Текст
                    химия и жизнь
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР


сжемссмнеШ НЗфЧНеНвНфНИрШС Ш9РИЗН ХРЗДгмии и*ук tttP № а мгуст 1974 Издается с 1965 года ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, Л. А. Костандов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Г. Володин, М. А. Гуревич, В. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломийцева, О. М. Либкин, B. С. Любаров (главный художник), Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники: Б. А. Валит, Ю. А. Ващенко, М. М. Златковскин Существует гипотеза, согласно которой человек произошел от обезьяны благодаря действию радиации и изменений магнитного поля Земли. («Необыкновенное дитя обезьяны», стр. 38) ■ «У нас есть два пути: один заключается в том, чтобы закрыть фабрики, другой состоит в развитии технологии, которая не будет загрязнять реки. Я выступаю за второй путь!» — заявляет президент Национальной Академии наук США Ф. Хэндлер. («Достижения науки будут использоваться более разумно», стр. 31) ■ На счетах, изображенных на обложке журнала, отложено: 1.9.1974. Таким способом редакция напоминает о скором окончании каникул и о приближении учебного года. Для школьников в этом номере, как всегда, — Клуб Юный химик, для студентов— социологический портрет первокурсника. («Человек с проходным баллом», стр. 84) ■ На 2-й странице обложки — глиняная игрушка работы Т. Н. Зоткина из села Аба- шево Пензенской области. Скульптурой из глины сейчас увлекаются многие. Но чтобы глиняные фигурки не трескались и не деформировались, нужно знать несколько нехитрых правил. («Как уберечь глиняного человечка?», стр. 111) ■
•*
Репортаж 3 Иркутская история ПОДРОБНОСТИ ПИСЬМОМ В рассказе о химическом институте— иркутском Институте органической химии Сибирского отделения АН СССР — химии почти не будет. Точнее, не будет подробного анализа работ иркутских ученых, не будет формул и уравнений реакций, не будет описаний синтезов, физических и аналитических методик. На то есть веская причина. Причина эта — патентование. Недавно, каких-то десять-пятнад- цать лет назад, на ученого, который стремился получить авторское свидетельство, многие смотрели косо. Его считали чуть ли не дельцом от науки. Это время прошло. Теперь все понимают и государственную, и личную выгоду от патентования, а патентные группы стали уважаемыми подразделениями во всех институтах. В том числе и в ИРИОХе. Завершив очередное исследование, институт посылает заявку в Комитет по делам изобретений и открытий. Пока придирчивые эксперты тщательно рассматривают каждое предполагаемое изобретение или открытие, и ученые, и мы, журналисты, должны соблюдать сугубую осторожность. Любое неосторожное слово, раскрывающее суть изобретения, может лишить авторов авторства, а нашу страну — приоритета. 1* Любопытная деталь. В одной из лабораторий иркутского института корреспонденту показали белый порошок на листочке фильтровальной бумаги и объяснили, что это новейший медицинский препарат, который проходит сейчас клинические испытания, который, по-видимому, будет признан изобретением. Сам препарат либо лицензию на его производство можно будет продать за рубеж и получить при этом миллионы рублей золотом. Тут же на клочке бумаги ученые набросали несложную химическую формулу препарата. Корреспондент ее запомнил, а потом спросил: — Если я напишу формулу мелом на заборе, и ваши конкуренты из зарубежных фирм узнают эту формулу, сколько им потребуется времени, чтобы препарат синтезировать? Несколько минут посовещавшись, отбросив крайние суждения — «час» и «неделя», — ученые ответили: — Зная формулу, они синтезируют препарат за несколько дней... Вот почему в рассказе о химическом институте нам волей-неволей придется обойтись без химических подробностей. Если они все же заинтересуют специалистов, с иркутским Институтом органической химии недолго списаться. Как говорится, подробности письмом. О ХАРАКТЕРЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ Лишенный подробной химической информации и честно предупрежденный об этом читатель вправе рассчитывать на некую замену. Что же может предложить ему автор? Прежде всего — заголовок обязывает!— собственно иркутскую историю, которая настолько коротка, что укладывается в двух абзацах. Вот она. Основанный в начале шестидесятых годов в рамках Сибирского от-
4 Репортаж деления иркутский Институт органической химии занимался химией ацетилена, изучал вопросы, над которыми работали десятки других лабораторий и институтов, и, по правде говоря, ничем особенно среди них не выделялся — ни оборудованием, ни оригинальностью исследований, ни значительностью результатов. С 1971 года положение изменилось. Помимо традиционного ацетиленового направления, в планы института вошли работы по биологически активным элементоорганиче- ским (в том числе и кремнийоргаии- ческим) соединениям, по химизации рыбного хозяйства, по химии природных соединений и высокотемпературному органическому синтезу. Причем иркутские органики взялись за те вопросы, которые по тем или иным причинам оставались вне поля зрения советских и зарубежных ученых. Кроме исследований глобального значения в ИРИОХе стали решать и сибирские, так сказать, местные проблемы: обогащение руд, охрана Байкала, использование отходов древесины. Обновление тематики, переориентация на самые актуальные научные и технические проблемы не замедлили сказаться. Институт, прежде мало известный даже в нашей стране, стал признанным научным центром. В Иркутск зачастили зарубежные ученые, а фамилии иркутских органиков все чаще стали встречаться в тезисах больших съездов и конференций. Лишь в прошлом году ИРИОХ опубликовал около 200 статей, получил 89 авторских свидетельств. Вот пока и вся иркутская история. «Пока» — потому что для научного центра и три года, и четырнадцать лет (столько существует ИРИОХ)—сроки очень малые. История будет продолжена. А все, с чем читатель ознакомится ниже, не что иное, как иллюстрации и комментарии к уже свершившейся истории. HEY, BALDY, WANNA LOOK LIKE A POODLE? Этот заголовок заимствован у бульварной газеты, которая издается на Гаваях, в Гонолулу. Мы не рискуем дать его крупным шрифтом в русском переводе, ибо заголовок довольно вульгарен: «Эй, лысый, хочешь быть похожим на пуделя?». Впрочем, если быть точным, на слэн- ге «wanna» скорее соответствует нашему «хошь». Статья под столь вульгарным заголовком (автор приносит извинения читателям за его цитирование) посвящена препарату мивал, который создан в Институте органической химии. Помимо жителей Гонолулу, о мивале узнали из своих газет люди из многих других городов мира. Свою лепту в пропаганду препарата, который способствует росту шерсти у животных, а может быть, и волос у людей, внесла и «Химия и жизнь» («Как вывести мохнатую зверушку», 1974, № 1). Иркутский институт буквально завален письмами от зарубежных косметических фирм и частных лиц — обладателей поредевших причесок. «Никогда не думал, что на Земле столько лысых»/—удивляется один из создателей мивала кандидат химических наук Валерий Михайлович Дьяков. (Между прочим: читатели «Химии и жизни», которые откликнулись на сообщение о новом препарате, гораздо чаще озабочены не собственными прическами, а судьбою своих кошек и собак, по тем или иным житейским причинам потерявших шерсть} Но какими бы ни были письма, помимо просьбы прислать хотя бы немного препарата, они непременно содержат призыв: расскажите о мивале подробнее! Хотелось бы, да нельзя. Тот самый белый порошок, формулу кото-
Иркутская история 5 Создатели мивала член-корреслондеит АН СССР М. Г. Воронков (слева) и кандидат химических иаук В. М. Дьяков рого корреспонденту не позволили написать на заборе, и есть мивал. И все же к уже обнародованному можно кое-что добавить. Действие мивала изучили на Иркутской птицефабрике и установили, что он на 12—20% увеличивает яйценоскость кур. Мивал испытали в Большереченском зверосовхозе на красавицах-норках и установили, что их мех становится плотнее, эластичнее, приобретает какой-то особенный блеск. Мивал испытывают в клиниках и уже установили, что он исцеляет некоторые кожные заболевания. Ну, а главное действие мивала — ускорение роста шерсти — корреспондент видел собственными глазами. В маленьком институтском виварии сотни белых мышей, кроликов, морких свинок. Трех свинок — симпатичных зверушек, ставших донельзя мохнатыми от мивала, содержат отдельно. Выпущенные из клетки, они с достоинством прошествовали по полу. Они казались очень важными и гордыми, эти свинки, наверное, благодаря своему пышному одеянию. А может быть, они и впрямь заважничали: слишком много гостей приходило в последние месяцы к их клеткам. Довелось корреспонденту наблюдать и работу врачей-косметологов, которые кропотливо и любовно обрабатывали мивалом головы добровольных пациентов-испытателей. Но пока об этом больше ни слова, чтобы преждевременно не обнадеживать людей с поредевшими прическами. Еще о мивале. Это довольно простое кремнийорганическое соединение, его синтезируют из препаратов, которые уже освоены нашей про-
6 мышленностыо. По общему действию на организм мивал несколько менее токсичен, чем аспирин. И немногим дороже. Механизм действия кремнийорга- нических соединений на живые организмы окончательно еще не установлен. Биологи ИРИОХа анализируют продукты распада мивала в различных биологических субстратах — желудочном соке, плазме крови, моче,— чтобы проследить его путь в организме. Есть рабочая гипотеза, согласно которой мивал способствует сшиванию белковых молекул, ускоряет рост соединительных тканей; эта гипотеза объясняет и бурный рост шерсти, и необычно скорое заживление поврежденной кожи. Между прочим, по мнению М. Г. Воронкова и его коллег, мивал — отнюдь не последнее слово. «Надо бы еще поработать со структурой молекулы. Кое-что изменить, ввести новые заместители. Наверняка удастся найти что-нибудь активнее мивала...» — считает Михаил Григорьевич. Сейчас в ИРИОХе как раз и работают с молекулой, кое-что подвешивают, кое-что убирают... И еще о мивале. Последнее. Недавно стало известно, что высокие фармакологические инстанции переименовали мивал в силимин. ЛАБОРАТОРНЫЕ ГВОЗДИ. ОНИ ЖЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ КОЗЫРИ «Мы с самого начала поставили перед коллективом такую задачу: каждая лаборатория должна иметь свою яркую разработку, своего рода гвоздь, или, если хотите, козырь. Мы требуем, чтобы эти козыри были абсолютно оригинальными, чтобы они были на мировом уровне»,— рассказывает М. Г. Воронков. Задача, мягко говоря, непростая. Но почти все лаборатории ИРИОХа ее уже решили, выполнив яркие и оригинальные исследования, отвеча- Репортаж ющие высоким стандартам современной химической науки. Итак, козыри на стол. С первым, довольно крупным, — с мивалом — мы уже знакомы. Теперь другие. В лаборатории гетероциклических соединений несколько лет изучали и испытывали препараты, позволяющие долгое время хранить свежую рыбу в охлажденной морской воде. Эти работы имеют огромное значение для океанического рыбного промысла: ведь наши рыболовецкие суда заплывают далеко в южные широты, а потом возвращаются домой, пересекая тропики, где рыба, в полном соответствии с пословицей, тухнет с головы. За двое суток суда преодолевают теплый пояс. Если на это короткое время задержать порчу рыбы, на каждом траулере будет получен значительный экономический эффект... Однако довольно о рыбе. Обратимся к другим работам. В лаборатории виниловых соединений под руководством доктора химических наук Бориса Александровича Трофимова создан новый мономер — дивинил- сульфид. Его получают простым и легким путем: из ацетилена и сероводорода в очень мягких условиях. Мономер легко полимеризуется, он достаточно дешев. Может быть, ему уготована счастливая судьба хлорвинила? В лаборатории органических соединений серы методом высокотемпературного органического синтеза — новое слово в старой науке органике— создан целый букет сульфидов, тиолов, тиофенов и других гетеро- атомных органических соединений серы. Это исходные вещества для синтеза термостойких и радиацион- ностойких полимеров, органических полупроводников, присадок к смазочным маслам и топливам, лекарственных препаратов, пестицидов. Подвесив к молекуле аспирина нечто, химики лаборатории элемен-
Иркутская история 7 Л Выпуск опытной партии мивапа тоорганических соединений получили жидкий аспирин, который можно вводить внутривенно. Можно" и дальше один за другим выкладывать лабораторные козыри, но уже сейчас эти заметки грозят превратиться в развернутый тем- план института. НЕПРЕДВЗЯТОСТЬ Класс кремнийоргаиических соединений, из которого вышел мивал, достаточно хорошо известен. Давно замечена и биологическая активность представителей этого класса. Нужно было только «поработать со структурой молекулы, кое-что изменить». Однако предвидеть существенный выигрыш в активности было нельзя — теоретических предпосылок к этому не было. В ИРИОХе иа время отвлеклись от известного и после долгого поиска получили мивал, или, по-теперешнему, силимин. Реакцию сероводорода с ацетиленом полвека назад изучал академик А. Е. Чичибабин и получил при этом тиофен. В двадцатых годах дивинил- сульфид синтезировали из иприта, а в пятидесятых его обнаружили в чесноке. Но получить его простым и дешевым способом, как это сделали в ИРИОХе, никому не удавалось. Мешали канонические представления о механизме присоединения се- русодержащих соединений к тройной связи. В Иркутске на время забыли эти представления и получили дешевый мономер дивинилсульфид. Непредвзятость. Право на сомнение по отношению к каноническим представлениям и старым теориям. Эти качества лежат в основе всех достижений иркутского института. «Надо отвлечься от канонов. Не нужно подбирать крохи от чужого пирога. Если по уши окунешься в
8 Репортаж болото известного, непременно завязнешь в тине старых представлений и пробарахтаешься в ней всю жизнь». Такова позиция химиков ИРИОХа. Что же тут нового? Это давно известно. Только почему-то много еще институтов, лабораторий и отдельных ученых до сих пор сидят в болоте известного. Казалось бы, чего проще — непредвзятость? ПАНЕГИРИК ДИРЕКТОРУ (Тезисы) Много писать о руководителях не принято. Если директор не на месте, его надо гнать или, мягче,— переводить. Если институт работает хорошо, значит, директор честно и квалифицированно делает свое дело. И особо распространяться об этом не к чему. Автор берет на себя смелость нарушить традицию. А чтобы его не упрекнули в излишнем славословии директору, панегирик будет коротким, в виде тезисов. 1. Член-корреспондент АН СССР М. Г. Воронков возглавил институт в 1971 году, и в этом же году наступил перелом, о котором, если читатель помнит, сказано в короткой иркутской истории. 2. Он привез в институт кремний- органическую тематику, которая привела к созданию мивала и других, пока неизвестных читателю препаратов. 3. Он сплотил коллектив: старожилов института и варягов — молодых талантливых химиков, которые приехали в Иркутск вслед за своим руководителем. 4. Он носит на лацкане пиджака значок мастера спорта СССР. Не па шахматам или шашкам, не по туризму или городкам, не по парусному или автомобильному спорту, а по борьбе самбо. 5. Его именем подчиненные не побоялись назвать лохматую морскую свинку. Это, конечно, шутка. Но много ли найдется директоров, которые допускают такие шутки? На этом автор заканчивает краткий панегирик директору, отчетливо сознавая, что многое мог и упустить. На то и тезисы... СО ВСЕЙ РЕЗКОСТЬЮ-О ВНЕДРЕНИИ «Да простят меня практики, но у нас все-таки значительно проще что- нибудь открыть или изобрести, чем внедрить эту новинку», — в сердцах говорил корреспонденту М. Г. Воронков. Об этом сказано-пересказано. И все-таки зло берет, когда узнаешь, что несколько зарубежных фирм предложили ИРИОХу совместно исследовать и выпускать мивал, а наши организации молчат, словно воды в рот набрали. И приходится искать институту звероводческие хозяйства, птицефабрики, овцеводческие совхозы, чтобы пристроить, опробовать свое детище. А надо бы наоборот, надо бы институту отбиваться от практиков: вот вам килограмм порошка, вот вам лабораторные прописи — дальше разбирайтесь сами, мы свое дело сделали... Увы, этого пока нет. И потому директор института мечтает создать на базе ИРИОХа научно-производственный комплекс — творческий союз института с Усолье-Сибирским и Ангарским химическими комбинатами. Так, чтобы новый препарат сразу же после успешных испытаний можно было нарабатывать килограммами и тоннами, а потом продавать за рубеж. И получать за него золото. Все это тоже не новость. Может, и впрямь нельзя (средств на первых порах не хватит) окружить все наши исследовательские институты промышленной заботой и вниманием. Но такие институты', как иркутский ИРИОХ, право же, требует щедрости.
Иркутская история 9 Сейчас институту позарез нужен корпус пилотных установок, чтобы нарабатывать новые препараты и продукты для испытаний. И еще необходим большой виварий с хорошо оборудованными биологическими и биохимическими лабораториями, чтобы не возить образцы на исследования за тысячи километров в Москву и Ленинград. А еще нужны люди. Все необходимые затраты, утверждает директор, составят 4 миллиона рублей на круг. За год-другой они окупятся благодаря одному лишь мивалу. Окупятся шерстью и яйцами. О СЕНСАЦИЯХ В НАУКЕ Принято считать, что наука и сенсация— понятия несовместимые. Науке, мол, только вредит шум вокруг ее достижений. И все же научные сенсации есть и будут всегда: космические полеты, открытия новых комет, синтез гена. Уже упомянутая выше заметка о мивале «Как вывести мохнатую зверушку» была напечатана в «Химии и жизни» под рубрикой «Сенсация», Когда заметка готовилась к печати, М. Г. Воронков, будучи проездом в Москве, зашел в редакцию. Он прочитал заметку и сказал: «Приезжайте в Иркутск. Вы у нас и не такое увидите...». Корреспондент посетил институт, видел там «и не такое». Очень хочется об этом рассказать, да нельзя. Пусть лучше новая работа иркутских органиков пройдет положенный ей путь: испытания, авторское свидетельство, доклад на конгрессе. А потом уж о ней узнают сотни тысяч читателей. Может быть, прочитают и в нашем журнале. М. ГУРЕВИЧ, специальный корреспондент «Химии и жизни» Технологи внимание! ЭФФЕКТ ЗАМЕНЫ Если в молекулу полиэфирного полимера вместо хлора ввести бром, огнестойкость волокна значительно повысится. В полимер, который получают из диме- тилтерефталевой кислоты и этиленгликоля, бром вводят в виде 2,5-дибромтерефталевой кислоты. Помимо повышенной огнестойкости полиэфирное волокно с бромом обладает еще рядом ценных свойств: оно хорошо обрабатывается на всех стадиях текстильного производства, не вызывает коррозии оборудования, наконец, меньше раздражает кожу при носке. «Chemical and Engineering News» (США), 1973, № 19, 27 «ТИХАЯ» ШТУКАТУРКА В Японии разработана звукопоглощающая штукатурка, основным компонентом которой служит легкий заполнитель, содержащий вспучивающийся при обжиге слюдяной гнейс. Это легкий негорючий материал с плотностью 0,35; в зависимости от влажности воздуха он поглощает 5,8— 6,9% шума. «Тихую» штукатурку назвали «зонораито». «Кэнтнку сэйсан» (Япония), 1973, № 8 ДОЛЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО БЕЛКА В скором времении в Японии будет построена первая очередь завода по производству кормового синтетического белка производительностью 60 тысяч тонн продукта в год. По прогно зу японских специалистов, к 1978 г. синтетический белок составит 5% общего количества кормов в этой стране. «Когё гидзюку» (Япония), 1973, № 3
10 Последние известия Теперь еще — медный лазер Создай новый лазер, в котором рабочим телом служат пвры медн. Еще заранее, из теории, было известно, что к. п. д. лазера, работающего иа^парах меди, может достигать 23% (это в двести с лишним раз выше, чем, например, у широко применяемого сейчас гелий-неонового лазера) и что у него будет луч зеленого цвета с длиной волны 510,6 нвиометра. Однако на пути реализации этих предсказаний стояло то обстоятельство, что температура кипения меди равна 2350° С. Построить прибор, устойчиво работающий при'такой температуре, достаточно сложно. Тем не менее, работы над таким прибором велись. Медный лазер предполагалось использовать для изучения диа морей и океанов со спутников Земли, так как прозрачность морской воды для зеленого света особенно высока. А в перспективе была еще более заманчивая возможность — снабжение космических кораблей энергией с Земли: дело в том, что кремниевые ячейки солнечных батарей дают при освещении их зеленым светом вчетверо больше энергии, чем при освещении лучами Солнца. И медный лазер — разумеется, вначале опытный — был, наконец, изготовлен. В первой же модели, построенной в одной из лабораторий НАСА (США), была достигнута, по сообщению журнала «Bild der Wissenschaft» A973, № 12), мощность 20 киловатт при весьма высоком для лазеров к. п. д. — около 1%. Это, несомненно, примечательное событие, так как существовавшие до сих пор лазеры с зеленым лучом дают мощность порядка нескольких ватт, а их к. п. д. меньше 1 %. Может быть, и впрямь недалеко время, когда луч медного лазера понесет с Земли к космическим аппаратам необходимую им энергию. А. ХАРЧЕНКО Древний климат Антарктиды Попучеиы двнные об изменениях климата в Центральной Антарктиде за послед- нив 21 тысячелетие. На советской антарктической станции Восток продолжается начатое в 1970 г. бурение глубокой скважины, которая должна прорезать всю 3500-метровую толщу льда. Глубина буровой уже превысила километр — при средней скорости накопления льда около 2,4 см в год это означает, что на поверхность извлекаются образцы льда, возраст которых больше 40000 лет. Как сообщил журнал «Доклады АН СССР» A974, т. 214, № 6), изучение изотопного состава верхней 500-метровой толщи льда позволило восстановить картину изменений климата Антарктики на протяжении 21 тысячи лет. Оказалось, что 14 000 лет назад здесь началось потепление, и только 4000 лет спустя температура стабилизировалась. Особенно интересно то, что периоды наиболее резкого потепления, отмеченные за это время дважды, соответствуют известным в северном полушарии межледниковьям. А. ДОНСКОЙ
Послеччие известия 11 Мини-РНК Путем искусственного отбора ■ пробирке выведена укороченная РНК фагв Qp. Удалось прочесть последовательность всех 218 нуклео- тидов этой молекулы. РНК Спигелменв облвдвет интересным свойством: в ней содержатся несколько взаимно комплементарных участков, образующих , короткие «шпипькн». Этим создается определенная пространственная структура, необходимая, вероятно, для правильного узнавания РНК копирующим ферментом Доктор Сол Сп иге л мен (Колумбийский университет, США) проводит интереснейшие опыты с РНК фага Qp. Эта РНК легко синтезируется в пробирке — иа матрице РНК с помощью копирующего фермента Qp-репликазы. Для того чтобы синтез начался, достаточно небольшого числа исходных матриц, а дальше реакция нарастает лавинообразно: следующие копии снимаются и с дочерних, и с внучатых молекул РНК. Меняя условия синтеза, можно получать разновидности фаговой РНК. При таком искусственном отборе выживают молекулы, наиболее (Приспособленные к заданным условиям, и в дальнейшем синтезируются только они (подробнее об этом см. «Химию и жизнь», 1970, № 9). Описанную синтезирующую систему можно рассматривать как своеобразный организм, наследственная информация которого заключена в РНК, пересеваемой из пробирки в пробирку. Поскольку почти все заботы о продолжении рода этой РНК экспериментатор взял на себя, то многие гены, содержащиеся в ней, стали лишними. Для размножения такого «организма» необходимо только, чтобы фермент узнавал РНК, связывался с нею и не встречал препятствий при ее считывании. Ограничивая синтез по времени и многократно пересевая успевшие синтезироваться молекулы, Сп иге л мен вывел РНК очень небольшой длины B1В нуклеотидов) по сравнению с исходной D500 нуклеотидов). Укороченная РНК утратила ненужные ей гены и сохранила лишь способность к копированию. Это исследование прямо затрагивает важнейшую проблему регуляции работы наследственного аппарата. Главная роль здесь принадлежит особым регуляторным участкам, с помощью которых нужные гены включаются или выключаются в нужный момент. Один из таких участков — так называемый промотор. Его узнает копирующий фермент и начинает отсюда синтез новой РНК. Самое трудное в изучении промотора — его выделение. Но что такое молекула РНК, отобранная и размноженная Спигелменом? Главное и, возможно, единственное, что в ней закодировано, — способность узнаваться и копироваться ферментом. А ведь это как раз то свойство, которое характерно для промотора. По сообщению журнала «Science» A973, № 4089), Спигелмен с сотрудниками расшифровали первичную структуру выведенной ими РНК. Возможно, этот фрагмент в природном фаге выглядит как- то иначе. Дальнейшие эксперименты и сравнение нуклео- тидных последовательностей покажут, какие из 218 расшифрованных нуклеотидов незаменимы, а какие могут замещаться без ущерба для функций промотора. Кандидат физико-математических наук Э. ТРИФОНОВ
Проблемы и методы современной науки 13 Вещество в необычных условиях Кандидат физико-математических наук Г. С ВОРОНОВ В одной из старых пьес я прочел о любителе путешествий, который мечтал открыть неизвестный остров, и обязательно с жемчужной отмелью. Путешественник был богат, он снарядил корабль, нанял ныряльщиков и несколько лет подряд бороздил южные моря в поисках неоткрытых земель. В конце концов ему удалось найти остров, который не значился ни на одной карте. Но мечты о жемчужной отмели так и остались мечтами — ныряльщики ныряли, ныряли, а жемчуга не обнаружили, зато вытащили из вод, омывающих необитаемый остров, ручку от киноаппарата... Примерно такое же положение сложилось сейчас в физике, изучающей свойства и состояния вещества. Неоткрытых земель с «жемчужными отмелями» новых фактов здесь почти не осталось. Поведение вещества в обычных условиях или в тех, которые удается создать в лаборатории, исследовано вдоль и поперек. Чтобы вырваться в неисследованную область, приходится строить уникальные установки, способные нагреть вещество до температуры в миллионы градусов или развить давление в миллионы атмосфер... Представить, где ищут «неоткрытые земли» в физике вещества, нам поможет карта, аналогичная географической. Только вместо долготы на этой карте будет откладываться температура, а вместо широты — давление. Точка с координатами: температура 20°С, давление 1 атмосфера — соответствует обычным комнатным условиям. Именно вблизи этой точки свойства вещества изучены наиболее подробно. Чем дальше от этой точки, тем сложнее и дороже экспериментальные установки, тем меньше данных, но... тем больше надежд обнаружить неизвестное. Усилиями многих поколений физиков граница исследованной области отодвинута от комнатных условий — во всех направлениях и довольно далеко. В сторону высоких температур — до десятков миллионов градусов, в сторону низких температур— почти до абсолютного нуля @,001° К, или —273,16° С). В сторону высоких давлений — до миллионов атмосфер, в сторону низких давлений — почти до космического вакуума A0~16 атмосферы). Что же ждет нас за пределами исследованной области?
14 Проблемы и методы современной науки £ 1 Г \ 1 1 < о у Токамак — замкнутая магнитная ловушка. Плажма удерживается магнитным полем тока, текущего прямо по ппажме. Ток в плазме возбуждается трансформатором НАПРАВО ПОЙДЕШЬ — УТС НАЙДЕШЬ Справа на карте, в области умеренных давлений и очень высоких температур, располагается зона плазмы. В -плазменном состоянии вещество представляет собою смесь ионов (атомов, от которых оторвано по меньшей мере по одному электрону) и свободных электронов. Плазменное состояние начинается уже с температуры около 10 тысяч градусов. Исследование свойств плазмы в границах доступных уже температур— одна из главных проблем современной физики. «Обетованная земля», к которой здесь стремятся, — это управляемая термоядерная реакция, или УТС (управляемый термоядерный синтез). Чтобы пошла управляемая термоядерная реакция, необходимо достичь температуры около 100 миллионов градусов. При такой температуре плазму, состоящую из изотопов водорода — дейтерия и трития, нужно удерживать столько времени, чтобы выделившаяся в результате реакции энергия превысила затраты на нагревание и удержание плазмы. Это условие будет выполнено, когда произведение плотности плазмы (числа частиц в одном ее кубическом сантиметре) на время удержания плазмы будет больше 1014- Например, плазму с плотностью 1014 частиц в 1 см3 нужно удерживать 1 секунду. В самых совершенных сейчас магнитных ловушках— токамаках — плазму с такой плотностью и с температурой около 10 миллионов градусов удается держать примерно 0,01 секунды. Таким образом, для получения УТС с помощью токамаков остается еще поднять температуру плазмы примерно в 10 раз и примерно в 100 раз увеличить время удержания. Существуют и другие направления штурма «термоядерной крепости». Для наглядности изобразим их в виде схемы (стр. 15). Заветная граница управляемой термоядерной реакции изображена здесь прямой линией. Многочисленные группы ученых в разных странах развивают наступление на эту границу с разных сторон. В верхней части схемы располагаются магнитные ловушки. Среди них уже упоминавшиеся то- камаки, а также стеллараторы, ловушки с магнитными пробками и антипробкотроны. Общая задача на этом направлении — добиться как
Вещество в необычных условиях 15 плазллы, Cju Стелпаратер — замкнутая магнитная повушка. Магнитное поле дпя удержания плазмы создается специальной винтовой обмоткой можно большего времени удержания плазмы при сравнительно небольшой ее плотности *. По сравнению с 1971 годом здесь достигнут значительный прогресс. Вступили в строй несколько крупных токамаков, на которых плотность плазмы увеличилась в 2—3 раза, а время удержания возросло в 3—5 раз. Еще ближе к заветной границе позволят подойти большие токамаки, которые сооружаются сейчас в разных странах. Ведущее место среди них занимает новый советский токамак Т-10. Среди стеллараторов появилась новая разновидность— стеллараторы с большим давлением плазмы. Плотность плазмы в этих установках в несколько раз больше, чем в обычных стеллара- торах. А в Харьковском физико-техническом институте АН УССР удалось поднять температуру плазмы в стеллараторе до 106 °К — такие температуры были достигнуты раньше лишь в токама- ках. Все это вместе существенно приблизило нас к границе УТС. Важные результаты получены советскими учеными на новых электромагнитных ловушках. В таких ловушках плазма удерживается одновременно и магнитным и электрическим полями. Это позволяет «обезвредить» те частицы плазмы, которые не удалось удержать. Энергия уходящих частиц преобразуется в электрическую энергию, * См. «Химию и жизнь», 1971, № 5.
16 Проблемы и методы современной науки Крупинку вещества можно сжать, облучая ее одновременно со всех сторон светом мощных лазеров Лрелог При облучении крупинки вещества мощность пазеров необходимо менять во времени по опредепенному закону которую можно либо отводить от реактора, либо использовать для нагрева и ввода новых частиц взамен потерянных. Пока установка имеет небольшие размеры, и результаты, полученные на ней, довольно скромны в сравнении с токамаками и стеллараторами. Но в перспективе на этом направлении можно ожидать существенных успехов. Очень бурно развиваются работы по получению УТС с помощью лазеров. Многочисленные попытки прямо нагреть плазму с помощью лазеров выявили почти непреодолимые трудности на этом пути. Оказалось, что для осуществления управляемой термоядерной реакции требуется лазерный импульс мощностью около миллиарда джоулей. Это примерно в миллион раз больше того, что могут дать современные лазеры. К тому же выделение таким способом энергии УТС за миллиардные доли секунды подобно взрыву. Неизвестно еще, можно ли считать эту термоядерную реакцию управляемой. Некоторый пессимизм, вызванный трудностями в применении лазеров для УТС, сменился в самое последнее время новой волной оптимизма. Возникли идеи, -позволяющие заметно снизить исходную энергию лазерного луча *. Мысль состоит в том, чтобы примерно в тысячу раз повысить плотность плазмы. Это позволит во столько же раз уменьшить необходимое время удержания плазмы, а время это определяется начальными размерами крупинки вещества, облучаемого лазером. Для нагрева меньшего объема вещества, естественно, потребуется меньшая энергия. Оценки показывают, что при сжатии крупинки смеси дейтерия с тритием в 1000 раз необходимая энергия лазерного импульса снижается до 100 тысяч джоулей, а это лежит уже почти в пределах возможного. Однако, чтобы сжать крупинку в 1000 раз, требуется огромное, недоступное пока давление — около ста миллиардов атмосфер. Как же его получить? Возникла блестящая идея использовать излучение того же лазера, который нагревает вещество. Расчеты показали, что для сжатия вещества необходимо облучать крупинку одновременно со всех сторон. Кроме того, следует изменять мощность лазера во времени—но строго рассчитан- См. «Химию и жизнь», 1973, № 4.
Вещество в необычных условиях 17 ному режиму. Это очень трудные, но все-таки выполнимые требования. Первые эксперименты в новом направлении уже начались. В Советском Союзе они идут в Физическом институте АН СССР. ta-mju. Jo'C ft •игл При давлении 1 милпион атмосфер алмаз переходит ■ металлическое состояние и начинает проводить ток НАЛЕВО ПОЙДЕШЬ - К МЕТАЛЛАМ ПРИДЕШЬ Двинемся теперь по карте в другом направлении. Успехи в получении высоких давлений при низких и сверхнизких температурах пока самые скромные. Слева на карте — обширное белое пятно. Удивительно: ему соответствуют, казалось бы, совсем небольшие давления, которые нетрудно получить в лаборатории, — меньше 100 тысяч атмосфер. Но оказывается, создать такое давление при температуре — 250° С очень сложно. Впрочем, стоит ли стараться? Что нас ждет на неизвестной земле? В последние годы этот вопрос обсуждается в научной литературе все чаще и чаще. Ответ поражает странным сочетанием слов — металлический водород. Кто не знает, что водород при обычных условиях (комнатная температура и давление 1 атмосфера) —газ? При очень сильном охлаждении водород переходит сначала в жидкое (температура — 253°С), а затем и в твердое состояние (—259°С). Но и в жидком и в твердом состоянии водород нисколько не похож на металл. Например, он не проводит электрического тока. И все-таки теория твердого тела предсказывает, что при достаточно большом давлении и низкой температуре все вещества должны переходить в металлическое состояние. Произойдет это потому, что при очень высоких давлениях внешние электроны отрываются от своих атомов и могут свободно перемещаться внутри вещества. Они-то и обусловливают способность вещества проводить ток и прочие металлические свойства. Переход неметаллов в металлическое состояние уже наблюдали: у германия при давлении 120 тысяч атмосфер, у кремния при 190 тысячах атмосфер, у алмаза при 1 миллионе атмосфер. Так что эксперимент уже подтверждает предсказание теории. Однако переход водорода в металлическое состояние будет иметь особое значение. Дело в том, что только для водорода удается рассчитать свойства в металлическом состоянии. И в этом
18 Проблемы и методы современной науки рЦНЫр X & 4 ¥ %атм\ Д случае теорию можно будет проверить не только качественно, но и количественно. Кроме того, теория сверхпроводимости дает основания предполагать, что металлический водород будет иметь очень высокую критическую температуру. То есть он сможет находиться в сверхг проводящем состоянии при относительно высокой температуре. Обычные сверхпроводники сохраняют свои свойства только при температуре ниже —250° С. Охлаждение до такой температуры стоит очень дорого. Поэтому использовать сверхпроводники вместо обычных проводников в большинстве случаев экономически невыгодно, несмотря на отсутствие потерь электрического тока. Если же будет получено вещество, сохраняющее сверхпроводимость при температуре, хотя бы чуть более высокой, то применять сверхпроводники будет уже выгодно. А если эта температура будет близка к комнатной, то это произведет просто революцию в технике. Вот почему сейчас предпринимают немалые усилия, чтобы получить металлический водород. Работы идут во многих странах. У нас эти исследования концентрируются в Институте физики высоких давлений АН СССР. Чтобы получить металлический водород, требуется давление около двух миллионов атмосфер при низкой (—250° С) температуре- Это лежит за пределами достигнутого на сегодняшний день, но не так уже и далеко. Так что оправдает ли наши надежды вещество со странным названием «металлический водород», мы узнаем уже в ближайшие годы. ПРЯМО ПОЙДЕШЬ — В НЕВЕДОМОЕ ПОПАДЕШЬ Двинемся теперь по карте в другом направлении, например вверх, здоль оси давлений. Наибольшие достижения здесь —давления до десяти миллионов атмосфер. Они отмечены в области температур порядка десятков и сотен тысяч градусов. Такие высокие давления получают с помощью взрывов. Создать эти давления удается на время, измеряемое миллионными долями секунды. Измерения ведут с помощью быстродействующей аппаратуры, которая успевает получить и передать информацию прежде, чем будет уничтожена взрывом. Естественно, что наши сведения о свойствах веществ при давлениях свыше миллиона атмосфер все еще весьма скудны. 2о'С
Вещество в необычных условиях 19 При больших давлениях обычный лед изменяет свою структуру и приобретает новые свойства Прн давлениях, измеряемых миллиардами атмосфер» электроны отрываются от атомов Другое дело — давления до сотен тысяч атмосфер при умеренных температурах. Исследования ведут с помощью, мощных прессов, в спокойной стационарной обстановке. В этой области давлений мы располагаем обширной информацией о свойствах веществ. При сжатии вещества удивительным образом преображаются. Так, обыкновенный лед превращается в различные модификации, настолько отличающиеся друг от друга по своим свойствам, как будто это вообще разные вещества. Однако столь удобными методами за миллион атмосфер забраться не удается. Так что выше простирается сплошной неисследованный континент. Между тем знание свойств веществ при давлениях в десятки и сотни миллионов атмосфер чрезвычайно важно, например, для понимания внутреннего строения Земли и планет- Может быть, в недоступной пока для эксперимента области может помочь теория? Увы! Расчеты взаимодействия множества атомов при таких давлениях настолько сложны, что их не удается провести даже с помощью вычислительных машин. Область скрытой пока от нас информации простирается до давлений порядка нескольких миллиардов атмосфер. Как это ни парадоксально, но для еще больших давлений теория "позволяет предсказать свойства вещества с довольно большой уверенностью. Дело в том, что по мере роста давления индивидуальные отличия в свойствах разных веществ -постепенно сглаживаются, и при давлении свыше ста миллиардов атмосфер все вещества ведут себя одинаково. При таких давлениях электроны отрываются от своих ядер и вещество представляет собою смесь из голых ядер и свободных электронов. Такая смесь, как мы уже знаем, называется плазмой. Однако в данном случае это плазма особого рода — так называемая вырожденная плазма. (Вырожденным в физике называют такое состояние вещества, когда какой-то его параметр, чаще всего энергия, не зависит от величин, с которыми он обычно прямо связан.) Особенность вырожденной плазмы состоит в том, что ее давление перестает зависеть от температуры и определяется только плотностью. Это один из тех довольно редких в природе случаев, когда эффекты квантовой механики, хорошо за-
20 Проблемы и методы современной науки «« JVAjV^V Пульсары — ничем не примечательные слабые звездочки, но они заставили сбратитъ на себя внимание радиоимпульсами, излучаемыми с поразительной периодичностью Не состоит ли пространство из маленьких неделимых частей — квантов! метные только в атомных масштабах, выявляют себя в больших объемах вещества. Самое яркое доказательство справедливости теоретических предсказаний для этой области давлений — существование белых «карликов, уже довольно хорошо изученных астрономами. Белые карлики — это звезды с массой около массы Солнца или немного меньше, но очень небольших размеров. Плотность вещества в белых карликах достигает миллиона граммов в кубическом сантиметре. Природа предоставила нам еще один объект для проверки правильности наших «представлений — нейтронные звезды. Плотность вещества нейтронной звезды такая же, как у атомного ядра, — 2-10м грамма на кубический сантиметр, а давление— 3-Ю27 атмосфер. Совсем еще недавно существовал конфликт между теорией, упорно предсказывавшей существование нейтронных звезд, и астрономическими наблюдениями, в которых они столь же упорно не обнаруживались. Однако в последние годы конфликт, наконец, разрешился великолепным открытием— с помощью радиотелескопов нашли во Вселенной 'пульсары, а последующее изучение позволило уверенно отождествить пульсары с долгожданными нейтронными звездами! Что же ждет нас дальше, при еще больших плотностях и давлениях? Для этих рассуждений у нас нет ни экспериментальных, ни теоретических данных. Академик Я. Б. Зельдович заметил как-то, что всякое подразделение вещества с плотностью, перевалившей за 10!6 грамма на кубический сантиметр, напоминает пародию: «История мидян темна и непонятна, ученые делят ее, тем не менее, на три периода...». Но в действительности можно указать еще один качественный порог: плотность порядка 1093 г/см3. При такой плотности расстояние между частицами становится сравнимо с гипотетическим квантом пространства. Высказываются предположения, что не только энергия, но и пространство и время состоят из неделимых «частиц» — квантов. Представления о квантованном пространстве и времени, естественно, приведут к совершенно новым представлениям об устройстве природы и свойствах веществ. Однако последовательной теории тут пока не существует, и никто не знает, как ее построить.
Интервью 21 Новые перспективы биологии Когда этот номер готовился к печати, газеты сообщили о том, что ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли Постановление «О мерах по ускорению развития молекулярной биологии и молекулярной генетики и использованию их достижений в народном хозяйстве». О задачах, поставленных перед нвшей каукой этим Постановлением, по просьбе редакции рассказывает заместитель директора Института молекулярной биологии АН СССР, член Межведомственного научно-технического совета по проблемам молекулярной биологии и молекулярной генетики, доктор химических наук Б. П. ГОТ- ТИХ. Молекулярная биология — это сейчас ведущая область науки о живом. Глубокое понимание жизненных явлений возможно сейчас только на основе изучения молекулярных процессов жизнедеятельности. Заложенные в них закономерности проявляются на всех уровнях организации живых систем — на уровне клетки, организма, а в конечном счете и всей земной биосферы. Этим и определяется прежде всего значение Постановления. В нем предусматривается развитие всех главных направлений научно-исследовательских работ в этой области. Это, прежде всего, изучение структуры и функций двух основных классов биополимеров, на которых, можно сказать, держится жиэиь, — нуклеиновых кислот и белков; это поиски законов их биосинтеза и путей их -искусственного получения. Это, далее, всестороннее исследование клеточных мембран и работы генетического аппарата живых организмов — от микробов до человека. Это раскрытие мо- лекулярно-генетических основ физиологических процессов: восприятия внешних воздействий, нервного возбуждения, памяти. Это изучение механизмов различных заболеваний, в лервую очередь наследственных болезней и злокачественных опухолей. Это, наконец, поиски путей управления наследственностью сельскохозяйственных растений и животных. В ходе подготовки Постановления были определены основные направления исследований. И по большим проблемам, и по более узким, конкретным задачам были намечены головные институты, указаны организации, которые так или иначе будут принимать участие в работах. В разработке многих проблем основная роль отведена Институту биоорганической химии им. М. М. Шемякина АН СССР и нашему институту. За нами, например, из основных направлений закреплены изучение структуры и функции нуклеиновых кислот, исследование ферментов и раскрытие механизмов работы генетического аппарата высших организмов. А Институт биоорганической химии — головной по вопросам структуры и функции белков, биологических мембран, полисахаридов, по биосинтезу и искусственному синтезу нуклеиновых кислот, по молекулярным механизмам нервного возбуждения, памяти и гормональной активности. Все это проблемы большой важности и, нужно сказать, немалой трудности. Таким образом, Постановление а целом — это программа развития самых фундаментальных исследований живой материи. Такие исследования расширят наши знания о жизни, существенно обогатят наше естественно-научное мировоззрение. Но дело не только в теоретических аспектах проблемы жизни. Глубокое познание жизненных процессов открывает огромные
22 Интервью перспективы в управлении ими. «Нет ничего более практичного, чем хорошая теория»,— эта старая истина особенно наглядно приложим* к нашей области науки. Изучая все эти непонятные для непосвященных митохондрии, рибосомы, нуклеопротеиды и т. п., мы получаем возможность влиять на развитие и продуктивность многих живых организмов, которые человек так или иначе использует для получения пищи, одежды, лекарств и других продуктов первой необходимости. Здесь просто невозможно перечислить все пректические выходы, которые могут иметь молекулярно-биологические исследования. Но чтобы показать, как в этой области «чистая теория» может обогатить практику, я приведу только один пример. Наша промышленность выпускает энто- бактерин — прекрасное средство защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, высокоэффективное и безвредное для животных и людей. Это сейчас очень дефицитный препарат, мы выпускаем его гораздо меньше, чем нужно сельскому хозяйству. Причина в том, что бактерии, которые вырабатывают энтобактерин, уязвимы для вирусов — фагов. Нередко они массами гибнут прямо в реакторах, вся работа по их выращиванию пропадает впустую. Предотвратить эти потери можно только путем тщательного генетического «изучения и фагов, и бактерий, путем исследования механизмов размножения и развития фага, путем получения фагоустойчивых штаммов бактерий. Другими словами, путем дальнейшего развития одного из основных теоретических направлений — молекулярной генетики вирусов и микроорганизмов. Подобные практические результаты обещает любое фундаментальное исследование в области молекулярной биологии и молекулярной генетики. Синтез белка из непищевого сырья; радикальное лечение рака; получение бактерий-мутантов, способных перерабатывать промышленные отходы... Все это не фантастика, а конкретные научные задачи. Решение таких задач будет означать рождение принципиально новых видов технологии — технопогии будущего. На это и направлено Постановление. В намеченных исследованиях по молекулярной биологии и генетике будет принимать участие множество институтов, лабораторий, вузов — я не считал, но их, во всяком случае, многие десятки. И в этих условиях особенно важна хорошая организация работы. У нас есть уже проверенная форма таких комплексных исследований — форма проекта, когда ставится какая-то конкретная цель, научно разрабатывается программа ее достижения и точно распределяются обязанности между организациями-участниками. Такая кооперация — очень эффективная форма сотрудничества. Например, наш институт возглавляет проект «Ревертаза», первый этап работы которого завершился ферментативным синтезом гена. На этот проект работало, кроме нас, больше десятка научно-исследовательских учреждений нашей страны, ЧССР и ГДР: перед каждым была поставлена четкая задача, и все эти задачи были выполнены. Успешно идет работа и в рамках проекта «Родопсин», в котором участвуют ученые Института биоорганической химии, других институтов АН СССР и МГУ: уже получены первые ценные данные о том, как работает этот белок, играющий важную роль в процессах зрения. Такую форму организации мы будем широко использовать и в других областях. А для общей координации работ при Госкомитете ло науке и технике и Академии наук СССР создается Межведомственный научно-технический совет по проблемам молекулярной биологии и молекулярной генетики. В него входят ведущие ученые и полномочные представители министерств и ведомств, возглавляет Совет вице-президент АН СССР академик Ю. А. Овчинников. Очень важно, что Совет будет заниматься не только координацией; у него будут очень широкие права: контроль за работой на тех или иных направлениях, респределе- ние валюты, выработка рекомендаций планирующим органам по подготовке кадров, созданию новых приборов, выпуску реактивов. У час еще плохо обстоит дело с кадрами молекулярных биологов и генетиков. Мапо ученых высокой квалификации, не хватает
Новые перспективы биологии 23 научно-технического персонала. Поэтому большое внимание в Постановлении уделено подготовке научных кадров. Студентов этого профиля теперь будут готовить почти два десятка вузов страны, и не только московские <и ленинградские, но и институты Минска, Еревана, Киева, Риги, Львова. Кроме того, очень важно, чтобы молодые специалисты сразу же включились в серьезную работу, не тратили времени (обычно довольно длительного) на доучивание и приобретение исследовательских навыков. Молодые научные сотрудники будут проходить стажировку в ведущих научных центрах страны. А в обучении студентов мы хотим широко использовать опыт московского Физтеха: уже с третьего курса студентов будут прикреплять к научным лабораториям, где они будут вести самостоятельную работу. Тогда после института они придут к нам уже готовыми, зрелыми специалистами. В последние годы у нас было создано несколько новых биологических институтов, оборудованных по последнему слову техники и способных вести фундаментальные работы на достаточно высоком уровне. Таковы, например, пять институтов Центра биологических исследований в Пущине под Москвой. Постановление предусматривает дальнейшее расширение н оснащение новейшим оборудованием уже существующих научных учреждений. Например, в Пущине будет построен лабораторный корпус Отдела энэимологии и вирусов; новые корпуса молекулярной биологии и генетики получат Ленинградский университет. Институт органического синтеза в Риге, Отдел биоорганической химии в Ташкенте. А кроме того, организуются новые институты. В частности, в системе ВАСХНИЛ решено создать Всесоюзный институт прикладных проблем молекулярной биологии и генетики,— это лишний раз говорит о том, что наши теоретические исследования должны иметь практические приложения, должны найти путь в медицину, в сельское хозяйство, во многие отрасли промышленности. Современное биологическое (исследование на молекулярном уровне требует сложной, часто уникальной аппаратуры, причем не только традиционно биологической: нужны еще химические и физические приборы, электронно-вычислительная техника, необходимы сложные реактивы, меченые соединения, специальные лабораторные животные чистых линий и многое другое. Между тем в некоторых наших биологических лабораториях работа все еще ведется на техническом уровне начала XX века. Особенно бедно оснащены вузовские кафедры. Та техника, на которой учат студентов, не имеет, можно сказать, ничего общего с той, какую они видят, когда приходят в научный институт. Такой огромный разрыв нас очень беспокоит, потому что это приносит большой вред подготовке кадров. На улучшение нешей технической базы в Постановлении обращено особое внимание. Две трети всех отпущенных нам средств пойдут на приборы. Будут построены десятки новых заводов, специализирующихся на производстве приборов для научных исследований. А в необходимых случаях приборы и реактивы будут закупаться за рубежом — теперь и в этом отношении наши возможности увеличились. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР свидетельствует о государственном признании важности нашей науки — молекулярной биологии и молекулярной генетики. Я хотел бы еще раз подчеркнуть, что речь идет не просто об узкой области, а об уровне наших знаний о жизни вообще, об уровне всей нашей биологической науки. Нам очень многое дано: в огромной степени укрепляется наша материальнея база, сделано все, чтобы к нам пришли новые научные силы, в первую очередь талантливая молодежь. Вместе с тем в Постановлении указаны и сроки решения конкретных зе- дач, в том числе и сроки внедрения тех или иных наших достижений в практику. От нас ждут результатов — теперь успех исследований зависит от иас.
24 Проблемы и методы современной науки Метаморфозы трифенилметила Кандидат химических наук В. Д. ШОЛЛЕ Для современной химии характерно широчайшее использование физических методов исследования вещества. Часто приходится слышать, что ценность этих методов сводится, главным образом, к экономии времени экспериментатора, что они действительно незаменимы лишь в сложнейших исследованиях, а в рядовой химической работе не могут привести к особо интересным результатам. Однако это не так. Подчас физические методы позволяют делать удивительные открытия в тех областях химии, которые давно считались досконально изученными. Характерный пример такого рода — история изучения трифенилметила, одного из простейших стабильных свободных радикалов. В 1900 году научная общественность смогла ознакомиться со статьей 34-летнего американского исследователя М. Гомберга «Три- фенилметил, случай трехвалентного углерода». Эта статья положила по существу начало новой области химической науки — химии стабильных свободных радикалов. Гомберг занимался тем, что синтезировал производные простейших углеводородов — метана, этана, у которых атомы водорода последовательно замещались фе- нильными радикалами С6Н5. Эта работа шла без особых неожиданностей до тех пор, пока Гомберг не попытался получить гексафенилэтан, то есть этан, у которого все водородные атомы замещены на фе- нильные радикалы. С этой целью он подействовал на трифенилхлорметан мелкораздробленным серебром, рассчитывая на то, что два трифенилметильных радикала соединятся друг с другом и дадут желаемый продукт: Однако полученное в действительности вещество содержало помимо углерода и водорода почему-то и кислород. Это могло лишь означать, что вещество представляет собой не углеводород, а перекись. Кислород, конечно, взялся из воздуха. Но вся штука в том, что он никак не должен был принимать участие в этой реакции! Гомберг решил возможно тщательнее разобраться в неожиданном происшествии. Он повторил опыт, на этот раз тщательно оберегая реагирующие вещества от воздуха и влаги, а продукт выделял в вакууме. Результат оказался еще более удивительным. Получилось другое вещество, которое, хотя и соответствовало по составу гексафенилэтану, проявляло странные химические свойства. По всем правилам гексафенилэтан должен быть химически инертным, а тут вещество почему-то с поразительной легкостью при 0° С присоединяло бром и йод, а на воздухе быстро превращалось в уже известную перекись... Перебрав все возможности, Гомберг остановился на гипотезе, согласно которой полученное им соединение представляет
Метаморфозы трифенилметила 25 собой не что иное, как стабильный радикал трифенилметил; t Надо сказать, что это было очень смелое по тем временам предположение. Дело в том, что многие крупнейшие химики пытались получить радикалы в свободном состоянии, но неизменно терпели неудачи. В конце концов все пришли к выводу, что свободные радикалы получить нельзя. И вот объявляется никому не известный молодой человек; который опровергает мнение заслуженных авторитетов! Тотчас же разгорелся спор. В качестве одного из возражений против существования трифенилметила выдвигался, в частности, следующий факт: в растворе молекулярный вес вещества, полученного Гом- бергом, соответствует скорее гексафенил- этану, а не трифенилметилу. Из этого щекотливого положения Гомберг нашел выход, предположив, что молекулы трифенилметила соединяются в пиры без образования обычной химической связи. Но вскоре, в 1909 году, немецкий химик Г. Виланд вроде бы неопровержимо доказал, что полученное Гомбергом вещество представляет собой все же гексафенилэтан, способный к диссоциации. Гомберг долго и упорно спорил с Вилан- дом, отстаивая свою точку зрения; однако именно последняя схема стала считаться классической и вошла во все учебники органической химии. Правда, сегодня мы говорим не о трехвалентном углероде, а об углероде с неспаренным электроном (его принято обозначать точкой); нашлось и объяснение стабильности трифенилметила: фенильные заместители как бы оттягивают неспаренный электрон, в результате чего реакционная способность свободного радикала резко падает. Однако у истории трифенилметила есть и мало известное продолжение. Еще до того как была опубликована работа Виланда, немецкий химик П. Якобсон предложил для вещества Гомберга другую возможную структурную формулу, не имеющую ничего общего ни с трифенилметилом, ни с гекса- фенилэтаном: Хотя эта формула и не противоречила экспериментальным данным того времени, она показалась настолько странной, что всерьез на нее никто не обратил внимания. Вспомить о ней пришлось спустя более чем полвека, в 1968 году, когда Г. Лангкамп, В. Наута и К. Мак-Лин занялись исследованием строения свободных радикалов, аналогов трифенилметила, с помощью современных физико-химических методов. Используя ядерный магнитный резонанс (ЯМР), они пришли к сенсационному выводу: в растворе трифенилметильные радикалы соединяются между собой, давая не гексафенилэтан, а молекулы, структура которых соответствует... формуле Якобсона! Поэтому равновесие должно эаписы- ваться следующим образом: А как же сам гексафенилэтан, существует ли он вообще? Как ни странно, но его до сих пор так и не удалось получить; пока что синтезирован лишь тетрафенилэтан и его аналоги, с трудом распадающиеся на радикалы; видимо, сам гексафенилэтан, если его синтезировать, будет весьма устойчивым соединением. Так одна лишь работа, выполненная с привлечением современного физического метода, позволила химикам исправить ошибку, сделанную более полувека назад. И, надо думать, не первую и не последнюю...
Размышления 27 Зачем нам нужна наука Филипп ХЭНДЛЕР Доктор Филипп ХЭНДЛЕР — президент Национальной Академии наук США. Основой для публикуемой здесь статьи послужило его выступление на Ежегодном собрании Федерации американских обществ экспериментальной биологии. Оно было посвящено отношению общества к научно-техническому прогрессу — проблеме, обсуждаемой в последние годы, иногда довольно остро, во многих странах. Некоторое время назад я видел на экране телевизора дискуссию с участием нескольких дам и джентльменов, одетых в пеструю смесь изделий из дакрона, найлона, дайнела и других современных синтетических материалов. Дамы и джентльмены пришли к единодушному мнению (между делом глотая таблетки транквилизаторов) о том, что наука и техника не оправдали возлагавшихся на них надежд и что теперь человечеству следует отказаться от науки, которую они приравнивали к технике, и искать какой-то иной путь к лучшей жизни. На вопрос о том, какова же приемлемая альтернатива, ответом было общее молчание. Затем один из участников дискуссии взглянул на свои часы и заметил, что ему надо торопиться на самолет. Он находился в телестудии в Нью-Йорке, а через два часа у него должна быле состояться деловая встреча в Бостоне. Никто не усмотрел иронии во всей этой ситуации... И вот мне снова приходится вступаться за науку и технику. Расточать проклятия в адрес науки и техники стало в США общенациональным развлечением. Еще вчера их признавали рогом изобилия, из которого может извергаться только полезное и доброе. А теперь нам заявляют, что разговоры об атоме вызывают видения апокалиптического ядерного истребления, радиоактивных осадков и пагубных генетических мутаций; что тяжелая промышленность неотделима от загрязнения воздуха, океанов и рек; что мине ральные удобрения и инсектициды, созданные для повышения продуктивности сельского хозяйства, загрязняют пищу и почву; что чудо массового индивидуального транспорта стало главным источником загрязнения воздуха; что изумительные достижения новой фармакологии вызывают появление детей-уродов и наркоманию; что микроминиатюризация электроники влечет за собой вторжение в тайны частной жизни и ведет к обезличенной машинной культуре; что растущее понимание работы человеческого мозга и генетических механизмов может обернуться тиранией; что успехи санитарии и медицины ведут к перенаселению; что противозачаточные средства содействуют безнравственности и разрушению семьи и таят угрозу геноцида. Каждый здравомыслящий человек присоединяет свой голос к тем, кто осуждает варварское расхищение ресурсов планеты, загрязнение человечеством своего собственного гнезда, внезапное безразличие к истории и традициям и тем более использование техники для поддержки военных авантюр. Но среди всех перечисленных обвинений только часть болезненно реальны, некоторые преувеличены, а многие просто вымышлены. Меня тревожит легкость, с которой люди, не обладающие достаточной компетентностью, походя расточают проклятия науке, возлагая на нее ответственность за все злоупотребления, проистекающие от нерегулируемого использования техники и технологии.
28 Размышления Я отрицаю, что наука сама по себе повинна в наших социальных неудачах. Скорее я склонен разделять мнен ие о том, что наука и техника не должны рассматриваться как безграничные необузданные силы, которым человек должен смиренно подчиняться. Проблема состоит не в том, куда нас заведет слепая техника, а в том, как она может помочь нам попасть туда, куда мы хотим. Подобно большинству ученых, я разделяю веру Гленна Сиборга в то, что «знания рождаются не наделенными моральными качествами. Именно человек применяет их в соответствии с выработавшимися у него нормами поведения. Человек, а не знания является причиной насилия». Правда, такое утверждение слишком поверхностно: ученые не могут снять с себя ответственности за последствия применения открытых ими знаний, они должны выступать с предостережениями, если обладают даром предвидения и мудростью. Но, пожалуйста, поймите, что это очень редко бывает в действительности. Когда Роберт Оппенгеймер заявил после Хиросимы, что ученые впервые познали грех, он сделал это вымученное заявление ретроспективно, хотя возможные последствия атомного взрыва были известны ему достаточно хорошо уже заранее. Примеры мудрого предвидения, под которыми мы все охотно подписались бы, крайне редки. И в этом нельзя винить ученых... ...Я считаю необходимым выступить в защиту науки, но вовсе не потому, что она страдает от недостаточной поддержки общества. Правда, федеральные ассигнования на науку в США, начиная приблизительно с 1967 года, сократились почти на 20— 25%. Тем не менее наша наука остается поразительно продуктивной, и мы можем похвастаться тем, что сохраняем лидирующую роль в большинстве направлений современной научной мысли. И все-таки климат, в котором живет наша наука, претерпевает скрытые изменения, последствия которых, по-видимому, в полном объеме еще дадут себя знать. Разнообразные скрытые сдвиги и изменения в мышлении американцев, по-видимому, направлены против научных исследований, против рациональной научной мысли. Меня тревожит тот факт, что в США по крайней мере в 30 раз больше астрологов, чем астрономов, что в астрологию вкладывается в год в 20 раз больше средств, чем в астрономию. Насколько мне известно, астрология переживает процесс компьютеризации. Растущая популярность восточного мистицизма, возрождение примитивных религиозных культов — все это явления, которые, несомненно, не разоряют наше общество, но они лишают нас молодых творческих умов. Антирационализм, завоевывающий умы молодежи, принимает угрожающий размах и носит регрессивный характер. В самой научной среде тоже зреет недовольство наукой. И это можно объяснить. Научное образование превращается в фарс, когда его навязывают незаинтересованным и интеллектуально неподготовленным людям. Было бы глубоким заблуждением считать, что успешные научные исследования может вести любой человек. Всем и каждому должна быть гарантирована только возможность стать ученым, но никак не научная карьера. Научно-исследовательская деятельность сама по себе является той сферой, где неизбежна конкуренция, как ввиду связанных с наукой затрат, так и ввиду того, что научный прогресс немыслим без процесса естественного отбора. Общество выделяет науке значительно больше людей, чем может выявиться действительно оригинальных или плодотворных ученых. Но научная система обязана функционировать таким образом, чтобы в ней были представлены и способные и посредственные ученые. Последние постепенно отсеиваются, лервые выходят вперед. Именно этот процесс, по-видимому, вызывает сегодня бурные возражения со стороны неудачников в науке, опасающихся любой здоровой конкуренции. Некоторые экстремисты из среды ученых утверждают, что поскольку новые знания легче всего могут быть использованы теми, кто обладает политической и эконо-
Зачем нам нужна наука 29 мической властью, то накопление знания неизбежно должно привести к концентрации власти и тем самым — к тирании. Не следует отрицать потенциальную возможность того, что за всеми этими тревогами кроется истина. Общество волей-неволей должно соизмерять потенциальную опасность науки с потенциальной выгодой от нее. Сохранять статус-кво и невозможно, и нежелательно; предлагать вернуться к «добрым старым временам», которых в действительности никогда и не было, абсурдно. Требуется всестороннее и тщательное изучение проблемы, нужна общественная оценка науки и определение целесообразности неучных исследований. Именно эти две тенденции возникли в самой научной среде. Первая связана с представлением о том, что ученым уже нечего делать, что фактически уже открыты все основные законы природы. Порезительно, но наиболее четко эту мысль высказал в 1971 году.президент Американской ассоциации содействия развитию науки д-р Глэсс, который заявил, что «великие концепции, фундаментальные механизмы и основные законы теперь известны. На все будущие времена они открыты сегодня, здесь, при жизни нашего поколения... Мы подобны первооткрывателям великого континенте, проникшим к его границам и нанесшим на карту основные горы и реки. Остается еще уточнить многочисленные детали, но бескрайних горизонтов больше не существует». Если бы это было действительно так, то было бы бессовестно предлагать одаренным молодым людям стремиться к научной карьере. Но я отрицаю, что это есть истина. Заявления, подобные этому, частенько* делались и в прошлом и оказывались каждый раз опровергнутыми последующим развитием событий. Столь же серьезной и, пожалуй, еще более распространенной тенденцией является мнение, что некоторые направления науки лучше всего было бы не развивать. Хроническое сопротивление любого общества вторжению знаний, которые могут существенно изменить общепринятые взгляды, наглядно проявляется в отвращении публики к так называемой генетической инженерии и к ее потенциально возможному проявлению — созданию множества копий одной человеческой личности путем «клонирования». Хотя я и сам решительно выступал бы против такого поворота событий, меня больше тревожит то, что многие люди, в том числе ученые, требуют, чтобы мы даже не пытались продолжать какие бы то ни было фундаментальные исследования, которые когда-нибудь сделают эти опасения реальными. Моими контраргументами будет не только то, что вероятность таких последствий слишком мала. Я добавлю, что сжигание книг в средние века оказалось еще большим злом, чем книгочтение. А сопротивление развитию науки есть современный эквивалент сжигания книг. Любое произвольное решение отказаться от знений не только лишает общество его прав, но и неизбежно влечет за собой эрозию моральных основ такой драгоценной, хрупкой и тонкой вещи, как цивилизация. И в любом случае такие решения тщетны, ибо все равно кто-то когда-то что-то узнает. Общество должно так же упорно отстаивать права науки на проведение экспериментов, которые позволят получить истинное знание, как и определять в последующем, каким образом это знание должно быть использовано. Иначе мы возродим времена мракобесия. Определенным образом с этими вопросами связано падение привлекательности научной карьеры, возможно, это есть следствие растущей специализации ученых. Когда все внимание сосредоточиваешь на изучении механизма действия ферменте или природы нервных импульсов, то, действительно, трудно помышлять о более широких горизонтах науки. Но так было всегда, и лишь немногим действительно выдающимся ученым удавалось создавать ориентиры для всех остальных, лишь их работа уводила за границы привычного, лишь они обнаруживали связи между научными дисциплинами. И все-таки есть и сейчас много возможностей для таких открытий. Подтверждением может служить недавнее вторжение физиков в генетику и нейрофи-
30 Размышления зиологию или черзвычайно плодотворное, хоть и кратковременное, влияние Лайнуса Полинга не биохимию. Остальным же из нас должно служить утешением то, что высокая степень специализеции научно-исследовательской реботы позволяет лепить кирпичики, из которых возводится здание науки. Лишь очень немногие могут быть архитекторами этого здания, и завтра, как и сегодня и вчера, такие личности будут даветь знать о себе. Пожалуйсте, поймите, что моя тревога вызвена тем, что кратко изложенные выше тенденции в своей совокупности могут отпугнуть молодежь от науки. Речь идет о будущем науки и о ее ценности для обществе... Отдельные ученые могут найти глубокое удовлетворение в таких заявлениях, с каким, например, выступил сэр Брейан Фла- уэрс: «Неука, подобно искусству, дает выражение самым глубоким чеяниям человеческого духе и тем самым обогещает нашу жиэнь. Она «носит глубокие (изменения в наше представление об окружающем мире и нашем месте в нем». Я согласен с этим утверждением и в течение всей своей взрослой жизни чувствовал себя обогещенным. Но вполне возможно, что многие считают спорным, будто служение иауке само по себе может быть достойной целью. Относительно немногие полностью разделяют восторг ученого перед захватывающей красотой явлений природы. Но это ие текая уж беда. Важно другое. Все действительно образованные люди должны четко понимать возможности науки и учествовать в принятии тех решений, которые определяют влияние науки на жизнь общества. Ибо наука — это важнейший ингредиент нашей культуры и основное средство формировения нашего будущего. Утверждают, что многих людей пугают открытия науки: беспредельность и враждебность космосе, выявленные астрономией; попытки объяснения тайн мозге с чисто физической точки зрения; докезательство того, что в биологическом отношении человек ближе к шимпанзе, чем лошадь к ослу; вывод о том, что жизнь есть неизбежное следствие чисто химических реакций, начавшихся с формированием Земли несколько миллиардов лет назад, и что аналогичные реакции могут имвть место в просторах космоса. Другие люди не пугаются науки, а просто не желают понимать фантастическую изобретательность механизма фотосинтеза или элегантную простоту структуры ДНК, которая позволяет ей копировать себя и управлять многочисленными функциями живой клетки. Я уж не говорю об открытиях тектоники, объяснившей непрерывный процесс изменения земной коры, или о красоте структуры кристаллов. Для всех этих людей невежество оборачивается личной потерей — аналогично, например, неспособности понимать музыку, искусство, или поэзию. Однако моя тревога возрастает, когда эти же лица выступают с жалобами на то, что фундаментальные научные исследования все в большей степени становятся абстрактными и не имеют прямого отношения к потребностям общества. Те, кто открыто выступает с подобными утверждениями, по- видимому, не в состоянии понять ни того, что знания сами по себе есть цель человечества, ни того, что невозможно- точно предсказать практическое использование всех фундаментальных открытий. Нетерпимость к чистой науке находит выражение в требованиях коренной реоргани- зеции университетов (всегда бывших источником и хранителем великих традиций науки) в заведения, занятые решением отдельных крупных проблем. Предлагается создать в университетах институты городского строительства, внешних сношений, транспорта, наук об окружающей среде и тому подобное, при одновременном сведении к минимуму роли факультетов химии, экономики и так далее. Практические потребности общества, действительно, требуют все большего внимания со стороны фундаментальных неук, и необходимо создввать определенные организационные механизмы для их решения. Не подвергаю я сомнению и то, что этими проблемами с успехом могут заняться университеты.
Интервью 31 Однако такие организационные механизмы должны существовать параллельно с классическими научными дисциплинами, но ни в коем случае не вместо них. Стоящие перед обществом практические проблемы слишком остры. Но их так же невозможно разрешить путем концентрации невежества, как и путем успокоительных обещаний. Вместо этого нам требуется накопление информации и анализ большого числа фактов, четкое формулирование и практическая проверка всех возможных решений. А в основе этих решений должны лежать самые эффективные научные исследования, которые удается осуществить. Границы научных дисциплин одновременно являются и границами нашей цивилизации, и наша единственная надежда состоит в том, чтобы добиться в этом всеобщего понимания. Именно это и только это даст нам возможность разрешить стоящие перед нами проблемы. Сокращенный перевод с английского нз «Federation Proceedings» Ф. ХЭНДЛЕР: «Достижения науки будут использоваться более разумно» Беседа с корреспондентом «Химии и жизни» В. ЧЕРНИКОВОЙ Из статьи можно понять, что вам довольно часто приходится вступаться за науку и технику. Как же случилось, что наука, которая всегда почиталась одной из главных ценностей человеческой цивилизации, стала нуждаться в защите? Дело в том, что в Америке довольно внезапно появилась тенденция к переоценке ценностей. Создавая наше индустриальное общество, мы много лет практически игнорировали его влияние на внешнюю среду, игнорировали ту скорость, с которой растрачивали естественные ресурсы. А теперь наша молодежь обнаружила (илн думает, что обнаружила), что вокруг не все в порядке. У иее есть хлеб, и одежда, и автомобили, и телевизоры, н билеты в оперу, и книги, и все остальные плоды цивилизации. Но сейчас она подвергает сомнению эти ценности, и такая переоценка становится массовым явлением. Разумеется, политические институты отзываются на это, члены конгресса теперь выступают с речами, которые звучат очень похоже иа выступления молодых людей. Они требуют объяснения тем изменениям, которые наступили во взаимоотношениях человека со средой, в которой ои обитает, они хотят увериться в том, что мы, ученые, ие делаем глупостей. В общем, настал момент, когда индустриальное общество хочет определить свое собственное будущее. Моя цель как раз и заключается, в том, чтобы часы по-прежнему шли вперед, чтобы их не поворачивали назад. ("Существует альтернатива: курс на упрощение или курс иа усложнение. Сторонники упрощений говорят: мы поступаем плохо, давайте не делать этого. Давайте вернемся к лошадям вместо автомобилей. Давайте будем все жить в деревне. Без бетонных и кирпичных домов, без лифтов... Осуждая недостатки, проистекающие от ий-
32 Интервью дустриализации, «молодые люди проклинают заодно и породившую ее науку. Моя точка зрения противоположна. Нужно не меньше технологии, а больше технологии, лучшей технологии. Я не отрицаю, что мы делали и делаем ошибки и что жизнь в городе, где воздух содержит двуокись серы, крайне неприятна. Я признаю, что заводы сливают отходы в реки, так что >вы не можете ни купаться в иих, ии пить из них, « что это — трагедия. Я ие отрицаю, что у нас есть два пути: один заключается в том, чтобы закрыть фабрики, другой состоит в развитии технологии, которая ие будет загрязнять реки. Я выступаю за второй путь; возврат к примитивным временам просто невозможен, это предложение запоздало! Полагаете ли вы, что попытки защитить науку приносят в вашей стране реальную пользу? Я хочу убедить общество в том, что не наука приносит зло, а люди делают зло. Будущее нашего общества — это уже политическая «проблема, а для политических проблем требуются политические решения. Именно поэтому я считаю нужным обращаться к самой широкой аудитории. Съезд Федерации американских обществ экспериментальной биологии, где я выступил с опубликованной вами речью, — самое большое собрание ученых, происходящее в США ежегодно; вдесь собирается до пяти тысяч человек. *—*— Представления, «которые кажутся мне опасными, не разделяются большинством общества. Но относительно небольшая группа людей, поносящих науку и ученых, очень криклива и очень активна; и многим начинает казаться — а может быть, эти люди правы? -Поэтому я считаю необходимым как можно чаще говорить, что я об этом думаю. Я использую с той же целью авторитет моего положения Президента академии иаук в конгрессе, в Белом доме. Я верю, что теперь ситуация в США меняется. Я думаю, что сейчас большинство молодежи в Америке понимает, что нам нужно не меньше науки, а больше иауки, больше ее понимания. А как мы используем ее результаты — это будет зависеть от мудрости, на которую мы окажемся способны. Как, по-вашему, отразится расширение научного сотрудничества между СССР и США на престиже иауки в глазах общества? Соглашения о научном сотрудничестве, подписанные в ходе переговоров между Р. Никсоном и Л. И. Брежневым,— это сигнал о том, что достижения иауки будут использоваться более разумно — на благо рядового гражданина "каждой страны. А что может более поднять моральный престиж науки, чем утверждение такой тенденции? Совместные научные исследования уже развиваются. Уже идут совместные работы по прогнозированию землетрясений и в ядерных исследованиях. Физнко-ядерщи- ки — мечтатели, они заглядывают далеко вперед. Чтобы попытаться реализовать их мечты, нужно столько средств, что эти расходы становятся непосильными для одной страны. Может быть, нам удастся избежать ненужного и дорогого дублирования исследований — соглашения открывают к этому путь. (Обмен учеными усилится, а это особенно' полезно, потому что транспортировать физиков легче, чем их установки. И в США, и в Англии, и, наверное, в других странах есть люди, скептически относящиеся к техническому прогрессу. Они считают, что рывок к индустриализации припое людям больше вреда, чем пользы. Разумеется, это весьма крайняя позиция. Я полагаю, что возникшая сегодня проблема окружающей среды была исторически неизбежна. Мы стремительно развивали промышленность н при этом загрязняли мир. Это свершившийся факт. И я думаю, что если бы раньше существовали законы, строго охраняющие природу, то это значительно затормозило бы технический прогресс н замедлило бы развитие цивилизации. На пути к благам научно-технической цивилизации человечество допустило ошибки, ио у нас еще есть время их исправить. Этим мы и займемся теперь сообща.
Проблемы и методы современной науки 33 Если не гадать, а предсказывать... Член-корреспондент АН СССР Е. М. САВИЦКИЙ, кандидат технических наук В. Б. ГРИБУЛЯ Современная техника нуждается в неимоверном множестве материалов с совершенно уникальными свойствами: ей требуются материалы сверхпрочные и жаропрочные, упругие и вязкие, магнитные и сверхпроводящие... Их не существует в природе в готовом виде, их приходится делать искусственно, комбинируя в различных сочетаниях элементы Периодической системы. Но как мы узнаём, какое соединение удастся получить и какими свойствами оио будет обладать? Только с помощью многочисленных экспериментов, которые большей частью приходится вести наугад. Это на редкость малопродуктивный труд, ведь известные 105 элементов даже в сочетаниях по два дают 10 920 вариантов соединений одного типа (скажем, типа А3В), а число сочетаний по три, четыре и более элементов катастрофически возрастает. Причем для проверки условий, в которых может происходить синтез, нужны десятки и сотни экспериментов, и еще десятки и сотни экспериментов нужны для того, чтобы выявить все полезные свойства соединения, конечно, если оно образуется. Непродуктивность таких исследований связана ие только с тем, что они отнимают уйму времени у множества высококвалифицированных научных работников, ио не ведут к гарантированному успеху. Грубо ориентировочные подсчеты показывают: для экспериментальной проверки всех возможных комбинаций элементов потребуется столько образцов, что иа их изготовление уйдут все запасы земных полезных ископаемых! Вот и получается, что мы оказываемся в положении потерпевших кораблекрушение, умирающих от жажды в океане воды: мы нуждаемся в материалах с определенными свойствами, но не знаем, удастся ли их получить, и вынуждены полагаться в основном лишь на случай. Иное дело, если бы мы научились не только гадать^ но и предсказывать... КАК ДЕЛАЮТ ПРЕДСКАЗАНИЯ Любое предсказание основано на знании определенных закономерностей. Крайний случай абсолютно надежных предсказаний основан на знании наиболее фундаментальных законов природы. Скажем, мы с абсолютной уверенностью можем предвидеть, что завтра взойдет Солнце и что Волга, как и прежде, будет впадать в Каспийское море... Но существуют ситуации, когда закономерности, лежащие в основе предсказаний, не столь явно выражены. Такого рода предсказаниями мы непрерывно занимаемся в повседневной жизни. Скажем, переходя улицу, мы автоматически оцениваем скорость движения транспорта, расстояние до него и сопоставляем эти оценки с собственной возможной скоростью передвижения. Мы ие знаем, какие процессы происходят при этом в нашем мозгу и наших мышцах, ио тем we менее благополучно переходим на другую сторону. Все эти связи устанавливаются без участия нашего сознания в ходе более или менее длительного научения. При этом важно, что в основе научения лежат одни и те же принципы вие зависимости от того, чему мы учимся — хождению ли по улице или узнаванию лиц. В течение всей своей жизнн мы непре- 2 Химия и Жизнь № 8
34 Проблемы и методы современной науки рывно наблюдаем множество объектов, каждый из которых обладает присущим ему набором свойств, в принципе бесконечным, если мы будем углубляться в частные особенности, скажем, их молекулярной или атомной структуры. Если бы все эти признаки играли существенную роль, то мы, по-видимому, никогда бы не научились различать объекты окружающего нас мира. Но, к счастью, среди множества признаков мы можем выделить существенные, то есть такие, которые играют существенную роль при различении объектов. Скажем, кошка существенно отличается от собаки тем, что мяукает, а не лает... Выделив для различных объектов их существенные признаки, мы эти признаки группируем и затем сличаем с ними признаки вновь встречаемых объектов. Если признаки нового объекта совпадают с признаками, объекта, нам уже знакомого, то мы эти объекты можем считать одинаковыми; если же эти признаки различаются, то считаем, что встретились с новым объектом, содержащим новые существенные признаки, которые затем и можно использовать как отличительные. Правда, тут необходимо сделать одну весьма важную оговорку. Если признаки совпали, мы еще не -можем сделать категорического вывода о том, что идентичны и объекты (вспомним известную восточную притчу о слепых, описывающих слоиа): видимо, всегда остается возможность того, ajto иа каком-то новом уровне позиаиия объекты окажутся различными. Тогда, как и в предыдущем случае, существенными для различения объектов окажутся новые признаки, а совпадающие признаки придется исключить из нашей классификационной системы .как несущественные. Но классификационная система, позволяющая опознавать объекты реального мира, выполняет еще одну важную функцию — с ее помощью мы можем и предсказывать с известной степенью вероятности свойства незнакомых объектов. Скажем, изучив скелет ископаемого животного и отиеся это животное к семейству кошачьих, мы можем предположить, что оно вело ночной образ жизни. Иначе говоря, предсказание может быть основано не только на точном знании тех или иных закономерностей, но и на достаточно обширном опытном материале, добытом методом проб и ошибок. Важно только, чтобы число опытов было достаточно большим, позволяющим выявить статистические закономерности. ЧТО СУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ЭЛЕМЕНТА Какие признаки существенны для распознавания элементов по их способности давать друг с другом те или иные соединения? Почему, например, удалось ' получить вещества состава SmCo5 и XeF6, но до сих пор не известно соединение состава PbHes или Та2Си? Надо подчеркнуть, что речь идет не о предсказании возможности синтеза соединений, в которых атомы связаны за счет обычного химического взаимодействия; речь идет о возникновении химических связей между атомами и в случаях, необъяснимых с точки зрения существующей теории валентности. А именно среди таких необычных соединений (например, иитер- металлических, насчитывающихся уже тысячами) и можно надеяться майти материалы с уникальными свойствами. Вспомним: химическая индивидуальность атома определяется зарядом его ядра, от которого зависит число электронов в нейтральном состоянии. Эти электроны, распределенные по определенным энергетическим уровням, и являются непосредственными участниками взаимодействия, в результате которого образуется химичеокое соединение. Причем распределение электронов в том или ином атоме можно узнать экспериментально, из данных спектральных исследований, то есть без каких- либо допущений. Следовательно, имеиио заряд ядра атома и его электронная конфигурация и могут рассматриваться в качестве признаков, способных послужить верной основой для различения элементов. Но как конкретно можио научиться оценивать способность элементов давать друг с другом соединения определенного соста-
Если не гадать, а предсказывать... 35 Элеитронно-вычислительная машина, проанализировав результаты многочисленных химичесиих экспериментов, предсназывает, иакие соединения элементов могут быть синтезированы. Нв снимке вы видите моиоиристаллические слитки иитерметаллических соединений палладия, полученных по прогнозу ЭВМ иандидатом технических наук В. П. Поляиовой в Институте металлургии АН СССР ва, используя в качестве главного критерия не теоретические соображения, а уже накопленный фактический материал? КОГДА ВОЗМОЖНО НЕВОЗМОЖНОЕ Работа такого рода была недавно выполнена в лаборатории тугоплавких и редких металлов Института металлургии им. А. А. Байкова АН СССР. В память ЭВМ «Минск-22» были введены результаты исследования примерно 1500 двойных систем, опубликованные на протяжении последних лет в научной печати. Примерно в половине случаев авторы получили соединения типа А3В, другая половина опытов свидетельствовала вроде бы о невозможности образования подобных веществ.. А потом по специальной программе в каждой группе данных были оставлены лишь те признаки (то есть особенности строения электронных уровней компонентов), которые позволяли различать группы и, следовательно, могли служить для распознавания. С этими признаками обеих групп сравнивались признаки возможных 9000 соединений типа А3В, которые еще никто и не пытался получать. Причем, естественно, среди таких соединений помимо вполне правдоподобных (то есть таких, существование которых нельзя 'было исключить иа основании современных теоретических представлений) были и совершенно фантастические, такие, например, как He$H или Н3Не. Машине-то все равно, какие комбинации проверять. В результате 9000 гипотетических веществ удалось разделить иа четыре категории. Признаки одних гипотетических веществ не удалось встретить ни в той, ии в другой группе признаков, послуживших для обучения машины: это означало, что для их распознавания было использовано недостаточно экспериментального материала. Признаки других веществ удалось встретить только в группе признаков реально существующих соединений; про этн вещества с достаточной уверенностью можно было сказать, что их в принципе можно получить. о*
36 Проблемы и методы современной наукн Признаки третьих 'веществ встречались лишь в группе признаков соединений, которые не удалось получить экспериментально; тут, однако, нельзя было категорически утверждать, что их получить нельзя, ведь экспериментальные данные, послужившие для обучения ЭВМ, были добыты практически при одних и тех же условиях, а как эти условия могут повлиять иа результат эксперимента, заранее сказать невозможно. Наконец, признаки четвертых гипотетических веществ удалось встретить в обеих группах: в этом случае следовало считать, что надежного прогноза нет, но что соединение скорее всего все-таки может быть получено. И вот что самое интересное. Мы продолжали следить за научной литературой и обнаружили, что с течением времени . все больше н больше предсказанных нами соединений типа А3В удавалось получить в действительности. В одних случаях эти вещества синтезировались в ходе независимых исследований, в других — авторы руководствовались нашими .предсказаниями. И чем шире варьировались условия синтеза, тем больше белых пятен оказывалось заполненным и. Эти новые данные мы использовали для доучивания нашей системы. Когда это было сделано, повторный просмотр веществ, остававшихся еще гипотетическими, дал новый прогноз. Этот новый прогноз показал, что число веществ, которые можно получить, заметно увеличилось в сравнении с нашим первым предсказанием. И так происходило после каждого этапа проверки прогноза и доучивания системы. Что же следует из этого? Что означает неуклонное повышение числа прогнозируемых (и действительно получаемых) соединений по мере осуществления прогнозов? По-виднмому, то, что электронное строение атомов компонентов не ч налагает принципиальных ограничений иа образование любых неорганических соединений, какими бы фантастическими они нам ни казались! Иначе говоря, если нам еще не удалось получить то или иное вещество (мы произвели иа ЭВМ те же расчеты не только для типа А3В, но и для типов АВ, А2В и А5В, причем ничто не мешает проверить и другие сочетания), то это лишь означает, что мы еще не нашли подходящие экспериментальные условия. Кроме того, следует иметь в виду, что мы привыкли называть «соединением» лишь то, что можно подержать в руках; ио ведь некоторые соединения атомов (скажем, свободные радикалы) существуют всего миллионные доли секунды и тем ие менее оказывают заметное влияние иа свойства системы. Важно также отметить, что число вероятных соединений растет с увеличением числа всех электронов (заряда ядра) атома элементов; для урана оно много больше, чем для лития или водорода. Какое значение для практики могут иметь полученные нами результаты? Говорят, что главный секрет атомной бомбы оказался раскрытым после того, как она была взорвана: ученые убедились, что реакция цепного деления в принципе возможна. Очевидно, и здесь самое важное — преодолеть барьер, мешающий искать условия, в которых способны соединяться элементы, особенно в тех случаях, когда теория не может ничего предсказать. ЭВМ прогнозирует иа порядок больше соединений, чем их получено к настоящему времени. Но новые соединения — это новые материалы с новыми свойствами. Так, в нашей лаборатории на основе прогноза ЭВМ уже получены новые химические соединения металлов, обладающие высокими сверхпроводящими (Та3РЬ) и магнитными (SmCos) свойствами, а также соединения различного цвета иа основе палладия — от золотистых до густо-сиреневых. Эти соединения, так сказать, рождены ЭВМ. Используя тот же прием опознавания элементов по их существенным признакам и распространив его на кристаллические решетки, которые определяют в конечном счете физико-химические свойства твердых материалов, особо необходимых технике, мы сможем искать нужные соединения, руководствуясь строгими 'предсказаниями, и не растратив иа случайные эксперименты полезные ископаемые нашей планеты.
Из писем в редакцию 37 Надо писать «нематицид» В № 12 за 1973 год в разделе «Словарь науки» приведены названия некоторых ядохимикатов. Прошу вас исправить следующую ошибку. Препараты, уничтожающие нематод (а не «не- матодов», как напечатано в журнале), называются нема- тицидами. Этот термин лингвистически правилен, он был принят после международной дискуссии в научной печати. Как заместитель председателя Комиссии по нематодным болезням растений ВАСХНИЛ могу добавить, что термин нематицид принят Госкомиссией по химическим средствам защиты растений МСХ СССР. Термин иематоцид, упомянутый в журнале, используется по инерции и главным образом неспециалистами. Кандидат биологических наук О. 3. МЕТЛИЦКИЙ, Москва Против мокриц или мокрецов? В аптеках, киосках и некоторых специализированных магазинах продают эффективное средство для отпугивания кровососущих двукрылых насекомых — «ДЭТА». Однако на этикетке лосьона нетрудно обнаружить ошибку: репеллент рекомендуют применять против комаров, мошек, слепней и... мокриц, объединенных под общим наименованием «гнус». Но что общего у мокриц и комаров? Ничего. Вероятно, составители инструкции имели в виду не мокриц, а мокрецов. Мокрицы — не насекомые, как некоторые полагают. Они совершенно уникальные представители класса ракообразных. Но в противоположность большинству ракообразных мокрицы живут не в воде, а на суше. Их находят в лесу — под корой старых пней и под камнями. Некоторые виды мокриц соседствуют с человеком: в щелях старых стен, сырых постройках, погребах. Пищей им преимущественно служат разлагающиеся растительные остатки. На человека мокрицы никогда не нападают, и поэтому не может быть и речи об их отпугивании. А вот мокрецы — это важный компонент гнуса, особенно на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке и в Закавказье. И препа^ рат «ДЭТА» предназначен для отпугивания мокрецов, точно так же, как и других кровососущих насекомых. Надеемся, что «Союзбыт- хим», выпускающий репеллент, учтет это замечание. Кандидат биологических наук С. МУКАНОВ, Ижевск Меня сразу же возмутило... Когда я прочитал в февральском номере вашего журнала письмо тов. О. Т. Крывателя из Львова, меня сразу же возмутило то, что О. Т. Крыватель оставляет на долю своих последователей лишь проверку расчетов и что он намерен получить Нобелевскую премию один. Не буду касаться психологического механизма сделанного мною открытия, а сразу перейду к делу. Известно, что наиболее вероятная величина общей средней плотности материи во Вселенной равна 3•10~28 кг/м3. Используя эту величину, получим систему уравнений: | М -д-= 1,3-1027кг/м (уравнение О. Т. Крыва- ] теля) М  = 3.10-2*кг/м3 (Вселенная — сфера, и ее объем равен 4/3kR3.) Решив систему, получим R«1027 м, М^105« кг. Таким образом, человечество теперь знает размеры своей Вселенной, а я шью фрак, в котором приму Нобелевскую премию. П. О. СЛЕДОВАТЕЛЬ, Ногинск От редакции. Как сообщил читатель Л. М. Григорьев из Саранска, формула О. Т. Крывателя, опубликованная впервые в нашем журнале, ранее встречалась в книге «Гравитация и относительность» (Изд. «Мир», М., 1965) на стр. 247.
Современный человек Ведер^пое начало i потомк вандертальцев ■ кроманьонцев, живи ш Старом Све^ Неанде^алец. Вымер 40 тыорч лет назад Первый |Лстоящий человек (Homo^Fectus). Появился меж^г 1 и 1,5 миллионами лет^газад. Около 200 тысяч ле/назад расселился по ррике, Азии и Европе встралопитек — предполагаемый непосредственный предок человека Тупиковая ветвь австралопитека — вымер около миллиона лет назад
Гипотезы 39 Необыкновенное дитя обезьяны О ШИМПАНЗЕ, РАДИАЦИИ, МАГНИТНЫХ ИНВЕРСИЯХ И ПРОИСХОЖДЕНИИ ЧЕЛОВЕК* Кандидат исторических наук Г. Н. МАТЮШИН Как произошел человек? Где? Когда? Это долгими тысячелетиями волнует людей. Желание знать свое начало было таким сильным, что породило множество причудливых, увлекательных мифов. Еще в 1650 году ирландский архиепископ Дж. Ушер с помощью библии заботливо подсчитал возраст Земли — день сотворения мира, по его подсчетам, пришелся на 4004 год до нашей эры. Вслед за ним другие богословы уточнили — человек был создан 23 октября в 9 часов утра. Кто мог оспорить эти выводы? Никто, конечно. Археологов, генетиков и космофизиков, вооруженных точнейшей аппаратурой, тогда еще не было. Археологические раскопки XVIII—XIX веков нанесли первый ощутимый удар по религиозным представлениям. Благодаря антропологам человечество увидело своих предков. Особенно любопытны, вернее, ошеломляющи археологические открытия последних 15 лет. Они показывают, что не- Схема по материалам книги Мэйтленда А. Эди «Недостающее звено» (Нью-Йорк, 1972] которые устоявшиеся представления по поводу антропогенеза (происхождения человека) нуждаются в уточнении. До недавних пор весь ход антропогенеза объясняли только социально-экономическими причинами, упуская из виду тот многозначительный .факт, что трудовые навыки не могли записываться в генах и что плавный ход биологической эволюции приматов мог прерываться скачками — крупными мутациями. Теперь многие исследователи отдают мутагенезу пальму первенства. Например, академик Н. П. Дубинин считает, что такие скачки привели к появлению австралопитека, затем питекантропа, синантропа и неандертальца. БИОХИМИЧЕСКАЯ И АНАТОМИЧЕСКАЯ ДИСТАНЦИЯ МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И ОБЕЗЬЯНОЙ Еще сто лет назад великий Гексли доказал, что из всех приматов ближе всего стоит к человеку шимпанзе. Когда говорят, что предки человека близки к шимпанзе, имеют в виду три главных обстоятельства. Первое: из всех приматов шимпанзе анатомически наиболее близки к человеку. Второе: по поведению шимпанзе тоже близки к раннему человеку. И наконец, третье обстоятельство: биохимических различий между человеком и шимпанзе меньше, чем между людьми и другими человекообразными обезьянами. В середине нынешнего столетия стало ясно, что биохимическая индивидуальность организма определяется информацией, заложенной в его наследственном материале— в молекулах ДНК. Значит, если люди биохимически родственны шимпанзе, то, сравнив их ДНК, можно увидеть степень сходства. Эту работу проделали Дэвид Коне из Калифорнийского университета и Б. X. Хойер из Института Карнеги. Оказалось, что по составу ДНК человека всего на 2—3% отлична от ДНК шимпанзе. Отличий от ДНК гориллы чуть больше, а с другими обезьянами наша ДНК разнится более чем на 10%. После этих исследований специалисты, наблюдавшие за работой Коне, заявили: «Вы можете конструировать точное родословное древо по ДНК,
40 Гипотезы даже не взглянув на самих животных». Д. Коне не обманул их ожиданий — в 1970 году опубликовал родословное древо млекопитающих, которое, однако, нисколько не удивило бы Ч. Дарвина. Определить дистанцию между человеком и обезьяной можно и по белкам крови. Белки человека, мыши и гориллы сделаны из 20 одинаковых аминокислот. Различаются лишь порядок их расположения и взаимосвязи в молекулах. Например, в гемоглобине — красном белке крови — аминокислоты дают 2В7 сочетаний; у родственных животных порядок чередования близок, у удаленных видов — различен. Так вот, у человека и шимпанзе одинаковый порядок чередования аминокислот в гемоглобине. А в гемоглобине человека и гориллы только два различия. Итак, исследования на молекулярном уровне свидетельствуют, что от предков нынешних шимпанзе отделились две генетические линии — одна привела к человеку, ДРУая — к горилле. Когда же это произошло? Когда начался род человеческий? Узнать это можно с помощью иммунологии. Если ввести немного сыворотки альбумина — белка человеческой крови — лабораторному животному, то организм животного начнет вырабатывать антитела, чтобы обезвредить это чужеродное вещество. Если потом эти антитела впрыснуть человеку, лошади или шимпанзе, то у них тоже начнут вырабатываться свои антитела, но их количества и свойства будут разными. В. Сарич и А. Вильсон из Калифорнийского университета недавно исследовали эту иммунологическую реакцию человека и антропоидов. Для сравнения они взяли реакцию организмов на сыворотку кроличьего альбумина (антитела, выработанные организмом кролика при введении человеческого протеина). Оказалось, что альбумин шимпанзе почти не отличается от состава альбумина человека и что у человека с гориллой 8 различий, с гиббоном—14, с другими приматами — 32. Между шимпанзе и гориллой в сыворотке было выявлено 7 различий. Для формирования молекулярных различий эволюции нужно определенное время. Взяв это за основу, Сарич и Вильсон рассчитали примерное время разделения линий человека и других животных. Они полагают, что между разделением эволюционных линий обезьян Старого и Нового Света прошло 36 миллионов лет, а линии человека и шимпанзе разошлись всего около четырех миллионов лет назад. Недавно западногерманский исследователь К. Бауэр тщательно проанализировал 30 образцов белков крови человека и шимпанзе и пришел к выводу, что расхождение линий развития было вызвано крупной мутацией. Тут уместно вспомнить высказывание И. И. Мечникова в его «Этюдах о природе человека». «Из суммы всех известных данных,— писал он,— мы имеем право вывести, что человек представляет остановку развития человекообразной обезьяны более ранней эпохи. Он является чем-то вроде обезьяньего «урода», не с эстетической, а с чисто зоологической точки зрения. Человек может быть рассматриваем как необыкновенное дитя человекообразных обезьян, — дитя, родившееся с гораздо более развитым мозгом и умом, чем у его родителей...». В этой же работе И. И. Мечников пишет: «Приходится допустить, что некоторые виды организмов не подчиняются медленному развитию, а появляются внезапно и что в этом случае природа делает значительный скачок... Человек, вероятно, обязан своим происхождением подобному же явлению. Какая-нибудь человекообразная обезьяна, в период изменяемости специфических свойств своих, народила детей, снабженных новыми признаками...». И в самом деле, человек анатомически более схож с зародышем и с детенышем человекообразных обезьян, чем с их взрослыми особями. В нашем теле сохранилось много зачатков органов, гораздо более сильно развитых у обезьян. У людей только 15 органов лучше развито, чем у антропоидов (например, кора головного мозга, нижние конечности, хорошо приспособленные к ходьбе, обособленные мускулы гортани, сделавшие членораздельной нашу речь...). Вместе с тем 17 органов на-
Необыкновенное дитя обезьяны 41 ходятся в упадке (нижние пары ребер, пальцы ноги, слепая кишка...), а 107 — рудиментарны (копчиковая кость — остаток хвоста, 13-я пара ребер у взрослого, ушные мускулы, червеобразный отросток...). ОБЕЗЬЯНЫ ПОЛЬЗУЮТСЯ ОРУДИЯМИ Гранью, отделяющей человека от обезьяны, считают начало изготовления орудий и социальную организацию. Однако недавние наблюдения за жизнью обезьян неопровержимо свидетельствуют, что они пользуются орудиями и что их стаду не"чужда некоторая социальная организация. Самые интересные факты собраны англичанкой Джейн Гудолл. Она начала свою карьеру в качестве секретаря одного из крупнейших археологов XX века — Луиса Лики. Лики мечтал, чтобы кто-нибудь начал изучать поведение шимпанзе в естественных условиях. За это трудное дело и взялась Джейн. Она устроила лагерь в диком, ненаселенном месте — около озера Танганьика, где жила группа обезьян. Джейн Гудолл не думала и не гадала, что ей удастся войти в прямой контакт с шимпанзе. Но большинство обезьян приняло ее за «свою», правда, не скоро — через 15 месяцев. С некоторыми шимпанзе она близко подружилась и провела тысячи часов рядом с ними, то подавая животным бананы, то играя с детенышами, то просто наблюдая за жизнью обезьян. Д. Гудолл выяснила, что шимпанзе используют палки, и не только для удара, но и для более тонкой работы: специально обломанной палочкой достают мед из глубокого дупла и облизывают ее, причем у каждой обезьяны своя палочка, и стоя с ней, словно с ложкой, животные терпеливо дожидаются у дупла своей очереди. Помогая себе тонким прутиком, шимпанзе выуживают термитов из-под земли. (Недавно по Центральному телевидению об этом был показан документальный фильм.) Джейн Гудолл несколько раз наблюдала, как шимпанзе кидали камнями в бабуинов и палками в леопардов. Она зафиксировала прямо-таки необыкновенный случай использования обезьяной орудий в целях личной карьеры. Это сделал юный шимпанзе, которого Гудолл назвала Майком. Он вместе с другими молодыми самцами занимал низшее положение в стаде и получал частые взбучки от сильных доминирующих самцов. Майк решил пробить себе путь наверх с помощью пустых бидонов из-под керосина, которыми была обложена палатка Джейн. Однажды, когда доминирующие самцы Выудив термита палочкой, шимпанзе сначала тщательно осматривает его, а потом съедает
42 Гипотезы ДНК человека ДНК гориллы Расположение аминокислот в гемоглосинах гориллы и человека (каждый значок заменяет 6 аминокислот) Гемоглобин Гемоглобин гориллы человека • Им • i II • щи • hi Расплетенная ДНК человека 11 'ЛТТтТщшШшшгТТТТП liiiiiillliiiiiliiliiiiillliiiiilMi пцНнщмиипМПищН'Ищ Расплетенная ДНК гориллы Гибридная молекула ДНК Иммунологический метод сравнения -г ♦• Q*U О Реакция белка с антителом * * О Рн •» i * + ш W Щ о Ч cq о S3 о 1=3 <D Рч О) ш v -н—> о о о со ш PL,
Необыкновенное дитя обезьяны 43 Доминантный самец-бабуин рассердился Взрослый шимпанзе играет с малолетним братом
44 Гипотезы собрались на полянке и, блаженствуя, искали друг у друга в волосах, Майк схватил канистры, выбежал на полянку и бросил их в сородичей. Сильные самцы угрожающе оскалили зубы, но Майк не унимался и продолжал с грохотом бросать пустые канистры. Доминирующие животные пытались не обращать внимание на обезьяну низшего ранга, но канистры так страшно грохотали, что пришлось отступить. Постепенно самцы возвращались на поляну, делая Майку успокаивающие знаки, и осторожно трогали канистры. Все это повторялось несколько раз. Вскоре Майк уже так укрепил свои позиции, что больше никто из сородичей не осмеливался отнять у него еду или прогнать с удобного места. Однажды Джейн Гудолл увидела, что обезьяна теребит что-то розовато-красное, а два других шимпанзе делают просящие жесты. Их просьба была удовлетворена — они получили кусок, позднее идентифицированный исследовательницей как часть тела кустарниковой свиньи. Вегетарианцы- шимпанзе ели мясо — черта, о которой никто и не подозревал! Постепенно выяснилось, что шимпанзе обычно охотятся на детенышей бабуинов или на древесных обезьянок. Охоту они устраивают по всем правилам — одни следят за добычей, а другие отрезают ей путь к спасению. Любопытнее всего то, что при разделе добычи шимпанзе самого высокого ранга уступал лучшие куски охотнику. Очевидно, в факте убийства животного есть уже что- то такое, что дает обезьянам-охотникам все права на раздел добычи. Скрупулезное многолетнее изучение поведения шимпанзе принесло любопытнейшие результаты. Выяснилось, что обезьяны пользуются орудиями для добычи пищи, для очищения себя от грязи и пускают в дело палки и камни как оружие. Иногда они заботятся друг о друге — приносят пищу заболевшему сородичу. Кроме всего прочего, у шимпанзе есть тщательно разработанная техника групповой охоты и довольно обширный набор звуков для передачи информации. Крупный антрополог Д. Пилбим считает, что возникновение языка и было обусловлено потребностью в регулировании взаимоотношений во время охоты, когда необходима точная координация действий. Предполагают, что у «человека умелого» — Homo habilis, жившего от 2,43 млн. до 690 тыс. лет назад, уже была речь. ЕЩЕ О СОЦИАЛЬНОЙ ЖИЗНИ ОБЕЗЬЯН Ранние люди, или, как их называют в науке, ранние гоминиды, были наиболее близки к предкам шимпанзе и вместе с предками бабуинов делили саванны. Конечно, различие в социальной жизни бабуинов (семейство мартышек) и шимпанзе, которых зоологи относят к тому же семейству человекообразных, куда входит и человек, довольно велики. Но общее для этих обезьян то, что порядок среди них регулируется пятью главными факторами: узами матери и ребенка; возрастом животного (при переходе от одной возрастной группы к другой повышается социальная роль особи); родственными связями, то есть поведением обезьян по отношению к братьям и сестрам; взаимоотношением самцов и самок; и, наконец, доминантностью (общественным рангом животного в группе). Конечно же, все эти пять факторов служат и нам. Ведь жизнь человека, шимпанзе и бабуина — это не что иное, как регулируемое сосуществование с себе подобными в группе. Бабуину, чтобы стать взрослым, требуется шесть лет, а шимпанзе от 10 до 15 лет. Такое медленное развитие нужно для того, чтобы обезьяны могли изучить все то, что необходимо для приспособления к обществу, в котором они рождены, где особь ежедневно встречается с множеством вариантов личных отношений. У шимпанзе игра детенышей эквивалентна учебе в школе. Животное видит, как его мать ищет пищу, и тоже начинает искать пропитание. Детеныш подражает матери при строительстве гнезд, но делает эти гнезда не для сна, а для забавы. Позднее, в период длительной юности, шимпанзе вырабатывает физические и более сложные психологические навыки общения, которые
Необыкновенное дитя обезьяны 45 нужны для понимания настроения окружающих и умения выразить свое желание так, чтобы оно было понятно другим. Если обезьяна не научится общаться с себе подобными, она не доживет до взрослого состояния. Специалисты по бабуинам Ирвин де Воре и К. Хале пришли к странному на первый взгляд заключению: отношения в группе обезьян зависят ие столько от самцов, сколько от самок высшего ранга. Эти самки образуют что-то вроде избранного женского аристократического кружка, кудв входят ближайшие родственники (мать — дочь и сестра — сестра), но не допускаются дальние родичи и чужие. Эти высокопоставленные самки проживают в центре группы — наиболее безопасном от хищников месте. Там в интимном кружке элиты оии ухаживают друг за другом и вынашивают детей в атмосфере комфорта и безопасности. Самки же низшего ранга обитают на краю группы, им постоянно грозит опасность получить шлепок от высшего по рангу бабуина, если они случайно загородят ему дорогу, или подвергнуться внезапному нападению хищников. Постоянно испытывая тревогу, они невольно передают детям свою робость н вообще более низкое самоуважение. Напротив, детеныши привилегированных животных впитывают самоуверенность как бы с молоком матери. Их друзья — это другие аристократические отпрыски. Они ходят в привилегированную школу и обзаводятся многообещающими контактами для успешной карьеры бабуииа. Шимпанзе более спокойны и терпимы, чем бабуины. Ведь шимпанзе живут в лесах, где угроза нападения наземных хищников ие так сильна. Поэтому шимпанзе и не нуждаются в жесткой доминантной связи, как у бабуинов. Их иерархия не так сурова, а семейные узы более сильны и продолжительны. Ребенок тесно связан с матерью, братьями и сестрами далеко за пределами сроков созревания. Нежные узы между родственниками могут быть пронесены через всю жизнь обезьяны. Еще более удивительно сходство между некоторыми несловесными типами коммуникаций (связей) у человека и шимпанзе. Дело не только в самих жестах, но и в условиях, в которых они употребляются: шимпанзе при встрече после разлуки обнимают и целуют друг друга и даже пожимают руки. РАЗНИЦА МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И ЧЕЛОВЕКООБРАЗНОЙ ОБЕЗЬЯНОЙ Некоторые зарубежные археологи полагают, что ни в использовании орудий, ни в культурном отношении, ии в организации семьи, ни в анатомических признаках нет существенных различий между ранним человеком и обезьяной. Однако они ошибаются — различия есть, и к тому же принципиальные. Ни использование орудий, ни охота у обезьян не стали системой. Это спорадические, случайные акты. Создается впечатление, что шимпанзе как бы умеют делвть это по-человечески, однако не хотят этим заниматься изо дня в день. Конечно, дело не в том, хотят или ие хотят шимпанзе. Скорее всего причины систематического изготовления орудий ранним человеком следует искать в сфере исторической необходимости и в отсутствии такой необходимости у шимпанзе. Более того, ни один шимпанзе пока еще не сделал ни одного каменного орудия, и тем более орудия для изготовления других орудий. Я думаю, что современным антропоидам не нужно систематически использовать орудия потому, что они могут добывать все 'необходимое для жизни без помощи орудий. Формула о том, что труд сделал обезьяну человеком, начала реализовы- ваться тогда, когда часть обезьян просто не могла выжить без систематического изготовления орудий. Уменьшение зубов, пря- мохождение, грацильность (утоныиение скелета) — все эти признаки, зафиксированные в ископаемых находках, можно расценивать не только как анатомические знамения перехода к семейству гоминид, но и как утрату нашими ископаемыми предками возможности добывать пропитание чисто животными методами. В самом деле, обезьяны добывают еду, пользуясь четырьмя сильными лапами и крупными острыми клыками. Предки человека потеряли
46 Гипотезы Ущелье Олдувей, в котором были найдены древнейшие кости наших ископаемых предков, ■ этом месте разветвляется острые клыки, у них ослабли две конечности из четырех. Да и вообще ископаемые гомиииды (по сравнению с их предками и собратьями-шимпанзе) стали физически слабее, а их костяк — более тонким. Среди антропологов все более утверждается мнение, что эти анатомические изменения произошли до того, как человек начал систематический труд — изготовление каменных орудий. Если это верно, то биологические причины, заставившие «человека прямоходящего» стать «человеком умелым», по времени предшествовали возникновению общественно-трудовой деятельности. Это нисколько не умаляет роли труда в становлении человека. Именно каждодневный труд спас жизиь нашим далеким предкам, дал им возможность прокормить себя. Именно трудовая деятельность, о которой писал Ф. Энгельс, навечно выделила человека из мира животных. С чего же все началось? НАХОДКИ В АФРИКЕ В 1924 г. профессору Иоганнесбургского университета Р. Дарту доставили ископаемый череп, найденный в известняковом карьере близ Таунга. Череп сильно заплыл известняком, и Дарту потребовалось два с лишним месяца, чтобы удалить твердый известняк из передней части черепа и глазных впадин. Череп был необычен: он принадлежал ребенку (находку так и называли— «бэби из Таунга»), но объем мозга был 520 кубических сантиметров, в то время как у взрослого шимпанзе мозг занимает всего 320—480 кубических сантиметров. Череп был узкий и высокий, а не низкий и широкий, как у обезьян. Дарт назвал новый вид ископаемого животного австралопитеком, то есть южной обезьяной, и высказал предположение, что австралопитек и есть связующее звено между высшей обезьяной и низшим человеком. Однако, по выражению самого Дар- та, он «не сумел никого убедить в том, что его бэби — предок». Дело в том, что находка долгие 12 лет была уникальной. Но вот в 1936 году, тожв неподалеку от Иоганнесбурга, после взрывных работ в пещере Р. Брум жадно разглядывает остатки черепа австралопитека. Через два года другая удача — в трех километрах от пещеры, у селения Кромдрай, школьник нашел обломки черепа австралопитека нового вида. Отчет об этих находках Брум печатает в Лондоне под сенсационным заголовком: «Недостающих звеньев больше нет!» Вскоре находят несколько костей левой руки и бедренную кость австралопитека. Стало ясно, что обезьяночеловек передвигался на двух ногах и был невелик ростом. И еще один примечательный факт:
Необыкновенное дитя обезьяны 47 зубная система австралопитека весьма близка к зубам синантропа. Основываясь на этих находках, специалисты решили, что австралопитеки «в значительной степени перешли от фруктов и растений к употреблению мясной пищим. И мнение Дарта начинают признавать даже его противники. Нв картах показаны области обитания современных шимпанзе и горилл, предполагаемый район прародины человека, древнейшие стоянки |1 — Таунг, 2 — Олдувей, 3 -г Кооби Фора), тектонические разломы |4|, зона тектонических движений и землетрясений 1*Ь крупнейшие урановые месторождения и ураноносные провинции |6, 7| В 1945, 1947 и 1948 годах следуют новые находки останков австралопитеков в Южной Африке. И всюду эти останки встречаются вместе с разбитыми черепами и костями бабуинов. Р. Дарт обследовал поврежденные черепа бабуинов и обнаружил следы ударов, нанесенных спереди и сзади. При раскопках часто попадались плечевые кости антилопы куду. Оказалось, что они точно входили в отверстия на черепах бабуинов. Исследовав более семи тысяч разных костей, Дарт пришел к выводу, что австралопитеки изготовляли ударные* орудия из нижних челюстей копытных, а колющие — из длинных костей антилоп. К концу 60-х годов в руках антропологов было уже несколько десятков черепов, кос-
48 Гипотезы ти конечностей, таза и более 600 зубов австралопитеков. И сложилось более или менее полное представление об облике обезьяночеловека: у австралопитеков, живших миллионы лет назад, была прямая походка, они пользовались орудиями из кости (правда, еще нет убедительных доказательств, что они изготовляли эти орудия) и, что очень важно, частенько питались мясом. Все казалось ясным и безоблачным в картине эволюции: австралопитек, потом питекантроп, неандерталец и так далее. Все понятно в этой непрерывной линии. Одни вымирали, другие их сменяли. Все шло постепенно и медленно. Но недавно грянула буря — научный мир был взбудоражен открытием Луиса Лики. СЫН ЯСТРЕБА ДЕЛАЕТ ОТКРЫТИЯ Луис Лики родился в 1903 году в Кении, в семье английского миссионера. Его детство прошло среди мальчишек племени кикуйю. В 13 лет он был усыновлен племенем и получил имя Сына Ястреба. Кикуйю обучили его тонкостям охоты с луком, познакомили с повадками зверей. Шло время, и, окончив Кембриджский университет в Англии, Лики возвратился в Африку, чтобы заняться первобытной археологией. В 1931 году он организует экспедицию в ущелье Олдувей, расположенное на полдороге между вулканом Килиманджаро — самой высокой точкой Африки — и громадным озером Виктория. Раскопки в ущелье со стометровыми стенами продолжаются до сегодняшнего дня. Слои Олдувея интересны вдвойне: останки древних животных, залегая последовательно друг под другом, рассказывают об истории природы Африки, и эти же слои дают картину эволюции человеческой цивилизации. Отправляясь в ущелье, Лики заключил пари о том, что не позже чем через сутки после прибытия в Олдувей он найдет каменные орудия. И он их находит, но не через сутки, всего через 8 часов. Однако первые останки человека были здесь обнаружены только после 28 лет тщательных раскопок—17 июля 1959 года. Сам Лики в этот знаменательный день чувство- Череп австралопитека, найденный Р. Брумом вал себя плохо, и руководить раскопками отправилась его жена Мэри. Ей и посчастливилось найти зуб первого в Олдувее ископаемого антропоида. Интересно, что зуб этот выкопали там, где в 1931 году Лики нашел первые орудия и выиграл пари. Девятнадцать дней лихорадочной работы потребовалось на то, чтобы из той скалы, возле которой Мэри нашла зуб, извлечь череп, раздробленный на 400 кусочков. Но составлять из фрагментов целое — привычная работа археолога. Походка того, кому принадлежал череп, была прямой, возраст — никак не менее миллиона лет. Лики назвал его зинджантропом — восточноаф- риканским человеком («зиндж» по-арабски— Восточная Африка). С помощью калий-аргонового метода выяснили абсолютный возраст зинджантропа — он пролежал в земле 1 миллион 750 тысяч лет. Это было ошеломляющим открытием, но каньон Олдувей скрывал еще более поразительную тайну. Летом следующего, 1960 года Мэри и сын
Необыкновенное дитя обезьяны 49 I супругов Лики — Джонатан, раскладывая извлеченные останки саблезубого тигра, нашли стопу, пяточную кость, ключицу, челюсть и обломки черепа неизвестного существа. Вскоре выяснилось, что этим существом был ребенок 11—12 лет. Он погиб всего в 200 метрах от места, где нашли зинджан- тропа, но погиб, когда зинджантропа еще и на свете не было. Ведь останки ребенка лежали в более глубоком, а следовательно, в более древнем слое. Поэтому Лики назвал найденное существо презинджантро- пом — предком зинджантропа. И тут начались странности: очень древний презинджантроп по своему строению оказался ближе к нам, чем австралопитек и «эиндж». Выделялась прежде всего рука. «Рука из Олдувея» была сильной и цепкой— ее владелец вполне мог употреблять орудия. Стопа была отлично приспособлена к прямохождению. Правда, объем черепа F80 см3) был меньше, чем у питекантропа и синантропа (935 и 1030 см3). Но при сравнении с «бэби из Таунга» E20 см3) и с зинджантропом E30 см3) презинджантроп явно выигрывал. Сейчас уже найдены останки нескольких особей этого ископаемого. Его исследователи— Л. Лики, Д. Нейпур и Ф. Тобайос — дали ему видовое название Homo habi- I is — «человек умелый». В 1971 году другой сын Лики — Ричард на берегах озера Рудольф извлек на поверхность челюсть человека, который жил еще раньше — 2,6 миллиона лет назад. По мнению Р. Лики, эти очень древние люди анатомически ближе к нам, нежели питекантропы, ходившие по Земле всего 500— 600 тысяч лет назад. Р. Лики пишет, что отныне можно утверждать, будто 2,5 млн. лет назад в Восточной Африке наряду с австралопитеком проживала «истинно прямая» двуногая форма человека с объемом черепа около 800 см 3. Иными словами, история цивилизации началась не миллион лет назад, а гораздо раньше — 2,6 миллиона лет назад. Ведь в местечке Кооби-Фора на озере Рудольф вместе с останками человека найдено такое множество орудий, что Р. Лики по праву назвал эту стоянку самой древней мастерской человека. По мнению Лики, новейшие африканские открытия не подходят ни под одну из гипотез о происхождении человека. Все как бы встало с ног на голову: человек, живший два с половиной миллиона лет назад, по своему строению оказался ближе к нам, нежели недавние наши предки. Но объяснение этому феномену все-таки есть. АНТРОПОГЕНЕЗ И РАДИОАКТИВНОСТЬ Находки антропологов убеждают, что прародиной человека была Южная и Восточная Африка. Следовательно, нужно выяснить, какие природные особенности Восточной и Южной Африки в сочетании с общепланетарными изменениями среды могли 2,6—2,8 миллиона лет назад привести к крупным анатомическим сдвигам, которые зафиксированы в останках человека у озера Рудольф и в ущелье Олдувей. Во всех многочисленных работах, где идет речь о происхождении человека и об этих африканских находках, дается подробное описание природных условий Африки и говорится о том, что среда как-то влияла на живущих там антропоидов. Однако ни в одной из них не написано, что в Южной и Восточной Африке есть мощные залежи урановых руд. А это, с моей точки зрения, и сыграло важную роль в процессе становления человека. «Причем здесь уран? — скажет читатель.— Не изготовляли же австралопитеки атомные бомбыI» Не изготовляли, верно. Им уран и не был нужен. Но все же именно здесь находятся крупнейшие скопления урановых руд. Особенно велико месторождение Витватерсранд в Южной Африке. О нем в материалах Международного конгресса атомников говорится следующее: «Еще нет достаточных данных для определения запасов урана в Витватерсранде, но подсчитано, что они превышают запасы урана в любом аналогичном объеме горных пород в любой части мира». А там, где много урана, — там зона повышенной радиации. Весьма примечательно, что в Западной Африке, где нет больших месторождений радиоактивных руд,
50 Гипотезы останков ископаемых предков человека не найдено. Там до сих пор обитают неизменившиеся за последние три миллиона лет антропоиды — шимпанзе и гориллы. Да и в позднем палеолите в Африке стоянки первобытного человека располагались лишь в восточной и южной частях континента. «Обширные опытные данные, — пишет академик Н. П. Дубинин, — показали, что радиация в широкой степени изменяет наследственные свойства организма. Под ее влиянием получаются все известные до сих пор типы наследственных изменений. При этом доказано, что ионизирующее излучение вызывает мутации во всех представителях растительного и животного мира, во всех бактериях и вирусах... Действие радиации сложно, ибо она выступает как фактор отбора в среде обитания видов». Генетики знают, что чем выше организовано животное, тем оно более чувствительно к радиации. Так, мыши «радиочувствительнее» мушки дрозофилы в 15 раз, а обезьяны — в 30—50 раз. Человеку и человекообразным обезьянам, чтобы произошло изменение (наследственности, требуется гораздо меньшая доза радиации, чем всем другим животным. Повышение радиации всего на 3—4 рентгена в год в два раза увеличивает частоту естественных мутаций, то есть в два раза быстрее идет изменение организма, в два раза больше рождается детей с измененными наследственными качествами. Пока никто не знает, какой именно была естественная радиация в Африке два-три миллиона лет назад. Но важно то, что она была высокой, хотя нет никакой минимальной дозы радиации, которая не действовала бы на наследственные структуры. Просто число поврежденных хромосом будет невелико. Итак, любая доза радиации (было бы время!) может привести к тому, что у «нормальных» обезьян будут рождаться «ненормальные», необычные, чем-то отличающиеся от всех особи. Причем эти особи, как правило, в свою очередь будут рождать детей с новыми изменениями в организме. Но общеизвестное изречение — мол, тише едешь — дальше будешь — применительно к предмету нашей статьи совсем неправильно. Ведь мелкие мутации можно копить миллионами лет, и потомки лишь немного будут отличаться от своих прапрапредков. Вот что по этому поводу писал известный генетик М. Е. Лобашев: «Возможно, что само появление человека с развитыми полушариями коры головного мозга, вертикальным положением тела, дискретной речевой сигнализацией является следствием крупных мутаций. В пользу этого свидетельствует очень короткий промежуток времени эволюции человека, за который мелкие мутации вряд ли могли накопиться в таком количестве и дать такой значительный эволюционный эффект». Выходит, что от обезьян мы отпочковались быстро и решительно. Но вернемся из области теории в конкретный район земного шара, туда, где в вулканических туфах нашли древнейшие кости наших ископаемых предков. В этом районе Восточной и Южной Африки уже давно царствуют активный вулканизм и тектонические процессы. Геологи утверждают, что особенно сильные потрясения здесь происходили как раз в эпоху выделения человека из мира животных, то есть 3—4 миллиона лет назад. Кислые вулканические породы дают фоновую дозу в 12 рад в год, что само по себе может утроить число мутаций у человека. Однако давайте еще раз вспомним, что это район богатейших залежей урана. В древности, когда тут шли активные движения земной поверхности, урановые руды могли обнажиться на большой территории. В засушливом климате (а он, по мнению палеоклиматологов, там такой вот уже 70 миллионов лет) урановые руды быстро разлагаются на растворимые урано-карбонаты и нерастворимые силикаты уранила, которые оседают на месте. Именно ими и славится Южноафриканский ура- ноносный пояс. Следовательно, мощные выходы урана были быстро превращены в урано-карбонаты и разнесены водой на громадные пространства, радиация упала чуть ли не вдвое. Значит, процесс усиленного облучения наших ископаемых (тогда еще живых!) предков был кратковремен-
Необыкновенное дитя обезьяны 51 полярные ПИЗОДЫ ЭПОХИ ГэгГи о ф » я <-Q а, со о со f-4 и, ф о Лашамп Джаре- милло Гилза Олдувей Каена Маммут К-АГ возраст млн'.лет Р.5- 0,02 0,03 Р.ЗЗ Р.35 1.0 0,69 J0.89J 0,95' 1.5 2,0 2.5 3,0 3.5 1,61 1.63; 1,64 1,79" 1,95 1,98' 2.И 2,13 2,43 2,80 2,90. 2,94- 3,06 3.32 шкала Кокса основные стоянки Брокен- Хилл Терниф |Олдувей Олдувей Терниф Кромдрай, оз. Чад Олдувей Омо Таунг? Штерк- фантейн? Канапои Кооби эволюция человека I I t lalrnc . pithe an- tropus I Ниши * aabili ,ue
52 Гипотезы ным. А это тоже совсем небезразлично — одноразовое облучение даёт больший эффект, чем растягивание той же дозы во времени. Ну а теперь пора сформулировать гипотезу. Пять — десять миллионов лет назад Африка была более или менее равномерно заселена родственными антропоидами. Активный вулканизм, общее поднятие материка, мощные землетрясения и разломы земной коры 3—5 миллионов лет назад обнажили урановые руды и резко повысили радиационный фон в Восточной и Южной Африке. В результате у обитавших там человекообразных обезьян произошли крупные мутации — появились прямоходящие особи. В Западной же и Экваториальной Африке обезьяны не испытали этого радиационного потрясения и, почти не изменившись, дожили до наших дней. Но тут есть еще одна заковыка: начало антропогенеза совпадает с глобальной вспышкой формообразования живого мира. Может, помимо локальных причин, вызвавших скачок местного уровня радиации, какие-то общепланетарные явления усилили действие местных? АНТРОПОГЕНЕЗ И ГЕОМАГНИТНЫЕ ИНВЕРСИИ Магнитное поле Земли, словно броня, сдерживает проникновение космической радиации. Однако по еще неясным причинам магнитное поле планеты на какой-то срок вовсе исчезает, а потом происходит смена магнитных полюсов Земли, происходит так называемая магнитная инверсия — Северный полюс становится Южным и наоборот. И вот что любопытно: в то время, когда меняются полюса, непременно исчезают какие-то виды животных и растений и появляются новые. На протяжении последних четырех с половиной миллионов лет специалисты выделили четыре магнитные эпохи, четыре смены знака магнитных полюсов: Брюнес (прямая), которая началась 690 тысяч лет назад и продолжается сейчас, Матуяма (обратная) от 690 тысяч лет до 2,43 миллиона лет назад; Гаусс (прямая) от 2,43 до 3,32 миллиона лет тому назад и, наконец, эпоха Гильберт (обратная) — от 3,32 до 4,45 миллиона лет назад. В каждой эпохе бывают периоды, когда на короткий срои снова меняется магнитная полярность, так называемые полярные эпизоды. В конце наиболее важной для нас эпохи Гаусса было два таких эпизода. Иными словами, в коротком промежутке времени с 3,06 миллионов лет по 2,8 миллиона лет назад на Земле четыре раза менялась полярность магнитного поля. Именно к концу этой бурной магнитной эпохи и приурочены находки ископаемого человека. Тщательные расчеты специалистов гласят, что прирост ионизирующей радиации во время геомагнитных инверсий, когда магнитное поле как бы исчезает, весьма велик — до 60%. Если исходить из нынешнего общепланетарного уровня радиации, то каждый раз ее прирост превышал 10 рад в год, то есть каждый раз количество мутаций в зародышевых клетках гомини- дов могло утраиваться. Это должно было породить крупные мутации там, где местный радиационный фон был высок сам по себе. Именно так и обстояло дело в Южной и Восточной Африке. Я думаю, что решающую роль в мутагенезе обезьян сыграла глобальная инверсия на рубеже эпох Гаусс и Матуяма. Полагают, что спад напряженности магнитного поля при каждой инверсии длится около пяти тысяч лет. Значит, за четыре инверсии (в период с 3,06 до 2,8 миллиона лет) в течение десятков тысяч лет магнитное поле Земли было либо очень слабым, либо нулевым. Этого срока достаточно, чтобы результаты мутаций закрепились в организме гоминид, живших в Южной и Восточной Африке под постоянным прессом хронического облучения, чтобы выра~ ботались новые системы генотипов. Да и само ослабление геомагнитного поля может подталкивать эволюцию. Ведь устранение магнитного поля вызывает биологическую реакцию всех растений и животных. Например, млекопитающие, жившие в лабораториях при малых напряжен- ностях магнитного поля, теряли волосы, у
Необыкновенное дитя обезьяны них менялась деятельность печени, почек, половых органов, увеличивалась смертность. У человека в тех же условиях нарушалось зрение и т. п. Причем на эмбрионы и развивающиеся организмы ослабление магнитного поля действует сильнее, чем на взрослые особи. Совпадение времени жизни видов ископаемого человека с конкретными магнитными эпохами и эпизодами позволяет утверждать, что и последующие инверсии геомагнитного поля вызывали немаловажные мутации у человека. Видимо, не случайно, что самый древний человек — Homo erectus habilis — «человек умелый прямоходящий» жил в то время, когда на Земле знаки магнитных полюсов были противоположны нынешним. Следующий вид человека— питекантроп — пришел на смену «человеку умелому» в тот момент, когда 690 тысяч лет назад произошла очередная инверсия магнитных полюсов. Они заняли то же место, что и сейчас. Палеомагнитоло- ги говорят, что с этого момента началась современная геомагнитная эпоха (эпоха Брюнес). Около 350 тысяч лет назад произошла кратковременная смена полюсов. И в это время вымирают питекантропы и появляются неандертальцы — более совершенный вид человека. Около 30 тысяч лет тому назад неандертальцев сменяет человек современного вида — Homo sapiens. И в это же самое время в земных породах навсегда фиксируется смена магнитных полюсов (эпизод Лашамп). Правда, современный человек как будто бы появился чуть раньше, чем началась эпоха Лашамп, но ведь очень точных палео- магнитных сведений пока нет. Однако известно, что перед эпохой Лашамп был еще один кратковременный эпизод смены магнитных полюсов планеты. ПОРА ПОДВОДИТЬ ИТОГ Пора схематично обрисовать весь процесс антропогенеза, процесс происхождения человека. Вулканическая активность, землетрясения и подвижки земной коры при геологическом поднятии Африканского материка обнажили гигантское месторожде- 53 ние урановых руд, что создало в Восточной и Южной Африке обширную зону высокой радиации. По времени это совпало с ослаблением геомагнитного поля, что усилило общеглобальный фон ионизирующего излучения. Все это и вызвало крупную мутацию у человекообразных обезьян, обитавших в Восточной и Южной Африке. За десятки тысяч лет магнитных инверсий и хронического облучения появился новый тип гоми- / нид, которые анатомически так изменились, что уже не могли выжить за счет животных способов добычи пищи и были вынуждены перейти к систематическому применению орудий и их изготовлению. Уменьшение зубов, лица, грацильность, ослабление мускулатуры, прямохождение — все это свидетельствует об изменении физиологических наследственных свойств гоминид. У мутирующих предков человека был единственный путь для сохранения вида от гибели — общественно-трудовая деятельность. Увеличение вместимости черепа позволило осознать это—начать историю цивилизации.
54 Новости отовсюду СОРЕВНОВАНИЕ С ЭВМ При использовании ЭВМ в I экспресс-лабораториях для 1 обработки результатов анализов возникает проблема: в сравнении со скоростью работы машины скорость самого анализа выглядит черепашьей. Поэтому сейчас химики ищут способы, позволяющие предельно ускорить все аналитические операции. В частности, как сообщает журнал «Analytical chemistry» A973, № 3), скорость работы одной из новых систем для экспресс- анализа оказывается уже сопоставимой со скоростью работы ЭВМ. Система представляет собой ротор, делающий до 5000 оборотов в минуту. По краю ротора расположены кюветы, в которые в определенном порядке подаются реактивы, изменяющие окраску раствора в зависимости от концентрации определяемого вещества; вращаясь вместе с ротором, кюветы проходят мимо окошка с фотоумножителем, измеряющим интенсивность проходящего света и подающим электрический сигнал на | вход ЭВМ. I ЛАЗЕР ВМЕСТО КУСАЧЕК Одна из самых трудоемких операций при монтаже радиоэлектронных приборов — это, как ни странно, зачистка проводов. Обычно резиновую или пластмассовую оплетку снимают специальными ножницами, пинцетами, щипцами, кусачками — разумеется, вручную. И теряют очень много времени. Теперь появились лазерные кусачки для зачистки проводов. Они состоят из лазера на СО2 мощностью 50 вт, пульта управления и головки, куда закладывается провод. Среди сообщений о новых применениях лазера это сообщение стоит немного особняком: вот уж действительно универсаль- 1 ный инструмент, если им заменили даже нехитрые кусачки! 1 АРТРИТ И ФЕРМЕНТЫ Ревматоидный артрит — одно из широко распространенных, но мало изученных заболеваний; первопричина происходящих при нем воспалительных явлений в суставах до сих пор неясна. Новую гипотезу о механизмах поражения тканей при артрите высказали недавно английские исследователи. В предложенной ими схеме главная роль отводится макрофагам — клеткам, которые участвуют в иммунологических реакциях организма, защищая его от проникновения чуждых веществ. Макрофаги расправляются с посторонним материалом, обволакивая его и переваривая с помощью разрушительных ферментов. Большие скопления макрофагов обнаруживаются в тканях суставов, пораженных артритом. Эксперименты показали, что, встречаясь с антителами, также там присутствующими, макрофаги могут понемногу выделять ферменты в окружающую среду. В результате перевариванию подвергаются собственные ткани организма. ГОЛОДНЫЕ тРНК Длительное голодание вызывает самые разнообразные изменения в жизнедеятельности организма, в том , числе и в процессах, протекающих на молекулярном уровне. Как сообщил журнал «Биохимия» A973, т. ЗВ, вып. 6), недавно украинские исследователи обнаружили, i что в печени голодающих | животных образуются не-| полноценные транспортные i РНК, способность которых выполнять свою главную функцию — связывать аминокислоты, используемые для синтеза белка, — значительно снижена. Экспери-
Новости отовсюду 55 менты показали, что такое нарушение функций связано с изменением конфор- мации молекул тРНК. Поскольку тРНК — один из важнейших элементов системы синтеза белка, подобное изменение, очевидно, существенно влияет на ход обмена веществ в клетке. ПРЕДЕЛЫ ТОЧНОСТИ Расстояние от Земли до Луны составляет, как известно, примерно 380 000 километров. Лазерная техника позволила измерять это расстояние с точностью до 15 сантиметров. По сообщению журнала «Science News» A973, № 19), специалисты надеются, что в 1974 году точность измерения будет увеличина настолько, что погрешность не превысит двух с половиной сантиметров. ХИМИЧЕСКАЯ ОПЕРАЦИЯ НАД КЛЕТКОЙ Для изучения жизнедеятельности клетки часто бывает необходимо извлечь из нее ядро или заменить его чужим. Новый метод клеточной хирургии разработан недавно исследователями из университета штата Майами (США). Они обрабатывают клетку специальным веществом цитокалазином, разрушающим ее внутреннюю структуру. После этого клетки центрифугируют с умеренной скоростью, и ядра выпадают наружу. Как клетки, лишенные ядер, так и «голые» ядра сохраняют жизнеспособность в течение нескольких часов после такой операции. НОВЫЙ СТИМУЛЯТОР ИНТЕРФЕРОНА Об интерфероне — защитном веществе, которое вырабатывают клетки в ответ на заражение вирусом, «Химия и жизнь» рассказывала в № 1 за 1974 г. Речь там, шла и о том, что образование интерферона можно L усилить введением в орга-Г низм различных соедине-* ний — стимуляторов. I Одним из таких соедине-. ний оказался хорошо из-1 вестный хирургам препарат- . плазмозаменитель — поли- ■ винилпирролидон. Как со-[ общил журнал «Успехи сов-| ременной биологии» A973,1 ноябрь — декабрь), совет-1 ские исследователи приме- J нили его для профилактики гриппа во время эпидеми-1 ческой вспышки. Новый про-| филактический метод оказался достаточно эффектив- J ным: люди, которым путем аэрозольной ингаляции вводили препарат, заболевали гриппом реже, а уже заболевшие быстрее выздоравливали. ТУФЛИ ДЛЯ ЛЕТА ХОРОШИ За модой угнаться трудно: еще несколько лет назад женщины стремились приобрести замшевую обувь, а теперь предпочитают I только лаковую. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте пленочных материалов и искусственных кож (ВНИИПИК) создан новый материал с до- Г ольно длинным назван и- ■ ем — «винилискожа НТ обув- ] ная лаковая». Предназначе- Г на она для летних откры-1 тых туфель, которые чаще' не совсем точно именуют ■ босоножками. Обувь из но-' вого материала будут не | шить, а сваривать токами, высокой частоты. Опытная , партия таких туфель уже из- ■ готовлена на ленинградской обувной фабрике «Скоро-J ход», а винилкскожу самых ~ разных расцветок начал выпускать Экспериментальный завод искусственных кож и пленок при ВНИИПИК. Можно надеяться, что в ближайшем будущем на прилавках магазинов появятся новые модные босоножки.
56 Элемент №... С96 ш Кюрий Кандидат химических наук В. Н. КОСЯКОВ Часто можно услышать такие выражения, как «два сапога—пара», «без четырех углов изба не строится» и т. п. и т. д. У многих из нас есть свое «счастливое число». Предрассудки? Возможно. Но и в математике, физике, химии — науках, которым мистика абсолютно чужда, существуют свои «магические числа». В ядерной физике эти числа выражают энергетически наиболее устойчивые комбинации протонов и нейтронов в ядре, а в химии — аналогичные сочетания электронов в оболочке. Для рассказа об основах химии элемента № 96 — кюрия вполне применимо название известного вестерна — «Великолепная семерка». Но пожалуй, более точным будет иной заголовок, которым мы и воспользуемся. САМЫЙ АКТИНОИДНЫЙ ИЗ АКТИНОИДОВ Согласно теории Сиборга, в семействе актиноидов, к которому относится и элемент № 96, по мере увеличения атомного номера новые электроны появляются не на внешней и даже не на предпоследней электронной оболочке, а еще ближе к ядру, в оболочке 5f. Находясь как бы в тылу, они не участвуют «в боях на передовой» за образование химических связей. Отсюда химическое сходство актиноидов с родоначальником семейства актинием. Но на деле, как мы знаем, не все актиноиды так уж актиноподобны. Для тория, протактиния, урана трехвалентное состояние вовсе не характерно. Для них типичны иные, высшие валентности. Это противоречие объяснимо. Комбинация из одного, двух, трех электронов на пятой от ядра оболочке энергетически неустойчива. Но по мере насыщения электронами эта оболочка становится все крепче. Одновременно более устойчивым (и более характерным) становится трехвалентное состояние элемента. И вот у кюрия число Sf-электронов достигает семи: оболочка наполовину застроена (всего она «вмещает» 14 электронов). Эта комбинация электронов чрезвычайно устойчива, именно поэтому можно говорить о кюрии как о самом типичном представителе семейства актиноидов. Правда, справедливости ради, следует указать, что известны твердые соединения четырехвалентного кюрия (двуокись и тетрафторид), отличающиеся крайней химической неустойчивостью. В 1961 году Т. Ки- нен в результате растворения CmF4 в 15-молярном растворе фтористого цезия впервые получил четырехвалентный кюрий в водном растворе и снял оптический спектр поглощения. Но даже при такой высокой концентрации фтор-иона (сильнейший комплексообразователь!) и пониженной температуре четырехвалентный кюрий оказался настолько неустойчивым, что всего через час полностью восстановился до трехвалентного. Комбинация из семи электронов на М-оболочке заманчива и для других атомов. Так, например, атом америция, у которого общее число
Кюрий 57 электронов на один меньше, чем у кюрия, тоже располагает семью Sf-электронами. На этот уровень переходит один из электронов с близлежащей бё-оболочки. С другой стороны, берклий, у которого восемь Sf-электронов, легко расстается с одним избыточным, окисляясь до четырехвалентного состояния. Электронные перемещения отлично объясняют противоестественные, казалось бы, валентности многих элементов, и мы не случайно начали рассказ о кюрии именно с валентностей. Трансурановые элементы разделять очень трудно, и «игра» на валентностях — основа большинства методов разделения. Приведем только один пример. Ионные радиусы Ст3+ и Am3* почти не отличаются (разница — тысячные доли ангстрема), и химические свойства этих ионов так близки, что разделение элементов № 95 и 96 было бы весьма трудной задачей, если бы нельзя было перевести америций в высшие валентные состояния. Разница в поведении ионов Ст3+ и, например, АтО+ уже достаточно ощутима. Но для отделения кюрия от трехвалентных лантаноидов (тоже имеющих очень близкие ионные радиусы) этот путь заказан. Именно поэтому чистую гидроокись кюрия (а это было первое чистое соединение элемента № 96) удалось получить лишь спустя три года после того, как этот элемент был открыт. История его открытия рассказана в статье об америции*, и здесь ее повторять не стоит. Лишь несколько слов о названии этого элемента. С одной стороны, первооткрыватели элемента № 96 Г. Сиборг, А. Гиорсо, Р. Джеймс и Л. Морган хотели увековечить и в таблице элементов память о Пьере и Марии * См. «Химию и жизнь», 1973, № 6. Кюри, а с другой — еще подчеркнуть аналогию актиноидов и лантаноидов. Загляните в таблицу Менделеева. Там над кюрием — клетка гадолиния, названного так в честь Юхана Гадолина — видного исследователя редких земель. По мнению известного французского радиохимика М. Гайсинского, именно с кюрия начинается ряд химических элементов, для которых трехвалентное состояние — основное. Гайсинский до сих пор скептически относится к актиноидной теории, и группу элементов от 96-го до 103-го называет кюридами в отличие от. предыдущих уранидов. Между прочим, у последнего кю- рида — элемента № 103 на 5f-o6o- лочке 14 электронов. Дважды семь! ДВОЙНОЙ ГЕНЕРАТОР Из 14 известных ныне изотопов кюрия первым был синтезирован изотоп с массой 242 по реакции: 2|?Ри + £Не-^§Ст + Я Он же получается и при облучении в реакторе плутония-239: захватив два нейтрона, ядро плутония-239 превращается сначала в плуто- ний-241, который испускает бета- частицу и становится америцием-241. Это ядро также способно захватить нейтрон. Но образующееся ядро 242Ат тоже бета-активно. Испустив электрон, оно превращается в ядро 242Ст. Сейчас в столь долгой цепочке превращений уже нет нужды: исходным сырьем для получения кюрия служит изотоп 24|Ат, выделяемый в довольно больших количествах из отработавших свое твэлов атомных электростанций. Этот америций облучают в реакторах большими потоками нейтронов: больше кюрия получается при максимальном потоке нейтронов и минимальной продолжительности облучения.
58 Элемент №... Потребителей кюрия-242 пока немного, да и получают его немного — граммы в год. Однако с ростом потребностей производство этого изотопа может быть увеличено. Комиссия по атомной энергии США заявила недавно, что уже сейчас она может сравнительно легко довести производство кюрия-242 до сотен граммов в год. И тогда, по оценкам американских экономистов, цена этого изотопа должна упасть до 100—200 долларов за грамм. Сейчас он стоит 3000 долларов за грамм. Естествен вопрос, кто же потребляет столь дорогой продукт? Но прежде чем ответить на этот вопрос, посмотрим, что он собой представляет. Мы уже успели привыкнуть к тому, что при делении тяжелых ядер нейтронами выделяется колоссальная энергия, не сравнимая ни с какими химическими реакциями. Пока не столь популярна энергия, выделяемая при радиоактивном распаде ядра, а она тоже более чем заметна. Если каждый акт деления урана-235 сопровождается выделением примерно 200 Мэв, то энергия альфа- частиц, испускаемых, например, кю- рием-242 при радиоактивном распаде, составляет 6,1 Мэв. Это всего лишь в 35 раз меньше, но такой распад происходит самопроизвольно, со строго постоянной скоростью, не подверженной влиянию каких-либо физических или химических факторов. Для использования этой энергии нет нужды в сложных и громоздких устройствах; более того, кюрий-242 — практически чистый альфа-излучатель, а это значит, что для работы с ним не требуется тяжелая радиационная защита. Альфа-частицы поглощаются даже листом бумаги, полностью отдавая ей свою энергию (превратившуюся в тепло). Грамм кюрия-242 каждую секунду испускает 1,2-1013 альфа- частиц, выделяя при этом 120 ватт тепловой энергии. Поэтому кюрий-242 практически всегда раскален; чтобы работать с ним, от него нужно непрерывно отводить тепло. Если проинтегрировать энергию альфа-распада грамма кюрия за год (что составит около 80% от полной энергии), получится внушительная цифра — 480 киловатт-часов. Для того чтобы получить эквивалентное количество энергии от реакции горения, нужно сжечь примерно 38 кг бутана и 138 кг кислорода. Даже если считать по весу, получится, что это почти в 200 тысяч раз больше, а объемы вообще несравнимы: грамм кюрия в виде окисла Ст20з занимает объем лишь в 0,1 кубического сантиметра. Очевидно, потребителей кюрия- 242 следует искать там, где особенно ценятся малый вес и компактность источника энергии. Это, например, космические исследования. Радиоизотопные источники на основе 242Ст (в комбинации с термоэлектрическими или другими преобразователями энергии) способны развивать мощность до нескольких киловатт. Они приемлемы для космических станций — как автоматических, так и с человеком на борту. Правда, из-за сравнительно короткого периода полураспада A62 дня) продолжительность стабильной работы такого источника составляет всего несколько месяцев. Однако для многих исследований околоземного и космического пространства, а также Луны этого вполне достаточно. В США были разработаны кю- риевые генераторы электрического тока для питания бортовой аппаратуры автоматических станций «Сер- вейор». Как интенсивный альфа-излучатель кюрий-242 может применяться в нейтронных источниках (в смеси с бериллием), а также для создания внешних пучков альфа-частиц. Последние используют как средство
Кюрий 59 возбуждения атомов в новых методах химического анализа, основанных на рассеянии а-частиц и возбуждении характеристического рентгеновского излучения. Такая установка была, в частности, на борту космической станции «Сервейор-V». С ее помощью был проведен непосредственный химический анализ поверхности Луны методом рассеяния а-частиц. Интересно, что в результате радиоактивного распада кюрия-242 образуется другой альфа-излучатель — плутоний-238, который может быть затем отделен химическим путем и получен в радиохимически чистом виде. А плутоний-238 применяют не только в космических генераторах тока, но и в сердечных стимуляторах. Таким образом, отслужившие свой срок кюриевые генераторы могут служить дополнительным источником для получения изо- топически чистого плутония-238. Удачное решение проблемы отходов! ДРУГОЙ ИЗОТОП- ТЯЖЕЛЫЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫЙ Читая литературу по кюрию, нетрудно заметить, что в последние годы все большее внимание исследователей привлекает другой, более тяжелый изотоп с массой 244. Он тоже альфа-излучатель, но имеет больший период полураспада — 18,1 года. Его энерговыделение соответственно меньше — 2,83 ватта на грамм. Поэтому с ним проще работать: при изучении химических и физических свойств в меньшей степени сказываются радиационные эффекты. Кюрий-244 можно даже подержать в руках, правда, если работать в перчатках в абсолютно герметичном боксе. И еще одно важное обстоятельство: этот изотоп можно получать в больших количествах. В США, например, уже получены килограммы кюрия-244. Сырьем служит плутоний-239, в обычном реакторе он частично превращается в другой изотоп плутония— с массой 242. Облучение этого изотопа на промышленном реакторе с высоким потоком нейтронов E-Ю15 нейтронов в секунду на квадратный сантиметр), специально созданном для таких целей в Са- ванна-Ривер, приводит к синтезу значительных количеств кюрия-244. Этот изотоп сейчас, судя по американским каталогам, вдвое дешевле кюрия-242. А поскольку атомная энергетика повсеместно развивается ускоренными темпами, сырьевая база для производства этого изотопа (как и многих других) становится все больше. Со временем кюрий-244 можно будет получать тоннами— как побочный продукт химической переработки твэлов. Для чего нужны такие количества тяжелого изотопа? Полагают, что в радиоизотопных генераторах для космических и океанических исследовании кюрий-244 сможет заменить плутоний-238. Генераторы на основе 244Ст менее долговечны, чем плутониевые, но их удельное энерговыделение примерно впятеро больше... Правда, кюрий-244 испускает примерно в 50 раз больше нейтронов (идет спонтанное деление), чем 238Ри. Поэтому кюриевые генераторы в качестве стимуляторов сердечной деятельности вряд ли применимы. Но в других автономных источниках энергии кюрий-244 вполне может заменить плутоний. К тому же кюрий не так токсичен, как плутоний. А предельная мощность кюриевых генераторов (определяемая критической массой) примерно в 10 раз больше, чем плутониевых: 162 и 18 квт соответственно. ЗАМКНУТЫЙ КРУГ Но пожалуй, самый большой интерес для практики может представ-
60 Элемент №... лять еще более тяжелый и гораздо более долгоживущий изотоп кюрия— с массой 245. Его период полураспада— 9320 лет. И этот изотоп — тоже альфа-излучатель, но его перспективность определяется совсем другим ядерным свойством— способностью делиться под действием нейтронов подобно делящимся изотопам урана и плутония. Способность его ядер к делению тепловыми нейтронами в три с лишним раза больше, чем у любого из применяемых сейчас делящихся изотопов. Это значит, что для поддержания цепной реакции потребуется во много раз меньше кюрия-245, нежели урана-235 или плутония-239. Такое ядерное горючее позволит создать компактные реакторы с высоким удельным энерговыделением. Пока таких реакторов нет — ведутся исследования, разрабатываются методы получения кюрия-245 в достаточных количествах. Но тут ученые попали в замкнутый круг. При облучении плутония-242 и америция-243 в реакторах с большой плотностью нейтронных потоков одновременно с кюрием-244 всегда образуются и более тяжелые изотопы. В том числе и кюрий-245. Однако то полезное свойство кюрия-245, ради которого его стремятся получать, — большое сечение деления на тепловых нейтронах — здесь оказывается вредным. Ядра кюрия-244, захватив нейтроны, превращаются в кюрий-245, но под действием тех же нейтронов эти ядра делятся на осколки. Нейтроны — инструмент синтеза — сами же оказываются орудием разрушения. В результате в смеси изотопов элемента № 96 кюрия-245 обычно оказывается лишь несколько процентов. А если учесть, что эти изотопы еще обязательно надо разделить, станет понятным, почему кюрий-245 еще не может быть использован в качестве делящегося материала. САМЫЙ ДОЛГОЖИВУЩИИ И напоследок несколько слов о самом долгоживущем изотопе кюрия — 247Ст. Период его полураспада оценивается в 14—16 млн. лет. Недавно его следы были обнаружены в земной коре — в некоторых радиоактивных минералах. Массовое число этого изотопа выражается формулой Dп + 3), поэтому вполне логично предположить, что он является родоначальником известного актиноуранового семейства (семейства урана-235). Цепь превращений здесь такая: 247Cm^243Pu_t243Am-^239Np_t 4.239РиД 235U_^H т. Д. Но сообщения о природном кюрии требуют еще дополнительной проверки. Вот, пожалуй, и все самое важное, что можно рассказать в короткой статье об элементе № 96 и его изотопах.
Вещи и вещества 61 «Горький мед»— мелинит Майор В. И. ДЕМИДОВ 28 ноября 1891 года в два часа пополудни на Главном артиллерийском полигоне под Петербургом в результате взрыва погиб штатный преподаватель Михайловских артиллерийских академии и училища, действительный член Русского физико-химического и IV отдела Императорского русского технического общества, приватный преподаватель химии в Пажеском корпусе и Павловском военном училище штабс-капитан гвардейской артиллерии Семен Васильевич Панпушко. Вместе с ним погибли бомбардир-лабораторист полигонной команды Василий Егоров, канониры Осип Виноградов и Петр Шавров. Очевидцы рассказывали, что картина разрушения оказалась страшная. Серый дым застлал помещение. На полу горел пролившийся из разбитой посуды лак. Пахло едкой, запирающей дыханье гарью. Панпушко, Шавров и Виноградов найдены были без признаков жизни. Только один Василий Егоров, сильно обожженный, с перебитыми руками и ногами, смог еще открыть глаза и спросить, когда его выносили из мастерской, жив ли капитан Панпушко. Поняв происшедшее, он сказал со слезами: «Жаль, очень жаль. Хороший был офицер...». И впал в забытье. Дела и личность покойного С. В. Панпушко и вправду были весьма примечательны. Офицер гвардии, он резко выделялся из среды сослуживцев. Во времена, когда Россия выпивала больше тридцати трех миллионов ведер водки в год (по полведра на жителя империи, включая грудных младенцев), а среди офицеров его величества даже по официальной статистике числилось в 36 раз больше требующих лечения алкоголиков, чем в иных сословиях, — этот молодой человек пил только молоко, в течение десяти лет заменявшее ему почти все виды животной и растительной пищи *. Всю страсть своей души молодой офицер отдал химии и ее приложению к обороне России. Блестяще закончив артиллерийскую академию, он поехал за счет казны совершенствовать свои знания в Германию, к знаменитому тогда химику Карлу Фрезениусу, ученику еще более известного Юстуса Ли- биха... Там Панпушко постиг тонкости аналитического искусства, позволившие ему впоследствии подготовить фундаментальный труд «Анализ пороха» и чуть позже написать первый в России «Сборник задач по химии с объяснением их решений». С 1887 года Семен Васильевич Панпушко полностью сосредоточился, если так можно сказать про человека, занятого в четырех учебных заведениях и выполнявшего много разных поручений Главного артиллерийского управления, на исследовании тех самых веществ, работа с которыми стоила ему жизни. На исследовании и одновременно на преподавании им же основанного первого в России специального курса взрывчатых веществ... В журнале «Нива» за 1В90 год, незадолго до трагической гибели молодого офицера, была напечатана огромная, во всю страницу фотография, посвященная закладке A9 июля того года) первого в России пироксилинового завода. В числе приглашенных на торжество я рассмотрел и небольшую, суховатую фигуру штабс-капитана * Не имевший семьи С. В. Панпушко по- своему решил проблему питания: расчетом и экспериментом установив, что четырех бутылок молока в день с двумя фунтами хлеба ему достаточно для поддержания жизни без вреда для здоровья, он полностью перешел на такой рацион.
62 Вещи и вещества С. В. Панпушко. Его характерная, подтянутая поза строевика, его по-особенному закрученные усы... Семен Васильевич был здесь не случайным гостем: в основе технологической схемы возводимого по проекту военного инженера Вишнякова завода лежало его обширное исследование о производстве пироксилина и пироксилиновых порохов. Однако для самого Панпушко пироксилин был уже делом вчерашним: последний час его жизни застал этого удивительного человека за отработкой технологии снаряжения шестидюймовых бомб новым взрывчатым веществом — мелинитом. «Мелинит», «лиддит», «шимозе»... Эти и другие названия существуют ныне как почти полные синонимы пикриновой кислоты *, или тринитрофенола К. I Сейчас практически так оно и есть, но совсем по-иному воспринимались эти шифрованные наименования взрывчатых веществ на рубеже XIX и XX веков. «В последнее время, — сообщалось в 1889 году в обзоре Главного Артиллерийского Управления России «По вопросу о применении взрывчатых веществ к военным целям», — во Франции употребляется на снаряжение снарядов так называемый мелинит. Вещество зто принадлежит к числу пикриновых • «Мелинит» (фр. — в 1904 году журнал «Вестник и Библиотека самообразования» (№ 18, стр. 723) утверждал, что это слово происходит от латинского «rnel» (медь). Многие другие авторы (К. Снитко, Н. Нечаев и др.) ведут происхождение «мелинита» от фр. «miel» (мед). «Лиддит» (англ.) — от названия англ. городка Лидда, где занимались его изготовлением. «Шимозе» — фамилия японского специалиста по боеприпасам. «Пикрос» (греч.) — «горький», название, которое присвоил в 1841 г. тринитро- фенолу французский химик Ж. Дюма. 9 Семен Васильевич Панпушко, русский артиллерийский офицер, исследователь пикриновой кислоты и других взрывчатых веществ. Погиб в 1891 году во время опытов с мелинитом. На Главном артиллерийском полигоне в Санкт- Петербурге в 1901 году ему поставлен памятник составов, но точных данных о составе мелинита до сих пор не имеется. По одним сведениям мелинит состоит из пикриновой кислоты и коллоидного пироксилина, а по другим (более новейшим) — из пикрата аммония с калиевой селитрой». У русского артиллерийского ведомства были все основания для осторожности. Прилипчиво горькая и неотлипчиво красящая, похожая в расплаве и на мед и на медь, пикриновая кислота была известна давно. В исторических обзорах утверждается, что еще Р. Глаубер знал ее калиевую соль, а в литературных данных, относящихся к 1742 году, имеются даже указания на то, как ее получать из экзотической смеси азотной кислоты, оленьего рога, слоновой кости и т. д. Слышали химики XVIII века и кое-что о том, что осадок этой или подобной ей смеси может при случае выбить глаз или отхватить палец. Однако химиков такие вещи не смущали со времен легендарного или, скорее, мифологического монаха Бертольда Шварца, который, по выражению академика В. Н. Ипатьева, обжег себе нос, «открывая» порох. Несколько
«Горький мед» — мелинит 63 позже, в третьей четверти XIX века, русский генерал Александр Александрович Фадеев, кстати первым из химиков России принявшийся за систематическое изучение взрывчатых веществ, даже специально становился в трех -шагах от подожженной бочки с порохом, демонстрируя взрывобе- зопасность изобретенного им состава. Очевидно, и Вульф, и Гаусман, и Вельтер, и другие исследователи пикриновой кислоты A770—1В00 годы) просто не интересовались ее взрывчатыми свойствами. Эти свойства при тогдашнем развитии производительных сил, включая военную технику, негде было использовать *. Первоисследо- ватели «пикринки» упорно изучали ее другое, более актуальное для того времени свойство — способность быть прочной и сравнительно дешевой краской для шелковых и шерстяных тканей. И добились своего: в течение почти ста лет модницы и модники Парижа, Лондона и других городов щеголяли в красивых желтых нарядах. А после — грянул гром. Грянул он, правда, чуть позже того, как военные круги одного из государств Европы — Франции — узнали подлинный норов пикриновой кислоты и даже начали использовать ее в качестве разрывного заряда артиллерийских боеприпасов. В 1887 году в Англии, в небольшом местечке Корнбрук, близ Манчестера, в полном смысле этого слова «взлетела иа воздух» красильная фабрика. Английские химики, в числе которых был уже знаменитый тогда директор Вулвичской химической лаборатории Ф. А. Абель (изобретатель способа фабрикации стойкого пироксилина, * Между прочим, 1788 год, который в большинстве учебников принят как год «официального» открытия пикриновой кислоты, вообще оказался «урожайным» на взрывчатые вещества. В этот год знаменитый Бертолле сделал первую попытку запустить на пороховом заводе в Эссоне производство хлоратного пороха, что чуть не стоило жизни другому великому химику, Лавуазье, приехавшему на завод в тот самый момент, когда там произошел взрыв. 24 мая того же года Бертолле продемонстрировал Парижской академии иаук свое знаменитое гремучее серебро. нового бездымного пороха — кордита, методов определения стойкости ВВ и порохов и т. д. и т. п.), быстро разобрались, что это «дело рук» пикриновой кислоты или, точнее, крайне чувствительных солей тяжелых металлов — пикратов. Абель готов был заняться бывшей желтой краской в интересах военного ведомства Британской империи, но... Использование тринитрофенола в военных целях было уже защищено в английском бюро патентов документом под номером 15089. Под документом стояла подпись «Эжен Тюрпен». «Это был человек лет сорока, с широким лбом, с суровым и решительным лицом; во всем его облике чувствовалась энергия и вместе с тем сдержанность. Весьма сведущий в различных вопросах, касающихся современного вооружения, а также изобретений и усовершенствований, способных увеличить его мощь, Симон Харт был знаком со всеми открытиями в области взрывчатых веществ, количество которых достигало в ту пору более тысячи ста...» В ноябре 1896 года эти строки из романа Ж юл я Верна «Равнение на знамя» (в русском издании 1957 года — «Флаг родины») десятки раз повторялись на различный манер В Парижском полицейском суде шел закрытый процесс: Эжен Тюрпен против Жюля Верна и издателя Этцеля... Процессу предшествовала такая история. Тюрпену не было и тридцати, когда он всерьез занялся взрывчатыми веществами. Честолюбивый, напористый Тюрпен мечтал повторить головокружительную «динамитную» карьеру знаменитого Нобеля. Еще в 1880 году он буквально во всех странах пытался «внедрить» взрывчатую смесь панкластит, разработанную им совместно с английским химиком Шпренгелем. Но панкластит «не прошел», и тогда Тюрпен обратил внимание на открытое Шпренгелем еще в 1872— 1873 гг. свойство пикриновой кислоты взрываться от капсюля-детонатора, предложенного Нобелем. К середине восьмидесятых годов Тюрпен подробнейше исследовал взрывчатые свойства пикриновой кислоты и разработал
64 Вещи и вещества способ ее применения в снарядах. Заряды делались в виде спрессованного порошка пикриновой кислоты с незначительной примесью тринитрокреэола B—3%). Вместе с сотрудниками Центральной военной пиротехнической лаборатории в Бурже Тюрпен нашел способ защиты разрывного заряда от образования опасных пикратов. Все это он предложил французскому военному министерству. Новое вещество было изучено французскими артиллеристами и в 1886 г. официально принято на вооружение под шифрованным наименованием «мелинит». Принять-то его приняли, а внедрение двигалось медленно (на полигоне в Бепь- форе был взрыв, стоивший жизни нескольким французским артиллеристам). Более того, стало известно, что технологический секрет мелинита каким-то образом стал известен англичанам и немцам. А нетерпеливый изобретатель тем временем совершил опрометчивый поступок: он вступил в деловой контакт с фирмой английского военного промышленника и конструктора Армстронга. В 1889 году Тюрпена вместе с артиллерийским офицером Трипоне привлекли к суду за продажу иностранной фирме секретного детонатора. Разразился скандал. Пытаясь оправдаться, Тюрпен запутался еще больше, разгласив в своей сенсационной брошюре «Как продали мелинит» новые секретные сведения. Он вышел из тюрьмы в 1893 году. Не сломленный, готовый предъявить миру новое, как казалось ему, сенсационное открытие. Но ему снова не повезло: французские военные власти не нашли нужным вступать в деловой контакт с человеком, осужденным за предательство интересов своей страны. Тюрпен замкнулся, ожесточился. И вот тут-то один из парижских журналов опубликовал тот самый роман Жюля Верна, который вызвал сенсацию и судебный процесс. Под именем главного героя книги, полусумасшедшего военного изобретателя Тома Рока знаменитый писатель вывел многострадального первооткрывателя мелинита. Иллюстрировавший «Равнение на знамя» художник Леон Бенетт усугубил конфликт, придав другому персонажу, инженеру С. Харту, внешность Тюрпена. Тюрпен подал в суд и начался процесс, ход которого будоражил парижан всю осень 1896 года. Знаменитый писатель был оправдан «за отсутствием улик». Его адвокат Раймон Пуанкаре (будущий президент Франции) сумел доказать судьям, что внешность, биографии героев, описанные Жюпем Верном, ничем не напоминают Эжена Тюрпена. Изобретатель окончательно дискредитировал себя, а его главное детище, мелинит, стало объектом еще более пристального внимания милитаристских кругов всего мира. Семен Васильевич Панпушко погиб, так и не закончив своей работы с мелинитом. Трагическая гибель его надолго затормозила внедрение снарядов с сильновзрывчатыми (бризантными) веществами в артиллерию российской императорской армии. И хотя правительство Николая II само готовило войну с Японией и еще в 1903 г. знало, что японские снаряды Шимозе наполнены веществом типа мелинита, исследования пикриновой кислоты были практически прекращены. Считалось, что бризантные гранаты не только опасны в стрельбе и при перевозках, но и малоэффективны в бою, несмотря даже на то, что каждая из них, по данным знаменитого в артиллерийских кругах французского профессора Ланглуа, давала при взрыве до 1200 осколков, тогда как граната, снаряженная порохом или пироксилином, разрывалась всего лишь на 20—30 кусков. Журнал «Разведчик», 1905, № 759 ПИСЬМО В РЕДАКЦИЮ: «Ради бога напишите, что настоятельно необходимо сейчас же, немедля заказать 50—100 тысяч трехдюймовых гранат, снарядить их сильновзрывчатым составом вроде мелинита, снабдить ударными полевыми трубками, которые у нас уже имеются, и вот мы будем иметь те же самые «шимозы», которые нам нужны и ах как нужны. Японцы начинают ими нас бить, а мы им можем ответить лишь шрапнелью с установкой на
«Горький мед» — мелинит 65 удар — результат поражения которой на такую дистанцию нулевой, да и разрывов не видно... И. Куанчендзы, 2 апреля 1905 г. Бои в Маньчжурии еще раз показали, как дорого обходятся военно-технические просчеты: потоками крови заплатили за них солдаты России. И скорее случай, чем мудрость военных руководителей, стал причиной того, что хоть к концу войны наша артиллерия получила снаряды, заполненные мелинитом. Этим «случаем» был блестящий конструкторский талант и удивительная организаторская хватка совершенно безвестного до того молодого сотрудника Артиллерийского комитета штабс-капитана пешей гвардейской артиллерии Владимира Иосифовича Рдултовского, которому поручили срочно составить проект и наладить массовое производство тех самых трехдюймовых мелинитовых гранат, о которых с таким отчаянием хлопотал анонимный фронтовой корреспондент журнала «Разведчик». В. И. Рдултовский A876—1939) с января 1904 г. служил «делопроизводителем младшего оклада» (вроде нынешнего младшего научного сотрудника, но с несколько более широкой свободой инициативы) в «Комиссии Артиллерийского комитета по применению взрывчатых веществ к снаряжению снарядов». Он, разумеется, знал о многочисленных неудачах своих предшественников и в России (Бабушкин, Панпушко, Максимов, Гельфрейх, Сапожников), и за рубежом (подполковник Келер во Франции, капитан Роне в Германии, знаменитый X. Максим в США). Знал он и о том, что в России нет подходящего сырья — фенол тогда ввозили из-за границы. Знал, что российская химическая промышленность не в состоянии обеспечить принятой тогда во всех странах чистоты олова для лужения камор мелинитовых снарядов (иначе образуются пикраты). Знал, что пикриновым зарядам будет очень трудно придать нужную плотность. И все же (возможно, в силу молодого честолюбия) он принял на себя ответственность за решение столь серьезной военно-технической проблемы. 3 Химия и жизнь № 8 К концу 1904 года первые русские мелинитовые гранаты для полевых скорострельных трехдюймовых пушек были спроектированы, изготовлены и приняты на вооружение. Рдултовский же наладил их массовое производство на заводах и в арсеналах России. В 1905 году он спроектировал шестидюймовые мелинитовые снаряды. Но на ход русско-японской войны отечественные бризантные гранаты не смогли повлиять. Поздно было. Они пригодились войскам в годы первой мировой войны и, по признанию руководителей артиллерии того времени генералов А. А. Маниковского и Е. 3. Барсукова, оказались лучшими из всех — в том числе и иностранных — снарядов, применявшихся полевой артиллерией... Подобные снаряды сыграли определенную роль и в Великой Отечественной войне. Лет 10—12 назад наша оперативно-контрольная группа (автор да шофер — рядовой Боря Коколешвили) ехала в Псков выполнять очередное задание по разминированию территории. На огромной, сплошь изрытой археологами площади псковского Кремля нам показали сначала кучу старинных каменных ядер, затем — небольшую нишу под стенкой, набитую скользкими расползающимися ящиками в мутных потоках неистребимо желтой краски. Мы возились с этой нишей полдня, извлекая взрывные устройства, доски, тронутые влагой брикеты взрывчатки... А к вечеру мой бравый, но неосторожный водитель вдруг «скис»: его все время преследовал горький, нестерпимо горький привкус въевшейся в кожу желтой краски. — Что это, товарищ старший лейтенант?— до неприличия расплевываясь, спрашивал Боря. — Пикринка... — И кто только такую выдумал!? Терпеть же невозможно... Я мало что сказал ему тогда о «пикрин- ке». Может быть, теперь, спустя десяток лет, могу хоть в какой-то мере удовлетворить законное любопытство бывшего своего однополчанина.
*v^ /^
Вещи и вещества 67 Надувные дома: за и против Если вы хотите установить степень совершенства здания, взвесьте его. Архитектурный афоризм Степень совершенства любого инженерного сооружения во многом определяется его весом. В этом смысле надувные конструкции, надувные дома—само совершенство. К тому же они дешевы, легко монтируются и демонтируются, не требуют сложных фундаментов. Проведенные в последние годы испытания пневматических конструкций свидетельствуют о том, что главная задача в принципиальном виде уже решена: и лунные, и подводные дома — легкие, прочные, надежные, довольно комфортабельные — существуют. Сейчас вполне уместно поставить перед химиками, архитекторами, строителями такой вопрос: будут ли созданы на Земле инженерные шедевры, фундаментальные жилые и общественные здания, не уступающие в простоте и легковесности эфирным поселениям в космосе и под водой? Пока пневматические сооружения, построенные на Земле, относят к разряду временных, полевых. Будь то экзотический по форме, похожий на огромную ягоду ежевики павильон архитектора Б. Ланди, выросший в Нью-Йорке, или скромная надувная палатка-тепляк над строящимся домом в Сыктывкаре, или плавучий театр архитектора Ю. Мураты в Ссаке на о* ЭКСПО-70, или маленький кинотеатр-шатер, кочующий по украинским селам, — все эти сооружения не предназначены для жилья. Люди приходят сюда от силы на несколько часов, чтобы поработать или отдохнуть. ПРОЗРАЧНОСТЬ - ЭТО ХОРОШО ИЛИ ПЛОХО? Дальнейшая судьба конструкций-оболочек в значительной степени находится в руках химиков. Несмотря на предельную простоту надувных зданий, массовое изготовление пневматических сооружений началось лишь после того, как синтетические волокна и смолы стали выпускаться в достаточном количестве, когда появились материалы, обладающие, казалось бы, несовместимыми свойствами: высокой эластичностью, легкостью, прочностью на разрыв и истираемость, непроницаемостью для воздуха и воды, прозрачностью для света и радиоволн, негорючестью и дешевизной. Сейчас все настолько привыкли к синтетическим пленкам, что они числятся в разряде рядовых строительных материалов. А рядовые строительные материалы строители и архитекторы чаще ругают, чем хвалят. Речь идет о серьезных трудностях, возникающих даже при правильной эксплуатации надувных сооружений. Например, прозрачность — это хорошо или плохо? Безусловно, хорошо. Архитекторы получили возможность украсить уличный пейзаж подсвеченными изнутри фасадами. Вы идете по вечернему городу и видите то взмахивающего дирижерской палочкой маэстро, то склонившиеся над книгами студенческие головы, то танцующих людей в кафе. (Правда, здесь кроется и определенная опасность. Получив в свое распоряжение прозрачные остекленные конструкции, некоторые решительные зодчие стали использовать их для строительства парикмахерских. Одно время была даже в ходу шутка: не появятся ли бани с прозрачными фасадами...) В легких прозрачных домах не потребуются светильники, обычно отягощающие конструкцию, — их можно повесить снаружи. Но есть и оборотная сторона прозрачности. Синтетическое волокно — силовая ос-
68 Вещи и вещества Идея надувных конструкций предельно проста — было бы удивительно, если бы ее не использовали в глубокой древности. На этом ассирийском горельефе IX в. до н. э. изображены воины царя Ашшурнасирпала II, которые переплывают реку на бурдюках, наполненных воздухом нова оболочки — разрушается под действием егрессивного ультрафиолета, причем тем скорее, чем прозрачнее пленка. Между прочим, время жизни и обычных непрозрачных строительных оболочек тоже не так велико: пять — десять лет. Кто захочет финансировать строительство воздушных замков, которые рухнут через несколько лет? БОРЬБА С ПЕРЕГРЕВОМ Прозрачность в совокупности с низкими теплоизоляционными свойствами синтетических оболочек приводит к тому, что воздух в пневматическом сооружении очень быстро нагревается. Это бывает в теплые солнечные дни. А в пасмурные зимние месяцы тепло свободно улетучивается наружу. Поскольку масса оболочки невелика, то нагревание и остывание идут гораздо быстрее, нежели в капитальных зданиях. Словом, топить печку в надувном домике — все равно, что топить улицу. Парниковый эффект приводит к накоплению под оболочкой влаги, в особенности когда сооружение смонтировано прямо на влажном грунте. С одной стороны, непроницаемость для воздуха и влаги необходима. Если из-под купола будет уходить воздух, оболочка потеряет устойчивость, осядет, сморщится. Но с другой стороны, что за удовольствие жить в душной влажной комнате?.. Впрочем, влажность противопоказана не только людям. Взгляните на упаковку первого попавшегося груза; «Ягода» архитектора Б. Ланди Нижнекамск. Купол для сварки газгольдеров
Надувные дома: за и против 69 «Хранить в сухом и прохладном месте!» Бороться с влажностью и перегревом труднее, чем с переохлаждением. С вето- отражательные покрытия, усиленная вентиляция, двухслойные оболочки — все это позволяет лишь оттянуть время, когда атмосфера под надувным шатром становится невыносимой. (В принципе, справиться с парниковым эффектом, наверное, можно. Но сейчас усилия химиков и архитекторов устремлены как раз в противоположную сторону: сельское хозяйство, где пленки широко используются в оранжереях, требует высокой инсоляции.) Не исключено, что одним из перспективных решений — на первый взгляд парадоксальным! — будут полупроницаемые пленки, которые охлаждаются' благодаря испарению конденсата. Пока же строители больше уповают на кондиционеры и искусственный дождь. Искусственное орошение применила японская фирма «Барракуда» для охлаждения надувного перекрытия кегельбана, который был показен ею в Москве на выставке «Ат- тракцион-71». ГОРОД ПОД ОДНОЙ КРЫШЕЙ Многие строители и архитекторы считают, что синтетические пленки и не должны конкурировать с традиционными строительными материалами. Во всяком случае Складское помещение (СССР) на земле. Согласно этой концепции, из пневмосооружений следует выжать лишь то, на что они теперь способны: кратчайшие, исчисляемые даже не часами — минутами, сроки строительства; возможность переброски изготовленных на заводе гото- .вых сооружений к месту монтажа на автомобиле или самолете; стойкость к ударам, как у футбольного мяча, а значит, и сейсмостойкость. А требовать от химиков невозможного, дескать, не стоит... Наверное, нельзя соглашаться с подобной постановкой вопроса. Посудите сами: если с помощью напряженных арок и бе- Экспериментальный жилой домик (СССР) ■>*•<'
70 Вещи и вещества Надувной бассейн Резиновый трап на случай вынужденной посадки тонных оболочек можно перекрыть пятисотметровые пролеты, то синтетическую пленку можно рестянуть над целым поселком — в Арктике, Антарктике, в пустыне. Синтетический пролет может простираться на пять — десять километров, причем он тем прочнее, чем тоньше пленка. Несколько лет незад на Западе появилась группа зодчих, которые проповедуют оригинальную идею: срастить стены жилища с одеждой. Разработанные ими костюмы можно под вечер накачать воздухом и превратить в маленькие домики с мягкой мебелью. Говорят, что у необщительных людей «квертирокостюмм будет пользоваться большим спросом. Может быть, это и так. Может быть, надувной домик-пальто окажется полезным туристам и рыбакам. Но все-таки купол над городским рейоном или целым городом кажется нам более важным и несравненно более реальным, хотя изготовить «кварти- рокостюм», конечно же, гораздо проще, чем спрятать под купол Айхал, Анкоридж или Мирный. В. ТАРХАНОВСКИЙ Надувной мост можно навести за несколько минут
Вещи и вещества 71 Воздушные замки — на земле, под водой, в космосе ПРИОРИТЕТ ВОДЯНОГО ПАУКА Обитаемый подводный шар изобрели водяные пауки. Это насекомое, ныряя под воду, всякий раз прихватывает своими мохнатыми лапками и брюшком маленькие пузырьки воздуха. Сливаясь воедино, микропузырьки образуют армированную паутиной воздушную полость величиной с наперсток, в которой и живет водяной паук. ' Устремившись в гидрокосмос, люди воспользовались патентом паучка... Летом 1969 года на черноморском побережье появился грузовик. Из него выгрузили довольно объемистое экспедиционное снаряжение. Среди множества вещей был небольшой мешок, смахивающий на туристский рюкзак, с надписью «Спрут». Весил мешок девяносто килограммов. Из него извлекли нечто вроде палатки, и двое аквалангистов поволокли груду прорезиненного капрона в море. Через минуту-другую затарахтел на берегу компрессор. А еще через четверть часа подводники-строители вышли из пучины и доложили командору о выполненном задании. Затем на глубину отправились члены приемной комиссии и вслед за ними — первый экипаж. Подводный дом «Спрут» имел каплевидную форму (диаметр наибольшего сечения 2,4 м, высота 2 м, объем около 8 кубометров), воздухом он снабжался с берега, на случай аварии был предусмотрен запас сжатого воздуха на дне моря, поблизости от подводной лаборатории. Оболочка «Спрута» состояла из двух слоев ткани (внешнего — несущего и внутреннего — утепляющего), соединенных между собой во многих точках. Полом служил надувной мат. Внутри домика — две надувные койки, привязанные к полу капроновыми лесками. «Спрут» бросил якорь на двенадцатиметровой глубине почти в полукилометре от берега, вдали от любопытных глаз курортников. За время работы экспедиции под водой побывали геологи, врачи, гидрохимики. Быстрота установки, легкая переброска с места на место, в том числе возможность перебазирования без демонтажа домика, с помощью судна-буксировщи- Аквалангист у поверхности «Спрута»
72 Вещи и вещества ка, удобства и дешевизна эксплуатации — все это привлекает внимание исследователей многих стран к надувным подводным лабораториям. Специалисты считают, что пневматические сооружения — идеальное место обитания человека под водой и в открытом космосе. ДОМ НА ЛУНЕ Пневматический домик на фотографии — лунное жилье для двух космонавтов. Не капсула, не палатка, предназначенные дать человеку лишь временное пристанище, а домик — земной и уютный. Американские космонавты шутят: если бы домик продавали землянам, его бы в момент раскупили молодожены... Со временем, наверное, на Луне можно будет строить жилье и дома для научных лабораторий из местных стройматериалов. Пока же они не изучены, а дерево, цемент, металлоконструкции слишком тяжелы для ракет. Так что строить надувные сооружения — единственная реальная возможность дать космонавтам и ученым кров на нашем естественном спутнике. Пневматический домик загрузят в ракетный поезд уже в готовом виде, только туго свернутым. Извлеченный на Луне из контейнера и подсоединенный к баллону с дыхательной смесью, он тотчас развернется, примет нужную форму и будет готов взять под защиту людей, животных и хрупкую аппаратуру. Пенопластовая теплоизоляция, которая вспенивается между двойными стенками сооружения одновременно с его монтажом, затвердев, станет непреодолимым барьером для холода и жары. Она же послужит для надувной оболочки опорным каркасом и продлит срок ее службы. (Кстати, подобную технологию уже опробовали на надувных спутниках связи.) Кроме пенопластовой прослойки между стенками домика уложена вязкая, не застывающая ни при каких обстоятельствах масса. Это защита от метеоритной бомбардировки: осколки метеоритов завязнут в густой массе, не дойдут до внутренней стенки домика. Между прочим, подобная Лунное жилье для двух космонавтов. Не капсула, не палатка, а домик защита от метеоритов предусмотрена и в скафандре космонавта: между его внутренним и наружным слоями предполагают разместить пакеты со смесью жидкой резины и порошка- заполнителя. Если микроскопический метеорит прожжет костюм, смесь благодаря перепаду давления внутри и снаружи скафандра зальет пробоину и быстро затвердеет. ДЕКОМПРЕССИЯ ПЕРЕД ПРОГУЛКОЙ Австралийский архитектор И. Г. Поль выдвинул смелый проект построить надувной десятиэтажный жилой дом с мягкими, пропускающими свет наружными стенами. По проекту Поля, межэтажные перекрытия должны опираться на воздух, давление которого будет нарастать от верхних этажей к нижним. Вес одного квадратного метра перекрытия вместе с полезной нагрузкой около 700 кг. Значит, воздушная подушка первого этажа должна выдерживать давление 7 тонн на квадратный метр. Это не так много, как кажется на первый взгляд: всего семь десятых атмосферы сверх обычной величины атмосферного давления. Однако в проекте все- таки есть слабые места. Вот они. В соответствии с водолазными правилами, жильцам такого дома перед выходом на улицу пришлось бы каждый раз проходить двухминутную декомпрессию в специальном шлюзе. Может быть, жильцы и не станут протестовать против короткой задержки у парадной двери — в конце концов никому не помешает собраться с мыслями, прежде чем ринуться в уличный водоворот. Но есть еще одно неприятное обстоятельство: а вдруг выйдет из строя компрессор, прекратится подача воздуха и десятиэтажный дом сплющится, словно проколотый мяч?
Репортаж 73 «Миклухо-Маклай», 57-й рейс Трупы были обнаружены на четвертый день, в пол тень. Ничего подобного мы не * ожидали. Правда, еще вчера, на подходе к устью лимана, ветерок принес какой-то странным запах. Но па это мало кто обратил внимание. Л в полдень, когда мы, поднатужившись, вывернули па палубу перв\ю в тот день драгу, — от мокрой кучи ракушек разнесся но всему судну тот же запах, только в тысячу раз сильнее. Густой тяжелый запах сероводорода, запах разложения. Драга принесла со тпа тысячи мертвых мидии. Створки их были полуоткрыты, внутри виднелись жалкие комочки слизи — все, что осталось от тел моллюсков. — Замор, — мрачно сказал начальник экспедиции. Впрочем, это случилось только на четвертый день рейса. II потом опять — на пятый день, и снова - на шестой. А сначала мы ничего подобного не ожидали. Сначала все шло хорошо... РАЗРЕЗ ПЕРВЫЙ, СТАНЦИЯ ЧЕТВЕРТАЯ Станция — место остановки путников. В. И. ДАЛЬ. Толковый словарь Коротко прогремела якорная цепь. Сразу же пришел в движение, поплыл по кругу далекий берег — море разворачивает «Л\п- клуху» вокруг якоря, ставит так, как ему, морю, удобнее. Через несколько минут за бортом уже со всех сторон торчат спиннинги. Тягают ставриду па самодур — плапктопологн и матросы, лаборантки и начальник экспедиции, сам капитан п приезжий корреспоп- тсит. Ловится рыбка большая и маленькая... Не нужно нехорошо думать об институтских снабженцах. От голода экспедиция не страдала, п обеспечивать себя едой таким авральным способом не было пеобхотимости. Рыба была нужна для пауки. 11атаскав ведро ставриды, начальник вооружается линейкой и принимается тщательно обмерять бьющихся серебристых рыбок. В полевом дневнике растут длинные колонки цифр. Потом он достает нож н начинает потрошить добычу. Не для сковородки — его интересует только печень. Не меньше 100 грамм ставрпжьнх печенок нужно послать в Киев, в Институт гигиены и токсикологии ядохимикатов, полимеров и пластмасс — там сделают анализ на ДДТ и трутне пестициды, которые накапливаются в печени. Найдут, конечно,— как не найти, если теперь ДДТ пропитаны даже антарктические пингвины. Но сколько найдут? Таких анализов н этом районе моря еще не делали. А теперь можно будет судить о том, увеличивается ли содержание ядохимикатов в черноморской рыбе, насколько увеличивается, что от этого с ней происходит.. Один за другим откладываются в сторону спиннинги. Ставриды хватит па все анализы, на обет и. может быть, та же па ужин. Научные сотрутникп облачаются в белые халаты II вот уже гудят лебедки, а за борт вместо рыбачьей снасти уходят приборы. С левого борта бухаются в воду батометры для взятия проб с глубины, с правого запускают планктонную сетку —белый шелковый сачок в рост человека. А на корме начальник экспедиции уже цепляет к тросу дночерпатель. — Разрез первый, станция четвертая. Этикетки готовы?
74 Репортаж ВИРА —МАЙНА Для выполнения плановой тематики Одесского * отделения Института биологии южных морей АН УССР отправить комплексную экспедицию на НИС «Миклухо- Маклай» в 57-й рейс для работ в области шельфа северо-западной части Черного моря. Из приказа по институту На «Миклухе» — две небольшие лаборатории. Одну занимают гидрологи с гидрохимиками, другую — биохимики и гидробиологи. Нам троим, гордо именующимся в приказе «отрядом бентоса», лаборатория пе нужна. Наше рабочее место — кормовая палуба. Бентос — это все живые организмы, населяющие бенталь, то есть морское дно. От обитателей водной толщи они отличаются склонностью к малоподвижному образу жизни, спокойным характером и большой привязанностью к насиженному месту. Никакими сетками их от этого места не отдерешь, поэтому рабочие инструменты нашего отряда — драга и дночерпатель — железны и увесисты. — Майна! Раскрытые челюсти диочерпателя скрылись под водой. Трос, разрезая волну, уходит вниз. Вот он дрогнул, провис — груз лег на дно. — Стоп! Вира! Через несколькб минут в корыто с надписью «БЕНТОС» шлепается тяжелый ком ила с ракушками. — Майна! Второй дночерпатель, третий, четвертый. Корыто полно. — Хватит, пожалуй. На носу уже давно извлекли нз воды сетки и батометры, разлили по пузырькам пробы и перебрались в лаборатории — измерять рН, соленость, делать анализы на кислород и прочее. В маш-ине звенит звонок — «Миклуха» направляется к месту следующей станции. А у нас все еще впереди. За кормой на натянутом, как струна, тросе волочится по дну драга, вспахивает нл и водоросли. — Вира! И рядом с корытом вырастает на залитой грязью палубе гора ракушек. Вот теперь на корме начинается настоящая работа. К следующей станции все, что мы только что вытащили со дна, нужно разобрать, пересчитать, обмерить, записать.
«Миклухо-Маклай», 57-й рейс 75 Ракушки, ракушки... Пузатые кардпумы, нежные полупрозрачные синдеемии, похожие на улитку насы, ничем не замечательные с виду вселенцы из дальневосточных морей — мни. Нежные розовые черви по- лнхеты и изящные багровые веточки знаменитой йодной водоросли филлофоры. Черно-бурые угрюмые крабы и серебристые рыбки, бог весть как запутавшиеся в драге... И мидии — их больше всех. Целые гроздья, сидящие на камнях, на пустых створках своих предков, друг на друге. От новорожденных, размером с семечко подсолнуха, до 80-м и лл и метровых ветеранов. Мы мерим и считаем, считаем и мерим. Сколько всего мидий? Процент живых? Средний размер? Максимальный размер? 100 грамм мяса на анализ... Нам приходят на помощь освободившиеся гидрохимики — промывают, перебирают, сортируют. Еще не разобрана до конца добыча с позапрошлой станции, в корыте еще лежит непромытая куча ила с прошлой, а драга уже ушла за следующей порцией. Растекается во все стороны жидкая грязь, хрустят под ногами раковины. Время от времени на корме появляется капитан и молча неодобрительно смотрит на это безобразие. Кажется, все. Последний улов подсчитан, измерен и распихан по баночкам с формалином. Теперь можно и разогнуться. Но «Раскрытые челюсти дночерпатепя скрылись род водой. Трое, разрезая волну, уходит вниз. Вот он дрогнул, провис — груз лег на дно. — Стоп! Вира!» уже гремит на носу якорная цепь. Следующая станция. Где дночерпатель? — Майна! И все сначала шло хорошо... ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ В ЧЕРНОМ МОРЕ? Цель экспедиции — изучение современного состояния биоценозов бентали и пе- лагиали в условиях начала осени 1973 года. Из приказа День за днем плывет на горизонте рыжая полоска берегового обрыва — то скроется, то появится опять, то ближе, то дальше, то по «осу, то'за кормой. Как .электронный луч в телевизоре, прочесывают глубину наши приборы; как строчки на экране, один за другим появляются на карте пройденные разрезы, складываясь понемногу в осмысленную картину. А на четвертый день рейса эту картину впервые пересекают черные полосы помех. Драга за драгой приходят на палубу, полные смрада и мертвых мидии. Работы становится заметно меньше — считать и мерить почти нечего. Процент живых — ноль. Мясо на анализ? Нет, ста грамм здесь, пожалуй, не набрать: все превратилось в сероводород. Потыкав сапогом в кучу черных мертвых раковин, мы вместо пинцетов беремся за лопаты. — За борт их всех! К подъему каждой новой драги на корме собирается чуть ли не вся экспедиция. С надеждой ждут, когда ляжет на палубу мокрый сетчатый мешок, смотрят, крутят носом и отходят, качая головой. — Не рейс, а похоронная процессия... А *-зг i
Уб Репортаж «Мы мерим и считаем, считаем и мерим» Приходят гидрохимики и сообщают, что кислорода у дна — ноль. Может быть, от этого и заморы. А может быть, и наоборот: причина замора какая-то другая, а кислород весь истрачен на разложение погибших организмов. Такое тоже бывает. Так или иначе, кислорода нет. Нет и рыбы. Специально встали на Шагаискон банке, где всегда бычки были — во! А теперь ловили всей экспедицией — и ни одного. Отдельные заморы «Миклуха» встречал и в прошлые годы. Но никогда еще не вымирала такая огромная площадь дна. Такого не было за всю столетнюю историю изучения Черного моря. II судя по всему, этот замор — не первый здесь. Все только что погибшие мидии — мелкие, молодые; от старших остались лишь почерневшие створки, па которых уже угнезщлнсь обрастателн. Старшие погибли раньше. Черная полоса заморов потянулась па карте за пределы наших территориальных во а, к дунайским гирлам. ОТЧЕГО ОНИ ПОГИБЛИ? В соответствии с заданием Госплана СМ УССР особое внимание уделить изучению распределении и численности мидий. '* Из приказа Три года назад в «Химии и жизни» была напечатана статья о мидиях A971, Л1> 2). В пей говорилось, что мидии вкусны, питательны II полезны. Что в общей мировой добыче моллюсков их опережают только устрицы. Что наши черноморские мидии — лучшие в мире. Что мидии — не только деликатес, но и важный источник кормового белка для животноводства. И что, хотя запасы мидий в Черном море достигают 30 миллионов центнеров и ежегодно здесь можно брать не меньше миллиона центнеров, добыча не превышает 50 тысяч. Все это верно, и добавить почти нечего. Действительно, мидия — ценный промысловый объект, особенно в бедноватом жизнью Черном море. Плановые органы Украины намечают в скором будущем увеличить их добычу; поэтому и стоит такое задание в плане работ хозяина «Миклухи» — Одесского отделения Института биологии южных морей АН УССР. Но есть еще одно обстоятельство, из-за которого судьба черноморской мидии интересует не только промысловиков, не только их непосредственных научных шефов — например, Азово-Черноморский институт морского рыбного хозяйства <и океанографии, — но и академический институт, призванный работать лад теоретическими проблемами гидробиологии. Когда-то эта иаука была в основном описательной. Где какие ж.ивут виды, как и когда их можно побольше взять — вот чем она занималась. В последние годы характер ее заметно изменился: современная гидробиология изучает все сообщество водных организмов в целом; все разнообразие переплетающихся взаимосвязей, ко-
«Миклухо-Маклай», 57-й рейс 77 торые объединяют их между собой и с условиями среды в нераздельную систему; весь круговорот вещества и энергии, который в такой системе происходит. Только-- такая наука может подсказать, как наиболее рационально использовать биологические ресурсы моря, как взять от него не просто что-нибудь, а все, что можно, и не затронуть при этом сук, на котором держится непрерывный процесс естественного возобновления биомассы. Но почти все, что сейчас знают о таких системах гидробиологи, относится к идеальным условиям — к стабильным биоце- Драга принесла со дна тысячи мертвых мидий. Рыбки и крабы в ней — тоже признак замора: только полузадохшаяся рыба не может ускользнуть из медленно движущейся по дну драги Иногда укачивает и морских гидробиологов... нозам, сложившимся за миллионы лет естественной эволюции. Но на Земле становится все меньше таких нетронутых, заповедных биоценозов. Скоро их, наверное, и совсем не останется — как нет в природе идеальных газов, единственных, которые вели бы себя в точном соответствии с законами классической физики. В жизнь моря вторгается человек, и чем дальше, тем сильнее. Вмешательство его — и сознательное, и особенно невольное — невиданно усложняет картину. «Вот к этому, мы, оказывается, еще не готовы, — говорил мне перед отходом в рейс руководитель Одесского отделения ИНБЮМа, член-корреспондент АН УССР Ю. П. Зайцев. — Взять хотя бы промышленное загрязнение моря. Проектировщики теперь стали сознательные — они сами запрашивают нас, что им нужно сделать, какие стоки они могут спустить в море, а какие ие могут, что от этого может случиться. Они согласны выполнить наши требования, лишь бы эти требования были обоснованны. А мы не всегда можем им толком ответить, потому что многого сами пока не знаем...»
78 Репортаж Комплексное изучение изменений, которые вносит -в жизнь моря деятельность человека, — это теперь главное направление работ Одесского отделения ИНБЮМа. II один из важных объектов такого изучения — мидии. Не только из-за своей хозяйственной ценности. Оказывается, они особенно чувствительны к загрязнениям. Про- п>ская сквозь себя за свою жизнь огромные массы воды, эти организмы-фильтраторы ощущают действие вредных веществ, даже если концентрация их в воде ничтожна; ведя неподвижный образ жизни, они не могут уйти из особо загрязненных районов, как это делают рыбы; наконец, их "микроскопические личинки живут в верхних слоях водной толщи, где благодаря особым свойствам поверхностной пленки содержание вредных веществ тысячекратно увеличивается, и принимают на себя первый удар загрязнения. Массовая гибель мидий, какую мы наблюдали, — отчетливый сигнал о том, что на шельфе что-то неблагополучно. А что именно? Почему все-таки погибли мичин? От редакции. Когда этот репортаж готовился к печати, мы получили письмо от руководителя Одесского отделения ИНБЮМа, члена-корреспондента АН УССР Ю. П. Зайцева. Вот что он писал: — Причины замора, который обнаружил «Миклухо-Маклай» в сентябре прошлого года, нам в общем ясны. Мы почти уверены, что важнейшая из них — Дунай, куда поступают промышленные и хозяйственно-бытовые отходы многих европейских стран. В воды Дуная попадают неочищенные канализационные стоки городов, отходы пищевой промышленности, удобрения с полей. Есть там и пестициды, и тяжелые металлы, и нефть, но первопричина замора—иДенно обилие неживого органического вещества, содержание которого в дунайских водах нередко превышает предельно допустимое. Август — сентябрь — это период застоя вод в северо-западной части Черного моря, плохо перемешиваемой в это время ветрами и течениями. У дна образуется невенти- лируемая зона, где весь кислород уходит на разложение принесенной органики. Наступает гипоксия и кислородный нуль, все умирает. Рыбы уходят: одни в открытое море, другие, которым путь туда отрезан бескислородной зоной, выбрасываются на берег. Свидетелями этого были рыбаки во К сожалению, исчерпывающего ответа пока нет. Есть только факт — черная полоса заморов на карте. Координаты района заморов сообщили промысловикам, чтобы знали, куда ходить за .мидиями не стоит, а куда — можно. Есть рабочие гипотезы о причинах заморов, пока еще не доказанные окончательно. Ушли в Киев, к токсикологам, пробы воды, ставрижьи печенки и останки погибших мидий; возможно, найдут в них ядохимикаты, принесенные реками с полей и виноградников. Привезенные из рейса материалы сейчас обрабатывают в институте гидрохимики, планктонологи и биохимики — может быть, что-то прояснят их результаты. А может быть, и никакого определенного ответа на вопрос не даст 57-й рейс «Миклу- хи-Маклая» — не все научные загадки решаются сразу. Но впереди еще пятьдесят восьмой рейс, и пятьдесят девятый, -и сотый.. А. ИОРДАНСКИЙ, специальный корреспондент «Химии и жизни» Фото автора многих пунктах берега как раз во время 57-го рейса €<Миклухи». Вопросы охраны от загрязнения наших морей, в том числе Черного, давно волнуют нас, гидробиологов. И не только нас. Совсем недавно, в феврале, было принято Постановление Совета Министров СССР с<Об усилении борьбы с загрязнением моря веществами, вредными для здоровья людей или для живых ресурсов моря»; вслед за этим указ об усилении ответственности за загрязнение моря был принят Президиумом Верховного Совета СССР. Но борьбу с загрязнением морей необходимо вести в международных масштабах— если речь идет о Черном море, то в ней должны участвовать все придунайские и причерноморские страны. Сентябрьский замор на Черном море — еще одно напоминание о необходимости международного сотрудничества в этой области. В ноябре, когда ссМиклухо-Маклай» пошел в 58-й рейс, кислород у дна был уже в норме. Так и должно было быть: к этому времени началось вертикальное перемешивание водных масс. До конца лета эти места будут обитаемы, а там опять наступит замор. На короткоживущих видах (планктоне, например) это не так сильно скажется, а мидия опять так и не успеет вырасти...
Клуо Юный химик 79 Эта история совершенно правдива. Произошла она прошлым летом иа подмосковной турбазе. Мы остановились на привал в лесу, у самой рек*й. Всем хотелось пить, но речная вода не внушала доверия. Двое из нас пошли искать родник; им повезло, и вскоре они вернулись с полным ведром. Правда, лица у них были немного смущенные. — Не рискнули мы пнть эту воду,— сказали они.— Камни вокруг родинка ка- tKne-To ржавые, да и сама вода железом пахнет. Впрочем, многие слышали, что железо полезно для организма, и собрались уже пить воду. Однакф один из туристов — врач njo профессии — твердо сказал, что в большом количестве соли железа безусловно вредны и лучше не рисковать. Он предложил вскипятить речную воду, заодно обработав ее марганцовкой. Однако энтузиазма это предложение не вызвало. И тогда я вспомнил об одном анализе, которым мне не раз приходилось заниматься в лаборатории. Не повторить ли его здесь, в лесу? Однако прежде всего я спросил у медика, какая концентрация железа в воде безопасна. Точно он не помнил, ио сказал, что в минеральных водах бывает, кажется, по нескольку десятков миллиграммов в литре. — Однако не собираетесь же вы делать анализ прямо здесь? — спросил ои иронически.— Что-то я не вижу у вас походной лаборатории... А я тем временем достал из рюкзака белую эмалированную кружку, зачерпнул воды из ведра и поставил кружку на пень. И пошел к ближайшему дубу. Вы, наверное, знаете, что на дубовых листьях часто бывают зеленые орешки — галлы. Эти галлы содержат танин — смесь дубящих веществ, производных галловой кислоты. Они дают с солями железа темно-фиолетовую окраску, в старину так делали чернила. Мне повезло — за орешками не пришлось даже лезть па дерево, листья с галлами нашлись на нижних ветках и в траве. Сок из орешков я выжал в кружку с водой, и она сразу стала фиолетово-черной. Значит, в воде действительно много железа. На всякий случай я выжал еще несколько орешков, чтобы наверняка связать все ионы железа. Опыт произвел впечатление. Однако медик был по- прежнему настроен скептически. — Хорошо,— сказал он,— вы доказали, что в воде есть железо, но об этом мы и сами догадывались. А как вы определите концентрацию без всяких приборов? Вообще-то в лаборатории для такого анализа применяют фотометр. Им измеряют оптическую плотность раствора, то есть узнают, насколько ослабляется луч света, пройдя через раствор. Если оптическая плотность равна нулю, свет совсем не поглощается; если она равна единице» раствор поглощает 90% света, если двум — 99%. Иными словами, принято использовать логарифмическую шкалу. А измерив оптическую плотность, легко найти концентрацию вещества. Все это я объяснил товарищам, а потом, достав карандаш и листок бумаги, написал простую формулу: D = ecL. Вот что значат все буквы: D — оптическая плотность раствора, с — концентрация растворенного вещества в молях на литр, L — путь, пройденный светом в растворе (в сантиметрах), а е — коэффициент, характеризующий данное вещество. Поскольку я работал с окрашенными соединениями железа, я помнил, что коэффициент е для комплекса с галловой кислотой равен примерно 4000. Анализ был приближенным, более точного числа и не требовалось.
80 Клуб Юный химик Возможности человеческого глаза не бесконечны: если оптическая плотность менее О, К то мы окраску раствора не замечаем. Этим я и решил воспользоваться. Мне надо было разбавлять раствор речной водой, пока окраска не исчезнет, а на фоне белого дна эмалированной кружки это сразу будет видно. Я набрал в котелок речной воды, пробой с тем же орешком установил, что железа в ней практически нет, и начал разбавлять окрашенный раствор. Мерным сосудом мне служила другая, маленькая кружка. Вначале раствор оставался таким же темным. Оптическая плотность была все еще слишком велика, свет практически не проходил через раствор. Но затем содержимое кружки стало быстро светлеть, и наконец раствор приобрел едва заметный лиловый оттенок. Опыт был закончен, осталась лишь простая арифметика. Окраска едва заметна, значит, оптическая плотность примерно 0,1. Высота жидкости в кружке — около 10 см, но так как свет прошел слон жидкости дважды — вниз, а затем вверх,— то оптический путь равен 20 см. Теперь подставляем числа в формулу. c = D/eL^ ~ 0,1/4000-20 = 1,25-Ю-6 моль/л. Я разбавлял исходный раствор вдвое последовательно шесть раз, значит, его концентрация была в 64 раза больше, то есть 8-10 моль/л, или 4,4 мг/л. Все-таки много железа оказалось в этой воде! — В минеральных водах бывает и больше,— заверил нас врач.— Во всяком случае, стакан такой воды вреда не принесет. (На следующий день мы не поленились сходить в библиотеку ближайшего городка и вычитали там в энциклопедии, что с едой человек получает ежедневно 60—НО мг железа. Воду из родника действительно можно было пить без опасения. Если, конечно, я пе очень ошибся в анализе...) Л в самом деле, насколько большой могла оказать ся ошибка? Человеческий глаз по-разному чувствителен к различным цветам; для желтого it зеленого растворов результат может получиться неодинаковым. Поэтому определить оптическую плотность раствора на глаз пе так-то легко, особенно если раствор поглощает различные лучи спектра, например синий и оранжевый, причем в разной степени. В лаборатории в таких случаях используют спектрофотометры — приборы, которые определяют долю поглощенного света в любом участке спектра, в том числе в инфракрасном и ультрафиолетовом, которые мы вообще не замечаем. Но в лес спектрофотометр не возьмешь! Однако соединение ионов железа с танином поглощает практически весь видимый свет (поэтому концентрированный раствор кажется почти черным). А если так, то вряд ли я очень ошибся — ну, скажем, в два раза, не больше. Когда врач услышал эти объяснения, он первым зачерпнул кружкой родниковую воду И. ЛЕЕНСОН
Клуб Юный химик 81 Домашняя лаборатория Самодельный пластилин Конечно, пластилин можно купить в магазине. Ну и что из этого? Радиоприемник тоже можно купить, однако сколько взрослых it юных корпят над схемами, вооружившись паяльником! Для самодельного пластилина единственным дефицитным сырьем окажется, видимо, олеиновая кислота. Впрочем, она есть, наверное, в школьной лаборатории. Из нее мы получим сначала цинковую соль. К 35 весовым частям нагретой олеиновой кислоты прибавим небольшими порциями 5 весовых частей сухих цинковых белил; каждую новую порцию будем вносить лишь после того, как исчезнет пена от прибавления предыдущей. Если цинковых белил у вас нет, то их можно заменить обычным мелом — тогда у вас получится кальциевая соль. Правда, качество пластилина несколько ухудшится. К полученному сиропообразному олеату цинка прибавим 18 весовых частей смеси равных количеств масла и воска. Чтобы ее приготовить, воск надо расплавить и добавить к нему при перемешивании жидкое масло, например подсолнечное или вазелиновое. Вес компоненты надо очень тщательно перемешивать. Лучше всего взять натуральный воск, по его на худой конец можно заменить стеарином (только не парафином). Стеарин или, точнее говоря, стеариновую кислоту можно приготовить из хозяйственного мыла: к насыщенному раствору мыла осторожно прибавим концентрированную соляную кислоту и после охлаждения соберем всплывшую наверх стеариновую кислоту; промоем ее горячен водой и высушим. Теперь к смеси олеата цинка, масла и воска добавим 23 весовые части серы, измельченной в тонкую пудру, 15 весовых частей сухой мелкораздробленпой глины и 4 весовые части минеральной краски, например мумии (окись железа). Не забудем об интенсивном перемешивании. И когда смесь уже готова, ее надо снова как следует размешать и несколько раз раскатать на листе фанеры или жести. У нашего пластилина запах будет не из лучших — олеат цинка пахнет неприятно. Чтобы заглушить этот запах, можно при смешивании исходных продуктов ввести немного хорошо пахнущего вещества (см., например, заметку «Самодельные ароматы», 1972, Хя 9). Ю. ВЛАДИМИРОВ Что нового в мире Третий глаз перелетной птицы? Откуда перелетные птицы знают, когда им надо сниматься с места и лететь на юг? И как они узнают, когда им пора возвращаться? Возможно, — и такое объяснение напрашивается само собой — у птиц есть какой-то дополнительный орган чувств, некий биохимический датчик, который воспринимает разницу в освещенности. Солнце светит слабее, дни стали короче—и датчик срабатывает. Чтобы проверить, есть ли в самом деле у птиц такой «третий глаз», ученые Института им. Макса Планка (ФРГ) поставили опыт: надели нескольким птицам на головы черные колпаки с прорезями для глаз и клюва. И эти птицы, прилетевшие в компании со своими сородичами с места зимовки домой, повели себя странно: и гнезда вили с прохладцей, и яйца откладывали не вовремя. Словом, в их обычном жизненном цикле что-то нарушилось. Видимо, у птиц и вправду есть нечто вроде третьего глаза.' Правда, не ясно еще, что он собой представляет, как работает, что за реакции Идут в нем под действием света. Зато ясно, где он находится; под черным колпаком. В общем, где-то на голове... О. ЛЕОНИДОВ
82 Клуб Юный химик Опыты без взрывов Только пять батареек О том, как с помощью пяти батареек для карманного фонарика поставить интересные опыты, рассказывают ленинградские школьники, члены клуба «Юный химик» Дома пионеров Кировского района А. Богородицкий, Н. Зайцев, С. Котиков, В. Прохоров, В. Соболев и А. Струй (руководитель — Н. А. Паравяи). СВЕЧЕНИЕ БЕЛОГО ФОСФОРА На дно прозрачной стеклянной банки емкостью 20С— 250 мл, с широким горлом, насыпьте песок слоем 0,5 см. Банку плотно закройте пробкой с пропущенными через нее двумя кусками толстом медной проволоки. Кусок пнхромо- вой спирали от электроплитки обмотайте вокруг толстого карандаша. Полученную спираль укрепите па медных проволоках, как показано на верхнем рисунке. Из 3 весовых частей глины, 1 части мелкого песка и 1 части воды сделайте цилиндр такого диаметра, чтобы он свободно входил в спираль; оставьте его сушиться. Когда он немного подсохнет, слегка обмажьте его конторским клеем и посыпьте красным фосфором, который осторожно наскребите бритвой с боковых стенок спичечного коробка. Цилиндр с фосфором вставьте в спираль. Теперь создадим в банке пониженное давление К длинному куску медной проволоки прикрепите кусок ваты, смочите его несколькими каплями ацетона пли одеколона, подожгите и опустите в банку. Как только ацетон сгорит, выньте вату и быстро закройте банку пробкой. На минуту подсоедините спираль к цепи из пяти последовательно соединенных батареек. Спираль сильно нагреется; красный фосфор перейдет в белый. Если опыт проводится в затемненном помещении, то отчетливо видно свечение. ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВЛЕННОГО ЛЯПИСА Два куска толстой медной проволоки хорошо очистите наждачной шкуркой и промойте ацетоном. Концы загните и вложите электроды в сухую пробирку (см. нижний рисунок). Купите в аптеке 2—4 ляписных карандаша (сплав 1 весовой части азотнокислого серебра и 2 частей азотнокислого калия), отделите ляписные наконечники и положите их в пробирку. Осторожно расплавьте. Примерно при 200° С образуется желтоватая жидкость—расплав, содержащий ионы Ag+, K+, N0^. Не нужно очень сильно повышать температуру, так как начнется термическое разложение. Подсоедините электроды к пяти последовательно соедн- « пенным батарейкам. Сразу же па катоде начнет выделяться металлическое серебро в виде блестящих кристаллов: Ag++e~—^Ag°. На ан*де выделяется бурый газ — двуокись азота и бесцветный кислород. Расплав возле анода будет сипеть—медь с анода переходит в раствор.
Словарь науки 83 Строительные материалы Было время, когда строительные материалы можно было пересчитать по пальцам. Но чем больше люди строили, тем шире становился круг веществ. Рассказать о происхождении сотен названий строительных материалов, которые применялись на протяжении веков, было бы очень заманчиво. Однако для этого понадобился бы по меньшей мере весь журнал целиком. Поэтому на отведенном иам месте упомянем лишь некоторые материалы, впрочем, достаточно распространенные. СИЛИКАТЫ — природные и искусственные — огромная группа веществ, в которую входят и вяжущие материалы (например, силикатный цемент), и керамические, включая кирпич и стекло. Их роль в строительном деле, да и не только в нем, настолько велика, что следует, безусловно, заинтересоваться предком слова силикат — латинским silex (родительный падеж — silicis). Означает оно в латыни кремень, булыжник, утес, скалу. Словом, нечто твердое — именно такое, из чего стоит строить дом. Некоторые этимологи считают, что в родстве со словом silex другое латинское слово, также породившее множество химических терминов, а именно calx — известь (элемент кальций, минерал кальцит, процесс кальцинация — все они производные этого слова). Но у обоих латинских слов есть, видимо, общий' родоначальник — древнегреческое ха- ликс, означающее и камень, и известь. Если же копнуть еще глубже, то можно обнаружить древний индоевропейский корень скел, означающий колоть, раскол. То есть, тот самый корень, от которого образовалось и русское скала. Круг замкнулся. МРАМОР — камень дворцов — получил свое имя благодаря блеску. Древнегреческое мармарос — производное глагола мармайро — блещу. Самое древнее упоминание мрамора встречается, веро- ятио, у Гиппократа D60— 377 гг. до н. э.). У иего мрамор означает просто твердое тело. Лишь позже этим именем стали называть сначала камни вообще, а затем собственно мрамор. Интересную гипотезу о слове мрамор высказывает известный лингвист Алоиз Вальде. По его мнению, греческое мармарос (блеск, камень, мрамор) близко к слову марнамай — борюсь (параллельная форма — махо- май), а также с латинским словом marcus — молоток. Из тех же источников возникли слова Марс и марш (шаги римских солдат уподоблялись ударам молота). Смысловая связь молотка с мрамором вполне возможна, ведь именно молотком отбивают камень. ГИПС — термин очень распространенный. Вот все, что знает о нем самый полный этимологически й слова рь М. Фасмера: «Вероятно, из нем. dps, от латинского gip- sum, греч. гюпсос». Ладно, откроем греческий словарь: гюпсос — гипс, гюпсоо — мазать гипсом. Негусто... АЛЕБАСТР — ближайший родственник гипса, ио только с технической, а не с этимологической точки зрения. Слово алебастр в привычном нам виде встречается лишь в восточнославянских языках. Во всех остальных третья буква ие «е», ио «а»— алабастер. Так оио и в латыни; alabaster и alabastrum означают алебастровую баночку для мазей и духов (от греческого алабастрон). ЦЕМЕНТ — важнейший строительный материал — получил свое название, видимо, от того же корня, что и царь. Проследим, как это могло случиться. Цемент происходит от латинского cementum — битый камень, щебеиь, бут. Основа — глагол caedo (caecidi, caesumf — бить, колоть, отсекать, рубить. От этого же глагола образовано собственное имя Цезарь (высеченный), которое впоследствии стало нарицательным, обозначая властителя, императора (кесаря). А в русском языке из имени Цезарь образовалось более короткое слово — царь. В общем-то это справедливо: цемент и в самом деле царь строительных материалов,.. БЕТОН — последнее слово в этих заметках. И существительное бетон, и глагол бетонировать на первый взгляд появились одновременно и пришли из одного источника. Между тем это не так: бетон взят из немецкого языка и впервые фиксируется в «Энциклопедическом лексиконе» 1836 г., а слово бетонировать пришло из французского и отмечается в словарях лишь с 1935 г. И глагол и существительное восходят к латинскому bitumen — асфальт, горная смола, песок, ил. Значит, другой важней технический термин — битум — не просто родственник, ио двойник слова бетон. Т. АУЭРБАХ
+ + J
Портреты 85 Человек с проходным баллом Когда этот номер журнала выйдет в свет, у тех, кто поступает в вузы, наступит самое трудное время: экзамены. Из всех существующих в мире наук абитуриентов интересуют в эти дни лишь те, которые надо сдавать. Нет выше числа, чем проходной балл, и нет чтения увлекательнее, чем список поступивших... Кто вы, люди с проходным баллом! ПЕРВОКУРСНИК В ПРОЦЕНТАХ Два года подряд в одном из ведущих химических вузов страны — Московском химико-технологическом им. Д. И. Менделеева — проводились социологические опросы только что зачисленных в институт. Начинающим студентам вручали анонимные анкеты; заполнять их было необязательно, и все же в 1973 году из 875 принятых на вопросы анкеты ответили 616. Потом, обычным порядком, анкеты обсчитывали и обрабатывали, чтобы получить обрамленный процентами портрет первокурсника. Конечно, у каждого института, даже у каждого факультета и специальности, свои абитуриенты, хоть чуть-чуть, но все же отличные от соседских. Социологические портреты первокурсника-химика и его коллеги в консерватории вряд ли очень похожи. Поэтому переносить результаты, полученные в «Менделеевке», стоит разве что на другие химические вузы, да и то с оговорками. И все-таки общие тенденции, видимо, схожи — для многих институтов и для большинства абитуриентов. Итак, перед нами результаты последнего социологического исследования. УЧИТЕСЬ В ШКОЛЕ НА СОВЕСТЬ! Из 616 первокурсников, заполнивших анкеты, 201 (или 32,8%) — юноши. Девушки и анкеты заполняют активнее, и приемные экзамены сдают лучше. У большинства поступивших возраст весьма скромный: 82,4% не достигли еще восемнадцати лет. Первокурсников в возрасте 19—22 года намного меньше A4,5%), а вполне зрелых людей, между 23 и 26 годами, совсем мало — 2,6%. Почти все принятые— комсомольцы (96,8%), среди тех, кто пришел в институт из армии или с производства, немало членов и кандидатов в члены КПСС B,6%). Из семей рабочих и крестьян — 42%, остальные — из семей служащих. Он, первокурсник, и она, первокурсница, хорошо учились в школе. Вот усредненные оценки из аттестатов зрелости: химия — 4,65, физика — 4,40, математика — 4,36 (по трем естественным наукам в среднем — 4,47); литература — 4,32, история — 4,40, иностранный язык — 4,34 (по трем гуманитарным дисциплинам — 4,35). Поскольку вуз технический, нет ничего удивительного в том, что гуманитарный балл уступает естественному. Но разница очень невелика, и это хорошо: малообразованные технические гении ушли в прошлое. Средний первокурсник учился в школе — по всем предметам!— примерно на 4 с плюсом. Или, если хотите, на 5 с минусом. Социологи оперировали еще одним показателем, довольно неожиданным: разностью средних баллов по химии и литературе (из аттестатов). По их замыслу, такой показатель должен характеризовать склонность человека к химии, да и вообще к естественным наукам. Так сказать, приблизительное деление первокурсников на физиков и лириков. Самым высоким этот показатель был у
86 Портреты студентов, принятых на самый «дефицитный» факультет — инженерный физико-химический, где постоянно наивысший по институту проходной балл. Разность средних оценок по химии и литературе достигала 0,4. А на факультете химической технологии топлива, где проходной балл пониже, да и оценки в еттестате похуже, физико-лирический разрыв оказался вдвое меньшим. Возможный вывод: во всех случаях учитесь в школе иа совесть. Но чтобы попасть иа факультет, где конкуренция особо острая, надо быть хотя бы слегка одержимым в главной, избранной иа всю жизнь науке. МОТИВЫ СЧИТАЮТ ПО ОСЕНИ В сентябре, когда экзамены позади, когда улеглось волнение и жизнь входит в нормальный ритм, самое время выяснить у студента, что привело его именно в этот вуз. Мотивы поступления считают по осени. Чуть меньше половины опрошенных D4,52%) стали студентами-химиками потому, что они стремятся к творческому труду и интересуются наукой. Почти треть первокурсников C2,02%) заявили о своем стремлении быть полезными обществу. В то же время некоторые видят в высшем образовании гарантию определенной материальной обеспеченности A4,93%). Другие — средство, чтобы поднять свой авторитет и положение в обществе (8,53%)... Но почему именно химический вуз, а не какой-либо другой? Во-первых, из-за повышенного интереса к химии и технике D7,24%). Во-вторых, из-за высокого престижа химии и технических наук в современном обществе B0,20%). В- третьих, благодаря хорошей информированности в вопросах химии A0,62%). В-четвертых, потому что абитуриенты знают, чем и как придется заниматься после окончания института (8,92%). Некоторые причины, к сожалению, нельзя признать серьезными: не интересуюсь другими науками D,45%), не прошел по конкурсу в другой вуз C,03%), попал случайно — что называется, ноги занесли A,82%). Остальное—всякие прочие обстоятельства, у каждого свои. Конечно, мотивы разные, и не все они выглядят достаточно весомо. И все же три четверти абитуриентов пришли в институт из самых высоких побуждений. СКАЖИ, КТО ТВОЙ УЧИТЕЛЬ... 87,7% опрошенных первокурсников убеждены, что у них есть способности к химии и техническим наукам. Будем надеяться, что так оно и есть, но на чем зиждется эта уверенность? В значительной мере на субъективных и, следовательно, не слишком достоверных представлениях: устойчивый интерес к химии B9,3%), внутренняя убежденность A5,90%) или, говоря проще, «мне так кажется». Но есть и объективные мотивы. Хорошая успеваемость по химии — 19,54%; результаты участия в олимпиадах—12,12%. Немалую роль играет оценка способностей, данная авторитетными людьми — учителем химии A1,37%), знакомым специалистом-химиком C,57%), товарищами C,33%}, родными B,81 %). Если дотошный читатель выпишет эти числа в столбик и сложит, ожидаемых ста процентов не получится: как всегда, есть и другие мотивы, всех в анкете не предусмотришь. Однако уверенность в своих силах не всегда и не полностью определяет выбор профессии. Можно верить в свои литературные способности, а пойти учиться в технический вуз — хотя бы потому, что туда проще поступить. Что помогло молодым людям выбрать именно химическую профессию? Рассмотрим две основные причины: мнение окружающих и воздействие средств массовой информации. Мнение окружающих. Наибольшим авторитетом пользуются школьные учителя C5,13% ответов), потом идут друзья A8,24%), за ними родственники A7,90%), затем студенты института A7,73%). Все довольно естественно. Ропь школьного учителя бесспорна, к мнению друзей и родственников тоже надо прислушиваться. Что же касается воздействия студентов настоящих на студентов будущих, то надо, видимо, всячески поощрять контакты вуза со школой.
Человек с проходным баллом 87 Средства массовой информации. Распределение таково: на первом месте, с большим отрывом, научно-популярная литература E4,67%), на втором — телевидение B1,15%), на третьем — газеты A4,54%), на последнем — радио (9,64%). Несколько неожиданные сведения: научно-популярная литература помогла выбрать профессию более чем половине поступивших в вуз! (И поскольку институт все-таки химический, надо думать, что «Химия и жизнь» играла не последнюю скрипку.) Неплохо бы, наверное, провести более широкое социологическое исследование — как влияет популярная литература на профессиональную ориентацию, применительно не только к химии и не только к высшим учебным заведениям. Потребности общества в тех или иных специалистах непрерывно меняются. Было бы очень полезно, если бы в планах редколлегий и издательств учитывалось это обстоятельство. РАЗМЫШЛЕНИЯ У ПАРАДНОГО ПОДЪЕЗДА Несмотря на уверенность в своих силах, сегодняшние студенты изрядно колеблются, прежде чем подать заявление в институт. Период размышлений начинается обычно в 9-м классе, период решений — в 10-м, примерно в середине учебного года. Однако многие продолжают размышлять о правильности своего выбора, даже подходя к институтскому подъезду. Их беспокоит следующее. Есть интересы помимо химии A7,50 %), недостаточна информация о профессии, несмотря на старания учителя и популярные журналы A6,80%), внутренние сомнения A6,67%). Житейские причины: далеко от дома A3,36%), трудности с общежитием A5,28%). Сдам ли вступительные экзамены — 9,10%. Поступлю, а потом не будет времени даже в кино сходить — 6,88%. И разные прочие сомнения... Не слишком самоуверенные люди, эти первокурсники. И очень хорошо — не такая уж это доблесть в молодые годы. А НУ-КА, ДЕВУШКИ! Социология не может добраться до отдельного человека, да и не ставит она перед собой такую задачу. Однако анкеты позволяют сделать некоторые разрезы, получить дополнительные сведения — тоже усредненные, но уже внутри отдельных групп. Несколько примеров. Юноши, работавшие на производстве, выбрали профессию химика под влиянием газет в большей степени, чем те, кто пришел в институт со школьной скамьи. Девушки внимательнее юношей прислушиваются к советам учителей. И вообще девушки более доверчивы— они также охотнее следуют рекомендациям журналов и телевидения. Вполне естественно... И в то же время девушки менее уверены в себе, более склонны к колебаниям и сомнениям. И зря. В конце концов, они составляют в «Менделеевке» большинство. Так надо ли робеть накануне экзамена! А ну-ка, девушки! Портрет первокурсника, нарисованный социологами, еще далек от совершенства. Скорее, это лишь набросок к портрету. В этом году будут внесены новые штрихи — надо запечатлеть и ваш облик, облик человека с проходным баллом, первокурсника образца 1974 года. Вы держитесь увереннее? Сдаете экзамены лучше? Безошибочно нашли свой, единственный институт? Желаем вам и того, и другого, и третьего. М. КРИВИЧ, о. ольгин ПОПРАВКА В майском номере журнала рисунки к статье «Как регулируется работа гена» на стр. 46 и 47 следует поменять местами.
88 Фотоинформация Сосиа, срез ствола которой вы видите иа фотографии, росла поблизости от Лос-Анджелеса. Под действием печально знаменитого лос-анджелесского смога она начала желтеть и чахнуть — пришлось ее спилить. И оказалось, что первые признаки грозящей дереву гибели появились уже за 9 лет до этого: иа срезе хорошо видно, как резко сократился ежегодный прирост древесины в последние годы, когда атмосферные загрязнения достигли опасного предела. Возможно, подобные исследования позволят прогнозировать действие загрязнения воздуха: ведь для анализа годичных колец не обязательно спиливать дерево — достаточно просверлить в стволе радиальное отверстие и вынуть столбик древесины... Фото из журнала «Scientific American»
Фотоинформация 89 В каждой половой клетке объемом в несколько кубических микрон заключена программа роста и развития сложнейшего многоклеточного организма. Носитель этой программы — гигантские молекулы ДНК. Разрешающая способность обычного оптического микроскопа (фото слева, увеличение 2000—3000 раз) недостаточна, чтобы заглянуть в глубь клеточного ядра. Только электронный микроскоп позволяет увидеть, что в ядре сперматозоида плотно уложены «ити ДНК, готовые развернуться и приступить к выполнению своих функций (на снимке внизу — срез мужской лоловой клетки насекомого из отряда саранчевых, увеличение — около 17 000 раз). Фото кандидата биологических наук М. А. МОНАХОВОЙ
90 Страницы истории Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко Н. М. РЕЙНОВ К ЧИТАТЕЛЮ Мои друзья по Физико-техническому институту, те, кто еще застал в живых Павла Павловича Кобеко, много раз говорили, что, мол, хорошо бы написать об этом замечательном человеке. И хорошо, если бы за это взялся я, ведь мы долгие годы работали с ним бок о бок, и не только в далекие благословенные времена моей молодости, но и в годы войны, в осажденном Ленинграде. А между тем память об этом человеке исчезает, людей, знавших его, становится все меньше, так что для иных молодых да ранних в ученом мире имя Павла Павловича уже просто стало пустым звуком. Это несправедливо. За свою не такую уж долгую, 57-летнюю жизнь Кобеко сделал так много, что, конечно, заслужил более долговечную память. О многих из «могучей кучки» физиков — питомцев Физтеха было и рассказано, и написано, и даже фильмы о них поставлены, а о нем — почти ничего. Как-то так получилось, что область, в которой он был одним из первооткрывателей, — наука о твердом теле, — долгое время была не в моде, а значит, и не числилась передовой; тогда начинала греметь ядерная физика, тогда многим казалось, что атомное ядро — вот это настоящий орешек для настоящего исследователя, а все прочее, в том числе и учение о физико-химических свойствах твердого тела,— всего лишь приложение к главной задаче... Казалось одно, а оказалось другое. Оказалось, что немодная область может принести (и принесла) удивительные плоды, может сослужить неоценимую услугу промышленности. Теперь-то мы понимаем, что, идя своим путем, отказываясь от предложений, на первый взгляд более перспективных, Кобеко двигался к цели поистине грандиозной. Но человек он был скромный. А в чем-то, может быть, ему просто не повезло. Как бы то ни было, мы все в долгу перед его памятью. Кто-то из нас должен расскезать об этом человеке, о нашем товарище, который совершил столько прекрасного в своей жизни и который неожиданно и трагически расстался с ней. Кто-то обязан рассказать обо всем этом. Ну что ж, попробую. ПЕРВЫЕ ГОДЫ Было, это давно, когда в коридорах нашего института одна женская фигура приходилась не менее, чем на восемь мужских — прекрасный пол в те поры еще не очень рьяно покушался на науку. Здание еще не обросло пристройками, лабораторий было раз-два и обчелся, да м сотрудников насчитывалось не более трех-четырех десятков. Но зато ьсем нам, трудившимся под началом Абрама Федоровича Иоффе, было ясно, как Литературная обработка Г. ШИНГАРЕВА
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 91 дважды два, что нет и не может быть более важной, более осмысленной и полной очарования жизни, чем жизнь в науке. Жажда деятельности обуревала всех нас. Для так называемой личной жизни, даже просто для сна оставались какие-то ничтожные обрезки времени, мы только и думали о приборах и экспериментах, и в этих общих трудах и заботах выковывалась наша дружба, которая не умерла и по сей день. То была эпоха, когда в стране у нас создавалась новая интеллигенция. Чтобы вырастить новое поколение деятелей науки и культуры, нужно время—много времени. Кроме того, потребовалось обратить в рабоче-крестьянскую веру молодых людей иного происхождения, и это тоже в конце концов удалось. Вот в эти годы и появился у нас Павел Павлович Кобеко. Несмотря на демократический дух Физтеха, попасть в число его сотрудников было не так просто. Все кандидатуры, особенно ученых, тщательно проверялись. Будущий деятель науки должен был предстать перед самим Иоффе, после чего происходил официальный прием через ученый совет, не считая, так сказать, неофициальных процедур. Могу сказать, что даже меня, поступавшего на отнюдь не выдающуюся должность механика при директоре, приняли после весьма придирчивых испытаний по части слесарного и токарного ремесла; и само собой разумеется, что скромную мою персону основательно прополоскали — и заведующий механической мастерской В. Н. Дыньков, и ученый совет. Правда, у меня было блестящее, по тогдашним понятиям, происхождение. Что же касается Павла Павловича, то ему, чтобы приобщиться к науке, пришлось пойти на некоторую хитрость. Хотя он имел диплом высшей школы, это оставалось до поры до времени неизвестным, и он был принят лабораторным служителем. Требования к этой категории работников были, понятно, невелики, а институт в них нуждался. Впоследствии Павел Павлович кое-что рассказывал нам о себе. Его детство и юность, проведенные в дворянской усадьбе, мало чем отличались от того, что так хорошо известно по произведениям классической литературы. Отец Кобеко был нотариусом, а его дядя ни много ни мало — членом Государственного совета в царствование последнего императора (он в этом качестве изображен на знаменитой картине Репина, выставленной в Русском музее). Юношей, в конце мировой войны, Кобеко оказался на фронте в звании вольноопределяющегося, а после революции стал студентом сельскохозяйственного института где-то в провинции. Потом он пришел к нам. (Это было еще до меня.) ...По тысяче мелочей, по жестам, по манере говорить, не считая таких вещей, как владение языками, не так уж трудно было догадаться, что перед нами — выходец из исчезнувшего привилегированного слоя. И все же на это не сразу обратили внимание. Кобеко был определен в лабораторию Игоря Васильевича Курчатова. В это время Курчатов с Синельниковым и Щукаревым занимались тонкослойной изоляцией. Кобеко мыл химическую посуду, готовил приборы для очередного опыта, убирал лабораторию. Как-то раз его позвали помочь при эксперименте. Он помог. А потом стал давать советы. Вот тут-то и стало ясно, что этот лаборант — не совсем обыкновенный: мало того, что он отлично готовит аппаратуру для опытов, он еще консультирует экспериментаторов, особенно по вопросам, связанным с химией. В конце концов Павлу Павловичу стало невозможно скрывать, что он имеет высшее образование и опыт научной работы. Понемногу Курчатов и Кобеко подружились, и Эта их близость, совпавшая с зарождением нового научного направления, о котором я скажу немного ниже, оказалась исключительно плодотворной.
92 Страницы истории ЗНАКОМСТВО Однажды, когда я стоял, как обычно, за своим токарным станком, дверь в мастерскую отворилась и вошла группа людей. Не помню уж теперь, какое там у них было дело. Я уловил фразу Кобеко, сказанную, очевидно, обо мне: «А это что за птичка?» Кажется, это был первый раз, когда я его увидел. Вскоре мы стали часто встречаться в лаборатории, и довольно быстро ноши отношения вышли за пределы чисто деловых. Разумеется, все это было не так просто. Неприязнь к высшим классам глубоко засела в моем сознании, да и он подчас посматривал на меня свысока. Мне было ясно, что он снизошел до меня только потому, что заметил мою сноровку в изготовлении физических приборов. И все же я почувствовал в нем какую-то человеческую симпатию к моей непритязательной особе- Павел Павлович интересовался моей жизнью, расспрашивал о семье. (Сам он был еще неженат и хил в одной комнате с матерью и племянницей.) Короче говоря, мы сблизились мало-помалу и, наконец, решили отметить наше знакомство в каком-нибудь злачном заведении. Учреждений такого рода в Ленинграде было в то время предостаточно. Там и сям маячили вывески «Пиво и Бильярды», «Трактир с садом». Мы остановили свой выбор на трактире с многообещающим названием «Друзья». Находились эти «Друзья» в здании, которое когда-то перегораживало Боткинскую улицу, выходя фасадом на Нижегородскую. При выезде с Литейного моста на Выборгскую сторону эго было последнее «городское» питейное заведение: дальше начинались окраины. Посетителями трактира были жители окрестных деревень, кроме них там собиралась разная шушера — спекулянты-нэпманы и им подобные личности; попадались и облезлые интеллигенты из «бывших», специалисты по сочинению прошений в казенные учреждения. Павел Павлович явно растерялся, увидев всю эту публику. Но взглянув на меня, он успокоился. Я-то был здесь не впервые. Впрочем, и мы едва ли походили на аристократов. Одевался Павел Павлович небрежно и внешне не был похож ни на ученого, ни тем более на бывшего дворянина. Понемногу мой спутник освоился с обстановкой трактира и с любопытством поглядывал на окружающих. Шум вокруг стоял неимоверный. Мы роскошествовали раками, запивая их пивом. Странно было подумать, что вот мы, два человека, еще •недавно находившиеся на двух противоположных полюсах общества, сидим за одним столиком в затрапезной ресторации и приятельски беседуем. С каждой минутой разговор становился доверительнее. За столом Павел Павлович много рассказывал о своей жизни. Между прочим, говорил о своей любви к музыке, сообщил, что катается на коньках и играет в футбол. Я слушал его с удивлением: вот тебе и «погибающий класс!» Так началась наша дружба. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Мне приходилось быть свидетелем выступлений П. П. Кобеко в научной аудитории и перед студентами. Говорил он легко, непринужденно, простым и красивым языком, умел мгновенно овладеть аудиторией. Иногда он касался общнх вопросов. Помню, например, такое его рассуждение. При новой власти, сказал он, трудящийся человек получил многое: у всех есть еда, крыша над головой. Нет безработных. Но человек жив не единым хлебом. Нужно приобщаться к культуре, учиться жить по-настоящему красиво и осмысленно, а иначе не стоило и огород городить.
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 93 Нынешнему читателю эти мысли, возможно, покажутся тривиальными, но в то время они звучали по-иному. Слушатели внимали оратору с напряжением, иногда недоверчиво, но всегда с большим интересом. Вообще надо сказать, что, хотя судьба Павла Павловича отнюдь не готовила ему беззаботных прогулок по зеленым лужайкам, он до конца своей жизни сохранил приверженность идеалу человечности и красоты так, как он их понимал. Скажу несколько слов о его преподавательской деятельности, раз уж я заговорил об этих выступлениях. Павел Павлович и сам был еще молод, но влияние, которым он пользовался среди молодежи, было исключительным. Для многих он был образцом ученого. Сколько раз я замечал, как студенты-старшекурсники (они проходили у нас практику) подражали его манерам и некоторым странностям, копировали его жесты, словечки, даже его походку. Это говорит больше, чем об уважении, это знак поклонения. Я очень гордился нашей дружбой и тоже честно старался набраться у друга ума. Была у него, между прочим, одна особенность в общении с молодыми. Бывало, зададут ему вопрос касательно какой-нибудь новой и непонятной проблемы. Шутливым тоном он начинал говорить что-то как будто и не относящееся к делу. Никогда не задевал ничьего самолюбия, даже если вопрос был глупый. Он вроде бы уклонялся от ответа. И вдруг спрашивающий замечал, что именно это и является подлинным ответом, причем на самую суть вопроса. В самые первые годы, когда Физтех еще только становился на ноги, встал вопрос о будущей научной смене. Выпускники университета мало подходили для этой цели: нам нужны были люди, не только обладавшие теоретическими знаниями в области физики и математики, но и обученные инженерным дисциплинам. В будущем рисовался новый тип физика — теоретика и экспериментатора сразу. В создании исследователей этого типа Павел Павлович принял деятельное участие. Факультетов, выпускавших специалистов такого рода, нигде еще не существовало. Тогда-то и возникла идея создать «свой» факультет на базе петроградского Политехнического института, где были и технические лаборатории, и нужные нам преподаватели из числа крупных мыслящих инженеров. Идея принадлежала А. Ф. Иоффе. Нужно сказать, что далеко не все, даже в среде ученых, ее поддержали. Время для организации нового факультета было неподходящее: надвигалась зима 1919 года. В Петрограде было голодно, не хватало дров, шла гражданская война, и все же дело было сделано. Вышло постановление, где говорилось, что Политехнический институт должен выпускать специалистов нового профиля: инженер-исследователь. Деканом новообразованного физико-механического факультета стал Иоффе. В августе 1919 г. начались занятия, в 1923 году состоялся первый выпуск инженеров- физиков. Почти все они были зачислены на работу в Физтех. Павел Павлович Кобеко стал одним из постоянных преподавателей, а затем И профессором этого факультета — позднее, в конце двадцатых годов. Он читал лекции и вел практические занятия по физике и химии диэлектриков. Кроме того, читал курс на электромеханическом факультете. СЕГНЕТОВА СОЛЬ Я, как видите, совсем не соблюдаю хронологию, но мне хотелось бы сейчас рассказать в двух словах, как Павел Павлович защищал докторскую диссертацию. Кстати, он одним из первых в институте удостоился звания доктора физико-математических наук. Все, как водится, происходило в торжественной обстановке. Был прочитан блестящий доклад. Но из этого доклада получалось, что работа выполнена не соискателем, а его помощниками и учениками: свое имя Кобеко не счел нужным упоминать. Председательствующий выслушал его, а потом говорит: «Мы, конечно,
94 Страницы истории ценим вашу скромность, но скажите же, ради бога, Павел Павлович, что вы сами-то сделали?» В зале засмеялись. О работах Кобеко уже было известно далеко за пределами нашего института. Может быть, не стоит об этом говорить, но мне известны некоторые ученые, коим не мешало бы поучиться этой «дворянской» щепетильности в вопросах этики. Научные интересы Кобеко, как я уже говорил, были в то время сосредоточены на физике кристаллических твердых тел. В правильных кристаллических решетках все атомы находятся в одинаковых условиях. Любое возбуждение отдельного атома передается соседним и распространяется в виде волны по "кристаллу. Как показывает современная физика, какими бы ни были эти волны — электромагнитными или звуковыми, — они могут трактоваться как распространение квантовых частиц, соответственно фотонов и фононов. Эти квазичастицы являются элементарными носителями энергии в системе взаимодействующих атомов кристалла. Свойства твердого тела весьма удобно изучать в условиях низких температур. И вот, казалось бы, говорил Кобеко, при низкой температуре движение частиц должно замедлиться, а при температуре, близкой к абсолютному нулю, и вовсе прекратиться. В действительности этого не происходит. Даже при абсолютном нуле движение не исчезает — атомы имеют так называемую нулевую колебательную энергию, свободные электроны в металле также имеют нулевую энергию. При очень низких температурах в ряде металлов и сплавов возникает возможность коллективного движения электронов, не требующего энергетических затрат. Это—явление сверхпроводимости. Павел Павлович не дожил до того времени, когда его исследования принесли удивительные плоды, когда стало известно, что в определенных условиях кристалл работает как гигантский усилитель тех элементарных процессов, которые в нем возбуждаются. Именно на этом основан принцип квантовых генераторов — кристаллических лазеров, в которых внешний сигнал вызывает согласованное излучение возбужденных атомов. Читатель, наверное, слышал о том, что луч лазера способен совершать необыкновенные вещи. Мощность лазерных устройств непрерывно растет. Недавно сообщалось, что с их помощью получен луч, способный нагреть тело до миллиона градусов, а по последним сведениям, лазеры позволяют получить импульсное нагревание порядка 100 миллионов градусов. Для многих из нас значение Павла Павловича Кобеко как пролагателя новых путей стало более или менее ясно, когда он приступил к исследованию электрических свойств кристаллов двойной калиевой и натриевой соли виннокаменной кислоты — эта соль широко известна под именем сегнетовой соли. Выяснилось, что ее кристаллы обладают почти фантастической диэлектрической постоянной. Это открытие было совершено П. П. Кобеко совместно с И. В. Курчатовым. Оно наделало много шума тогда в Физтехе, потом в других институтах. Шумит еще и теперь — во всем мире. Впоследствии Игорь Васильевич переключился на другую область. Между тем открытие особых свойств сегнетовой соли, как и некоторых других новых явлений, внушило Кобеко догадку о том, что в недалеком будущем наука о сегнетоэлектри- честве станет неотъемлемой частью общего учения о твердом теле. В те дни многие высокомерно усмехались, слыша эти пророчества Павла Павловича. До сегнетовой ли соли было, когда, как я уже говорил, буквально на глазах росла физика атомного ядра и с ней вместе — физика сверхвысоких энергий. Теоретики убеждали всех и самих себя, что никакой другой области, достойной подлинного новатора, больше не существует, молодежь валом валила к ним, а сегнетоэлектричество вроде бы и вовсе не было физикой.
Воспоминания о Павле Павловиче Кобеко 95 Думаю, что, если бы Кобеко переключился на ядерную физику (как ему и предлагал А. Ф. Иоффе), он стал бы не менее популярен, чем Курчатов. Но он шел своим путем. ВЕРХОМ НА БРОНЗОВОМ КОНЕ Рабочее время в институте не регламентировалось, мы торчали в лабораториях днями и ночами, ночью даже охотнее, потому что в дневное время трамваи, тарахтевшие под окнами, искажали показания чувствительных приборов. Работа шла и в будни, и в праздники. Но в день Первого мая весь Физтех, как говорится, стройными рядами шагал на демонстрацию. В колоннах пели и смеялись, и развлекались кто как мог. Юмор и остроумие в те годы, по-моему, ценились больше, чем сейчас. На чины и звания чрезмерного внимания не обращали. Жертвой розыгрыша мог стать кто угодно; обижаться не полагалось. Кое-кто из нынешних мастодонтов науки в ту пору слыл порядочным озорником. Великим шутником и мистификатором был Петр Леонидович Капица. Он заслужил эту репутацию в Физтехе и беспошлинно перевез ее на время в Кембридж, отправляясь туда поработать на несколько лет. Это он заказал барельеф с изображением крокодила и распорядился водрузить его над входом в новую лабораторию Резерфорда накануне ее открытия. А Резерфорд — это знали все — любил повторять, что крокодил единственное животное, которое не умеет пятиться назад, и, дескать, неплохо было бы у него поучиться. С тех пор прозвище «крокодил» так и осталось за Резерфордом. Накануне 1 мая 1932 года Павел Павлович предложил мне отметить праздник в ресторане напротив Дома искусств на Невском. Общество кроме самого Павла Павловича и меня состояло из его шурина (военного врача) и двух дам — Софьи Владимировны Кобеко и ее сестры. Мы удобно расположились в углу многолюдного зала. Неподалеку от нас находилась компания каких-то жизнерадостных восточных людей, и, помню, в разгар пиршества возник даже инцидент из-за того, что кто-то из них оказывал преувеличенное внимание нашим спутницам. Ночь была уже на исходе, когда мы вышли из ресторана. Настроение было превосходное. Подхватив наших дам, мы прошлись вальсом по торцовой мостовой Невского проспекта. Показался Аничков мост и фигуры лошадей. Из четырех скульптурных групп первая справа, если идти от Московского вокзала к Адмиралтейству, изображает вздыбленное животное. Седок, сброшенный наземь, с трудом удерживает за повод играющего коня. Этот конь, как признайся потом Павел Павлович, напомнил ему иные времена, когда он сам попрыгивал на таких же кровных лошадках. Было уже совсем светло, когда под общий смех Павел Павлович взобрался на статую и принялся подбадривать французскими фразами своего скакуна. Видно было, что он знает толк в верховой езде. Вокруг нас стали собираться прохожие, а немного позже сквозь толпу протиснулся страж порядка. Всадник продолжал невозмутимо гарцевать. Милиционер возвысил голос. Павел Павлович снисходительно поглядел на него сверху вниз. «Ладно,— сказал он.— Берите штраф и... будьте любезны, не мешайте кататься». Дамам и доктору удалось, наконец, уговорить его спуститься на землю. По дороге домой Павел Павлович оправдывался: «Ведь она никуда не сдвинулась. Вот проверьте: она и сейчас там стоит. Уверяю вас...». Что ж, он был прав. Павла Павловича уже давно нет в живых, а лошадь, на которой он хотел умчаться в ту далекую майскую ночь, так и не сделала ни одного ша-
96 Страницы истории га. Чуть ли не каждый день я прохожу мимо нее. Она не сдвинулась — если не считать короткого путешествия в Аничков дворец, которое совершили все четыре статуи Клодта во время войны, когда они были спрятаны под землей, чтобы их не поранили фашистские снаряды... ПЕРЕД ВОЙНОЙ Когда-то к экспериментатору предъявлялись иные требования, чем сейчас. Мало было обладать совершенным знанием науки, недостаточно было представлять себе теоретическую сторону дела. Надо было уметь самому, собственными руками изготовить образцы для опытов и приборы, уметь создать себе тонкую по тому времени измерительную технику. Еще не появились в лабораториях умельцы-механики, чудодеи, фабрикующие по мановению руки ученого все, что требуется для работы. Еще не было этих чернорабочих, сколачивающих телегу, на которой кто-то другой будет «двигать науку». Физтеховцы все делали сами — паяли, столярничали, стекло- дувили. Считалось, что так оно и должно быть. Научный работник обязан был сам натянуть микронную нить в измерительном приборе, отремонтировать вакуумную установку, очистить ртуть для диффузионного насоса. А что касается стеклодувной работы, то в этом ремесле ученые мужи буквально соперничали друг с другом. В те времена оборудования не хватало, оно было дорого, и все, что выбывало из строя, приходилось тщательно ремонтировать. И не раз я заставал Павла Павловича Ко- беко, доктора наук и профессора, с засученными рукавами, за ремонтом форваку- умного насоса или за изготовлением каких-нибудь деталей для очередной серии опытов. Свои достижения в области физики твердого тела Павел Павлович изложил в книге, вышедшей в 1934 году под названием «Физико-химические свойства диэлектриков». Однако не следует думать, будто Кобеко интересовался только кристаллическими веществами. После войны был опубликован его капитальный труд «Аморфные вещества», и я еще вернусь к его работам в этой области, но уже тогда, в предвоенное десятилетие, Павел Павлович много сделал для познания свойств аморфных тел. Он утверждал, что в будущем эти вещества станут основным материалом в электротехнике благодаря их большей однородности по сравнению с мелкокристаллическими телами. Еще в начале 30-х годов в институте начали исследовать тонкие изоляционные пленки. Павел Павлович раньше других понял их перспективность. Под его руководством были предприняты поиски методов получения пленок из высокомолекулярных соединений — попимеров. Особое внимание при этом обращалось на связь между строением материала и его физико-химическими свойствами. «Вещества с большими молекулами произведут переворот в технике», — говорил Кобеко. Так оно и случилось. Сегодня буквально каждый человек сталкивается с полимерами на каждом шагу. Но по-настоящему нам пришлось заняться полимерами совсем в другой обстановке. (Продолжение следует)
Короткие заметки Трудно с краденым автомобилем... Раньше заводские номера с его рамы и двигателя просто сбивали. В последнее время похитители обращаются к более тонким научно-техническим методам воздействия на материал, чем кувалда. Номера сводят на нет, «наращивают», осаждая в них металл — электролизом или другим достаточно надежным способом. Недавно появился не менее научный, чем используемый грабителями, способ восстановления и распознавания «стертых» номеров на металле. Поместив исследуемый металлический предмет (в нашем случае— часть кузова, раму, ось, картер двигателя или еще что-то) в воду, высокочастотным вибратором вызывают в ней явление кавитации. Кавитационные пузырьки с их давлениями в тысячи атмосфер отрывают прилипшие к бывшим цифрам частицы металла, и спустя какое-то время номер краденого автомобиля обнаруживается. По утверждению журнала «Bild der Wis- senschaft» A974, № 2), этот способ эффективнее и дешевле прочих механических, магнитных и химических способов восстановления «стертых» с металла обозначений. Метод был опробован на стали (продолжительность действия вибратора до трех с половиной часов), меди B0 минут) и латуни; успешный результат получен во всех опытах. Несколько хуже было дело с алюминием (90% успешных опытов), что оставляет некоторые надежды грабителям. В. СЕРГЕЕВ 4 Химия и ж шли .V? к 97 Настойка йода получает отставку? Спиртовая настойка йода знакома каждому, кому случалось поранить палец или оцарапаться. Но, к сожалению, далеко не все хорошо переносят этот препарат. Иногда достаточно лишь один раз смазать кожу йодом, как у человека появляется ожог, резкий зуд, кожа начинает шелушиться, а иногда даже повышается температура, начинается головная боль, нарушается сон. Причина этих болезненных явлений — повышенная чувствительность к йоду. Есть у спиртовой настойки йода и другие недостатки: резкий запах, нестабильность при хранении. Этих недостатков лишена новая группа соединений йода — йодофоры. Это комплексные соединения йода с поверхностно-активными веществами — они сочетают бактерицидную активность и моющие свойства. Исследования, проведенные во Всесоюзном научно-исследовательском институте дезинфекции и стерилизации, показали, что самое перспективное из подобных соединений — йодонат, в состав которого входит йод и обладающий высокой моющей активностью сульфонат. Этот препарат, по внешнему виду мало чем отличающийся от обычной йодной настойки, обладает широким спектром антимикробного действия. В этом отношении йодонат значительно превосходит спиртовую настойку: обеззараживающий эффект наступает при концентрациях йода, в 5 — 7 раз меньших. А это очень важно, так как уменьшается вероятность проявления повышенной чувствительности к йоду. При хранении препарат сохраняет свою стабильность не меньше двух лет. Так что если вам в аптеке предложат вместо йода йодонат, берите — не пожалеете! С. МАРТЫНОВ
98 О переливании крови... Это — о той же проблеме, что и при пересадках: у кого можно взять часть его самого, необходимую другому, чью жизнь еще можно спасти. Отныне в дискуссиях об этических проблемах пересадки органов появился новый вопрос — о возможности использовать для переливаний кровь умерших. При его обсуждении на съезде Американской ассоциации содействия развитию науки, пишет польский журнал «Перспективы» A974, № 22), были затронуты следующие вопросы: согласие человека с тем, что после его кончины кровь его могут взять для помощи живым; установление срока, который должен пройти между фактом засвидетельствованной смерти и взятием крови для переливания; констатация невозможности оживления; процедура признания (родственниками) факта смерти как события необратимого... По сообщению «Перспектив», в конгресс США уже внесен законопроект о создании комиссии, которая, опираясь на исследования общественного мнения, попыталась бы решать такого рода проблемы, порожденные успехами медицины. Что ж, можно не сомневаться, что проблемы эти будут множиться. Б. КОСТИН. Короткие заметки Под 1:рылом самолета Еще на заре авиации было высказано теоретическое предположение, что пролетающий самолет может несколько увеличить атмосферное давление у поверхности земли. Поскольку эффект ожидался незначительный, экспериментально его никто не исследовал — не было практической надобности. Но в последние годы с появлением сверхчувствительной барометрической аппаратуры для научных исследований вновь пришлось обратить внимание на самолеты: даже ничтожный прирост атмосферного давления мог исказить показания приборов. Было поставлено исследование, результаты N которого опубликованы в журнале «Физика атмосферы и океана» A974, № 2). На земле в дюралюминиевом ящике с двойными стенками (чтобы колебания температуры не повлияли на показания приборов) был установлен чувствительный датчик давления. Над ним со скоростью 220 км/час на разных, но точно измеренных высотах летал самолет Ил-14. При каждом его пролете самописцы вычерчивали барометрическую кривую. Старые теоретические расчеты подтвер- ^ дились. Когда самолет летал невысоко, не ъ выше двухсот метров над землей, на кривой появлялись короткие B — 3 секунды) всплески давления — до 200 дин/см2. Когда же он поднимался выше, изменение давления становилось соизмеримым с обычными помехами. Итак, низко летящий (даже с дозвуковой скоростью) самолет мешает точному научному эксперименту, сильно искажает показания приборов. Но с другой стороны, самолеты можно использовать в эксперименте. Поскольку колебания давления невелики и хорошо воспроизводятся, с помощью самолетов, по-видимому, удастся калибровать чувствительные акустические приборы. /1 М. АБРАМОВ
Короткие замегки 99 ,ty^ Пишут, что. Видит око, да зуб неймет Олени, лоси, косули, зайцы и другие лесные обитатели любят полакомиться древесной корой. Не гнушаются ею и их домашние собратья, ■ першую очередь козы. Чехословацкие ученые считают, что из-за гастрономических наклонностей жиютных страдает до 70% дереььее и кустарников ■ лесах, до 50% — ■ садах и iHHorpaAHHKax. Для защиты дерееьее они разработали специальную смесь БАС, состоящую из битумной суспензии, эпоксидной смолы, перлита и пластмассоюй крошки. Эту смесь наносят кистью на стюлы кольцами, через 3—4 см. Смесь засыхает и остается на дереве до десяти лет. У нее нет запаха, она не ядоеита, не отпугивает жиютных. Но прекрасно защищает деревья механически. Олени и зайцы просто не могут добраться до коры: 1идит око, да зуб неймет... Как показали испытания препарата, число обглоданных дерееьее в лесах и садах резко сократилось. И это очень хорошо. А как же лоси и зайцы? Ведь они лишаются любимого лакомства, а в зимние месяцы — чуть ли не единственной доступной им пищи. Наверное, особых поводов для беспокойства нет. Во-первых, в лесах обмазывают не все деревья, а самые ценные, по выбору лесников, —500—600 стволов на гектар. Во-вторых, в наших среднеевропейских лесах живности, увы, уже не так много. И не грех бы нам, людям, как следует подкармливать зайцев и лосей, а не оставлять им на растерзание деревья, которые тоже надо беречь. М. ЛУКЬЯНОВ 4* ...на стоках промышленных предприятий можно выращивать кормовые дрожжи (ТАСС, 22 февраля 1974 г.)... ...создана система, сигнализирующая о приближении грозового разряда («Design News», т. 28, М» 24, с. 19)... ...курящие ночью чаще заболевают раком легких, чем курящие днем («Science Digest», т. 74. №6, с. 48)... ...найдены хорошо сохранившиеся жемчужины, возрасг которых составляет около 100 миллионов лет («Доклады АН СССР», т. 211, с. 1195)... ...в 1971 году во Франции алкоголь послужил причиной миллиона несчастных случаев на производстве if ^вызвал потерю 28 миллионов рабочих дней (ТАСС, 11 апреля 1974 г.)... ...у женщин, принимавших противозачаточные пилюли, больше шансов родить в дальнейшем девочку, а не мальчика (Агентство ЮПИ, 6 марта 1974 г.)... ...хвостатые амфибии в настоящее время испытывают период биологического регресса («Зоологический журнал», т. L1II, с. 409)... ...при —72° С метильные группы вращаются со скоростью 2 оборота в секунду, а при —23° С скорость возрастает в 500 раз («New Scientist», т. 61, с. 456)... ...плотность Вселенной в 27 раз меньше плотности, при которой она должна быть замкнутой («Science News», т. 105, с. 59)...
100 Информация СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ Конференция по электрохимии оргвнических соединений. Октябрь. Рига. Институт органического синтеза АН Латвийской ССР (Рига, уп. Айзкраукнес, 21). Совещвние по рвдиационной физике и химии ионных кристаллов. Октябрь. Рига. Научный совет АН СССР по химии высоких энергий A17334 Москва В-334, Воробьевское ш., 2-6). Конференция по коллоидной химни. Октябрь. Ленинград. Научный совет АН СССР по физико-химической механике и коллоидной химии A17071 Москва В-71, Ленинский проспект, 31). Конференция по использованию продуктов переработки древесины в сельском хозяйстве. Октябрь. Рига. Институт химии древесины АН Латвийской ССР (Рига, ул. Академияс, 27). Конференция по каталитическому превращению углеводородов на окисных полупроводниковых катализаторах. Октябрь. Баку. Институт нефтехимических процессов АН Азербайджанской ССР (Баку 28, ул. Тельнова, 30). Совещание по химическим н инструментальным методам анализа природных вод. Октябрь. Москва. Научный совет АН СССР по аналитической химии. A17334 Москва В-334, Воробьевское ш., 47а). 3-я конференция по теории н практике ректификации. Октябрь. Северодонецк. Научный соват АН СССР по проблеме «Теоретические основы химической технологии» A17071 Москва В-71, Ленинский пр. 31). Совещвние «Поведение, превращение и анализ пестицидов и их метаболитов в почве». Октябрь. Пущине Научный совет АН СССР по проблемам почвоведения и мелиорации почв A17312 Москва В-312, ул. Ферсмана, 11, корп. 1). 2-я всесоюзная конференция по кристаллохимии интерметаллических соединений. 3—6 октября. Львовский государственный университет (Львов, Университетская ул., 1). 5-й всесоюзный симпозиум по стабильным изотопам в геохимии. 1—4 октября. Москва. Институт геохимии и аналитической химии АН СССР A17334 Москва В-334, Воробьевское ш., 47а). 1-й симпозиум по органическому синтезу (химия ароматических соединений). 21—23 октября. Москва. Научный совет АН СССР по тонкому органическому синтезу, Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей (Москва, Б. Садовая ул., 1, корп. 4). МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ 8-й всемирный горный конгресс. Ноябрь. Перу, Лима. 5-я международная конференция по свинцу. Ноябрь. Франция, Париж. Международная конференция по пищевым продуктам и лекарствам, получаемым из моря. Ноябрь. США, Майами. 4-й международный симпозиум по промышленным роботам. Ноябрь. Япония, Токио. КНИГИ В ближайшее время выходят в издательстве «М и р»: 3. Галюс. Теоретические основы электрохимического анализа. 3 р. 41 к. Дж. Гласкер, К. Трублад. Анализ кристаллической структуры. 1 р. 61 к. Инструментальные методы анализа функциональных групп органических соединений. Под ред. С. Сиггиа. 3 р. 21 к. Целлюлозе и ее производные. Под ред. Н. Байклэа и Л. Сегала. Т. 2. 3 р. 21 к. В. Хабердитцл. Строение материи и химическая связь. 2 р. 01 к. НАЗНАЧЕНИЯ Доктор химических наук Ю. Н. МОЛИН утвержден директором Института химической кинетики и горения Сибирского отдаления АН СССР. Избраны директорами научных учреждений АН УССР: член-корреспондент АН УССР А. В. МАНОРИК (Институт физиологии растений), доктор медицинских наук Н. С. ПУШКАРЬ (Институт проблем криогенной биологии и генетики) и доктор биологических наук Л. А. СИ- РЕНКО (Институт гидробиологии). Директором Всесоюзного центра переводов научно- технической литературы и документации Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике и АН СССР утвержден В. К ГЕРАСИМОВ; заместителем директора — И. Б. ПОЧКАЙ. Утвержден состав Президиума Кольского филиала АН СССР. Председатель Президиума — член-корреспондент АН СССР Г. И. ГОРБУНОВ. Член-корреспондент АН СССР Н. П. БЕХТЕРЕВА утверждена главным редактором журнала «Физиология человека». УЧЕНЫЕ СОВЕТЫ Утверждены составы ученых советов: Института эволюционной физиологии и биохимии АН
Информация 101 СССР (председатель — академик Е. М. КРЕПС, заместитель председателя — член-корреспондент АН СССР А.. И. КАРАМЯН); Института эволюционной морфологии и экологии животных АН СССР (председатель — член-корреспондент АН СССР В. Е. СОКОЛОВ, заместители председателя — доктора биологических наук Б. В. КОШЕЛЕВ и Б. М. МАМАЕВ); Всесоюзного института научной и технической информации — ВИНИТИ (председатель — доктор технических наук А. И. МИХАЙЛОВ, заместитель председателя — кандидат технических наук А. И. ЧЕРНЫЙ). НОВЫЕ ПРЕПАРАТЫ Этн лекарственные средства серийно выпускает отечественная медицинская промышленность. Применять их следует только по назначению врача. При отсутствии препаратов в продаже обращайтесь в аптекоуправления. АМЕДИН Препарат из группы холино- литических средств, обладает спазмолитическим и местноанестезирующим действием. По химическому строению (хлоргидрат ди- метиламиноэтилового эфира фенилциклогексилглико- левой кислоты) близок к амизилу, но вдвое менее токсичен. Применяется при расстройствах высшей нервной деятельности, сопровождающихся стойким повышением тонуса мышц (паркинсонизм), при заикании, эпилепсии и т. д. Прием амедина, как и других холинолитиков, может вызывать побочные явления: сухость во рту, умеренное головокружение, слабость в мышцах. Эти нарушения кратковременны и не требуют отмены препарата. Противопоказан при глаукоме, миастении, выраженных органических заболэва- ниях печени и почек. Литература: М. Д. Машковский. Лекарственные средства. М., 1972, т. 1, с. 124. ПЕНИЦИЛЛИНАЗА Препарат предназначен для лечения аллергических реакций, развившихся в результате введения различных пенициллинов. При анафилактическом шоке вводится после выведения больного из состояния асфиксии и коллапса; в других случаях — после возникновения аллергической реакции. На курс лечения рекомендуется не более трех инъекций. Из числа побочных явлений возможна аллергическая реакция на препарат. Нецелесообразно применять препарат для лечения профессиональных аллергических заболеваний у медицинских работников и работников пенициллиновых производств, за исключением острых аллергических осложнений, возникающих у таких больных при лечении пенициллином. Литература. М. Д. Машковский. Лекарственные средства. М., 1972, т. 2, с. 159—160. ■VA^A/VVVVVNA/VNAAAAAAAAAA^ «ПОЛИМЕРЫ-74» Одна нз самых значительных международных выставок, проводимых в нашей стране в этом году, — это выставка «Синтез и переработка полимеров», или «ПОЛИМЕРЫ-74». Она откроется в Москве, в парке Сокольники, 3 сентября, а закроется 16 сентября. Выставка будет очень представительной. Еще зимой зарезервировали большую площадь для своих экспонатов внешнеторговые организации Венгрии, ГДР, Чехословакии н других социалистических стран. Повышенный интерес к выставке проявили фирмы Австрии, Великобритании, Италии, Соединенных Штатов Америки, Франции, ФРГ, Швейцарии, Швеции, Японии... Всего в выставке участвуют 18 стран. На выставку будет привезено самое современное оборудование для химических предприятий, контрольно-измерительная аппаратура, а в отдельных случаях и целые технологические линии. И, конечно, образцы, образцы, образцы... Технических изделий, а также изделий, предназначенных «для дома, для семьи». О наиболее важных экспонатах наш журнал еще расскажет, а пока приглашаем в Сокольники на выставку «ПОЛИМЕРЫ-74», которая обещает быть очень интересной. И не только для специалистов! 5r\л/WW\ЛЛЛЛЛЛЛЛЛ/V\ЛЛЛЛ^ЛЛЛ/W\Л^
^ <Л„''
Что мы едим 103 Надежность торта: стратегия и тактика Он сидел в царстве шоколада, апельсинов, гранатов, крема, цукатов, сахарной пудры и варенья, и сидел на троне, как повелитель пахучего разноцветного царства. Троном был торт. Ю. ОЛЕШЛ. Три толстяка Популярность тортов и пирожных избавляет нас от необходимости пространного вступления, объясняющего суть и назначение указанных изделий. Заметим только (каждая хозяйка знает это и без нас), что их производство сводится к двум самостоятельным процессам: изготовлению выпеченных полуфабрикатов (бисквитных, песочных, слоеных и т. д.) и полуфабрикатов отделочных (кремов, помад, фруктово-ягодных начинок и пр); третья, заключительная процедура призвана объединить эти части в единое аппетитное целое. Хороший крем царственен, и торт достоин быть троном... НЕДОСТАТКИ — ПРОДОЛЖЕНИЕ ДОСТОИНСТВ Исходное сырье для тортов и пирожных — сливочное масло, пшеничная мука высшего сорта, куриные яйца, сахарный песок, молоко, коньяк. Надо ли говорить об их высокой калорийности? Правда, не только калориями жив человек, и к избыточному весу сейчас относятся критически; однако на одних яблоках вряд ли долго протянешь. В обычном килограммовом бисквитно-кре- мовом торте более 4500 калорий, а это суточная потребность лесоруба или грузчика. Два слоеных пирожных с кремом (съесть— пустяк) дают около 800 калорий... Но тут мы встречаемся с не столь уж редким случаем, когда недостатки становятся продолжением неоспоримых достоинств. Крем с его пышной консистенцией, питательностью и довольно высоким содержанием влаги по вкусу не только нам, но и разнообразным микроорганизмам. В том числе и нашему давнему недругу — патогенному (то есть болезнетворному) стафилококку, который вызывает серьезное пищевое отравление. Как решается своеобразная проблема надежности тортов и пирожных? Собственно, стратегия ясна: продукты должны быть совершенно безопасными. Отсюда две тактические задачи: не допустить попадания стафилококка в крем, а в случае, если он все- таки сможет прорваться через наши барьеры,— не дать ему развиваться ПРОТИВОМИКРОБНАЯ ПЛАНИРОВКА Все начинается с планировки цеха. Чтобы не создавать патогенным бактериям уютной теплой обстановки, горячий участок выпечки полуфабриката размещают подальше от участка отделки тортов. По той же причине окна технологических помещений стараются не ориентировать на юг. Кремовые и стерилизационное отделения, требующие почти хирургической чистоты, размещают в отдельных помещениях. Выделены и все «грязные» операции: освобождение сырья от тары, обработка инвентаря, мытье лотков для пирожных (из магазинов они попадают в цех не иначе как через моечное отделение). Сырье подготавливают в специальных помещениях. Сливочное масло здесь зачищают, молоко процеживают и кипятят, муку просеивают. Особенно тщательно обрабатывают яйца: моют в содовом растворе, дезинфицируют в растворе хлорной извести и ополаскивают чистой водой. Все многочисленные котлы, мешалки, кре- мосбивалки, кастрюли после каждой смены тщательно очищают и промывают горячей водой с содой. Рабочие столы с гладким
104 Что мы едим металлическим покрытием по окончании смены тоже моют горячим содовым раствором и дезинфицируют. Но особо почтительное отношение к основному орудию труда кремов щи ко в — отсадочным мешочкам, из которых крем выдавливают на поверхности тортов и пирожных; при перерывах в работе мешочки кладут на специальные лотки, а после каждой смены их не только очищают и стирают, но и стерилизуют в автоклаве или кипятят —как хирургический инструмент. Стерилизуют кипячением и красители, попадающие в крем в общем-то в ничтожных количествах. Кстати, с красителями у кре- мовщиков туговато. После изъятия красного амаранта (о нем шла речь в статье «О пользе бесполезного», 1973, № В) в потускневшей палитре кондитеров лишь три цвета: желтый (тартразин), синий (индиго- кармин) и зеленый (сочетание желтого с синим). Со свекольным же соком кремовые розы и гвоздики заметно подурнели. (Ю. Олеша пишет: «...Остальное было покрыто белым кремом, имевшим прелестный розовый оттенок». Не иначе — с амарантом работали придворные кондитеры!) Неужто среди тысяч новых соединений, получаемых химиками ежегодно, не найдется нового красителя — чистого красного цвета, хорошо растворимого в воде, без вкуса и запаха, не токсичного и не канцерогенного? А если бы ему еще бактерицидное действие... Однако вернемся к действительности. ИХ ЧИСТОТА — ЗАЛОГ НАШЕГО ЗДОРОВЬЯ Работник любого пищевого предприятия должен быть чистым и аккуратным. Это аксиома. Но чистота кремовщиков — особая. Достаточно сказать, что все они перед началом каждой смены проходят медицинский осмотр. Порез или ссадина, ангина или заурядный насморк — абсолютные противопоказания для ^контакта с кремом. Это и понятно: патогенный стафилококк — неизбежный спутник любого воспаления. Невольный вопрос: если с рук кондитера в торт может попасть стафилококк, то нельзя ли без рук? Можно, но сложно. А сложность вот в чем: механизмы должны быть достаточно хитроумными, чтобы справиться с замысловатой отделкой даже стандартного торта, и при этом достаточно простыми, чтобы все части, соприкасающиеся с кремом, легко разбирались для ежесменной обработки. (А о фигурных тортах уж и речи нет: как механизировать производство «Заячьего хоровода»?) С пирожными, правда, проще. На Московской кондитерской фабрике «Большевик» работает, например, механизированная поточная линия для пирожных «эклер». КУДА ДЕВАЛСЯ ЗАВАРНОЙ КРЕМ? Есть такой контролируемый лабораторией показатель — «процент сахара в водной фазе». В масляном креме, где этот процент равен примерно 75, условия для развития стафилококка неблагоприятные. Сливочный крем «шарлотт» понежнее и повкуснее, его выше ценят любители и профессионалы, а сахара в водной фазе здесь около 60%- Это — предел, за которым бактериостати- ческое действие сахара кончается. В заварном креме концентрация сахара ниже, стафилококку в нем достаточно уютно. Вот почему «эклеры» с заварным кремом, столь ценимые гурманами, разрешено выпускать только очень немногим предприятиям— с безукоризненным санитарным состоянием и к тому же имеющим возможность реализовать пирожные в ближайшие часы. Ограничение — для нашего с вами блага. И столичные сластены ездят со всех концов Москвы в Столешников переулок, где с давних времен расположены рядом — буквально за одной стеной — цех комбината мучнисто-кондитерских изделий и кондитерский магазин. Правда, другая отрасль пищевой промышленности — концентратная — выпускает полуфабрикат «Крем заварной» В его составе сухое молоко, пшеничная мука, сахар, яичный-порошок, ванилин. По вкусу этот крем не совсем похож на классический, но есть у него как минимум два преимущества: готовится в считанные минуты и служит кондитеру-любителю идеальным материалом для домашних экспериментов.
Надежность торта: стратегия и тактика 105 ПОСЛЕДНИЙ ЗАСЛОН Последний заслон патогенным микробам поставлен уже в торговой сети. Торты и пирожные с кремом могут поступать только в магазины, где есть все условия для реализации скоропортящихся продуктов. Главное из этих условий — возможность хранить торты при температуре от 0 до 6° С: в этом случае развитие стафилококка и выделение токсина практически прекращаются. На реализацию продукции со сливочным кремом отпущено 36 часов, с заварным — только 6 часов. Иное содержание сахара, влажность, рН — иные сроки реализации. Для тортов с бел- ково-сбивным кремом, с фруктовой отделкой или вовсе без отделки предусмотрено 72 часа хранения, для шоколадно-вафель- ных —15 суток, для вафельных с ореховыми или жировыми начинками («Арахис», «Сюрприз»)— 30 суток. Есть и новинка: бисквите фруктовой начинкой, завернутый в фольгу. Его век — 12 суток. А если торт не продан в отведенное ему время, то санитарные правила запрещают его продажу. МЕСЯЦ В МОРОЗИЛЬНИКЕ В последнее время у короткоживущих кремовых изделий появились любопытные перспективы. ВНИИ кондитерской промышленности провел работу по глубокому замораживанию тортов. Это дает возможность продлить срок их хранения перед отправкой в магазины до месяца и более. Казалось бы, проблема решена. Но... Это «но» оказалось очень существенным: выяснилось, что после размораживания микрофлора таких тортов может активизироваться. Министерство здравоохранения СССР в конце 1972 года приостановило начавшееся было использование этого метода на кондитерских предприятиях. Однако найдется же ■ конце концов выход — иной режим размораживания, измененная рецептура, бактерицидная добавка или нечто еще. Очень уж заманчивое дело! Сами посудите: к праздникам, когда спрос на торты резко возрастает, можно будет заблаговременно создать запас; старые маломощные цеха, которые не закрывают только из-за таких вот «пиковых» нагрузок, ликвидируют, а современные крупные комбинаты круглый год смогут работать на полную мощность. Торты оттуда пойдут в продажу только после того, как каждую партию тщательно исследуют на патогенную микрофлору. И будем мы есть размороженные наисвежайшие торты... В. ГЕЛЬГОР Приглашение к столу Главное в торте — это, конечно же, крем. Перед вами — шесть рецептов кремов, преимущественно самых дефицитных — заварных. 1. Разотрите 8 желтков с сахаром C50 г) и мукой A00 г), разведите литром молока и доведите до кипения, все время размешивая (лучше в одну сторону). Добавьте ванилин и охладите. Это классический заварной крем. 2. Если растереть В желтков со 150 г сахара и 15 г какао, а затем добавить расплавленный в горячем молоке шоколад A00 г на 1/-2 л), то после кипячения и охлаждения получится шоколадный заварной крем. 3. Приготовьте сироп из 500 г сахара и полутора стаканов воды. Взбейте 10 белков, добавьте понемногу 100 г сахара и ванилин, заварите горячим сиропом, смешайте и охладите. Этот крем называют белым заварным (из желтков получается желтый крем). 4. Взбейте на холоду 0,5 л сливок, понемногу добавляя сахаркую пудру A стакан). Подогрейте 50 г шоколада, добавьте 100 г взбитых сливок, размешайте, затем положите остальные сливки н вновь все смешайте (можно добавить еще 2—3 столовые ложки шоколадного ликера). Это крем «парфе» 5. Крем «париэиана»: 2 стакана сахара, 250 г какао и 300 г масла взбейте в кастрюле, поставьте на огонь и, помешивая, доведите до кипения. Охлаждая крем, взбивайте его. 6. Взбейте 10 белков со стаканом сахара и сразу же залейте горячим сиропом @,5 кг сахара на стакан воды). Взбивайте, пока масса не станет однородной. Такой белковый крем называется «шаум». Хлопотно? Наверное... Зато — вкусно!
Вещи и вещества Хороший негатив, вопросы теории Инженер В. А. ГОВОРКО Для каждого, кто мало- мальски знаком с фотоделом, совершенно очевидно, что сдни из приведенных здесь негативов недодержан, другой передержан, третий экспонирован правильно. Напомним, от чего это зависит. Негативное изображение неоднородно, оно состоит из сотен миллионов зерен проявленного металлического серебра. В светлых местах негатива их совсем мало, в серых значительно больше, а в темио-серых очень много. Скопления зерен серебра на негативном изображении образуют так называемое фотографическое почернение. Степень почернения разных участков негативного изображения принято характеризовать не весом проявленного серебра на единице площади негатива, а оптическим показателем: непрозрачностью — ослаблением светового потока, пронизывающего пластинку или пленку. Оптический способ оценки изображения значительно быстрее химического анализа серебра и его солен; кроме того, анализ приводит к повреждению негатива, а свет на «проявленные и закрепленные фотоматериалы практически не действует. Физический смысл непрозрачности прост: это отношение светового потока, падающего на исследуемый \часток негатива, к световому потоку, прошедшему через него. На практике (см. диаграмму на с. 108) пользуются не самим этим отношением, а его десятичным логарифмом. Последняя величина называется оптической плотностью почернения (D). На практике ее величина колеблется от 0 до 3. Когда D = 0, такой участок негатива, как нетрудно догадаться, абсолютно прозрачен. Когда D=3, он совсем непрозрачен, другими словами, .пропускает примерно тысячную долю падающего на него светового потока. Как зависит степень почернения от времени экспонирования пли выдержки? Естественно, чем она больше, тем негатив темнее. А точнее? Воздействие света на фотоматериал характеризуется количеством освещения, или экспозицией (Н) — произведением освещенности фотоматериала (Е) на время выдержки (t). (Количество освещения измеряется в люкс- секундах, эта единица примерно соответствует излучению 0,6-1015 фотонов в секунду.) Степень почернения связана с экспозицией доволь- 107 но сложной зависимостью. Чтобы ее выявить, нужно построить специальную негатив-шкалу. Дело в том, что на обычном негативе нельзя непосредственно определить величину Н, ибо точно измерить освещенность отдельных детален снимаемого пейзажа или портрета невозможно. Другое дело, если воздеп ствовать иа плен ку пли «пластинку точно дозированным количеством освещения и каждый раз измерять соответствующее почернение негатив-шкалы. Пользуясь этими данными, легко построить график D—IgH — зависимость оптической плотности почернении от экспозиции для негатив- шкалы. На полученном графике, на так называемом кривой почернения, пли характеристической кривой, есть три ярко выраженных участка. Нижний (аб)—это область недодержек. Верхний (вг) — область передержек. На этих участках увеличение экспозиции существенно не влияет на степень почернения. Потому-то так плохи недодержанные и передержанные негативы: соседние почернения на них 'почти не отличаются друг от друга, поэтому при печати детали на позитиве сливаются. Самая выгодная область для фотографирования — это участок пропорциональной передачи (бв). На этом участке кривои увеличение экспозиции приводит к постоянному приросту почернений, пропорциональному IgH. Поэтому негатив, соответствующий этому участку кривой,
108 Вещи и вещества is н 0,05 правильно передает яркость J) снимаемого объекта. Поэтому на участке пропорциональной передачи определяют светочувствительность материалов, калибруют фо- 0 ""£ тоэлектрические экспонометры. . Характеристическая кривая несет большую информацию'о свойствах фотом а- AD шечатают па фотобумаге мягких сортов, для средник величин AD выбирают нормальную бумагу, если же AD незначителен, нужна бумага контрастная или особо контрастная. Интервал оптической плотности можно изменять, варьируя время проявления фотоматериала. Укорачивая 0,35 0,65 0,95 0,37 2,5 2.0 0,8 1.5 1.0 0,5 1,35 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 lg H 1,25 1,9 1,55 2,45 Кривая почернения териала. Для фотографа- практика наибольшее значение имеет интервал оптических плотностей (AD) — разность плотностей самого непрозрачного участка негатива (DMaK<) и наиболее прозрачного (Dmhh). По этому параметру подбирают фотобумагу для негатива, руководствуясь следующими правилами: негативы с большим Негатив-шкапа его, уменьшают величину AD, а удлиняя — увеличивают. Так следует поступать, когда под руками нет полного ассортимента фотобумаги. Разумеется, тысячи практиков приходят к этим полезным выводам без всякой помощи фотографической теории. Но, право же, любое дело приятнее все-таки делать сознательно, как говорится, опираясь на теоретические представления.
Консультации 109 ЧЕМ ПОЛЕЗНО КУКУРУЗНОЕ МАСЛО Недавно в магазинах нашего города в продажу поступило кукурузное маспо, оно tочень нравится всей нашей семье. Хотелось бы знать о его свойствах побольше, а также о том, как его получают. Л. М. Прокофьева, Усть-Каменогорск Кукурузное масло делают не из зерен кукурузы, как думают многие, а из зародышей. В зерне содержится примерно 6% масла, а в зародышах — около 60%. Кукурузные зерна идут на приготовление муки, крупы, крахмала, патоки. Так вот, первая стадия обработки зерен и есть отделение зародышей, которые не должны попасть ни в муку, ни в крупу, потому что содержащееся в них масло только испортит продукты. Отделенные от зерен зародыши попадают под пресс, где из них отжимают масло; существует и другой способ извлечения его — экстракция. При комнатной температуре кукурузное масло — прозрачная жидкость светло-желтого или золотисто- желтого цвета, иногда с красноватым оттенком; вкус и запах у него, естественно, кукурузные. В состав масла входит более В0% глицери- дов ненасыщенных жирных кислот — опеиновой и ли- нолевой; они в основном и делают кукурузное масло ценным пищевым продуктом. Его добавляют в салаты, винегреты, вводят в изделия из теста, жарят на нем рыбу. Кукурузное масло добавляют в консервы — рыбные и овощные; идет оно на изготовление маргарина. Кроме пищевого масла изготовляют и техническое. Применяют его главным обрезом в мыловарении, а также добавляют к льнянр- му для приготовления олифы. Из одного кукурузного масла хорошей олифы не сделать, потому что оно относится к группе так называемых полувысыхающих масел. А из смеси его с льняным маслом олифа получается отличной. ЮВЕЛИРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ГУБНАЯ ПОМАДА Почему ювелирные изделия из эопота становятся блестящими, если их обработать губной помадой! Л. А. Поляков, Архангельск В состав всех без исключения препаратов для чистки и полирования металлов входят абразивные материалы. Мягкие металлы чистят пастами с мягкими абразивами. Золото и его сплавы считаются относительно мягкими материалами; лучший из лучших мягких абразивов для золота — двуокись титана. Это вещество больше известно под названием титановых белил,- его широко применяют в производстве лаков и красок. Так вот, в состав всех губных пемад входят титановые белила. Почему? Основой губных помад служат природные воски: пчелиный, карнаубский, кан- делильский; все они темно- желтого или зеленовато-коричневого цвета. Придать им красный или розовый цвет нельзя. Титановые белила маскируют природный цвет воска и придают помаде белизну; отбеленную восковую основу легко подкрасить в розовый или красный цвет, добавив к ней очень немного, скажем, эозина. В довершение всего в помаду вводят поверхностно- активное вещество, чтобы масса получилась однородной. А поверхностно-активные вещества улучшают полирующие свойства двуокиси титана. Таким образом, губная помада, если не считать красителя, содержит те же вещества, что и восковые препараты для чистки и полировки мягких металлов. Вот и весь фокус. ЛОЖКА ЗЕЛЕНЕЕТ, МОЖНО ЛИ ЕЮ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ У нас есть ложки, блестящее покрытие с которых стерлось. На стертых местах появляется зеленоватая пленка. Можно пи есть такими ложками! Н. Б. Крапивина, Коростень Житомирской обп. Ложки, о которых пишет читательница Н. Б. Крапивина, могут быть из мельхиора, то есть сплава меди с никелем. Но если их купили лет шестьдесят назад или еще раньше, то вполне возможно, что они сделаны из так называемого белого металла — сплава, содержащего 55% меди, 16% цинка, 24% никеля, 3% олова и 2% железа. Такие столовые приборы (а также сделанные из мельхиора) покрывали защитным слоем серебра. Но серебряный слой очень тонок — от 10 до 20 микрон— и потому постепенно стирается, особенно если изделия слишком часто чистят абразивными веществами. Мельхиор — один из самых стойких сплавов меди, но во влажном воздухе, со-
по Консультации держащем к тому же и углекислоту, на поверхности изделий может образоваться зеленая пленка основного ксрбоната меди. В быту это соединение больше известно под названием «ярь-медянка». Кок и все соли меди, ярь-медянка ядовита. Поэтому столовыми приборами, с которых частично стерся слой серебра и на которых появляется зелень, пользоваться не рекомендуется. КАК УДАЛИТЬ ПЯТНА С ФОТОГРАФИИ На фотографиях образовались желтые пятна неправильной формы. Чем вызвано их появление и как удалить пятна! К. Бобров, Смоленск На фотографиях появляются не только отдельные пятне; нередко вся поверхность фотоотпечатка приобретает желтый или красноватый оттенок. Причин этому несколько, но механизм образования пятен всегда один — окисление проявляющих веществ кислородом воздуха. Например, гидрохиноновый проявитель, окисляясь, образует желтое вещество — хинон (С6Н402), а хинон в свою очередь переходит в присутствии кислорода в оксихинон (СбНзОгОН) — соединение красного цвета. Цветные пятна образуются, когда фотографии часто вынимают из проявителя, чтобы рассмотреть изображение: в этот момент проявитель на фотографии и окисляется. Пятна могут появиться на фотоотпечатке, если его плохо сполоснули перед погружением в фиксаж, а также когда применяют истощенный фиксаж. Кроме того, продукты окисления остаются на фотографиях, если они слиплись друг с другом в фиксаже — растворе гипосульфита натрия— или в воде при окончательной промывке. Чтобы удалить пятна с фотографии, следует приготовить два раствора. Первый — V г марганцевокисло- го калия в 200 мл воды, второй—25 г метабисуль- фита натрия в 200 мл воды. Если поспе промывки фотографий на них обнаружены пятна, то фотографии кладут сначала в первый раствор — на семь минут. Мар- ганцевокислый калий образует с продуктами окисления проявителя бесцветные вещества. Однако одновременно получается и окись марганца — вещество бурого цвета. Оно окрашивает желатин эмульсионного слоя фотобумаги. Чтобы не допустить этого, фотографии хорошенько прополаскивают в воде, а затем погружают во второй раствор. Двуокись марганца переходит в сернокислый марганец, хорошо растворимый в воде. Кювету с раствором следует время от времени покачивать, чтобы фотографии не слипались. После такой обработки фотоотпечатки промывают в воде и сушат. Процесс удаления пятен несколько ослабляет изображение на фотографии, потому что растворяется и некоторое, правда незначительное, количество серебра. Хуже бывает, если пятна не удалось полностью удалить и нужна повторная обработка. Следует помнить, что повторную обработку можно проводить только после того, как фотографии будут тщательно промыты. НЕ ВЫТИРАЙТЕ ПОЛИРОВАННУЮ МЕБЕЛЬ ВЛАЖНОЙ ТРЯПКОЙ Можно ли протирать полированную мебель влажной тряпкой! Моя женв говорит, что нельзя; если это так, то почему! Т. Алшеров, Чарджоу Полированную мебель, действительно, не рекомендуется протирать влажной тряпкой, потому что нитролаки, применяемые сейчас для отделки, не образуют водостойких покрытий. По этой же причине не рекомендуется протирать влажной тряпкой мебель, отделанную полиэфирными лаками. Для ухода за полированной мебелью, лучше всего применять сухую мягкую суконку, хорошо поглощающую пыль. А пятна с такой мебели удаляют с * помощью препарата «Полироль № 2» или же немецкого средства «Супербаль- эам»; оба препарата продаются в хозяйственных магазинах. КАК УДАЛЯТЬ ЭМАЛЬ С ПРОВОДОВ Посоветуйте, пожалуйста, как удалить эмаль с проводов марки ПЭЛ-051 (ГОСТ 2273—69), которые необходимо подвергнуть лужению. В. И. Кашанов, Муром С проводов ПЭЛ-051 (ГОСТ 2273-69) и любых других покрытие из эмапи или масляного лака удаляют с помощью пятипроцентного спиртового раствора едкого натра, нагретого до температуры 50—60е С. Концы проводов, с которых необходимо снять эмаль, опускают в этот раствор на несколько минут. После такой обработки лаковая пленка набухает и размягчается. С относительно толстых проводов ее теперь можно удалить с помощью шкурки. Тонкие провода шкурка может повредить, поэтому их лучше потереть тампоном из тряпки. Кстати, в последние годы на провода стали наносить покрытия, которые сами служат флюсом при лужении.
Консультации 111 КАК УБЕРЕЧЬ ГЛИНЯНОГО ЧЕЛОВЕЧКА! Сын увлекается лепкой из гпиныг но все изделия, которые он делает, по прошествии небольшого времени покрываются трещинами. Расскажите, пожалуйста, с чем смешивать глину и как сушить изделия в домашних условиях. А. А. Степанова, Москва Ни с чем не нужно смешивать глину. Можно ее отмучивать, прежде чем лепить, как это делают гончары. Для этого возьмите ведерко, положите в него комья глины и залейте водой. И пусть оно подольше так постоит. Потом выложите глину в другую посуду. Глина неоднородна по со- составу — содержит и камешки, и крупные зерна песка, и другие минеральные включения. В воде она размокает, крупные включения осаждаются на дно, а мелкие остаются в глиняном тесте; но они не мешают, а, наоборот, связывают «тесто» при лепке. В природе встречается большое количество различных глин — о них и их свойствах подробно рассказывал в журнале академик АН УССР Ф. Д. Овчаренко A973, № 9). Для лепки подходит не каждый вид глины. Лучше всего для этой цели глины жирные, мелкозернистые, но не песчанистые (песчанистые глины слишком раскатываются под пальцами). Скульпторы-профессионалы предпочитают глину с Пулковского карьера, под Ленинградом. Ею запасаются все художественные комбинаты. А подмосковные глины хуже. Теперь о том, как надо сушить готовую глиняную фигурку. Глина быстро сохнет с поверхности, а внутри может оставаться еще сырой. Из-за этого и образуются трещины, деформируется фигурка. Поэтому в промежутках и после окончания работы накрывайте глиняную фигурку мокрой тряпкой, тогда она будет сохнуть медленно и долго сохранится. А чтобы еще больше продлить ее жизнь, можно подвергнуть ее обжигу (в детских художественных школах специально для этого есть небольшие муфельные печи). В. ПАРАХУДА, Ленинград: Действительно, резорцин и гидрохинон — соединения одного состава; отличаются же эти вещества друг от друга по свойствам потому, что их молекулы построены по-разному, они изомеры. А. ПОТАПЕНКО, Казань: Вы правы, разница между старым и новым календарем не оставалась со временем неизменной — в X VIII веке она составляла 11 дней, в XIX в.— 12, а сейчас эта разница — 13 дней. Г. КРО- КИНОИ, Ростов: Депилято- рии (средства для удаления волос) можно приготовить и дома; рецепты таких препаратов приведены в книге Г. Козловски, Н. Венцловой и др. «Популярная косметика», София, 1961 (перевод с болгарского). Н. И. ДЮДЬКИНОИ, гор. Фрунзе: Кримплен — материал, изготовленный из текстуриро- ванных полиэфирных волокон, красят дисперсионными полиэфирными красками, которых в продаже, к сожалению не бывает. Г. Г. АСАТ- РЯНУ, Ереван: Если опустить драгоценную жемчужину в вино, произойдет весьма прозаическое событие — углекислый кальций, из которого она состоит, вступит в реакцию с органическими кислотами вина и жемчужина начнет растворяться, но чтобы растворить ее полностью потребуется немало времени и очень много вина...
В номере: М. Гуревич Г. С. Воронов Б. П. Готтих В. Д. Шолле Ф. Хэндлер Е. М. Савицкий, В. Б. Грибуля Г. Н. Матюшин В. Н. Косяков В. И. Демидов В. Тархановский А. Иорданский М. Кривич, О. Ольгин Н. М. Рейнов В. Гельгор В. А. Говорко 2 ИРКУТСКАЯ ИСТОРИЯ 12 ВЕЩЕСТВО В НЕОБЫЧНЫХ УСЛОВИЯХ 21 НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ БИОЛОГИИ 24 МЕТАМОРФОЗЫ ТРИФЕНИЛМЕТИЛА 26 ЗАЧЕМ НАМ НУЖНА НАУКА 31 ИНТЕРВЬЮ С Ф. ХЭНДЛЕРОМ 33 ЕСЛИ НЕ ГАДАТЬ, А ПРЕДСКАЗЫВАТЬ.. 38 НЕОБЫКНОВЕННОЕ ДИТЯ ОБЕЗЬЯНЫ 56 КЮРИЙ 61 «ГОРЬКИЙ МЕД» —МЕЛИНИТ 66 НАДУВНЫЕ ДОМА: ЗА И ПРОТИВ 73 «МИКЛУХО-МАКЛАЙ», 57-й РЕЙС 84 ЧЕЛОВЕК С ПРОХОДНЫМ БАЛЛОМ 90 ВОСПОМИНАНИЯ О ПАВЛЕ ПАВЛОВИЧЕ КОБЕКО 102 НАДЕЖНОСТЬ ТОРТА: СТРАТЕГИЯ И ТАКТИКА 106 ХОРОШИЙ НЕГАТИВ, ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 10 Последние известия 37 Из писем в редакцию 54 Новости отовсюду 79 Клуб Юный химик 83 Словарь науки 88 Фотоинформация 97 Короткие заметки 99 Пишут, что... 100 Информация 109 Консультации 111 Переписка АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333, Моек» В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок 135-90-20 и 135-52-29 © Издательство «Наука», «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ», 1974 Технический редактор Э. И. Михлин Корректоры: Т. Д. Мирлис, Е. И. Сорокина Т03690. Сдано в набор 12/V 1974 г. Подписано к печати 27/VI 1974 г. Бум. л. 3.5. Усл. печ. л. 9,1. Уч.-изд. л. 10.4. Бумага 70Xl00'/i6- Тираж 220 000 экз. Цена 30 коп. Заказ 1008. Чеховский полиграфический комбинат Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, г. Чехов Московской области
♦ *>» *й*> Ш1 " fej**Bj! кеау* LV затем, чтобы смочНИИг* {ивЗвщнт» ■ о ферментов, чтовНврфебылр глотать аривать пищу. Но инеШМ^ен!* употреб- лШМШ 'ииону не по назначении^» Дело в том, что огромной поверхности толстой слоновьей г ни одной потовой жешеэы. Пеэтому еще слону ни разу в жизни ие пришлось n#JM>rtb, даже надрываясь на работе». И ничего в этом нет, потому что в жару можно ь от перегрева. И совсем не зря слоны норовят спрятаться в тень или поливают себя ведой. НУ а как быть, если тени нет, а до водоема далеко или он вообще пересох? На этот счет природа распорядилась просто — водоем у слонов всегда под рукой. Вернее, под хоботом, который вовсе не рука, и даже не нос, как думают многие, а неимоверно растянувшаяся верхняя губа, кото* рае срослась с носом. В критической ситуации засовывают эту губу в рот и, набрав в нее увлажняют ею голову, плечи, грудь... % (опытно, что мыши, даже те, которые ело- ОДав 4Д*, глаза не видывали, спасаются от ле>ыёй: ' ЗДдемсходным способом—лапками раэмаэйвМФтг слюну по своему крошечному тельцу. Мы^У><И1ви процедура быстро приносит облегчение: /ЩШШ/Ш вр£Т«» испаряется "j дат .раза быстрее, А |сл%в*в*ей кожи. у-у. V3
Поза мыслителя Стоять лучше, чем ходить, сидеть лучше, чем стоять, лежать лучше, чем сидеть. Таково кредо лентяев. Но всегда ли нужно упрекать человека в лености, если он пытается во время работы, особенно умственной, устроиться с наибольшим комфортом? Какая поза наиболее благоприятна для творческого труда? Опыт прошлого не дает однозначного ответа на эти вопросы. Лев Толстой работал за письменным столом, а Гоголь писал, стоя за конторкой. Между прочим, всем известную позу роденовского «Мыслителя» тоже нельзя признать очень удобной. Однако опустимся с недостижимых высот творчества гениев к обычной работе — расчету проектов, подготовке к экзаменам. Недавно в медицинском журнале «Perceptual and Motor Skills» были опубликованы результаты психологического исследования: как влияет поза на умственную деятельность. Испытуемым (ими, как часто бывает, оказались студенты) предлагали несложные интеллектуальные тесты. Лучше всего их удалось выполнить сидя, хуже— стоя, совсем плохо — лежа. Затем студентов попросили рассказать, что нарисовано на предъявляемых картинах. Испытуемые, которые рассматривали картины лежа, рассказывали Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 подробно, с чувством, не были категоричны в оценках. Ответы в положении стоя были короткими, резкими и, как потом выяснилось, не очень искренними. Последняя часть эксперимента касалась проблем запоминания. Сидящим, лежащим и стоящим студентам зачитывали длинный список слов, а потом просили повторить, что запомнилось. Любопытно, что испытуемые лучше запоминали слова, соответствующие (релевантные), по мнению экспериментаторов, позе. Стоя они легче запоминали слова из ряда: энергичный, решительный, подтянутый. Лежа — из ряда: лень, комфорт, удобство. На заучивание нейтральных слов поза существенно не влияла. Какие же выводы можно сделать из всего этого? Во-первых, не следует, по-видимому, готовиться к экзаменам, валяясь на диване. Во-вторых, если еы рассчитываете ча откровенность собеседника, непременно предложите ему кресло. В-третьих, давая подчиненному задание, выполнение которого требует быстроты и решительности, можете не предлагать ему сесть. Вот пока и все, что психологам удалось выяснить о влиянии позы на умственную работу.