тяжелую воду с трудом достаем за валюту—в мизерных количествах. Что касается полной теоретической ясности, то и ее еще не было, несмотря на ряд блестящих работ Я. И. Френкеля. Но эти работы во многом нас продвинули. Поэтому. когда в 37-м году в Ленинград снова приехал Бор, мы оказались подготовленными, что 26 бы воспринять его модель «компаунд-ядра» составного возбужденного ядра. В соответствии с этой моделью ядро представляет собой систему тесно связанных нейтронов и протонов. Когда какая-нибудь частица, скажем, нейтрон - попадает извне в ядро, то она там «запутывается», разбазаривая всю внесенную им в ядро энергию между всеми нейтронами и протонами ядра. На каждый нуклон приходится небольшая энергия, недостаточная для вылета его наружу. Поэтому довольно долго (в ядерных масштабах) живет такое составное, возбужденное ядро, пока один из нуклонов на его поверхности, в результате флуктуации, получит достаточную энергию для вылета из ядра. Таким образом, всякая ядерная реакция идет в дне стадии: первая - захват частицы с образованием «долгоживущего», возбужденного составного ядра — начало ядерной реакции, и вторая - флуктуация, в результате ко юрой из ядра вылетает та или иная частица, конец ядерной реакции. Эта модель Бора перевернула все наши представления. Бор доказал, что в момент взаимодействия образуется новое ядро, качественно новое - новый изотоп! И все частицы, в него включенные, не несут на себе клейма предыдущего хозяина. Это новое ядро «забывает историю частиц, его составляющих». Оно живет по своим законам, будто пно было таким извечно. И его дальнейшая судьба зависит только от его собственного устройства! Ядерной физике прежде, на протяжении многих лет, было доступно изучение лишь взаимодействия легких ядер, самых примитивных: протонов (то есть ядер водорода) с ядрами лития, дейтонов с ядрами лития дейтонов - с дейтонами На таких объектах рассматривать ядерные явления статистически еще невозможно. Это было вынужденное положение — ускорители слабы. А без хороших ускорителей почти все, что связано с взаимодействием заряженных частиц с ядрами, изучать невозможно. Открытие нейтрона все перевернуло. Нейтроны в отличие от заряженных частиц способны взаимодействовать с ядрами и, главное, с самыми тяжелыми, с самыми сложными ядрами вплоть до урана. А система «тяжелое ядро плюс нейтрон» уже требует статистического подхода. Мы учили — кто в институте, кто в университете - законы диалектики, гордились тем, что знаем их. Но Бор приехал и на
деле показал нам, как воплощается в ядерной физике закон перехода количества в качество... И. И. Гуревич. Нас самих очень обрадовало, что эта совершенно новая, неожиданная теория Бора, которую многие физики принимали с трудом или даже совсем не принимали, очень легко вошла в наши головы — в головы участников нейтронного семинара. Казалось даже удивительным, как *то мы, постоянно наблюдая именно за всеми такими явлениями, до сих пор сами не нашли того, что открыл Бор. Это нам подтверждало, что школа Курчатова, мы сами, работаем вровень с передовой современной наукой. А ведь человеку очень важно ощущать, что он работает по-настояшему, на самом серьезном уровне. И, что еще более важно, к моменту открытия деления мы уже обладали пониманием механизма ядерных реакций. Г. Н. Флеров. Конечно, порой бывает выгоднее остановиться. Подумать, покопаться в литературе, а не изобретать опыты, для которых недостает средств. Однако нередко ситуация кажется прямо противоположной — риск оправдан... Особенно, если ожидаемый результат принципиально важен. Нелегко сделать правильный выбор, и умение сделать его и есть ценнейшее качество исследователя, называемое научной интуицией. Курчатов этим качеством обладал в полной мере. И. И. Гуревич. Тем не менее вы. наверное, все же не станете возражать против того, что располагать хорошим оснащением - лучше? Г. Н. Флеров. Еще бы! Я, помню, страшно гордился, что у меня вместе с литиевым счетчиком хорошо работает. самодельный усилитель импульсов — он давал усиление в десять тысяч раз. Но потом открылся на Каменном острове новый институт — Институт радиотехники и акустики. В нем были опытные люди, которые вдобанок побывали в Соединенных Штатах, освоили там технические новинки. Курчатов заказал этому институту усилитель с усилением около двуч миллионов вот это техника, а не кустарщина! И все-таки важнее всякой техники было то. ч го мы шли не вслепую, что Курчатов на наших семинарах постоянно заставлял нас влезать в самые неожиданные вопросы Несколько семинаров подряд - Исай Исидорович это помнит — обсуждалась, например, новая теория циклотрона и селектора нейтронов, которую разработал Яков Львович Хургин, наш теоретик. И. И. Гуревич. Очень талантливый теоретик. Г. Н. Флеров. А после доклада Бора по малкивающий сейчас И. И. Гуревич прочитал на нашем нейтронном семинаре для экспериментаторов целый курс - о применении общего статистического подхода, предложенного Бором, для решения задач ядерной физики. Он разрабатывал эт> проблему оригинально, по-своему. Да и как могло быть иначе — все ведь только начиналось. В конце нашего семинара мы все принимались считать: что произойдет при взаимодействии таких-то и таких-то частиц с такими-то и такими-то ядрами. Что будет вылетать нейтрон или заряженные частицы. Какова окаже1СЯ их энергия. Будет ли вылет частиц сопровождаться излучением гамма-квантов, и так далее. Мы как-то вдруг сразу почувствовали, что многие вещи можем теперь сосчитать. А сам Исай Исидорович завершил все это тем, что применил статистический подход к ■ определению свойств большого числа элементов и пришел к выводу о фазовых переходах в ядерной материи. Эта гипотеза оказалась весьма долгоживу щей, и сейчас, через тридцать лет, она крайне популярна. Я тоже всем этим воодушевился. Самое большое впечатление произвели на меня данные об огромных количествах энергии, которая должна выделяться в цепных ядерных реакциях. И я тоже решил пофантазировать взялся обьяснить вулканическую деятельность. О вулканах я ничего не знал. О цепной ядерной реакции, в сущности,— тоже. Но все-таки я решил, что причиной вулканизма является незатухающая ядерная реакция... И. И. Гуревич. Но, простите, еще прежде этого наступило б января 1939 года — дата рождения атомной эры человечества. Вернее, дата регистрации ее рождения - эра наступила раньше, а 6 января вышел номер журнала «Naturwisserrschaften» со статьей Гана и Штрассмана, сообщавшей об их открытии, сделанном предыдущей осенью: о делении урана. Г. Н. Флеров. Не мы сделали это открытие, а радовались так/ будто сделали его сами. Потому, что оно было венцом всей предыдущей эры нейтронной физики, которой мы жили. И наш Курчатовский семинар, пожалуй, три четверти своих дел, мыслей, дискуссий переключил на физику деления — на обсуждение будущих работ: что делать, как делать, с шч о начинать. 27
Конечно, Игорь Васильевич тотчас решил, что мы просто обязаны воспроизвести опыты Гана и Штрассмана. Поручил он эту задачу Косте Петржаку, то есть Константину Антоновичу Петржаку, и мне. К этому времени, хоть мы с ним и работали в разных институтах — Петржак в Радиевом, а я в Физтехе,— мы уже хорошо сработались, вместе делали приборы, у нас была ионизационная камера, был усилитель, мы нанесли па пластину камеры окись урана, поставили счетчик рядом с источником нейтронов и сразу на осциллографе - всплески! Все приходили смотреть, впечатление — потрясающее: *краи - на нем мелкий частокол от альфа-частиц, и среди них возникает мощный импульс, взрыв! Один, другой, сотый ~ мы даже почти ощущали эти взрывы, этот распад. И. И. Гуревич. На всех нас в этом открытии самое сильное впечатление произвели данные о том огромном количестве энергии, которое высвобождается при каждом акте деления ядра урана. Все мы, начиная с самого Курчатова, принялись тогда мечтать и считать, какие запасы, этой энергии рассеяны в земной коре, сколько сотен и тысяч Днепрогэсов эта энергия заменит, какие она богатства принесет человечеству. Основной период вольных фантазий на нашем семинаре пришелся именно на это время. Г. Н. Флеров. Вот так с 6 января 1939 года н началась история приручения ядерной энергии -свершения, равновеликого приручению человеком животных, которых он заставил делать то, что они r самой природе никогда не делали. И. И. Гуревич. И Курчатов очень четко это ощутил. А то, что после долгих лет трудной, напряженной работы, которую по-настоящему ценил только узкий круг людей даже не все физики,— его школа оказалась в отряде науки, переступившем границу дв\х эпох цивилизации, создавало у Игоря Васильевича праздничное настроение. У нас, его учеников, естественно, тоже. Курчатова совершенно не смущали ни фантастичность цели, ни сложность пути, который мог бы к ней привести. Он был необыкновенный оптимист. И к науке относился оптимистически: всегда считал, что любая задача, какой бы сложности она ни была, будет решена. Я знал Курчатова печти тридцать лет, знал близко, видел его и в часы большого чныния. Для каждого творческого человека такие часы неминуемы. И все-таки всегда в нем одерживало нерх радостное восприятие жизни... 28 Г. Н. Флеров. Он умел себя переламывать, умел делать так, чтобы в нем . одерживал верх оптимизм, старался не показывать своих сомнений и уныний людям,- которые с ним работали. Все вспоминают его шуточки, словечки: чудненько, физкультпривет.. А ведь это часто было, что называется, работой на публику, разрядкой, обуздыванием себя, когда на душе кошки скребли,— он был вообще очень ранимым человеком, но все оставлял в себе, считал, что должен поддерживать в нас, сотрудниках, боевой дух... Игорь Васильевич и наметил основное направление работ по физике деления для Физтеха и Радиевого института изучение вероятности деления урана под действием быстрых и медленных «тепловы.х» нейтронов. Другой очень важной проблемой было исследование продуктов деления: химическое выделение осколков ядер и выяснение, на какие элементы делится уран. Это направление, естественно, возглавил Виталий Григорьевич Хлопин. И его трудом, а равно и трудом его сотрудников - радиохимиков, был заложен фундамент, благодаря которо му уже в военные и послевоенные годы удалось осуществить многие важные работы по выделению продуктов деления урана и познанию механики того, что происходит в результате деления. И. И. Гуревич. В центре первого направления оказались исследования Флерова и Льва Ильича Русинова, в которых они доказали, что в результате деления урана возникают вторичные нейтроны - нейтроны деления, и количественно оценили происходящий процесс. Здесь я должен заметить, что в работе Русинова и Флерова (и это нисколько не умаляет их заслугу как людей, такую работу выполнивших) виден почерк Игоря Васильевича — почерк человека, который глубоко понимал, чувствовал нейтронную физику и с помощью характерной для него не очень сложной комбинаторики заставлял природ> отвечать на самые важные вопросы. Г. Н. Флеров. Действительно, это его почерк. И, И. Гуревич. Добровольного запрета на информацию об исследованиях пс ядерной физике, особенно по делению тяжелых ядер, который впоследствии предложили европейские ученые, эмигрировавшие в США, тогда еше не существовало. И весь 1939 год начиная с 6 января был годом великолепных физических публикаций. Идей в возду-
хе носилось множество, и вот из общефизических соображений одновременно и Курчатов, и Ферми, и Сциллард, и Жолио пришли к выводу о возможном существовании нейтронов деления—вторичных нейтронов, которые образуются в результате события. нейтронами же и вызываемого. Если бы среднее количество этих вторичных нейтронов оказалось больше, чем число нейтронов первичных, это предопределило бы возможность незатухающей ядерной реакции. А так как ядерная теплотворная способность урана, это мы уже знали, в 1ва миллиона раз превышает теплотворную способность угля, то использование ядерной реакции в энергетике открыло бы новую эру в человеческой жизни вообще. Мы тогда, в 1939 году, думали именно об энергетике, а не о бомбах. Все мы были очевидцами очень изящных экспериментов Русинова и Флерова. При делении урана счетчик зарегистрировал возрастание числа нейтронов. И это доказывало, что нейтроны деления существуют в действительности, что при каждом делении возникает от двух до четырех новых нейтронов (такова была точность опытов) против одного, вызвавшего деление, а значит, цепная реакция принципиально возможна. Впрочем, в те дни слово «цепная» у нас еще не было в ходу. Мы говорили «незатухающая». В той же работе Русинов и Флеров исследовали еще один важный вопрос: было уже известно, что уран делится под действием быстрых и медленных («тепловых») нейтронов. Но тепловыми нейтронами уран делится лучше, чем быстрыми. Почему? Нильс Бор выдвинул предположение, что быстрыми нейтронами делится уран-238, а медленными — редкий изотоп уран-235. Надо было понять, правильна ли концепция Бора, тем более что из нее вытекало много следствий. В первую очередь, что уран-235 и есть ядерное горючее и что для осуществления цепной ядерной реакции необходимо извлечь его из общей массы урана. Русинов и Флеров одними из первых, или просто первыми, доказали, что гипотеза Бора верна и что под действием тепловых нейтронов делится именно уран-235. Получив эти данные, Флеров вместе с молодой аспиранткой Татьяной Никитинской провел еще одно своеобразное исследование для экспериментальной проверки гипотезы Бора — совершенно в Курчатовском духе. Вопрос был поставлен так: известно, что делится уран-235, но нельзя ли все-таки осуществить цепную ядерную реакцию с помощью быстрых нейтронов на основном изотопе — на уране-238, попросту на неразделенном уране? Они получили отрицательный результат, который был не менее важен, чем другие — положительные... О результатах всех этих работ было сообщено в ноябре 1939 года на Всесоюзной конференции по физике атомного ядра в Харькове. Сообщения вызвали очень большой интерес. Г. Н. Флеров. Наши доказательства того, что гипотеза Бора справедлива, мы и опубликовать успели первыми. Тогда, до войны, в нас очень были сильны приоритетные страсти. Все дрались за первенство, страшно переживали, если кто-то кого-то опережал. И. И. Гуревич. Кое-кто и сейчас переживает... Г. Н. Флеров. Ну, по-моему, все же не в такой степени! Но о самом главном в этой работе - доказательстве существования вторичных нейтронов — мы не успели сообщить первы- vih. Курчатов заставил нас, как всегда, все проверять и перепроверять, считать и пересчитывать. И когда мы со Львом Ильичем Русиновым собрались, наконец, докладывать свои результаты на семинаре — вышла в свет статья Жолио-Кюри и его сотрудников. И датирована она была одиннадцатью днями раньше нашего доклада... Мы с Русиновым расстроились. А Курчатов нас утешал, что ничего в этом страшного нет. Это слишком важный результат, чтобы страдать из-за приоритета. Надо радоваться, что сделано открытие, да еще сразу в двух лабораториях. Тут, кстати, опубликовали свои данные Сциллард и Цин, и Ферми, который уже перебрался в США. Одно и то же явление было открыто одновременно не двумя, а четырьмя лабораториями. И. И, Гуревич. Игорю Васильевичу была присуща какая-то совершеннейшая «непогоня» за публикациями, за приоритетом, за авторством. Он был крайне взыскателен к проблеме своего авторства - ставил свою фамилию только под теми работами, в которых сам сыграл не только главную роль как «генератор» физических идей и как разработчик контрольных экспериментов, это он не считал авторством,- но и принимал участие, практически работая руками. Во всех остальных случаях ставить свое имя в список авторов он ученикам не разрешал. Оставалось лишь в конце статей приносить ему благодарность за руководство и помощь. Поэтому истинное количе- 29
стно работ К>рчатова во много раз больше того, что входит в официальный список его трудов. Его необычайные требовательность и скромкость сказались в том, что на первой после открытия деления урана Всесоюзной конференции по физике атомного ядра она уже упоминалась основной доклад по физике деления чел а л не Курчатов, а Александр Ильич Лейпунскнй. Курчатов, безусловно, уже был лидером всех экспериментальных работ в этой области, но считал невозможным, чтобы слово было предоставлено ему, а не Лейпунскому. Это был его друг, прекрасный физик, а главное, хозяин конференции, он возглавлял все нейтронные и ядерные исследования в Украинском физико-техническом институте. Г. Н. Флеров. И еще в гом же 39-м году произошло сближение научных интересов Игоря Васильевича Курчатова и его сотрудников с интересами Якова Борисовича Зельдовича и Юлия Борисовича Харитона, которые работали в Институте химфпзики у Николая Николаевича Семенова. Много лет спустя Яков Борисович очень тонко объяснил цель, ради которой Игорь Васильевич их «призвал». Курчатов почувствовал, что ядерные физики микрофизики, в то время как сами цепные реакции, к изучению которых он подошел, будут макрофизикой Он проявил себя как замечательный стратег, умеющий управлять развитием науки. Теория разветвленных цепных химических реакций уже была разработана Н. Н. Семеновым и его школой. И Курчатов решил создать содружество людей, которые печенкой ощущали ядерную физику, живя в ней с азов, с того, как все появилось,- и людей, которые вот так же чувствуют макрофизику. Зельдович и Харитон пришли на семинар раз, пришли другой. Вначале как бы из вежливости - ну, почему не прийти, коли зовут, не поговорить, не посоветовать... А потом они сами увлеклись и стали настоящими первопроходцами в теории цепных ядерных реакций. В 1939 и 1940 годах в «Журнале экспериментальной и теоретической физики» были напечатаны три замечательных пионерских работы Зельдовича и Харитона. Была написана еще одна, четвертая работа — ими же вместе с Исаем Исидоровичем Гуре- вичем. Но из-за войны ее не успели напечатать. Потом журнал некоторое время не выходил, ну а потом работы на эту тему мы печатать перестали, однако те, кому это нужно было, конечно, знали их. В тех первых статьях Зельдович и Харитон подробно рассмотрели возможность челе пня быстрыми нейтронами необогашен пого урина и теоретически подтер шли паши опыты. Или точнее независимо пришли к тому же вывот\. Затем они разработали теорию коэффициента размножения в цепных ядерных реакциях на медленных нейтронах в смесях «водород плюс уран» и теорию «вредного», резонансного поглощения нейтронов урапом-238 в процессе замедления. И наконец, в третьей своей работе они выдвинули очень важную фундаментальную птсю, имевшую множество последствий. Дело в том, что при делении ядгр урана основное количество нейтронов вылетает сразу практически мгновенно. Но вслед за основным потоком испускается еще и небольшое число «запаздывающих» нейтронов (средний период порядка десяти секунд). Зельуювич и Харитон предположили, что такая примесь медленно испускаемых нейтронов может изменить течение цепной ядерной реакции сделать ее медленной и безопасной. Их теория потом легла в основу конструирования ядерных реакторов безопасных и легко регулируемых. Эти работы мы подробно изучали на нейтронном семинаре Игоря Васильевича и стали обдумывать, как можно было бы исследовать цепные реакции деления дальше. Анализировали мы все возможные способы и тупики, в которые зашли. Например, было ясно, что реакция пойдет, если все вторичные нейтроны будут захватываться ураном, для этого нужно определенное число атомов,- как потом стали говорить, «критическая масса». Но для этого ну жни как минимум сотни килограммов металлического урана (так получалось по noiC4i- там). А еще нужна тяжелая вода. И не двадцать граммов, как она продавалась за валюту норвежцами в ампулах, а тонны! А взять их негде ни уран, ни тяжелую воду у нас никто не производил.. Мы с Исаем Исидоровичем рассказываем сейчас, что изучали деление урана. А уран- то вернее, азотнокислый у ранил мы покупали в магазинах фотопринадлежностей! Ведь практически было всего две сферы его применения - в медицине что-то лечили «урановым вином», и еще азотнокислый у ранил входил тогда в состав вираж- фиксажа, которым усиливали и подкрашивали изображения на фотокарточках. Мы тогда за все хватались. Прочли статью, что у протактиния очень ботьшое
число вторичных нейтронов и в благопрпит ном случае критическая масса будет всего в несколько сотен граммов. Решили попробовать выделять протактиний, он содержится в тех же ру чах, что и урин Стали считать: получается, что из тонны урана сможем выделить всего полграмма протактиния, исключено! Тогда мы решили испытать последнюю, казалось бы, возможность вернуться к тем опытам, которые я прежде телал с Никитинской, то есть снова попытаться выяснить, не может ли все-таки ценная реакция пойти в неразделенном на изотопы металлическом уране. Взялись за это Пстржак и я. А что значит выяснить.-1 В идеале пытаться получить, воспроизвести в лаборатории эту цепную реакцию. Но о тоннах урана, нужных для опыта, мы и думать не могли. Раз так значит нужно получить косвенные доказательства: изучить экспериментально, как вероятность деления урана-238, который составляет основную массу в естественной смеси изотопов, меняется в зависимости от энергии нейтронов, и юнмодейству юшкх с его ядрами. Для *того энергию нейтронов надо в опыте изменять: сегодня нужны нейтроны одной энергии, завтра другой, послезавтра третьей. И тут нас подвела техника - циклотрон. Циклотрон, который стоял в Радиевом институте рядом с комнатой Мысовского, мог работать только в диффузном режиме и давал нейтроны всех энергий сразу «белый» спектр. Значит, циклотрон не годится. Обычные источники нейтронов типа «радон плюс бериллий» тоже дают сложный спектр и потому тоже не годятся. У нас тогда возникла идея, казавшаяся нам очень заманчивой, использовать фотонейтроны, т. е. облучать бериллий или дейтерий гамма- квантами. Однако интенсивность нейтронов от подобных источников настолько мала, что, если бы мы получили в свое распоряжение весь запас радия, который был тогда в Советском Союзе, у нас все равно бы ничего не вышло. Словом, остался один выход: взамен поисков мощного источника, которого нет, увеличить, насколько это возможно, чувствительность детектора. Мы с Петржаком решили сделать ионизационную камеру побольше, загрузить туда урана раз в тридцать больше обычно- ю, нанеся его на пластины, в какой-то степени аналогичные конденсатору переменной емкости, четырнадцать пластин положительных и отрицательных, по хна слоя на каждой. Мы еще не шали, сможет щ такая камера вообще работать, но иного пути у нас просто не было. И мы принялись за юбычу урана па купили и фотомагазине вираж-фиксаж, ста ли em прокаливать в печке, получалась окись. Ке надо было толочь в ступке и смешивать с шеллаком, чтобы вышла клейкая суспензия. Шеллак растворяется спиртом Мы к тому же боялись на шшатьси pa Uio- активной пыли и поэтому еще до прибавления шеллака все время, пока толкли уран, но инналн спирт в ступку чтобы уран не пылил. Делали мы все яо в маленькой фо- гокомпаге. Вентиляции никакой там не было. Жарко. Душно. Спирт у нас испарялся. Вышли мы из этой комнаты, когда все закончили, пошатываясь. И навстречу нам по коридору идет Иоффе. В Физтехе Иоффе был главным врагом пьянства, а мы выходим, шатаемся, от нашей отежаы разит спиртом на весь коридор. Иоффе увиаел, а вернее унюхал пас и свернул в какой-то закоулок.. И. И. Гуревич. При таких обстоятельствах п происходила подготовка к работе, которая привела нашу науку к самому ярком\ событию, к самому яркому из открытий в советской ядерной физике, совершенных в предвоенное время после открытия Курчатовым изомерии. Зимой 1939 40 ioiob Георгий Николаевич Флеров и Константин Антонович Петржак открыли спонтанное, самопроизвольное деление урана по сути, четвертый вид радиоактивности. Когда они поставили первый свой эксперимент а открытие, собственно говоря. свершилось сразу, меня в Ленинграде не было. Я, ставший тогда полутеоретиком, решил отпроситься у В. Г. Хлопина на полтора месяца в Москву, в Институт физических проблем к Ландау. Хлопин меня отпустил, за что я ему потом был очень признателен, потому что эти полтора месяца работы с Ландау сыграли в моей жизни особую роль. В Москве я то и дело вспоминал наш семинар, Курчатова, наши дела, переписывался с Петржаком, выспрашивал об институтских новостях. Но он написал мне только, что они с Флеровым сделали камеру, чтобы измерять энергетический порог деления урана зависимость вероятности деления от энергии нейтронов, и начали работы. А об открытии я узнал, вернувшись в Ленинград, и совместно с другими включился в обсуждение результатов Петржака и Флерова 31
Г. Н. Флеров. Камера эта получилась такой удачной благодаря искусству Константина Антоновича Петржака. Зазор между пластинами был всего три миллиметра, наносить мазь из урана с шеллаком надо было идеаль но ровным слоем. Если бы что-нибудь торчало, волосок от кисточки, например, сраз\ произошло бы замыкание. А Петржак мало того что в физике художник, он еще до университета был художником-профессионалом, работал на Маловишерском фарфоровом заводе - расписывал чашки, блюда и умел как раз то. что нам было нужно. Вот и нанес идеально на наши пластины слой, да еще покрыл его сверху сусальным золотом. Ну, а о том, что было дальше, уже много написано. Б. Г. Володин. И все-таки... Г. Н. Флеров. Когда прибор был готов, мы привезли его из Физтеха в Радиевый институт: нейтронные источники были в этом институте. Ленинградская зима. Жуткие морозы — сорок градусов. День коротенький. Мгла. В городе затемнение — шла война с белофиннами. Работать решили глубокой ночью - это было и привычно, и целесообразно; институт нахотится в центре города, ряцом площадь Льва Толстого, ходят трамваи, искрят, вызывают всякие акустические эффекты, да и город стоит на болоте, почва зыбкая. Ночью все эти помехи сведены к минимуму. Собрались начать эксперимент. Все приготовили, а никакого эксперимента в привычном смысле этого слова так, собственно, и не провели. Мы начали, как нас учили, как требовал Игорь Васильевич: прежде чем приступить к эксперименту, посмотри - и внимательно посмотри! — как себя ведет прибор. Включили. Смотрим. Слушаем — у нас была еще акустическая система. Видим всякие импульсы: это - - от сети, это от того-то. И вдруг — щелчок: как от деления ядра при облучении нейтронами. Но ведь амп>- лу-то мы еще не принесли. Непонятно. Стали смотреть дальше. Снова щелчок, а на экране - всплеск. Насторожились. Засекли время. Смотрим — опять щелчок и всплеск. Получилось шесть импульсов за час. Еще час— четыре, затем семь импульсов. И форма этих всплесков на осциллографе всякий раз соответствует именно делению ядер и ничему другому. Решили еще наблюдать. Посчитали. А в третьем часу ночи позвонили Курчатову. Б. Г. Володин. Разбудили? И. И. Гуревич. Нет, он в это время сидел и работал он ночами всегда работал: его рабочий день длился до шестнадцати часов в сутки. Две лаборатории. Преподавание в педагогическом институте... Б. Г. Володин. Не много ли? И. И. Гуревич. Много. Но, во первых, преподавать приглашали хороших физиков недоставало. А во-вторых, или, может быть, как раз во-первых, он мог, преподавая, присмотреть среди аспирантов и студентов способных людей, чтобы забрать их потом к себе... Г. Н. Флеров. Он снял трубку, мы спрашиваем: «Не разбудили?» - «Нет, сижу, читаю». А он один из немногих выписывал тогда журнал «Physical Review», и там была статья Либби из Калифорнийского университета о попытке наблюдать спонтанное деление тяжелых ядер. То, что спонтанное деление возможно, предсказали Бор и Уилер. А Либби специально пытался зарегистрировать спонтанное деление урана и тория двумя путями — по вылету вторичных нейтронов и по продуктам деления. Но счетчик у него был в сто раз менее чувствительным, чем наш, и радиохимические методы, какими Либби пользовался, были недостаточно чувствительны. и ничего у него не получилось. Мы спросили у Игоря Васильевича, какая чувствительность была у Либби. Курчатов посмотрел. Сказал: «Соответствует nepnoiy полураспада в 1014 лет». А у нас получилось что-то около 10,fi лет. Курчатов спросил в чем дело. Объяснили Спросил что мы думаем. Ответили: спонтанное деление. Он помолчал. Потом говорит: «Это, скорее всего, какая-то грязь...». И посоветовал скорее убираться из Радиевого института, где, быть может, все запачкано радиоактивными материалами, в Физтех. И наблюдать. Через месяц перебрались. Смотрим все то же: в среднем шесть импульсов в . час. День смотрим, неделю. Курчатов берет листочек и начинает рисовать. И. И. Гуревич. У него привычка была такая, разбирая опыт, писать на маленьких листках бумаги схемки: сделано то-то, установлено то-то. Чем это может быть: помеха от городской электросети, посторонние нейтронные источники, совпадение одновременно большого числа альфа-частиц и, наконец, космические лучи? Это надо устранить таким-то образом, здесь надо проконсультироваться с космиками, а вот здесь ту майте 32
сами, как опровергнуть и отвергнуть возможность влияния столь серьезного источника «фона». Г. Н. Флеров. Он сказал: «Если действительно так, если у вас наблюдается новое явление, то это... Это бывает раз в жизни, и то не у всех. И нужно бросить все и заниматься явлением — год, два, десять, сколько понадобится, чтоб доказать...». И принялся рисовать, что именно надо нам доказывать. Он стал для нас настоящим «адвокатом дьявола». Посоветовал сделать новую камеру, еще более чувствительную. Потом у него возникла идея опустить прибор и нас самих на подводной лодке, на дно моря, чтобы вода защитила прибор от космических лучей. Мы обрадовались - - интересно все- таки) Но ничего не получилось: Балтика оказалась мелка - на глубине двадцать метров космические лучи проникают на дно. Тогда Игорь Васильевич послал нас в Москву — вести по ночам наблюдения на станции метро «Динамо» — шести десяти метровый слой земли соответствует ста восьмидесяти метрам воды. Месяц наблюдали каждый раз все тот же эффект; его мы, постепенно смелея, все чаще стали называть прямо: спонтанное деление. Но время идет, а Курчатов заставляет и заставляет нас придумывать и проводить все новые контрольные опыты. И не торопится будто никто в мире, кроме нас, не может этого же сделать. И все рисует: «что мы знаем», «чего мы не знаем», «что это может . быть» и «чем это быть не может!» . И. И. Гуревич. Вы пропустили еще один важный эксперимент, артистически выполненный Константином Антоновичем. В камеру, где находился уран, надо было поместить излучатель альфа-частиц, более активный, чем уран, чтобы посмотреть, может ли одновременно вылетать такое количество альфа-частиц, которое имитировало бы эффект деления. Оказалось, что не может. Регистрировалось такое же число делений урана, как и всегда. Г. Н. Флеров. Это было лихо сделано) Во- первых, Костя сумел получить в Радиевом институте ампулу с очень большим по тем временам количеством эманации, и это само по себе было подвигом. Вторым подвигом было то, что он исхитрился ввести в камеру весь этот смертельно опасный радон, от чего общее число альфа-частиц в камере увеличилось в четыре раза. Если бы наложение многих альфа-частиц, вылетающих одновременно, имитировало деление ядер, то камера — простой расчет — должна была защел- 2 «Химия и жизнь» № II кать в шестнадцать раз чаще. Этого не было, все осталось по-прежнему в среднем шесть щелчков в час. Мы с Константином Антоновичем год ходили со своим спонтанным делением. Доложили на семинаре — о нем узнали в других местах. Пошли разговоры вот на Запахе ничего подобного нет, и значит ученики Иоффе и Курчатова сделали ошибочную работу. У них там в Физтехе, дескать, всегда торопятся, сам Иоффе торопится и ошибки делает... И Курчатов понимал,, что любая погрешность в нашей работе сразу обернется и против нас, и против него, и еще что гораздо хуже — против Абрама Федоровича и Физтеха. И. И. Гуревич. Но когда все было доказано, Игорь Васильевич больше и минуты ждать не хотел. И потому заставил Флерова и Петржака срочно написать сообщение, а Иоффе - послать его в «Physical Review». Это было сложное дело осень 1940 года, в Европе уже идет война, сообщение в Америку можно передать только из Англии по подводному кабелю. И вот каблограммой роскошное слово, не правда ли? — сообщение было передано и вскоре увидело свет. Г. Н. Флеров. Вообще-то фамилия Курчатова должна была стоять в сообщении первой. С самого начала все обсуждалось с ним и планы тех опытов, которые мы так и не поставили, и неожиданный результат. А уж юказательства реальности явления принадлежали ему почти без исключений. И главное, весь фундамент, школа были его Он был ревнив к успеху. Но не к своему, а своей школы. Ему был важен успех учеников. И. И. Гуревич. Но принципиальные общие вещи он брал на себя и тут. Я вспоминаю доклад — тот, что он сделал сам осенью 1940 года на последнем перед войной всесоюзном совещании по ядерной физике, доклад о возможностях осуществления цепной ядерной реакции. Предельно ясный. Прозорливый. Его потом в феврале 1941 года — опубликовали в «Успехах физических наук», и этот доклад Курчатова стал тем трамплином, с которого во время войны и начались работы по атомному проекту. Г. Н. Флеров. Начало войны на него произвело страшное впечатление. Масштабы опасности он ощущал очень остро. Ему, да и всем нам, казалось, что в этой схватке двух огромных сил исход «кто — кого» будет решен быстро, и потому он не считал возможным нп часу больше тратить на ядерную физику, которая в тот момент показалась 33
ему абстракцией, чем-то далеким от жизни, от войны. Он пошел к Анатолию Петровичу Алек сандрову, который комплектовал группы по размагничиванию военных судов, защите их от мин, и сказал: «Возьми меня хоть лаборантом». Группа должна была поехать в Севастополь, и они во дворе Физтеха, на е\ше, отрабатывали приемы размагничивания кораблей, а мы смотрели на них из окон близко нас не подпускали - это уже была военная тайна. Размагничиванием Игорь Васильевич занимался гоча полтора, и очень серьезно сначала на Черном море, потом на Севере. Моряки считали, что в нем есть флотская жилка. У него, действительно, с юности была любовь к кораблям до универ- сшета он даже год проучился в Кораблестроительном, но его оттуда отчислили за неуспеваемость, кажется, в черчении пример в утешение студентам и в назидание деканам. Но в том, что одним из первых мирных а томных дел стал ледокол-атомоход, было отражение его юношеских мечтаний. Однако все это было потом. А тогда война только началась. Курчатов и Александров собрались на флот. Петржак ушел в зенитчики, Мещеряков и Панасюк в пехоту, я и Войтовецкий, мой воспитанник, записались в ополчение. Вместо ополчения меня послали на курсы инженеров по спецоборудованию самолетов тог ia у нас появились пикирующие бомбардировщики. знаменитые потом «Пе 2». На них была автоматика для вывода из пике и для бомбометания. Нужны были люди, умеющие с ней справиться. Военно-воздушную академию, а с ней и курсы в августе эвакуировали в Йошкар-Олу. Там н с сентября по декабрь изучал эту автоматику, а заодно двигатели, вооружение, штурманские приборы. уставы основы военной жизни и надоедал непосредственному начальству просьбами об увольнительных. В Йошкар-Оле был Оптический институт. Я пытался вести работу по темновиде- нпю и сидел в институтской читалке, дрожал от холода, делая расчеты цепной реакции. Написал в Физтех, в Казань, что мне нужно сделать сообщение. В ноябре 41-го оттуда был прислан вызов, командование курсов вы чал» миг про аттестат на нек\тк> и коман "шровочное предписание, из которого следовало, что курсант Флеров командиру 14ся н \ка и'мик) наук мя обсужчения нре i- лп/ксиин курсанта Флерова. 34 Доложил я все, что насчитал, на семинаре у Иоффе. Исай Исидорович тоже был на этом семинаре. Выслушали меня. Согласились, что дело серьезное, но сочли невозможным этим заниматься — многого не знаем, константы неточны, условий никаких, а для войны надо делать что-нибудь более реальное и подешевле. Например, прыгающие мины, которые, взрываясь на определенной высоте над землей, будут поражать осколками наибольшую площадь. В декабре привинтил я себе в петлицы по два кубика и стал служить техником в 90-й отдельной разведывательной эскадрилье. Возился с автоматикой. А во вре\я одной из передислокаций наша часть попала в Воронеж. В свободные часы я отправился в университетскую библиотеку. Университет был эвакуирован, а библиотека осталась. Я набросился на американские физические журналы, которые, несмотря на войну, туда каким-то чудом попали, стал в них искать - не опроверг ли кто-нибудь и не подтвердил ли кто-нибудь наше многострадальное спонтанное деление. И вдруг обнаружил, что начиная с осени 1941 года нет никаких статей по делению урана и по цепным ядерным реакциям. Публикации прерваны! Оборваны! Я забил тревогу. Писал в Президиум Академии. Писал Курчатову. Писал в ЦК. Оказывается, к тому времени уже другими путями выяснилось, что начало работ немецких физиков и американских физиков над атомной бомбой — это все-таки не очередная фантазия Флерова. Что дело обстоит крайне серьезно. Нужно начинать «проект». Вскоре Курчатов был отозван с флота в Казань п приехал туда уже с бородой.. Б. Г. Володин. А дальше... И. И. Гуревич. А все, что было дальше, как мы условились, оставим для других повествований.
Ч МСЮ.'Ы Жизнь полимерной молекулы Кандидат химических наук К И. САВИТКИН Когда из мономера образуется полимерная молекула, говорят, что она растет. И впрямь, молекулы мономера соединяются в полимерную цепочку не сразу, а одна за другой, и процесс действительно чем-то подобен росту кристалла или живого существа. И так же, как толчком к началу кристаллизации служит затравка, а к началу развития организма оплодотворение, так же, как рост кристалла прекращается с истощением раствора, а развитие живого существа со смертью, процесс полимеризации имеет начало и конец. И от того, как протекает этот процесс, насколько гибко им удается управлять, зависят все основные свойства конечного продукта. РАДИКАЛЫ ИЛИ ИОНЫ? Полимеризация процесс многостадийный. И не только потому, что удлинение макромолекулы происходит Щаг за шагом, слагается из множества однотипных стадий, но и потому, что образование полимера начинается лишь с появлением среди молекул мономера особых активных частиц (ионов или радикалов) и обычно заканчивается тоже особой реакцией обрывом цепи. Чтобы молекула мономера стала активной, способной служить точкой роста макромолекулы, необходимо какое-либо внешнее воздействие. Например, полимеризацию можно инициировать нагреванием, теми или иными реагентами, облучением ионизирующей радиацией: при этом образуются либо ионы (катионы или анионы), либо радикалы. При радикальной полимеризации цепь растет в результате столкновения активных частиц, свободных радикалов, с неактивированными молекулами мономера, причем образуется новый радикал с более длинной цепью. Если такой макрорадикал столкнется со следующей молекулой мономера, то эта молекула к нему присоединится, нарастив цепь полимера еще на одно звено; этот новый радикал способен расти и дальше, присоединяя к себе все новые и новые молекулы мономера. Но как только между собой столкнутся два радикала, они тотчас же либо соединятся в обычную молекулу, не способную к дальнейшему росту, либо диспропорционируют - претерпевают самоокисление-самовосстановление. В обоих случаях происходит обрыв цепи. А вот когда активная частица представляет собой либо катион, либо анион, цепь оборваться сама собой не может, так как катион с катионом и анион с анионом не взаимодействуют: полимерный ион будет продолжать расти до тех пор, пока не встретится с ионом противоположного знака. Поэтому катионную и анионную полимеризацию называют безобрывной — если в реакционной смеси активных противо- ионов нет, процесс будет идти до полного исчерпания мономера. Более того. Полимер, образовавшийся в результате ионной полимеризации, сохраняет способность к дальнейшему росту и поэтому называется живым (это не просто литературный образ, а устоявшийся научный термин). Если, например, подвергнуть безобрывной полимеризации стирол, то образующийся полистирол оказывается живым, способным и дальше наращивать свою цепь, присоединяя молекулы другого мономера скажем, акрилонитрн- ла. В результате образуется так называемый блок-сополимер так ■; 35
сказать, вегетативный гибрид двух полимеров, полистирола и полиак- рилонитрила. Естественно, живой полимер можно в любой момент лишить способности к дальнейшему росту, если добавить в реактор недостающие активные противоионы, что дает возможность получать макромолекулы заданного молекулярного веса. Все это вместе взятое делает ионную полимеризацию весьма гибким процессом, позволяющим получать материалы со строго контролируемыми свойствами. ЭЛЕКТРОНЫ ЛУЧШЕ Как конкретно удается направить полимеризацию по ионному пути? Возможность безобрывной полимеризации была строго доказана в 1956 году на примере уже упомянутого стирола (справедливости ради следует отметить, что первые опыты подобного рода делались еще в 40-х годах). Чтобы вызвать образование живого полимера, к раствору стирола в тетрагидрофуране добавляются нафталин и металлический натрий. Сначала натрий взаимодействует с нафталином, образуя нат- рийнафталин: Na+I "■ Na+ Затем анион-радикал натрийнафта- лина, встречаясь с молекулой стирола, превращает ее в анион-радикал: Na++CH2CH свн6 СН2—CH-hNa+ + свн6 А стиро. 1ьные анион-радикалы образуют дианион, который и служит активной частицей, инициирующей анионную полимеризацию стирола: С Н—Cri2 СН2—С Н I + I — СеН6 СвН6 С Н—СН2—С Н2—С Н СвНБ СвН6 В этом случае роль инициаторов безобрывной анионной полимеризации исполняли натрий и нафталин, при взаимодействии которых происходит перераспределение электронов, приводящее в конечном счете к возникновению активной частицы, дианиона. Но ведь образованию таких частиц может способствовать и просто электрический ток, способный, как известно, вызывать разнообразнейшие химические превращения. И действительно, в 1968 году удалось осуществить электрохимическое инициирование безобрывной полимеризации, для чего 4-винилпиридин подвергали электролизу в среде жидкого аммиака, в результате чего получался соответствующий анион-радикал: сн2=сн сн2—сн Дальше все происходило в точности так же, как и при полимеризации стирола. С единственным отличием, что электрохимическое инициирование полимеризации (сокращенно — ЭХИП) оказалось удивительно гибким, легко управляемым процессом. Во-первых, средняя молекулярная масса (М) продукта находится в простой зависимости от концентрации мономера (С), тока (I) и продолжительности электролиза A): М=- 0,5- It Во-вторых, полимеризацию под действием тока можно в любой момент прервать, всего лишь изменив знак 36
электрода Был электрод катодом — отдавал электроны мономеру, восстанавливая его молекулы до анион- радикалов; стал электрод анодом — тотчас же на нем начинается окисление, лишние электроны с растущих макроанионов удаляются и образуются нейтральные полимерные молекулы. Наконец, с помощью тока полимеризацию можно в любой момент возобновить, если вновь сделать электрод катодом; это позволяет получать сложные блок-сополимеры. СИНТЕТИЧЕСКАЯ ШУБА В случае электрохимического инициирования полимеры образуются как в объеме раствора, так и на поверхности электрода/ Если нужно получить полимер в виде раствора или осадка на дне электролизера, то пленка, возникающая на поверхности электрода, мешает процессу, препятствует проникновению возникших на катоде активных частиц к находящимся в растворе молекулам мономера. Но способность полимера осаждаться на поверхности катода можно использовать для изготовления пленок, защищающих поверхность металла от коррозии. Например, если через водный раствор, содержащий серную кислоту и диацетонакриламид, пропускать ток напряжением 12 вольт, то через час на алюминиевом катоде образуется плотная пленка. На стальном катоде хорошие защитные пленки образуются всего за три минуты при электролизе диметилформамидных растворов стирола или метил мета- крилата. Испытания этих пленок показали, что они выдерживают пробивное напряжение до 50 кВ/мм, а первые трещины на поверхности покрытия появляются через месяц, в отдельных же случаях - через три месяца. Конечно, предстоит преодолеть немало трудностей, прежде чем удастся использовать в промышленных масштабах способность тока одевать металлы в защитную одежду из синтетики. Но уже полученные результаты интересны, а порой и неожиданны. Многим приходилось применять эпоксидную смолу в качестве универсального клея, полимеризующе- гося в присутствии отвердителей — аминов и их производных. Но оказывается, отверждение можно вызвать током. Вот как это делается. В электролизер со стальным катодом и стеклографитовым анодом помещают эпоксидную смолу ЭД-20, растворенную в диметилформамиде, к которому для электропроводности добавлен перхлорат тетраэтиламмо- ния. Сама по себе эта соль отверждения не вызывает, но при пропускании в течение одной минуты слабого тока (плотностью 5 мА/см2) на поверхности катода возникает защитная пленка. Первые трещины на этой пленке, помещенной в 3°/0-ный раствор поваренной соли, появлялись не раньше чем через три месяца; пробивное напряжение защитного покрытия достигало 400 кВ/мм. СУДЬБА РАДИКАЛА Электролиз можно использовать не только для получения активных анионов и анион-радикалов, но ' и просто радикалов — частиц, имеющих по неспаренному электрону. Радикалы возникают как на аноде (при окислении молекул мономера или добавок), так и на катоде (при их восстановлении). Например, в ходе электролиза раствора метилмета- крйлата в децинормальнои серной кислоте на свинцовом катоде происходит радикальная полимеризация (вероятно, с участием протона): сн3 сн3 I I - СН2=С+Н+ —* СН3—С++е —> ioOCH3 COOCH3 сн3 сн3 —* СН3—С+СН2-С —► СООСНз СООСН3 сн3 сн3 I I —* ен3—с—сн2—с- соосн3 соосн8 Электрохимически инициируемая полимеризация протекает при нор- 37
мальных температурах и давлении, что представляет собой несомненное достоинство метода. Скажем, полимеризация перфторэтилена CF, = CF... инициируемая перекисями, при температуре 100°С и давлении 100 атмосфер может закончиться взрывом, а электрохимическая полимеризация этого вещества в трифторуксусной кислоте происходит при нормальных условиях, что значительно снижает вероятность аварии. Интересно, что в этом случае активный радикал возникает в результате окисления не молекулы мономера, а молекулы растворите.! я: CF3-C \ О CF3-C \ о- CF3 + COa О Аналогично инициируется полимеризация стирола и других мономеров, растворенных в уксусной кислоте; только в этом случае радикалом, инициирующим полимеризацию, служит не CF , а СМ" Естественно, чго радикал СИ" может взаимодействовать не только с молекулой мономера, но и с таким же радикалом, образуя молекулу этана СН.СН . Вследствие высокой скорости этой побочной реакции дп- меризации выход полимеров зачастую оказывается небольшим. Однако способность радикалов димери- зоваться используется для промышленного получения некоторых веществ, например себациновой кислоты (сырья для приготовления полиамидов) из адипиновой. Так что способность молекул расти в электролизере может служить для синтеза не только полимеров, но и мономеров. Способность электрического тока управлять жизнью полимерных молекул кажется удивительной лишь на первый взгляд. Ведь все химические процессы непременно связаны с переносом электронов от одной реагирующей частицы к другой. А разве движение электронов не электрический ток? (".vi. «Химию 11 жить», 1977, .\» К. Техн<^ оги riMMlH'b.*1 СВАРКА ТРЕНИЕМ В Aiiiviiiii разработан новый способ радиально-фрпкцп onnoii сварки, позволяющий получать грубы практически любой длины. Соединяемые отрезки трубы жестко фиксируют и вокруг шва раскру чивают металлическое кольцо. Оно разогревается и оплавляется, после чего его плотно прижимают специальным механизмом к месту стыка. Отрезки труб соединяются этим кольцом надежно и плотно. Тем же спо cor>мм можно к концам i pу 6 припаривать фланцы, он ирн- I'oioii и для сварки труб в море. «Financial Times», 1978, Л» 27552 ПЕНА ТОЛЬКО В ЦЕНТРЕ Экономную технологию получении изделий из полиуретана разработала одна ил американских фирм. Полиуретаны, как известно, широко применяют и в виде монолитного жесткого пластика, и в виде пенопласта. Но часто бывает целесообразно сделать из жесткого полиуретана лишь наружную часть изделии, а середину из легкого пенопласта. О i- нако из-за технологических сложностей все из челне к- лаетсн либо из пластика, либо из иены. По новой же технологии, получается как раз то, что нужно. Газ. нагнетаемый в форму, оттес ннет исходные продукты к ее стенкам. Под действием газа образуется внутренняя полость, занятая пластмассовой меной, а снаружи ело» достаточно прочного жесткого но. иуретана. Новая технология позволяет экономить до Ы){] пехотою сырья. «Chemical Engineering» (США), 1978, г. 85 38
r ,г Хрупкий, как стекло, эластичный, как резина А разве есть еще что исследовать в полистироле? Honpar, Ju<)(iHHi> мире а Инсч, ЛН С( ( Р. Г 1., /т. н.. нш/чн'Щ сема ХЧМЧЧ: f\,',« lf)UJU,.U В 1831 году французский химик Бонастр, переюняя стиракс, баи.зам малоазиатского дерева ликвидамбар, получил незнакомую бесцветную жидкость, чуть легче воды, с резким неприятным (или приятным что зависит от вкуса) запахом. По праву первооткрывателя Бонастр назвал новое вещество стиролом (по-французски styrene). Стирол С„И СН = СН легко вступал и реакции и еще чегче полимеризовался. Уже через восемь лет, в 1839 году, появилось руководство по получению его полимера: «...возьми жидкий стирол, изгони растворенный воздух, непрерывно подливай в котел и перемешивай. Держи температуру девяносто градусов, и из котла потечет прозрачный вязкий сироп. .. Построй башню высотой в 12 метров из шамота, обшей изнутри железом и залей этим сиропом. Снизу грей башню чо двухсот градусов. Проделай внизу отверстие и жидкий прозрачный полистирол сам потечет готовым...». В 18hb год\ другой францхз Марсе 1ен Бертло синтезировал стирол из каменного угля, а в 1911 го iy наш соотечественник И. И. Остромысленекпй взял первый патент на получение полистирола нагреванием стирола в отсутствие нозд>ха Прошло еще десятилетие, и промышленное производство полистирола было налажено в Германии, которая до конца второй Miipo^oit войны практически оставалась его монопольным проишо- цпелём. 39
К сороковым годам выяснилось, что если к бутадиен) добавить 30% стирола, то в результате сополимеризации получается весьма близкий аналог натурального каучука - каучук бутадиен-стирольный, сразу же попавший в разряд стратегических материалов. Последнее обстоятельство дало толчок производству дешевого стирола из нефти по схеме: бензол—►чти л бензол—►стирол. Кстати, с тех пор ничего существенно лучшего придумать не удалось. А с появлением дешевого стирола стремительно возросло производство и полистирола. Правда, при все\ его достоинствах - тверд, прозрачен, легко формуется, легко окрашивается, проста технология его получения (она не очень изменилась по сравнению с описанной в процитированном выше руководстве) — у полистирола были и существенные недостатки: почти так же хрупок, как стекло, и, главное, не любит тепла, уже при 80°С начинает размягчаться. Автор вспоминает, как когда-то соседка по коммунальной квартире решила продезинфицировать в кипящей воде только что купленные «стеклянные> розетки, а они таинственно исчезли непосредственно из кастрюли. Назревал коммунальный скандал. Проявив выдержку и истинно научный подход, автор аккуратно слил воду и продемонстрировал пораженным соседям бесцветные прозрачные шарики на дне миски все, что осталось от чудных розеток. Они явно были полистирольного происхождения. Этот и подобные ему случаи привели к разочарованию в полистироле сперва потребителей, а затем и производителей. И если бы не два открытия в начале 50-х годов, быть бы полистирол) заурядным малотоннажным пластиком. ПЛЮС ПЕНА, ПЛЮС РЕЗИНА Первое из этих открытий — изобретение пенополистирола, он же - пенопласт, он же стиропор. Это тот же полистирол, но пронизанный пузырями газа. Он дешев, легок, прочен. Читатель хорошо знаком с упаковочны ми и теплоизоляционными материалами из стиропора. Но это далеко не все: с помощью пенополистирольных шариков поднимали затонувшие корабли, из пенополистироль- ных блоков даже предлагали строить куполообразные здания наподобие эскимосских иглу, сваривая блоки друг с др>гом. Второе открытие улучшенный полистирол, точнее, улучшенные полистиролы. Например, если стирол сополпмеризовать с чкрилонитрилом, винилциклогексаном или альф л -метил стирол ом (ближайшим родственником стирола), то получившиеся пластики будут и прочнее, и более термостойки. Правда, и цена возрастет. Можно избавиться и от хрупкости. Мы уже упоминали о сополимере стирола и бутадиена, заменившем натуральный каучук. Если же взять бутадиена поменьше, процентов 10 20, а не 70, то это будет уже не эластомер, но и не хрупкий полистирол, а что-то среднее. Другой путь: смешать расплавленный полистирол с готовым каучуком. Эти полимеры (впрочем, как и большинство других) несовместимы, то есть всегда образуют две фазы. Но если же эту смесь - компаунд — хорошо перемешать на вальцах или в экструдере, то получится материал с механическими свойствами чаже лучшими, чем у сополимера стирола и бутадиена. РАЗОЧАРОВАНИЕ ДЖУЛИО НАТТА Благодаря мирному нраву, простоте эксперимента стирол и его полимер любимые объекты исследования ученых-пол и мерщиков. Им посвящены тысячи публикаций, десятки монографий. Нет, кажется, в физике и химии полимеров такой идеи, которая не бы. а бы проверена на полистироле... Кроме сополимеризации и смешения с другими полимерами есть еще один путь облагораживания полимерного материала — кристаллизация. Так было с полипропиленом. Если читатель помнит, у полипропилена, синтезированного до работ К. Циглера и Дж. Натта, была неупорядоченная, некристаллическая структура, никакой технической ценности jtot материал не представлял. Кристаллический же полимер пропилена, полученный Натта и сотрудниками и отличавшийся от своего аморфного родственника лишь . расположением боковых метнльных СН3-групп относительно основной углеводородной цепи, обладал, напротив, ценным комплексом свойств и стремительно ворвался в ряды крупнотоннажных полимеров этих китов, на которых зиждется полимерная индустрия. А раз регулярная упаковка боковых групп дала такой поразительный эффект в полипропилене, то не следует ли ждать того же самого и от других полимеров, в чьих макромолекулах есть боковые группы? Вспомним формулу стирола: С6Н5СН—-СН2. Как и пропилен (СМЛСН СН,), стирол это этилен с боковым заместителем. В аморфном полимере боковые группы повернуты хаотически. А что. если получить стереорегулярный полистирол? Рассуждая так или примерно так, Дж. Нат- 40
та и его сотрудники ввели в стирол стерео- специфический катализатор. Полимеризация прошла. Полимер выделили, промыли, высушили, начали исследовать. Напряжение в лаборатории достигло предела... И вот—кристаллический полистирол получен! Температура плавления — fan- tastico! — 237°С, намного выше, чем у полиэтилена, полипропилена, полиформальдегида! Неужели и прочность нового материала соответственно выше? Прочность и другие механические свойства полимеров определяют на литых или прессованных образцах — «лопатках» и «брусках». А для того чтобы расплавленный материал хорошо заполнял форму — вообще-то кристаллические полимеры прессуются плохо — температура его должна быть градусов на 20—30 выше температуры плавления. То есть для кристаллического полистирола — порядка 260—270°, за пределом его термоокислительной стабильности. И начались мучения. Чтобы уменьшить скорость окисления, новый материал помещали в инертную атмосферу. Чтобы снизить температуру переработки, добавляли различные пластификаторы. Ничего не помогло. В изделиях появлялись трещины, пузыри, материал разлагался, прочность его была ничтожной... С первой публикации Джулио Натта прошло уже около двадцати пяти лет, а кристаллический полистирол так и не вышел из стадии лабораторных испытаний. НАДЕЖДЫ МАЙКЛА ШВАРЦА Не вышла за пределы лабораторий и еще одна разновидность полистирола: полистирол монодисперсный. Первые сообщения о нем вызвали, пожалуй, не меньший интерес, чем известие о полистироле кристаллическом. Но и разочарование было не меньшим. Почему монодисперсный? Все синтетические полимеры — это смеси макромолекул различной длины. Все природные органические полимеры состоят из макромолекул практически одинаковой длины, каковое их качество и называется монодисперсностью. Объясняется такая разница особенностями синтеза тех и других. Как синтезировать монодисперсный полимер? Разобравшись в кинетике и механизме полимеризации, ученые пришли к выводу, что для этого нужно исключить все реакции, приводящие к обрыву полимерных цепей во время синтеза, и найти такой катализатор, на котором все полимерные цепи будут расти одновременно. Легко сказать исключить! Для этого понадобились годы. Первым безобрывную полимеризацию продемонстрировал в 1956 году американский исследователь Майкл Шварц. Мономером был» конечно же, стирол. И за то, что молекулярная масса полимера по мере добавления свежих порций мономера росла, полимеризацию назвали «живой». Ученые надеялись, что новый материал будет обладать исключительными механическими свойствами. Они и в самом деле оказались неплохими, но в остальном «живой» полистирол подкачал: слишком низкой была текучесть расплава. И лишь с добавлением коротких цепочек вязкость уменьшалась, а текучесть увеличивалась. Но тогда получался обычный полидисперсный полистирол. Как тут не вспомнить, что прирота, создавая свои полимерные конструкции, не использует ни литье, ни прессование, ни экструзию... ...Правда, нельзя сказать, что монодисперсный полистирол вовсе остался не у дел: в очень небольших количествах его выпускают и продают втридорога для исследований и для калибровки приборов. Сам же метод «живой» полимеризации прижился в производстве каучуков: благодаря однородности макромолекул резины значительно выиграли в свойствах... ПОПОЛНЕНИЕ СЕМЕЙСТВА Но вернемся к полистиролу обычному. Пока ученые переходили от отчаяния к надеждам и наоборот, инженеры выпускали компаунды. Но смешивать полистирол и каучук в расплаве — занятие не из легких: нужно затратить массу энергии. А что если добавить каучук прямо в стирол, растворить в нем, а затем стирол полимеризовать? Результат превзошел все ожидания. Без особых затрат каучук перемешивался и распределялся в стироле идеальнейшим образом. Всего лишь 5—8с/0 добавки каучука давали молочно-белый (показатели преломления каучука и полистирола разные) твердый материал, похожий на полистирол по свойствам, легкости формования и окрашивания. Но прочный; хрупкость исчезла. Обычный полистирол выдерживал ударную нагрузку 2—5 кгс/см2, компаунды — от 5 до 10, новый же материал— до 60 кгс/см2! Так, в середине 50-х годов, началась эра ударопрочного полистирола. Сочетание его свойств оказалось настолько удачным, а 41
возможных областей применения столь много, что производство его стало расти не по шям, а по часам. А по uibho появился и прозрачный бесцветный у чаропрочныи полистирол. И.1 \ iaj»)iipo4Horo полистирола начали челать корпуса ра чиопрпемпиков. телевизоров и холо шльннков. бытовую электроаппаратуру, облицовочные плитки и панели, мебель по i дерево, упаковку для пищи, аэрозоли, ручки для шнтиков, и так далее, и тому подобное. Затем к смеси стирола и бутадиенового каучука добавили акрилоннтрнл. Или, ска жем точнее, каучук растворили в смеси стирола и акрилонитрила. И вновь успех. АБС пластик (названный так по первым буквам мономеров) показал рекордную прочность. Из него стали кмать шлемы, маски и прочую хоккейную броню, четадн антомобплей и множество чрутих прочных вещей. В нашей с~рннс ударопрочный полистирол был получен в I960 году на Кусковском химическом завоче в Москве. (Кстати, я от небольшой по современным меркам завод, па котором трудились Д. И. Длен те л ее в и Н. Д. Зелинский и откуда начался путь многих пластиков и смол, через год отмечает свое столетие.) Технологическая схема в Кускове мало чем отличалась от схемы получения обычного полистирола. Каучук растворяли в стироле, смесь полнмернзовали сперва в реакторе с мешалкой, а затем в ко ломпе. Помните: « построй башню высотой в 12 метров»? Но удовлетворить потребности народного хозяйства в ударопрочном полистироле эта установка не могла. Да и качество материала было не очень высоким Дело осложнялось еще и тем, что у шроирочпому меньше, чем какому-либо другому полимеру, повезло по части внимания к нему со стороны чистой iuvkh. Пергшй патент па его получение непосредственно в хоте полимеризации был взят в США в I9.S4 го iy. А первые научные публикации там же, в Америке, появились лишь лет чес ять спустя Наша акачемнческая мысль в конце пятидесятых готов также оставалась в стороне от полистирола Технологи оказались с новым материалом о чип на один. Разработать крупнотоннажный агрегат мощностью 12 14 тысяч тонн в год взялись специалисты ленинградского НИИ иодиме рнзацпонных пластиков (позчнее преобразованного и Охтинское НПО «Пластполи 42 мер»). Ленннграшам колонна не понрави лась. В ней-че тручио регулировать режим. а 1 ■ 3*7 i остаточном) мономера прихочнлоеь у иыять в вакуум-экстру чере - сложной и дорогой машине. Вместо колонны была предложена схема с вакуум-камерой. Концентрированный раствор полистирола в собственном мономере прогоняется насосом через трубчатку и нагревается теплоносителем. Затем жнчкне струи попадают в зону пониженного давления. Стирол вскипает и испаряется, а капли расплавленного полимера собираются на дне аппарата или, как говорят технологи, в «болоте». Такой аг- иарат в самом 1еде проше и аешевле колонны с вакуу м-экструдером. Но главное, подчеркивали сторонники вакуум-камеры, ее в отличие от колонны можно спроектировать практически любой производительности. (Правки об отсутствии колонны вскоре пришлось пожалеть.) Первая крупная установка с вакуум-камерой была запущена в 1975 году в Горловке. За эти пятначцать лет п ученые несколько разобрались в ударопрочном полистироле. В массе полистирола диспергированы шарики каучука. Подобные двухфазные мате риалы называют композиционными. Зная объем и степень дисперсности фаз, можно предсказать некоторые (но, к сожалению, пе все) свойства этих композиций От чего записиi у черная вязкость композита? Казалось бы, самое простое объяснение: каучук саМ по себе устойчив к удару, так как он способен поглощать большие количества энергии, следовательно, п в композите он выполняет ту же функцию. Но расчеты показали, что это не так. Микроструктура ударопрочного полистирола неожи ian- по сложна: шарики каучука похожи па плод граната в разрезе. Внутренность плода зерна полистирола. Но и кожура граната не чистый каучук, а сополимер с привитыми макромолекулами полистирола. И именно сополимеру композит во м hoi ом обязан своими свойствами. БОРЬБА ЗА ЛИСТ Большая часть ударопрочного полистирола во всем мире идет на внутреннюю отделк\ холодильников. Сначала методом экструзии получают лист. А уж из него формуют коробки, дверцы и прочие четалп. ^кструзнон- нын листовой материал должен сочетать высокую прочность с эластичностью и ударной вязкостью. Порознь довести любой из этих показателей ю желаемого \ровня не так
уж трудно. Например, увеличивая содержание каучука, мы увеличиваем эластичность. Но проигрываем в прочности. Оптимизировать же структуру материала но всем направлениям труднее. Именно с этой трудностью столкнулись в 60-\ готах в Кускове: материал годился для литья, но пе годился для экструзии. Долгие годы наша страна закупала значительную часть листового полистирола за рубежом. Поэтому стоило в Горловке пойти ударопрочному промышленными партиями, была поставлена задача получить в нужных количествах и отечественный эк- струзионный листовой материал. На первый взгляд задача казалась несложной. Имея за плечами с десяток освоенных литьевых марок полистирола, технологи надеялись, поколдовав над режимами и рецептурой загрузки, без труда получить и экстру знойный. С ходу были выданы соответствующие гарантии. Плановики запланировали холодильники на отечественном полистироле. Но не тут-то было. Шли месяцы, а экструзионного материала пе было. Над разработчиками начали сгущаться тучи. Причину неудач выяснили призванные па помощь специалисты из Донецкого университета и Института химической физики АН СССР: виноват мономер, попадавший в вакуум-камеру в количестве до 20%. Его нары буквально взрывали каучуковые гранаты изнутри. А разрушение тонкой струк 1уры, естественно, приводило к потере ударопрочных свойств. Во г тогда-то и вспомнили о кусковской колонне, в которой оставалось не больше 3% мономера. Полный расчет новой технологической схемы, режимов синтеза для Кускова занял ни много ни мало три гола. Но вполне кондиционная экструзион- ная марка пошла горапо раньше, после первых же прикидок. ..Казалось бы, все точки над i расставлены: схема с колонной дает экстру- знойный ударопрочный, схема с вакуум- камерой не дает. Стало быть, надо ломать камеры, монтировать колонны, подсчитывать убытки. К этому чраматнческому выводу начали было склоняться многие. Но надо отдать должное сторонникам вакуум-камеры: в конце концов и им уталось, решив, как говорится, в рабочем порядке десятки технологических ребусов и головоломок, вывести на нужный режим свой крупнотоннажный агрегат. Технология дама капризная. Семейство пол и сти рольных пластиков включает и жесткий хрупкий полистирол, и разнообразные сополимеры, вплоть до эластомеров. В мировой табели о полимерных рангах полистирол со товарищи прочно удерживает третье после полиэтилена и по- ливнннлхлорида место. Кандидат технических наук С. А. ВОЛЬФСОН *ЧО 1С 1Й1 И К " МГНОВЕННО ДЕЙСТВУЮЩИЙ КЛЕИ «Арутэко-110»— так называется новый мгновенно действующий клей на основе альфа-алкилцианоакрп- лата. При нормальной температуре клеи затвердевает за секунду. Он пригоден для склеивания почти всех видов резины, металлов и пластмасс, причем склеиваемые материалы могут быть разнородными. В Японии этот клеи уже применяют для склеивания рыболовных снастей, украшении из благородных металлов, макетов, электротоваров, обуви, керамики. Клен сохраняет стабильность в течение двух лет. Непригоден он лишь для склеивания полиэтилена, фторсодержащпх пластиков и кремнпнорганпче- екпх материалов. «Нпппон еэттяку кекансн» (Япония), 1978, № | 43
i-.*2»r Л2~ ■-•*М^-- ГЧ-*. ^!» *»^
Проблем! ^ >i современной z\ * Заметки о микро- капсулировании Кандидат технических наук А. Г. АФАНАСЬЕВ Можно ли приготовить порошок из жидкости? А из газа? Можно ли держать в одной банке щелочь и кислоту, горючее и сильный окислитель, мономер и инициатор полимеризации? Казалось бы, нельзя. Однако современная технология все же позволяет вытворять подобные чудеса, пользуясь приемом, называемым микрокапсулированием. Что такое капсула, знают все: это оболочка, в которой может нечто храниться. В желатиновые капсулы помещают невкусную касторку; целлофановая оболочка сосиски — это тоже капсула; капсулой иногда называют аппарат, в котором спускаются на Землю космонавты... Микрокапсула — это в принципе то же самое, но только имеющее малые размеры, от нескольких микронов до одного-двух миллиметров. Но приставка «микро» меняет очень многое (еще один пример перехода количества в качество), так как сразу возникает сложнейшая проблема: как изготовлять оболочки крошечных размеров, да к тому же придавать им самые разнообразные свойства — устойчивость к действию агрессивных веществ или растворимость, абсолютную непроницаемость или способность пропускать определенные вещества. ВСЕ НАЧАЛОСЬ С КОПИРКИ Датой рождения микрокапсулирова- ния принято считать 1953 год, когда американская фирма NCR сообщила о создании так называемой безуглеродной копировальной бумаги, называемой также самокопирующейся. Представьте себе чистый (белый или окрашенный) лист. Достаточно провести по такому листу хотя бы ногтем — и на нем появится четкий окрашенный след. Такой же след образуется и при ударе литеры пишущей машинки или кассового аппарата. Дело в том, что на бумагу нанесен тончайший слой микрокапсул, оболочка которых при нажиме разрывается. А внутри капсул—либо готовая краска, либо бесцветный компонент, который, взаимодействуя с веществами, нанесенными на бумажный лист, мгновенно образует яркий и стойкий краситель (рис. 1). Сейчас такая бумага используется не только для изготовления копий: ее, например, широко применяют для записи показаний различных приборов. Но гораздо более широкое распространение нашел сам принцип использования веществ, заключенных в микрокапсулы. Действительно, почему бы не применить этот принцип, скажем, для изготовления клеящих составов? Или в медицине? Или в косметике? Или в фотографии? Все эти вопросы — вернее ответы на них — стали отражаться в литературе, преимущественно патентной. Начался своего рода «патентный бум»: с 1953 по 1968 год было опубликовано более тысячи патентов и различных заявок на производство и применение микрокапсул, а к 1973 году это число превысило полторы тысячи. (У нас в стране исследования по микрокапсулирова- нию начались около 10 лет назад. Наибольшие успехи достигнуты, пожалуй, в медицинской промышленности, но аналогичные работы ведутся и в других областях народного хозяйства.) Если верить некоторым зарубежным рекламным проспектам и статьям, то микрокапсулы обладают чуть ли не универсальными чудо- 45
На нижнюю сторону каждого листа самокопнрующейся бумаги нанесен слой микрокапсул, содержащих краситель. При ударе пнтеры капсулы разрушаются, и выделившийся краситель поглощается адсорбентом, нанесенным на верхнюю сторону каждого следующего писта бумага адсорбент краситель в микрокапсулах Простейший способ микрокапсулировання — межфазная конденсация дихпорангидридов с полиаминами. Например, на поверхности капепь трихпорэтнлена {растворителя химической чистки] в ходе этой реакции почти сразу же образуется полиамидная оболочка. Такие мнкрокапсупы (большой шарик, изображенный на снимке, имеет диаметр около 0,2 мм] предполагается и-спопьэовать в пятновыводящих средствах действенными свойствами. Но и серьезный анализ этих материалов свидетельствует о весьма широких возможностях микрокапсулирова- 1ИЯ. С помощью этого метода жидкие (или даже газообразные) вещества можно переводить в «псевдотвердое» состояние. Вследствие этого микрокапсулированные жидкости можно хранить и использовать в виде порошков, брикетов, таблеток, карандашей; наносить на подложку (бумагу, ткань, пленку); вводить в состав тампонов, губок и т. д. Мик- рокапсулирование позволяет изолировать частицы твердых веществ как друг от друга, так и от окружающей среды, предотвращая их слеживаемость, пыление, окисление. Микрокапсулирование позволяет снизить летучесть, токсичность, по- жаро- и взрывоопасность различных продуктов, увеличивать срок их хранения без потери необходимых свойств; дает возможность хранить смеси веществ, обычно реагирующих между собой. А изменяя свойства оболочки, можно регулировать скорость высвобождения содержимого микрокапсулы. Видимо, этого перечня вполне достаточно для того, чтобы по достоинствам оценить возможности метода использования микрокапсули- рованных веществ. КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ Как правило, человек, впервые увидевший микрокапсулы, долго их рассматривает, изучает, нюхает, чуть ли не пробует на зуб и затем задает вопрос: «А как это делается?» Принципиальную простоту мето- \1 46
капсул и руемое вещество раствор полимера коацерватные капли полимера капсулируемое вещество микрокапсулы Самый распространенный способ микрокапсупирования — разделение фаз. Капсупнруемое вещество диспергируется в растворе полимера (I), который затем выделяется в виде мельчайших коацерватных капепь (II); эти капли адсорбируются на поверхности частиц капсулируемого вещества и обрабатываются отвердителем (III). Такие мнкрокапсулы обладают высокой прочностью, низкой проницаемостью н могут, например, применяться дпя изготовления сухих клеящим составов да можно проиллюстрировать, например, таким опытом. В пробирку или колбу надо налить небольшое количество органического растворителя (например трихлорэтилена), в котором растворен дихлорангидрид себациновой или терефталевой кислоты; затем добавить большой избыток воды, тщательно взболтать до образования эмульсии и быстро прилить избыток водного раствора гек- саметилендиамина или полиэтилен- полиамина. Тут же каждая капля органического растворителя покроется пленочкой; образующейся при реакции межфазной поликонденсации, которая для этих веществ идет быстро даже при комнатной температуре. Получатся полиамидные,— так сказать, найлоновые — капсулы, содержащие трихлорэтилен (рис. 2). Но не надо обольщаться простотой этого метода: он используется довольно редко, поскольку дает, как правило, микрокапсулы с проницаемыми, малопрочными оболочками, нужные лишь для особых целей. Намного сложней другой способ изготовления м,Икрокапсул — метод фазового разделения, основанный на обволакивании эмульгированного вещества мельчайшими (так называемыми коацёрватными) каплями полимера (например, желатины) с последующей дополнительной обработкой оболочки (рис. 3). Можно получать оболочку и полимеризацией мономеров или олигомеров на поверхности капсулируемого вещества, и испарением растворителя из раствора полимера, и осаждением полимера из расплава. Все эти способы получения оболочки составляют большую группу так называемых физико-химических методов микрокапсулирования. Но есть немало и чисто физических методов, связанных с применением аэрозолей, электростатического напыления, процессов в псевдоожи- женном слое, специальных центрифуг и т. д. А всего запатентовано более 400 различных методов получения микрокапсул. Так что простота простотой, но в действительности микрокапсулиро- вание к разряду действительно простых процессов отнести затруднительно. Причем главная сложность заключается в том, что ни один из существующих методов микрокапсулирования не может претендовать на звание универсального. ОБОЛОЧКА РЕШАЕТ ВСЕ Но вот тем или иным способом микрокапсулы получены. Как их использовать? Этот вроде бы резонный вопрос в действительности совершенно неуместен: способ применения микрокапсул должен быть известен заранее, потому что именно он прежде всего и определяет, какой должна быть оболочка капсулы и как ее нужно изготовлять. Иначе говоря, проблемы получения микрокапсул неразрывно связаны с проблемами их использования. 47
Разнообразие методов получения микрокапсул и практических задач, решаемых с их помощью, привело к тому, что для изготовления оболочки служат самые разнообразные материалы. Чаще всего это полимеры: либо естественные (желатина, гуммиарабик, казеин), либо искусственные (нитроцеллюлоза, этил целлюлоза), либо синтетические (поли- олефины и их производные, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны), различные смолы и каучуки; применяются также кремнийорганические и даже неорганические оболочки (окисные, полисиликатные, полифосфатные, керамические, металлические) . Оболочки могут быть плавкими или огнеупорными, сплошными или пористыми; они могут сильно различаться по прочности, растворимости в различных средах, устойчивости к действию влаги, микроорганизмов и т. д. В некоторых (правда, очень редких) случаях оболочка составляет главную полезную часть микрокапсулы. Например, разрабатываются методы получения полых керамических микросфер, то есть капсул, начиненных воздухом,— из-за малого удельного веса они могут применяться в качестве наполнителей полимеров и бетона. Но в подавляющем большинстве случаев основная полезная часть микрокапсулы заключена в ее ядре. Поэтому мало разработать способ капсулирования, нужно предусмотреть и подходящий способ декапсулирования, который опять-таки определяется свойствами оболочки. ...Обыкновенное куриное яйцо — это тоже капсула. Пока яйцо цело, оно не портится, его легко хранить, транспортировать. А если нужно поджарить яичницу, скорлупу достаточно разбить. Тот же принцип извлечения содержимого положен и в основу использования микрокапсул с практически непроницаемой оболочкой. Чтобы добраться до их ядра, оболочку нужно тем или иным способом разрушить — ударом, давлением, трением, плавлением, сжиганием, растворением и т. д. (именно на этом принципе и основано действие описанной выше копировальной бумаги). Так же в нужный момент срабатывают и различные клеи или смолы, содержащие микрокапсулы отвердителя; на том же способе де- капсулирования основано действие лекарств, выделяющихся в определенной области желудочно-кишечного тракта после растворения оболочки. В общем, это самый распространенный способ использования микрокапсул. По-иному может происходить выделение содержимого микрокапсул оболочка которых проницаема для материала ядра. В этом случае содержимое микрокапсулы выделяется во внешнюю среду с определенной скоростью в результате диффузии. Этот второй по распространенности способ декапсулирования ис-- иользуется, например, для приготовления лекарственных препаратов так называемого пролонгированного, то есть продленного, действия. Ведь удобней принимать лекарство не три; а один раз в день или даже один раз в неделю, да и лечебный эффект в этом случае оказывается более значительным. Если оболочка микрокапсул полупроницаема,— то есть если сквозь нее способны проникать лишь молекулы растворителя, находящегося во внешней среде,— то внутри капсулы может в результате осмоса создаться повышенное давление, разрывающее оболочку. А если вещество, содержащееся в окружающей среде в растворенном виде, может реагировать с материалом ядра, оно будет попадать внутрь капсулы, там вступать в реакцию, а продукты удалятся через поры в оболочке. Так могут, например, работать активные отбеливатели, не соприкасаясь с тканью; на том же принципе предполагается создать компактную искусственную почку. Возможны и комбинации всех этих видов декапсулирования; в этом случае оболочку делают многослойной. ГЛАДКО БЫЛО НА БУМАГЕ... К сожалению, далеко не все возможности применения метода мик- 48
рокапсулирования реализованы. На это есть немало причин -— как чисто технических, так и чисто экономических. Прежде всего, далеко не всегда удается найти способ изготовления микрокапсул с необходимыми свойствами. Например, может оказаться, что оболочка не обладает достаточной прочностью, химической стойкостью (если капсулируются химически агрессивные вещества), нужными размерами, проницаемостью. Затем, не надо забывать, что технология изготовления микрокапсул достаточно сложна, часто связана с использованием специального оборудования, дефицитных материалов. Все это делает микрокапсулирова- ние дорогим удовольствием, и поэтому к нему пока что еще прибегают лишь в особых случаях. Скажем, вопрос о дороговизне не возникает, когда речь идет о здоровье людей, и поэтому-то в медицине микрокапсу- лирование используется шире всего; по этим же причинам микрокапсулы без разговоров применяют там, где это мо>^ет оздоровить условия труда. В некоторых случаях микрокап- сулирование способно дать прямую выгоду, если в результате применения этого метода резко повышается производительность труда, повышается качество. Часто бывает и так, что какой-нибудь важный компонент нужен лишь в небольшом количестве, и поэтому его применение в виде микрокапсул не сказывается на общей стоимости продукции (например, при изготовлении эпоксидных композиций удобно пользоваться микрокапсулированным отверди- телем). И конечно, затраты не служат препятствием в тех случаях, когда без микрокапсул просто невозможно осуществить тот или иной процесс. Одним из примеров такого рода служит приготовление искусственной чер-ной икры. каждом шагу. Мы говорим об электронных оболочках атомов; вокруг ионов, находящихся в растворе, образуются сольватные оболочки; сложные оболочки образуются вокруг частиц коллоидных растворов. А в живой природе? Любая клетка—это по сути дела микрокапсула с оболочкой мембранного типа, имеющей в высшей степени сложное строение и* выполняющей многообразные функции, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности. Да и вообще сама жизнь возникла лишь после того, как в первичном бульоне образовались коацерваты, а затем белковые микросферы. Кроме того, в живой клетке в миниатюрных объемах протекают сложнейшие процессы, и поэтому если мы хотим сполна использовать технологические возможности, подсказываемые природой, то придется научиться формовать микрокапсулы, оболочки которых обладают всеми главными свойствами биомембран. Начиная рассказ о микрокапсулиро- вании, мы отметили, что сам принцип никак не нов; более того, в природе с ним приходится сталкиваться на 49
Академик В. М- Тучкевич: «Не может быть одной схемы на все случаи жизни...» Ленинградскому Физико-техническому институту, носящему имя своего основателя и первого директора академика Абрама Федоровича Иоффе,— шестьдесят лет; он был одним из первых научных учреждений молодой советской республики.- О сегодняшних делах и заботах института его директор, член Президиума Академии наук СССР академик Владимир Максимович ТУЧКЕВИЧ рассказал корреспонденту «Химии и жизни» М. Б. .Черненко. 50 Корр. Каким должно быть, по вашему мнению, взаимодействие между научным институтом и вузом? Между академической наукой и университетской? В. М. Тучкевич. Вузовская наука, по-моему, призвана решать фундаментальные задачи, но, к сожалению, на деле это бывает не совсем так. У сотрудников кафедр, особенно у ассистентов, педагогическая работа отнимает практически все время. И на серьезную научную работу времени у них не остается. Кроме того, в большинстве вузов на научную работу отпускается недостаточно средств. И нет хороших мастерских, необходимых для настоящих экспериментов. Но если преподаватель не участвует лично в исследовательской работе, то он не может раскрыть перед студентами перспектив той-дисциплины, которую преподает. Не может заразить их тем энтузиазмом, который необходим для творчества. ^ Так вот, чтобы получить возможность заниматься научными исследованиями, вузовские кафедры заключают множество хозяйственных договоров с предприятиями и отраслевыми НИИ. Договорные суммы дают им возможность приглашать сотрудников со стороны, доплачивать преподавателям кафедры, ведущим то или иное исследование, заказанное предприятием, закупать материалы и оборудование. Но беда в том, что хоздоговорные работы, как правило, совершенно разрозненны. Обычно это мелкие, не очень важные задачи. Нередко такие, которые должны решаться в заводской лаборатории. А заводу иной раз проще и выгоднее заплатить вузу какую-то сумму и не возиться самим. И создается положение, при котором настоящей научной работы нет, а силы и средства растрачиваются на мелкие, не очень нужные работы. Еще причина: непрофилирующая кафедра физики или химии есть, разумеется, в любом вузе. В экономическом, текстильном и так далее. ~-г Мсжно ли там поставить серьезную научную работу? Думаю, что не всегда...
Вы могли бы предложить выход? Пригодный для всех нет. Вряд ли может быть некая единая схема. Однако если в городе есть академический исследовательский институт необходимого профиля, в котором решаются крупные фундаментальные проблемы, то выход напрашивается. Необходимо связаться с этим институтом и заключать хоздоговоры совместно вузу и институту с предприятиями — на работы, которые связаны с какой-то крупной проблемой и служат как бы ее частями. Всегда вокруг крупной проблемы возникает много частных задач, решения которых интересны как институту, так и предприятиям. Перейдем теперь собственно к учебе. Я считаю, что академический институт может самым непосредственным образом участвовать в подготовке будущих молодых специалистов. Сошлюсь на собственный опыт. Несколько лет назад в Ленинградском электротехническом институте нами была создана кафедра опто- электроники, все преподаватели которой — научные сотрудники Физико-технического института Академии наук. Первых студентов этой кафедры начали отбирать еще в школах: комитет комсомола нашего института устраивал физико-математические олимпиады, а потом во время каникул собрал лучших учеников на специальную «школу», наподобие тех, где повышают квалификацию научные сотрудники Академии наук. Десятиклассникам дали возможность приобрести по дешевой цене путевки, все собрались в доме отдыха, и там школьникам читали лекции ученые из нашего ФТИ и других научных учреждений Ленинграда. На первом и втором курсах, хотя все учатся по общим для всего института программам, занятия по физике с «нашими» студентами ведут преподаватели «нашей» кафедры. И на третьем курсе студентов распределяют по лабораториям и отделам Физтеха. Распределяют «по справедливости», потому что после такого отбора и знакомства в течение двух с половиной лет нам уже известны все способные и дельные молодые л юли, н которых мы, старшее поколение, очень заишересо- ваны. Все ли выдерживают? Нет, не все. Из 25 человек в группе остается в конце концов примерно двадцать. Несколько человек уходят на другие специальности, где полегче... Зато из оставшихся многие станут сотрудниками Физтеха. Но вернемся пока к учебе. Студенты кафедры опто- электроники находятся в этом смысле в самом благоприятном положении, потому что сразу же приобщаются к настоящей работе, которая ведется в Физико-техническом институте, как говорится, на самом переднем крае науки. Назовите, пожалуйста, пример такой работы. До недавнего времени полупроводниковые диоды, транзисторы, тиристоры, фотоэлементы и другие приборы изготовлялись на основе монокристаллов германия и кремния. Управление потоками электронов и «дырок» в этих приборах осуществляется с помощью так называемых электронно-дырочных переходов (кратко р n-переходов), образованных в узких слоях внутри кристаллической пластинки. Кристалл с одним р -n-переходом служит основой выпрямляющего диода, с двумя транзистора, с тремя переходами - основой тиристора. Переходы образуют введением в кристалл на определенную глубину (путем диффузии) различных примесей в очень малых количествах. По обе стороны от р — п-перехода материал кристалла один и тот же, германий или кремний. Можно назвать такой прибор гомопереходным. Гетеропереходный прибор отличается от него тем, что химический состав его монокристалла по обе стороны электронно-дырочного перехода — разный. Полупроводниковые приборы с гетеропереходами обладают, как показали исследования последних лет, неожиданными и очень интересными для практического использования свойствами. Например, гетеропереходный лазер работает при комнатной температуре, тогда как обычный лазер на полу- 51
проводниках надо охлаждать до температуры жидкого азота. Но для реализации идеи таких приборов необходимо было найти полупроводниковые материалы, позволяющие образовать гетеропереходы в одном монокристалле. Они должны были совпадать почти идеально по многим параметрам кристаллической решетки, и поиски такой «идеальной пары» казались одно время просто безнадежными. Найти решение этой задачи удалось Ж. И. Алферову, ныне члену- корреспонденту АН СССР, с коллективом его сотрудников. Искомой парой оказались арсенид галлия и ар- сенид алюминия. Была разработана технология получения гетерострук- тур, исследованы тонкие физические процессы, разыгрывающиеся в таких «двуличных» р — n-переходах, и создана серия важных и эффективных триборов — лазеров, фотоэлементов, элементов для солнечных батарей, преобразователей света одной частоты в другую и других приборов с новыми свойствами. Кстати, авторы этих работ и были организаторами кафедры оптоэлектроники, о которой мы говорим. Вы хотите сказать, что такие — самые новые направления научной работы - тоже должны использоваться для приобщения к иауке студентов? Совершенно верно. И учеба на практике, в лаборатории, и дипломная работа будущего специалиста должны быть частью серьезного, важного исследования. Я не берусь предлагать решение, пригодное для всех, но я уверен, что надо шире развивать кооперацию между академическими институтами и вузами. Это необходимо и для воспитания молодых специалистов высшей квалификации, и для привлечения к фундаментальным исследованиям вузовских преподавателей. Без настоящей научной работы они становятся во многих случаях преподавателями-начетчиками; они не могут и не должны быть учителями нашей молодежи. Каково ваше отношение к требованию практической полезности науки, к делению науки на чистую и прикладную? «Чистой» науки, по-моему, вообще не бывает. Но это не означает, что от любого исследования надо требовать, как многим хочется, немедленной практической отдачи. Приходится повторять и повторять: если не будет новых достижений фундаментальных наук, если не будут открываться новые закономерности природы, то трудно надеяться на большие новые достижения в наро.лом хозяйстве. Что вы думаете о том, как наилучшим образом следует доводить научные результаты до практического применения? То, что обычно называют внедрением. Неудачное, по-моем\, слово. Правильнее было бы говорить об использовании в практике. Существовал и существует традиционный способ использования научных результатов. Он выглядит следующим образом. Научно-исследовательский институт ведет свои исследования, о них появляются отчеты, печатные труды. Если они представляют некоторый интерес для промышленности и если научные работники будут достаточно активны, то тема перейдет в отраслевой институт и там будет проведена НИР — научно-исследовательская работа. После ее окончания ставится вопрос об ОКР — об опытно-конструкторской разработке... Законченная разработка передается на опытный завод. Там должна быть выпущена малая серия нового прибора, или нового материала, или машины. И только после этого может начаться серийный выпуск нового изделия. На другом заводе, как правило. Вот такая цепочка, четырехзвен- ная по меньшей мере. Мы теперь хорошо знаем — чтобы пройти ее всю, надо потратить лет восемь, а иногда даже десять. Но мы также хорошо знаем, что 10 лет- это примерно тот срок, через который уже нужно все менять... То есть, если начинать сегодня «внедрять» таким способом нечто 52
новое, и через десять лет внедрить его, то именно к этому времени ваше достижение пора заменять другим. По-моему, это абсолютно недопустимо, и надо искать другие пути. И вы их для своего института нашли? Думаю, что да, хотя, наверное, и здесь не может быть одной какой-то универсальной схемы на все случаи жизни. Мне, например, кажется, что административное объединение академического института с заводом, к которому некоторые институты стремятся,— не самый правильный путь. Мой жизненный опыт — я работаю в Физтехе 40 с лишним лет — говорит следующее: институты Академии наук СССР занимаются такими проблемами, многих из которых 10 лет назад просто не было. А 20 лет или 50 лет назад — тем более. Проблемы меняются, это принципиальное обстоятельство! И если сегодня очень важно, чтобы мы работали над проблемой термоядерного синтеза, то когда эта проблема будет решена — я не думаю, чтобы Физико- 'техническому институту Академии наук нужно было после этого заниматься ею дальше. Институт, наверное, перейдет к другим проблемам, и завод, который вы захотели бы построить при институте для этих работ, станет ненужным. Но завод есть завод. Что же тогда — переделывать его? Или строить тут же другой завод для совсем другого производства? Кстати, на самом деле многие проблемы меняются не только через 10 лет, но иногда и чаще. И все ступени объединения академического института с промышленностью, может быть, потребовалось бы изменять и раньше... У нашего института другой опыт, и он, мне кажется, дает довольно хорошие результаты. Мы считаем, что во многих случаях академический институт должен, минуя всю цепочку, о которой только что говорилось, взаимодействовать прямо с заводом, выпускающим серийную продукцию. Разумеется, с таким заводом, у которого есть хорошие лаборатории. Предполагается, что институт и завод находятся в одном городе? .Не обязательно. Находясь в Ленинграде, мы работаем по такой схеме с Ленинградским объединением «Светлана». И так же напрямую работали с заводом «Электровыпрямитель» в Саранске и с Таллинским электротехническим заводом. Как это происходит на практике? Расскажите, пожалуйста, подробно. Совместная работа начинается с того, что мы приглашаем к себе заводских инженеров или едем к ним сами и знакомим их от начала до конца с теми результатами наших исследований, которые пригодны, на наш взгляд, для промышленного использования. А дальше, на основе взаимной договоренности и в общих интересах возникает коллектив: научные сотрудники и заводские инженеры работают вместе. Работники завода и работники академического института становятся на равных правах соавторами научного исследования и его промышленного использования. Замечательно вот что: такой коллектив хорошо понимает все тонкости физических процессов в приборах, которые предстоит изготовить, но в то же время этот коллектив хорошо понимает, что можно сделать, и притом быстро, а чего нельзя еде1 лать с тем оборудованием, которым они располагают на заводе, в цеху. Что можно изменить в технологии, а чего в ней изменить нельзя. Я бы сказал, что этот коллектив никогда не витает в облаках. И разработка нового изделия идет сразу, без всяких промежуточных инстанций... Назовите пример такой совместной работы. Пожалуйста: сильноточные полупроводниковые приборы. Они необходимы хотя бы потому, что передавать электроэнергию на расстояния в тысячи километров — задача для нашей страны весьма насущная — выгоднее не переменным током, а постоянным. Значит, нужны мощные 53
блоки выпрямителей, преобразующие выдаваемый станциями переменный ток в постоянный, и нужны расположенные на другом конце линии электропередачи инверторы, преобразующие выпрямленный ток снова в переменный. Речь идет о полупроводниковых приборах, весьма отличающихся от тех, что работают в наших радиоприемниках или в вычислительных машинах. Мы говорим о кремниевых диодах и тиристорах, способных в течение длительного времени пропускать токи в сотни ампер, способных выдержать напряжение в тысячи вольт. Кстати, именно возможность изготовления надежных, компактных и относительно дешевых тнристорных инверторов позволит, по-видимому, в ближайшие 10 -20 лет перейти к использованию на транспорте в электропоездах, трамваях, троллейбусах - моторов переменного тока. Это будут двигатели с частотным регулированием, и электрический транспорт сможет избавиться от постоянного тока. Отпадет надобность в дорогостоящих выпрямительных подстанциях для городского транспорта... И я хочу подчеркнуть, что все сложные вещи, связанные с тиристорами были доведены от институтской лаборатории до серийного производства сотрудниками Физтеха и работниками заводов — вместе. И что новые и сложные приборы были освоены в серийном производстве в сроки, немыслимые при обычной многозвенной цепочке. От идеи прибора до его выпуска проходило два года, а бывали случаи, когда получался срок еще меньший. Но вряд ли это может происходить так гладко. У завода есть утвержденный план, директор и весь коллектив отвечают за его выполнение, да и весьма в этом заинтересованы. А переход на новую продукцию неизбежно связан с перестройками, с изменениями... Конечно, есть на этом пути и тернии. Но ведь есть и главное преимущество такого использования научных достижений в практике: благодаря новшествам, взятым прямо из лабо- 54 рагорни академического института, продукция завода за короткий срок поднимается на более высокий технический уровень и дает больший экономический эффект. И все убеждаются, что это выгодно государству, и работникам завода в том числе Это главное! Я считаю, что работники завода заинтересованы не меньше, чем мы, в получении окончательного результата — в выпуске новой серийной продукции, потому что ее успешное освоение делает честь всему коллективу и, кстати, поощряется материально. Дальше: работая вместе с учеными, заводские инженеры, естественно, повышают свою квалификацию. У них возникает интерес к исследованиям, так появляется все больше прекрасных инженеров с ученой степенью, работающих в промышленности. Ну, а трудностей на этом пути, разумеется немало. Приходилось нам, например, идти на такой опыт: осваивать выпуск (производство!) новых полупроводниковых приборов сначала не в цеху, а в заводской лаборатории. И убеждаться таким путем самим и убеждать работников завода в преимуществах новой продукции. Ну, и много других трудностей преодолевать. Например, налаживать простые товарищеские отношения. Проще говоря, чтобы доктора наук тоже не зазнавались... Хочу еще раз подчеркнуть: для быстрого использования в промышленности научных результатов совсем не нужно, чтобы Саранский или Таллинский завод принадлежал Физико-техническому институту. А вот обойтись без промежуточных звеньев между институтом и заводом это заманчиво и может быть весьма полезным. Они, по-моему, часто бывают просто лишними.
Нильс Бор в Москве Портреты ученого, сделанные при его жизни, формально говоря, ничего не прибавляют к его наследию. Чтобы изучить дифференциальное исчисление и правильно его применять, вовсе не обязательно знать, как выглядели его создатели — Ньютон и Лейбниц. Но стоит только представить себе, что их портреты исчезли, и почувствуешь себя ограбленным; станет ясно, что земной облик великого человека нам так же дорог, как и его открытия. Ученым нашего времени повезло больше, чем Ньютону: газеты, журналы, фильмотеки хранят для потомков многочисленные снимки и кинопленки, запечатлевшие деятелей науки на бесчисленных конференциях, собраниях и симпозиумах. Впрочем, иконография Нильса Генрика Бора не так уж велика. Некоторые редкие фотографии великого физика «Химия и жизнь» уже помещала на своих страницах A975, № 9; 1977, № 2—3). Сегодня мы публикуем две неизвестных фотографии из личного архива профессора Б. Т. Григоряна (на одной из них он беседует с Бором). Снимки сделаны в номере московской гостиницы в 1961 году, когда Нильс Бор совершил поездку по нашей стране. 55
Проблемы и методы современной науки Откуда берутся гены? Доктор физико-математических наук М. Д. ФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ Между генетикой и теорией эволюции всегда существовали довольно сложные отношения. Обе эти науки опираются на весьма надежные, но принципиально различные методы познания. Эволюционная теория выросла из анализа всего многообразия существующих на Земле живых существ. Это наблюдательная наука, подобная астрономии. В отличие от нее генетика носит сугубо экспериментальный характер и весьма схожа с физикой. (Не случайно основоположник генетики Грегор Мендель получил солидное физическое образование он учился у К- Доплера.) Нет нужды доказывать, что наблюдательная наука, вообще говоря, очень сильно уступает в скорости и возможностях развития науке экспериментальной. Достаточно сравнить прогресс в эволюционной теории и в генетике, достигнутый за истекшую часть нашего века. Конечно, в действительности между наблюдательной и экспериментальной науками нет и не должно быть соревнования. Их уместнее уподоблять супружеской чете, а не двум спортсменам на дистанции. Но, как и между супругами, межд\ ними, конечно, возможны разногласия, а порой даже бурные споры.
По мере того как множились успехи генетики (особенно с переходом ее на молекулярный уровень), все более разрастался конфликт между нею и теорией эволюции, конфликт, который возник еще в начале века. Суть его состоит в следующем. Теория эволюции зиждется на двух китах: изменчивости и отборе. Генетика как будто вскрыла механизм изменчивости - в его основе лежат точечные мутации в ДНК- Но та ли это изменчивость, которая способна объяснить эволюцию? Прозорливые умы уже довольно давно поняли, что на такой изменчивости далеко не уедешь. Все новое, что мы узнали в ходе развития молекулярной генетики, подтвердило эти сомнения. В самом деле, точечные мутации приводят к заменам отдельных аминокислот в белках, в частности ферментах. Слово «точечная» означает, что в результате мутации может быть заменен только один аминокислотный остаток в одном из белков целого организма. Мутации чрезвычайно редки, и одновременное изменение даже двух аминокислотных остатков в одном белке совершенно невероятно. Но к чему может привести одиночная замена? Она либо окажется нейтральной, то есть не повлияет на функцию фермента, либо ухудшит его работу. Это то же самое, что приделать к автомобилю хвост от самолета. Автомобиль не полетит, но ездить еще будет (правда, несколько хуже). Такова нейтральная мутация. А если приделать к автомобилю правое крыло, то он опять-таки не полетит, но и ездить на нем вы не сможете: будете задевать за все фонарные столбы. Или вам придется ездить по левой ctq- роне дороги, что очень скоро приведет к катастрофе. Кстати, с левым крылом тоже далеко не уедешь, да и полететь шансов мало. Ясно, что превратить автомобиль в самолет просто так не удастся нужна радикальная переделка всей машины. То же самое и с белком. Чтобы превратить один фермент в другой, точечными мутациями не отделаешься придется менять всю аминокислотную последовательность.
Отбор в этой ситуации не помогает, а, наоборот, очень сильно мешает. Можно было бы думать, что, последовательно заменяя по одному аминокислотные остатки, удастся в конце концов сильно переделать всю последовательность, а значит, и пространственную структуру фермента. Однако в ходе этих малых изменений неизбежно наступит время, когда фермент уже перестанет выполнять свою прежнюю функцию, но еще не начнет выполнять новую. Тут-то отбор его и уничтожит вместе с несущим его организмом. Придется все начинать сначала, причем с теми же шансами на успех. Как преодолеть эту пропасть? Как сделать, чтобы старое не отбрасывалось до тех пор, пока создание нового не будет завершено? Классическая генетика не могла предложить модель, которая допускала бы испытание новых вариантов без полного отстранения старых. Это и создало острый конфликт между генетикой и эволюционной теорией. Успехи в исследовании генетической организации бактерий и вирусов усугубили конфликт. Бактерии и вирусы довольно охотно обмениваются уже имеющимися -генами. Это придает им способность быстро меняться. Может быть, так же можно объяснить изменчивость и у высших организмов? Но тогда получается, что гены возникли однажды, раз и навсегда, а эволюиия только тасует их как колоду карт. Новые признаки это лишь новые комбинации старых генов. Самое неприятное в этой схеме то, что она вроде бы объясняет весь комплекс наблюдений, па котором базируется эволюционная теория. Но вместе с тем остается без ответа главный вопрос откуда все-таки взялись сами гены? Итак, дарвиновский вопрос о происхождении видов превращается в вопрос о происхождении генов. Может быть, на свете есть фабрика, на которой делаются новые гены, проверяются и отбраковываются негодные? А может быть, такое производство существовало когда-то, на ранних стадиях эволюции, а по- 58 том, наработав огромный набор генов, отмерло? Впрочем, эта гипотеза подозрительно роднится с идеей о том, что все многообразие генов создал бог, который, удовлетворившись содеянным, ушел на покой. Конечно, было бы куда приятнее, если бы эти живые фабрики генов сохранились до сих пор и их удалось бы обнаружить... Так что же, давайте снаряжать экспедиции, заранее занеся некие диковинные реликтовые существа в Красную книгу? Вот и название уже готово геногены! Но не будем торопиться. Если окажется верной гипотеза, сформулированная видным американским биологом, сотрудником Гарвардского университета У. Гилбертом, то далеко отправляться в поиски нам не придется. И нового названия тоже не потребуется. «Геногены» это не что иное, как эу кар йоты. Если яснее не стало, то пожалуйста: это просто мы с вами! Впрочем, идея занесения в Красную книгу, по-моему, все равно хороша. К эукариотам принадлежим не только мы с вами. К ним относятся вообще все высшие организмы - и животные, и растения. Так что если предположение Гилберта справедливо, то недостатка в фабриках генов нет и быть не может, пока есть жизнь на Земле. Следует признать, что упомянутая гипотеза (опубликованная в журнале «Nature», 1978, т. 271) возникла не от хорошей жизни. Она потребовалась для того, чтобы объяснить совершенно неожиданные факты, обнаруженные недавно при исследовании генетической структуры высших организмов. Чтобы, дальнейшее изложение было более понятным, напомню, что ген это отрезок ДНК, в котором на языке нуклеотидов записана информация об аминокислотных остатках, из которых построен один какой-то белок. Совершенно естественно, что, поскольку аминокислотная последовательность в белках непрерывна, то непрерывной должна быть и последовательность нуклеотидов в генах. Многочисленные ис-
следования на бактериях и бактериофагах показали, что это действительно так. Исследовать детальную структуру генов у высших до недавнего времени не умели. Это стало возможным лишь с появлением генной инженерии. Каково же было изумление и замешательство, когда оказалось, что гены у высших организмов не непрерывны, а состоят из отдельных кусков, разделенных какими-то другими последовательностями нук- леотидов! ДНК вдруг предстала этаким винегретом из генов, порубленных на части. Когда сообщение о таком наблюдении на генах, кодирующих белки иммуноглобулины, появилось в серьезной печати («Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA», 1976, т. 73, стр. 3628-3632), то подумали, что это какое-то недоразумение. Однако затем оказалось, что так же устроены и глобиновый ген у кролика, и 9 овальбуминовый ген у цыпленка, и гены рибосомальной РНК у пуюдо- вой мушки дрозофилы, и гены транспортной РНК из дрожжей. Короче, так оказались устроенными почти все изученные до сих пор гены высших организмов. Промежутки между кусками генов бывают разными — от 10 до 20000 пар оснований. Как же на таких расчлененных генах синтезируются единые молекулы РНК, по которым далее идет синтез единых молекул белков? Пришлось придумывать объяснения. Наиболее приемлемое \< из них таково. С участка ДНК, по которому разбросаны куски данного гена, включая и промежутки, снимается копия в виде очень длинной молекулы РНК. Эта молекула-предшественник или, как говорят, про- РНК (существование такой РНК было впервые показано членом-корреспондентом АН СССР Г. П. Геор- гиевым см. «Химию и жизнь», 1974, № 5). Из про-РНК сложным путем нарезания и последующего сшивания (этот процесс иногда на- *-*• зывают «созреванием») получаются -* «зрелые» молекулы РНК, которые уже могут выполнять свои прямые обязанности. Таким образом, сам факт расчлененности генов заставляет высшие организмы заботиться о «созревании» РНК-овых копий. Отметим, что в зачаточном (или, наоборот, в рудиментарном) виде механизм созревания РНК есть и у бактерий, но там дело ограничивается отрезанием «лишних» концов у молекул. Как в деталях идет процесс созревания? Пока ничего об этом не известно. Можно лишь строить догадки. Конечно, должны быть специальные ферменты, разрезающие молекулу про-РНК и сшивающие полученные фрагменты друг с другом. Но что указывает ферменту, как правильно нарезать молекулу и как правильно сшить получившиеся куски РНК? И как выбрасываются промежуточные участки? Кухня такой рубки-сборки совсем не проста: ведь если фермент просто разрежет РНК на куски, то эти куски разбегутся в разные стороны из-за броуновского движения - и пойди, собери их! Поэтому Гилберт предположил, что существенную роль в «созревании» РНК играет пространственная структура молекулы, прежде всего ее вторичная структура. В самом деле, комплементарные участки, образующие вторичную структуру, можно считать как бы намазанными клеем — они стремятся слипнуться. Этот эффект вполне может уберечь нарезанные куски от разбегання. Хорошо известно, что в молекуле РНК» представляющей собою одиночную полинуклеотидную цепь, легко образуются спиральные шпиль- кообразные участки. Эти шпильки играют заметную роль в работе РНК низших организмов. Можно предположить, что подобная же структура имеет важный смысл и в работе РНК высших организмов. Ведь именно в шпильки складываются отдельные куски РНК, склеиваясь друг с другом «липкими концами». Гилберт считает, что разрезающие ферменты узнают не какие-то последовательности нуклеотидов в РНК, а определенные элементы ее пространственной структуры (скажем, основания шпилек). После того как молекула разрезана в местах сгибов, образовавшиеся фрагменты 59
перемешиваются и компонуются по- новому. Теперь фермент РНК-лигаза может сшить фрагменты в одну «зрелую» молекулу РНК; те фрагменты, у которых на концах нет участков, комплементарных концам других фрагментов, оказываются лишними —они не попадают в «зрелую» молекулу РНК- Так в самых общих чертах выглядит один из мыслимых вариантов процесса созревания РНК. Какие же преимущества дает высшим организмам такой запутанный механизм производства РНК? Ведь он не только очень сложен, но и таи в себе возможности очень грубых ошибок? В самом деле, физико-химические данные свидетельствуют, что пространственная структура РНК не жесткая, она колеблется между различными состояниями, сильно различающимися потому, какие участки образуют шпильки или другие элементы пространственной структуры. Это значит, что в одном состоянии про-РНК будет нарезана на куски одним способом, а в другом— иным. Соответственно разными окажутся выброшенные участки, и «зрелые» молекулы РНК будут очень сильно отличаться друг от друга. Кроме того, накопление небольшого числа (или даже одной) точечных мутаций в про-РНК может существенно нарушить соотношение
zJ : пространственных структур, которые образует эта молекула. Гилберт первым обратил внимание на то, что эти недостатки в организации генома высших организмов, из-за которых они, по всей видимости, должны сильно уступать низшим в точности белкового синтеза, могут обернуться огромными преимуществами в эволюции. Судите сами: большая чувствительность к малым изменениям в ДНК и возможность одновременного синтеза зрелых РНК с совершенно различными последовательностями нуклеоти- дов — все это может обеспечить искомое. А именно: испытание самых разных новых вариантов без полного отказа от старого. Это значило бы, что высшие организмы обладают тем механизмом изменчивости и отбора, которого так не хватало для примирения генетики и теории эволюции. Следует подчеркнуть в заключение, что пока твердо установлен лишь сам факт расчлененности генов у высших. Может быть, окажется, что это нужно для чего-то другого, а вовсе не для эволюции. Однако гипотеза Гилберта представляет собой заманчивую возможность убить сразу двух зайцев объяснить сам необычный факт расчлененности уже существующих генов и разрешить старую проблему происхождения новых... >^-
Необратимо ли злокачественное перерождение? Одна из догм онкологии гласит, что злокачественное перерождение клеток связано прежде всего со стойкими, необратимыми изменениями их свойств, передающимися по наследству. Из этого следует естественный вывод, что вылечить рак можно только путем полного уничтожения раковых клеток. Именно такой подход господствует в современной онкологии. Уничтожают раковые клетки по-разному: путем хирургического удаления опухоли, облучения, воздействия химическими препаратами. Однако ни один из этих путей сам по себе, как правило, не ведет к избавлению от болезни, поэтому обычно применяется комплексное печение, эффективность которого зависит от степени развития заболевания. Сложность проблемы заключается в том, что, несмотря на огромные масштабы проделанной работы, до сих пор не удалось обнаружить биохимических, цитогенетиче- ских или иных признаков, которые были бы специфичны для всех типов злокачественных клеток и никогда не обнаруживались бы у клеток нормальных. А раз раковые клетки не отличаются качественно от нормальных (особенно молодых, интенсивно растущих, например эмбриональных или клеток регенерирующих тканей), то, уничтожая их химическими препаратами или облучением, мы уничтожаем и нормальные клетки... А правильно ли основное, исходное положение о том, что злокачественное перерождение клеток необратимо? Существует много фактов, которые позволяют поставить эту догму под сомнение. Известно, например, что иногда злокачественные опухоли у человека и животных сами по себе надолго прекращают рост и даже самопроизвольно рассасываются. Японский исследователь профессор Т. Мори, проанализировав 153 истории болезни, в которых были зафиксированы случаи самоизлечения рака, отметил, что в 7 случаях наблюдалось полное выздоровление без всякого медицинского вмешательства, в 10 случаях — рассасывание метастазов после хирургического удаления основной опухоли, в 27 — исчезновение опухоли на срок, измеряемый десятилетиями, после чего она снова появлялась на том же месте. К сожалению, онкологи встречают подобные сообщения настороженно, а потому почти их не анализируют. Между тем тщательное изучение случаев самоизлечения рака могло бы подсказать принципиально новые методы профилактики и терапии. Эксперименты на животных также показывают, что привитые им злокачественные опухоли не так уж редко подвергаются полному рассасыванию без какого-либо лечения. Так, по некоторым данным, привитые кроликам опухоли Брауна — Пирс, достигнув крупных размеров, в 16% случаев в дальнейшем рассасывались бесследно. Могут рассасываться не только привитые опухоли, но и опухоли, индуцированные с помощью канцерогенных веществ. Например, удаление хвоста тритона, в основании которого действием канцерогена предварительно было вызвано появление опухоли, приводит к ее ликвидации — по-видимому, в результате интенсивных регенерационных процессов, связанных с отрастанием нового хвоста. На возможность обратимости раковых изменений указывает и тот факт, что в некоторых опухолях млекопитающих злокачественные недифференцированные клетки дают начало не только таким же опухолевым клеткам, но и совершенно нормальным. Не так давно появилось сообщение о том, что удалось вывести мышей, у которых многие ткани состоят из клеток, ведущих свое начало от злокачественных. Создали таких мозаичных мышей путем введения в оплодотворенное яйцо раковых клеток. Прививка таких клеток взрослому животному приводит к развитию опухоли и гибели организма. При введении же в оплодотворенное яйцо злокачественные клетки развивались в совершенно нормальные клетки крови, печени, селезенки, тимуса, почек. Наконец, о возможности нормализации свойств опухолевых клеток свидетельст- 62
вуют данные фитоонкологии. Известно, что у растений встречаются болезненные разрастания — так называемые корончатые галлы, которые по некоторым своим свойствам напоминают злокачественные опухоли человека и животных. Продолжительное (в течение десятилетий) культивирование тканей корончатых галлов обычно не приводит к утрате ими этих свойств, поэтому при прививке на здоровые растения такие ткани дают начало новым опухолям. Клетки корончатых галлов в отличие от нормальных клеток обладают способностью к длительному синтезу фитогормонов — ауксинов и кининов, необходимых для их роста и размножения. На лишенной фитогормонов питательной среде нормальные клетки не размножаются, а клетки корончатых галлов успешно растут. Следует отметить, что в некоторых случаях и нормальные клетки синтезируют большие количества ауксинов и кининов — это клетки молодых, эмбриональных или регенерирующих тканей растения. Однако по мере роста механизмы синтеза этих фитогормонов выключаются, клетки дифференцируются и теряют способность делиться. В клетках же корончатых галлов такого выключения синтеза фитогормонов в большинстве случаев не происходит. Тем не менее и в этом случае может наблюдаться «самоизлечение». Иногда возбудитель корончатых галлов вызывает появление не типичных опухолей, а так называемых тератом, представляющих собой смесь частично дифференцированных тканей и органов растения. Клетки тератомы также способны к неограниченному росту на среде без фитогормонов; если от тератомы отделить образование, напоминающее почку, и пересадить на место срезанной верхушки нормального растения, то вырастает уродливый побег, а если верхушку этого побега перенести на новое растение, снова вырастет уродливый побег. Однако если повторить эту операцию много раз, то рано или поздно из пересаженной верхушечной почки вырастет побег совершенно нормальный, который будет цвести и даст полноценные семена. Все изложенное свидетельствует о необходимости критического пересмотра тезиса о необратимости раковых изменений. Если исходить из того, что опухолевая трансформация обратима, то перед нами открывается новое направление терапии рака. Принципиальная возможность редиффе- ренцировки опухолевых клеток впервые была отмечена А. Д. Тимофеевским еще в 1938 г. В то время эта идея признания не получила. Однако в последние годы интерес к возможности регулирования диффе- ренцировки опухолевых клеток с целью понижения их злокачественности заметно усилился. Об этом говорилось, например, на всесоюзном симпозиуме «Факторы антиканцерогенеза», проходившем в Киеве в 1974 г. Хорошим подтверждением перспективности нового подхода к проблеме рака могут служить достижения в области гормонотерапии рака — такие исследования ведутся, например, под руководством профессора Н. И. Лазарева в Онкологическом центре АМН СССР. Здесь показано, что клетки по крайней мере некоторых злокачественных опухолей сохраняют свойственную нормальным клеткам способность реагировать на внешние воздействия, в частности на действие гормонов. Это относится, например, к клеткам опухолей молочной железы. Экспериментально установлено, что рост молочных желез контролируется действием фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), вырабатываемого в гипофизе. Отсутствие этого гормона приводит к прекращению деления нормальных клеток молочных желез. Но, оказывается, чувствительность к этому гормону сохраняют и опухолевые клетки молочных желез: отсутствие ФСГ прекращает и их деление. Выработка же ФСГ регулируется другими гормонами — эстрогенами, которые угнетают его синтез. Благодаря этому они обладают и противоопухолевым действием — ингибируют рост опухолей молочных желез. Особый интерес представляет факт самопроизвольного излечения рака молочной железы у крыс во время лактации. В результате применения гормонов, стимулирующих функциональные процессы в молочной железе, удалось добиться рассасывания экспериментальных опухолей у большинства животных. Например, у крыс опухоли молочной железы под действием гормонов полностью рассасывались в 90% случаев! Пути поисков средств нормализации раковых клеток могут быть различными. Прежде всего, следует тщательно изучить особенности гормонального обмена самих раковых клеток. В последнее время появились факты, указывающие на то, что раковые клетки вырабатывают те же самые гормоны, какие продуцируют и нормальные эмбриональные клетки, но не продуцируют взрослые. Это позволяет провести аналогию с 63
упоминавшимися выше корончатыми галлами растений: они тоже способны синтезировать гормоны, которых нормальные взрослые клетки не вырабатывают. Если исследования покажут, что раковые клетки животных действительно характеризуются такими особенностями гормонального обмена, то откроется возможность подавления их роста путем воздействия на . механизмы синтеза этих гормонов. Другой перспективный путь поисков — тщательное изучение иммунитета организма к опухолевым клеткам и способов усиления защитных сил организма в борьбе с опухолью. Возможны, вероятно, и другие подходы. Важно еще раз подчеркнуть самое главное: отказ от представлений о фатальной необратимости злокачественного перерождения, несомненно, будет иметь огромное значение для выработки стратегии наступления на рак. Кандидат биологических наук В. И. АРТАМОНОВ Статья рекомендована к печати профессором Н. И. Лазаревым НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ [РЕКОРДЫ ПРОВОДИМОСТИ В Пенсильванском университете (США) при обработке графита пентафторидом сурьмы получено вещество, которое при комнатной температуре проводит электрический ток лучше, чем медь и серебро. Важно, что этот эффективный проводник электричества получен на основе углерода — одного из самых распространенных в природе химических элементов. Впрочем, электропроводящие формы углерода известны давно: достаточно высокой электропроводностью, всего в десять раз меньшей, чем у меди, обладает чистый графит, широко применяемый в электротехнике. Установлено, что, про пуская над графитовой подложкой газообразный бром, электропроводность образца можно намного увеличить. Но до рекордных показателей графита, модифициро-! ванного пентафторидом сурьмы, бромированному графиту все же далеко. ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ Топливные элементы — портативные источники тока, в которых происходит превращение в электроэнергию химической энергии, выделяющейся при взаимодействии топлива и окислителя. Сейчас создаются топливные элементы второго поколения — на разных видах горючего и с более высоким коэффициентом полезного действия, чем прежде. В качестве электролитов в них предлагают использовать расплавленные карбонаты лития и калия, а электроды — делать из неблагородных металлов, например сплавов никеля. Наконец, рабочие температуры в топливных элементах второго поколения будут выше, чем в нынешних, а раз так, то, очевидно, отходящие газы можно будет использовать для выработки дополнительного количества энергии. Считают, что общий к. п. д. портативных электростанций с топливными элементами второго поколения приблизится к 45—50%. СТАКАН ДЛЯ ПРИЕМА ТАБЛЕТОК Некоторые больные легко принимают жидкие лекарства, но с трудом проглатывают таблетки и пилюли. Чтобы облегчить эту неприятную процедуру, сконструирован специальный пластмассовый стакан, на внутренней стенке которого находится разделенная на секции полочка. На нее можно положить до пяти стандартных таблеток или одну большую пилюлю. Пациент наполняет стакан водой до половины, кладет таблетку на полочку и, наклонив стакан, легко проглатывает таблетку вместе с водой... ПОМИДОРЫ В ОПИЛКАХ Казалось бы. эка невидаль — хранить помидоры в опилках! А вот в Швейцарии в прошлом году выдан патент (№ 588802) на такой способ. Плоды размешают в сухих опилках так, чтобы 64
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ |они не соприкасались друг с другом^ а сами опилки [предварительно обрабатывают антимикробными препаратами — перекисью во- шорода или ацетилсалициловой кислотой (аспирином). В таких опилках при температуре 5—7СС помидоры сохраняются, утверждают владельцы патента, в течение |трех-четырех месяцев без [малейших признаков порчи. РЕЗИНОВЫЕ БАЛКИ IB Англии взят патент на [конструкцию гибких строительных балок. Обычные |стальные балки при перегрузке необратимо деформируются или вовсе лома- |ются. Гибкие же балки |из синтетических резино- (подобных материалов лишь |гнутся, а потом снова [Принимают первоначальную форму. Чтобы компенсировать недостаток прочности, иногда балки упрочняют стальной арматурой, как бетон, или тканью. Упрочненные балки приобретают большую жесткость. К тому же |они хорошо противостоят коррозии. РАСТВОРИМЫЕ ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ В Канаде и США получены [эпоксидные смолы, способные до отверждения растворяться в воде. К тому же, они отличаются пониженной токсичностью и малой горючестью. В Канаде же начато производство эпоксиполи- эфирных красок — универсальных покрытий для химической аппаратуры. По комплексу защитных свойств они значительно превосходят алкидные и винильные токрытия. Правда, обходятся они на 50—60% дороже |хороших алкидных красок УГРИ ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОЕМОВ |Как известно, угри очень вкусны, но, увы, спрос на них значительно превышает |добычу. Сейчас угрей ловят в основном в море, однако |уже есть и кое-какой опыт |их искусственного разведе- новости отовсюду НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ния. Во Франции даже соби-| раются построить искусст-1 венный водоем специально! для искусственного разведе-1 ния угрей. Для подогрева! воды хотят использовать! отходящее тепло находяще-1 гося поблизости завода по! разделению изотопов; пола-1 гают, что здесь угри достиг! нут товарного веса вдвое! быстрее, чем на воле. Как со-| общил французский журнал! «Science et vie» A978,1 № 728), в новом искусствен-! ном водоеме намерены по-1 лучать сначала около! 150 тонн, а в дальнейшем до I 1000 тонн угрей в год. I БУТЕРБРОДНОЕ МАСЛО Масло с таким названием] упоминалось , в «Химии и| жизни» A977, № 5); жира! в нем еще меньше, чем в| крестьянском, зато больше! белка. Это весьма полезное, вполне диетическое и прият ное на вкус сладковатое мас-1 ло уже более года выпускают! на Херсонском маслодельном заводе. Сливки сначала подогревают, потом дезодори-1 руют и пастеризуют при 99—I 100°С, вновь охлаждают до] 5—6°С и дают им созреть в течение полусуток. Со-1 зревшие сливки медленно! нагревают до 13—14СС и дале£ обычным образом делают из них масло. Бутербродное масло, сооб-1 щает журнал «Молочная! промышленность» A978,1 № 7), не предназначено для! длительного хранения; как! и вологодское масло, оно! должно поступать в продажу | только свежим. I ЦВЕТ МЯСА При хранении цвет мяса из-1 меняется — это общеизвест-1 но. Чтобы сохранить цвет! свежего мяса, американские! специалисты предложили за! час до убоя вводить живот! ным аскорбиновую кислоту! или ее натриевую соль в ко-1 личестве 0,25—1,25 грамма! на килограмм живого веса.! Мясо животных, которым ввели 250 г аскорбиновой! кислоты, сохраняет при тем! пературе +5СС естествен! ный цвет в течение шести! семи дней. Обычно в таких! же условиях оно теряет ок-| раску всего за двое суток.| 3 «Химия и жизнь» № 11 65
Память океана «Все моря и все земли обтекает седой Океан - бог, равный самому Зевсу по могуществу, почету и славе. Он живет далеко на границах мира и не тревожат его сердце тела Земли. Три тысячи сыновей речных богов и три тысячи дичерей-океанид, богинь ручьев и источников, у Океана. Сыновья и дочери великого бога Океана дают благоденствие и радость смертным своей вечнокатящейся живящей водой, они поят всю землю и все живое» так очеловечивали древние греки Мировой океан. Не правда ли, красивая сказка? По так ли уж не ieno сравнение океана с живым существом? Совсем не хавно в серьезной работе (В. Л Лебедев, Т. А. Айзагуллин. К. М. Хай- лов. «Океан как динамическая система» Гидрометеоиздат, 1974) океан сравнили, правда, не с богом, а с клеткой. Так же, как клетка, океан, поглошая внешнюю энергию, совершает некоторую закономерную работу. Так же, как клетка, он не теряет ечиметва, хотя его различные чао и лежат па разных широтах и в самых разных условиях: жары и холода, опреснения, осолопепия.. Так же, как клетка, океан в основном состоит из воды, одна из главных особенностей кот- рой исключительно высокая гетоемкость. ТЕПЛОВАЯ ПАМЯТЬ Если мы сравниваем океан с живым существом, будь это хоть клетка, то всему живому присуща память: ^поминание, сохранение и Последующее воспроизведение того, что раньше воспринималось. Так вот, высокую теплоемкость воды, от которой зависит явление, называемое тепловой инерцией, можно рассматривать как «память океана». Инерция в данном случае толкуется расширенно: это не только «сохранение состояния движения пли покоя», но и стабилизация в направлении процессов (термических. динамических или химических) после npt-- крашения действия причин их вызвавших. А. Крындин и Г. Исаева предложили оценивать «тепловую память океана», сравнивая отклонения от среднемноголетнего значения месячных, сезонных и полугодовых температур воды в тех или иных местах с температурами в следующем месяце или сезоне, вплоть до годового цикла. Выяснилось, что если в предыдущий сезон или месяц, допустим в январе, температура воды в теплых течениях Атлантики была ниже нормы (отрицательная аномалия), то в феврале и марте, и даже в апреле, она, вероятней всего, тоже будет ниже нормы. Даже полугодовая аномалия сильнее зависит от «памяти», от предыдущего состояния океана, чем от сиюминутного прихода солнечного тепла и характера ветров. И ныне прогнозы температуры воды Северной Атлантики, методика которых разработана в отделе среды АтлантНИРО, обязательно учитывают эту термическую инерцию В Баренцевом море главной причиной колебаний 1емиературы воды служит приток тепла из Атлантики (одна из ветвей Северо-Атлантического течения). Если вблизи западной границы моря (разрез «Кольский меридиан») температура верхних 200 метров воды выше нормы в декабре, то Баренцево море скорее всего будет теплее своей нормы следующий год вплоть до октября Проявляется тепловая инерция и во внутренних морях. Летом солнце и ветровое перемешивание порождают прогретый слой, толщина которою на Черном море 25 30 метров, а на Балтике 15 20. Зимой из-за охлаждения и штормов образуется мощный слой воды с почти одинаковой температурой (на Черном море до 150 метров, на Балтике до 70). Чем холоднее зима, тем холоднее этот слой и зачастую больше его толщина. Так вот, в и юл е-августе, в самую жаркую пору, на наших морях (Черном, Балтийском, Каспийском) по бывшим зимним температурам можно довольно точно сказать, какова температура воды на глубинах под прогретым слоем. Великолепной иллюстрацией влияния тем лоемкости океана на климат служит расчет Геллаида Гансена: если 200-метровый слой Сенеро-Атлантического течения (площадь его около 400 тыс. кв. км) охладится на Г , то в атмосферу уйдет столько тепла, что четырехкилометровый слой воздуха над всей Европой нагреется на 10 гратусов 66
ДИНАМИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ У людей нескольку видов памяти: зрительная, слуховая, осязательная, двигательная.. То же и у океана. Помимо термической памяти можно различить ешс и динамическую, и химическую инерцию (память). После сильного вегра многие часы воду будоражит зыбь. Иногда ветра и совсем нет, а пологие глинные волны (мертвая зыбь) дают у берега сильный прибой. Это динамическая память. Цунами, возникающие при сильных землетрясениях или вулканических извержениях, зачастую пересекают океан, хотя сила, вызвавшая их, уже давно перестала действовать. Морские течения полярных и тропических районов прослеживаю ген в других местах, отстоявших на тысячи километров. Это тоже динамическая память. Специалисты еще спорят: сотни миллионов или миллиарды лет океану и его осолонепию. Однако вследствие океанических течений, перемешивания и диффузии соотношение основных растворенных веществ в океанической воде разных акваторий ие меняется. Например, в воде Балтики, самого пресного из всех океанических морей (соленость в 5-6 раз меньше океанической), и в воде Азовского моря (соленость в три раза ниже, чем \ океана), расположенного в тысячах километров от Атлантики, растворены те же вещества и в тон же пропорции, что и и Мировом океане. И даже в Аральском и Каспийском морях, которые отделились от океана миллионы лет назад, состав воды несет на себе отпечаток прежней связи. Вот и получается, что химическая память океана самая долговременная. (Память об океане хранит кровь животных и человека, предки которых миллионы лет назад вышли на сушу. Кровь по соотношению основных веществ очень близка к морской воде.) К «недоброй химической памяти океана», пожалуй, можпи отнести его способность долго хранить загрязнения. Следы ЧДТ, ртути или соединений свинца обнаружены в водах Антарктики за тысячи километров от ИСТОЧНИКОВ :»ТОЙ ГрЯЗИ. Увы, океан плохо «помнит», что реки приносят огромное количество органики: почт вся она расходуется вблизи устьев и не сказывается на составе океанической во'хы. А ведь органика определяет пло wpo uie океана... 3 ОСОБЕННОСТИ ПАМЯТИ Чем больше глубина, чем больше масса воды, гем длительнее, гем лучше память моря, залива пли района океана и термическая, и химическая, и динамическая. Впрочем, и мелководные бассейны, такие, как Куршский и Вислинский заливы Балтийского моря, тоже имеют память. Но так как воды в них мало, то и память здесь гораздо короче Я исследовал тепдовую инерцию ь»тих заливов весной и осенью. Оказалось, что ранней весной, когда вода нагреется до трех градусов, тепловая инерция в Куршском заливе сказывается еще 40 50 суток (в более мелком Висл и не ком заливе 20 30 суток). Осенью термическая инерция еще меньше (около 20 30 суток в Куршском и 15 20 в Висл и иском заливе). Естественно, динамическая память в заливах гораздо меньше: всего чере* час-два после прекращения ветра любая зыбь затихает. Обычно чем теплее весеннее море, тем раньше рыба подходит к нерестилищам. И наоборот: чем холоднее море весной, тем позднее нерест. Сейчас мы можем сказать за месяц, за два, когда именно салака Висли не ко го залива, азовская хамса или сахалинская сельдь придет на нерестилища. А для трески, которая мечет икру в придонных слоях Балтийского моря, такой прогноз можно дать чуть ли не *а три месяца. Но откуда сама рыба знает, что лишь через три месяца на нерестилищах будет благоприятная обстановка? Вероятно, рыбой командует тепловая инерция. Например, в теплую весну она стимулирует созревание рыбы к наступлению нерестовых температур. В холодную - сдерживает нерестовые подходы. Так что «память океана» вещь вовсе не отвлеченная Кандидат географических наук Д. БЕРЕНБЕЙМ 67
Технология и природа Плуг изменяет климат Какими только устрашающими последствиями технического прогресса не пугают человечество пессимистически настроенные ученые и журналисты! Среди их мрачных прогнозов видное место занимает угроза перегрева земной поверхности из-за увеличения концентрации в атмосфере углекислого газа, который выделяется при сжигании ископаемого топлива. Сейчас считается, что содержание С02 в воздухе ежегодно возрастает на 0,0001%. Если так пойдет и дальше, то в не столь отдаленном будущем можно опасаться массового таяния ледников и полярных шапок, подъема уровня Мирового океана, затопления больших площадей суши, коренных изменений климата... Правда, неизвестно пока, хватит ли на все это у нас «пороха» — то бишь нефти и угля. Но в последнее время появляются данные, свидетельствующие о том, что к изменению состава атмосферы - все в том же направлении — ведут и другие виды человеческой деятельности. И в частности — даже сельское хозяйство, до сих пор считавшееся с этой точки зрения вполне безобидным. Изучая изотопный состав углерода в годичных слоях вековых деревьев, новозеландский исследователь А. Т. Уилсон («Nature», т. 273, № 5657) установил, что за 1860—1890 гг. содержание С02 в атмосфере выросло ни много ни мало на 10%; в результате средняя температура на Земле всего за несколько десятилетий должна была повыситься на несколько десятых градуса. И это произошло задолго до начала «автомобильного века» — сжигание ископаемого топлива в то время еще не оказывало заметного влияния на состав атмисферы. Откуда взялись эти колоссальные количества СОг ? По мнению Уилсона, их появление — результат сельскохозяйственного освоения огромных новых площадей в Америке, Австралии, Новой Зеландии, Южной Африке и Восточной Европе — настоящего «сельскохозяйственного взрыва», происходившего как раз во второй половине XIX века. При этом на больших территориях сводились леса, а содержавшийся в их биомассе углерод (до 30 тыс. т на км2, и это не считая почвенной органики) в значительной части попадал в атмосферу в виде С02. Свой вклад вносили и распаханные целинные степи и луга — при их возделывании половина органического вещества почвы подвергается разложению с выделением того же углекислого газа. В результате, по подсчетам Уилсона, за полстолетия в атмосферу поступило в виде углекислого газа около 110 млрд. т углерода — почти вдвое больше, чем его выделилось при сжигании угля, нефти и газа за всю историю человечества с древнейших времен до 1950 года. В недавнем прошлом климат нашей планеты был относительно холодным — во время этого последнего, так называемого малого ледникового периода средняя температура поверхности Земли была примерно на 0,5°С ниже, чем сейчас. Закончился этот период как раз на рубеже XIX и XX веков. А значит, не исключено, что первым толчком к нынешнему потеплению на нашей планете послужило не что иное, как освоение целинных земель в глобальном масштабе... А. ДМИТРИЕВ 68
Наблюдения Автографы возбужденных молекул: эффект Рэссела В. МИТРОФАНОВ, в. соколов Когда наука переживает период стремительного наступления, ученые смело бросаются вперед, проникая отдельными отрядами далеко в глубь неисследованных территорий. В это время вся энергия используется на дальнейшую разведку, и не хватает времени для более подробного исследования и закрепления завоеванных областей. При этом кое-где остаются очаги сопротивления, наличие которых, однако, нисколько не умаляет славы победителей... Случается, однако, что эти крепости противостоят многочисленным штурмам и долго сохраняют свою независимость в покоренной стране. Они всем известны, но их оставляют в покое, так как игра не стоит свеч. Старые солдаты, проходя мимо, указывают на них новобранцам скорее для забавы, чем с целью побудить их вновь заняться исследованием. Однако эти заброшенные области науки часто таят секреты, ведущие к новым важным завоеваниям. Пьер ОЖЕ Девятнадцатый век шел к концу. Среди множества изобретений, сделанных в ту пору, нельзя не упомянуть фотографию, ставшую впоследствии одним из самых массовых видов изобразительного искусства. Но сами ученые первыми по достоинству оценили фотографию и как метод документальной регистрации, и как самостоятельный метод исследования явлений природы. ...1896 год. Антуан Анри Беккерель докладывает об интересном и непонятном явлении: соли урана засвечивают хорошо защищенную от солнца фотопластинку. В дальнейшем выяснилось, что далеко не все вещества оставляют свой автограф на фотоэмульсии; впрочем, и соли ураиа не всегда ее засвечивают — достаточно на пути непонятного излучения поставить свинцовый экран, как эффект Беккереля исчезает. И вдруг... В 1897 году У Рэссел, экспериментируя с солями урана, применил в качестве экрана цинк. Каково же было его удивление, когда он заметил, что в тех местах, где цинк соприкасается с фотоэмульсией, образуется фотографическое изображение — независимо от присутствия солей урана. Более того, Рэссел установил, что все металлы, находящиеся в ряду напряжения левее водорода, создают в фотопластинке скрытое изображение. (Если быть совершенно точным, то примерно за год до Рэссела это же явление наблюдал К- Колсон, но не придал ему особого значения.) Впо-, следствии было установлено, что тот же эффект дают и другие вещества — например, кремний. Сегодня опыт Рэссела может воспроизвести практически каждый фотолюбитель. Нужно взять фотопластинку и на ее эмульсионную сторону положить кусочек цинка, поверхность которого зачищена шкуркой илн протравлена в соляной кислоте. После выдержки в течение нескольких часов можно проявить пластинку обычным образом: в местах, где ци^к контактировал с эмуль- . сией, б\ 1ет наблюдаться почернение. В истории науки это явление осталось как мало кому известный «эффект Рэссела». Но хотя прошло уже три четверти века, физические причины его до сих пор так и не выяснены. Вернее, к настоящему времени накопилось множество гипотез, объясняющих эффект Рэссела. Все эти гипотезы казались авторам единственно правильными, хотя более или менее удовлетворительно объясняли лишь их собственные эксперименты и зачастую совсем не принимали во внимание эксперименты коллег. Виновниками возникновения эффекта считали: пары металлов, ультрафиолетовое излучение, молекулярный водород, перекись водорода, молекулярный кислород, 69
ионизирующее излучение, металлическое излучение (придумали даже такое!), ионизированный водород, электроны... Такое обилие гипотез можно рассматривать как прямое свидетельство, сложности явления, природу которого каждый экспериментатор трактует в соответствии с особенностями используемой им методики. Занявшись изучением эффекта Рэссела, мы, конечно, пошли по проторенному пути: придумали собственную гипотезу. А именно, мы предположили, что при окислении поверхности во влажном воздухе образуется атомарный водород, который создает скрытое изображение, восстанавливая AgBr. Для своих опытов мы брали очень «фотогенич ный» материал кремний и эмульсии типов МК и MP (рис. 1). Действительно, если через разрядную трубку продувать водород, а на выходе поставить фотопластинку, помещенную в конверт из черной бумаги, то пластинка засвечивается; этого, однако, не происходит, если через трубку пропускать азот, кислород или аргон или если пропускать водород, но не подавать на трубку напряжение. Другой опыт. Известно, что детектором малых количеств атомарного водорода служит желтая соль молибдена, которая под его действием меняет окраску на голубую. Мы взяли кремний, с поверхности которого удален окисный слой, и поместили над ним порошок желтой соли молибдена. Через двое суток порошок стал синим Казалось бы. все, задач» решена. Но... Дело в том, что кремний, как, [^прочем. Фотоавтограф кремниевой шайбы с приборными структурами. Каждый квадратик — интегральная схема и все проверенные ранее металлы, создает изображение на фотопластинке даже в том случае, если она находится от поверхности на расстоянии в несколько миллиметров (рис. 2). Но ве;зь при нормальных условиях длина свободного пробега водородных атомов ничтожна! Каким же образом им удается напрямую преодолевать расстояние, которое они преодолеть не способны? Однако можно себе представить, что в ходе окисления кремния на границе Si Si(). образуются не только атомы, но и возбужденные молекулы водорода Н2. часть которых, превращаясь в нормальные молс- Зависимость плотности почернения фотопластинки от расстояния до кремниевой шайбы (экспозиция 15 минут! еоШ х 5<Н к I о I 1 щ м !30т 12 3 4 расстояние, мм 70
■ В зазор 1 между фотопластинкой 1 и кремниевой шайбой во время экспонирования вдувался воздух (направление указано стрелкой) кулы, отдает избыток энергии атомам, вхо дящим в состав окисла; возбужденные атомы окисла в свою очередь могут стать источником либо электромагнитных квантов, либо электронов, вызывающих почернение эмуль- р сии. Другая часть возбужденных молекул водорода может непосредственно попадать на фотоэмульсию и, распадаясь на атомы, тоже вызывать почернение. (Интересно отметить, что если пластинка кремния обрабатывалась плавиковой кислотой, а затем не промывалась водой, то на фотопластинке после экспонирования и проявления наблюдались белые кольца. Эта картина, как мы предполагаем, связана с эмиссией возбужденных молекул фтора, которые при распаде на атомы дают не восстановитель бромистого серебра, а окислитель, который вызывает отбеливание. Если все наши рассуждения правильны в 0 отношении возбужденных молекул водорода, то можно создать специальные условия, при которых Н*. превращаясь в нормальные молекулы, будут возбуждав атомы вещества, которые в свою очередь станут испускать свет. Такими атомами могут служить атомы ртути: Hi + Hg —* H2+Hg* —к Н2 + Hg + hv. Конечно, интереснее всего было бы поставить опыт таким образом, чтобы регистрировать все промежуточные частицы. Но можно сделать и более простой опыт, все же позволяющий проверить гипотезу. Этот опыт заключался в том, что в толстой кремниевой пластине смесью плавиковой и азотной кислот вытравливалось углубление,, в которое помещалась капелька ртути; сверху капелька накрывалась кварцевым счеклом и затем фотопластинкой. И хотя окисление кремния шло в замкнутом объеме, на фото пластинке появлялось круглое черное пятно, повторяющее очертания углубления. В 1949 году изобретателям С. Кирлиан и В. Кирлиан было выдано авторское свидетельство на способ фотографирования с помощью токов высокой частоты. Предполагается, что изображение возникает в результате эмиссии электронов. Но вдруг это тот же самый эффект Рэссела, но усиленный разрядом? Интересно, что если обдувать пластинку во время экспонирования струей воздуха, то изображение «сдувается» (рис. 3). Бурные дебаты в свое время вызвало сообщение о так называемых митогенетических лучах - каком-то невидимом излучении гибнущих клеток, смертельном для той же культуры, находящейся в благоприятных условиях. Не может ли быть и это излучение ультрафиолетом, возникающим в результате протекания химических реакций? Видимо, есть немало и других случаев, когда эффект Рассела был бы способен объяснить происходящее (например, при фотосинтезе) . Изуч-ение поведения возбужденных молекул, которые образуются в ходе самых различных процессов и реакций, способно сыграть громадную роль в различных областях науки и техники. Поэтому мы приглашаем всех желающих принять участие в этом исследовании. 71
л, 4 LAI* A **ч i ~ i, V ? »* Т7 -:--fir^ Л н,п i*>** t. 1>/ *^V ^rl »'.• • V.'/,
В мире двух измерений: невидимые пленки Доктор химических наук В. А. ПЧЕЛИН О мире двух измерений, о поверхности и особых ее свойствах, мы уже рассказали достаточно подробно в № 6 за 1976 г. Однако в той статье речь шла преимущественно о твердых телах. На этот раз — о жидкостях, и в первую очередь, конечно, о воде. У любой жидкости, как и у твердого тела, есть некоторый запас СЭП — свободной энергии поверхности. Возникает она благодаря некомпенсированным силовым полям молекул, которые образуют самый первый слой, граничащий с воздухом (или, точнее, с паром). СЭП жидкостей легко измерить с высокой точностью (как это сделать, говорилось в № 12 за 1974 г.); мерой служит величина поверхностного натяжения а . С жидкостями работать, пожалуй, проще, чем с твердыми телами. Хотя бы потому, что площадь их поверхности легко измерить; измерить же поверхность твердого тела — зачастую сложная экспериментальная задача, не всегда, кстати, выполнимая. Зато поверхностный слой жидкости очень неустойчив — он словно кипит из-за непрерывного испарения и конденсации молекул. А теперь о главном. ПЕРВАЯ ВСТРЕЧА С НЕВИДИМКОЙ Вы наблюдали когда-нибудь за мыльным пузырем? Если медленно выдувать его, то поначалу он будет прозрачным и бесцветным, словно стеклянный шарик. Лишь потом возникнет окраска, радужными слоями она будет двигаться по поверхности, пока пузырь не лопнет. А перед самым разрушением на пленке появится ненадолго круглая черная дыра. Не верьте глазам своим — это обман зрения? Никакого отверстия нет, есть участок мыльной пленки очень малой толщины. Настолько малой, что длины волн видимого света больше нее. Поэтому пленка неспособна уже отражать видимый свет. Вот и первая из обещанных невидимок так называемое черное пятно на мыльной пленке. Несколько слов о его предыстории. По мере выдувания пленка мыльного пузыря становится все тоньше, и как только ее толщина достигает 2100 А, появляется первая окраска — фиолетовая. Затем пленка становится темно-фиолетовой, оранжево- желтой, светло-желтой, снова белой (бесцветной) и т. д. (рнс. 1 на стр. 76). У пленок олеинового мыла наблюдаются 38 отчетливых цветовых переходов. В последней стадии, перед разрушением, пленка из бесцветной превращается в серую и, наконец, в черную, «невидимую». Каждому цвету соответствует определенная толщина пленки. Чтобы найти толщину пленки-невидимки, надо разделить начальную толщину на число цветовых переходов: 2100:38 — 55 А. Более точные количественные методы дали несколько меньшую толщину черного пятна, а именно 44 А , то есть вдвое больше, чем длина молекулы олеиновой кислоты B0 А ). Итак, наша невидимка — это двойной слой молекул олеиновой кислоты. Замечательно их упорядоченное расположение в черной пленке (рис. 2): молекулы ориентированы неполярными группами в сторону газовой (паровой) фазы, в то время как полярные группы остаются в воде. Подобные пленки образуются из растворов многих поверхностно-активных веществ. А с помощью особых приемов мржна получать пленки даже из чистых жидкостей. Впрочем, по форме и размерам они существенно отличны от мыльных пузырей. Обычно это круглые плоские пленки, закрывающие проволочное ушко или отверстие в пластинке. Для их изучения нужен микроскоп. Заметим, что такие микропленки особенно подробно изучают в Болгарии под руководством академика А. Д. Шелудко. Знание свойств и структуры пленок очень важно для решения- таких проблем, как устойчивость дисперсных систем, установление структуры полимеров и биополимеров, для изучения процессов пенообразования и моющего действия. 73
СЛОИ В ОДНУ МОЛЕКУЛУ Черные невидимые пленки мыльного пузыря очень недолговечны. Есть, однако, весьма простые способы получения устойчивых невидимых пленок, причем еще более интересных, нежели мыльные: они вдвое тоньше Иными словами, они состоят только из одного ряда молекул. Такие слои, толщина которых определяется размерами единичной молекулы, называют мономолекулярными, или монослоями (Иногда можно встретить термин «монопленки», но это не совсем верно: монослои далеко не всегда бывают пленками в обычном понимании этого слова.) Самые разные вещества можно перевести в состояние монослоя, или, по нашей терминологии, в двухмерное состояние. Открытие этого явления относят к 1887 г., оно связано именами известных ученых Дж. Релея, А. Поккельс. Г. Дево. Не всякое вещество пригодно для получения монослоя. Обычно это бывает органическое вещество (неорганические монослои мы вообще не б>дем рассматривать), которое должно растворяться в воде либо в каком-либо органическом растворителе. Принцип приготовления монослоев прост: на совершенно чистую поверхность жидкости (обычно воды или ртути) наносят жидкое или твердое вещество. Но какое именно? Чтобы ответить на вопрос, придется хотя бы ненадолго остановиться на теории. Любая система, имеющая некоторый запас свободной энергии, стремится как только возможно уменьшить ее; это одно из важнейших положений термодинамики. У воды запас СЭП очень велик: 72,8 эрг/см2 при 20°С, в этбм отношении она уступает только ртути. Такое ее свойство в высшей степени благоприятно для получении моно- слоев и вообще для изучения двухмерного состояния вещества. Разберем простейший пример: на поверхности воды растекается не смешивающаяся с иею жидкость, например капля чистого (медицинского) вазелинового масла. Капля примет форму тинзочки (рис. 3, стр. 77). Система состоит'из трех частей: воды (I), вазелинового масла B) и воздуха (.'3). Соответственно образовались три поверхности раздела, у каждой из которых есть свой запас СЭП: вода вазелин A,2). вода воздух A,3) и вазелин воздух B,3) Величины СЭП, выраженные через поверхностное натяжение, запишем как °i,2» °\,з и 02.з- На край линзочки будут действовать одновременно три силы; на рисунке они показаны 74 стрелками-векторами. Силы °i,2 * °2,s стремятся стянуть каплю, уменьшить ее поверхность, приблизить линзочку к шарообразной форме. А еилаОьз» напротив, стремится растянуть каплю (это должно уменьшить свободную поверхность воды и ее СЭП). Линзочка сохранит свою форму, если cri.a^°ii2 °2.я- . Но если соотношение будет обратным, то капля растечется по поверхности воды. Она исчезнет на глазах, превратившись в невидимку. Значит, чтобы получить монослой вещества на поверхности воды, надо, чтобы сумма его собственного поверхностного натяжения и натяжения на границе с водой была меньше поверхностного натяжения воды при данной температуре. Бот, собственно, основа; остальное дело техники. КАК СДЕЛАТЬ НЕВИДИМКУ Возьмем для примера олеиновую кислоту: она полностью удовлетворяет приведенному выше условию. Капля олеиновой кислоты, нанесенная на поверхность воды, мгновенно исчезает: она превращается в невидимый монослой. Если поверхность воды мала или взято слишком много кислоты, то излишек ее собирается в линзочку, которая находится в равновесии с монослоем. Если же увеличивать поверхность воды, то линзочка будет неуклонно уменьшаться часть кислоты перейдет в монослой. Та легкость, с которой образуется монослой олеиновой кислоты, объясняется прежде всего ее собственной поверхностной активностью. А если жидкость неполярна? Можно ли, скажем, превратить в монослой упомянутую линзу вазелинового масла? .Можно, если понизить его поверхностное \ натяжение. Например, растворив масло в органическом растворителе с низким поверхностным натяжением. Капля раствора растечется по поверхности, увлекая с собой и молекулы масла. А если был взят летучий растворитель, то он вскоре испарится и на поверхности останется мо ноелой молекул углеводорода. Вообще предварительное растворение вещества перед получением монослоя - универсальный способ. Он годится не только для жидкостей, но и для твердых тел, к которым мы и переходим. ДВУХМЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ И ТАНЦЫ Если твердое вещество способно к образованию монослоя, то его кристаллик (или
кр\пинка) мгновенно «взрывается» на поверхности воды и, понятно, исчезает. Разрушающий фактор - все та же СЭП воды. Взрывается вещество или нет — это зависит от прочности кристаллической решетки. Кристаллик миристиновой кислоты (tnJI=58°C) спокойно плавает на поверхности воды при 15° С. Но если вода будет на пять градусов теплее, то кристаллик взорвется: повышение температуры ослабляет кристаллическую решетку. А вот пальмитиновая кислота с более прочной решеткой Aпл =62°С) взрывается только при 35°С. При таком поверхностном взрыве вещество как бы плавится и, превратившись в жидкость, растекается по поверхности. Далеко не все твердые вещества способны на это. Тут требуется особая химическая структура — дифильная, придающая вещест ву поверхностную активность. Если ее нет (или слишком прочна кристаллическая решетка), то вещество приходится растворять в летучем растворителе. Совершенно замечательно поведение на поверхности воды небольшой группы веществ, которые летучи в твердом состоянии и очень мало растворимы в воде,— камфоры, тимола, ментола, борнеола. Маленький кусочек такого вещества совершает на поверхности воды быстрые беспорядочные движения, известные как «танец камфоры». Под влиянием СЭП воды ускоряется испарение камфоры, отрывающиеся молекулы образуют около кусочка монослой, который в свою очередь тоже испаряется. Так как кусочек неровен, молекулы выбрасываются неравномерно и камфора приходит в движение. Она будет «танцевать» вплоть до полного испарения через монослой. КАК ОБНАРУЖИТЬ НЕВИДИМКУ Способно ли вещество самопроизвольно переходить в монослой? Какую площадь займет этот монослой? Насколько чиста поверх ность воды или водного раствора, нет ли на ней какого-либо монослоя? Подобные вопросы очень часто возникают перед исследователями, и для их решения необходимо визуальное наблюдение. Но монослой невидим... Однако человека-невидимку из известного романа Г. Уэллса обнаружили по следам на снегу. А монослой легко обнару жить по контуру занимаемой им площади. Вспомним о черном пятне на мыльной пленке мы видим его благодаря тому, что оно окружено более толстой, видимой пленкой. Есть и другие способы; расскажем о них вкратце. Припудрим тальком чистую поверхность воды и нанесем пипеткой каплю олеиновой кислоты. В одно мгновение тальк будет сдвинут к краям кюветы, а на воде останется линзочка кислоты (рис. 4). Благодаря тальку мы видим образование монослоя, который занял всю поверхность воды. Повторим опыт, взяв олеиновую кислоту в явном недостатке (в виде слабого раствора в бензоле) Тальк раздвинется и образует правильный круг. Внутри круга находится невидимка — монослой олеиновой кислоты. Это круг, собственно, то же черное пятно, но в два раза тоньше, чем на мыльной пленке. Тальк помогает обнаружить и летучих невидимок. Можно понаблюдать за танцем камфоры иа воде, посыпанной тальком. Но еще лучше закрепить кусочек камфоры (тимола, ментола) капелькой клея на конце стеклянной палочки и, укрепив ее в штативе, расположить над кюветой. Если опустить палочку до соприкосновения с водой, тальк мгновенно раздвинется летучим монослоем (рис. 5). Но достаточно приподнять палочку, как монослой станет исчезать и тальк вернется на прежнее место. МОНОСЛОИ РАБОТАЮТ Порошок талька позволил обнаружить невидимые монослои. Но это не все: тальк открыл нам способность монослоя совершать работу. В самом деле, молекулы монослоя, разбегаясь по поверхности, легко сдвигают частицы талька, которые в миллионы раз тяжелее молекул олеиновой кислоты. Значит, монослой при своем образовании оказывает вполне реальное давление и совершает работу. Это давление молекул, возникающее в двухмерном пространстве, было названо двухмерным давлением. Оно непосредственно связано со свободной поверхностной энергией. Представим себе монослой, граничащий с чистой поверхностью воды. Поверхностное натяжение воды (а) больше, чем поверхностное натяжение ччастка, занятого монослоем (CJ0). Мопослпй стремится занять всю поверхность. Это стремление проявляется тем сильнее, чем больше разность (с0 — а), то есть разница двух значений СЭП. Если воспрепятствовать экспансии монослоя, поместив на границе барьер, то он будет сдвигаться, как и тальк, в сторону чистой воды (рис. 6). Приложив к барьеру встречную силу, можно вернуть его в исходное положение, уравновесив двухмерное давле нпе: F = а0 — а. 75
Так выглядит при уяепмчеимм участок мыльного пузыря. Цветовые переходы обусяовпеиы рвэличной топщииой пленки; черное пятно — двойной молекулярный спой I , раствор мыла • • •• •и т • • • • 9 Молекулярные структуры мыльных пленок: А — толстая фиолетовая; Б — тонкая черная пленка 76
Силы поверхностного натяжения, действующие на каплю маспв, находящуюся на поверхности воды. Если 0||3 окажется бопьше | О, 3 + 0,3 I. то каппя растечется и образуется моноспой Монослой опеииовой кмспоты: слева - справа — при недостатке кислоты ■ при избытке, С помощью такого прибора можно получить моноспой летучих веществ Технически проще узнать двухмерное давление, измерив поверхностное натяжение воды на участке, покрытом монослоем; значение гт0 для воды берется из справочника. Так обычно и поступают. ТРИ СОСТОЯНИЯ МОНОСЛОЯ Если на поверхность воды нанесено очень мало вещества, то его молекулы будут свободно плавать по поверхности, не контактируя друг с другом. По аналогии с мирим трех измерений такой монослой можно рассматривать как двухмерный газ, только «объемом» этого газа будет занимаемая им площадь S. Двухмерное давление газообразного монослоя очень мало, однако оно повысится, если «объем» будет уменьшаться — как у обычных газов. Но при некотором значении S давление перестанет изменяться: монослой из двухмерного газа превращается в двухмерную жидкость. И опять — явная аналогия со сжижением газов... Если и дальше сжимать монослой, то двухмерное давление резко увеличится. Монослой перешел как бы в твердое состояние: молекулы расположились вплотную. Тщательное изучение монослоев показало, что существует и общий количественный закон, которому подчиняются двухмерное и трехмерное состояние вещества. Так, свой- 77
«о Р F ВОДА 1 *-0 6 Ц i Двухмерное давление F монослоя уравновешено нагрузкой Р; так можно измерить двухмерное давление ciBa идеальных (азов описываются \равнением Клапейрона: PV =- nRT. А газовые монослои подчиняются аналогичному уравнению: FS = nRT, где F двухмерное давление, S площадь монослоя и п число молей вещества в монослое. Это уравнение имеет практическое значение оно позволяет определить молекулярную массу вещества, которое образует монослой. Ведь число молей п равно навеске вещества, деленной на молекулярную массу. Значит, определив из опыта все прочие величины, несложно узнать молекулярную массу, что и делают, особенно при изучении сложных высокомолекулярных соединений. Так были определены, например, молекулярные массы яичного альбумина, гемоглобина, трипсина, инсулина. Есть и другие возможности научного использования монослоев. Так, измеряя электрический потенциал монослоев (работы академика А. Н. Фрумкина) удалось определить расположение электрических зарядов в молекулах. А структурно-механические свойства моносдоев долго и успешно изучал академик П. А. Ребиндер. Эти исследования очень важны для решения важнейшей биологической проблемы как устроены и как функционируют биологические мембраны. НЕВИДИМЫЕ ДРУЗЬЯ И НЕВИДИМЫЕ ВРАГИ Мономолекулярные слои не раз спасали человеческие жизни. С февних времен моряки знают способ, позволяющий хоть ненадолго успокоить морские волны во время шторма: па чо вылить за борт льняное или оливковое масло- Известно немало случаев, когда I I'. ГГ Ч.ИЫГ VUH'. ПИМЫ \ 1ч 111" МП . е<ы. ]>/К;п 1\нч''. 1ытч> 1 ОМ 'liMMl1 И О I IHUIt\ К) I только таким способом удавалось спасти корабль от гибели. Так, на одном корабле во время шторма за борт повесили пять мешков с паклей, пропитанной льняным маслом. Через полтора часа мешки теряли масло и их заменяли новыми. За сутки было потрачено 60 кг масла, зато сэкономлено 35 тонн угля и, главное, не было ни повреждений, ни жертв! Между прочим, и сейчас небольшие спасательные суда применяют масло, когда необходимо пройти через рифы к кораблю, потерпевшему аварию. А ко1да была еще разрешена рыбная ловля с острогой, рыбаки успокаивали маслом мелкую рябь на воде, и видимость значительно улучшалась Правда, общепринятой теории «успокаивающего» действия монослоев до сих пор пет, но волны тем не менее успокаиваются.. Теперь о другом аспекте биологическом. Чонослои играют огромную роль в борьбе с гнусом. Рассадники кровососущих насекомых, в том числе и переносчиков малярии, это болота и водоемы. На поверхность таких водоемов наносят вещества, способные к самопроизвольному растеканию. В результате поверхность воды даже в не доступных человеку местах покрывается монослоем (или, при избытке, очень тонкой пленкой). В результате личинки, живущие в воде, [ ибнут. Особый класс монослоев это мономолекул ирные слои белковых веществ. Пове чение белковых молекул, попадающих на границу раздела фаз (в частности, на поверхность воды), уникально. Все растворимые в воде белки поверхностно-активны, они ле[ко адсобируются на поверхности, а многие из них способны н твердом состоянии paenpociраниться по поверхности воды с образованием монослоя Уникальное i ь же 78
Мелкая рябь на поверхности воды переходит в зеркапьную гладь не по прихоти ветра: зеркальная поверхность покрыта моиомолекулярным споем октадеканопа состоит в том, что бепковыс молекулы, образуя монослой, претерпевают глубокие структурные изменения (подробнее об этом — в № 7 «Химии и жизни» за 1977 г.). Слой ченатурированного белка может служить первичной структурной матрицей, основой для построения всевозможных биологических мембран. В приповерхностном слое морской волы сосредоточено огромное количество живых организмов. У этого сообщества есть своя экологическая структура пирамида, и в ее основании находится тонкий поверхностный слой воды, заселенный микроорганизмами (блктсрионейстон). Концентрация бактерий тут в сотни и в тысячи раз выше, чем в более глубоких слоях морской воды. Гидрохимики установили, что источник питания бактернонейстона - органические поверхностно-активные питательные вещества, мморымп обогащена поверхность морей и океанов. В их число входят и белки: подвергаясь поверхностной ченату рации, они закрепляются в поверхностном слое. Большое число функциональных групп позволяет белковым молек\лам захватывать и у и'ржипать в поверхностном мппослое и др\ гие, поверхностно неактивные, но жизненно важные органические и минеральные сое пшения. ('ловом, поверхность морей и океаном можно ечш л п> поистине колыбелью жизни. Теперь прс ктаипм себе, чго монослой ни гательных веществ исчезает с поверхноеш воды. Автор не берется описать последствия. ясно, однако, что это окажется биологической катастрофой. А ведь в наши дни такого рода катастрофы правда, локальные происходят сплошь да рядом. Когда моряки, спасая свою жизнь, выливают в море несколько ведер масла, то монослой занимает площадь в радиусе нескольких сот метров от корабля и вскоре разрушается волнами. К тому же растительные масла нетоксичны. Другое дело, когда терпит аварию современный танкер и в море выливаются десятки тысяч тонн нефти или нефтепродуктов. Или же в море попадают сточные воды, содержащие поверхностно-активные вещества. Особенно опасны вещества, самопроизвольно образующие невидимые монослои. Ведь такие слои занимают гораздо большую площадь, чем видимые радужные пленки нефти. А посторонний монослой вытесняет естественный монослой питательных веществ. Или, перемешиваясь, уничюжает его питательные свойства. И к тому же чужеродные монослои, особенно нефтяные, как правило, токсичны сами по себе. Все *то резко нарушает биологическое равновесие в поверхностном слое, л вслед за тем и в более глубоких областях. Невидимые враги еще опаснее видимых... Закончим, однако, на оптимистической ноте .Монослои изучали и изучают не только ради познания научной истины (что, конечно, ценно само по себе), но и для того, чтобы тать и ЛНН.О невидимых др>зей и врагов. Чтобы в 01НП.Х елччаях обращать их силы лю 1ям во благо, а в других вступать с ними в беспощадный и осмысленный бон. 79
Цветная одежда дорог Однообразный, по определению Толкового словаря русского языка,— постоянно один и тот же, все время одинаковый, не знающий новизны, а потому томительный, скучный. И опасный — добавим мы. Особенно, когда речь идет об однообразии серой ленты шоссе. С одной стороны, ровную гладкую асфальтобетонную дорогу нельзя сравнить с проселком, где водителю все время приходится быть начеку: того и гляди встретишь какую-нибудь неприятность в виде рытвины или ухаба. Но с другой стороны, коварный проселок держит внимание водителя в постоянном напряжении, а ровное шоссе усыпляет его бдительность и не На верхнем и и им нем снимках ■ красный асфальтобетон около здания издательства «Московская правда» 80
Разметка проезжей части дороги, сделанная жеятой мастикой (Москва, ул. Петровка] Внизу слева — красный асфаяьтобетон у здания Моссовета на ул. Горького; справа — покрытие с дорснлом на Пушкинской улице а Москве всегда позволяет быстро сориентироваться в аварийной ситуации, что нередко приводит к печальным последствиям. От чего же зависит безопасность движения на автодорогах? Повторим прописную истину: от искусства водителя, его умения управлять машиной — это главное. Однако есть и немаловажная частность — панорама дороги, ее транспортный ландшафт: деревья и кустарники вдоль шоссе, архитектура и цвет постов ГАИ и автозаправочных станций и — цвет самой дороги. 81
ЦВЕТ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ Психологи заметили, что водитель быстрее реагирует на машины ярких цветов: желтые, красные, ярко-синие, белые. Разнообразная окраска машин позволяет шоферу мгновенно замечать их появление на дороге. Вечером, на закате глаза лучше различают фиолетовый, синий и зеленый цвета, а желто-красно-оранжевые — хуже. Ночью же при свете фар все предметы независимо от окраски кажутся серыми. Поэтому для безопасности движения из гаммы цветов окраски современного автомобиля исключили сливающийся с фоном сумеречный сиреневый* цвет. В ночной тьме машины отличаются друг от друга только по цвету фар. По мнению специалистов, в тумане удобнее фары с цветными стеклами, а в обычную погоду лучше всего фары желтого цвета: желтый свет меньше слепит глаза водителей встречных машин. Правда, желтый цвет фар— не общепризнан. Например, на машинах США, Англии, Японии установлены белые фары, во Франции — только желтые, а в ФРГ желтый сеет на дорогах просто запрещен. Такой разнобой причиняет автотуристам немало неудобств. И все-таки специалисты считают желтый свет самым правильным освещением вечерних улиц и автодорог. О цвете шоссейных дорог говорят редко и внимания ему уделяют пока еще недостаточно. Дорога должна быть гладкой, ровной — большего от нее вроде бы и не требуется. А между тем цвет дороги не только элемент ее архитектурного оформления, но и важный фактор безопасности движения. Представьте себе шоссе, выстланное разноцветным асфальтобетоном: красное покрытие вместе с соответствующим дорожным знаком предупреждает водителя, к примеру, о крутом повороте, желтое — о запрете обгона, зеленое — об одностороннем движении. Согласитесь, что на таком шоссе аварий будет меньше, нежели на обычном, сером. АСФАЛЬТОБЕТОН: ЧЕРНЫЙ И ЦВЕТНОЙ Слово «асфальт» в переводе с греческого означает «горная смола». Первые асфальтовые дороги на основе природных смол были построены в Вавилоне за 600 лет до н. э. Предшественником теперешнего ' См «Химию и жизнь», 1976, № 9 асфальтобетона был трамбованный асфальт; в его состав входили природные битумы и асфальты. Этот материал использовали еще в прошлом веке при строительстве городских мостовых. Современный асфальтобетон — смесь бетонов с органическими вяжущими веществами (например, битумом) — пока самая практичная одежда для дороги. Прочное асфальтобетонное покрытие не боится воды и перепада температур, у него нет соединительных швов, оно не пылит, и поливальная машина легко очищает его от грязи. При движении по асфальтобетону транспорт почти не вибрирует, а свойство этого материала поглощать звук колес уменьшает шум на дорогах. Да и ремонт покрытия несложен. Асфальтовый бетон незаменим при строительстве шоссе, аэродромов, им покрывают полы в промышленных помещениях. Современный асфальтовый бетон — искусственный монолитный материал — получают при затвердевании уплотненной минеральной смеси и битума. В минеральную смесь входят щебень или гравий, песок и минеральный порошок (измельченная горная порода). Иногда при необходимости состав минеральной смеси изменяют, а вместо битума используют деготь или полимеры с присадками. Если в минеральную смесь добавить пигмент, то этот материал может служить прекрасной декоративной отделкой дороги. Впервые цветной асфальтобетон стали делать у нас в стране и за рубежом еще в тридцатые годы. Новое покрытие оказалось удобным для обозначения разделительных полос проезжей части дорог, пешеходных переходов, островков безопасности, автостоянок. Им можно выстилать тротуары, подъезды к зданиям, детские и спортивные площадки, рулежные дорожки и взлетно- посадочные полосы на аэродромах, полы вестибюлей и перронов. Да мало ли применения можно найти цветному покрытию! Цветные асфальтобетоны делают так же, как и обычные, черные. Только минеральная основа должна быть светлой: мраморная крошка, белый песок, отходы известняка. Связующие материалы тоже должны быть светлыми — полимерные смолы, битумы светлых нефтей. Обычные битумы тут не годятся; в их присутствии самый яркий пигмент все равно станет темным. В последнее десятилетие появилась новая одежда для дорог — цветные плиты поли- мербетона (разновидность асфальтобетона). Полимерным связующим веществом в таких плитах служат термореактивные смолы; 82
в смесь добавляют пластификаторы и порошки-пигменты: красный, желтый, зеленый, синий или белый. Из опытной партии плит выложена площадка перед Домом- музеем В. И. Ленина в Казани. К сожалению, цветных дорог пока немного. Причин тут несколько: дефицит и высокая стоимость полимеров, недостаток информации о свойствах этого дорожного покрытия. Да и опыта эксплуатации цветных дорог пока маловато. СВЕТЯЩИЕСЯ ПОКРЫТИЯ Многим водителям знакома неприятная ситуация, когда машину «заносит» на дороге, то есть когда колеса просто скользят по поверхности шоссе. Эта ситуация нередко приводит к аварии. Для улучшения фрикционных свойств дороги в минеральную смесь асфальтобетона вводят полимерные и силикатные добавки, они повышают сцепление дорожного покрытия с шинами В та- f ком покрытии ясно виден светлый силикатный щебень, вкрапленный в темную основу. А если в состав смеси добавить светящиеся материалы, то дорога станет не только красивой, но и удобной для водителя: препятствия и опасности будут быстрее замечены. За рубежом в минеральную смесь для таких дорог добавляют белый искусственный материал — синопал, а в нашей стране в начале 70-х годов был сделан_белый искусственный щебень — дорсил (дорожный ситалл). Основой покрытия с дорсилом служит доменный шлак, сплавленный при температуре 1500°С. Щебень получают из стекломассы, которую дробят на зерна и обрабатывают при высокой температуре. При интенсивном движении автомобилей покрытие с дорсилом приобретает более светлую окраску, так как компоненты смеси темного цвета быстро стираются, и прочный светлый щебень слегка выступает над поверхностью дороги. Зерна дорсила придают шоссе шероховатость и равномерно рассеивают свет; вечером такая дорога кажется почти белой. Перспективным материалом для дорожных покрытий могут стать светящиеся асфальтобетоны, в состав которых добавлены флуоресцирующие краски. С помощью этого материала можно размечать зебры- переходы, проезжую часть улиц и дорог. ЦВЕТНЫЕ МАСТИКИ Разметочные знаки на дорогах часто приходится подновлять: непогода разрушает, да и машины стирают колесами Цветные мастики для разметки дорог состоят из минерального наполнителя (например, песка), связующего вещества и пигментов. Основой цветных мастик обычно служит белая мастика, а лучший пигмент для нее — рутил (двуокись титана) ; он дает самый яркий белый цвеч. Если надо приготовить мастику голубого, синего или желтого цветов, то часть белого пигмента заменяют соответствующим цветным красителем, например голубым фталоцианиновым или желтым светопрочным. Примером такой мастики может служить белая мастика «белпласт» на шоссе Минск — Хатынь. «Белпласт» экономичен, его не надо подновлять в течение двух лет. Правда, желтая мастика, по уверению специалистов, все-таки лучше: она хорошо видна при искусственном освещении и нарядно выглядит. Кстати, в недалеком будущем разметку дорог будут делать с помощью готовых разноцветных полимерных лент, которые специальным клеем можно просто наклеивать на шоссе. Такая разметка служит не меньше обычной, а делать ее гораздо проще. С каждым годом машин становится больше. И чтобы количество аварий соответственно не увеличивалось, проектировщики дорог должны тщательно продумывать все детали покрытия, в том числе и его цвет. Будем надеяться, что постепенно скоростные дороги сменят привычную серую одежду на красивую цветную, ибо однообразие на дороге— вещь не только неприятная, но, как мы уже отмечали, порой небезопасная. Л. ЗАВАДСКАЯ 83
Фотоинформация Неисчерпаемое пламя «История обыкновенной свечи дает богатый материал для изучения природы. В этой истории проявляются все физические законы, управляющие нашим миром, и можно смело сказать, что нет такого химического явления, которого нельзя было бы обнаружить или коснуться при изучении горения свечи». Так в 1860 году знаменитый Фарадей начал первую из шести популярных лекций для молодежи, которые он прочел в лондонском Королевском институте. С тех пор прошло больше ста лет, но мы все еще не можем сказать, что нам ясны все процессы, происходящие в пламени свечи. А из того, что уже твердо установлено исследователями, кое-что, вероятно, окажется неожиданностью для многих читателей. Хотя бы, например, такой факт: и тепло,
продукты горения (преимущественно Н20 и С02) здесь или ниже догорают частицы углерода частицы углерода начинают излучать свет испарение и разложение парафина мертвое пространство зона светящихся частиц углерода здесь или ниже образуются частицы углерода главная зона химических реакции зона реакций с образованием излучающих молекул С2 и СН кислород диффундирует в зону реакций расплавленный парафин поднимается по фитилю и свет, излучаемые пламенем свечи, обязаны своим происхождением вовсе не прямому окислению углеводородов, испаряющихся с фитиля, а совсем другим реакциям... Непосредственное окисление углеводородов происходит только в самой нижней части пламени — в зоне голубого свечения. Углеводородные макромолекулы здесь расщепляются на более мелкие, которые реагируют друг с другом и с кислородом, притекающим извне. Но излучение, которое здесь возникает, вызывается не тепловой энергией, выделяющейся при окислении. Голубой свет излучают возбужденные молекулы двух типов: С2 (с максимумом в зеленой части спектра) и СН (с максимумом около 432 нм в голубой части). А причина их возбужденного состояния — не нагревание, а сложные химические реакции, в которых эти молекулы возникают. Над фитилем свечи хорошо заметен темный конус — это самая холодная часть пламени. Молекулы углеводородов, испаряющиеся с фитиля, здесь недостаточно нагреты и не получают достаточно кислорода для своего окисления, поэтому горения как такового здесь, в сущности, не происходит. Вместо этого углеводороды превращаются в этой зоне в одиночные атомы углерода или в молекулы С2; как именно это происходит — толком неизвестно. Главный источник света, который дает свеча,— это верхняя, желтая область пламени. Здесь присутствуют твердые частицы углерода размером от 10 до 200 нм (преимущественно не более 50 нм); они нагреваются до свечения горячими газами и тепловым излучением, поступающим снизу, из зоны химических реакций, и излучают в отличие от возбужденных молекул С2 и СН сплошной спектр с максимумом в желтой области. (Кстати, первое правильное объяснение желтого света свечи дал учитель Фарадея Гемфри Дэви.) Как именно возникают эти твердые частицы — опять-таки не совсем ясно. Согласно одной гипотезе — это результат слипания атомов С и молекул С2, возникающих в расположенной ниже зоне пламени; согласно другой— твердые агрегаты сначала образуются из углеводородных молекул, которые потом теряют водород. И о многом еще могло бы рассказать нам это неисчерпаемое пламя свечи... По материалам журнала «Scientific American» 85
Черные узоры на серебре У входа в Великоустюжский музей висит грамота, написанная старославянским письмом. «Издревле Устюг наречен Великим, особливо славен был отважными и хоробрыми мореходами... зело отличными розмыслами си- речь каменных, черневых и ювелирных дел мастерами, мнози золотницы вышивальщицами, искусными резчиками деревянными и берестяными». В залах музея забываешь, что эта грамота — обычный сувенир, который продают в кассе туристам. Город и впрямь был велик «ювелирных дел мастерами». Залы и запасники полны финифтью, филигранью, изделиями из черненого серебра. Но наш рассказ не о Древних славных ремеслах, ушедших в прошлое. Изделия, украшенные финифтью и филигранью, или сканью, как ее еще называют, стали музейными экспонатами. В Государственном Историческом музее есть серебряный оклад с финифтью на иконе Прокопия Праведного и Иоанна Устюжских, сделанный ювелирами Великого Устюга во второй половине семнадцатого века. К сожалению, сегодня в Великом Устюге нет умельцев, способных возродить эти виды ювелирной техники. Зато черненое серебро не только сохранилось, но и перешло из крестьянских изб в заводские цех£. О нем и пойдет наш рассказ. О знаменитом черненом серебре, известном ювелирам многих стран по марке «СЧ» — «Северная чернь». Ювелирное искусство сложилось в городе издавна. В писцовых книгах XV11 в. Великого Устюга значатся 16 посадских людей, занимающихся серебряным делом. В первой половине XVII в. в городском торговом ряду было всего десять лавок — шесть из них принадлежали мастерам-серебряникам. Местные мастера серебряных дел готовили уникальные произведения и громадное количество ширпотреба того времени: нательные кресты, кольца, браслеты, серьги. Подлинного расцвета серебряное дело достигло в Великом Устюге в XV III е., когда братья Афанасий и Степан Поповы открыли ювелирную фабрику. На этой фабрике работало около тридцати мастеров-ювелиров разных специальностей. В собраниях музеев нашей страны можно встретить огромные Евангелия, церковные сосуды, табакерки, коробочки, крошечные флакончики для духов, отмеченные маркой «УВФАСП» (Устюг Великий, фабрика Афанасия и Степана Поповых). Правда, просуществовала фабрика недолго. Через пятнадцать лет она сгорела, и после пожара Поповы не смогли восстановить свое предприятие. Фабрики не стало, но устюжские мастера еще некоторое время сохраняли традиционное искусство чернения. В краеведческом музее Великого Устюга хранятся шкатулки, подстаканники, столовые приборы работы замечательных мастеров XIX в.: Александра Жилина, Ильи Минеева, Михаила Кошкова. Сложное дело — искусство чернения — не могло долго просуществовать в руках нескольких умельцев. Старые мастера, умирая, уносили с собой секреты производства. Кроме того, мастера зависели от скупщиков: раздобыть серебро и продать изделия было непросто, да и конкурировать со столичными фирмами становилось все сложнее. Даже такие искусные ювелиры, как Михаил Кошков, вынуждены были делать мелкие ювелирные предметы: игольники, наперстки, солонки, ложечки. Другие мастера и вовсе занялись починкой старых ювелирных изделий. Искусство великоус- тюжских ювелиров постепенно превращалось в обыкновенное ремесленничество. И вот к началу нынешнего века в городе остался только один, последний мастер черневого промысла Михаил Павлович Чирков. Работы Чиркова славились на весь мир, их знали и покупали. На фабрике рассказывают историю о том, как в 1913 году Чирков отказался от предложенных англичанами десяти тысяч золотых рублей и английского подданства за передачу секрета черни. В 1929 г. в Великом Устюге при поддержке советского правительства была создана экспортная мастерская по производству серебряных изделий с чернью. Через год мастерскую преобразовали в артель «Северная чернь» под руководством М. П. Чиркова. А спустя некоторое время мастера артели по рисункам художника Е. П. Шильниковского сделали серебряные изделия, которые получили в 1937 году Золотую медаль на Парижской Всемирной выставке. Е. П. Шильников- ский, заслуженный деятель искусств РСФСР, в течение двух десятилетий был художественным руководителем производства и лишь недавно ушел на пенсию. С древних времен существует множество рецептов приготовления черни. В Древнем Риме, скажем, чернь сплавляли из трех частей серебра, трех частей серы и одной части меди. Немецкий монах Теофил, живший в XII веке, оставил трактат о технике ювелирного дела, где предлагал другой рецепт: четыре части серебра, две части меди, одну свинца и неопределен- 86
Серебряная табакерка. Великий Устюг. Вторая половина XVIII в. ное количество серы. А знаменитый Бенвенуто Челлини советовал брать одну часть серебра, две — меди, три — свинца и немного серы. Русские мастера XV 11 века в зависимости от пропорций компонентов называли свою чернь то с€русской», то с€тур- ской». Готовили ее на глаз, и, естественно, хорошая чернь получалась далеко не всегда. Советские ювелиры готовят чернь по способу, разработанному в Московском институте цветных металлов и золота. Для нее берут все те же компоненты — серебро, медь и свинец в виде стружек, которые нагревают вместе с серой. Цеха завода «Северная чернь» разделены по технологическим процессам, и каждый мастер специализируется на одной операции. Первая операция — заготовка. Заготовки штампуют из проката— тонких листов серебра, а отходы переливают на слитки. Для колец, к примеру, заготовку делают в виде вытянутого прямоугольника. На следующей стадии — ювелирной — заготовки обрезают по размеру кольца, выгибают, паяют, зачищают напильником и шкуркой. Теперь это уже кольцо — серенькое, невзрачное, но кольцо. В гравировочном цехе острым, тонким ножом — штихелем — на нем вырезают рисунок. (К слову сказать, штихель и все остальные инструменты, нужные для обработки изделий, делают на самом заводе.) Гравировочный цех едва не самый большой; для каждого изделия существуют несколько рисунков, причем их постоянно меняют. Заготовка готова. Наступает главная операция: приготовление и накладка черни. Мелкие стружки серебра, меди и свинца пересыпают серой, а затем нагревают в печи до 400—500°С, Об окончании соединения серы с металлом судят по исчезновению синих огоньков, характерных для выгорания свободной серы. Полученные сульфиды перемешивают и несколько часов плавят — уже в раскаленной печи, при температуре 900—1000°С, добавляя серу. Для обезжиривания в расплавленную чернь вводят нашатырный спирт. Когда чернь полностью расплавится, массу тщательно перемешивают и выливают в нагретую изложницу. Сваренная чернь похожа на темно-серый камень. Этот «камень» можно легко растолочь в порошок, что и делают перед тем, как отправить чернь в цех чернения. Теперь вернемся к кольцу. После гравировки его обезжиривают раствором кислоты, потом еще раз нашатырным спиртом, и лишь после этого на кольцо наносят ровный слой черни. Затем мастер берет щипцами кольцо и вносит его в открытое пламя горелки. Чернь расплавляется, заполняет гравировку и прочно соединяется с поверхностью металла. Кольцо получается совершенно черным. После этого верхний слой черни спиливают, и сплав остается только в вырезанных гравировщиком углублениях. На кольцо снова наносят чернь: случается, что рисунок заполнен сплавом не до конца. А когда мастер второй раз обожжет кольцо, чернение закончено полностью. Кольцо зачищают, ставят пробу и марку сев СЧ», что означает «1978 г. Северная чернь». Теперь кольцо надо отполировать и позолотить. Не- зачерненную поверхность изделия покрывают тончайшим слоем золота — иначе серебро начнет темнеть. Рассказ о чернении, наверное, будет неполным, если не упомянуть химическую лабораторию завода 87
верху — деталь серебряного дноса. Великий Устюг.
> % Al*f ч «* %Г л / -?'
По сути дела это пробирная лаборатория. Ее главная задача — определить пробы поступающего на завод серебра, готового изделия и слитков, полученных в результате переплавки. Но работа лаборатории этим не ограничивается. Не менее важно определить состав приготовленной на заводе черни, содержание в ней меди. Каждая партия меди плавится по-разному. Хорошая чернь соединяется с металлом лучше любой эмали, ее невозможно выбить из изделия даже молотком. Но если чернь плоха, она сама собой выпадает из углублений узора. В химической лаборатории делают анализ черни, изготовляют контрольный образец изделия и отправляют его в ОТК. Здесь изделие подвергают механическим испытаниям: чернь не должна выкрашиваться при прокатке через вальцы и под ударами молота. К примеру, ложка под вальцами вытягивается вдвое, вдвое растягивается сам рисунок, но чернение должно остаться на месте. Кроме этого, химическая лаборатория определяет пробу отходов. Отходы собирают вручную после штамповки и на каждом рабочем месте с помощью пылесборников. Воду после шлифовки, мытья пола и даже рук не выливают, а отправляют в отстойник, где драгоценный металл выпадает в осадок. А в гальванических цехах завода для извлечения серебра установлены специальные ионообменники. Отходы перерабатывают, и металл переливают в слитки, на которые и ставят пробу в лаборатории. Теперь о готовой продукции. Ее много. Упаковочный цех так сверкает серебром и золотом, что глаза разбегаются: подносы, стаканы, Серебряный стакан и увеличенный фрагмент рисунка на нем. Великий Устюг. 1948 г. ложки, ножи, кольца, броши. Ежегодно завод выпускает сто семьдесят тысяч изделий. На «Северной черни» работают около пятисот человек, установлено современное оборудование, оборот предприятия составляет ежегодно несколько миллионов рублей. Конечно, хорошо, когда небольшая артель превращается в крупное производство. Прекрасно, что завод выпускает сотни и тысячи украшений. Но нельзя забывать, что красивые и модные украшения только тогда хороши, когда они непохожи друг на друга и когда в каждом кольце или браслете видна рука мастера. И быть может, не худо было бы, не нарушая прекрасно налаженного производства, создавать на «Северной черни» и отдельные авторские работы, столь необходимые для развития традиций, мастерства, для рекламы в конце концов! Может быть, «Северной черни» есть смысл последовать примеру Красносельской фабрики, где в отдельном цехе работают лучшие мастера. Сделанные ими украшения выпускаются мизерным тиражом — не больше ста экземпляров, и все они, как правило, попадают на выставки. Северную чернь знают на ярмарках и выставках Москвы и Парижа, Брюсселя и Монреаля, Нью-Йорка и Осаки. За годы Советской власти удалось не только возродить полузабытое искусство, но и превзойти умение старых мастеров. И может быть, пришла пора воскресить в городе забытые финифть и филигрань? Эти два замечательных вида ювелирной техники не требуют больших затрат драгоценных металлов, что в какой-то степени упростит создание небольшого производства. Бережное отношение к народному творчеству всегда приносит драгоценные плоды. Драгоценные — в прямом и переносном смысле слова. Искусство серебряной черни, возрожденное после революции, принесло Великому Устюгу мировую известность. А. ЧАПКОВСКИИ 90
Вкус картошки Доктор биологических наук Ю. П. ЛАПТЕВ, кандидат биологических наук В. А. КНЯЗЕВ Картофель — уникальная пищевая культура. В его клубнях содержится в среднем 23,7% сухих веществ, в том числе 17,5% крахмала, 1—2% белка, около 1% минеральных веществ. Белок картофеля по своей питательной ценности приближается к белкам куриного яйца. 500 г жареного или 600—700 г вареного картофеля могут удовлетворить суточную потребность человека почти во всех незаменимых аминокислотах (кроме метионина и цистеина: суточная норма метионина содержится в 1 кг, а цистеина — в 2,5 кг картофеля). Как источник энергии картофель, правда, уступает многим другим продуктам питания. Те же 600 г картофеля удовлетворяют дневную энергетическую потребность взрослого человека лишь на 15%. Однако если учитывать урожайность с единицы площади, то окажется, что по своему энергетическому к. п. д. картофельные поля уступают только посевам кукурузы. Для населения многих стран картофель является важным поставщиком витамина С. Англичане, например, получают с картофелем треть всего потребляемого ими витамина — больше, чем дают им все овощи, вместе взятые, и почти столько же, сколько дают фрукты. На юге Европы картофель обеспечивает в среднем до 10 ,к годовой потребности населения в витамине С, а на севере и северо-востоке— целых 50—60%. Картофель — единственное растение, которым человек способен питаться длительное время, не добавляя в рацион никаких других продуктов. Многолетние космические полеты будущего немыслимы без оранжерейной культуры картофеля... Почему же картофель — этот клад питательных веществ и витаминов — с таким трудом прививался в европейских странах, встречая местами просто отчаянное сопротивление, вплоть до «картофельных бунтов»? Во-первых, дело, конечно, в том, что
картофель не умели выращивать. Вот что произошло, например, уже совсем недавно, в 20-е годы нашего столетия, на Сахалине, когда там начали вводить картофель в культуру. Коренные обитатели острова — айны, сроду не знавшие земледелия, получили клубни для посадки вместе с инструкцией, как их сажать. Посадили, терпеливо ждали два дня, потом выкопали — и горестно вздохнули: «Однако урожай совсем плохой»... Во-вторых, мало кто знал, как картофель употреблять. Известны случаи отравлений, когда люди ели сырые ягоды картофеля вместо клубней (отсюда и одно из народных его названий — «чертовы яблоки»). Но, наверное, основная причина недоверия к картофелю в старину была совсем иной. Дело не только в том, что клубни тогдашнего картофеля отличались исключительно уродливой формой. В те времена никто еще не умел как следует готовить картофель. Например, на родине картофеля индейцы употребляли его в виде чуньо — сушеных клубней, неоднократно промороженных ночными заморозками и разогретых днем на солнце. Попробуйте представить себе вкус этого блюда!.. Тайна вкуса и аромата картофеля на протяжении веков оставалась скрытой от человека. Не так уже много мы знаем и сегодня о том, от чего зависит вкус картофеля. А различия здесь вполне ощутимы. Обитатели Средней Азии, Юго-Западной Украины или Молдавии, приезжая в среднюю Россию, неизменно убеждаются, что их местный картофель по вкусу определенно уступает здешнему. Да и в России или, скажем, в Белоруссии любой деревенский житель легко определит по вкусу, где выращен картофель — на торфянике или на песке: последний намного вкуснее. А агроном, пекущийся не просто о выполнении плана по картофелю, но еще и о качестве продукции, никогда не позволит себе перекормить растения азотными удобрениями: вкус картофеля от этого сильно страдает. Опытные картофелеводы, хоть нет среди них (как, например, в винно-водочной fe"
промышленности) профессиональных дегустаторов, сравнительно легко ориентируются и в сортах картофеля. Особенно они чтят за вкус такие сорта, как несравненный Лорх, Ранняя Роза, Смачный, Лошицкий, Столовый 19, Темп, Элла. А вот сорта Юбель, Вольтман и большинство ранних сортов картофелевод для своего личного потребления сажать не станет.,. Классифицировать сорта картофеля по вкусу начали еще в начале XIX века; тогда сорта подразделяли на «приятные», «вкусные», «невкусные» и «дикие». Сейчас для оценки картофеля существует пятибалльная шкала: каждый сорт, как школьник, может получить пятерку, тройку или, скажем, кол. Конечно, при таком способе оценки многое зависит от личных пристрастий дегустатора — это и есть настоящая, в чистом виде вкусовщина. Поэтому-то и продолжаются поиски объективных биохимических показателей вкуса, исследования факторов, от которых он зависит. Важнейшая роль в определении вкуса картофеля принадлежит аминокислотам. Их в картофеле поразительно много — в судлме примерно 10 г на килограмм сырого веса. Больше всего среди них пролина и ала- нина, которые придают клубням сладкий вкус; зато лейцин, фенилаланин, триптофан и тирозин делают клубни горькими. Есть и такие аминокислоты, которые сами по себе вкуса не имеют, но усиливают приятный вкус, придаваемый другими веществами (такие вещества называют по- тенциаторами вкуса). Такова, например, аспарагиновая кислота, которой обязан своими высокими вкусовыми качествами сорт Лошицкий. Заметно улучшает вкус и глутаминовая кислота; любопытно, что в клубнях такого вкусного сорта, как Ранняя Роза, содержание ее при варке увеличивается на 2,3%, а у невкусных сортов падает или в крайнем случае остается на прежнем уровне. К числу потенциаторов относятся, между прочим, и некоторые мононуклеотиды. Исследования показали, что в клубнях самых вкусных сортов — тех же Ранней Розы и Лошицкого — их вдвое больше, чем в клубнях сортов Ханты-Мансийского и Вольтмана с низкими вкусовыми качествами. Содержание мононуклеотидов замет-
но возрастает при варке картофеля (вероятно, в результате теплового разложения РНК) и падает в сырых клубнях, сохраняемых до весны. От процессов, происходящих при варке или жарении картофеля, во многом зависит вкус готового блюда; те же аминокислоты, вступая в ходе тепловой обработки в различные реакции, придают блюдам не только вкус, но и характерный аромат, и даже цвет: например, известные всем чипсы своим золотисто-желтым цветом обязаны реакции взаимодействия между аминокислотами и сахарами. Аромат вареной или жареной картошки зависит отчасти и от жиров, хотя их в клубнях как будто и немного — в среднем всего около 0,1 % (в пересчете на сухое вещество — 0,3—0,5%)- Кроме того, жиры играют большую роль в формировании органолептических свойств продукта, влияя на его текстуру. Всем известен умопомрачительный, возбуждающий неистовый аппетит запах запеченного в золе картофеля. Виновники этого аромата — летучие вещества, образующиеся при нагревании. На хромато- грамме низкокипящих летучих веществ после тепловой обработки было обнаружено 18 пиков; из них довольно быстро удалось расшифровать 12 соединений. Оказывается, в клубнях наиболее вкусных сортов много ацетона, этанола и совсем нет диметилсульфида; при хранении же картофеля появляется диметилсульфид, а этанола становится меньше — в результате вкус и аромат вареного и даже печеного картофеля сильно ухудшается. Есть в составе клубней картофеля и другие вещества, портящие их вкус. Это, например, полифенольные соединения, хло- рогеновая, кофейная и хинная кислоты. Больше фенолов — ощутимее горечь, сильнее вяжущий вкус. Но настоящий бич картофеля — алкалоиды; они не только ухудшают вкус, но могут сделать клубни ядовитыми. Ко всему прочему, их содержание на свету способно резко повышаться. Стоит выдержать клубни на солнце каких-то шесть часов — и содержание соланина вместо первоначальных 20 мг% уже превысит 50 мг%. А ведь уже при 30 мг% у человека, поевшего такой картошки, появляются ясно выраженные признаки отравления. Хорошо еще, что при варке содержание алкалоидов падает: под действием тепла они разрушаются, образуя более простые и безобидные соединения. Впрочем, может быть, что и они не совсем безобидны. Ведь связывают же некоторые фармакологи широкое распространение в мире детской аллергии именно с алкалоидами картофеля — недаром, например, во Франции начата селекция картофеля на полную безалкалоидность. Но, с другой стороны, у вовсе безалкалоидных форм картофеля вкус уже не тот — оказывается, вкусный сорт, как показал эксперимент, должен содержать хотя бы 1,9—2,5 мг% соланина... Используя биохимические методы анализа, селекционеры ищут и другие пути улучшения качества этого важнейшего продукта питания. Мы уже говорили, что белок картофеля отличается исключительной биологической ценностью благодаря очень удачному соотношению в нем незаменимых аминокислот. Но в сыром картофеле белка маловато; а главное — в нем все-таки недостает цистеина и метионина (хотя последнего в картофеле и больше, чем в горохе и бобах). Поэтому сейчас ведутся эксперименты по гибридизации с нашим столовым картофелем одного примитивного индейского вида, в котором и общего белка, и метионина больше, чем в нашем картофеле, в два—четыре раза. Вовлекая в скрещивание помимо культурных и примитивных видов еще и дикорастущие южноамериканские виды картофеля, селекционеры стремятся поднять и содержание в картофеле крахмала — до 25%, а если удастся, то и выше. Картофель с таким содержанием крахмала сейчас уже получают на значительных площадях в отдельных районах Белоруссии. Как видите, картофель еще далеко не исчерпал своих возможностей. Он наверняка преподнесет еще немало сюрпризов пищевикам, диетологам, специалистам многих других отраслей промышленности и здравоохранения. 94
Ионизированный воздух в картофелехранилище В VI веке до н. э. Анакси- мен утверждал, что из воздуха все рождается и в него все возвращается, что люди, животные и растения вдыхают частицы воздушного начала, дающего им жизнь и движение... Для такого рода утверждений было немало оснований: древние греки подметили, что воздух полей, лесов, гор несравненно благоприятнее для человека, чем духота жилых помещений. Именно поэтому Гиппократ рекомендовал больным побольше находиться на природе. Изучение влияния естественного атмосферного электричества и искусственной электризации воздуха на растения, по всей вероятности, начал в 176В— 1770 гг. итальянец Ф. Гар- дини. Он поставил любопытный опыт: в саду над деревьями натянул несколько рядов железной проволоки. Опыт длился три года. Деревья начали сохнуть, перестали плодоносить. Ф. Гар- дини снял проволоку, и деревья ожили. Схожий эксперимент был поставлен С. Лемстремом, который тоже натянул над опытным участком металлическую сетку, однако в отличие от Гардини он соединял сетку с сильной электростатической машиной. И стало ясно, что чрезмерная электризация воздуха тоже не идет на пользу растениям. Научное обоснование влияния ионизированного воздуха на живые существа было дано гораздо позже, когда Александр Леонидович Чижевский создал учение о биологической роли аэроионов. Еще в 1922 году Чижевский предположил, что в качестве носителя отрицательных электрических воздушных зарядов выступает кислород. Это и было подтверждено в пятидесятых годах. В эти годы сперва М. Лапорт, а затем Т. Мартин доказали, что азот и углекислота несут положительные аэроионы. Про то, как искусственная отрицательная ионизация воздуха в свинарниках или птичниках увеличивала вес животных и птиц/ как улучшалось их здоровье, как возрастала и качественно улучшалась продукция, написаны горы книг и статей. И пересказывать их здесь нет необходимости. Много написано и про то, как благотворно влияют аэроионы на состояние нервной системы человека, на давление крови, тканевое дыхание, обмен веществ... Однако научно-популярная печать не баловала своим вниманием исследования по влиянию отрицательных ионов на растения. А между тем ионизированный воздух стимулировал прорастание семян, рост растений, синтез хлорофилла и обменные процессы. Но все хорошо в меру: воздействие чрезмерными дозами отрицательных ионов A0 тысяч и более в 1 см3 воздуха) угнетало физико-химические процессы в организме растения, сдерживало рост, подавляло дыхание. Это угнетающее влияние чрезмерных доз аэроионов и навело на мысль прибегнуть к ионизации воздуха в овощехранилищах, чтобы улучшить сохранность плодов и овощей, затормозив их жизнедеятельность. Сохранность урожая — первостепенная государственная задача. Здесь на помощь человеку приходят низкие температуры, регулируемые газовые среды из углекислоты и азота и другие новейшие методы. Увы, они требуют дорогостоящей аппаратуры. А ионизаци-я воздуха в картофелехранилище или на складе яблок обходится очень дешево. В 1975 году в Одесском сельскохозяйственном институте начали изучать влияние ионизированного воздуха на обменные процессы в тканях таких важных продуктов питания, как картофель и лук. Выяснилось, что ионизированный воздух (доза отрицательных ионов для картофеля — 15 тысяч, для лука— 10 тысяч в кубическом сантиметре в сочетании с озоном воздуха, образующимся при коронном разряде) замедляет в тканях картофеля и лука окислительно-восстановительные процессы, снижает активность ферментов (ката лазы и пероксидазы) и в 1,3—2 раза сокращает потребление кислорода. Это свидетельствует о стабилизирующем влиянии ионизированного воздуха. Микробиологический контроль выявил и еще одно преимущество: количество колоний микроорганизмов уменьшается в 70—100 раз в зависимости от времени года. Потери же при хранении картофеля и лука, периодически испытывающих воздействие больших доз аэроионов, в 2,5 раза меньше, чем обычно. Ионизацию воздуха можно использовать и при хранении зерна, мяса и других сельскохозяйственных продуктов. Для этого нет никакой необходимости переустраивать обычные хранилища. Нужно лишь экспериментально подобрать режимы и дозировки воздействия отрицательных аэроионов для разных видов продуктов, учесть микроклимат хранилищ и некоторые другие факторы. Эти вопросы будут обсуждаться на первой в Советском Союзе конференции по разработке теоретических основ и практического использования методов повышения сохранности урожая, которую проводит Одесский сельскохозяйственный институт в декабре 1978 года. Профессор В. Р. ФАЙТЕЛЬБЕРГ-БЛАНК, Л. Г. ОСТАПЕНКО, Одесский сельскохозяйственный институт 95
Живые лаборатории Пламенный цветок — гвоздика Вот уже больше ста лет служат красные гвоздики эмблемой борьбы и революции. С этим цветком на груди умирали французские коммунары. Гвоздики тогда пахли порохом,— писал Жюль Валлес, поэт и журналист Парижской Коммуны. С тех пор гвоздика — неизменный символ народных восстаний, неугасимый цветок баррикад. Огненным ковром пламенеют гвоздики у Стены коммунаров на парижском кладбище Пер-Лашез, у памятника Герцену в Ницце, на могиле Маркса в Лондоне. Семьдесят лет назад украшали они в Гамбурге трибуну, с которой выступал вождь германских социал-демократов Август Бебель, а накануне мировой войны рдели в руках венских рабочих на мартовских демонстрациях в память борцов за свободу 1848 года. Когда в 1913 /оду в Петербурге впервые отмечали Международный женский день, участники митинга платили за гвоздики двойную и тройную цену: средства от их распродажи пошли на помощь политзаключенным. А в семнадцатом году в Москве алые гвоздики на груди рабочих возвестили о свержении самодержавия... «...Белояннис смеется. И гвоздика в его руке — как слово. которое людям сказал он в дни мужества и позора»,— писал в 1952 году, после казни героя греческого Сопротивления, Назым Хикмет. 15 лет спустя пригласительным билетом на первую после свержения «черных полковников» выставку скульптуры в Афинах был кусок гипса, на котором была нарисована красная гвоздика. Гипс напоминал о словах главы греческой военной хунты: «Греция больна. Мы положим ее в гипс. Она останется в нем, пока не излечится». А красная гвоздика была тем самым цветком, который держал перед своими судьями-палачами Никое Белояннис. Сейчас красные гвоздики, точно салютуя памяти героя пламенем своих лепестков, цветут на могиле Белоянниса. А 25 апреля 1974 года цветами победы расцвели они на другом конце Европы — в Португалии: когда был свергнут самый цепкий в этой части света фашистский режим, море красных гвоздик затопило Лиссабон. И сегодня гвоздика остается пламенным символом революции... ЧУДЕСА СЕЛЕКЦИИ История гвоздики насчитывает больше четырех столетий. «Гвоздика есть первая из любимейших цветов у охотников до оных»,— так начиналась напечатанная в ГО5 году статья одного из первых русских ученых-цветоводов А. Т. Болотова «Об оплодораживании гвоздик чрез'искусство», где подробнейшим образом описывалось получение новых сортов путем гибридизации. Тогда это было новинкой: только в начале XVIII века английский садовод Ферчайлд, скрещивая два сорта гвоздик, получил первый искусственный гибрид, или, как тогда говорили, «растительный мул». А первые достоверные сведения о хорошо всем известной гвоздике садовой, родоначальнице большинства современных сортов, относятся к XV I столетию. Уже тогда в Голландии и Франции ее разводили для букетов, а также как комнатное растение. Вот что писал о гвоздиках тех времен Шекспир: Когда стареет год, 'Еще до смерти лета, до рожденья Зимы дрожащей, всех пестрей цветут Гвоздики или пышные левкои. Их «незаконными детьми природы* Зовут иные... ...Им Дало искусство эту пестроту, А не великая природа. Именно английские цветоводы умножили число «незаконных детей природы». За первые тридцать лет после появления гвоздики в Англии (это произошло в 1597 году) здесь родилось около полусотни ее сортов — простых и махровых. Был среди них и «Сладостный Вильям» — сорт, названный в честь Шекспира. К концу XVI века насчитывалось уже более 300 сортов гвоздик, к началу 96
XIX столетия — в пять раз больше. А дальше важные события в мире гвоздик следуют одно за другим. В 1852 году выведены первые гвоздики, выпускающие все новые и новые цветочные побеги — такая способность, называемая ремонтантностью, позволяет выращивать цветы круглый год. В 1894 году ремонтантные гвоздики впервые становятся махровыми. Шесть лет спустя появились знаменитые голландские гвоздики, совмещающие и махровость, и непрерывное цветение, и огромные размеры лепестков. А сейчас цветоводам удалось взять под контроль и сами сроки цветения гвоздик. Согласно опытам английских и датских ученых, если в тот лломент, когда у побегов закладываются цветочные почки (это происходит тогда, когда на растении пять- семь пар листьев), начать искусственно удлинять им день до 18 часов при освещенности всего лишь от 50 до 200 люкс, то гвоздики наденут свой наряд из лепестков на пять недель раньше положенного. Если же их выращивать под импульсными «электросолнцами» особой конструкции, то цветы можно срезать на букеты уже через два месяца, тогда как без подсветки этого нужно ждать около полугода. Какие только способы не применяли цветоводы, чтобы получить гвоздики необычных оттенков! В прошлом веке одна парижская цветочница как-то уронила гвоздику в чан, где красили в зеленый цвет ткани. К ее большому удивлению, позеленел и цветок. Случайное открытие оказалось доходным: гвоздики необычной окраски раскупались быстро и по высокой цене. Вскоре секрет раскрылся, и Париж наводнили цветы самых фантастических колеров. Правда, как выяснилось позже, свободно проникают в растительные ткани только кислые краски, а- вот щелочным это не дано... Однако химическим ухищрениям далеко до подлинных чудес селекции — таких, скажем, как €<Черный принц»: темно-бордовый, почти черный махровый цветок, но с белой окантовкой лепестков. Или вот гвоздика, выведенная Лютером Бербанком: утром она бела, как снег, в полдень розовеет, а вечером становится пунцовой... А разве не поразительны другие гвоздичные способности: стоять, например, в вазе с водой, не увядая, 20 дней, давать цветки диаметром в 15 см или иметь 60 лепестков вместо пяти, как положено природой? И как ни удивительно, селекция всех этих тысяч форм, сортов, групп, декоративных разновидностей, гибридов покоится (за немногими исключениями) на трех €*китах» — всего на трех видах гвоздики, известных 4 «Химия и жизнь» № ! ! еще Болотову: садовой, турецкой, китайской. Иных видов одомашнено пока чрезвычайно мало. А жаль. Многие дикорастущие гвоздики очень красивы, обильно и долго цветут, легко приживаются, выносливы, неприхотливы. Кроме того, введение в культуру редких и эндемичных гвоздик (разумеется, под эгидой ботанических садов) — это ведь создание страховочного «банка генов» для видов, которым грозит опасность исчезнуть с лица Земли. А таких среди гвоздик немало. Из сотни обитающих в Советском Союзе видов рода дианту- сов — пожалуй, самого многочисленного в семействе гвоздичных — более двух десятков эндемики, то есть нигде больше не встречаются. Например, в районе лишь трех населенных пунктов на реке Буг растет гвоздика прибугская — Dianthus hypanicus (от имени «Гипанис», под которым Южный Буг был известен во времена античности). Еще более редкостна гвоздика аканто лимоновидная — из окрестностей Новороссийска. Эти виды занесены в «Красную книгу». А вот гвоздика ползучая и о самом деле «расползлась» по всей Арктике, даже в Северную Америку проникла — это здесь единственное исключение: больше дикорастущих гвоздик на американском континенте нет; нет их и в Австралии. Центром распространения гвоздик были страны Средиземноморья. Отсюда разошлись они по миру — до Японии и Южной Африки, Чукотки и Скандинавии, по степям, лесам, горам, захватив даже альпийские луга. Но все же сухие и песчаные места для гвоздик самые любимые — как память об изначальной родине с ее засушливым климатом. Лучшие тому свидетели — испаряющие мало воды, узкие, порой с восковым налетом листья... ЦВЕТОЧНЫЕ ТАЙНЫ Проще всего проследить за жизнью цветка у гвоздики-травянки. Ее легко отыскать на лугу или любой лесной опушке от Дальнего Востока до Скандинавии. Скорее всего именно о ней писал М. Пришвин: «Я думал о маленькой гвоздичке, определившейся на лугу по образу солнца, и понимаю ее существо, как рассказ о солнце, исполненный выразительной силы». Но и помимо этого ей есть что рассказать. Во-первых, бахромчатые розовые (или красные) лепестки с поперечной полоской и пятнышками не обладают дополнительной — ультрафиолетовой, невидимой для нас окраской, как, скажем, у мака. Поэтому пчелы, предпочи- 97
тающие именно ультрафиолетовый цвет, нашу гвоздичку почти не замечают, чего не скажешь о мелких бабочках — главных ее опылителях. Ведь только чешуекрылым с их длинным хоботком под силу добраться к нектару на самом дне глубокого венчика. Оттуда в первый день цветения выглядывают лишь несколько тычинок; на второй их больше, а на третий-четвертый весь десяток уже в сборе, но пылят только самые молодые. Подрастая друг за дружкой, тычинки «трудятся» как бы посменно на протяжении всей мужской стадии цветения. Женская стадия начинается позже — только на пятые сутки. Над уже не «работающими» тычинками выдвигается пестик с рыльцами, изогнутыми, как разведенные щипчики,— как раз по размерам головы мотылька. Доставая нектар, он непременно оставит на рыльцах часть пыльцы, которой обильно припудрены его голова и усики: об этом позаботились расторопные тычинки с более молодых цветов во время предыдущих трапез. Причины разновременного созревания мужских и женских генеративных органов цветка предельно просты: это создает препятствие для неполноценного с генетической точки зрения самоопыления и повышает вероятность перекрестного. Еще Болотов заметил, что гвоздики вянут уже через сутки после опыления. Значит, чем дольше оно не происходит, тем длиннее сроки цветения. Неопыленная гвоздика- Гвоэднка-травянка — скромный родственник пышных садовых гвоздик. Фото автора травянка, например, вянет только спустя две недели. Любопытно, что махровые цветы культурных сортов не вянут гораздо дольше простых. Садовые гвоздики без насекомых-опылителей почти никогда не дают семян, тогда как у некоторых альпийских диантусов в совершенстве отработана аварийная система самоопыления. Это, конечно, на тот случай, когда изменчивая погода высокогорий не позволит крылатым помощникам осуществить перекрестное опыление. Отгиб лепестков у таких предусмотрительных цветов оборудован специальными волосками — на них падают остатки пыльцы из пыльников, нити которых выдвигаются над ними под конец мужской стадии цветения. А в конце женской стадии рыльце, изогнувшись наподобие буквы S, словно щеткой проходится по основанию лепестков, собирая с волосков пыльцевые зерна. Такие же волоски есть, между прочим, и у гвоздики-травянки, хотя ей-то тяготы одиночества грозят редко... АРОМАТ ГВОЗДИКИ В цветоводческих хозяйствах гвоздика давно уже занимает одно из ведущих мест. Много первоклассных гвоздик выращивается в наших прибалтийских республиках. В Голландии до недавнего времени выращивали их до 100 миллионов штук ежегодно. В Южной Франции годовая продукция гвоздик составляет более 10000 тонн цветов. Часть их, уже без стеблей, используется * * 98
для получения эфирного масла, применяемого для ароматизации некоторых французских ликеров, но особенно в парфюмерии. В 1975 году парфюмерная промышленность мира потребляла около 200 тонн душистых цветов гвоздики. Кроме гвоздики-цветка, такое же название носит еще и заморская пряность, высушенные бутоны гвоздичного дерева из семейства миртовых. Сходство названий не случайно: запах цветка напоминает аромат гвоздики-пряности. Ведь основная составная часть их эфирных масел — эвгенол — есть и* в гвоздичном дереве, и в травах из семейства гвоздичных. Кстати, гвоздичный запах весьма не. по вкусу комарам, мошкам, даже медведкам. Так что и растущие на клумбах растения, и цветочные настои из них могут служить живым репеллентом. Отвары же и экстракты, например, полевой гвоздики применяются в народной медицине — они действуют примерно так же, как препараты из спорыньи, хотя и в несколько раз слабее. Зато в отличие от спорыньи они не токсичны. А эфирное масло гвоздик — мощный антисептик, по силе воздействия на микроорганизмы в несколько раз превосходящий карболовую кислоту. Г. В. СЕЛЕЖИНСКИЙ Из писем в редакцию Линза из оргстекла Если у вашего карманного фонарика разбилось стекло — не огорчайтесь. Расцените эту неприятность как подходящий случай заменить обычное хрупкое стекло ударостойким органическим стеклом, именуемым в технике плексигласом. Прежде всего необходимо раздобыть кусочек листового органического стекла толщиной 2—4 мм. Размеры заготовки должны быть такими, чтобы из него можно было вырезать круг, равный разбитому стеклу. Если на оргстекле есть шероховатости или царапины, его следует тщательно отполировать: поверхность должна быть совершенно гладкой. Круг из заготовки можно вырезать обычной пилой-ножовкой или лобзиком, но лучше это сделать раскаленной проволокой. Проволока должна быть из металла с высоким удельным сопротивлением и диаметром не более 0,2—0,5 мм. Концы натянутой проволоки надо закрепить с помощью изоляционных прокладок в станке для пилы-ножовки или лобзика и соединить медными проводами с выходами лабораторного трансформатора. Если постепенно увеличивать напряжение на выходе прибора, температура проволоки повысится и, разогрев металл как следует, можно без труда вырезать из оргстекла круг нужного диаметра. Края линзы получатся ровными и гладкими. В качестве нагревательного элемента подойдет и выпрямленная спираль от утюга или электроплитки. Вырезанное стекло надо подогнать так, чтобы оно плотно входило в прижимное кольцо 'фонарика. Затем стекло следует осторожно подогреть над пламенем газовой горелки в течение 10—20 секунд (до легкого размягчения) и положить сверху на прижимное кольцо. После этого любым предметом со сферической поверхностью (например, ручкой напильника или отвертки) вдавите центр круга на глубину 10—15 мм и дайте материалу остыть. Полученное углубление надо залить жидким силикатным клеем или густым раствором органического стекла в дихлорэтане. Клей следует лить очень осторожно, чтобы в застывшей массе не оказалось пузырьков воздуха. Раствор оргстекла удобнее, так как он сохнет быстрее, но при работе с ним следует соблюдать максимум осторожности: дихлорэтан ядовит. Растворять оргстекло и заливать его надо под тягой или в крайнем случае на открытом воздухе. После застывания стеклообразной массы получится выпуклая линза, которую следует поставить на место разбитого стекла и жестко закрепить прижимным кольцом. Теперь отрегулируйте положение лампочки фонарика, изменяя глубину ее завинчивания в патрон. Регулировать лампочку лучше всего в затемненном помещении. Луч фонарика проецируют с расстояния в несколько метров на белый экран; если на экране появилось равномерно освещенное световое пятно нужного диаметра, значит лампочка установлена правильно. Линза из оргстекла хорошо фокусирует луч фонарика и надежно защищает лампочку и рефлектор от грязи, влаги и механических воздействий. Кстати, если фонарик упадет с высоты 1,5— 2 метров, линза останется целой. Ю. В. ПОЗДНЯКОВ, Львов 4" 99
p J ПРОДУКТЫ И ПОЛИЭТИЛЕН В продаже быввет много хозяйственной посуды нз полиэтилена: бидоны, канистры. На одних изделиях иаписано «только для холодной пищн», а иа других — «для непищевых продуктов». Почему в посуде с такой надписью нельзя хранить продукты! Можно пн тогда пнть воду, вытекающую из попиэтипеновых труб, которые тоже выпускает наша промышленность! Калугин, Рязанская обп. Материал, который используют для изготовления посуды, проходит тщательную проверку. Дело в том, что в полиэтилене кроме полимера, химически довольно инертного, могут быть и другие вещества: остатки мономера, пластификаторов, стабилизаторов. В контрольных лабораториях определяют остаточные количества всех небезопасных для организма человека веществ, на модельных средах исследуют, какие соединения переходят из пластика в продукты. Результат этой проверки отражен в маркировке, которую ставят на посуду; это рекомендация, которой следует строго придерживаться. Водопроводные трубы из полиэтилена тоже прошли соответствующий контроль. При нормальной температуре контакт их с водой не опасен. Правда, иногда, если вода в трубе застоялась, в нее могут перейти, впрочем, в ничтожном количестве, ионы титана, алюминия и хлора; это остатки катализаторов, они придают воде посторонний привкус и запах. Застоявшуюся воду необходимо спустить и для питья взять свежие порции. Не нужно также забывать, что со временем полиэтилен, как и другие полимеры, стареет, становится хрупким. Старой полиэтиленовой посудой и трубами пользоваться не следует. Срок жизни полимера — примерно 10—12 лет. О ПОЛЯРНОСТИ кислотного АККУМУЛЯТОРА Как установить полярность кислотного аккумулятора, если ив кпеммвх нет обозначений! Ю. Постников, Хабаровск Положительную клемму кислотного аккумулятора можно отличить от отрицательной по внешнему виду: она имеет больший диаметр. Кроме того, полярность можно проверить, опустив в сосуд с раствором аккумуляторной кислоты зачищенные проводники, соединенные с клеммами батареи. На проводе, подсоединенном к положительной клемме, выделится немного мелких пузырьков кислорода, а на проводе, подсоединенном к отрицательной клемме, будут бурно выделяться крупные пузырьки водорода. В домашних условиях этот способ проверки аккумулятора не всегда выполним. Проще сделать следующее: сырую картофелину надо разрезать пополам и в половину клубня воткнуть два зачищенных проводника, соединенных с клеммами аккумулятора. Если проводники медные, то на проводе, подсоединенном к положительной клемме, выделяющийся кислород окислит медь и окрасит крахмал в зеленовато-синий цвет. Если проводники сделаны из алюминия, то вокруг провода, подсоединенного к отрицательной клемме, пузырьки выделяющегося газа образуют пену. БЕНЗИН И НАФТАЛИН Недавно мне сказали, что октановое число бензина можно повысить добавкой нафтвлина. Так ли это! В. Ф. Миронов, Мивсс Для повышения октанового числа к бензину добавляют высокооктановые компоненты: бензол, толуол, этил- бензол, изооктан и др. Иногда с этой же целью добавляют антидетонатор тетра- этилсвинец. Нафталин не является антидетонатором. Поэтому добавка небольшого количества нафталина не может повлиять на октановое число бензина, а много добавлять нельзя: плотность бензина станет больше и поплавок в карбюраторе, всплывая, будет прекращать подачу топлива. Кроме того, высокая температура плавления нафталина (80°С) ухудшает свойства бензина, и в холодное время года может отказать топливная система автомобиля. Правда, нафталин удаляет нагар в цилиндрах, который ухудшает теплоотдачу и повышает требования двигателя к октановому числу бензина. И все же нафталин хуже снимает нагар, чем, скажем, ацетон. Если же принять еще во внимание, что ко всему прочему нафталин увеличивает содержание канцерогенных веществ в выхлопных газах, то добавлять нафталин в бензин все же не следует. 100
Учитесь переводить Японский —для химиков 1) ограничивать (ся); только 2) быть наилучшим ( {С ) ~ <5 только (для); ограничиваться чем-то; лучше (всего) ~ О fC tD WC (сЗИ^^нонятно, не ограничиваться (тем, что); естественно, присуще [характерно] не только (для) ~ 6> t"l *С О -S ограничивают, ограничивается 7^ 5 ^ !9 насколько возможно, по мере возможности • • (tl^^^i&Oe конце фразы не всегда, не обязательно... £&•"*■■* 5 ££ Iл не обязательно, возможно Й N j «■ 1) каждый 2) различный 3) все 4) показатель множественного числа <ко:дзё:> (различные) заводы умножать {и другие значения) 1) обработка, отделка, препарирование 2) обжатие, усадка 3) изготовление, монтаж прибора из элементов 1) плечо 2) площадка, плато на кривой образует множественное число трудный (для), трудно, с трудом окончание прилагательных в прошедшем времени <о:> был большим не был (от f£ (Л нет) 1) предположение, допущение, гипотеза 2) пусть предположим [допустим]-, что <тэки> предположительный, гипотетически(й) <омо> как только непременно, обязательно довольно (много), порядочно, прилично фирма, акционерное общество fjb £) 1) из, от, с (о) 2) поэтому, исходя нз, поскольку, так как, (судя) по 3) после деепричастия после того как, с тех пор как 4) выделяет деятеля в страдательном залоге 5) совершенно, очень ^- £ <£ именно поэтому 0 ~ tD Й> S efc Ъ {£ <дзу> как видно на рисунке "С £> £ ~ («•• "С * в ) ij* Aj И интервал, промежуток (ел. также Зо I ^ ^ ) Й* Лу Й5 й. ^ Й. мысль, идея, представление, мнение, намерение {см. также ~~ %> ) ^^^5 1) рассматриваться 2) быть предложенным #5 ~ 5 jfl <5 возможно, очевидно, по-внднмому ( £ ) ~ ^ ifl *C I4* <5 считается (что) £ ~~ *Ь Х\» <5 считают [полагают], что; неходят нз предположения, что -^ ^ думать, полагать, рассматривать, представлять себе ~~ £ £ если принять (что) 4jjp ^ J§£ ~ <§ <баан> рассмотрим [представим себе] случай Й* A/ tj I ^ , 5€ ^ отношение, зависимость, связь А£ В ( £ ) О ~ зависимость между А и В (<шце: зависимость В от А) ( (С ) U> Ay \j *С относительно, касательно, в связи с (К) ЮЬ-С ( {С )Й* Лу *3" -S , 1) относиться к, связывать 2) о, об AС) BST5 ~ ( О ) относящийся, касающийся, связанный с ~ij§ frtts, ЛИ* в зй>С 5 , fefc , Я to*fc *r$ Л: О , to -э Л: Л§ ~ &~ torn, ~ЪТ ~Й9 fciS5 to/3:6 3" toteD ДОХ 1^ <K5E , &T fc^'bi^Hb^ £fc5££j*t Продолжение. Начало — в № 9, 10.
Й> Aj "ЙГ *Э , ШШ косвенный, непрямой -*- ( {С ) косвенно fa Aj % , ШШ обнаружение gc ^ псевдо-, поддельный, ложный, фальшивый §с $£| I) псе в до-, поддельный, ложный, фальшивый 2) переводится суффиксом -оид # геометрических фигур 1) стандарт, нормаль, норма 2) масштаб, мера I) техника; мастерство, искусство 2) технология обратный, обратно, протнво-, реверсивный (/£)!) срочный, безотлагательный 2) быстрый 3) внезапный 4) крутой (о кривой) макро- разрешенне, допустимый <са> допустимый разброс I) (от) резать 2) пересекать (линию) 3) прерывать, разъединять (о телефоне) <тэн> проектируемая точка <дзнку...тэн> точка проекции... на ось х однообразие; равномерный, гомогенный уравнивать, унифицировать равенство, равный, одинаковый, равномерный 1) приблизительно, около 2) в такой степени как повторение, несколько раз, неоднократно, повторно, циклически суффикс совершенного вида после деепричастия к настоящему времени (иногда не переводится) 1) добавлять, прибавлять, прилагать 2) подавать, прикладывать, налагать 3) наносить 1) низший, худший 2) второй том (из двух), третий том (из трех) (см. также ^ £ , L; fc н ё ) тенденция, склонность <тэки> с известной тенденцией, тенденциозный наблюдается [имеется] тенденция (к)... <доё:> эта тенденция сохраняется и... 1) порядок (величин) 2) столбец, разряд цифр 3) балка, брус, ферма <хяку> сотнн <сан...су:> трехзначное число результат, данные, эффект; в результате ~ £ ^£ It.-*-* £ \j *UB результате, вследствие *"*■* t£ t& <S приводить к (какому-то) результату С ^Т( 5> ) (Z) ~ Й^ Е> СУДЯ по этим данным [результатам] Iti t~l if ( *fe> ) однако, хотя, а, несмотря на lij* Aj Ь^ Aj JM S причина, фактор, корень, источник ~ . • • tC Й) причина в том, что...; объясняется тем, что... (£ -»~ -J* ,g объясняться (чем-то) Ij* Aj \j J: 5 Ш£ Ф уменьшение, сокращение, снижение \ / 31ZL ~ уменьшение до 1/3 (в три раза) IjT Aj У) , ЛС Щ (основной) принцип, основные положения, закон *"*■* 65 t£ <тэки> в принципе, принципиально С , Ш после, спустя, последующий, будущий С 5 Й^ 1 5Й Ж результат, действие, эффект, влияние С 5 Й* <С , ^ ?& соответствие требованиям (стандарта, ТУ) С 5^ 1^ , 'а ЙЙ П синтез, синтетический 2) суммарный, общий С 5 IS О 9 21) @3 1) перепад, градиент 2) уклон, подъем, откос, скат ш* < , ж Ш «k «fc 5 , ffg ... й* х$й ^ ~ я5 С в О , . • . -Й < Ю й» Я. Ъ, < г <t)^5, гпя. s tf , Т ... О ~ зЬ« Я) Ъ с о ~ & ... SO ~ w о to , «ё s Продолжение следует
Информация В феврапе 1979 г. выйдет из печати «Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева», № 1, посвященный охране окружающей среды В статьях выпуска рассматриваются экологические, генетические и экономические аспекты защиты окружающей среды. Особое внимание уделено созданию малоотходных и безотходных производств как одному из кардинальных путей предотвращения загрязнения среды промышленными отходами. Также рассматриваются проблемы создания водооборотных циклов, очистки газовых выбросов, защиты среды при производстве удобрений, переработки твердых отходов. Ряд статей посвящен утилизации отходов пластмасс, синтетического каучука и других органических продуктов. Материал рассчитан на широкий круг специалистов, работающих в области создания и эксплуатации технологических процессов производства как органических, так и неорганических продуктов и занимающихся вопросами охраны окружающей среды. Цена номера 2 р. 00 к. Журнал распространяется только по подписке, в розничную продажу не поступает. Организациям журнал высылается наложенным платежом по заявке, подписанной руководителем и бухгалтером. Отдельные читатели могут выслать деньги в адрес редакции почтой или сдать лично. Заказы принимаются до 10 января 1979 г. Адрес редакции: 101000 Москва, Кривоколенный пер., 12. Телефон: 221-98-10 Всесоюзный институт научной и технической информации (ВИНИТИ] предлагает информационные издания по химии: Аннотированный справочник мировой и технической литературы (периодических и продолжающихся изданий}. Химия. Химическая технология. Биохимия. Том 5. 1974. 3 р. 52 к. Биологическая химия. Том 9. Ю. Б. Филиппович, Н. И. Минина. Ферменты насекомых. 1976. 1 р. 32 к. Биологическая химия.. Том 10. М. С. Одинцова. ДНК хпоропластов и митохондрий (структура, репликация, физико-химические свойства}. 1976. 60 к. Коррозия и защита от коррозии. Том 5. 1976. 1 р. 7 к. Диаграммы состояния неметаллических систем. Том 11. Окисные системы. 1976. 60 к. Кристаллохимия. Том 11. 1976. 99 к. Том 12. 1977. 1 р. 80 к. Научно-техническая информация по химии и химической технологии. 1976. 37 к. Русско-ангпо-немецкий словарь названий органических реакций. 1975. 57 к. Тезаурус органических реакций. 1975. 1 р. 33 к. Технология органических веществ. Том 4. 1977. 70 к. Химия и технология высокомолекулярных соединений. Том 9. 1977. 1 р. 96 к. Том 11. 1 р. 74 к. Издания высылаются наложенным платежом. Заказы от организаций и индивидуальных подписчиков направлять по адресу: 140010 Люберцы Московской обл.. Октябрьский проспект, 403. Производственно-издательский1 комбинат ВИНИТИ. Отдел рас про- странения.Телефои: 553-56-29. Телетайп: 206715 Банк отходов Приобретем I 2 тысячи тонн водорастворимых отходов, содержащих не менее 50% мета-фенилендиамина или других диаминов; отходы производства — редкоземельные элементы. Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства. Липецкий филиал. 398034 Липецк, Юношеская. 50 Продадим сухую среду Игла (ТУ 6-09-406-75). Среда Игла представляет собой смесь высококачественных аминокислот, витаминов, глюкозы и неорганических солей. Применяется для выращивания моно- слойных трипсинизированных культур клеток, культивирования диплоидных штаммов клеток, культур органов и тканей. Цена одной упаковки, рассчитанной на приготовление Ю л питательной среды,—48 рублей. НПО «Биохимреактив», 229014 Олайне Латвийской ССР юз
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК Всем известная глюкоза... Самодельные батарейки Светящийся сахар Если нет готового формалина... ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ Всем известная глюкоза... Наверное, каждому юному химику не раз доводилось ставить опыты с глюкозой — хотя бы проводить реакцию с гидроокисью меди или реакцию серебряного зеркала. Однако с глюкозой можно проделать и менее известные опыты, достаточно простые и вместе с тем красивые. Они основаны на ее свойстве сильного восстановителя. ОПЫТ 1 Наполните поллитровую колбу водой до половины. Растворите в воде 5 г едкого натра, затем 5 г глюкозы и добавьте капель двадцать 1%-ного раствора метиле- нового синего. Закройте колбу пробкой, встряхните и поставьте на стол. Раствор станет темно-синим, но через несколько минут обесцветится. Встряхните колбу еще раз и раствор вновь станет темно-синим, а затем опять обесцветится. Дело в том, что в щелочной среде глюкоза восстанавливает краситель до бесцветного соединения. Прн встряхивании кислород воздуха растворяется в жидкости и на некоторое время переводит метиленовую синь в окисленную форму; при этом раствор опять синеет. ОПЫТ 2 Восстановительные свойства глюкозы можно использовать для фотопечати на ткани. Чтобы приготовить светочувствительный слой, растворите в 100 мл дистиллированной воды 15 г глюкозы и 2 г двухромовокислого аммония. Этим раствором пропитайте тонкую ткань, а затем в темноте высушите и прогладьте ее. Для проявления приготовьте второй раствор: в 100 мл воды растворите 1 г азотнокислого серебра и добавьте 10 мл уксусной эссенции (осторожно!). Изображение, которое вы хотите воспроизвести, нанесите на кальку и положите кальку на ткань. Теперь надо пропустить сквозь кальку свет: это так называемый контактный метод фотопечати. При дневном освещении время экспонирования составляет около 5 минут, при искусственном освещении — чуть больше. Проявлять можно при слабом освещении. После сушки изображение на ткани становится темно-коричневым. Химическая сущность процесса в следующем: глюкоза при освещении реагирует с бихроматом аммония, восстанавливая шестивалентный хром до трехвалентного. Непрореагировавший с глюкозой бихромат реагирует с ионами серебра, образуя нерастворимое окрашенное соединение. Оно-то и создает на ткани изображение. ОПЫТ 3 Глюкоза в это*м опыте будет служить сырьем для получения пиррола — бесцветной жидкости, по запаху напоминающей хлороформ *. Пир- * О 1Г<к]>ченни пиррола, но Hi янтарной кислоты. Клуб Юный химнк сообщил и .V 8 за ^тот год. Ред. 104 КпуО Юный химик
рол на воздухе темнеет, а под действием кислот превращается в красное аморфное вещество, нерастворимое ни в щелочах, ни в кислотах и известное под названием «красный пиррол» Этим его свойством пользуются для определения малых количеств пиррола. А еще интереснее сделать соляной кислотой невидимую надпись на бумаге и за несколько секунд проявить ее над пробиркой с пирролом. Вот как можно получить пиррол. В колбу емкостью 100 мл поместите 5 г глюкозы, а затем влейте 20 мл воды и 10 мл концентриро ванной азотной кислоты. Укрепите колбу в штативе и ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОСТАВЬТЕ ПРИБОР ПОД ТЯГУ. Осторожно — так, чтобы колба не лопнула, нагревайте смесь над электрической плиткой примерно полтора часа; объем жидкости должен при этом уменьшиться приблизительно до 10 мл. (Предупреждение о необходимости тяги вызвано тем, что в начале нагревания выделяются окислы азота.) Охладите колбу, медленно добавьте в нее около 30 мл нашатырного спирта и оставьте в холодном месте. Через сутки образуются бесцветные игольчатые кри сталлы аммониевой соли а глюкаровой кислоты. Отфильтруйте кристаллы, про мойте их очень малым количеством воды (не более 5 мл), высушите, а затем перенесите в пробирку с газоотводной трубкой, конец которой опушен в другую пробирку, погруженную в холодную воду. Осторожно подогрейте кристаллы на пламени горелки. Аммониевая соль при этом разлага ется, а в холодной пробирке конденсируется пиррол. Г. КОЙДАН ЛОВКОСТЬ РУК.. Самодельные батарейки Конечно, удобнее всего купить батарейку в магазине, но, к сожалению, бывает и так, что нужной батарейки как раз сейчас в продаже нет. Что ж, тогда попробуем изготовить элемент из подручных средств. Сначала - несколько предварительных советов. Не выбрасывайте отслужив шие свой срок «сухие» элементы: в них вы найдете некоторые материалы, которые вам пригодятся. Например, положительный электрод, состоящий из активной массы (агломерата) с графитовым стержнем. И еще засохшую (а иногда еще слегка влажную) пасту. Ее надо соскрести вместе с бумажной или тканевой прокладкой в стеклянную банку и увлаж нить водой, чтобы она после набухания вновь стала пастой. 1 уб Юный ки и" 105
Если старых элементов нет, то активную массу нетрудно и приготовить, смещав растер пий в порошок кокс или антрацит с сажей и стержнем мягкого графитового карандаша. Известные элементы Ле- кланше работали на электролите, основу которою составлял хлористый аммоний NH4CI. Мы тоже воспользуемся этим веществом. Смешайте 24 г хлористого аммония и 1 г хлористого кальция со 100 г диетилли рованной воды. Такой электролит годится и для увлажнения агломерата, и для приготовления пасты. В любом «сухом» элементе паста помимо основного своего назначения поддерживает «микроклимат» - сохраняет влагу между электродами; высохший элемент работать не станет. Чтобы приготовить пасту, к подогретому до 45—50°С электролиту добавьте немного крахмала или муки и взболтайте смесь. А когда вы запаслись активной массой и размоченной пастой из старых элементов (или приготовили их самостоятельно), можно приступить к делу. ЭЛЕМЕНТЫ ТИПА «КРОНА» (ГАЛЕТНЫЕ) Отрежьте кольцо высотою 0,5— I см от резинового или пластмассового шланга. Из оцинкованного железа — нового, не бывшего в употреблении, вырежьте квадратную пластинку со стороной на 3—4 мм больше внешнего диаметра резинового кольца, а из фильтровальной бумаги — круг, который входил бы в резиновое кольцо (рис. 1). Прежде чем начать сборку элемента. пропитайте электролитом и смажьте пастой бумажный кружок; ею края должны прилегать к резиновому кольцу. Внутрь кольца положите активную массу и уплотните ее, а сверху прижмите вырезанным из графита кружком-токоот- водом. Батарей из таких элементов (рис. 2) высотою 5 см может дать напряжение до 4 5 В. Другой вариант: элемент в пластмассовой пробке (рис. 3). В полиэтиленовой пробке, которой закупоривают бутылки, проколите отверстие и пропустите через него токоотвод. Положите в пробку кружок из оцинкованного железа и поступайте дальше, как в предыдущем случае. Крышка, кстати, может быть железной — от бутылки с лимонадом или минеральной водой (рис. 4). Однако у олова, которым крышка защищена от коррозии. Да и у самого железа отрицательный потенциал значительно ниже, чем у цинка. Поэтому и напряжение такого элемента тоже существенно ниже, не более 0,2 В. 106 Клуб Юный химик
5 С, ■< i ЭЛЕМЕНТЫ ТИПА «МАРС» Такой элемент (его обозначают также 336) можно сделать из алюминиевой фольги, достаточно плотной. Чтобы изготовить из фольги стаканчик, возьмите за основу отрезок резинового или пластмассового шланга длиною 30—35 мм с внутренним диаметром 14 — 17 мм. Теперь вырежьте из фольги заготовку (рис. 5), длина которой чуть больше длины внутренней окружности резинового шланга. ПИР I I i 1П Р В нижней части заготовки сделайте несколько прорезей, сверните фольгу и вставьте ее в резиновую трубку. Загните «лепестки» внутрь, чтобы образовалось дно, и каким-нибудь круглым стержнем выпрямите дно и стенки стаканчика. Это отрицательный электрод, только не цинковый, как обычно, а алюминиевый. Далее надо вырезать из картона два кружка, которые плотно войдут в стаканчик. Один кружок опустите на дно стаканчика, а в другом проделайте отверстие посередине и на время отложите — это будет центрирующая шайба. •Когда все детали готовы, смажьте стаканчик изнутри пастой электролита, чтобы получился слой в 0,5— 1,0 мм, и вставьте пропитанную электролитом прокладку из ткани в виде мешочка (рис. 6). Заполните мешочек активной массой, слегка уплотняя ее тупым концом карандаша. Когда стаканчик заполнится, вдавите графитовый стержень от старого элемента или от мягкого карандаша и уплотните активную массу вокруг стержня. Свободный верхний конец мешочка подогните к стержню и прижмите сверху центрирующей шайбой. На шайбу, а затем на картонное дно налейте немного парафина с горящей свечи. Элемент готов. П1М!ИГ1 Если вы работали аккуратно, то элемент в алюминиевом стаканчике даст напряжение около 1 В. Два таких элемента уже очень долго работают у меня в транзисторном радиоприемнике (правда, прием веду на наушники). Батарея из пяти элементов даст такое же напряжение, как батарейка для карманного фонарика. И наконец, совсем необычный элемент: на зубной пасте. Правда, практического значения он не имеет, напряжение мало, да и емкость невелика, но сделать его любопытно — хотя бы для демонстрации скрытых возможностей зубной пасты... Итак, возьмите тюбик зубной пасты, проделайте в крышке отверстие и пропустите через него стержень мягкого графитового карандаша. Вот, собственно, вся работа. Такой элемент даст напряжение около 0,1 В. В. ЗУБРИЦКИЙ К, о Юный химик 107
Светящийся сахар Слабое свечение тел. вызванное какой-либо энергией извне, называют люминесценцией (lumen по-ла- тыни свет, a escen t суффикс, обозначающий слабое действие) Если свечение появляется при возбуждении светом, то говорят о фотолюминесценции, если под действием радиации, то мы имеем дело с радиолюминесценцией, если же причиной была химическая реакция, то здесь уже хеми- люминесценция. Но есть еще одна разновидность свечения трибо- люминесценция. Поскольку трибос по гречески означает трение, то нетрудно догадаться о причине этого янлсиия Триболюминсецен- пия иозникает при механическом воздействии на кристаллические тела. Так, кристаллы сернистого цинка в присутствии 0,02% MnS светятся в темноте при растирании или даже при встряхивании; подобное свойство присуще и кристаллам сернистого кадмия. Однако есть и более известные вещества — трибо- люминофоры. Например, самый обычный сахар. Убедимся в этом на опыте. В , достаточно большую фарфоровую ступку всыпьте одну-две чайных ложки сахарного песку (лучше рафи нирова иного, с крупными кристаллами). Побудьте пять — десять минут в затемненном помещении, чтобы глаза привыкли к темноте, а затем начните не торопясь растирать сахар пестиком, постепенно убыстряя темп. Через некоторое время вы заметите отчетливо светящееся кольцо голубоватого цвета. Если же растирать сахар все время медленно, то будут заметны лишь отдельные искры и светящиеся полосы. Такое свечение вызывается электрическими разрядами, которые возникают при трении наэлектризованных граней кристаллов. Ну а когда все грани будут перетерты, свечение прекра гится. А в ступке останется сахарная пудра... Вот еще вариант этого опыта. Возьмите кусок рафинада и в темноте чиркните им несколько раз по твердой, слегка шероховатой поверхности (хотя бы по той же ступке или по керамической плитке без глазури). Вы увидите, как будут вспыхивать и тут же гаснуть холодные огненные полосы. В. ПАРАХУДА, С. УДАЛОВ 108 Клуб Юный химик
ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ Если нет готового формалина... Формалин часто бывает необходим на занятиях химического кружка, хотя бы для получения «серебряного зеркала». И если нет готового формалина, его можно легко получить. Для этого надо нагреть уротропин (он же гексаметилентетрамин продается в аптеке) с водным раствором серной кислоты. При этом получится сразу требуемый 40с/о-ный раствор формальдегида, то есть формалин. Уротропин СВН12\4 это продукт реакции формальдегида <. аммиаком. А при нагревании с раствором серной кислоты вновь образуется формальдегид: Q Н,, \4 +4H,S04+6H,0 = = ЬСН,0^4(>Н14Ж504. Для получения примерно 80 г 40п/0-ного раствора нужно взять 25 г уротропина. 38 мл серной кислоты плотностью 1,84 и 1 <.Г> мл воцы ОПЫТ СТАВИТЬ ТОЛЬКО ПОД ТЯГОЙ: у формалина резкий запах. С СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ ОБРАЩАТЬСЯ ОСТОРОЖНО! В круглодонную колбу емкостью 300 400 мл поместим 25 г уротропина и 65 мл воды. В капельную воронку внесем раствор 38 мл серной кислоты в 130 мл воды (приготовляя раствор, КИСЛОТУ ЛИТЬ В ВОДУ!). Поскольку емкость воронки неве лика, раствор кислоты придется вливать в нее по частям. Будем добавлять по каплям раствор кислоты к раствору уротропина в колбе (на это уйдет около получаса). Нагреем смесь и перегоним воду с формальдегидом, используя водяной холодильник, как показано на рисунке. Воронка, надетая на трубку, не должна касаться воды в приемном сосуде, пусть она будет над поверхностью на рас стоянии 4 5 мм (иначе холодную воду может засосать в колбу и та лопнет). Когда выделится весь формальдегид — а это нетрудно определить по отсутствию запаха, — прекратим нагревание и затем добавим п приемный сосуд воду до общей массы около 80 г. Окисляя приготовленный раствор фор малина перманганатом калия, можно получить муравьиную кислоту, затем ее соли и многое другое. Александр ЯКОВЛЕВ, Ленинград, 10-й класс школы № 74 f ' И и химик 109
Архив Об ИСТИННОЙ И ЛОЖНОЙ науке Леонардо да ВИНЧИ Дошедшее до нас научное наследство Леонардо да Винчи в основном состоит из записных книжек и тетрадей, которые он обычно носил с собой. В них множество отрывочных заметок и зарисовок по самым разным вопросам. Лишь немногие записи датированы. Чтение записей трудоемко: все изложено так называемым зеркальным письмом, справа налево, и поэтому может быть расшифровано только в зеркале. Леонардо, вероятно, мыслил во время самого процесса писания, часто забывая о согласовании, иногда повторяя уже написанное. Предложение лепится к предложению, некоторые слова написаны слитно. Часто отрывки оставались незавершенными. У Леонардо да Винчи нет специального труда о научной методологии. Здесь мы воспроизводим фрагменты из раздела «Об истинной и ложной науке», включенного в «Избранные естественнонаучные произведения» Леонардо, вышедшие в 1955 году небольшим тиражом, где были сгруппированы высказывания великого ученого по этому предмету. Эпиграфом к фрагментам редакцией взяты слова Леонардо да Винчи, предпосланные всему этому изданию. Не оборачивается тот, кто устремлен к звезде < > Мне кажется, что пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности, и не завершаются в наглядном опыте, т. е. те науки, начало, середина или конец которых не проходят ни через одно из пяти чувств. И если мы подвергаем сомнению достоверность всякой ощущаемой вещи, тем более должны мы подвергать сомнению то, что восстает против ощущений, каковы, например, вопросы о сущности бога и души и тому подобные, по поводу которых всегда спорят и сражаются. И поистине всегда там, где недостает разумных доводов, там их заменяет крик, чего не случается с вещами достоверными. Вот почему мы скажем, что там, где кричат, там 110
истинной науки нет, ибо истина имеет одно единственное решение, и когда оно оглашено, спор прекращается навсегда. И если спор возникает снова и снова, то эта наука — лживая и путаная, а не возродившаяся [на новой основе] достоверность. Истинные науки те. которые опыт заставил пройти сквозь ощущения и наложил молчание на языки спорщиков. Истинная наука не питает сновидениями своих исследователей, но всегда от первых истинных и доступных познанию начал постепенно продвигается к цели при помощи истинных заключений, как это явствует из первых математических наук, называемых арифметикой и геометрией, т. е. числа и меры. Эти науки с высшей достоверностью трактуют о величинах прерывных и непрерывных. Здесь не будут возражать, что дважды три больше или меньше шести или что в треугольнике углы меньше двух прямых углов. Всякое возражение оказывается здесь разрушенным, будучи приведено к вечному молчанию. И этими науками наслаждаются в мире их почитатели, чего не могут дать обманчивые науки мысленные. И если ты скажешь, что такие истинные и доступные познанию науки являются видом механических, поскольку мы не можем дать им законченности без участия рук, то я скажу то же самое о всех искусствах, которые проходят через руки пишущих и которые являются разновидностью рисования, отрасли живописи. И астрономия, и другие науки невозможны без деятельности рук, хотя первоначально они и начинаются в мысли, подобно живописи, которая сначала существует в мысли своего созерцателя и без деятельности рук не может достичь своего совершенства. Опыт никогда не ошибается, ошибаются только суждения ваши, которые ждут от него вещей, не находящихся в его власти. Несправедливо жалуются люди на опыт, с величайшими упреками виня его в обманчивости. Оставьте его в покое и обратите свои жалобы иа собственное невежество, которое заставляет вас быть поспешными и, ожидая от - опыта в суетных и вздорных желаниях вещей, которые не в его власти, говорить, что он обманчив! Несправедливо жалуются люди на неповинный опыт, часто виня его в обманчивых и лживых показаниях! Природа полна бесчисленных причин, которые никогда не были в опыте. Ни одно человеческое исследование не может назваться истинной наукой, если оно не прошло через математические доказательства. И если ты скажешь, что науки, начинающиеся и кончающиеся в мысли, обладают истиной, то в этом нельзя с тобой согласиться, а следует отвергнуть это по многим причинам, и прежде всего потому, что в таких чисто мысленных рассуждениях не участвует опыт, без которого нет никакой достоверности. Изобретателей и посредников между природой и людьми в сопоставлении с пересказчиками и трубачами чужих дел должно судить и не иначе расценивать как предмет вне зеркала в сравнении с появляющимся в зеркале подобием этого предмета. Предмет уже представляет нечто сам по себе, а его подобие ничто. Эти люди мало что получили от природы, ибо они одеты только в чужое, без которого ты не смог бы отличить их от стада скота. Кто спорит, ссылаясь на авторитет, тот применяет не свой ум, а скорее память. Хорошая ученость родилась от хорошего дарования; и так как надобно более хвалить причину, чем следствие, ты больше будешь хвалить хорошее дарование без учености, чем хорошего ученого без дарования. Об обманчивой физиономике и хиромантии я не буду распространяться, так как в них истины нет, и явствует это из того, что подобные химеры научных оснований не имеют. Правда, что знаки лиц показывают отчасти природу людей, пороков их н сложения; так, на лице знаки, отделяющие щеки от губ и ноздри от носа и глазные впадины от глаз, отчетливы у людей веселых и часто смеющихся; а те, у кого они слабо обозначены,— люди, предающиеся размышлению; а те, у кого части лица сильно выступающие и глубо- * кие,— люди зверские и гневные, с малым разумом; а те, у кого поперечные линии лба сильно прочерчены, - люди, богатые тайными и явными горестями. И так же можно говорить на основании многих частей. Но на основании руки? Ты найдешь, что в один и тот 111
же час от меча погибли величайшие полчища, хоти ни один знак ма их руках не сходим с фугмми; и при кораблекрушении так же точно. Из речей человеческих глупейшей должна почитаться та, которая распространяется о суеверии некромантии, сестры алхимии, матери вещей простых и естественных. И тем более заслуживает она упреков в сравнении с алхимией, что не производит никакой вещи, кроме ей подобной, т. е. лжи. Этого не случается с алхимией, исполнительницей простых нроизве 1СНПЙ природы, тех, которые самой природой выполнены быть не мог\т. поскольку нет у нее органических орудий, при помощи коих она могла бы совершать то. что совершает человек при помощи рук, сделавший таким образом гтекло и т. д. Но некромантия эта» знамя и ветром развеваемый стяг, есть вожак глупой толпы, ко торая постоянно свидетельствует криками о бесчисленных действиях такого искусства; и этим паношилп книги, утверждая, что заклинании и ivxn действуют и без языка 112
говорят, и без optiiiioB, без которых говорить невозможно, говорят, и носит тяжелейшие грузы, производят бури и дождь и что люди превращаются в кошек, волков м чругих зверей, хоти в зверей прежде всего вселяются те, кто подобное утверждает. И конечно, если бы такая некромантия существовала, как верят низкие умы. ни одна вещь на земле на гибель и иолыу человеку не была бы равной силы; ибо если верно было бы, что искусство это дает власть возмущать Спокойную ясность воздуха, обращая ее в ночь, и пронзво шть блистания и ветры со страшными громами и вспыхивающими во тьме молниями, и р\шить могучими неграми высокие1 з 1ания, и с корнем вырывать icca, и побивать ими войска, рассеивая и\ и четршпая, и порождать гибельные бури, лишаи юмледельцеи награды ы т р\ ии н\. какая была бы возможна война, ко» та та кнм бе LCIBHCM можно было бы поражать врагов, имея илаеть пинать их урожаевJ Какая битва морская могла бы сранпим.ен <. битной, которую иедет roi, к го повсленлег ветрами и нропзно ип простые \pai;nn>i, поюнлиютне любой флот? Конечно, гот. мо столь 113
Ъ*т -Г* " * • 4 i«r *v, x t Htt"M * %. • (i **|./f» ** *****' "r ^*! i *^l ;?*♦>* Wfl*' /WJ*f Страница анатомической рукописи могучими силами повелевает, станет повелителем народов, и никакой ум человеческий не может противостоять губительным его силам. Незримые сокровища и драгоценные камни/ сокрытые в теле земли, все стали бы-ему явными. Никакие неприступные твердыни или крепости не смогли бы никогда уберечь без воли на то самого некроманта. Он стал бы носиться по воздуху от востока до запада и по всем противоположным направлениям вселенной. Но зачем мне дальше распространяться об этом? Что было бы не юступно для такого искусства? Почти ничего, кроме разве избавления от смерти. 114
...Согласно определению, дух есть сила, соединенная с телом, ибо сам по себе он не может двигаться или перемещаться в пространстве. И если ты скажешь, что он движет ся сам по себе, этого быть не может в пределах стихий, ибо если дух есть бестелесная величина, то такая величина называется пустотой, а пустоты в природе не существует. И если предположить, что пустота может возникнуть, она тотчас же была бы вновь заполнена той стихией, в которой возникла и которая обрушилась бы сюда. Итак, из определения тяжести, гласящего: «тяжесть есть приобретенная сила, созданная одной из стихий, извлеченной или вытолкнутой в другую», следует, что ни одна из стихий не имеет тяжести в стихии, с ней тождественной, и имеет тяжесть в стихии вышележащей, более легкой, чем она сама; так, например, часть воды обладает большей тяжестью или легкостью, чем остальная вода, но если извлечешь ее на воздух, тогда она приобретает тяжесть, а если поместишь под нею воздух, то вода, находящаяся над этим воздухом, также приобретает тяжесть, каковая сама удержаться не может; вот почему необходимо ей упасть, и она действительно падает в воду, в то пустое место, которое стало свободно от этой воды. Это случилось бы и с духом, находящимся посреди стихий: он непрестанно рождал бы пустоту в той стихии, в которой находится, что вынуждало бы его постоянно стремиться к небу, до тех пор, пока он из этих стихий не выйдет. Имеет ли дух тело, находясь среди стихий? Мы доказали, что дух сам по себе, без тела находиться среди стихий не может и не может двигаться сам собою, произвольным движением, разве только вверх. А теперь скажем, как такому духу, получая воздушное тело, необходимо раствориться в этом воздухе, потому что если бы он оставался чем-то ет.иным, он был бы обособленным и обусловил бы возникновение пустоты, как сказано выше. Итак, ему необходимо, если он способен оставаться в воздухе, разлиться в известном количестве воздуха. Но если бы он смешался с воздухом, возникло бы два затруднения, а именно: то количество воздуха, с которым он смешался бы, дух сделал бы более легким, почему ставший более легким воздух сам собою поднялся бы вверх и не остался бы в воздухе, более плотном, чем он; кроме того, такая духовная сила, рассеиваясь, разъединяется и меняет свою природу, почему и теряет первоначальное свое свойство. Можно добавить и третью несообразность, которая заключается в том, что такое воздушное тело, принятое духом, оказалось бы проницаемо для ветров, которые постоянно разъединяют и разрывают связные части воздуха, крутя и вертя их в остальном воздухе. Итак, разлитый в подобном воздухе дух оказался бы расчлененным, или, вернее, рассеянным и раздробленным вместе с рассеянием воздуха, в котором он разлит.. Может ли дух говорить или нет? Если мы хотим выяснить, может ли дух говорить или нет, сначала необходимо определить, что такое звук голоса и как он порождается. И мы скажем так: звук голоса есть движение воздуха, трущегося о плотное тело, или трение плотного тела о воздух, что то же самое. Подобное трение плотного тела о разреженное уплотняет эту разреженность и рождает сопротивление; точно так же быстро и медленно движущиеся разреженные тела взаимно уплотняют друг друга при соприкосновении, порождая звук или величайший грохот, таков звук или шум, который порождается одним разреженным телом, движущимся медленно в другом'разрешенном теле, например большое пламя, рождающее звук в-воздухе. Величайший грохот, производимый одним разреженным телом в другом, получаемся топа, когда быстро движущееся разреженное тело проникает в неподвижное разреженное, например пламя огня, выходящее из пушки и гонимое в воздух; таково же пламя, выходящее из тучи и ударяющее о воздух, порождая молнии. Вот почему мы скажем, что дух не может производить звуки голоса без движения воздуха, а возт.\\а в нем нет. и он не может выгонять его из себя, коль скоро он его не имеет. А если он хочет приводить в движение тот воздух, по которому он разлит, то необходимо ему увеличиваться в объеме, а этого он сделать не может, не имея пространственной величины Научись сохранять здоровье, что тебе тем более удастся, чем более будешь беречься врачей, ибо составы их вид алхимии, о которой написано книг не меньшее число, чем о медицине. Надобно понять, что такое человек, что такое жизнь, что такое здоровье и как равновесие, согласие стихий, его поддерживает, а их раздор его разрушает и губит. 115
Тот, кто порочит высшую достоверность математики, тот питается сумбуром и никогда не заставит умолкнуть противоречия софистических наук, которые учит вечному крику Те, кто сокращает чужие произведения, наносят оскорбление не только познанию, но и любви, ибо любовь есть дочь познания и она тем горячее, чем познание достовернее. Достоверность же эта рождается от исчерпывающего познания всех тех частей, которые вместе составляют предмет, достойный любви. Какая цена человеку, который, укорачивая части того, о чем он притязает дать исчерпывающее понятие, отбрасывает большую долю того, что составляет целое? Правда, что нетерпеливость, мать глупости, хвалит краткость; казалось бы, таким людям некогда составить полное понятие об одном частном предмете, каковым является человеческое тело. А потом хотят они дать в сокращении мысль бога, которая объемлет вселенную, развешивают и размельчают ее на бесконечные части, словно анатомируя ее! О глупость человеческая! Не замечаешь ли ты, что весь свой век ты провела сама с собою, и еще не имеешь понятия о том, чем ты более всего владеешь, т. е. о своем безумии? И ты хочешь потом вместе с толпой софистов обманывать себя и других, презирая математические науки, в которых содержится истинное понятие о вещах, ими охватываемых, и потом хочешь ты увлечься чудесами, писать и тавать понятие о том, что человеческая мысль неспособна вместить и что не может быть подтверждено никаким примером, почерпнутым из природы; и тебе кажется, что ты сотворила чудеса, когда ты испортила произведение какого-нибудь глубокомысленного ума, не замечая, что ты впадаешь в ту же ошибку которую совершает тот, кто лишает растение красоты его ветвей, полных листвы, вместе с благоуханными цветами и плодами, а затем доказывает, что вместо этого растения надлежит сделать голые таблицы <:■.->- Влюбленный в практику без науки словно кормчий, ступающий на корабль без руля или компаса; он никогда не уверен, куда плывет. Всегда практика должна быть воздвигнута на хорошей теории, вождь и врата которой - перспектива, и без нее ничего хорошего не делается ни в одном роде живописи. Наука — полководец, и практика солдаты. Многие будут считать себя вправе упрекать меня, указывая, что мои доказательства идут вразрез с авторитетом некоторых мужей, заслуживающих великого почета, согласно их незрелым суждениям, они не замечают, что мои дела родились из простого и чистого опыта, который есть истинный учитель. Правила эти являются тем основанием, которое позволяет тебе распознавать истину и ложь, а это является причиной, позволяющей людям направлять свои надежды лищь на вещи возможные, стремясь к ним с большей сдержанностью. Благодаря этим правилам, ты не окутан неведением, которое привело бы к тому, что ты, не получая результата, в отчаянии отдался бы меланхолии. Эти люди не понимают, что, как Марий ответил римским патрициям, я мог бы так ответить им, говоря: «Вы, что украсили себя чужими трудами, вы не хотите признать за мною права на мои собственные». Скажу, что, не имея книжного образования, я не смогу хорошо сказать то, о чем хочу трактовать. Не знают они, что мои предметы более, чем из чужих слов, должны быть почерпнуты из опыта, который был наставником тех, кто хорошо писал; так и я беру его себе в наставники и во всех случаях на него 6yiy есьпаться. Хотя бы я и не \мел хорошо, как они, цитпронать авторов, я буду цитировать гораздо более достойную вещь, ссылаясь па опыт, наставника их наставников. Они расхаживают чванные и напыщенные, разряженные и разукрашенные не своими, но чужими трудами, а в моих мне же самому отказывают; а если меня, изобретателя, презирают, насколько более должны быть порицаемы сами не изобретатели, а трубачи п пересказчики чужих произведений! 116
Книги Родословная Веселого Роджера «.Пиратство связано в нашем сознании с определенным набором стереотипов. Сундуки с золотом, зарытые на необитаемых островах, * черный флаг — «Веселый Роджер», бочонки с ромом и одноглазый капитан. Эти стереотипы — своеобразная смесь исторической действительности и литературных напластований, питающихся легендами и творящих легенды». Да, легенды... А все-таки жаль, что книга Игоря Мо- жейко написана так поздно: попадись она мне в руки лет сорок назад, моя жизнь, без сомнения, сложилась бы иначе. Я убежал бы в пираты. Подумать только! Все это - и бочонки, и золото, и загадочные безлюдные острова было на самом деле. Правда, прославленный Джолли Роджер, как выяснилось, обязан своим именем отнюдь не тому весельчаку с пустыми глазницами вместо глаз, чья оскаленная физиономия, подпираемая двумя обглоданными костями, некогда осеняла неунывающую брагию, воспетую Робертом Стивенсоном. Про псхожюнис пиратского вым- [ I И \\ [> ж i n I. о В Индийском океане. Очерки истории пиратства в Индийском океане и Южных морях (XV XX века). Ilti II;i\ki Г ]«mn;iw |х i.i к ни я IHi 1 ОЧНОЙ .IHU'p.-L I \ ]>Ы. VV. I >.y. .ч.ч<. сипела было другим. Да и сама эта братия не во всем была похожа на мрачных, обветренных, устрашающе живописных н всегда обворожительных бандюг, о которых мы грезили в дни юности, сидя где-нибудь на берегу Клязьмы. И все же это было. И даже продолжалось - хотя уже совсем по-другому — вплоть до нашего времени. Определить жанр новой книги Можейко, необычной и по замыслу, и по исполнению, невозможно. Что это - научная история пиратства? Руководство, как стать флибустьером, корсаром, при- ватиром, буканьером, капитаном рейдера или как там еще назывались эти специалисты? (Пиратство, подобно другим профессиям, выработало свою профили зацию.) Или это альманах приключений, собрание занимательных анекдотов из жизни джентльменов удачи тридцати морей и пяти столетий? Ответить можно так: это — история, переписанная пером художника. Ни одна подробность, ни одно имя в книге Можейко не вымышлены. Но она замечательна не только тем, что представляет собой единственный в нашей историко- географической литературе свод документированных сведений о морском разбое, о роли, которую сыграло пиратство в развитии международных отношений, в военном делг, экономике и даже науке еиежду «делом» пираты СОЫ.П1Н-1ЛИ немало географических открытий, а имя знаменитого корсара сэра Фрэнсиса Дрэйка, «моего T;ppoForo пирата», как на- зы *ала его английская королева, украшает карты мира и, пожалуй, не менее попу лярно, чем имена Васко да Гама, Джеймса Кука или Витуса Беринга). Прелесть этой книжки (изданной, к сожалению, в тусклой бумажной обложке и с плохо воспроизведенными иллюстрациями) в том, что это в одно и то же время научная монография и документальный роман, история в самом серьезном смысле- слова и литературное произведение, созданное мастером слова. Читатель нашего журнала может заметить: ну хорошо, а химия? Что общего между романтикой грабежа и нашей наукой? Согласен, не так много общего. И все-таки: пиратство, этот своеобразный отрицательный компонент мировой торговли, бурно развивающейся после эпохи великих географических открытий, на свой лад способствовало освоению того, что позднее стало называться источниками химического и лекарственного сырья. Кора хинного дерева, индийская конопля, индиго, мускус, пряности доставлялись в Европу ес/Ги не благодаря мррским разбойникам, то по крайней мере при их живейшем участии. Это может показаться шуткой, но, как говорится, на то и щука в море, чтоб карась не дремал. ...Получив в подарок книгу о пиратах, я решил про себя, что она пригодится для будущих внуков. Но, когда я прочел первую страницу, за ней вторую, за ней следующую, я понял: эту книгу я никому не отдам. Эта книга для меня. Надеюсь, что и для вас, дорогой читатель. Г. ШИНГАРЕВ 117
->v ->- *«*&0* — Я расскажу эту историю без утайки, в точности так, как все произошло, потому что все мы, мужчины, небезгрешны в таких делах. Хотя я счастлив в браке и по- прежнему люблю жену, временами я влюбляюсь в незнакомых женщин. Я останавливаюсь перед красным светофором, бросаю взгляд на девушку в остановившемся рядом такси — и готово, влюбился. Я еду в лифте и пленяюсь юной машинисткой, которая поднимается вместе со мной, держа в руке стопку фирменных бланков. На десятом этаже она выходит и вместе с бланками уносит мое сердце. Помню, 118
как однажды в автобусе я влюбился в красотку, словно сошедшую с обложки модного журнала. В руках у нее было неотправленное письмо, и я украдкой старался прочесть адрес. А какой соблазн случайные звонки по телефону! Раздается звонок, вы снимаете трубку, и женский голос говорит: — Попросите, пожалуйста, Дэвида. В доме нет никаких Дэвидов, и голос явно незнакомый, но такой волнующий и милый. За две секунды я успеваю насочинять, как я назначаю этой девушке свидание, встречаюсь с ней, закручиваю роман, бросаю жену и оказываюсь на Капри, где мы упиваемся греховным счастьем. После этого я говорю: — А какой номер вы набрали? Когда я вешаю трубку, мне стыдно взглянуть на жену, я чувствую себя изменником. Звонок, который раздался в моей конторе на Мэдисон 509, вовлек меня именно в такую ловушку.. Мои служащие — бухгалтерша и секретарша — ушли обедать, и я сам снял трубку стоявшего на моем столе телефона. Чей-то милый голосок с неимоверной быстротой затараторил: — Здравствуй, Дженет. Дженет, милая, ты знаешь, я нашла работу. Такая чудная контора, сразу за углом на Пятой авеню, там, где старое здание Тиффани. Работать буду с девяти до четырех. У меня свой стол в маленькой комнатке с окошком, и представляешь, она целиком в моем распоряжении, я... — Простите,— сказал я, после того, как вволю нафантазировался.— Какой номер вы набрали? — Господи боже! Ну, конечно, не ваш! — Боюсь, что все-таки мой. А — В таком., случае простите, что побеспокоила. — Ну что вы! Поздравляю с новой работой. Она засмеялась. — Большое спасибо. Послышались гудки. У моей незнакомки был такой чудный голосок, что я решил отправиться с ней на Таити, а не на Капри. Тут опять зазвонил телефон. И снова тот же голосок: — Дженет, милая, это Пэтси. Представляешь, только что звонила тебе, а попала совсем не туда. И вдруг ужасно романтичный голос... — Благодарю вас, Пэтси. Вы опять попали не туда. — Господи! Снова вы? — Угу. — Это ведь Прескотт 9-32-32? — Ничего похожего. Это Плаза 6-50-00. — Просто не представляю, как я могла набрать такой номер. Видно, я совсем поглупела от радости. — Скорее, просто разволновались. — Пожалуйста, простите. — С удовольствием,— ответил я.— У вас, по-моему, тоже очень романтичный голос, Пэтси. На этом разговор закончился, и я отправился обедать, повторяя в уме номер: Прескотт 9-32-32... Вот позвоню, попрошу Дженет и скажу ей... что я ей скажу? Об этом я не имел понятия. Я знал лишь, что ничего подобного не сделаю, и все же ходил в каком-то радужном тумане. Только вернувшись в контору, я стряхнул наваждение. Надо было заняться делами. Подозреваю все же, что совесть у меня была нечиста: жене я ничего не рассказал. До того как выйти за меня замуж, моя жена служила у меня в конторе, и до сих пор я рассказываю ей все наши новости. Так было и в этот раз, но о звонке Пэтси я умолчал. Как-то, знаете, неловко. ♦ До того неловко, что на следующий день я отправился в контору раньше обычного, надеясь утихомирить укоры совести сверхурочной работой. Никто из моих девушек еще не пришел, и отвечать на звонки должен был я сам. Примерно в полдевятого зазвенел телефон, и я снял трубку. 119
— Плаза 6-50-00,— сказал я. Последовало мертвое молчание, которое меня взбесило. Я лютой ненавистью ненавижу растяп-телефонисток, принимающих по нескольку вызовов сразу и заставляющих абонентов ждать, пока их соизволят соединить. — Эй, девушка, черт вас возьми! — сказал я.— Надеюсь, вы меня слышите. Сделайте одолжение, впредь не трезвоньте до того, как сможете соединить меня с тем, кто звонит. Что я вам, мальчик? И в тот самый миг, когда я собирался шмякнуть трубку, испуганный голосок сказал: — Простите. — Пэтси? Снова вы? — Да, я,— ответила она. Сердце у меня екнуло: я понял, понял, что этот звонок уже не мог быть случайным. Она запомнила мой номер. Ей захотелось еще раз поговорить со мной. — Доброе утро, Пэтси,— сказал я. — Какой вы сердитый! — Боюсь, что я вам нагрубил. — Нет, нет. Виновата я сама. Все время вас беспокою... Не знаю, почему так получается, но всякий раз, когда я звоню Джен, я попадаю к вам. Наверно, наши провода где-то пересекаются. — В самом деле? Очень жаль. А я надеялся, что вам захотелось услышать мой романтичный голос. Она рассмеялась. — Ну, не такой уж он романтичный. — Я с вами грубо говорил. Мне бы очень хотелось как-то загладить свою вину. Вы позволите угостить вас сегодня обедом? — Спасибо, нет. — Ас какого числа вы приступаете к работе? — Уже с сегодняшнего. До свидания. — Желаю вам успеха, Пэтси. После обеда позвоните Джен и расскажите мне, как вам работается. Я повесил трубку, не совсем уверенный, пришел ли я так рано движимый трудовым энтузиазмом или в надежде на этот звонок. Второе, если уж говорить честно, представлялось мне более правдоподобным. Человек, вступивший на скользкую стезю обмана, внушает подозрения даже самому себе. Словом, я был настолько собой недоволен, что вконец заездил своих помощниц. Вернувшись после обеда, я спросил у секретарши, звонил ли кто-нибудь. — Только из бюро ремонта телефонов,— ответила она.— Какие-то неполадки на линии. Значит, и сегодня утром Пэтси звонила случайно, подумал я, а не потому, что ей хотелось поговорить со мной. Я отпустил обеих девушек домой в четыре — в виде компенсации за утренние придирки (во всяком случае, себе я объяснил это так). С четырех до половины шестого я слонялся по конторе, ожидая звонка Пэтси, и до того размечтался, что самому стало стыдно. Отхлебнув малость из последней бутылки, которая оставалась после встречи рождества у нас в конторе, я хлопнул в сердцах дверью и пошел к лифту. В тот момент, когда я нажимал на кнопку, я услышал, что в конторе звонит телефон. Я как сумасшедший бросился назад (ключ от двери был еще у меня в руках) и схватил трубку, чувствуя себя последним идиотом. Я попытался замаскировать свое волнение шуткой. — Прескотт 9-32-32,— запыхавшись, произнес я. — Извините,— сказал голос моей жены.— Я не туда попала. Что я мог ответить? Пришлось прикусить язык. Я стал ждать ее вторичного звонка, обдумывая, каким голосом мне говорить, чтобы она не догадалась, что за минуту до этого уже разговаривала со мной. Я решил держать трубку как можно дальше ото рта, и когда телефон зазвонил, осторожно снял трубку и, отставив руку, стал отдавать
энергичные приказы отсутствующим подчиненным; затем, поднеся трубку ко рту, небрежно произнес: — Алло. — Господи, до чего же вы важный! Прямо генерал. — Пэтси?! — Сердце гулко ударило в моей груди. — Боюсь, что так. — Кому же вы звоните: мне или Джен? — Разумеется, Джен. С этими проводами какой-то кошмар творится. Мы уже звонили в бюро ремонта. — Знаю. Как вам работается на новом месте? — Ничего... По-моему, ничего. Шеф рычит совсем как вы. Я его боюсь. — И напрасно. Поверьте моему опыту, Пэтси. Когда кто-то очень уж орет, знайте, что он чувствует себя неуверенно. — Я что-то не поняла. — Допустим, ваш начальник занимает слишком высокий пост и сам понимает, что не тянет. Вот он и строит из себя важную птицу. — По-моему, это не так. — А может быть, вы ему нравитесь, и он боится, как бы это не отразилось на служебных делах. Он, может быть, покрикивает на вас просто для того, чтобы не быть слишком любезным. — Сомневаюсь. — Почему? Разве вы непривлекательны? — Об этом не меня нужно спрашивать. — У вас приятный голос. — Благодарю вас, сэр. — Пэтси,— сказал я.— Я мог бы дать вам немало полезных и мудрых советов. Ясно, что сам Александер Грэм Белл сулил нам встретиться. Чего же ради мы противимся судьбе? Пообедаем завтра вместе. — Боюсь, мне не удастся... — Вы условились обедать с Дженет? — Да- — Значит, вам нужно обедать со мной. Я все равно выполняю половину обязанностей Дженет: отвечаю вместо нее на телефонные звонки. А где награда? Жалоба телефонному инспектору? Разве это справедливо, Пэтси? Мы с вами съедим хотя бы полобеда, а остальное вы завернете и отнесете Дженет. Пэтси засмеялась. Чудесный был у нее смех. — Я вижу, вы умеете подъехать к девушке. Как ваше имя? — Говард. — Говард — а как дальше? — Я хотел задать вам тот же вопрос. Пэтси, а дальше? — Но я первая спросила. — Я предпочитаю действовать наверняка. Либо я представлюсь вам, когда мы встретимся, либо останусь анонимом. — Ну хорошо,— ответила она.— Мой перерыв с часу до двух. Где мы встретимся? — На Рокфеллер Плаза. Третий флагшток слева. — Как величественно! — Вы запомните? Третий слева. — Да, запомню. — Значит, завтра в час? — Завтра в час,— сказала Пэтси. — Вы меня легко узнаете: у меня в носу серьга. Ведь я дикарь, у меня нет фамилии. Мы рассмеялись, и разговор был закончен. Я не мешкая выкатился из конторы, чтобы меня не застиг звонок жены. Совесть покалывала меня и в этот вечер, но я кипел от возбуждения. Еле уснул. На следующий день ровное в час я ждал у третьего флагштока слева на Рокфеллер Плаза, приготовляя в уме искрометный диалог и одновременно стараясь выглядеть как можно импозантнее. Я полагал, что Пэтси, прежде чем подойти, непременно оглядит меня украдкой.
Пытаясь угадать, которая из них Пэтси, я внимательно рассматривал всех проходивших мимо девиц. Нигде на свете нет такого множества красивых женщин, как на Рокфеллер Плаза в обеденный час. Их здесь сотни. Я придумал целую обойму острот. А Пэтси все не шла. В половине второго я понял, что не выдержал экзамена. Она, конечно, заглянула на Рокфеллер Плаза и, увидев меня, решила, что продолжать со мной знакомство не стоит. Никогда в жизни не был я так унижен и зол. В конце дня моя бухгалтерша отказалась от места, и, говоря по совести, я не могу ее винить. Ни одна уважающая себя девушка не стала бы терпеть такого обращении. Я задержался, чтобы позвонить в бюро по найму с просьбой прислать новую бухгалтершу, и лаялся с ними добрых полчаса. В шесть зазвонил телефон. Это была Пэтси. — Кому вы звоните: мне или Джен? — сердито спросил я. — Вам,— ответила она ничуть не менее сердито. — Плаза 6-50-00? — Нет. Такого номера не существует, и вы отлично это знаете. Я позвонила Джен, надеясь, что пересекающиеся провода снова соединят меня с вами. — Как прикажете понять ваши слова о том, что моего номера не существует? — Уж не знаю, что за странная у вас манера шутить, мистер Дикарь, но, по-моему, это просто подлость... Продержали меня целый час на площади, а сами не пришли. Как вам не совестно! — Вы меня ждали целый час? Неправда. Вас там не было. — Нет, я была, и вы меня обманули, как дуру. — Пэтси, это невозможно. Я вас прождал до половины второго. Когда вы пришли? — Ровно в час. — Значит, произошла какая-то ужасная ошибка. Вы точно все запомнили? Третий флагшток слева? — Да. Третий слева. — Может быть, мы с вами перепутали эти флагштоки? Вы не представляете себе, Пэтси, милая, как я расстроен. — Я вам не верю. — Как мне вас убедить? Я ведь и сам решил, что вы меня одурачили. Я весь день так бесновался, что в конце концрв от меня ушла бухгалтерша. Вы, случайно, не бухгалтер? — Нет. Кроме того, у меня есть работа. — Пэтси, я прошу вас, пообедайте завтра со мной, только на этот раз условимся так, чтоб ничего не перепутать. — Право не знаю, есть ли у меня желание... — Ну, пожалуйста, Пэтси. Кстати, объясните, отчего вы вдруг решили, что номера Плаза 6-50-00 не существует? Что за чушь! — Я совершенно точно знаю, что его не существует. — Как же я с вами говорю? По игрушечному телефону? Она засмеялась.— Скажите мне ваш номер, Пэтси. — Э, нет. С номерами будет то же, что с фамилиями; я не скажу вам своего, покуда не узнаю ваш. — Но вы же знаете мой номер. — Нет, не знаю. Я пробовала к вам сегодня дозвониться, и телефонистка сказала, что даже коммутатора такого нет. .Она... — Она сошла с ума. Мы все это обсудим завтра. Значит, снова в час? — Но никаких флагштоков. — Хорошо. Вы, помнится, когда-то говорили Джен, что ваша контора сразу за углом от старого здания Тиффани? — Да. — На Пятой авеню? — Ну да. — Так вот, я буду ждать вас завтра ровно в час там на углу. — И не советую вам меня подводить. — Пэтси... — Что, Говард? — Вы даже еще милее, когда сердитесь. 122
На следующий день лил проливной дождь. Я добрался до юго-восточного угла Тридцать седьмой и Пятой, где возвышается старое здание Тиффани, и проторчал под дождем добрый час — до без четверти второго. Пэтси снова не явилась. У меня не укладывалось в голове, как могла эта девчонка так ловко водить меня за нос. Потом я вспомнил ее нежный голосок и милую манеру выговаривать слова, и у меня мелькнула слабая надежда, что она побоялась выйти на улицу из-за дождя. Может быть, она даже звонила мне, чтобы предупредить, но не застала. Поймав такси, я вернулся в контору и с порога, не раздеваясь, спросил — не звонил ли кто в мое отсутствие? Мне не звонили. Расстроенный и возмущенный, я спустился вниз и зашел в бар на углу Мэдисон Авеню. Заказал себе виски, чтобы согреться после дождя, пил, строил догадки, предавался неопределенным мечтам и через каждый час звонил в контору. Один раз какой-то бес толкнул меня, и я набрал Прескотт 9-32-32: хотел поговорить хоть с Дженет. Но тотчас услышал голос телефонистки: — Назовите, пожалуйста, номер, по которому вы звоните. — Прескотт 9-32-32. — Прошу прощения. У нас не зарегистрирован такой индекс. Будьте добры, еще раз сверьтесь с вашим справочником. Ну что ж, поделом мне. Я повесил трубку, заказал еще порцию виски, потом еще, потом вдруг оказалось, что уже половина шестого, и, прежде чем отправиться домой, я решил в последний раз звякнуть в контору. Набрал свой номер. Раздался щелчок, и мне ответил голос Пэтси. Я сразу его узнал! — Пэтси?.. — Кто это говорит? — Говард. Для чего вы забрались ко мне в контору? — Я у себя дома. Как вы узнали мой номер? — Сам не знаю. Я звонил к себе в контору, а попал к вам. Наверно, наши провода барахлят в обе стороны. — У меня нет охоты с вами разговаривать. — Еще бы, вам стыдно разговаривать со мной. — Что вы имеете в виду? —- Послушайте, Пэтси. Вы безобразно со мной поступили. Если вам хотелось отомстить, вы могли хотя бы... — Как я с вами поступила? Да это же вы обманули меня. — О-о, бога ради, давайте уж хоть сейчас обойдемся без этих шуток. Если я вам неинтересен, куда порядочней сказать мне правду. Я вымок до нитки на этом проклятом углу. Мой костюм до сих пор не просох. — Как это вымокли до нитки? Почему? — Да очень просто! Под дождем! — рявкнул я.— Что в этом удивительного? — Под каким дождем? — изумленно спросила Пэтси. — Бросьте дурачиться. Под тем самым дождем, который льет весь день. Он и сейчас хлещет. — Мне кажется, вы сошли с ума,— испуганно сказала Пэтси.— Сегодня ясный, совершенно безоблачный день, и солнце светит с самого утра. — Здесь в городе? — Конечно. — И вы видите безоблачное небо из окна своей квартиры? — Да, разумеется. — Солнце светило весь день на Тридцать седьмой и на Пятой? — На какой это Тридцать седьмой и Пятой? — На тех самых, что пересекаются у старого здания Тиффани,— сказал я раздраженно.— Вы ведь около него работаете, сразу за углом. — Вы меня пугаете,— сказала Пэтси шёпотом.— Нам... давайте лучше кончим этот разговор. — Почему? Что вам еще не слава богу? — Так ведь старое здание Тиффани — на Пятьдесят седьмой и Пятой. — Здравствуйте! Там новое. — Да нет же, старое. Вы разве забыли, что в сорок пятом году им пришлось переехать на новое место? 123
— На новое место? — Конечно. Из-за радиации дом нельзя было отстроить на прежнем месте. — Из-за какой еще радиации? Что вы тут мне... — Там ведь упала бомба. Я почувствовал, что по моей спине пробежал странный холодок. Может быть, я простыл под дождем? — Пэтси,— сказал я медленно.— Все это очень... странно. Боюсь, что перепуталось нечто поважнее телефонных проводов. Назовите мне ваш телефонный индекс. Номер не нужен, только индекс. — Америка 5. Я пробежал глазами список индексов, вывешенный в телефонной кабине: АКаде- мия 2, АДирондайк 4, АЛгонкин 4, АЛгонкин 5, АТуотер 9... АМерики там не было. — Это здесь, в Манхэттене? — Ну, конечно. А где же еще? — В Бронксе,— сказал я.— Или в Бруклине. Или в Куинсе. — По-вашему я стала бы жить в оккупационных лагерях? У меня перехватило дыхание. — Пэтси, милая, извините меня: как ваша фамилия? Мне кажется, мы с вами оказались в совершенно фантастических обстоятельствах, и, пожалуй, нам лучше не играть в прятки. Я — Говард Кэмпбелл. Пэтси тихонько охнула. — Как ваша фамилия, Пэтси? — Симабара,— сказала она. — Вы японка? — Да. А вы янки? — Совершенно верно. Скажите, Пэтси... Вы родились в Нью-Йорке? — Нет. Наша семья приехала сюда в сорок пятом... с оккупационными войсками. — Понятно. Значит, Штаты проиграли войну... и Япония... — Ну, конечно. Это исторический факт. Но, Говард, это же нас с вами совершенно не касается. Я здесь, в Нью-Йорке. Сейчас тысяча девятьсот шестьдесят четвертый год. Сейчас... — Все это так, и мы оба в Нью-Йорке, только я в одном Нью-Йорке, а вы в другом. У вас светит солнце, и дом Тиффани на другом месте, и это вы сбросили на нас атомную бомбу, а не мы на вас, вы нас разбили и оккупировали Америку.— Я истерически расхохотался.— Мы с вами живем в параллельных временах, Пэтси. Я где-то читал, что это может быть... Одним словом, ваша история и моя не совпадают. Мы в различных мирах. — Я вас не понимаю. — Неужели? Вот послушайте: каждый раз, когда мир в своем движении вперед достигает какой-то развилки, он — ну, как бы это вам сказать? — расщепляется. Идет дальше двумя путями. И эти миры сосуществуют. Вы никогда не пытались представить себе, что случилось бы с миром, если бы Колумб не открыл Америку? А ведь он где-то существует, этот другой мир, в котором не было Колумба, существует параллельно с тем миром, где Америка открыта. И может, даже не один такой мир, а тысячи разных миров сосуществуют бок о бок. Вы из другого мира, Пэтси, из другой истории. Но телефонные провода двух различных миров случайно скрестились. И я пытаюсь назначить свидание девушке, которая, простите, не существует... для меня. — Но, Говард... — Наши миры параллельны, но они различны. У нас разные индексы телефонов, разная погода. И война кончилась для нас по-разному. В обоих мирах есть Рокфеллер Плаза, и мы оба, вы и я, стояли там сегодня в час дня, но как безумно далеки мы были друг от друга, Пэтси, дорогая, как мы далеки... В этот момент к нам подключилась телефонистка и сказала: — Сэр, ваше время истекло. Будьте добры уплатить пять центов за следующие пять минут. Я поискал в кармане мелочь. 124
— Вы еще здесь, Пэтси? — Да, Говард. — У меня нет мелочи. Скажите телефонистке, чтобы она позволила нам продолжить разговор в кредит. Вам нельзя вешать трубку. Нас могут разъединить навсегда. Ведь у нас начали чинить линию, и у вас там тоже, рано или поздно наши провода распутают. Тогда мы навсегда будем отрезаны друг от друга. Скажите ей, чтобы позволила нам говорить в кредит. — Простите, сэр,— произнесла телефонистка,— но мы так никогда не делаем. Лучше повесьте трубку и позвоните еще раз. — Пэтси, звоните мне, звоните, слышите? Позвоните Дженет! Я сейчас вернусь в контору и буду ждать звонка. — Ваше время истекло, сэр. — Пэтси, какая вы? Опишите себя. Скорее, милая. Я... И монеты с отвратительным грохотом высыпались в лунку. Телефон молчал, как мертвый. Я вернулся в контору и ждал до восьми часов. Она больше не звонила или не смогла позвонить. Я целую неделю просидел у телефона, отвечая вместо секретарши на все звонки. Но Пэтси исчезла. Где-то, может быть, в ее, а может, в моем мире починили перепутанные провода. Перевод Е. КОРОТКОВОЙ Короткие заметки Не такие уж моржи С наступлением осени пустеют пляжи: мало удовольствия раздеваться на холодном ветру и лезть в леденящую воду. А уж о том, чтобы потом мокрым вылезать на берег, и подумать страшно. Тем не менее существует немало любителей купания в холодной воде; некоторые же «моржи» плавают даже в самые жестокие морозы, одним своим видом вызывая у не столь закаленных зрителей неудержимую дрожь. Конечно, сами «моржи» утверждают, что получают от ледяной ванны несказанное удовольствие. Но каков объективный предел пребывания человека в воде, находящейся на грани замерзания? Ответ на этот вопрос удалось получить, наблюдая за большой группой «моржей», купавшихся на морозе до минус 22°С. Естественно, главным критерием получаемого ими удовольствия служила продолжительность пребывания в воде. Оказалось, что она не так уж велика — в среднем около двух минут, но не более пяти. А когда «моржей» попросили терпеть холод до последней крайности, они в большинстве случаев прекращали процедуру через пять минут, и лишь один из десяти зимних купальщиков переносил вдвое большее длительное охлаждение. Затем чувство холода становилось столь сильным, что переходило в чувство боли. В этом, конечно, нет ничего удивительного. При зимнем купании потери тепла становятся столь значительными, что организму приходится использовать все внутренние ре сурсы для сохранения температуры жизненно важных органов. Достаточно сказать, что всего за одну минуту пребывания в ледяной воде потребление кислорода возрастает почти в пять раз! А ведь запасы биохимического топлива не безграничны... Так что даже очень тренированному человеку не все доступно, что доступно обыкновенному, но зато настоящему моржу. В. ДОБРЯКОВ 125
Звезды на небе и жизнь на Земле Пишут, что. В старину люди очень пугались, когда ви дели на небе «знамения» например, кометы; древние хроники донесли до нас вести о панике,охватывавшей людей при вспышках сверхновых звезд... Одно время ученые весьма скептически относились к возможности влияния космических процессов на земные явления, счи тая это ^истым суеверием. Но теперь уже не подлежит сомнению, что процессы, протекающие, например, на Солнце, оказывают с иль нейшее воздействие на биосферу Земли. И вот новая гипотеза, связывающая происходившие в прошлом катастрофические изменения земного климата и земной жи>< ни со вспышками близких сверхновых. Если взрыв сверхновой звезды происходит на сравнительно недалеком расстоянии от нашей планеты, около 30 световых лет, то на Землю должен обрушиться шквал энергии до 10° эрг на квадратный сантиметр. В верхних слоях атмосферы эта энергия может вызвать образование окислов азота; в свою очередь, окислы азота, как известно, способствуют разрушению озона. А уменьшение концентрации озона, а тем более, его полное исчезновение, неизбежно приведет к тому, что поверхность Земли начнет облучаться жестким солнечным ультрафиолетом, смертельным для всего живого. Но и этого еще мало. Воздействие сверхновой на слой атмосферного озона может привести также к серьезному изменению климата. Дело в том, что озон ие только защищает нас от губительной радиации, но и содействует поддержанию теплового баланса, так как поглощает лучистую энергию. Если озона вдруг станет меньше, или же он исчезнет вообще, среднегодовая температура земной поверхности заметно уменьшится; еще более сильно уменьшится и температура верхних слоев атмосферы. Все это, вместе взятое, неизбежно приведет к резкому похолоданию и, как следствие, к оледенению планеты. Проверить эту гипотезу затруднительно, потому что в историческое время сверхновые не взрывались неподалеку от Земли. Одно несомненно: существующий сегодня слой озона жизненно необходим нашей планете, и поэтому призывы охранять атмосферу от загрязнений, способных разрушить озонный щит, имеют весьма вескую основу М. БАТАРЦЕВ ...тетракарбонилкобальтгид- рид может служить катализатором синтеза эта нега из водяного газа, получаемого из каменного угля (Агентство ЮПИ, 1 1 июня 1978 г.)... ...порфирины, найденные в пепле вулканов, имеют абиогенное происхождение, а не попали в образцы после извержения («Доклады АН СССР . 1978, т. 238, Д«? в, с. 1483).. ...спутник Юпитера Но окружен облаком паров натрия («Science». 1978. т. 199, № 4328, с. 531).. ...в центре галактики М 87 находится черная дыра («New Scientist». 1978, т. 78, № 1098, с. 84).. .. .капли растворов гербицидов, разбрызгиваемых на полях, должны иметь размеры 250 300 мкм («Farmers Weekly», 1978, т. 88, № 14, с. 83).. ...слезы защищают глаза от инфекции («Science News», 1978, т. 113, № 20, с. 328)... ...при нагревании некоторых минералов группы амфиболов выделяется водород («Доклады АН СССР», 1978, т. 238, № 6. с. 1455). . ...курение может нарушать не только краткосрочную, но и длительную память человека («Science News», 1978, т. ИЗ, № 12, с. 181)...
Как муравьи энтомолога перехитрили Правда ли, что человек венец творения и нет ему на Земле равных по интеллекту? Попытки найти разум, хотя бы зачаточный, > наших соседей по планете предпринимаются давно. Но ни обезьяны, ни даже дельфины возлагавшихся на них надежд пока не оправдали. Нет веских доказательств и коллективного разума насекомых — пчел, муравьев, термитов,—якобы превосходящего индивидуальный человеческий. Но считать вопрос закрытым, видимо, рано. Во всяком случае, американский химик, профессор О. А. Баттиста, убежден, что муравьи за тридцать миллионов лет своего существования выработали некий необычайно высокий «инстинктивный интеллект», и даже полагает, что муравьи умнее, чем его скептически настроенный друг-энтомолог, с которым он по этому поводу по всей форме заключил пари. По условиям опыта муравьям предстояло добраться до блюдечка с накрошенными шоколадными конфетами. Блюдечко находилось на столе, ножки стола были погружены в глубокое деревянное корыто, на три четверти наполненное водой, по внешней стенке корыта был нанесен широкий пояс долго сохнущего клея. Энтомолог считал, что насекомым не под силу перебраться через все эти препятствия. Однако вернувшись на дачу через шесть дней — такой максимальный срок отводился муравьям, чтобы решить головоломку, приятели обнаружили, что блюдечко черным-черно от кишащих муравьев. Как удалось насекомым добраться до лакомства? Первые ряды добровольцев мужественно погибли в вязком клее. Зато остальные по телам товарищей преодолели преграду номер один. С водой было проще: из мусора и былинок муравьи выстроили настоящий мост от края корыта до одной из ножек стола. Остальное, как говорится, дело техники. Но и это не в£е. Нашлись самые сообразительные (или самые нетерпеливые) одиночки, которые предпочли путь через потолок. Безошибочно определив точку над конфетами, они падали оттуда в гущу своих пирующих собратьев. ...Уж не потому ли мы до сих пор так и не обнаружили муравьиного интеллекта, что они и в самом деле у шее нас?
M. Б-НОИ, Краснодар: Вопрос о водородной связи не так прост, как может показаться,— ему посвящена, в частности, целая книга в 462 страницы (Дж. К. Пиментел, О. Л. Мак- Клеллан «Водородная связь», М., «Мир», 1964). В. МИЗЕРАСУ, Литовская ССР: Действующий ГОСТ 22360-77 «Шкафы вытяжные для школьных химических кабинетов» не регламентирует материал для остекления, так что, надо полагать, обычное оконное стекло стандарту не противоречит. Е. В. БУРМИСТРОВУ, Московская обл.: Если вас всерьез интересуют формула и физические свойства алкалоида мускарина, ядовитого вещества красного мухомора, то загляните, к примеру, в Краткую химическую энциклопедию. т 3, стр. 342. И. КРИУЛИНУ, Ярославль: Чтобы сделать химический анализ сплава, из которого изготовлена цепочка, придется все же пожертвовать хотя бы одним звеном... С Б. ПОДСИЛЬНОМУ, Шебекино Белгородской обл.: О том, как нанести магнитную дорожку на любительский фильм. подробно рассказано в брошюре В. И. Глухова и А. Т. Куракина ^Техника озвучивания фильма» (М.. «Искусство», 196Q), однако гораздо проще взять магнитофон, купив к нему синхронизирующую приставку. В. Б. АНИКЕЕВУ, Протвино Московской обл.: Для склеивания бумажных моделей наиболее удобны клеи на основе поливинилацетитной дисперсии. Т. Д. АЛЕКСАНДРОВОЙ, Москва: Сообщения о клее «эластосиль нам тоже встречались, но видеть этот клей в магазинах пока не доводилось... A. М. БЕРГУ, Бельцы Молдавской ССР: Надо ли сетовать на то, что редакция дважды не ответила вам, если вы не указывали своего точного адреса - так же, впрочем, как и на этот раз. Е. К САПЕГИНУ. Свердловск: Заглавная буква после латинских названий растений — это первая буква фамилии ученого, давшего видовое название; чаще других встречает ся L, поскольку многие растения первым систематизировал Линней. B. Г. Г-ВУ, Ейск: Черный цвет нельзя получить смешением красок, разные лаки, как правило, совмещать не следует, стены в квартире вполне можно окрашивать масляными красками; а на остальные 17 ваших вопросов — вы уж извините — как нибудь в другой раз... Ш. Д-Я, Грузинская ССР: Предположим, что ради пожарной безопасности изыскали способ, позволяющий превращать бензин в негорючую жидкость; но как тогда быть с авто мобилями? Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, Л. А. Костандов, В. С. Любаров (главный художник), Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, В. М. Соболев, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Б. Багаряцкий, Ю. И. Зварич, М. М. Златковский (художественный редактор), A. Д. Иорданский, О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Супаева (зав. редакцией), Г. М. Файбусович, B. К. Черникова Номер оформили художники: Г. Ш. Басыров, Н. В. Маркова, Е. П. Суматохин, C. П. Тюнин Корректоры Н. А. Горелова, Л. С Зенович Сдано в набор 23.08 1978 г. Подписано в печать 4.10.1978 г. Т 18110 Бумага 70х Ю8 I 16 Печать офсетная Усл. печ. л. 11,2. Уч.-изд. л. 12,5. Бул*. п 4. Тираж 325 000 экз Цена 45 коп. Заказ 1966 АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок: 135-90-20, 135-52-29 Чеховский полиграфический комбинат Союзлолиграфпрома Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, г Чехов Московской обл. © Издательство «Наука» «Химия и жизнь», 1978 г
Для чего моржу мешок? В наше просвещенное время, пожалуй, все знают, что у моржа огромные клыки. Менее известно, что у толстого обитателя Севера небольшие когти на ластах. И уж только дотошным специалистам ведомо, что под кожей холодолюбивого гиганта спрятан мешок: объемистое пустое место, образуемое выпячиванием глотки. Зачем моржу этакая тара? Большинство зоологов сошлись на том, что мешок предназначен не под харчи, а главным образом для воздуха. Моржи наполняют его воздухом не для того, чтобы дольше быть под водой, а чтобы не утонуть: мешок словно надувной спасательный жилет держит на плаву отдыхающего зверя. Однако мешок — это все же мешок, и морж порой складывает туда пропитание. Бывало, что зверобои вытаскивали из мешка груду моллюсков, раздобытых моржом в морской пучине. Зоолог С. А. Соколов видит здесь такую хитрость: на стометровой глубине моржу, чтобы проглотить даже крохотную малявку, надо сделать усилие в триста килограммов. Гортань не способна на такое. Да и не накладно ли так питаться? Здесь-то и выручает мешок — он экономит силы. Протолкнув в него языком неочищенные ракушки, толстяк, выныривая на поверхность, возвращает снедь в рот, очищает, и уж теперь-то глотает по-настоящему, со вкусом. Так что мешок чем-то напоминает скатерть- самобранку. Весьма возможно, что у мешка есть и еще одно предназначение: он может заменить отсутствующее ухо, может служить резонатором звуков, когда под водой моржи делятся новостями. Но тут им сто очков вперед дадут дельфины. Эти интеллигенты моря — самые что ни на есть мешочники. У них по шесть мешков, но не во рту, а за дыхалом. Надув мешки и закупорив ноздри специальными пробками, дельфины беседуют, даже не открывая рта, как заправские чревовещатели: звуки рождаются, когда они меняют давление и гонят воздух из мешка в мешок. Правда, свистнуть интеллигенты моря могут только разгерметизировав себя — при свисте из дыхала идет тоненькая струйка воздушных пузырьков. Любят ли свистеть моржи, науке пока неведомо. Но, согласитесь, их мешок превосходная штука: и поплавок, и склад, и ухо, и приспособление, экономящее силы. Право, не мешок — золото!
;<л Не волнуйте экзаменаторов Тот, кто сдает экзамены, всегда испытывает сильнейшее волнение — стресс. Волнуется студент во время очередной сессии; волнуется и седовласый профессор, сдающий в ГАИ экзамен на право водить автомобиль... В наш век телеметрии не составило особого труда исследовать состояние людей во врем я эк заменационного стресса, оценивая его интенсивность по электрокардиограммам. Эксперимент подтвердил известную истину: чем хуже подготовлен экзаменуемый, тем сильнее он волнуется и тем дольше не может прийти в себя, когда все уже позади. И наоборот: тот, кто уверен в своих силах, держится гораздо, спокойнее и до, и во время, и после экзаменов. Этот эксперимент дал, однако, еще один, немного неожиданный результат. Оказалось, что процедур» экзаменов сказывается и на состоянии самих экзаменаторов — они заметно переживали, если слышали неверный ответ. Но даже если все было в порядке, экзаменаторы тоже не оставались безучастными. Особенно сильно волновались молодые педагоги, и только педагоги с очень большим стажем сохраняли выдержку. Так что, готовясь к экзаменам, думайте, пожалуйста, не только о себе. Помните: экзаменаторы — тоже люди. Я5^Л S/. IN Издательство «Наука» «Химия и жизнь» № 11 1978 г., 128 с. Индекс 71050 Цеиа 45 коп. Уг