Текст
                    ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
научно-популярный журнал
академии наук ссср
1
1984
'*
•.'.
**4
ч>*


/„/• •f
химия и жизнь Издается с 1V6S годе Ежемесячным научно-попупярный журнал Академии наук СССР № 1 январь Москва 1984 Ресурсы Элемент №... Проблемы и методы современной науки Ресурсы Что мы едим Земля и ее обитатели Живые лаборатории Веши и вещества Фотолабч)ратори я Из дальних поездок Проблемы и методы современной науки Фантастика Д. М. Бронников. «ПРИРОДА НЕ ЗНАЕТ ДЕЛЕНИЯ НА ОТРАСЛИ...» В. Станцо. КАЛИФОРНИЙ ИЗ ДИМИТРОВГРАДА Г. С. Воронов. ТАКАЯ ЗАМЕЧАТЕЛЬНАЯ ВСЕЛЕННАЯ М. Л. Хидекель, Л. М. Гольденберг. МЕТАЛЛ ИЗ НЕМЕТАЛЛА И. Л. Эттингер. «ГОРОД НЕ ГОРИТ...» И. Ф. Радзевенчук, [С. 3. Каплан |. МАСЛО ДЛЯ СЕВЕРА Л. Е. Панин. ИЗМЕНЧИВОЕ ПОСТОЯНСТВО И. М. Скурихин. ПИЩА И ЖИЗНЬ В. Харченко. СТАРОЖИЛ РУССКОЙ ФАУНЫ В. И. Артамонов. МОГИЛЬНИК Л. Б. Дымшиц. ВСЯ КОРОЛЕВСКАЯ РАТЬ С. И. Хоменко, А. В. Шеклеин. СИНИЙ СЛАЙД, ИЛИ ЕЩЕ РАЗ О ВИРИРОВАНИИ А. М. Городницкий. СКОЛЬКО МИЛЬ ДО АТЛАНТИДЫ? Ю. В. Гуляев, Э. Э. Годик. ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ А. Труайя. СТРАННЫЙ СЛУЧАЙ С МИСТЕРОМ БРЕДБОРО Б. Виан. ПАРИЖ, 15 ДЕКАБРЯ 1999... 2 8 14 24 32 38 42 47 50 54 58 68 70 78 87 90 НА ОБЛОЖКЕ — рисунок к статье «Масло для Севера». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — репродукция гравюры XVIII века, изображающей игральный автомат «Турок». Об истории шахматных фигур рассказано в статье «Вся королевская рать». ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ПРАКТИКА ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ ОБОЗРЕНИЕ ИНФОРМАЦИЯ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК КНИГИ РАЗНЫЕ МНЕНИЯ КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 29, 49 7, 30 37 50 56 62 69 83 93 94 96
Ресурсы «Природа не знает деления на отрасли...» На вопросы корреспондента «Химии и жизни» М. Музылевой отвечает директор Института проблем комплексного освоения недр АН СССР член-корреспондент АН СССР Дмитрий Михайлович БРОННИКОВ. Использовать природные богатства полностью, комплексно, без потерь, без отходов — задача не из новых. Бе ставил еще Александр Евгеньевич Ферсман. Но сейчас она стоит особенно остро... За последние тридцать лет полезных ископаемых добыто больше, чем за всю историю человечества. При таких темпах к концу века объем извлекаемого минерального сырья в четырнадцать раз превысит уровень 1950 года. Совершенно очевидно, что в таких условиях комплексная добыча и комплексное использование сырья не просто желательны, необходимы. На Урале многие железорудные месторождения несут в себе ванадий, медь, никель, бор, кобальт, серу, цинк, свинец. Железорудные залежи Тургай- ского прогиба в Казахстане содержат ( / 4S" '•Л I \ " \
кобальт, медь, серу, свинец, цинк. Почти все основные месторождения руд цветных металлов тоже комплексные: и суль- фидно-медно-никеле вые месторождения на севере нашей страны, и сульфид- но-касситеритовые оловорудные месторождения на востоке. Бывает, руда содержит двадцать ценных компонентов, а то и больше, но при ее добыче и обогащении все примеси, в том числе и самые ценные, уходят в отвалы и хвостохранилища. На одном только Высокогорском месторождении на Урале так теряется ежегодно несколько тысяч тонн меди, которая входит в состав железной руды. А для нужд цветной металлургии где-то в другом районе осваивают сложные, многокомпонентные за*- лежи с бедными рудами. И при этом теряют то, что здесь сопутствует меди. На Норильском горно-металлургическом комбинате из руды извлекают четырнадцать компонентов. Однако и здесь Надеждинский завод сбрасывает пульпу, богатую гидроокисью железа; это настоящий концентрат: содержание железа в пульпе намного выше, чем в самых богатых рудах. Из нее можно было бы получать губчатое железо, необходимое самому комбинату. А везут его в Норильск издалека, с предприятий черной металлургии.
Таков старый, некомплексный подход. Определенную роль в его формировании сыграли особенности развития горной промышленности страны. Уникальные по мощности месторождения и обилие разведанных запасов сырья на каком-то этапе породили уверенность в неисчерпаемости наших ресурсов. Кроме того, надо учесть, что в годы первых пятилеток, в военное и послевоенное время было не до комплексности. Возможности народного хозяйства, я имею в виду капитальные вложения, были весьма ограничены, а потребность в сырье очень острой. Эти обстоятельства вынуждали идти на ускоренное освоение месторождений по одному компоненту, а комплексная добыча и переработка откладывалась до лучших времен. К сожалению, временная стратегия, продиктованная суровыми обстоятельствами, оказалась на удивление живучей. С такой стратегией в известной мере связано быстрое истощение месторождений, ухудшение сырья и, следовательно, увеличение объема горной массы, которую приходится перерабатывать. И звестно, что в п рошл ом веке свинцово-цинковые руды добывали лишь в тех случаях, когда содержание полезного компонента было не менее 20— 30%. А сегодня, увы, приходится довольствоваться и однопроцентной рудой. Конечно, обращение к таким рудам связано не только с ухудшением сырья, то и с научно-техническим прогрессом. Вряд ли без новых способов переработки было бы возможно вовлечение их в производство. Сегодня мы располагаем методами обогащения, которые десять—пятнадцать лет назад даже и не упоминались применительно к горному делу. Есть масса эффективных и оригинальных решений. Но сейчас важно не столько разрабатывать новые методы, сколько создавать на их основе схемы и производственные циклы, позволяющие добывать и перерабатывать сырье комплексно. Не совсем понятно, в чем трудность. Разве нельзя п росто выбрать нз лучших методов наилучшие и объединить их в современный цикл? Комбинированная схема — не просто сумма процессов. Здесь требуется серьезное перераспределение функций между процессами и технологиями. Что это значит? Сегодня существует вполне сложившаяся практика получения богатых концентратов меди, цинка, свинца и других металлов с последующей пироме- таллургической их переработкой. Но вот что плохо: чем выше содержание металла в концентрате, тем больше потери в хвостах. Дальше — хуже. Из богатых концентратов пирометаллургия выплавляет металлы. Однако содержание металлов в шлаках получается выше, чем в исходной руде. В результате общие потери металла составляют 20— 30%, а то и больше. Мы предложили принципиально иную технологическую схему, с использованием гидрометаллургии. В богатые концентраты обогащения теперь переводится лишь часть металлов, часть лег- кообогатимая. Это сырье для пирометаллургии. Из оставшейся руды получают бедный концентрат, так называемый промпродукт и бедные хвосты. Хвосты идут на производство стройматериалов, а промпродукт (можно — вместе со шлаками пирометаллургии) — на гидрометаллургическую переработку, где извлекается весь комплекс ценных металлов. На гидрометаллургию здесь возложено то, что в старой схеме делалось с помощью пирометаллургии. Это и есть перераспределение функций, о котором я говорил. Оно дает неплохой результат: в отходах теряется уже не более 7—10% металлов. Принцип, как видите, прост. Но на разработку схемы ушел не один год. Через наши лаборатории прошли тонны руды. Однако значительно сложнее найти рациональную схему для руд, в которых кроме цветных металлов есть еще и железо, и другие ценные компоненты. В этих случаях, наверное, возникают также проблемы и не научного свойства. Железо — продукция Мин- чермета, мель — Мнн цвет мета, а если в руле есть фосфор или сера... Это серьезный вопрос. Природа не знает деления на отрасли, но для нас такое деление — реальность, с которой нельзя не считаться. При освоении месторождения, которое отнесено по основному минералу к той или иной отрасли, отпускаемые средства предназначены для получения именно этого минерала — продукции отрасли. Остальное — отходы. Набивший оскомину пример. Хибинские руды идут на удобрения, лишь небольшая часть нефелинов попадает в алюминиевую промышленность. Сколько богатств при этом остается в отвалах! Между тем 4
Институт металлургии АН СССР вместе с Кольским филиалом АН СССР разработал схему комплексной переработки хибинских руд, по которой можно получать ежегодно продукции на четверть миллиарда рублей. А опытно-промышленная отработка схемы упирается во все те же отраслевые, они же ведомственные, барьеры. Недавно пущен Ко- стомукшский горнообогатительный комбинат в Карелии. Он будет обеспечивать высококачественным железорудным сырьем ведущие металлургические предприятия. А из его отходов (около 20 млн. т в год) легко получать щебень, необходимый северо-западу страны. Но Минчермету не нужно производство щебня. Зато другие ведомства выкладывают не один миллион рублей на добычу того же щебня в других местах Карелии. Винить при этом министерства в косности не очень справедливо. Сложившаяся практика планирования и распределения капитальных вложений, оборудования и материалов заставляет их заботиться только об освоении «своей» продукции. Плоды такого подхода мы пожинаем по сей день: из-за ведомственной разобщенности в отвалы уходят компоненты, по стоимости соизмеримые с основным сырьем, а иногда и более ценные. По нашим подсчетам, утилизируя сегодняшние отходы, уже сейчас можно было бы сократить объем добываемой горной массы на 20—25%. При этом общая себестоимость продукции снизилась бы на 10—15%. В масштабах страны это огромная сумма. Но когда речь идет о таких регионах, как Кольский полуостров, Урал, Курская магнитная аномалия, реализация безотходной технологии в пределах одного горнообогатительного предприятия вряд ли возможна. Ведь рациональное природопользование требует не только утилизации большей части отходов, оно подразумевает организацию такого промышленного кругооборота веществ, который не нарушит экологического равновесия. Значит, надо получать продукцию для различных отраслей, приложить усилия многих ведомств. А кроме того — рекультивировать земли, восстанавливать ландшафт, охранять природу. Все это обязательно, а на какое ведомство возложить такие заботы, увы, пока не ясно. Вот почему наиболее рациональным и современным подходом нам представляется создание территориальных горнопромышленных комплексов, которые из добытой руды кроме основного компонента будут получать сопутствующие цветные и черные металлы, стройматериалы, продукты основной химии, удобрения. В таких комплексах можно по- хозяйски использовать и пустую породу. У нас две трети руды добывают открытым способом. На одной только КМА объем вскрышных работ достигает 80 млн. кубометров в год. Пустую породу можно применять в производстве щебня, материалов для дорожных покрытий, в строительстве ирригационных сооружений — дамб и плотин. Наконец, ее необходимо использовать для засыпки отработанных карьеров, для восстановления природного ландшафта, который разрушается горной промышленностью. Это позволит решить одну из важнейших экологических проблем. Но какой ценой... Что же, можно поговорить и о цене. Почему-то считается, что безотходные технологии носят чисто альтруистический характер и необходимы лишь будущим поколениям, а сегодня слишком накладны, экономически невыгодны, тяжелым грузом ложатся на себестоимость продукции. Это неверно. Проведенные в нашем институте исследования показывают, что безотходная технология всегда экономически или социально выгодна и при правильной организации горнопромышленных комплексов позволит даже снизить себестоимость продукции. Очень важно учитывать оба аспекта проблемы — экономический и экологический. Ведь безотходная технология подразумевает комплексную переработку сырья и утилизацию отходов только в экономически целесообразных пределах. Вот простой пример. Сегодня из морской воды получают поваренную соль, магний, иод, бром, калий. А она содержит еще и соединения серы, молибдена, урана, золота, серебра и многое другое, и некоторые из перечисленных элементов можно извлекать — во всяком случае эксперименты, которые подтверждают такую возможность, уже проведены. Но на промышленную добычу сырья, концентрация которого в воде ниже пяти миллиграммов на литр, накладывает запрет сегодняшняя экономика. Экономическая целесообразность — необходимое условие безотходной тех- 5
нологии. А экологический аспект проблемы, полагаю, не требует комментариев. Так лн это? Известно, что экологическая сторона проблемы нередко вступает в конфликт с экономикой. Очень часто затраты на очистные сооружения резко повышают себестоимость продукции... Только потому, что при разработке безотходной технологии экономическая оценка сплошь и рядом оторвана от экологической, и наоборот. Комплексную переработку сырья и оценивать надо комплексно — тогда не будет никаких противоречий. Связь экономики и экологии совершенно очевидна. Двукратное увеличение загрязненности воздуха в среднем в полтора раза сокращает срок службы промышленного оборудования. Урожайность пшеницы в районах предприятий цветной металлургии на 40—60% ниже, чем в «чистых» местах. Это общеизвестно. Но почему-то не учитывается при оценке экономической эффективности безотходной технологии. Причина известна: в экономических расчетах властвует отраслевой принцип. А оценка требует не отраслевого, а комплексного подхода. Сегодня тратятся большие средства на геологоразведочные работы, на поиски новых запасов полезных ископаемых. А если эффективно использовать то, что уже найдено и разрабатывается, эти затраты резко сократятся. Вот первая статья снижения расходов. Вторая — транспорт. Перевозить отходы — значит впустую тратить деньги. От таких перевозок одни убытки. Иное дело, если из отходов извлекать полезные компоненты, тогда окупаются и транспортные расходы. Наконец, третья статья — рекультивация земель, охрана окружающей среды. Средства на это отпускаются немалые. Если же утилизировать газовые выбросы, сточные воды, отвалы, то есть решать экологические проблемы по-хозяйски, то охрана природы станет не убыточной (даже по сиюминутному счету), а прибыльной. Я назвал три основных фактора. На самом деле их значительно больше, все они требуют скрупулезного учета при проведении экономической оценки безотходной технологии. Но пока все-таки действует иная система оценок. Учитывается целевая продукция отрасли, деятельность предприятий оценивают по ее выпуску. Как учесть факторы, о которых вы только что говорили? Оптимальное решение задачи возможно только с использованием современных методов системного анализа и экономико-математического моделирования на ЭВМ. У нас в институте сегодня разрабатываются методики, которые позволят оценивать малоотходные технологии не с отраслевых, а с народнохозяйственных позиций. Задача эта, безусловно, очень сложна. Мало подобрать или разработать методы извлечения и переработки сырья для комплексной схемы, необходимо, чтобы в ней все компоненты использовались оптимально: одни и те же продукты могут служить и ценным металлургическим сырьем, и строительными материалами. К тому же продукцию нужно разместить между потребителями и, конечно, тоже наилучшим, наивыгоднейшим образом. И еще надо учесть далекие экологические последствия принятой технологии. Короче, мы находимся лишь на подступах к решению чрезвычайно сложной проблемы. До недавнего времени отходам уделялось очень мало внимания. Их не учитывали, не планировали исследований по их утилизации. Сейчас мы завершаем разработку информационно-поисковой системы по отходам горнодобывающей промышленности, их использованию. Она поможет подобрать оптимальные технологии для комплексных схем переработки сырья из числа процессов, которые готовы к внедрению. Если можно, примеры таких процессов... Среди элементов Периодической системы алюминий занимает третье место по распространенности в земной коре. Но запасы бокситов, из которых его сейчас получают, сегодня уже весьма ограниченны. Естественно, что алюминия много в отходах: в золе углей, в нефелинах, в каолинах. И самое главное, разработана технология, позволяющая получать из них этот металл. Более того, она уже используется на Волховском алюминиевом заводе и Пикалевском глиноземном комбинате. Эти предприятия перерабатывают нефелины — отходы апатитового производства — и получают не только алюминий, но еще и цемент, другие стройматериалы, продукты основной химии. В целом рентабельность такой комплексной схемы не ниже, чем у переработки бокситов. По- видимому, развитие производства алюминия уже сейчас следует ориентировать на отходы. 6
Любопытна, я бы сказал, парадоксальна, ситуация с серой и сульфидами. В одних только отвалах угольных бассейнов Подмосковья и Донбасса скопилось такое количество серного колчедана, которое может удовлетворить потребности большинства заводов страны, выпускающих серную кислоту. Кроме того, сера есть во всех основных рудах цветной металлургии, главным образом в виде сульфидов железа. Но пока большая ее часть при сжигании углей, в пирометаллургических процессах выбрасывается в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Между тем технология переработки сульфидов хорошо известна. Ее реализация позволит получать кроме серной кислоты цветные и драгоценные металлы, железо. Кстати, это прекрасный пример, когда утилизация отходов решает экологические проблемы с прямой экономической выгодой — прибыли вместо трат. Подобных разработок много. Если комплексно перерабатывать хотя бы 10% рудных отходов, можно получить товарную продукцию на сумму около полумиллиарда рублей. Плюс экономия на геологической разведке и добыче, на отвалах, на рекультивации земель и других мерах по охране окружающей среды — все эти расходы отпадают. И потому дополнительная продукция в 2—4 раза дешевле, чем при использовании специально добываемого сырья. Но чтобы возложить на министерство или на предприятие ответственность за комплексное использование сырья или утилизацию отходов, нужна информация об отходах, о технологии их переработки. Для принятия объективных решений ее нередко просто не хватает даже Госплану. Вот почему мы придаем такое значение информационно-поисковой системе по отходам, считаем ее создание важным шагом на пути к безотходной технологии. К истинно безотходной технологии, образцы которой дает нам природа, с ее совершенным круговоротом веществ, не ведающим отраслевых запретов. Как прикрепить кластеры Практика Использование угля в качестве * сырья для органического синтеза начинается с получения так называемого синтез-газа — смеси СО и Н2, из которой затем в присутствии катализатора (мелкораздробленного ни келя, кобальта или железа) образуется сложная смесь непредельных и предельных углеводородов. Это так называемая реакция Фишера — Тропша. Но поскольку полученную смесь трудно разделять на компоненты, ее пока используют главным образом в качестве моторного топлива. Низкая селективность синтеза Фишера — Тропша объясняется тем, что частички катализатора имеют различные размеры. Несколько лучше работают катализаторы, у которых металл нанесен на твердый инертный носитель — окись алюминия или силикагель. Если же на поверхности окиси алюминия осадить молекулы HFe3(CO)A (такие соединения называются кластерными или просто кластерами), то в этом случае реакция Фишера — Тропша приводит практически только к одному продукту, причем весьма ценному, — пропилену. Беда только в том, что такой катализатор нестабилен при высокой температуре, необходимой для синтеза: в этих условиях частички металла легко мигрируют по поверхности носителя, укрупняются, и в результате того, что их размеры опять-таки становятся различными, катализатор быстро теряет селективность. Этот недостаток удалось преодолеть, прикрепляя кластеры к поверхности инертного носителя химическими связями. Если к поверхности силикагеля присоединить кремнийорганические молекулы, несущие с одного конца группы — NH2, а затем такой модифицированный носитель ввести в реакцию с кластером HFeC03(CO) 12, то на поверхности катализатора образуются группы — NH^...FeCO3(C0O^, из которых затем молекулы СО удаляются обработкой водородом. Полученный катализатор не только обладает чрезвычайно высокой селективностью, но и очень активен: даже при атмосферном давлении и температуре 240°С на нем из синтез-газа с выходом около 12% образуются главным образом непредельные углеводороды С6; повышение давления ведет к увеличению выхода продукта, причем в этом случае получается в основном пропилен. "New Scientist", 1983, т. 99, № 1366, с. 100 7
Элемент № ... Калифорний из Димитровграда В ночь на 22 июня прошлого года на севере Подмосковья выпал снег. А в Среднем Поволжье было тепло, в Ди- митровграде буйствовали комары. Из-за них, а не из-за холода плотнее закрывали окна в гостиничных номерах радиохимики из Москвы и Ленинграда, Дубны и Дальневосточного научного центра, съехавшиеся на конференцию по химии трансплутониевых элементов. Неофициальные дискуссии, продолжавшиеся и после заседаний, время от времени прерывались гулкими шлепками — это очередного комара настигала вполне заслуженная кара. Комар — он, конечно, недруг. Но он же, если хотите, и показатель радиологического благополучия города. Правда, как утверждается в одном совершенно надежном источнике, излучения в малых дозах не вредят комариному племени. Но в черте Димитровграда, между прочим, действуют пять атомных реакторов... У двух из них — красивые имена: «БОР» и «МИР». Назвали их так не только из эстетических соображений: аббревиатура «МИР» означает материа- ловедческий исследовательский реактор, «БОР» — первый в нашей стране реактор на быстрых нейтронах, на жаргоне физиков — быстрый опытный реактор. В таких реакторах происходит расширенно^ воспроизводство ядерного горючего: выгорает, как и положено, уран-235, но в еще больших количествах в активной зоне накапливается другое полноценное горючее — плутоний- 239. Впрочем, об этом уже много писали и в «Химии и жизни», и в других изданиях. А вот о том, что в Димит- ровграде на установках Научно-исследовательского института атомных реакторов имени В. И. Ленина уже несколько лет вырабатывается уникальный трансурановый элемент — калифорний, до сих пор знали лишь специалисты. Уникальность калифорния — не только в физико-химических характеристиках. В конце концов, любой химический элемент — неповторимая индивидуальность. И з тяжелых элементов, расположенных в менделеевской таблице после плутония (по аналогии с транс- уранами в дальнейшем будем называть их транс плутониевым и элементами, или сокращенно ТПЭ), калифорний, безусловно, самый полезный. Чем? Это особый рассказ. А для начала — знакомство с элементом калифорнием. 98-й В таблице Менделеева калифорний занял 98-ю клетку, а это значит, что в каждом его ядре 98 протонов и примерно полторы сотни нейтронов: массовые числа его семнадцати известных изотопов — от 240 до 256. Первым — в 1950 г.— был получен изотоп с массовым числом 245, оказавшийся впоследствии практически бесполезным. Впрочем, это утверждение вряд ли можно считать справедливым: все-таки именно эти первые атомы стали отправной точкой, откуда пошла история нового элемента. Среди первооткрывателей 98-го элемента был известный американский радиохимик Гленн Теодор Сиборг, впоследствии Нобелевский лауреат и иностранный член Академии наук СССР. Несколькими годами раньше он выдвинул актиноидную гипотезу, согласно которой элементы с атомными номерами от 90 до 103 представляют собой такой же «интерпериодический узел» в периодической системе, как 14 элементов-лантаноидов. Согласно этой гипотезе, 98-й элемент должен был оказаться аналогом диспрозия, название которого переводится как «труднодоступный». Окрестив новый элемент в честь одного из штатов и Калифорнийского университета, в лабораториях которого получили первые атомы 98-го элемента, авторы писали позже, что им в этой работе пришлось так же трудно, как трудно было достичь Калифорнии первооткрывателям американского материка... Но так или иначе, в 1950 г. калифорний занял свое место в Периодической системе. Место скромное, 98-е, но спустя несколько лет название калифорния вновь замелькало в газетах. 8
По мере того как в ядерных реакциях получали новые его изотопы (и исследовали их свойства), калифорний становился интересен многим. Выяснилось, что у некоторых его изотопов очень мала критическая масса. Это означало, что всего несколько граммов калифорния могли бы стать атомной бомбой в миниатюре. И тогда в американской прессе появлялись придуманные от начала до конца, но тем не менее основанные на реальных свойствах 98-го элемента рассказы о калифор- ниевой пуле. Утверждалось, например, что группа снайперов, вооруженных карабинами с калифорниевыми пулями, могла бы предотвратить высадку войск союзников в Европе в конце второй мировой войны... Атомные пули так и не появились — законы физики и экономики помешали. На магическую пулю нужно все-таки несколько граммов элемента № 98, а в США и сейчас, несмотря на широко разрекламированную в свое время ка- лифорниевую программу, годовое производство этого элемента лишь подошло к рубежу в один грамм. Этого, очевидно, мало. Но и очень много одновременно! Много для мирных целей — для научных исследований, для геологической разведки, для радиотерапии. И гигантски много по сравнению с невесомой — несколько тысяч атомов — первой партией калифорния-245, благодаря которой был открыт 98-й элемент. ОСОБЕННЫЙ РЕАКТОР В классических атомных реакторах трудно накопить калифорний даже в микрограммовых количествах. Для этого нужны специальные реакторы с потоком нейтронов на порядок выше, чем в обычных. Такой реактор в Соединенных Штатах — один. В Димитровграде подобный реактор «СМ-2» (исследовательский, высокопоточный, на так называемых промежуточных нейтронах) был пущен в октябре 1961 г., через пять лет после организации Научно-исследовательского института атомных реакторов, носящего теперь имя Владимира Ильича Ленина. Инициатором создания реактора для накопления трансплутониевых элементов был Игорь Васильевич Курчатов. Реактор СМ-2 — многоцелевой. Главное его предназначение — исследование материалов в процессе их интенсивного облучения. Здесь испытывают на радиационную стойкость различные конструкционные материалы. Здесь проверяют твэлы (тепловыделяющие элементы) энергетических реакторов в экстремальных по нейтронным потокам условиях. Здесь изучают коррозионные свойства металлов при одновременном действии мощной радиации и высоких — до 2000°С — температур. В активной зоне реактора СМ-2 можно испытать на прочность всевозможные материалы. Здесь же ведутся исследования по физике ядра и нейтронной спектрометрии. Топливом для этого реактора служит двуокись урана, обогащенная ура- ном-235. В каждой из 28 тепловыделяющих сборок содержится около 900 граммов урана-235. А сама активная зона невелика — это чуть сплющенный кубик с ребром около 40 см, заключенный в прочный стальной корпус. Вернемся, однако, к калифорнию. НЕТУПИКОВЫЙ ИЗОТОП Автор первой статьи об элементе № 98, опубликованной в «Химии и жизни» A974, № 9), физик из Дубны В. И. Кузнецов, главу о самом важном изотопе этого элемента — калифорнии-252 назвал «Изотоп в тупике». Приведу несколько строк из этой статьи: «Весовые количества калифорния сегодня получают, облучая тяжелые изотопы плутония и кюрия в нейтронных потоках мощных атомных реакторов, построенных специально для производства транс- уранов. Иначе в обычном реакторе накопление калифорния будет идти слишком медленно. Потребуются десятки лет, чтобы плутоний или кюрий превратились в элемент № 98. На пути плутоний — калифорний в осколки превращаются 9999 ядер из 10 000. В конечном итоге на грамм калифорния затрачиваются 10 кг плутония-239... Изотоп калифорний-252 по существу замыкает цепочку плутоний — калифорний. Это ядро слабо взаимодействует с нейтронами, его очень трудно превратить в еще более тяжелые изотопы. Калифорний-252 становится как бы естественным «тупиком» в реакторной цепи превращений плутония. Поэтому в тупике и скапливаются в основном ядра калифорния-252. А более легкие изотопы — калифорний-249, 250 и 251 — получаются в гораздо меньших количествах, хотя и стоят в предыдущих звеньях цепи превращений». Итак, тупик? Не совсем. Во-первых, 9
на высокопоточных реакторах сейчас и эйнштейний, 99-й элемент, пусть в микрограммовых количествах, но удается получать. Во-вторых, как-то не поворачивается язык назвать тупиковым самый полезный сегодня транс плутониевый изотоп. Ядра калифорния-252 относятся к чрезвычайно распространенному виду альфа-излучателей. Каждое из них способно, распадаясь, испустить альфа-частицу и при этом превратиться в дочернее ядро кюрия-248. Это достаточно долгоживущий изотоп с периодом полураспада 8500 лет; у породившего его калифорниевого ядра этот срок куда меньше, всего 2,64 года. Но это — по альфа-распаду. Ядрам калифорния-252 так же свойственно и самопроизвольное, спонтанное деление на осколки. И что особенно важно, это деление — деление без какого-либо воздействия извне — служит источником нейтронов, причем обильным источником. Каждый элементарный акт деления порождает три, а то и четыре нейтрона. Четыре чаще — среднестатистическая величина, вычисленная с большой точностью (поскольку она очень важна для практики), составляет 3,82. Это очень много. При вынужденном делении ядерного горючего, будь то уран или плутоний, число таких вторичных нейтронов не бывает больше трех, а нейтроны — воистину бесценное богатство: они служат «передатчиками» цепной реакции. И не только для поддержания цепной ядерной реакции нужны нейтроны. Нейт- ронно-активационный анализ давно уже стал важнейшим инструментом для определения элементного состава различных природных тел и искусственных материалов. Этот метод дает результаты абсолютно точные, однозначные, и дает их быстро. А еще нейтронами можно локально и концентрированно облучать злокачественные опухоли, щадя при этом окружающие здоровые ткани... Обо всем этом чуть позже. Пока же лишь констатируем, что благодаря спонтанному делению микро- и миллиграммы калифорния можно рассматривать как богатейшее месторождение нетрадиционного источника энергии, имя которому нейтрон. КАК УВИДЕТЬ КАЛИФОРНИЙ Практически никак. Нейтронный источник с калифорнием-252 для исследовательских и геологических целей внешне напоминает пулю для малокалиберного ружья. А для медицинских целей — медицинскую же иглу, только потолще. Впрочем, эти источники бывают и гибкими: тогда они очень похожи на жесткие пружинки, удерживающие пишущие стержни в четырехцветной шариковой ручке. Вот только эти пружинки заткнуты с торцов капельными металлическими пробками. А растянешь такую пружинку и - видишь в ней равномерно разделенные нерадиоактивным инертным материалом кусочки металла, внутри которых содержится калифорний. Разумеется, эту операцию я проделывал с неначиненными делящимся материалом макетами. А с реальными препаратами калифорния, как и других ТПЭ, работают в «горячих» камерах, где делящиеся материалы отделены от исследователей надежным слоем радиационной защиты. Вместе с другими участниками конференции по химии ТПЭ нас водили в радиохимическую лабораторию НИИАР. Как и в других подобных институтах, прежде чем войти в лабораторию, облачаешься в плотный халат, надеваешь на голову белую лавсановую шапочку, а на ноги бахилы из толстого полиэтилена с резинкой поверху, плотно прижимающей штанины. На* входе и выходе — обязательный радиометрический контроль, подобные же приборы у дверей каждой рабочей комнаты. За толстой бетонной стеной движутся по специальному тракту предназначенные для химического исследования препараты. Боксы с манипуляторами — за полуметровым слоем свинцового стекла. Гамма-излучение делает его темным, как в солнцезащитных очках. Нейтроны не затемняют и не замут- няют стекло, но там, где работают с нейтронными излучателями, в частности с калифорнием, смотровые окна двухслойные: 20 сантиметров свинцового стекла и еще 30 — органического. Именно легкие элементы, из которых состоит вся органика, лучше всего задерживают нейтроны. В одном из боксов — пробирка с прозрачной жидкостью, над которой подымается желто-оранжевый столбик света: это светится высокоактивный препарат одного из трансплутониевых элементов — кюрия. Выглядит эффектно и с непривычки немного страшно, хотя знаешь, что вся активность остается там, 10
за стеной. Там же и препараты калифорния, но они не светятся — общее излучение меньше— Из литературы знаю, что, как и все ТПЭ, элементарный калифорний — тяжелый серебристый металл, а из рассказов сотрудников института — что в нейтронные источники калифорний-252 идет в виде азотнокислой соли или осаждается электролитически. Хотелось бы увидеть их, настоящие, а нам показывают нейтронные источники лишь в виде безобидных нерадиоактивных макетов. На разрезе место, куда помещают калифорний, отмечено ярко-красной краской... И все- таки очень хочется самому все посмотреть и пощупать. Нельзя. Наверное, потому и стали атомные электростанции экологически намного чище тепловых, что с радиоактивностью исследователи очень скоро научились обращаться строго на вы и научили этому других... Спрашиваю Евгения Александровича Карелина, руководителя работ по нейтронным источникам, как выглядит азотнокислый калифорний, и слышу в ответ, что весьма заурядно. Растворы прозрачны, как растворы обычной повареной соли, а в твердом виде — тоже соль как соль. Или — как белый налет внутри стеклянной пробирки, в которой побывал валидол или другое привычное белое лекарство... КТО, КАК, ГДЕ И КОГДА ЕГО ПОЛУЧИЛИ Легче всего ответить на вопросы «где» и «когда». И получают калифорний-252, и делают из него нейтронные источники непосредственно в Институте атомных реакторов. Началась эта работа чуть больше 10 лет назад, продолжается и поныне. Труднее ответить на вопрос «кто», кто делал и делает калифорний. Впрочем, в самой общей форме и на этот вопрос ответить несложно: исследователи, инженеры и рабочие Димитровграда. Отчасти конкретизируя этот ответ, назову лишь тех, кто начинал, инициировал и возглавлял эту чрезвычайно важную работу. Знающие люди первым обычно называли имя энтузиаста трансурановых исследований, старшего научного сотрудника Курчатовского института Виктора' Александровича Давиденко. В списке оргкомитета конференции, на которую мы все приехали, фамилия Виктора Александровича была обведена траурной рамкой... Нынешний директор НИИАР профессор В. А. Цыканов в то время, когда получали первый наш калифорний, был, как выразился один из моих собеседников, начальником объекта. Того самого объекта — реактора СМ-2, на котором накапливают спонтанно делящийся калифорний-252. Так что и он среди пионеров. Образующиеся в реакторе америций, кюрий и калифорний первыми смогли разделить физики и радиохимики из группы Анатолия Павловича Феофанова, которого, как и В. А. Давиденко, тоже уже нет в живых. Первым руководителем радиохимических исследований 98-го элемента в Ди- митровграде (тогда город еще назывался Мелекессом) был Г. Н. Яковлев, ныне профессор. Самый первый образец отечественного калифорния, даже не образец еще, а первую мишень, облучавшуюся в реакторе СМ-2 около года, отправили в Москву. Здесь в одной из лабораторий Института атомной энергии имени И. В. Курчатова радиохимики во главе с И. К. Швецовым сумели выделить первые микрограммы калифорния, полученного в нашей стране. И еще среди энтузиастов и идеологов этой работы обязательно называют академика Г. Н. Флерова, бессменного руководителя исследований по синтезу новых элементов и изотопов в интернациональном городе физиков Дубне. Здесь уместно еще раз на-. помнить, что калифорний-252 — спонтанно делящийся изотоп, а Флеров — один из первооткрывателей спонтанного деления ядер. Но это лишь одна «линия связи». Есть и другая: читатели «Химии и жизни» знают о ядерных фильтрах, производство которых впервые было налажено на циклотроне флеровской лаборатории: запросы практики для этого известного ученого никогда не были абстрактными. С неменьшим энтузиазмом, чем сейчас уникальные фильтры, доводил он до повседневной практики другие достижения ядерной физики. Не мог пройти мимо его интересов и темперамента исключительный по характеристикам нейтронный излучатель, да к тому же еще спонтанно делящийся... На этом я хотел бы закончить перечень имен и заслуг. Главным образом — из-за ограниченности журналь- 11
ных страниц. Надеюсь, многие не упомянутые здесь участники этой важной работы не обидятся за это ни на автора, ни на журнал. А теперь — о самом трудном, о том, как получают калифорний-252. Технология многоступенчатая и долгая. Сейчас в синтезе калифорния участвуют нейтронные потоки двух ди- митровградских реакторов. Время на уникальном СМ-2 особенно дорого, а места в нем, как уже упоминалось, мало. Поэтому сначала стартовый материал — важнейший трансурановый элемент плутоний — облучают потоком нейтронов в реакторе МИР. В результате образуются тяжелые изотопы плутония и первые трансплутониевые элементы — америций и кюрий. И конечно, осколочные элементы — часть тяжелых радиоактивных ядер под действием нейтронов делится. Эту многокомпонентную смесь растворяют в азотной кислоте и начинают делить на фракции, поочередно экстрагируя, перетягивая из неорганического раствора в органический то одну, то другую фракцию. То, что пригодно для дальнейшего превращения в калифорний, отделив и вновь превратив в твердые вещества, отправляют на облучение в самое сердце реактора СМ-2 — в ту его часть, которую называют ловушкой. Здесь улавливают наибольшее число нейтронов, не дают им уйти из зоны ядерной реакции. Здесь самый мощный их поток. Снова длительное облучение. Снова извлечение облученного материала и растворение его в кислоте. И снова многоступенчатая экстракция — отделение плутония, отделение осколков, отделение других ТПЭ... Это очень тонкая, можно сказать, препаративная химия. При этом следует помнить, что, когда начиналась эта работа, о многих различиях в химических свойствах трансплутониевых элементов еще ничего не знали. Не знали, в частности, их нетрадиционных валентных состояний, на которых теперь можно «поиграть»,— все ТПЭ считались трехвалентными, все — чуть ли не полными аналогами элементов редкоземельного семейства, которые, кстати, тоже надо отделять от калифорния — они образуются в числе осколков. Так или иначе, большинство химических и технологических проблем было решено. ИСТОЧНИКИ НЕЙТРОННЫХ ИСТОЧНИКОВ Не следует думать, что калифорний- 252 — единственный источник исследовательских нейтронов, что их и взять больше неоткуда. Есть и другие возможности получать нейтроны. Можно — в многотонных махинах атомных реакторов и циклотронов, что делалось и делается. Можно и в несравненно более компактных устройствах, где работает бериллий в паре с одним из альфа- излучателей. В кюрий-бериллиевом, к примеру, источнике альфа-частицы, испускаемые ядрами кюрия, выбивают поток нейтронов из ядер окружающего бериллия. Для исторического элемента — радия последняя практическая работа была аналогичной и, кстати, тоже в паре с бериллием. И все же калифорниевые нейтронные источники не имеют себе равных. Они предельно компактны, безопасны в обращении, при минимальных объемах дают очень мощные нейтронные потоки: миллионы, а то и миллиарды нейтронов ежесекундно. А количество радиоактивного изотопа в каждом источнике измеряется микрограммами. В медицинских приборах эти микрограммы осаждены на платиновый сердечник электролитичес ки. В общепромышленных источниках работает калифорний в виде соли, раствором которой пропитывают образцы пористого носителя — цеолита, силикагеля, металлокерамики, а затем прокаливают. Технологически вроде бы все просто, но в каждом конкретном случае надо было решить множество проблем. Так, при электроосаждении калифорния из водных растворов на катоде одновременно выделялся водород. Оттого слой калифорния оказывался недостаточно плотным и прочным. Попробовали применить спиртовые растворы: нет водорода, но и электролиз почти не шел — мала электропроводность. Лучшие результаты удалось получить на водно-спиртовых смесях, особенно когда спирт — изобутиловый... В разных практических ситуациях нужны источники разные, прежде всего, по интенсивности нейтронного потока, но также и по размерам, по форме, по многим другим характеристикам. Те же медицинские источники иногда нужны буквально точечные — для сугубо локальных воздействий. Но и протяженные — штырьковые тоже нужны. И тогда встает проблема равномерно- 12
го (или, напротив, неравномерного) распределения калифорния по длине штырька. Или пружинки, если нужен описанный выше гибкий медицинский нейтронный источник. И все их нужно заключить в надежный корпус, чтобы нейтронный источник был максимально безопасен, да и поток частиц из него шел строго закономерно. О том, насколько удачно решены эти проблемы, можно судить по такому факту: за десять лет эксплуатации не было ни одного случая разгерметизации нейтронного источника с калифорнием из Димитровграда. С их помощью сегодня лечат раковых больных (их число уже измеряется сотнями), ищут нефть в Западной Сибири и золотоносные жилы на Колыме. Поиски полезных ископаемых с помощью нейтронных источников основаны на тех же принципах, что и элементный нейтронно-активационный анализ в обычных химических лабораториях. Поглотив нейтрон, многие атомные ядра, в том числе урана, золота, вольфрама, серебра, кобальта, редкоземельных и некоторых других элементов, становятся радиоактивными и испускают те или иные излучения с известными науке характеристиками. Чувствительность метода для большинства элементов на один- два порядка выше, чем у химико- аналитических. Важно, что с помощью нейтронных источников на автоматических установках можно быстро проделать сотни и тысячи анализов, причем анализов не- разрушающих. Созданы и уже опробованы установки инструментального нейт- ронно-активационного анализа, на которых исследуют по 10—15 тысяч проб в год. Эти установки признаны годными для самой ответственной части всех геологических работ — подсчета запасов месторождений, в том числе месторождений золота и серебра на Дальнем Востоке. Исследователи Дальневосточного научного центра успешно применяют этот метод и для решения таких задач, как многоэлементный анализ добытых со дна океана железо-марганцевых конкреций или урана, извлекаемого сорбентами из морской воды. Калифор- нием-252 заинтересовались и вьетнамские геофизики. Началась совместная работа ДВНЦ и Национального центра научных исследований Социалистической Республики Вьетнам по созданию ядерно-физических методов анализа минерального сырья этой страны... Очень может быть, что нейтроны, рожденные димитровградским калифорнием, найдут что-то новое в желтых песках долины Меконга. А на берегах Черемшана у Дмитров- града песок — светлый. На закате мальчишки часто-часто таскают рыбешку, а иногда и серьезную рыбу. Утверждают, что.Черемшан — один из самых красивых притоков Волги, а город на его берегу — один из самых красивых в Поволжье. В художественной литературе город, «списанный» с Димитровграда, не раз называли Атомоградом. Больше всего он похож на Дубну — так же встроен в лес. Но есть кварталы, очень похожие на софийские. Есть и памятник выдающемуся болгарскому революционеру, есть проспект его имени и розовые кусты, привезенные из знаменитой Долины роз. Хорош Димитровград летом. Вот только комары... Впрочем, как мы уже знаем, они — своеобразный показатель радиологического благополучия Атомо- града. Я. СТЛНЦО, специальный корреспондент «Химии и жизни» НА СТРАНИЦАХ «ХИМИИ И ЖИЗНИ» ПРОДОЛЖАЕТ СВОИ ОПЕРАЦИИ Банк отходов Редакция принимает объявления о нереализованных отходах производства и потребностях предприятий во вторичном сырье. В объявлениях просим указывать наименование продукта, его количество, краткие технические характеристики, а также реквизиты предприятия. Как показывает многолетний опыт, предприятия, которые пользуются услугами нашего «Банка отходов», быстро находят деловых партнеров. 13
ь. Проблемы и методы современной науки Такая замечательная Вселенная Кандидат физико-математических наук Г. С. ВОРОНОВ
С самого своего рождения наука стремилась свести все многообразие вещей и событий в мире к немногим первоначалам. Первые попытки были предприняты философами древней Греции. Одни из них на роль таких первоначал предлагали землю, воду, воздух и огонь. Другие видели первооснову мира во взаимодействии атомов. Третьи отдавали первенство математике и утверждали, что миром правят числа. Хотя с высоты сегодняшних знаний эти попытки выглядят довольно наивно, в каждом из этих учений содержалось зерно истины. Земля, вода, воздух и огонь — это на самом деле те основные состояния, в которых может находиться вещество — твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Все на Земле действительно состоит из атомов. Что же касается чисел, то в самое последнее время мы подошли к пониманию того, какая важная роль отведена им в структуре мира. Есть числа, которые носят название фундаментальных постоянных или мировых констант. Эти константы входят во все формулы физики. Они характеризуют свойства частиц, из которых построен мир, и силы, с помощью которых эти частицы между собой взаимодействуют*. В изучении структуры материи мы по сравнению с древнегреческими атомистами продвинулись несколько дальше. Теперь не только известно, что все тела состоят из атомов. Мы знаем также, что атомы состоят из электронов и ядра, которое состоит из протонов и нейтронов, которые вроде бы состоят из кварков, кварки же... Материя устроена наподобие матрешки. Поскольку дальше кварков наука еще не продвинулась, да и с кварками не все ясно, физики, исследующие влияние мировых констант на структуру Вселенной, предпочитают опираться * См. статью «Постоянны ли мировые постоянные?» «Химия и жизнь». 1977, № 8. — Ред. 1т D, Л.
только на свойства хорошо изученных частиц, например электронов, протонов и нейтронов. В свойствах этих частиц особое значение имеет соотношение их масс. Электроны — самые маленькие из известных частиц. Их масса в 1836 раз меньше, чем масса протона, и в 1838,5 раза меньше массы нейтрона. Небольшая разница в 2,5 электронных массы у двух последних частиц играет, как мы увидим дальше, немалую роль в нашем мире. Подобно древним грекам, современная наука тоже насчитывает четыре силы, определяющие все многообразие мира. Это тяготение, электромагнитные силы и два сорта ядерных сил — сильные и слабые. Каждая из них характеризуется соответствующим числом — мировой постоянной*. Значения этих постоянных получены из экспериментов. Силы тяготения были измерены в 1798 г. в знаменитых опытах Кавендиша. Электрические и магнитные силы определены в опытах Кулона A785 г.) и Фарадея A833— 1834 гг.). О величине ядерных сил позволили судить результаты опытов по радиоактивному распаду и по расщеплению атомного ядра A934— 1935 гг.). Основы теории сильного взаимодействия заложил X. Юкава, слабого взаимодействия — Э. Ферми. В формулы, описывающие каждую из четырех сил, входят числа, характеризующие относительную энергию взаимодействия. (О том, как получаются эти числа, было подробно рассказано в статье «Синтез Вселенной», напечатанной в «Химии и жизни»,— см. 1981, № 8.) Силы тяготения характеризуются чис- ом ак = 6 • 10~39. Вес сумки с картошкой, например, прямо зависит от этого числа. . Конечно, по формуле Ньютона, вес зависит еще от масс картошки и Земли и от квадрата расстояния между ними. Но массу картошки и расстояние мы можем менять как4 хотим, можем даже изменить массу планеты, переместившись с нашей картошкой, скажем, на Марс. А вот изменить число — постоянную тяготения — мы не можем. В нашей Вселенной оно таково, и все тут. * Таблица фундаментальных физических констант была напечатана и прокомментирована в нашем журнале — см. «Химию и жизнь», 1977, № 8, — Ред. Аналогично обстоит дело и с другими числами. Электрические и магнитные силы связаны с числом а е = 1 /137. Это число входит в формулы атомной физики. От него зависит сила притяжения электронов к ядрам, а значит, прочность атомов, структура их электронных оболочек, все их химические и физические свойства. Сильные ядерные взаимодействия ответственны за прочность атомных ядер. В формулах ядерной физики для их характеристики есть число а,= 1. Еще одно число, аw= 3 ■ 10~~12, определяет слабые силы, которые проявляются в радиоактивном распаде некоторых атомных ядер^* Наверное, у читающих эти строки возникает вопрос, почему эти числа именно таковы? И не могут ли они быть иными? И как с этими иными числами выглядел бы мир? Это совсем не праздные вопросы. Ответы на них самым тесным образом связаны с историей нашей Вселенной. АРХЕОЛОГИЯ ВСЕЛЕННОЙ Самый поразительный результат, установленный астрофизикой XX века, это то, что Вселенная вообще имеет историю. Наблюдения и теоретические работы убедили, что мы живем в стремительно меняющемся, подвижном мире, родившемся 15—20 миллиардов лет назад после грандиозного взрыва. Идея расширения Вселенной принадлежит советскому ученому А. А. Фридману. В 1922 году он нашел решение сложнейших уравнений общей теории относительности Эйнштейна. Самому Эйнштейну этого сделать не удалось, так как, опираясь на представление о вечности и неизменности строения Вселенной, он искал только стационарные, не зависящие от времени решения своих уравнений. Фридман показал, что такое решение невозможно — Вселенная не может быть стационарной, она обязательно должна либо расширяться, либо сжиматься. Через несколько лет американский астроном Э. Хаббл открыл эффект разбегания галактик, и это Подтвердило справедливость модели Фридмана — Вселенная действительно расширяется. В тридцатые годы Г. Га- мов предложил гипотезу, согласно которой расширение Вселенной началось с грандиозного взрыва. Об этом взрыве, происшедшем примерно 20 миллиардов 16
лет назад, свидетельствует открытое недавно реликтовое излучение — наполняющие всю Вселенную радиоволны. Эти радиоволны — наглядные следы вспышки, сопровождавшей Большой взрыв*. Расширение Вселенной происходит с постепенно убывающей скоростью. Силы тяготения тормозят разбегание галактик, и поэтому скорость расширения неизбежно уменьшается. Смогут ли силы тяготения когда-нибудь в будущем совсем остановить процесс расширения или же оно будет продолжаться вечно, зависит от количества материи во Вселенной. Если средняя плотность материи меньше, чем 2 • 10 29г/см3, то расширение никогда не прекратится, а если она больше этой величины, то в недалеком будущем скорость разбега- ния галактик упадет до нуля, а потом галактики станут сближаться — начнется процесс сжатия, и через несколько десятков миллиардов лет вся материя во Вселенной снова соберется в комок с немыслимыми плотностью и температурой. К сожалению, точность определения плотности материи все еще недостаточна, чтобы можно было сделать однозначный выбор между этими двумя вариантами будущего Вселенной. Недавнее открытие советскими учеными того факта, что масса нейтрино не равна нулю, решительно склоняет в пользу второго варианта — Вселенную Ожидает сжатие. Но измерение массы нейтрино — это очень сложный и тонкий эксперимент, и его нужно много раз повторить и уточнить, прежде чем делать столь далеко идущие выводы. Время приносит новые и новые доказательства в пользу идеи Фридмана. Его модель все более подробно разрабатывается и уточняется. Методика этой работы сродни работе археологов — события, происшедшие много "миллиардов лет назад, реконструируются по следам, которые видны и сегодня. По скорости разбегания галактик можно вычислить скорость расширения Вселенной; по интенсивности реликтового излучения и нынешней плотности материи можно узнать, как менялись температура и плотность после начального взрыва; зная современный химический состав звезд и планет, можно * См. статью А. Семенова «Давным-давно, двадцать миллиардов лет тому назад», «Химия и жизнь», 1983, № 8.— Ред. судить о том, как происходило рождение всех элементов. Эту сложную работу облегчает одно счастливое обстоятельство — Вселенная расширяется очень медленно. Медленно — по отношению к скорости тех процессов, которые в данный момент в ней происходят. Это значит, что на каждом этапе плотность и температура во Вселенной остаются почти без изменения так долго, что все процессы, которые при этих условиях должны произойти, успевают произойти. И всякий раз материя во Вселенной приходит в равновесное для данных условий состояние. Равновесные состояния обладают замечательным свойством — они не зависят от предыдущих событий. Поэтому неважно, когда и где возникло это состояние — во Вселенной или в лаборатории. А значит, если удастся воспроизвести в лаборатории те условия, которые имели место в какой-то момент истории Вселенной, то мы воспроизведем и то же самое состояние материи. Используя экспериментальные данные, полученные физикой плазмы, физикой элементарных частиц, ядерной физикой, астрономией, опираясь на строгие теоретические расчеты, специалисты буквально по секундам восстанавливают историю Вселенной. РОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ О самом первом мгновении в истории Вселенной пока нельзя сказать ничего определенного. Мы не знаем ни причин, вызвавших Большой взрыв, ни того, что было до него с Вселенной. Из уравнений Эйнштейна и их решения, найденного Фридманом, следует, что в самые первые мгновения своей истории Вселенная занимала бесконечно малый объем, а плотность материи в ней была бесконечно велика. Мы не знаем, так ли это на самом деле, потому что уравнения Эйнштейна перестают быть справедливыми, когда речь идет о бесконечно малом объеме. В этих условиях становятся существенными квантовые эффекты, которые теория тяготения Эйнштейна не учитывает. Квантовая теория тяготения до сих пор так и не создана. Поэтому можно только гадать, каковы могут быть ее выводы. По Эйнштейну, тяготение связано со структурой пространства и времени, а значит, учет квантовых эффектов в теории тяготения может при- 17
вести к квантованию пространства и времени. По аналогии с ныне уже хорошо развитой квантовой механикой мы можем ожидать, что квантовые эффекты в теории тяготения проявят себя на расстояниях порядка Ю-33 см и в промежутках времени порядка Ю-43 секунды. Возможно, это и есть кванты пространства и времени, то есть такие расстояния и промежутки времени, меньше которых в природе не бывает, А значит, и объем Вселенной не мог быть бесконечно мал. Тогда вопрос о том, что было с нашей Вселенной в течение первых 10 43 секунды ее истории, просто отпадает. Но от этого не становится намного легче. Потому что плотность материи внутри такого квантового объема достигает ~1093 г/см3. О свойствах материи при такой чудовищной плотности мы ничего не знаем. Ведь в окружающем нас мире плотность вещества обычно не превышает 10—20 г/см3. Самая большая плотность, с которой приходится иметь дело в лабораториях,— это плотность материи в атомных ядрах: 10м г/см3. Ядерная физика накопила уже обширный материал о свойствах частиц и их взаимодействиях при такой плотности. По теории Фридмана, этой плотности вещество во Вселенной достигло спустя 10~ секунды после Большого взрыва. Поэтому данный момент в истории нашей Вселенной можно описать уже довольно подробно. ПЕРВЫЕ МГНОВЕНИЯ Материя во Вселенной представляла собой в ту пору смесь из частиц и античастиц, таких, как протон и антипротон, нейтрон и антинейтрон, электрон и позитрон. Между частицами и античастицами, как известно, идут реакции аннигиляции, в результате которых после длинной цепочки превращений вместо частицы и античастицы получаются либо два фотона, либо нейтрино и антинейтрино. Возможен и обратный процесс: из двух фотонов или нейтрино и антинейтрино могут снова родиться частицы и античастицы. В первые мгновения после Большого взрыва температура и плотность материи были настолько высоки, что все эти процессы шли е примерно одинаковой вероятностью в обе стороны. Так что в мире было примерно поровну частиц каждого сорта — протонов, нейтронов и электронов, их античастиц, а также фотонов, нейтрино и антинейтрино. Все эти частицы сталкивались между собой, превращались друг в друга, и все имели примерно одинаковую энергию. Но вот температура, стремительно падая вследствие расширения Вселенной, опустилась ниже 1013 К. Начиная с этого момента, между реакциями аннигиляции и рождения частиц появляется заметная разница. При аннигиляции частиц выделяется энергия, которая по знаменитому соотношению Эйнштейна Е=тс2 равна массе частицы, умноженной на квадрат скорости света. А на образование частиц такая же энергия должна быть затрачена. Когда температура падает ниже 1013 К, энергии фотонов и нейтрино становится недостаточно, чтобы в реакциях с их участием возникали протоны и нейтроны. Поэтому процесс образования этих частиц прекращается. А аннигиляция их продолжается с прежней скоростью. В результате длинной цепочки реакций все пары протон—антипротон (р+р~) и нейтрон—антинейтрон (п+п~) превращаются в конечном счете в фотоны и нейтрино (у и v). Когда температура снизилась до 5 • 109 К, аналогичная участь постигла электроны и позитроны. При этой температуре из-за недостатка энергии прекратилось рождение электронов и позитронов v+v -*- e+-f-e—, а аннигиляция продолжалась. Так что все пары электрон—позитрон тоже превратились в фотоны и нейтрино. Если бы частиц и античастиц было в точности поровну, то после аннигиляции ничего, кроме фотонов и нейтрино, во Вселенной не осталось бы. На наше счастье, равенство оказалось не совсем точным. Неточность была очень небольшой — на 10б 000 000 частиц оказалось только 99 999 999 античастиц, но благодаря этому несовпадению во Вселенной существует, кроме фотонов и нейтрино, еще и вещество. Из него построены звезды и галактики, планеты и мы сами. Причины этой удивительной асимметрии в числе частиц и античастиц до сих- пор непонятны. Неизвестно также и почему в нашей Вселенной имелся избыток частиц над античастицами, а не наоборот. Хотя самые новейшие достижения теории как будто бы проливают тут некоторый свет. Теория предсказывает, что все элементарные частицы рано или поздно распадаются и что 18
есть небольшая асимметрия в вероятности распада частиц и античастиц. В первые мгновения жизни Вселенной эта небольшая асимметрия могла бы привести к отклонению от первоначального равенства числа частиц и античастиц, и, следовательно, загадка разрешается. Но эта теория еще не получила должного подтверждения. Критический для ее проверки эксперимент по наблюдению распада протона идет в наши дни*. Как бы то ни было, в дальнейшей эволюции Вселенной нас особенно волнует судьба именно этого небольшого избытка частиц. ПЕРВАЯ СЕКУНДА Вернемся к первой секунде, когда аннигиляция протонов и нейтронов уже произошла, а электронов и позитронов еще не начиналась. В это время идет процесс взаимных превращений протонов и нейтронов, уцелевших после аннигиляции, друг в друга: р+е~ ->- п+и, п+е+ —*- р+яГ". Скорость этих реакций зависит от постоянной слабого взаимодействия aw. Кроме того, поскольку масса нейтрона немножко больше, чем масса протона (помните, на 2,5 электронные массы?), превращение протона в нейтрон требует затраты энергии. Поэтому нейтроны превращаются в протоны с большей вероятностью, чем идет обратный процесс. С понижением температуры разница еще более усиливается. И когда эти реакции прекращаются совсем, то на нейтроны приходится только 15% общего числа протонов и нейтронов. В это время температура падает уже до 1010 К и начинают образовываться ядра легких элементов. Прочность ядер зависит от постоянной сильного взаимодействия as. При as=l энергия связи частиц в ядре соответствует энергии теплового движения при температуре 1010 К. Пока температура была выше, возникающие ядра тут же разваливались под ударами энергичных частиц. Когда температура упала ниже 1010 К, энергии частиц стало недостаточно для разрушения ядер. Важно отметить, что ядро изотопа гелия 2Не, состоящее из двух протонов, неустойчиво. Поэтому гелий в реакции р + р —»-2Не не образуется. Синтез ядер * См. статью А. Семенова «Возможно ли великое объединение?», «Химия и жизнь», 1983, № 6.— Ред. гелия идет другим путем в цепочке реакций: р+п —^D + Y, D + D —-Т + р или D + D —-3Не + п, 3Не + п —^Т + р, T+D— п + 4Не. На этом цепочка обрывается, так как ядра с массами 5 и 8 неустойчивы. Довольно быстро все нейтроны (а их было, напомним, 15%), объединяются с равным числом протонов в ядра гелия 4Не. Позже оставшиеся протоны образуют с электронами атомы водорода. И вот вам, пожалуйста, состав массы первичного вещества: 70% водорода и 30% гелия. Именно в таком соотношении находят сейчас водород и гелий на Солнце и в других звездах, и это наблюдение служит важнейшим подтверждением правильности восстановленной картины. Через 300 секунд температура падает уже настолько, что реакции ядерного синтеза прекращаются. Синтез элементов, более тяжелых, чем гелий, произойдет гораздо позже, уже после формирования звезд. При t>5 минут и в течение примерно миллиона лет ничего существенного в природе не происходит: Вселенная заполнена гелиево-водородной плазмой (смесью из ядер водорода и гелия и свободных электронов) и продолжает расширяться. ПЕРВЫЙ МИЛЛИОН ЛЕТ Примерно через миллион лет температура падает до 3000 К. В этих условиях уже могут существовать атомы. Прочность атомов зависит от силы электрического притяжения электронов к ядру и, значит, от величины постоянной электромагнитного взаимодействия ае- Для того чтобы разрушить атом, нужно затратить значительную энергию. Если раньше свободные частицы ею обладали, то теперь, при температуре 3000 К, их тепловой энергии уже недостаточно, чтобы разрушить атом. Раньше атомы, случайно образовывавшиеся при столкновении электронов с ядрами, тут же снова распадались, теперь они сохраняются. Этот процесс называют в физике рекомбинацией. В результате рекомбинации образуются атомы водорода и гелия. Вместо плазмы Вселенную теперь заполняет облако газа, состоящего из этих элементов. Его плотность — около 3 • 10~21 г/см3. Одновременно происходит еще одно очень важное событие — Вселенная становится прозрачной для фотонов. 19
До этого фотоны интенсивно взаимодействовали с плазмой и длина их пробега из-за поглощения и рассеяния была невелика. Теперь свет получил" возможность свободно путешествовать внутри газового облака. По мере расширения Вселенной длина световых волн увеличивается. Поэтому частицы света, испущенные в тот момент, дошли до нас в виде радиоволн сантиметрового диапазона. Эти радиоволны и были обнаружены в наши дни в виде реликтового излучения. ПЕРВЫЙ МИЛЛИАРД ЛЕТ После образования облака из атомов водорода и гелия во Вселенной начинают формироваться галактики и звезды. Под действием сил тяготения вещество собирается в сгустки. При сжатии этих сгустков температура повышается и снова приближается к 107 К. Снова становятся возможными термоядерные реакции. Благодаря энергии, выделяющейся в этих реакциях, давление в недрах звезды повышается настолько, что уравновешивает силу тяжести. Дальнейшее сжатие звезды прекращается, и устанавливается равновесие. В этом равновесном состоянии звезда может пребывать очень долго — пока весь водород в ходе термоядерных реакций не превратится в гелий. Для звезды вроде нашего Солнца эта стадия может длиться около десяти миллиардов лет. В более массивных звездах температура выше, и они сгорают быстрее. Но в любом случае счет идет на многие миллионы лет. За такой срок в недрах звезд происходят более медленные ядерные реакции, которые не успели пройти за первые секунды в начале эволюции Вселенной. В этих реакциях образуются элементы более тяжелые, чем гелий. При ядерном синтезе в первые секунды цепочка реакций оборвалась на гелии, так как следующие за ним ядра с массой 5 и 8 неустойчивы. В недрах звезд ядра более массивные, чем гелий, рождаются в более сложных реакциях. Например, углерод образуется при тройных соударениях: 4Не+4Не+4Не^,2С+7,7 МэВ. В этой реакции выделяется избыток энергии 7,7 МэВ. Вероятность такого синтеза и, следовательно, распространенность углерода во Вселенной была бы очень мала, если бы ядро 12С не имело резонансного уровня как раз с энергией 7,7 МэВ. Благодаря этому избыточная энергия поглощается, вновь возникшее ядро делается устойчивым, а вероятность реакции образования углерода из гелия сильно повышается. При столкновении ядер углерода с ядрами водорода и гелия в звездных недрах синтезируются все более тяжелые ядра — вплоть до железа. Еще более тяжелые элементы рождаются при взрывах массивных звезд, известных как вспышки «сверхновых». Время жизни массивных звезд не очень велико — десятки миллионов лет. Поэтому те из них, что образовались в первый миллиард лет истории Вселенной, уже давно закончили свой путь, обогатив мир тяжелыми элементами. Солнце и планеты, в том числе и наша Земля, сформировались уже значительно позже из вещества, оставшегося от массивных звезд первого поколения. Происходило это около пяти миллиардов лет тому назад, или примерно 15 миллиардов лет спустя после Большого взрыва. В последующем, уже на Земле, происходило множество интересных событий: формировались континенты и океаны, синтезировались органические вещества, появились первые живые организмы, началась эволюция и, наконец, появился человек и возник разум. Но мы ограничимся в описании истории Вселенной первыми десятью — пятнадцатью миллиардами лет, приведшими к образованию Земли и Солнечной системы. Уже и этого достаточно, чтобы судить о том, как много разных событий должно было произойти, прежде чем возникли условия, необходимые для зарождения жизни. ИГРА В ЧИСЛА ПО-НАУЧНОМУ А теперь пришло время вернуться к вопросу о роли, которую играют фундаментальные числа в нашем мире. Описывая историю Вселенной, мы обращали внимание на ключевые моменты — когда. состояние материи менялось качественно. Это, например, аннигиляция частиц и античастиц при температуре, сравнимой с их энергией покоя тс2; превращение большей части нейтронов в протоны из-за небольшой разности в их массах; рекомбинация плазмы и образование облака из водорода и гелия; рождение галактик и звезд; синтез углерода и других тяжелых элементов. Течение всех этих процессов определяется силами, действующими в при- 20
роде и, значит, зависит от чисел, характеризующих эти силы. Вот он, набор этих замечательных чисел: вся о«а будет заполнена только гелием. Столь же печально кончается попытка уменьшить а5. В этом случае делается thJiMtteHuAs 4 6-10 acdcmfccX i dy^ _Jbr_ ds 1 S&lAH0&&f- /Tie, -i i if \ /Яр /Н-с me Чтобы убедиться в том, что именно эти числа правят во Вселенной, попробуем поупражняться в игре с ними, чтобы посмотреть, к чему приведет их изменение. На первый взгляд ничего особенного не случится ни в структуре, ни в истории Вселенной. Добьемся мы только количественных перемен. Ничего подобного! Изменение этих фундаментальных чисел, как показывают расчеты доктора физико-математических наук И. Л. Розенталя, вызывает не только количественные, но и качественные преобразования и даже катастрофические последствия для Вселенной*. Если сильно уменьшить постоянную тяготения ак, то силы тяготения станут слишком слабыми, из первозданного газового облака не образуются галактики и звезды. Если, наоборот, увеличить а^ то силы тяготения станут слишком велики. Расширение Вселенной быстро сменится сжатием, и она вернется в состояние с бесконечными плотностью и температурой прежде, чем в ней успеет развиться жизнь. Время от начала расширения и до «схлопывания» Вселенной становится меньше пяти миллиардов лет, как только ag делается больше 6 • 1(Г37. Еще в более узких рамках удается менять другие постоянные — так, чтобы все-таки могли синтезироваться углерод, кислород и другие тяжелые элементы. Стоит чуть-чуть (раза в два) увеличить постоянную сильного взаимодействия as, как становится устойчивым ядро изотопа 2Не, и тогда все протоны соединятся в реакции р + р —*• Не, во Вселенной не останется водорода и не возникнет никаких других элементов — * См. статью «Синтез Вселенной» и жизнь», 1981, № 8. — Ред. — «Химия неустойчивым ядро дейтерия D, а ведь цепочка синтеза всех прочих ядер начинается именно с него. И значит, во Вселенной не будет ничего, кроме водорода. Величину asопасно менять в любую сторону еще и потому, что сразу нарушится положение резонансного уровня в ядре углерода 12С. Как следствие — резко снизится скорость образования углерода в звездах. И распространенность этого элемента станет слишком малой, чтобы возникла жизнь. Стабильность ядра дейтерия зависит, кроме того, от разности масс протона и нейтрона: mn—mp= 2,5171^ Энергия связи этих частиц в ядре дейтерия лишь немного больше, чем разность их масс. Ядро дейтерия не распадается потому, что для превращения нейтрона в протон чуть-чуть не хватает энергии. Но если разность масс нейтрона и протона увеличить примерно вдвое, то ядра дейтерия начнут распадаться и ничего, кроме водорода, во Вселенной не образуется. Если уменьшать разность масс этих частиц, то тоже ничего хорошего для нас с вами не получается. В этом случае в первые секунды расширения Вселенной в гелий превратятся не 30% водорода, а почти весь этот элемент, и для последующего горения в звездах его просто не останется. Масса электрона те не может быть существенно увеличена по сравнению с существующей, так как при этом неизбежно уменьшается радиус орбиты электрона в атоме и ядро может захватить электрон, занимающий в атоме водорода самый нижний уровень, и протон тут же превращается в нейтрон: р + е~ —>■ п +v. В результате вместо водорода Вселенная будет заполнена нейтронами и нейтрино. 21
С другой стороны, масса электрона не должна быть и слишком маленькой, чтобы не уменьшилась энергия связи электронов в атомах. Иначе атомы будут легко разрушаться тепловым движением частиц, не произойдет рекомбинации плазмы, не образуются звезды и планеты. Вот в какой хрупкой и тонкой гармонии должны находиться фундаментальные числа, чтобы не разорвалась цепочка событий, завершившихся появлением жизни и разума. По мере развития науки выясняются все новые обстоятельства, которые следует учитывать при вариации мировых постоянных. Теория великого объединения, над которой сейчас трудятся физики, предсказывает нестабильность протона. Время жизни протона по этой теории сильно зависит от постоянной электромагнитного взаимодействия ае. При а^ равной 1/137, протон живет примерно 1030 лет. И некоторые эксперименты как будто подтверждают это предсказание. Если же увеличить ае до 1/80, то время существования протона становится меньше возраста Земли и, значит, жизнь на нашей планете просто не успела бы развиться — ведь протоны входят в состав ядер всех атомов, из которых построен живой организм. ЧИСЛА ПРАВЯТ МИРОМ Итак, мы видим, что структурой нашей Вселенной правят числа. Вспомним, что похожие идеи высказывали еще древние греки — Пифагор и Платон. Конечно, наше понимание процессов, происходящих во Вселенной, ушло далеко вперед. Кроме того, Пифагор и Платон рассматривали числа, определяющие мироздание, в математическом и эстетическом аспектах. В их трудах речь шла о целых числах в начале числового ряда: 1, 2, 3. Но числа, характеризующие структуру нашей Вселенной, выглядят случайными, не выявляя какой-либо математической закономерности или симметрии. Тем не менее, как мы видели, попытка сконструировать Вселенную при других значениях констант дает плохие результаты — вселенные получаются значительно беднее и скучнее нашей. То они построены из одних нейтронов, то из одного водорода, то из одного гелия. Конечно, мы пока еще слишком мало знаем, чтобы исследовать влияние фундаментальных чисел на Вселенную всесторонне. Ведь в предложенной выше игре мы пытались менять каждый раз только одно число, не трогая остальных. Но из того, что нам не удалось сконструировать другую Вселенную, хоть и не похожую на нашу, но столь же богатую элементами, звездами и, возможно, жизнью, вовсе не следует, что это в принципе невозможно. Первые попытки конструирования Вселенной путем одновременного изменения нескольких чисел уже предприняты. Недавно появилась работа сотрудников Института космических исследований докторов физико-математических наук И. Д. Новикова, И. Л. Розен- таля и кандидата физико-математических наук А. Г. Полнарева. В ней проанализирована возможность одновременно изменять два числа — ак и а^ характеризующие тяготение и электромагнитные силы — так, чтобы сохранились условия для развития жизни во Вселенной. Когда одновременно меняются фундаментальные константы, то неприятные последствия, вызванные переменой одной из них, можно попытаться компенсировать изменением другой. Именно таким способом балансирования была выявлена область допустимых значений этих констант, в пределах которой во Вселенной ничего страшного не происходит (см. рис. на с. 23). Чтобы найти границы этой области, авторы работы просчитали результаты изменения двух констант в огромных пределах. Они меняли электромагнитную константу в 105 раз, а константу тяготения — даже в 10*° раз. Они обнаружили, что внутри этой области есть две зоны с приемлемыми условиями. В одной из них как раз и находится наша Вселенная, для которой а^=6 • 1039, аае=1/137. Вторая зона получается при значениях чисел ак^1 и ае»*1. Это означает, что силы тяготения в такой Вселенной будут примерно в 1040 больше, а электромагнитные силы — в 102 раз больше, чем в нашем мире. Поэтому, хотя формально внутри этой второй зоны есть условия, необходимые для образования и существования атомов, звезд, галактик и тому подобного, на самом деле не все наши представления при столь сильном изменении параметров могут оказаться справедливыми в такой необычной Вселенной. 22
На математическом языке изменения чисел Ug и ие могут быть выражены уравнениями, которые на графике, построенном в логарифмических координатах, имеют вид двух прямых и двух кривых. Пересечения этих прямых и кривых ограничивают две области ABCD uA'B'C'D', внутри которых могут существовать вселенные, достаточно богатые разнообразными объектами — атомами, звездами, галактиками — чтобы в них могла развиться жизнь. В одной из этих областей находится и наша Вселенная (обозначенная точкой х), для которой "g=* • Ю~39 и ае=1/137 Но предположим, что все в порядке, все соотношения правильны и такая зона действительно существует. Может ли в этой Вселенной развиться жизнь? Авторы работы высказывают сильное сомнение, поскольку при таких значениях ак и ае характерные расстояния и время, при которых должны проявляться квантовые эффекты, становятся уже настолько велики, что размеры самой Вселенной ненамного превышают квант пространства, а время эволюции Вселенной насчитывает не очень много квантов времени. Поэтому в данном мире не может существовать много разных объектов — ведь объект не может быть меньше, чем квант пространства. И с этими объектами не может произойти много событий, так как одно событие не в состоянии произойти быстрее, чем за квант времени. Следовательно, в этом удивительном мире будет слишком мало времени, чтобы возникло что-либо достаточно сложное. Например, живое существо. Итак, похоже, что одновременное изменение а,, и а( ограничивает область подходящих для жизни условий только той зоной, где существуем мы. АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП Посмотрим еще раз на таблицу наших замечательных чисел. Естественно, возникает вопрос: как же оказались они столь тщательно подобранными, что у нас во Вселенной имеются звезды и галактики, планеты и атомы, миллиарды лет стабильно горит Солнце, словом, есть все необходимое для развития жизни и разума? Для ответа на этот вопрос придется вспомнить еще один тезис древней науки. Когда-то считали, что человек — царь природы и весь окружающий мир создан специально для него. Эта идея — конечно, за исключением акта божественного творения — возродилась в современной астрофизике в виде «антроп- ного принципа», сформулированного в последние десятилетия английскими и советскими теоретиками. Этот принцип состоит в том, что числа, определяющие структуру нашей Вселенной, выглядят именно так, а не иначе' потому, что существуем мы — люди. Ведь только при этих значениях констант структура и история Вселенной допускают развитие жизни и появление разума. Поскольку мы пока еще не знаем, что происходит при рождении Вселенной, когда формально плотность и температура стремятся к бесконечности, можно предполагать, что в этот момент мировые постоянные изменяются по каким-то еще неоткрытым законам. И возможно, после бесконечного перебора и неудачных попыток наконец-то получается то редкостно счастливое сочетание, при котором возникает именно наша Вселенная, идеально подходящая для того, чтобы в ней развилась жизнь и возник разум. Такая замечательная Вселенная... ЧТО ЧИТАТЬ ОБ ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ Розенталь И. Физические закономерности и численные значения фундаментальных постоянных.— Успехи физических наук, 1980, т. 121, с. 239. Вайнберг С. Первые три минуты. M.: Энерго- издат, 1981. Новиков И., Полнарев А., Розенталь И. Численные значения фундаментальных постоянных и антропный принцип.— Известия АН Эстонской ССР, серия физика — математика, 1982, т. 31, № 3, с. 284. Новиков И. Д. Эволюция Вселенной. M.: Наука, 1983. 23
Чем металл отличается от неметалла? В старину это казалось совершенно ясным: металлы обладают характерным «металлическим» блеском, легко куются... Потом физики обратили внимание на то, что металлы хорошо проводят электричество, а химики установили, что металлы обладают способностью вступать в характерные химические реакции. Но по мере накопления знаний о химических и физических свойствах веществ их деление на металлы и неметаллы становилось все более и более условным, и вопрос «чем металл отличается от неметалла?» стал сродни вопросу «чем живое отличается от неживого?»... В самом деле, «металлическим» блеском обладают не только металлы; многие металлы совершенно невозможно ковать; иногда в химические реакции, характерные для металлов, вступают явные неметаллы, и наоборот. Был момент, когда физики, казалось, спасли положение, предложив считать металлами все вещества, электропроводность которых имеет определенный порядок величины и возрастает с уменьшением температуры, а иногда близ абсолютного нуля становится вообще бесконечно большой (это явление назвали сверхпроводимостью). Но вот была высказана гипотеза, согласно которой «металлической» проводимостью (и даже сверхпроводимостью) могут обладать и органические вещества — казалось бы, типичные неметаллы. А когда такие вещества были действительно получены, грань между металлами и неметаллами и вовсе стала условной. В статье, которую вы сейчас прочтете, рассказывается об исследованиях, приведших к синтезу веществ, обладающих электрофизическими свойствами металлов, но в химическом отношении не имеющих с металлами порой ничего общего. Металл из неметалла Доктор химических наук М. Л. ХИДЕКЕЛЬ, Л. М. ГОЛЬДЕНБЕРГ Металлы обладают многими замечательными свойствами: ковкостью и пластичностью, часто — твердостью, термической и коррозионной устойчивостью; для них характерна высокая тепло- и электропроводность; многие металлы и их сплавы при очень низкой температуре становятся сверхпроводниками, то есть вообще перестают оказывать сопротивление току. С древнейших времен люди совершенствовали способы добычи и переработки металлов и их сплавов, стремясь получать материалы с новыми свойствами, удовлетворяющими запросы практики. Полимеры несколько поколебали уверенность в незаменимости металлов: современные синтетические материалы не только с успехом конкурируют с металлами, но порой и сами оказываются незаменимыми. Но до недавнего времени казалось маловероятным, чтобы удалось синтезировать материал, обладающий одним из основных свойств всякого настоящего металла — высокой электропроводностью, возрастающей с понижением температуры. Тем более трудно было себе представить, чтобы когда-либо удалось создать неметаллический сверхпроводник. Тем не менее за последнее десятилетие задача была решена: сейчас получены синтетические металлы (в том числе и обладающие свойствами сверхпроводников). Это в первую очередь так называемые комплексы с переносом заряда и ион-радикальные соли, образованные органическими, координационными и. полимерными соединениями. СЕКРЕТЫ ЗАБЫТЫХ ВЕЩЕСТВ Пытаясь изготовить золото, алхимики синтезировали множество веществ. Некоторые из них стали обычными реактивами современной химии. Но, видимо, большая часть продукции экспериментального творчества алхимиков незаслуженно канула в Лету. Вместе с тем не исключено, что многие алхимические произведения могут представить интерес и для науки нашего времени. В 1974 г. группа канадских химиков занялась изучением так называемого «золота алхимиков» — продукта действительно золотистого цвета, но не имеющего, конечно, ничего общего с золотом. Было установлено, что одно из содержащихся в этом продукте соединений имеет состав Hg28f)AsF6. Результат исследования этого соединения оказался сенсационным: соединение, известное по крайней мере три столетия, оказалось... синтетическим металлом с проводимостью 8000 Ом"^см-1! В нем ртуть образует полимерные цепочки со связями металл — металл, причем расстояние между атомами Hg равно 2,64 А, что существенно меньше, чем в металлической ртути C,005 А). Еще в 1810 г. были синтезированы тетра- цианоплатинатные соли K2Pt(CNLCl03 * • ЗН20 и K2Pt(CNLBr03 • ЗН20. Лишь в'работах последних лет, проведенных в Институте химической физики АН СССР, было впервые установлено, что эти комплексы пред- 25
ставляют собой проводники, которые при понижении температуры переходят в сверхдиэлектрики — вещества с необычайно большой диэлектрической проницаемостью. Вместе с недавно полученными аналогичными соединениями, обладающими электрофизическими характеристиками металлов, они послужили объектами многочисленных исследований ученых разных стран. В 1910 г. был синтезирован неорганический полимер — политиазил (SN)X; лишь спустя много лет было обнаружено, что этот полимер имеет полупроводниковые свойства. В 1972 г., анализируя перспективы получения сверхпроводников на основе полимерных соединений, сотрудники Института химической физики указали на необходимость изучения кристаллического политиазила как возможного1 синтетического металла; действительно, в 973 г. группой американских физиков было показано, что кристаллы этого сильно анизотропного полимера проявляют проводимость металлического типа, а в 1975 г. было обнаружено, что (SN)X переходит в сверхпроводящее состояние при 0,26 К... Как видим, среди этих первых представителей синтетических, или молекулярных, металлов еще нет ни одного органического соединения. Возникает вопрос: случайно ли это? В неорганическом мире металлическое состояние представляет цобой общее явление: оно характерно для 3/4 всех простых веществ, образуемых элементами Периодической системы, некоторых их производных и многих сплавов. Это объясняется тем, что в таких соединениях электроны способны свободно перемещаться по кристаллической решетке, образуя так называемый «электронный газ», как раз и создающий металлический тип проводимости. Напротив, в мире органических соединений до работ Последних лет металлическое состояние не наблюдалось, несмотря на многочисленные попытки. Лишь в плоскости Шкала проводимости различных материалов (ТМТСФ — тетраметилтетраселенафулъвален, ТСТ — т ет раселенатетрацен ) ароматических колец графита уже довольно давно была обнаружена высокая проводимость металлического типа, которая обеспечивалась развитой системой сопряженных пи-электронов; все же обычные органические (в том числе и координационные, и полимерные вещества) представляют собой диэлектри ки или, в лучшем случае, полупроводники — электропроводность органических веществ чаще всего не превышает 10~17 Ом-1 см-1. Валентные электроны органических молекул не очень-то склонны покидать свои насиженные места... Интересной страницей в истории органической химии служат попытки получить синтетические металлы путем вытеснения металлами органических радикалов, например из галоидалкилов. С точки зрения современных представлений эти исследования были основаны на надежде, что нес паренные электроны свободных органических радикалов окажутся в твердой фазе достаточно подвижными. Но первые попытки такого рода привели к иному результату — к открытию новых органических реакций: свободные радикалы неудержимо сдваивались, и их неспаренные электроны вновь оказывались вовлеченными в устойчивые ковалентные связи. В этом смысле не дали ничего нового и последующие синтезы стабильных свободных радикалов: эти вещества оказывались, как правило, парамагнитными диэлектриками, а не органическими металлами, хотя некоторые из них и обладали характерным металлическим блеском (например, а,а-дифенил-р-пикрил- гидразил). Ничего не поделаешь: неспаренные электроны упорно локализовались на отдельных молекулах, а в твердой фазе упорно не желали двигаться. Казалось, для пессимизма создана прочная основа... ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ Подход к решению проблемы синтеза органических металлов был сложным и длительным. Успех пришел не сразу, ему предшествовала разработка теоретических и экспериментальных основ получения органических полупроводников, выполненная совместными усилиями ученых многих стран мира 26
(СССР, США, Японии). Эти исследования привели к синтезу ряда практически важных полупроводящих материалов органической природы; химия и физика органических полупроводников открыли также путь к новому пониманию и некоторых биологических явлений. Вместе с тем синтез органических полупроводников оказал стимулирующее влияние и на поиск органических металлов и сверхпроводников. Так, в начале 60-х годов у химиков особую известность получила работа У. Литтла, предположившего, что в некоторых органических макромолекулах (а именно в длинных полимерных цепях, имеющих развитую систему сопряженных связей и несущих в качестве заместителя остатки красителей) может возникать не только свойственная металлам электронная проводимость, но и сверхпроводимость, да еще при температурах существенно выше комнатной. Но в те времена синтез таких молекул казался почти неразрешимой задачей; добавим к этому, что, по теоретическим соображениям, одномерное металлическое состояние должно было быть очень неустойчивым, а молекулы типа, предложенного Литтлом, могут рассматриваться как квазиодномерные (то есть «как бы» одномерные, поскольку толщина молекулярной цепочки не может быть равной нулю). Но нельзя ли создать модель Литтла, заменив полимерную цепочку системой, образующей молекулярный кристалл^ Таким вопросом задались сотрудники Института химической физики, решив вести поиск среди органических комплексов с переносом заряда и ион-радикальных солей. Среди этих соединений уже были найдены полупроводники; и все же свойства таких систем были еще практически не исследованы. Анализ показал, что неудачи, преследовавшие исследователей при попытках синтеза органических металлов, конечно, не были случайными. Большинство твердых органических соединений представляют собой диэлектрики и реже полупроводники — прежде всего из-за того, что в молекулярных кристаллах отдельные частицы связаны друг с другом относительно слабыми силами Ван- дер-Ваальса, не способными, так сказать, сдвинуть электроны с насиженных в молекулах мест. Этот вывод как раз и позволил сформулировать особенности, которыми должны были обладать органические металлы. Во- первых, претенденты на звание органических металлов должны были обладать максимально плотной упаковкой, характерной для традиционных металлов (как только расстояния между частицами окажутся существенно меньше ван-дер-ваальсовых, энергия связи между ними резко возрастет). Во-вторых, молекулы органических металлов должны были содержать достаточно протяженные системы сопряжения. В-третьих, система должна была содержать достаточное число носителей тока, способных перемещаться по сопряженным связям. И вот в середине 60-х годов в Институте химической физики была начата интенсивная работа над темой «Исследование в области потенциальных органических сверхпроводников». Вскоре после начала этих исследований нами были получены в виде кристаллов квазиодномерные органические комплексы с переносом заряда, которые вели себя то как диэлектрики, то как проводники: при относительно высоких температурах эти соединения были квазиодномерными металлами, а при понижении температуры до определенной величины органический металл становился сверхдиэлектриком. Это уже был первый важный успех. Но довольно быстро выявились и основные проблемы нового научного направления. Конечно, и их формулировка, и подходы к их решению зависели от специальности тех, кто ими занимался, — были то физики или химики-теоретики, физики-экспериментаторы или химики-синтетики. В частности, перед химиками возникал ряд взаимозависимых задач. А именно, химикам следовало научиться: получать соединения с металлическими свойствами, стабильными хотя бы в ограниченном диапазоне температур; преодолевать теоретически предсказанную нестабильность металлического состояния реальных квазиодномерных систем и получать органические металлы, сохраняющие свои свойства вплоть до самых низких температур; превращать органические металлы в орга- * нические полупроводники; превращать органические металлы в диэлектрики и сверхдиэлектрики; превращать органические металлы в сверхпроводники. Помимо всех этих проблем, носящих чисто научный характер, конечно, была еще одна, последняя по счету, но не по значимости: найти пути использования органических металлов в практических целях. И сейчас уже можно утверждать, что все эти проблемы разрешимы. КАК СИНТЕЗИРОВАТЬ МЕТАЛЛЫ В ходе упомянутых выше работ были не только получены соединения с металлической проводимостью — удалось сформулировать и общие критерии, позволяющие планировать синтез органических металлов. Рассмотрим основные особенности строения комплексов с переносом заряда. Эти комплексы состоят из взаимодействующих между собой доноров (D) и акцепторов (А) электронов. В результате такого межмолекулярного взаимодействия переносится электронная плотность, увеличивается протяженность электронной системы, и в предельном случае могут возникать сильно ионизированные соединения, состоящие из ион-радикалов (D + и А ~), — это и естьупоминав- U
шиеся ион-радикальные соли. Близко к этому классу примыкают и ион-радикальные соли, образованные ион-радикалом и обычным ионом с противоположным зарядом (проти- воионом X), например катион-радикальная соль D+X—. Для обоих классов соединений характерна структура, в которой компоненты — и доноры, и акцепторы электронов — упакованы в стопки или цепочки; о подобных кристаллах как раз и говорят, что они ква- зиодномерны, подразумевая под этим, что расстояния между молекулами в стопке существенно меньше, чем между стопками. Для получения металлической проводимости пригодны только регулярные стопки, в которых молекулы находятся на равных и близких друг к другу расстояниях: принцип наиплотнейшей упаковки (характерный для обычных металлов) выполняется здесь в квазиодномерном варианте. И если молекулы содержат неспаренные электроны, то такое строение обеспечивает сильное перекрывание их орбиталей, в результате чего ток оказывается способным протекать вдоль стопки (цепочки). Но есть опасность, что вместо регулярной структуры самопроизвольно получится (и чаще всего получается) структура, в которой донор и акцептор не разделены, а находятся в одной стопке; в таком случае металлическая проводимость уже не реализуется. Преодолеть эту трудность можно, уменьшив взаимодействие доноров с акцепторами с тем, чтобы сделать конкурентоспособным взаимодействие доноров с донорами и акцепторов с акцепторами, например изменяя либо размеры противоиона или акцептора, либо их форму. Поскольку же компоненты проводящей стопки (цепочки) должны быть расположены на минимальных расстояниях друг от друга, управлять этой особенностью структуры органического металла можно, в частности, изменяя размер противоиона или повышая давление. Замечательно, что перенос электрона от донора к акцептору должен быть лишь частичным: так, катион-радикальные соли, в которых произошел полный перенос электрона, оказываются диэлектриками, в то время как соединения с частичным переносом электрона представляют собой органические металлы. Теоретически это было показано членом- корреспондентом АН СССР А. А. Овчинниковым, а экспериментально подтверждено советскими, американскими и японскими исследователями. В настоящее время сформулированы также полуэмпирические правила, связывающие окислительно-восстановительные потенциалы донора и акцептора с их способностью служить основой для синтеза органических металлов. НЕ ТОЛЬКО ПРОВОДНИКИ Все органические металлы, о которых до сих пор говорилось, теряли проводимость Типы упаковки кристаллов комплексов с переносом заряда и ион-радикальных солей: а — доноры и акцепторы электронов перемешаны друг с другом, соединение представляет собой диэлектрик; б — доноры и акцепторы образуют регулярные стопки, соединение обладает высокой проводимостью; в — альтернированная стопка (молекулы тримеризованы), соединение имеет низкую проводимость после того, как температура понижалась до определенного предела: после этого соединение становилось диэлектриком. Так можно ли вообще получить органический металл, стабильный вплоть до самых низких температур, когда способна возникнуть и сверхпроводимость? Утвердительный ответ на этот вопрос дали результаты исследований, выполненных в СССР, в Институте химической физики, а также в США на соединениях разных типов; несомненно, что это было крупным достижением. А несколько лет назад группа датских и французских исследователей, используя электрохимический метод, синтезировала первые органические сверхпроводники. Ими оказались соединения на основе тетраметилселенафульвалена (ТМТСФ) состава (ТМТСФJХ, где Х = СЮ4, PF6, AsF6, TaFe, SbF6, FS03, Re04. При комнатной температуре проводимость этих соединений равна примерно 400—800 Ом-!см—', а при понижении температуры растет, достигая перед переходом металл — диэлектрик величины 105 Ом-"""'см-1- Было обнаружено, что все соединения этого типа, исключая перхлорат, претерпевают переход металл — диэлектрик при температурах от 12 до 180 К, но при повышенном давлении этот переход подавляется, и в районе 1 —1,5 К вещества переходят в сверхпроводящее состояние; перхлорат же обладает сверхпро- 26
водящими свойствами и при атмосферном давлении. Было отмечено также, что давление приводит к повышению размерности системы — ее превращению из квазиодномерной в квазидвумерную. Органическим сверхпроводникам еще не исполнилось и трех лет, и можно надеяться на бурный рост младенца. Интригуют опубликованные, но не подтвержденные до сих пор данные о том, что получен органический металл с температурой сверхпроводящего перехода 12 К. Выяснилось также, что для получения органических сверхпроводников, как и для получения органических металлов, нужна оптимальная степень переноса заряда. Так, исходя из одного и того же вещества, в Институте химической физики удалось получить как сверхпроводник, так и диэлектрик. В 60-х годах было синтезировано много органических полимеров, содержащих разветвленные системы сопряженных пи-связей. Однако проводимость этих полимероа оказалась невысокой: в большинстве случаев они представляли собой либо диэлектрики, либо полупроводники. И лишь в 1977 году были получены принципиально новые результаты в области органических полимеров: при обработке пленок, изготовленных из полиацетилена, сильными восстановителями или окислителями (донорами или акцепторами электронов) происходят драматические изменения проводимости. Например, если пленку цис- полиацетилена обрабатывать нафталидом натрия, иодом, бромом или пятифтористым мышьяком, ее проводимость возрастет от 10-9 Ом !см ! до -500 Ом^см-1. Таким образом, после простой химической операции полиацетилен становится металлом. Это похоже на то, как путем легирования кремнию или германию придаются новые электрофизические свойства. К настоящему времени на основе ацетилена, бензола, пиррола, тиофена и некоторых других веществ получены органические полимеры с металлоподобной проводимостью. Интересна также возможность получения проводящих пленок, нанесенных на различные поверхности (диэлектриков, полупроводников, металлов). В частности, в Институте химической физики разработан фотоэлектрохимический метод синтеза легированных пленок пиррола, нанесенных на полупроводники. Можно также наносить проводящие пленки полиацетилена на неорганические и органические проводники и диэлектрики, придавая им различную форму. Новые материалы и связанные с ними новые возможности бросают вызов традиционным технологиям. Вместе с тем можно надеяться на появление специфических областей применения синтетических металлов. Так, сегодня все больше и больше говорят о возникновении новой научно-технической дисциплины — органической электроники, полагая, что электроника относительно близкого будущего станет широко использовать органические материалы. Особенно привлекательна возможность использования органических соединений для создания систем записи информации, источников тока, преобразователей энергий солнечного света, антистатических покрытий, электрохромных устройств. Для технологии существенно, что большинство проводящих полимеров весьма дешевы (соответствующие мономеры зачастую представляют собой продукты основного органического синтеза), имеют малую плотность, в ряде случаев показывают высокую коррозионную стойкость, пластичность. А если относить проводимость к единице веса, то окажется, что проводящие полимеры не слишком сильно отстают от металлов, обладающих наибольшей электропроводностью. Не следует, конечно, думать, что в ходе создания и внедрения в практику органических металлов все идет гладко, не возникает никаких проблем и затруднений. Тем не менее можно надеяться на то, что уже в ближайшие годы будут достигнуты очень важные для практики результаты. Из писем в редакцию Ароматика без бензола К ароматическим соединениям относятся не только вещества, в молекулах которых содержатся бензольные циклы, но и многие небензольные соединения. Это — хрестоматийная истина. Еще в 1961 году в таком распространенном и авторитетном издании как «Краткая химическая энциклопедия» (т. I, с. 287) ароматическим системам дано четкое определение — это циклические системы, характеризующиеся тем, что все их атомы принимают участие в образовании единой сопряженной системы, я-электроны которой образуют устойчивую, так называемую замкнутую, электронную оболочку. Однако в недавно вышедшем учебнике для студентов педагогических институтов (В. В. Перекалин, С. А. Зонис. Органическая химия. М.: Просвещение, 1982) на с. 344 категорически утверждается следующее: «Ароматические соединения представляют собой большую группу карбоциклических веществ, содержащих бензольное ядро, которое является их непременным структурным элементом». Подобное утверждение тем более странно, что далее (на с. 463) в учебнике есть глава «Небензольные ароматические соединения», один заголовок которой опровергает предыдущее утверждение авторов... Все это может вызвать только недоумение у будущих преподавателей. Доцент Р. Г. БЕЙМЕС, Кемерово 29
Практика Новое слово в технологии: химические реакторы сжатия В современной химической технологии для подвода тепла в аппарат, где реагируют газы, применяют несколько традиционных способов. Это нагрев через стенку реактора, смешение газов с горячим теплоносителем, сжигание части реагентов. Недавно в Институте нефтехимического синтеза АН СССР им. А. В. Топчиева предложен еще один метод нагрева — быстрое сжатие реакционной смеси поршнем. Возьмем некую бимолекулярную реакцию, протекающую в газовой фазе при атмосферном давлении и температуре 1000 К. Если ввести те же реагенты в химический реактор сжатия тоже при атмосферном давлении и температуре около 700 К, разбавить их инертным газом (это необходимо для снижения теплоемкости смеси) в 10 раз и сжать поршнем (степень сжа- но-посту нательные движения внутри цилиндра-реактора (с частотой 10—20 Гц), поршень сжимает реагенты поочередно в верхней и нижней частях аппарата. При сжатии исходные компоненты успевают прореагировать, а при обратном ходе поршня готовый продукт выбрасывается из реактора. Высочайшая скорость реакций, а следовательно, и производительность оборудования — важное, но не единственное достоинство химического реактора сжатия. Поскольку реакционное пространство чрезвычайно однородно — и по химическому составу смеси, и по давлению, и по температуре, селектив- Рабочий цикл химического реактора сжатия свободнопоршневого типа Цили^ т &4а l>frklVf. Области давлений и температур при использовании методов традиционной химической технологии A), плазмохимии B), химии сверхвысоких давлений C) и импульсного сжатия D) тия 50), то в момент максимального сжатия давление в реакторе достигнет 161 атм, а температура — 2176 К. Только благодаря повышению температуры скорость процесса возрастет в 245 раз по сравнению со скоростью в обычном реакторе, а вследствие сжатия и, значит, у вел иче ния концентраци и реагентов (несмотря на предварительное разбавление) добавится еще один выигрыш в скорости — в 259 раз. Результат заманчив. Однако тут же появляется отрезвляющее соображение: каким должен быть реактор, способный выдержать такое давление, такую температуру? Конеч но, прочным, но в общем-то самым обыкновенным. Весь фокус в том, что такт сжатия, во время которого столь сильно возрастают нагрузки внутри аппарата, длится мгновение, меньше сотой доли секунды. Совершая возвратность процесса близка к теоретической. Поскольку высокотемпературные режимы длятся лишь доли секунды, стенки аппарата не перегреваются, они даже холоднее, чем у обычных реакторов. Значит, меньше угроза коррозионных разрушений, меньше опасность образования коксовых и других подобных отложений на внутренних поверхностях реактора. Значит, выше надежность оборудования, меньше межремонтные сроки. Впрочем, последнее достоинство новых аппаратов — это пока прогноз. В промышленности их еще нет. Есть лишь исследовательские установки, например для гидродеалкилиро- вания толуола в бензол. Но на них уже получены весьма обнадеживающие результаты. «гХимическая промышленность», 1983, № 8, с. 13—16 30
Как избавиться от фтора В производстве фосфорных удобрений образуется огромное количество отхода — фосфогип- са: 5 т на тонну Р205 (в виде фосфорной кислоты). Утилизация этого отхода, который скапливается в отвалах и загрязняет окрестности заводов,— важнейшая задача химической промышленности. А одно из самых эффективных решений — переработка фосфогипса в серную кислоту, необходимую многим производствам, в том числе и производству фосфорных удобрений. В технологии получения серной кислоты из фосфогипса, как, впрочем, и в других схемах утилизации фосфогипсовых отвалов, непременно должно быть предусмотрено обесфторивание. В Научно-исследовательском институте по удобрениям и инсектофунгицидам (НИУИФ) предложен способ удаления фтора — термическая обработка влажного подкисленного (рН 1,8—2,2) фосфогипса при температуре 300°С в течение получаса. Такая обработка позволяет удалить до 95% содержащегося в фосфогипсовых отвалах фтора. *Химическая промышленн ость», 1983, № 7, с. 32, 33. Точный и быстрый анализ В ЦНИИ черной металлургии им. Бардина (Москва) разработан экспрессный метод определения С02 в известняках, доломитах, магнезитах в диапазоне концентраций от 0,1 до 20%. Метод основан на разложении минералов в разбавленной азотной кислоте A:10) и количественном определении С02 ку- лонометрическим титрованием на анализаторе АН-7529. В качестве стандартных образцов использованы углекислые соли кальция и магния ч. д. а. Для разложения карбонатных пород разработан стеклянный сосуд разъемной конструкции — на шлифах. Новый метод значительно повышает точность и быстроту анализа. «Заводская лаборатория», _ 1983, № 7, с. 16, 17 Солнечный метанол Появилось сообщение о новом способе получения метанола — электролитическом. Метанол образуется при электролизе раствора сульфата натрия с растворенной в нем углекислотой: С02 + 6е + 6Н ^—*-СН3ОН+ Н20 В качестве источника энергии для этой электрохимической реакции используется солнечное излучение, которое преобразуется в электрический ток полупроводниковым электродом из арсенида галия. "Science News", 1983, № 23, с. 366 Нитинол вращает колеса Проволока из никель-титанового сплава нитинол а «запоминает» свою изначальную геометрическую форму и возвращается к ней при изменении температуры. Это свойство металла предлагают использовать в новом преобразователе тепловой энергии в механическую. Преобразователь представляет собой электрогенератор с нитиноловой обмоткой, которая при нагревании приводит во вращение колеса ротора. ''Newsweek1' 1983, № 19, с. 3 Что можно прочитать в журналах О предпосылках создания металлургического производства нового типа («Вестник АН СССР», 1983, № 7, с. 25—34). О применении межфазного катализа в химии ароматических соединений («Известия СО АН СССР. Серия химических наук», 1983, № 9, с. 11 — 19). О металлических кластерах в полимерных матрицах («Успехи химии», 1983, вып. 8, с. 1350— 1363). Об экстракции меди из аммиачных растворов («Журнал прикладной химии», 1983, № 8, с. 1730—1734). О влиянии обработки поверхности полимеров тлеющим разрядом и другими физическими методами на адгезию вакуумно- осажденных пленок металлов («Физика и химия обработки материалов», 1983, № 4, с. 102— 104). О математической модели процесса вулканизации полимерных покрытий на тканях в условиях конвективного теплообмена («Известия вузов. Химия и химическая технология», 1983, вып. 7, с. 869—873). О термодинамических условиях самопроизвольного диспергирования тел («Вестник Ленинградского университета», 1983, № 10, с. 38—49). О тампонировании скважин в сложных условиях («Разведка и охрана недр», 1983, № 8, с. 26— 30). О нанесении водно-воздушных пен на дражных полигонах («Известия вузов. Горный журнал», 1983, № 6, с. 24—27). Об уменьшении загрязнения атмосферы отходящими газами парогенераторов («Нефть, газ и нефтехимия за рубежом», № 3, с. 30—36). О защитных экранах из полимерных материалов в строительстве прудов-накопителей («Гражданское строительство. Инженерные сооружения и охрана окружающей среды», 1983, № 2, с. 17—19). Об окрашивании поверхности пластмасс при отделке магнитофонов («Техническая эстетика», 1983, № 7, с. 29). О применении на судах градирен с подвижной насадкой («Холодильная техника», 1983, № 7, с. 24—28). О ремонте и изготовлении деталей машин наставлением полиамида («Пластические массы», 1983, № 7, с. 50, 51). Об определении перевариваемо- сти кормов in vitro («Животноводство», 1983, № 8, с. 37, 38). О влиянии микроэлементов на растения табака («Защита растений», 1983, № 8, с. 24). О декоративной отделке тульских ружей («Охота и охотничье хозяйство», 1983, № 6, с. 20, 21). 31
Сорок лет назад, в январе 1944 года, войска Ленинградского, Волховского и 2-го Прибалтийского фронтов при поддержке кораблей Краснознаменного Балтийского флота начали победоносное наступление, в результате которого были разгромлены фашистские армии группы «Север» и окончательно снята длившаяся 900 дней блокада Ленинграда. Если собрать то, что написано об этой трагической эпопее, получится гигантская книга, каждая страница которой будет повествовать о мужестве и выдержке, стойкости и любви к жизни. Публикуемые ниже воспоминания участника обороны Ленинграда открывают одну из мало известных страниц ее истории — об участии химиков в спасении родного города. 32
«Город не горит...» Двадцать девятого августа 1941 года фашисты перерезали последнюю железную дорогу, связывавшую Ленинград с центром страны. Город был окружен. Неделю спустя «Юнкерсам» удалось прорваться к его центру, первые бомбы упали на Невский проспект. Это был первый массированный налет. Бомбить Ленинград захватчики пытались и раньше. Сигнал воздушной тревоги впервые прозвучал в ночь на 23 июня. Однако тогда атаку удалось отбить, один стервятник был сбит, экипаж взят в плен... Теперь же, завладев ближними аэродромами, устроив под боком у густонаселенного города-красавца позиции дальнобойной артиллерии, гитлеровцы приступили к его методичному уничтожению. В ход пошли фугасные снаряды, тяжелые бомбы, бомбы замедленного действия... Главная ставка, однако, делалась не на эти средства. Фашисты понимали, что никаких фугасок не хватит на то, чтобы сравнять с землей такой громадный город. Пожары — вот на что они рассчитывали. На каждую сброшенную фугасную бомбу приходилось более тридцати «зажигалок». Эти небольшие, но дьявольски ко- , варные изделия хорошо помнит каждый, кому доводилось по ночам дежурить на крышах. Зажигательная бомба весила всего килограмм, их сбрасывали кассетами, сериями. Корпус из электрона (горючего легкоплавкого сплава алюминия с магнием), начинка из липкого состава, который немцы называли «доннерит- желатин» — громовой студень. Пробивной силы «зажигалки» вполне хватало, чтобы прошить железную крышу. Потом, на чердаке, срабатывал взрыватель — и «желатин» вместе с плавящейся, тоже горящей оболочкой расплескивался кругом, прилипал к стропилам, зажигал их. На это самое — на деревянные стропила домов, сооруженных задолго до эпохи железобетона, в сущности, и нацеливалась вражеская авиация. На окраинах Ленинграда, правда, хватало и целиком деревянных строений, однако основная застройка была каменной. Если не считать стропил... Такие дома начинали гореть сверху. Пожарные команды во время массированных налетов поспеть всюду не могли, да и воды не хватало (а ближе к зиме водопровод и вовсе замерз — холода начались необычайно рано). Неизбежный, с точки зрения фашистского командования, исход событий должен был быть таким: дома, загораясь друг от друга, порождают огненный смерч; их жители, терроризированные обстрелами, измученные голодом, мечутся в панике, мешая работать пожарным. В итоге город в короткое время гибнет ' вместе с населением. Приказ Гитлера об уничтожении Ленинграда предполагалось исполнить быстро, дешевыми средствами. 8 сентября на город было сброшено 6327 зажигательных бомб. Они вызвали 178 пожаров. Густой дым заволок целые кварталы. Горели дома, деревя иные мосты, горели знаменитые Бадаевские склады... Впоследствии изголодавшиеся ленинградцы говорили, будто там погиб запас продовольствия, которого хватило бы на всю блокаду. Это, конечно, не так. В городе было более двух миллионов человек, припасов бы все равно не хватило. Но то, что погибло в старых, построенных в 1914 году купцом Расте- ряевым хранилищах, было невосполнимой потерей. Сгорели три тысячи тонн муки, две с половиной тысячи тонн сахара превратились в вязкий, покрытый черной коркой сироп... Тушить склады было исключительно трудно: застройка тесная, расстояния между зданиями — всего около 10 метров. Там действительно возник огненный смерч, бушевавший более пяти часов. С ним не могли справиться пожарные команды и рабочие, самоотверженно старавшиеся спасти продовольствие... В ночь на 11 сентября две тысячи «зажигалок» обрушились на торговый порт. Вспыхнули его старые деревянные строения, запылала нефтебаза, загорелась даже поверхность Финского залива — туда стекала нефть... Список потерь этим не исчерпывался. Кроме торгового порта сгорели склады хлебозавода, Гостиный двор. Но город в целом не горел! 14 сентября «Ленинградская правда» писала: «Не первую ночь фашистские поджигатели сбрасывают на Ленинград сотни зажигательных бомб. Но город не горит, а отдельные пожары быстро ликвидируются. Город словно сделан из особого огнестойкого материала...» 2 «Химия и жизнь» № 1 33
Последнюю фразу — мы это знали — нельзя было считать только метафорой. Материал действительно стал огнестойким — ив этом помогли химики. Подготовка к обороне началась задолго до окружения города. Через несколько дней после начала вой ны секретарь горкома партии П. Т. Сухомехов приехал к директору ГИПХа — Государственного института прикладной химии, где я тогда работал, и спросил, что институт может сейчас, немедленно начать делать для обороны. Сразу наметилось несколько «фронтовых» направлений исследования. И наша лаборатория (ею руководил кандидат химических наук А. И. Заславский), распрощавшись до лучших времен с электролизом солей в жидком аммиаке, нашей темой мирного времени, взялась за военный заказ под названием «средства огнезащиты». И мы стали постигать науку о пожарах, технологию их предупреждения и тушения. Температура воспламенения дерева в зависимости от его сорта колеблется в пределах 270—290°С. Когда же дерево загорится, развивается температура до 1700°С, причем каждый килограмм сгоревшего материала, потребив 4,6 кубометра воздуха, выделяет от 4 до 5 тысяч килокалорий. Если бы чердаки были герметичны, пламя могло бы постепенно гаснуть из-за недостатка окислителя, но, к сожалению, на это рассчитывать было нельзя. Доступ воздуха на чердаки, разумеется, был свободным, и загерметизировать их (много тысяч!) было абсолютно нереально. Пламя распространяется по дереву с различной скоростью в зависимости от того, по горизонтали это происходит или по вертикали. Когда горит горизонтальный плотный пол, то теплота от пламени передается только путем радиации и огонь движется очень медленно. А вот по вертикали — по стропилам — он бежит с убийственной скоростью. Узнали мы и то, что условия в очаге горения существенны только для небольших, сравнительно неопасных пожаров. Когда же масштаб бедствия возрастает, пожар переходит к совершенно иному режиму, при котором важно лишь одно: общее состояние атмосферы. При пожарах размером с километр и более возникают вертикальные потоки раскаленных газов, способные достичь высоты в десять километров. Если же погода ветреная, то горячие струи переносятся и по горизонтали, что ведет к быстрому распространению пожара, к появлению огненных смерчей. Начальник штаба противопожарной службы города В. И. Кончаев впоследствии вспоминал, как множество людей являлось к нему с предложениями, изобретениями. Некоторые после проверки оказывались неэффективными, но случались и блестящие находки. Помню, поначалу, когда еще работала установка, производившая жидкий азот, мы пробовали обезвреживать неразорвавшиеся бомбы оригинальным способом: заливали взрыватель этой сверххолодной материей, замораживавшей все его пружины, и спокойно отбивали его кувалдой. Прекрасный был способ, мы успели его несколько раз применить на практике, но потом, к сожалению, установка встала. О том, что делать со стропилами, размышляли довольно долго. Перебрали несколько способов огнезащиты: пропитка дерева силикатами, покрытие железным суриком. Но где взять огромные количества этих веществ, потребные для защиты целого города? Разговор постоянно возвращался к фосфатам. Фосфорные соединения всегда считались лучшими антипиренами. Они разлагаются ступенчато и каждый раз, теряя молекулы воды, поглощают теплоту горения. Но где взять фосфаты? Положение на фронте трудное, не подвезешь... И тут вспомнили, что на Невском химкомбинате остался невывезенный суперфосфат. Много — чуть ли не сорок тысяч тонн. Ценнейший, так называемый двойной суперфосфат, совершенно не содержащий балласта, каковым обычно является сульфат кальция. Его бы на поля — сколько хлеба бы собрали! Но сейчас не до полей — нужно спасать Ленинград. Стали думать, как переработать суперфосфат на вещества, обычно применяемые для пропитки дерева. Завод, что ли, строить в такую пору? Потом кто-то бросил: «А может, не перерабатывать его? Давайте так попробуем...» Предложение поначалу показалось наивным — суперфосфатом никто и никогда дерево не защищал. Но все же попробовали: тут же обмазали раствором удобрения обыкновенное деревянное пресс-папье. Высушили. Попытались зажечь. Дерево не загоралось. Лица в кабинете повеселели. 34
В этом месте стоит, пожалуй, отвлечься от темы рассказа и сказать, что с самого начала гитлеровцы лишились союзника, на которого уверенно рассчитывали,— в Ленинграде не было паники. С первых же дней войны началось формирование дополнительных групп МПВО, были организованы группы самозащиты, и бойцами в них были все: рабочие, сотрудники учреждений, домохозяйки, инвалиды, старшеклассники. При каждом доме возникал своеобразный гарнизон, защищавший здание от разрушений и пожаров. К началу массированных налетов вражеской авиации армия МПВО насчитывала более 200 тысяч подготовленных, обученных своему делу бойцов и командиров. Только поэтому пожарам не дали распространиться, одни пожарные команды с этим бы не справились. А что было потом, в суровую зиму! Воду для тушения пожаров передавали ведрами по цепочке... По данным противопожарной службы МПВО города, группами самозащиты и жителями в годы блокады было ликвидировано более 90% всех сброшенных зажигательных бомб. ...Когда пресс-папье не загорелось, решили немедленно начать систематические испытания импровизированного антипирена. Столярная мастерская получила заказ на большую партию «мерных палочек» стандартного размера: длина 15 сантиметров, сечение — квадратный сантиметр. Палочки, изготовленные из дерева одного сорта, одинаково высушенные, выкладывали в чашках штабельками, клетками, имитирующими строительные конструкции. В чашки заливали строго отмеренное количество спирта, поджигали. Рассчитывали теплоту, необходимую для воспламенения дерева. Отрадный эффект был налицо: палочки, обработанные суперфосфатом, не горели. Даже для того, чтобы их обуглить, требовалось очень много тепла. Суперфосфат действовал! Перешли к следующему вопросу: как его наносить. Было очевидно, что пропитать миллионы стропил и балок невозможно — их можно только обмазывать. Обмазка должна прилипать к дереву. Значит, нужны какие-то липучие добавки? Опять нереально: даже обыкновенной глины в городе нельзя было набрать в таких количествах. Ничего, кроме суперфосфата и воды... К счастью, нашелся простой состав, который и антипиреном оказался отменным, и прилипал достаточно хорошо: на три части суперфосфата — одна часть воды. Обмазывать им надо трижды. Через две недели, когда все это стало ясно, на Ватном острове, на существовавшем там тогда небольшом пустыре, оборудовали испытательный полигон. На нем были уложены штабели брусьев, расставлены элементы деревянных конг струкций; были выстроены два одинаковых домика. В стороне, за ограждением, собрались ученые, специалисты пожарного дела, руководители городских организаций. Около домиков были только лаборанты, которые заливали бензин в специальные поддоны, поджигали его, включали секундомеры. Конструкции, обмазанные «противопожарным суперфосфатом», от бензина не загорелись. Затем наступила очередь домиков. В каждом из них на одинаковых деревянных скамейках лежало по зажигательной бомбе. Один был обмазан, другой нет. Бомбы привели в действие. Тот домик, что не был обмазан, вспыхнул как спичка. Через 3 минуты 20 секунд от него остались лишь тлеющие угли. Второй — не загорелся и даже не обуглился. На его крышу положили вторую бомбу. Вновь — вспышка, характерный треск и фонтан искр. Расплавленный металл потек по доскам, выжигая в обмазке темные дорожки. Но домик снова не загорался. В тот же день, 29 июля, Ленсовет принял решение об огнезащите города. Несколько дней спустя началась мобилизация барж для вывоза суперфосфата водой со складов комбината. В газетах, учитывая условия военного времени, об «обмазке» не писали, но плакаты и листовки, обращенные к ленинградцам, были отпечатаны немедленно. В августе в парке имени Челюскина пожарные уже показывали жителям города опыты с суперфосфатом. Был снят и учебный фильм, главной его героиней была наша лаборантка Тася, участниками — сотрудники нашего института. Ролик запечатлел момент, когда обмазывали чердачные перекрытия ГИПХа. Его демонстрировали во всех городских кинотеатрах. «Обмазка» была густой, тяжелой. Пытались сделать какие-нибудь механические приспособления, машины, чтобы ее наносить, но успеха не добились. 2* 35
Главным орудием огнезащиты города стала обыкновенная маховая кисть. Суперфосфат с барж перегружали на грузовые трамваи и машины, потом на тележки, носилки, в ведра... Кистями вооружились рабочие и академики, школьники и пенсионеры, бойцы МПВО и домохозяйки, врачи, искусствоведы, библиотекари... Кажется, нет особого героизма в том, чтобы наносить пасту на дерево чердаков, которые к тому времени уже были освобождены от всевозможного хлама и мусора. Но если оценить масштаб того, что происходило на городских чердаках, нельзя не подивиться высочайшей организованности и самоотверженности ленинградцев. За месяц огнезащитным составом было покрыто 90% чердачных перекрытий и деревянных строений, девятнадцать миллионов квадратных метров! На каждого жителя огромного города, включая глубоких стариков и грудных младенцев, почти по десятку квадратных метров дерева, защищенного от огня. Хочу подчеркнуть: все это было сделано еще до того, как упала первая вражеская бомба. Бадаевские склады и портовые сооружения, к несчастью, обработать не успели. Кроме жилых и промышленных зданий особой заботой были окружены исторические памятники и культурные сокровища. В одну из летних ночей несколько трамвайных составов, груженых суперфосфатом и песком, остановились около Публичной библиотеки. Команда МПВО, десятки сотрудников нашей «публички» выстроились цепью от трамвайных платформ до ее чердаков. По цепи плыли ведра. Потом, когда начались бомбежки, фашисты не раз метили в это знаменитое здание. Напротив библиотеки, возле памятника Екатерине II, на Невском проспекте не раз взрывались фугаски и зажигалки. Из бывшего елисеевского магазина вылетели знаменитые цветные витражи. Но «публичка» уцелела. С той же тщательностью были обработаны чердаки и перекрытия Эрмитажа, Русского музея, Пушкинского дома... Эта мера защиты не была единственной. Ленинградцы сооружали вокруг знаменитых зданий защитные валы, маскировку; памятники укрывались деревянными кожухами... Мы пытались спасти и пригородные дворцы. Помню, из Детского Села перед 36 самым приходом немцев успели вывезти картины, статую Пушкина — зарыть в землю. Поднявшись на чердаки, мы увидели неисчислимые переплетения деревянных балок. Обмазать их уже не было возможности; слышен был артиллерийский гул. Фашисты были рядом. Пробовали даже разобрать знаменитую янтарную комнату, но янтарь крошился, рука не поднималась ломать такую красоту. Решили ее оставить: может, пощадят все-таки? Мы были, вероятно, последними, кто видел янтарную комнату до того, как дворец попал в руки фашистов... С 8 сентября до 15 декабря воздушная тревога в Ленинграде объявлялась 264 раза. За это время было 97 бомбежек. Гитлеровское командование обрушило на город более 3000 фугасных и около 100 000 зажигательных бомб. Артиллерия за эти месяцы выпустила по городу свыше 30 000 снарядов. Обстрелы продолжались и потом, до самого 1944 года, а вот бомбежки после этого — первого, самого тяжелого периода пошли на убыль: на него пришлось 74% фугасных и 96% зажигательных бомб, сброшенных на Ленинград в течение всей войны. Потом стала более эффективной, трудно проходимой для бомбардировщиков противовоздушная оборона, да и сами захватчики убедились, что их замысел — уничтожить город в пламени пожаров — не прошел. Поэт Николай Тихонов писал в одном из ленинградских очерков: «Зажигалок мы < ... > много потушили, и фашист понял, что бросает их зря — все их не боятся и даже говорят: пусть зажигалки, лишь бы фугасок не было». В первые послевоенные годы жильцы верхних этажей ленинградских домов часто жаловались на протекающие крыши: суперфосфат вызывал усиленную коррозию кровельного железа, оно проедалось ржавчиной с невиданной быстротой. Кровельщики, не понимая, в чем дело, терпеливо меняли лист за листом. Те же, кто был в курсе дела, об этих расходах не жалели... Доктор технических наук И. Л. ЭТТИНГЕР
последние известия Катализатор поддается лечению Найдена реакция, в результате которой комплексы палладия, отравленные сернистыми соединениями, снова становятся активными катализаторами. Самые надежные, самые эффективные процессы химической технологии — каталитические. Самые тонкие, самые изящные лабораторные синтезы — тоже. Однако катализаторам, как и всему тонкому, изящному, свойственна уязвимость: малейшая примесь некоторых «враждебных» веществ начисто убивает их активность, отравляет их (этот термин, казалось бы, мало применимый к неживым объектам, давно уже стал среди химиков общепринятым и пишется без кавычек).К числу наиболее зловредных принадлежат соединения серы. Прочно связываясь с атомами переходных металлов, представляющими собой, как правило, активные центры катализаторов, меркаптаны, сульфиды или дисульфиды блокируют их, лишают все другие молекулы возможности подступиться к активной точке. Из-за этого, во всех каталитических процессах приходится тщательнейшим образом очищать сырье, что резко удорожает производство; из-за этого же затруднено использование некоторых месторождений нефти — в ней много серы... Считалось, что выхода из этой ситуации нет. Однако исследование, выполненное в 1983 году (А. С. Берен- блюм, С. Л. Мунд, Л. Г. Данилова, Т. П. Гора некая, А. С. Малиновский, И. И. Моисеев; Известия АН СССР, серия химическая, 1983, № 8, с. 1926), показало, что отравленные катализаторы не безнадежны: для них можно найти «лекарство». Вот какие ставились опыты. Катализаторы — растворимые комплексы палладия, принадлежащие к классу так называемых кластеров, начисто отравлялись дифенилсульфидом. Чтобы гарантировать потерю активности, «яд» вводился в пятикратном избытке, после чего активность раствора в процессе гидрирования олефинов становилась нулевой. И лишь после этого объект гидрирования меняли, вводя в среду производное ацетилена или бутадиена. После подачи водорода под давлением происходило нечто неожиданное: газ, только что совершенно не поглощавшийся и не действовавший на раствор, вдруг начинал расходоваться. Катализатор работал — сначала вяло, а десяток минут спустя так, будто никакого отравления и не было. Объяснение результата, предполагаемое авторами, несложно: ацетилены и диены, видимо, обладают способностью внедряться в связи между атомами палладия и серы, снимая, таким образом, блокаду с активного центра. Предварительные опыты с использованием ацетилена такую гипотезу как будто подтверждают: выделены сульфиды, по всей видимости, «ацетиленового» происхождения, однако их строение еще нуждается в уточнении. Выводы были бы преждевременны (сообщение-то предварительное), однако достижения такого рода, как правило, не остаются бесследными. В. ЗЯБЛОВ 37
Ресурсч Масло для Севера Высокие темпы освоения энергетических и минеральных ресурсов северных и восточных районов нашей страны предъявляют особые требования к технике. Нужны мощные и безотказные в самых сложных условиях эксплуатации вездеходы, тракторы, бульдозеры, большегрузные самосвалы и другие машины. Необходима бесперебойная связь с отдаленными стройками, буровыми, геологическими партиями, городами и поселками, и связь эта немыслима без* надежной работы авиации и автомобильного транспорта. А надежность работы любой машины едва ли не в первую очередь зависит от смазочных материалов — моторных и трансмиссионных масел, гидравлических жидкостей. Около двух третей территории нашей страны лежит в холодных широтах. В районе БАМа, в Якутии, на Тюменском Севере нередки сорока- пятидесятиградусные морозы, бывает и еще холоднее. А машины должны легко запускаться и работать при любом морозе. И это в основном зависит от смазки. Требования, предъявляемые современной техникой к моторным маслам и другим смазочным материалам, сложны и порою противоречивы. Чтобы холодный двигатель можно было запустить без предварительного подогрева, смазка не должна быть слишком густой и.,вязкой при низких температурах- С другой стороны, при высокой температуре, которая развивается в мощных современных двигателях, необходимо, чтобы масло оставалось достаточно вязким, иначе смазка перестанет быть смазкой. Как выполнить эти два противоположные требования? Но это еще не все. Нужны масла, которые без смены можно использовать и зимой, и летом, то есть всесезонные. Нужны масла универсальные, которые пригодны для разных двигателей — и карбюраторных, и дизельных, а также и для трансмиссий. Наконец, нужны масла, как можно дольше сохраняющие свои свойства при эксплуатации, то есть долгоработающие. 18 июня 1941 г. профессор П. П. Ко- беко и его сотрудник Н. И. Шишкин направили в «Журнал технической физики» статью, которая подводила итог их исследованиям вязкости жидкостей и коллоидных растворов. Статья «Принципы получения тяжелых масел с малой зависимостью вязкости от температуры» увидела свет лишь в 1944 г. («Журнал технической физики», т. 14, вып. 1, 2, с. 9), когда Красная Армия прорвала кольцо Ленинградской блокады*. П. П. Кобеко и Н. И. Шишкин искали пути к созданию смазок с высоким индексом вязкости (ИВ) — показателем, который в значительной мере характеризует поведение масла, его пусковые и смазывающие свойства. Этот индекс определяют обычно, сравнивая исследуемое масло с двумя другими, эталонными. У одного из эталонов идеально пологая температурная зависимость (индекс 100), у другого — из рук вон плохая, предельно крутая (индекс 0). Так вот, задача исследователей (как и многих их предшественников) состояла в том, чтобы найти способ получения так называемых высокоиндексных смазочных материалов (ИВ 90 и выше). Задача осложнялась тем, что решать ее приходилось на абсолютно пустом месте: не было ни теоретических представлений, ни экспериментальных данных, которые могли бы указать, каким путем идти. Высоким индексом вязкости обладают, естественно, маловязкие углеводо- * «Химия и жизнь» подробно рассказывала о работе Павла Павловича Кобеко A897—1954) в ленинградском Физтехе в годы Великой Отечественной войны A974, № 8—10).— Ред. 38
родные жидкости, у них и низкая температура застывания. Однако в чистом виде в качестве смазки они не годятся — вязкость слишком мала. А у более вязких масел крутая температурная зависимость. Смешение таких масел — текучих и вязких — ничего не дает: получается раствор средней вязкости с низким ИВ. П. П. Кобеко для получения высокоиндексных масел предложил такую идею. Если добавлять в маловязкую жидкость нерастворимый порошок, то из-за уменьшения свободного пространства в объеме жидкости вязкость системы существенно возрастет, а температурный ход вязкости останется прежним. Он впервые предложил растворять в маловязкой жидкости полимеры, молекулы которых своими размерами (как частицы порошка) во много раз превосходят молекулы растворителя. В самом начале пятидесятых годов у нас в стране было организовано промышленное производство такого загущенного масла — на основе нефтяных дистиллятов с добавкой полиизобутилена в качестве загустителя. Тремя годами позже подобные «широкотемпературные» смазочные материалы появились и за рубежом. Сейчас загущенные масла занимают ведущее место. В США, например, на их долю приходится 75 % моторных масел. Идея создания загущенных масел выглядит предельно просто: к невязкой основе добавляется полимер-загуститель. Однако, чтобы разобраться в поведении таких смазок и их свойствах, приходится углубляться в настоящие физико- химические джунгли. Важнейшие свойства загущенных смазок — вязкость, ее зависимость от температуры, стабильность — связаны в первую очередь с химическим строением и концентрацией добавленного полимера (обычная его концентрация в масле от 2 до 10%), его молекулярной массой, составом масляной основы, взаимодействием макромолекул с растворителем, с присутствием других присадок. При растворении макромолекулы набухают, их звенья (сегменты) смещаются относительно главной цепи, макромолекула изменяет свою форму. Макромолекулы могут объединяться в ассоциаты, могут образовывать трехмерные структурные сетки, и это неожиданно и непредсказуемо увеличивает вязкость раствора. Системы полимер — растворитель склонны к расслаиванию. Причем происходит это и при охлаждении, и при нагревании. Для каждого полимерного раствора есть свои критические температуры (верхняя и нижняя) расслоения. Лишь между этими точками возможен гомогенный раствор. Ширина «благополучной» области между критическими температурами зависит от химического строения полимера и растворителя, от взаимодействия между ними, или от величины свободной энергии термодинамической системы. А на практике — когда требуется создать сма- Зависимость вязкости масла от температуры. 1 — вязкое минеральное масло; 2 — маловязкое масло; 3 — маловязкое масло, загущенное полимером I 7Ии*ии#&тр4^
# т, X**f*U^bL- Для каждого полимерного раствора есть свои критические температуры (Tt и Т7) расслоения зочное масло для определенного двигателя, с определенными свойствами — очень важно, чтобы раствор был устойчив, не расслаивался при температурах, которые развиваются на поршневых кольцах цилиндра. Зависимость вязкости полимерного раствора от температуры, главная характеристика для масел, работающих в холодных районах, определяется энергией, которую надо затратить на перемещение сегментов молекул. Полимеры с нежесткими, гибкими молекулярными цепочками позволяют создавать загущенные масла с пологими температурными характеристиками и высоким индексом вязкости. Наконец, вязкость загущенного масла зависит не только от его собственных свойств, но и от скорости движущихся смазываемых поверхностей, от так называемой скорости сдвига. При ее росте разрушаются ассоциаты полимерных макромолекул, их пространственные структуры, и макромолекулярные цепочки ориентируются в направлении действующей силы. Понятно, что вязкость раствора от этого уменьшается. Когда скорость падает, полимерйая структура, а вместе с нею и вязкость восстанавливаются. Это явление — временное уменьшение вязкости, или аномалия вязкости, особенно проявляется при низких температурах. Надо ли говорить, что оно работает на решение нашей задачи — создавать эффективные смазочные материалы для Севера. Масла, в которых наблюдается аномалия вязкости (например, загущенные полиметакрила- том), позволяют легко запускать двигатели на самом сильном морозе, хорошо прокачиваются в системах смазки, снижают трение в трущихся узлах и потому дают существенную экономию топлива. При езде с частыми остановками — в городе, на территориях предприятий — экономия горючего может достигать 10%. Современные загущенные масла готовят на основе нефтяных дистиллятов, из которых удаляют легкие головные погоны и хвостовые фракции: первые могут испаряться при работе двигателя, вторые оставляют нагар. Достаточно высокую вязкость масляным основам придают ароматические и нафтеновые углеводороды, молекулы которых состоят из циклов с длинными углеводородными цепями, а также изопарафины. Однако этих природных компонентов в нефтях бывает недостаточно, и поэтому исходные нефтепродукты подвергают дополнительной термокаталитической обработке в присутствии водорода. Основой для загущения могут служить и синтетические масла, например сложные эфиры двухосновных кислот (ади- пиновой, себациндвой) с одноатомными высшими спиртами или эфиры полио- лов с жирными кислотами. Такие вещества стойки к окислению в двигателях и, что особенно важно для арктических смазочных материалов, застывают при очень низкой температуре. Однако пока они довольно дороги, и отечественная нефтехимия только приступает к их промышленному производству. Из вязкостных присадок наибольшее распространение получили углеводородные полимеры (полиизобутилен, сополимеры этилена с пропиленом, стирола с изобутиленом и т. д.) и кислородсодержащие полимеры (полиметакри- латы, полиакрилаты, поливинилбутило- вые эфиры). Их молекулярная масса обычно лежит в пределах от 10 000 до 1 000 000, хотя в последние годы в качестве вязкостных присадок стали применять и олигомеры с молекулярной массой от 500 до 6000, которые более устойчивы к механической деструкции. 40
Сложный набор присадок, к которому все чаще прибегают создатели загущенных масел, позволяет не только поднимать индекс вязкости, но и «играть» на других важных свойствах смазки. Одни присадки, например, служат депрессорами — снижают температуру застывания масла; другие придают ему моющие свойства, способность не только смазывать трущиеся поверхности, но и очищать их от нагара. Наконец, нужны и такие присадки, которые предохраняют масла, работающие в особенно тяжелых условиях — в высокофорсированных двигателях, напряженных трансмиссиях — от разложения и окисления, механической и термоокислительной деструкции полимеров. А в самое последнее время для защиты смазочных материалов предложен новый способ: загущать масла такими вязкостными присадками, которые сами выделяют антиоксиданты. Подобными свойствами, например, обладают сополимеры бутилена с производными стирола; при окислении они образуют фенолы, замедляющие последующие окислительные реакции. Такие присадки как бы стабилизируют сами себя. Водители-профессионалы и автомобилисты-любители, по-видимому, не раз заливали в двигатели своих машин масла, в длинном, состоящем из цифр и букв названии которых есть маленькая буква «з». Так принято обозначать загущенные масла*, которые с каждым годом все больше и больше вытесняют смазки обычные. Вытесняют благодаря своим поистине уникальным свойствам. Вот лишь один пример. Автохозяйства, обслуживающие предприятия и стройки Севера, начали получать новое трансмиссионное масло ТСз-9гип, разработанное коллективом исследователей во главе с Н. В. Щего- левым. Смесь маловязкого (МС-8) и вязкого (МС-20) масел загущена полимером с молекулярной массой 4000, в ней есть противоизносные и противозадир- ные присадки, депрессор, ингибиторы коррозии. Эта смазка дает возмож- * В названиях современных масел много и другой важной информации. Например, в автохозяйствах хорошо известно всесезонное универсальное долгоработающее масло М-6з/10В, применяемое в дизельных и карбюраторных двигателях. Марка расшифровывается так: М .— моторное; 6 — вязкость при —18°С (в условных единицах); 10 — кинематическая вязкость при 100°С (мм2/с); В — универсальное, для сред- нефорсированных двигателей. ность без всякого подогрева стронуть с места автомобиль и поехать при морозе — 55°С. Кому приходилось водить машину в холода, даже не грузовик, а легковой автомобиль, даже не на Крайнем Севере, а в сравнительно мягких условиях московской или ленинградской зимы, тот знает, что это такое. Благодаря новой, арктической смазке снижаются гидравлические потери в передаче, и к. п. д. трансмиссий автомобиля «Урал-375» возрастает на 8—9% по сравнению с работой на лучших незагущенных маслах. Высокий индекс вязкости, высокая механическая и термоокислительная стабильность загущенных масел позволяют ездить и зимой и летом, не меняя смазки, — они универсальны и всесезонны. Надо ли говорить, что это их свойство чрезвычайно облегчает обслуживание машин, особенно в трудных условиях северных районов. Загущенные масла во многом приближают нас к идеалу техники — машинам, не требующим обслуживания. Дело в том, что уже сегодня можно создавать смазки с присадками, которые крайне медленно срабатываются при работе машины. Недавно были проведены дорожные испытания загущенного полиметакрилатом синтетического масла. Через 40 000 км пробега вязкость смазки возросла лишь на 25%, то есть* по сути дела, осталась в эксплуатационных пределах. Между тем такой пробег увеличивает вязкость обычного масла вдвое, то есть приводит его в полную негодность. Изучение кинетики и реологии полимерных растворов, исследования процессов термоокислительной и механо- химической деструкции молекул . продолжаются. И можно с уверенностью утверждать, что недалеко время, когда автомобили будут проходить 125— 130 тысяч километров без смены масла. Кандидат химических наук И. Ф. РАДЗЕВЕНЧУК, кандидат химических наук |с. 3. КАПЛАН\ ЧТО МОЖНО ПРОЧИТАТЬ О СМАЗОЧНЫХ МАСЛАХ И ВЯЗКОСТНЫХ ПРИСАДКАХ Венцель С. В. Применение-смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания. М.: Химия, 1979. Каплан С. 3., Радзевенчук И. Ф. Вязкостные присадки и загущенные масла. Л.: Химия, 1982. 41
Изменчивое постоянство Доктор медицинских наук Л. Е. ПАНИН, Институт клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения АМН СССР В Сибири и на Дальнем Востоке быстрыми темпами развиваются добыча полезных ископаемых, энергетика, металлургия, химия, расширяется сельскохозяйственное производство. Сюда, словно на гигантскую строительную площадку, ежегодно приезжают тысячи людей. И все они должны приспособиться к новым, непривычным для них условиям существования, ибо климат Сибири (и особенно Севера) суров. Под влиянием экстремальных или близких к экстремальным факторов внешней среды у пришлого населения перестраивается обмен веществ, изменяется химический состав внутренней среды организма. А как приспособилось аборигенное население? С какой меркой подходить к оценке его здоровья — что считать нормой и что патологией? Эти вопросы неминуемо возникают и у исследователей, и у практических врачей, а от того, какие ответы будут получены, зависит здоровье сибиряков, которых, кстати, год от году становится больше. Во всех медицинских вузах страны сейчас преподают по одним и тем же программам; искусству врачевания учат на классических примерах, принимая за норму некоего среднего практически здорового человека. Однако работающие, скажем, на Крайнем Севере (да и в других районах Сибири) знают, что многое здесь не укладывается в рамки привычных представлений. В чем же отличия, чем они вызваны? Вопрос слишком серьезный, чтобы ответить на него в нескольких словах. Поэтому начнем издалека, с фундаментальных представлений о гомеостазе — постоянстве внутренней среды. ГОМЕОСТАЗ — СОХРАНЕНИЕ ПОСТОЯНСТВА Этот термин появился в биологической литературе лет шестьдесят назад, а предложил его американский физиолог Уолтер Кеннон. Однако представление о существовании двух сред — внешней и внутренней — и о важнейшем значении постоянства внутренней среды (при очевидном непостоянстве внешней) были сформулированы еще в 1878 году. Сделал это выдающийся французский физиолог Клод Бернар. Внутренняя среда в биосистемах была величайшим завоеванием эволюции: появился барьер, который отделил организм от прямого контакта со столь переменчивой внешней средой. Есть, скажем, суточные и сезонные колебания температуры, давления и влажности воз- 42
духа, освещенности, магнитных характеристик и т. д. Эти показатели к тому же неодинаковы на разных широтах и высотах (вспомним, например, о своеобразной смене дня и ночи в полярных районах или о снижении пар- пиалъного давления кислорода в высокогорье). А вдобавок еще урбанизация, перемены в химическом составе воздуха, воды и почвы, изменение бактериально-вирусного окружения... Внутренняя среда, несмотря на все это, сохраняет постоянство. Не абсолютное, конечно, а относительное. Внутренняя среда — это кровь, лимфа, тканевая жидкость, с которыми контактирует каждая клетка живого организма. «Постоянство внутренней среды,— писал К. Бернар,— есть условие свободной, независимой жизни... Постоянство среды предполагает такое совершенство организма, чтобы внешние перемены в каждое мгновение компенсировались и уравновешивались». Когда спустя почти полвека У. Кеннон назвал это свойство гомеостазом (гомеостази- сом), он представлял себе, что существует какой-то инертный материал («флюидная матрица»), отделяющий все клетки организма от окружающей его воздушной среды и придающий ему определенную устойчивость. Как ни плодотворна эта идея, она очень долго не могла проникнуть в широкий научный обиход. Впрочем, мы до сих пор не знаем закономерностей, которые определяют существование внутренней среды и ее изменчивость; видимо, поэтому нет еще единого, четкого определения самого понятия «гомеостаз». Внешняя и внутренняя среда диалек- тичес ки едины. Когда на организм действуют чрезвычайные раздражители, он сам активно формирует такую внутреннюю среду, которая позволяет оптимизировать физиологические процессы в новых условиях существования. Внутренняя среда не фиксирована раз и навсегда, она постоянно меняется, но таким образом, чтобы скомпенсировать перемены во внешней среде, чтобы способствовать достижению цели при появлении у организма новых задач. Химический состав внутренней среды очень сложен. Одни ее параметры меняются лишь в узких границах («существенные переменные», по У. Кен- нону) , другие — более значительно, третьи — весьма широко. Можно сказать, что серьезные изменения одних показателей необходимы для того, чтобы обеспечить как можно меньшие изменения других, жизненно более важных. Когда внешняя среда меняется всерьез и надолго, организм переходит на новый уровень гомеостаза. И все это происходит с помощью целесообразных, эволюционно закрепившихся механизмов. ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ Мы проводили исследования в высоких широтах (в Арктике и в Антарктике), в различных климатогеографических регионах. И всегда химический состав внутренней среды, прежде всего крови, менялся вслед за адаптационными изменениями обмена веществ. Адаптация человека — на редкость сложный с биологической точки зрения процесс. Его изучение требует массовых обследований, причем в динамике, с учетом возраста, пола, сроков проживания в Заполярье, с оценкой сезонных и суточных ритмов, характера производственной деятельности, влияния погодных и геомагнитных явлений, характера питания и т. д. Мы выявили изменения всех видов обмена: белков, углеводов, жиров, витаминов, макро- и микроэлементов; все это отражается на составе внутренней среды. У пришлого населения Азиатского Севера практически столько же общего белка в сыворотке крови, сколько у жителей Новосибирска; но вот белковый спектр крови существенно меняется — чем дальше к северу, тем меньше альбуминов и больше а- и р-глобулинов (V-глобулинов столько же). Общий белок определяет так называемое онкоти- ческое давление в сосудах, обусловленное тем, что белки крови связывают некоторое количество воды. Тот факт, что оно остается прежним, несмотря на перемены в белковом спектре, говорит о том, что онкотическое давление — это, видимо, «существенная переменная», такой фактор внутренней среды, который организм при любых условиях стремится сохранить и поддержать. А вот другие показатели белкового обмена могут и меняться. Теперь об углеводах. Считается, что у здорового человека содержание сахара в крови колеблется от 80 до 100 мг, на 100 мл. Когда этот показатель падает до 60—70 мг, развивается гипогликемия, а дальнейшее снижение приво- 43
дит к гипогликемической коме — человек теряет сознание из-за недостаточного снабжения мозга глюкозой. Так вот, массовое обследование показало, что на Крайнем Севере содержание сахара в крови находится на нижней границе нормы. А у некоторых людей, постоянно сталкивающихся с экстремальными факторами (например, у работающих зимой на открытом воздухе), оно может упасть до 45—50 мг; и при этом — никаких признаков гипогликемии! Человек здоров и работоспособен. Причина в том, что при хроническом напряжении снижается почечный барьер для сахара, то есть тот уровень, выше которого сахар начинает появляться в моче. , Далее о жирах. Липидных фракций в крови на Севере больше, чем в средних широтах. Как энергетический материал жиры тут используются в большей, а углеводы — в меньшей степени: энергетический обмен переключается с «углеводного» типа на «липидный». Но, хотя липидов в крови больше обычного, условия, благоприятствующие развитию атеросклероза, не возникают. Это связано с тем, что у пришлого населения Заполярья в крови повышено содержание преимущественно липопротеидов высокой плотности, которые не вызывают атеросклероза. А еще в крови становится меньше водорастворимых витаминов — В|, В2, С: для них также снижается почечный барьер. Но вот что принципиально важно: введение витаминов в виде фармакологических препаратов (витаминных драже, растворов и т. п.) не приводит к стойкому повышению их содержания в крови. Почечный барьер перешагнуть не удается. Значит, «гиповитаминозы» на Севере — не патология. Да, витаминов действительно немного, но активность ферментов, в которые как кофактор входят эти витамины, не ниже, чем в средних широтах. А если так, то эти изменения носят адаптационный характер, они целесообразны. Выходит, что критерии гиповитами- нозов у человека разные. Прежде многие исследователи Севера принимали малое содержание витаминов в крови за предпатологию, в то время как это просто местная норма. Сейчас, когда овощи и фрукты для северянина не редкость, когда в ходу поливитаминные драже, содержание витаминов в крови все равно не удается поднять до привычного уровня. И если у жителей средней полосы в 100 мл крови 4—6 мкг витамина В,, то в условиях Азиатского Севера его не более 3 мкг... Не надо из этого делать вывод, будто проблема гиповитаминозов на Севере уже решена; напротив, она сохраняет актуальность. Но сложность ее в другом: люди здесь вынуждены употреблять в пищу низкоминерализованную воду, полученную при таянии льда и снега. Даже вода северных рек слабо минерализована, особенно летом, когда сток сильно разбавляется из-за интенсивного таяния снега в условиях вечной мерзлоты. А минеральные вещества существенно влияют на усвоение витаминов. Так, добавка магния, марганца, цинка и кобальта к препаратам витамина В| существенно улучшает и его усвоение, и активность соответствующих ферментов. Вот почему на Севере для борьбы с гиповитаминозами предпочтительны не аптечные драже, а натуральные продукты: классические настои хвои, шиповника и дрожжевой напиток, свежие овощи круглый год, фруктовые соки и т. п. Разумно также использовать витаминизированные соки и витаминизированное молоко. Перестройка энергетического обмена, переключение его с «углеводного» типа на «липидный» сопровождается накоплением в крови молочной, ацетоуксус- ной, р-оксимасляной кислот, а это приводит к некоторому ее закислению. Впрочем, снижение рН в венозной крови компенсируется в артериальной — благодаря активному выделению С02 в легких. Кстати, концентрация водородных ионов — это тоже «существенная переменная», важнейший фактор кислотно- щелочного гомеостаза. Организм стремится поддерживать его на постоянном уровне — так же, как концентрацию электролитов, артериальное давление и температуру тела. Обмен веществ не смог бы измениться, если бы не перестроилась гормональная регуляция. И в самом деле, у пришлого населения Заполярья увеличивается содержание в крови катехолами- нов и глюкокортикоидов, а инсулина, напротив, становится меньше. Так возникает функциональный диабет, но это отнюдь не патология, а просто типичная приспособительная реакция на хроническое напряжение. Если же есть и дополнительный раздражитель (охлаждение, интенсивная физическая нагрузка), то процесс заходит еще глубже, что и при- 44
водит в конце концов к перестройке энергетического обмена. Короче: под влиянием комплекса кли- матогеографических факторов формируется так называемый полярный метаболический тип. Говоря образно, грузин в Тбилиси и в Норильске — это два разных грузина. Впрочем, можно сказать и так: чукча в Анадыре и в Батуми — два разных чукчи. ОТ ПРАКТИКИ СНОВА К ТЕОРИИ Коль скоро во внутренней среде происходят, как мы видели, существенные изменения под воздействием извне, не утратили ли своего значения идеи о го- меостазе? Нет, но они приобретают новое звучание. Внутренняя среда тесно связана с обменом веществ, и когда он изменяется, состав внутренней среды не может остаться прежним. Это справедливо и при действии стрессовых факторов, и при перемещении в иные климатические условия; как уже говорилось, в новых экологических обстоятельствах организм переходит на новый уровень гомеостаза. Так что с поправкой на адаптацию идея постоянства внутренней среды верна по-прежнему. Но гомеостаз не просто постоянство внутренней среды в любом его качестве; это сумма функциональных систем, которые поддерживают постоянство «существенных переменных». Такие системы регулируют жизненно важные химические и физические характеристики, восстанавливают нарушенное равновесие; однако обмен веществ и состав внутренней среды при этом меняются. Мы привыкли подразделять обмен веществ на отдельные виды: обмен белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей; так удобнее изучать и описывать. Но в организме все виды обмена взаимосвязаны в единый, очень сложный и идеально упорядоченный- процесс. В его основе лежит очень важный принцип организации: из отдельных метаболических звеньев формируются многообразные функциональные системы. В том «исле система энергетического гомеостаза. Она поддерживает в каждой клетке относительное постоянство АТФ, аккумулирующего в себе энергию окислительных процессов. Это мелкая разменная монета, которой организм расплачивается за выполнение любой работы: физической, химической, физиологической. Энергетический гбмеостаз неизбежно включается в работу всех без исключения функциональных систем, многократно в них используется. Этот пример как раз иллюстрирует основной принцип оптимальной организации мета- болических (и, кстати, многих других многоуровневых) систем. И последнее. Когда организм переходит на новый уровень гомеостаза, то в условиях острого или хронического напряжения отдельные системы не просто перестраивают режим своей работы; изменяется также область, в которой колеблются значения «существенных переменных». На более низкий уровень может переходить, скажем, концентрация сахара в крови. У адаптированных к холоду людей несколько снижается температура тела. У здоровых людей повышается (или понижается) артериальное давление, что в дальнейшем может привести к развитию гипертонии или гипотонии. Почти всегда при переходе на новый уровень гомеостаза изменяются пределы допустимых колебаний жизненно важных характеристик; это очень важно. НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ Все, о чем говорилось выше (даже в сугубо теоретическом плане), имеет принципиальное практическое значение. Наши представления о здоровье человека не могут быть абсолютными. А ведь до сих пор мы ориентировались на нормы, характеризующие некоего статистически среднего человека, какого и в природе не существует. Есть конкретные люди в конкретных климатогеографических, производственных и прочих условиях. Применительно к экологическим условиям, о которых преимущественно и шла речь, есть такая альтернатива: либо существенно расширить представления о норме, либо создать полные справочники по региональным нормам здоровья. Таких справочников еще нет, а они совершенно необходимы практической медицине, без них невозможны ни массовые обследования, ни предпатологиче- ская диагностика, ни широкая профилактика заболеваний. Важнейший практический вопрос — о нормах питания. Особенности экологии всегда находят отражение в питании коренного и аборигенного населения. Вообще в-питании больше, чем где бы то ни было, проявляется специфика природных условий. В «местных» .лор- мах потребления пищевых веществ на- 45
ходят отражение и генетические особенности популяции, и адаптационные изменения обмена веществ, и — не в последнюю очередь — реальные возможности производить те или иные продукты питания. Закон сбалансированного питания, сформулированный А. А. Покровским, сейчас хорошо известен читающей публике. Менее очевиден тот факт, что в истинно сбалансированном питании человека необходимо учитывать экологические и производственные особенности. Рекомендации, разработанные для средних широт, могут не соответствовать высоким широтам. В частности, совершенно недостаточны рекомендации Комитета по потребностям в калориях ФАО: с понижением среднемесячной температуры на 10°С калорийность питания должна увеличиваться на 5%. Вопрос первостепенной важности — не столько количественное, сколько качественное изменение питания, ибо потребность в различных компонентах пищи меняется не пропорционально ее энергетической ценности. Вспомним, например, что на Севере предпочтителен не белково-углеводный, а белково-ли- пидный тип питания. Значит, надо предусмотреть, чтобы белки содержали достаточное количество и незаменимых, и глюкогенных (идущих на энергетические нужды) аминокислот, а в пищевом жире было много непредельных жирных кислот, используемых как структурный элемент клеточных мембран. Но эти кислоты легко окисляются, поэтому нужна усиленная антиоксидантная защита, больше жирорастворимых витаминов — А, Е, К. А поскольку снижается энергетическая роль углеводов, то относительно меньше потребность в водорастворимых витаминах и в некоторых биоэлементах. При разработке сбалансированного питания для пришлого населения совершенно необходимо учитывать многовековой опыт аборигенов Севера, а они употребляют в пищу в большом количестве мясо и рыбу, то есть, собственно говоря, белково-липидную пищу. Такое питание на Севере целесообразно уже потому, что оно резко улучшает усвоение витамина С. Да и вообще проще использовать местные, а не привозные продукты. Для примера назовем мясо северного оленя. Многочисленные исследования показали, что оно весьма калорийно, что белки оленины содержат все незаменимые аминокислоты, а жиры — много непредельных жирных кислот. Оленина богата и витаминами, в ней есть железо, медь, цинк, марганец, никель и другие микроэлементы; по всем этим показателям она значительно превосходит говядину. То же можно сказать и о местных видах рыбы: ее биологическая ценность очень высока. Заслуживает внимания и жир морского зверя, содержащий много незаменимых жирных кислот и ан- тиоксидантов. Наконец, доказано, что в северных районах повышается биологическая ценность многих растительных продуктов — они накапливают больше витаминов и других активных веществ. Конечно, не все в традиционном питании аборигенов приемлемо для пришлого населения. Технология таких продуктов, как юкола, не выдерживает критики с гигиенических позиций, нельзя рекомендовать и употребление в пищу строганины. Сыроядение на Севере есть результат неосознанного поиска водорастворимых витаминов при острой нехватке растительных продуктов. Это вроде бы биологически оправдано, так как термическая обработка пищи разрушает витамины. Однако опасность распространения глистных инвазий слишком велика, чтобы этот опыт можно было пропагандировать и распространять... Надо признать, что рациональное питание в Заполярье остается серьезной проблемой и решение ее требует научного подхода. При этом необходимо учитывать пищевые привычки, характерные для других регионов страны и упорно проникающие на Север. Например, широкое распространение таких нетрадиционных продуктов, как сахар, конфеты и другие кондитерские изделия, содержащие много углеводов, может, видимо, нанести ущерб здоровью коренных жителей Заполярья. Взаимодействие внешней и внутренней среды представляет не только теоретический, но и практический интерес. Теперь, когда мы знаем, что постоянство изменчиво, а приспособительные механизмы многообразны и взаимосвязаны, мы можем двигаться дальше и глубже — и ради познания, и для улучшения жизни тех, кто живет в суровых северных широтах. В оформлении этой и предыдущей статей использованы гравюры на моржовом клыке работы современных чукотских мастеров-костерезов 46
Что мы едим ;^i*-™ р5> ^ *******>} <**Мв1^. -**т?\& ч ГА V ^ :*!*ньс Пища и жизнь ЕДА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ХИМИКА —Щ^от^ф^* ^<-\К ф Перед вами вступительная статья к серии справочных материалов, посвященных химическому составу важнейших пищевых продуктов. Их автор — доктор технических наук Игорь Михайлович СКУРИХИН — руководит лабораторией химии и технологии пищевых продуктов Института питания АМН СССР. В последующих заметках будут приведены новые и уточненные сведения об основных продуктах питания; некоторые еще не успели попасть в справочные издания. Эти сведения помогут вам, пользуясь советом специалиста, составить рациональное меню. Из пищевых продуктов человек получает энергию и материал для построения и возобновления клеток и тканей. Сколько же надо человеку пищевых веществ7 Наука о рациональном питании, отвечая на этот вопрос, исходит из трех основных принципов. Во-первых, необходимо компенсировать расход энергии; во-вторых, пищевые вещества должны поступать в определенном количестве и соотношении; в-третьих, нужен правильный режим питания. Мы будем говорить главным образом о втором принципе, что не умаляет, конечно, значения двух остальных. Многочисленные и подробные сведения о физиологических потребностях людей разных возрастов и занятий в основных пищевых веществах приведены в № 12 за прошлый год — в беседе с членом-корреспондентом АМН СССР В. А. Шатерниковым и в таблицах под рубрикой «Справочник». А здесь — краткий обзор главных компонентов пищи: зачем, в каком количестве, в каких продуктах. Подробности вы найдете в следующих номерах журнала. БЕЛКИ Будучи одновременно и пластическим (то есть строительным), и энергетическим материалом, белки в питании незаменимы. Длительное безбелковое питание неизбежно ведет к гибели. Оптимальное содержание белка в рационе должно обеспечивать, по современным воззрениям, 12% калорийности; для взрослого это составляет в среднем 80— 90 г ежедневно. Белки большинства продуктов состоят из 20 аминокислот, среди которых, как, безусловно, знают читатели «Химии и жизни», восемь незаменимых — они не синтезируются в организме, а значит, должны поступать с пищей. Наилучшее их сочетание зависит 47
от возраста, пола, состояния здоровья. К примеру, для взрослого здорового мужчины оптимальное содержание незаменимых аминокислот в грамме белка таково: изолейцина — 40, лейцина — 70, лизина — 55, метионина (вместе с цистином, так как они взаимозаменяемы в организме) — 35, фенилаланина (вместе с тирозином — также взаимозаменяемы) — 60, триптофана — 10, треонина — 40, вали на — 50 мг. К сожалению, многие пищевые белки далеки от идеала. Ближе всего к нему животные белки, особенно если продукт не подвергался тепловой обработке, а вот в большинстве растительных белков заметно не хватает одной или нескольких незаменимых аминокислот. Так, белок пшеницы содержит лишь половину требуемого лизина, а в белке картофеля или гороха не достает примерно трети метионина и цистина. Кроме того, растительные белки хуже усваиваются: не на 95—96%, как белки мяса, рыбы, яиц и молока, а лишь на 80% (овощи) и даже на 70% (бобовые, картофель). Однако и один животный белок — не самый лучший вариант. Смесь растительного белка с животным в правильном соотношении биологически более ценна. Это соотношение зависит прежде всего от растительного компонента. Так, при сочетании мяса с картошкой оно равно 70:30, а мяса с гречневой кашей — 50:50. В среднем же доля животных белков должна составлять для взрослого человека 55%. Вегетарианство, длительное употребление исключительно растительной пищи, неизбежно приводит к дисбалансу аминокислот. Это плохо сказывается на многих функциях организма, в том числе на умственной деятельности. Особенно чувствительны к недостатку животного белка дети, и если длительное вегетарианство нежелательно вообще, то для детей оно недопустимо. Больше всего белка содержится в сыре (около 25%), в горохе и фасоли B2—23%), в мясе и рыбе A6—20%), в яйцах A3%) и твороге A4%). ЖИРЫ Роль жиров (правильнее — липидов) представляют порой однобоко, считая их только ' поставщиками энергии. Да, значительная их часть расходуется для этой цели, однако надо помнить и о том, что липиды входят в состав клеточных компонентов, в том числе мембран, и служат основой для синтеза про- стагландинов. Значит, как и белки, жиры надо считать незаменимыми факторами питания; И в самом деле, при длительном огра- . ничении жира нарушается деятельность центральной нервной системы, ослабляется иммунитет. Однако избыток жиров тоже вреден — он способствует ожирению и атеросклерозу. В идеале взрослый человек должен потреб- . лять жиров чуть больше, чем белков, а именно 100—105 г (это составляет 33% по калорийности). В данном случае большую ценность представляют не животные, а растительные продукты, поскольку они содержат в достаточном количестве полиненасыщенные жирные кислоты (это незаменимые пищевые вещества) и фосфолипиды, необходимые для обновления клеток и внутриклеточных структур. Поэтому на долю растительных жиров должно приходиться около 30% от общего количества жиров. Что же касается собственно жирных кислот, то наилучшее их соотношение таково: 10% полиненасыщенных, 30% насыщенных, 60% мононенасыщенных. УГЛЕВОДЫ Вот действительно главный энергетический компонент пищи. Разумеется, речь идет о так называемых усвояемых углеводах, к которым относятся простые сахара (глюкоза, фруктоза, лактоза и т. п.) и некоторые полисахариды (крахмал, инулин, гликоген). Кроме них, есть такие углеводы, которые организмом не усваиваются: клетчатка, включающая целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин, а также пектиновые вещества. Потребность взрослого человека в усвояемых углеводах составляет 365—400 г в день, из которых 50—100 г приходятся на долю простых Сахаров A00 г — для тех, кто занят тяжелым физическим трудом). Систематический избыток углеводов в питании — явление, .к сожалению, сейчас распространенное, — способствует возникновению таких болезней, как диабет, ожирение и атеросклероз. Клетчатку и пектины часто называют балластными веществами. Этот термин не вполне точен. То, что вещества не усваиваются, еще не значит, будто они бесполезны. В дневном рационе рекомендуют 10—15 г клетчатки и пектинов, поскольку они нормализуют деятельность кишечной микрофлоры, способствуют выведению из организма холестерина и в некоторой степени снижают аппетит, создавая чувство насыщения. Углеводы содержатс я преимущественно в растительных продуктах. ВИТАМИНЫ О витаминах все мы достаточно наслышаны, поэтому — бегло. Начнем с водорастворимых витаминов — аскорбиновой кислоты и витаминов группы В. Аскорбиновая кислота, витамин С, привлекает внимание прежде всего потому, что его часто не хватает: потребность G0 мг) при обычном питании зимой и весной пока существенно выше фактического потребления. Из-за недостатка аскорбиновой кислоты уменьшается работоспособность и стойкость к инфекциям. К сожалению, в отличие от многих других компонентов питания, витамин С весьма неустойчив и разрушается как при хранении, так и при кулинарной обработке. Гораздо более устойчивы витамины группы В. Их роль в питании столь разнообразна, что в нескольких словах не пересказать; 4В
впрочем, об этом написано достаточно. Надо лишь иметь в виду, что недостаток витаминов В может возникнуть, когда в рационе мало мясных продуктов, а хлеб готовится из муки тонкого помола. Поэтому в некоторых районах нашей страны, например на Крайнем Севере, хлебопекарную муку высоких сортов обогащают витаминами В,, В2 и PP. Желательно также есть по возможности хлеб из муки грубых сортов — в нем гораздо больше витаминов группы В; немало их также в молоке и в мясе. Теперь о жирорастворимых витаминах. Самые важные среди них — витамин А (ретинол) и витамин D. Они содержатся только в животных продуктах. Однако в растениях есть желтые пигменты — каротины, которые в организме могут превращаться в витамин А. Наиболее распространенный бета-каротин по эффективности в шесть раз уступает витамину А (и поэтому для сопоставимости потребность в нем выражают в пересчете на ретинол). Больше всего ретинола в рыбьем жире, в печени животных и рыб, а также в молочных продуктах. Бета-каротина много в моркови, тыкве, помидорах, перце. Хотя дефицит витамина А иногда наблюдается (обычно у детей), самостоятельное применение его препаратов недопустимо, так как передозировка весьма опасна. Это же относится и к витамину D, регулирующему фос- форно-кальциевый обмен. Его главные поставщики — рыбные продукты и яйца; частично этот витамин синтезируется в организме при облучении кожи ультрафиолетом, например при солнечном загаре. У взрослых потребность в витамине D в несколько раз ниже, чем у детей, — всего 2,5 мкг в день (у годовалого ребенка — 10 мкг). Другие витамины, участвующие в обмеце веществ, широко используются в лечебных целях; при нормальном питании они редко бывают в дефиците. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Их делят обычно на макроэлементы (кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор и сера) и микроэлементы, перечень которых долог, а самые важные — .железо, цинк, медь, иод и фтор. Несколько слов о каждом. Кальций (вместе с фосфором) составляет основу костной ткани и участвует в обменных процессах. Потребность у взрослых — 800 мг в день (у детей в период роста — несколько выше). Основной поставщик — молоко и молочные продукты. Фосфор входит в состав белков, участвует в построении костной ткани. Детям его также требуется несколько больше, чем взрослым. Важно соблюдать в питании правильное соотношение кальция и фосфора — 1:1,5 для взрослых. Дело в том, что при избытке фосфора может начаться выведение кальция из костей, а избыток кальция чреват развитием мочекаменной болезни. Наиболее богаты фосфором рыба, хлеб, молоко. Магний также участвует в формировании костной ткани, он необходим для некоторых процессов обмена. Потребность — 400 мг в день. И вновь, как и в случае с фосфором, важно правильное соотношение с кальцием, а именно 1:0,7. Больше всего магния в хлебе и крупах. Натрий регулирует артериальное давление, водный обмен, поддерживает в необходимых пределах рН крови. Естественное содержание натрия в пищевых продуктах невелико, от 15 до 80 мг на 100 г, однако из-за привычки подсаливать пищу мы потребляем обычно 4—6 г натрия ежедневно. Потребность между тем гораздо меньше, около 1 г. Впрочем, избыток до 4 г обычно переносится без дурных последствий, но более высокие дозы способствуют развитию гипертонии. Калий также регулирует кислотно-щелочное равновесие крови. Потребность в нем B,5—5 г в день) удовлетворяется обычным рационом. Потребность в микроэлементах исчисляется в миллиграммах (к примеру, железа нужно 14 мг в день) и даже в микрограммах A00—150 мкг иода и всего 3 мкг фтора). Особенно много железа в печени и в почках, а иода и фтора — в морской рыбе. Кроме того, очень много фтора содержится в чае. Последние два микроэлемента нередко упоминаются особо, так как их содержание в пище существенно зависит от природных условий. Там, где в почве мало иода, его добавляют в поваренную соль, чтобы предупредить развитие зоба. При недостатке фтора его добавляют обычно в питьевую воду, прежде всего для профилактики кариеса зубов. Общая часть на этом заканчивается. В следующий раз — о хлебе и крупах. Из писем в редакцию По поводу агатов Фотографии уральских агатов, использованные для иллюстрирования моей статьи «Агаты и кинетика» A983, № 8), взяты из книги «Агат» (Свердловск: Среднеуральское книжное изд- во, 1982; составитель В. Б. Семенов; автор фотографий — В. И. Холостых). Считаю необходимым уточнить это обстоятельство, не нашедшее отражения в подписях к фото. Кандидат технических наук Л. Б. ГЕРЧИКОВ ПОПРАВКИ В декабрьском номере «Химии и жизни» типографией допущены опечатки: в подписи под рисунком на стр. 88 речь идет о частицах у - РегОл; настр. 105 в предпоследней формуле знаменатель содержит Z-p-1. 49
Земля и ее обитатели Старожил русской фауны Со старожилом фауны СССР — выхухолем подавляющее большинство народа вовсе незнакомо, мало знают о нем и специалисты. А между тем выхухоль, водяной крот или хохуля, как его величали в народе, — древнейшее млекопитающее Евразии. Его предки жили здесь еще 30 миллионов лет назад. Шло время, исчезли всякие там саблезубые тигры и шерстистые носороги, а выхухоль остался почти без изменений. Правда, остался не всюду, а лишь кое-где в Европейской части СССР <бассейны Дона, Днепра, средней Волги, низовий Урала, пойма Северского Донца). Кроме того, в Пиренейских горах по берегам небольших горных рек и озер на высотах до 1200 м живет немногочисленное племя близкого родственника русского выхухоля — маленький пиренейский выхухоль. Больше нигде в мире выхухоля нет. Выхухоль — истый приверженец воды, или, как говорят специалисты, полуводное, а точнее, преимущественно водное животное. Зверек небольшой. Вес около 500 г, длина тела 18—21 см плюс такой же длины хвост. Коническая голова заканчивается отчетливым хоботком. А вот шеи снаружи почти не видно — нет сужения; голова и туловище как бы сливаются в монолит. На это есть весомая причина — отсутствие шеи как таковой и отсутствие наружных ушных раковин серьезно улучшает гидродинамические характеристики мохнатого пловца. Длинный хвост уплощен с боков, верхний гребень украшает киль из густых и длинных волос. Получается сразу и кормовое весло, и руль. У самого основания хвост резко перетянут, а затем грушевидно расширен и плавно сужается. В утолщении и располагаются знаменитые мускусные железы, выделяющие сильно пахнущий маслянистый секрет с приятным анисовым запахом, который очень нравился Л. Н. Толстому. В старину высушенные хвосты выхухоля служили средством против моли и для придания запаха белью. Именно это обстоятельство дало повод автору знаменитого толкового словаря В. И. Далю обосновать связь происхождения слова «выхухоль» со старинным русским словом «хахаль», смысл которого сводился к понятиям «волокита», «раздушенный щеголь». Ноги зверька короткие, с широченными ступнями, причем задние конечности вдвое больше передних. Пальцы соединены плавательными перепонками. Во время плавания маленькие передние лапы либо прижаты к телу, либо выполняют роль рулей глубины. Задние же лапы, как и хвост, — мощные движители. На спине выхухоля мех коричневый с серебристым налетом, а на брюхе — серебристо-белый или серебристо-серый. Такое сочетание цветов — неплохая защита. Если со стороны дна толщу воды просматривает сом, судак, щука или крупный окунь, то серебристое брюшко делает выхухоль почти невидимым в толще воды, если же сверху водоем контролируют чайки, цапли, орланы- белохвосты или черные коршуны — на фоне темного дна незаметна бурая спинка плывущего выхухоля. Плотная, теплая, ненамокающая шубка зверька все время хорошо смазана жиром и не рассыпается — остевые волосы вверху гораздо шире чем у основания. Уподобляет выхухоля термосу и своеобразная извитая густая подпушь, составляющая 98—99% общего числа волос. Именно поэтому мех под водой отлично держит воздух. Эта пневмо- прослойка превосходно сохраняет тепло. В отличие от чисто наземных обитателей, у выхухоля мех гуще всего на брюшке B3 200 волос на 1 см2) и реже всего на спине A5 800). Это тоже способствует сохранению тепла при перемещении по влажной земле на коротких ногах. В такой теплоизоляции в жару вроде бы недалеко и до теплового удара. Ан нет. От перегрева спасает все тот же хвост. Покрытый роговыми чешуями руль играет еще и роль радиатора, в котором нагретая в теле кровь быстро рассеивает тепло в окружающее пространство, особенно в воде. Сведения о времени пребывания выхухоля под водой разноречивы: пять и даже десять минут, не всплывая. Но норма, видимо, одна- две минуты. Однако и этого достаточно, чтобы назвать героя нашей статьи превосходным пловцом. Зато на берегу почти слепой (глаза с булавочную головку) и медленно передвигающийся неуклюжий зверек беспомощен. И это дает о себе знать. В последние десятилетия из-за продолжительных разливов, а на юго-востоке Европейской части СССР из-за пересыхания водоемов выхухоль вынужден совершать переходы D—5 км в сутки), во время которых он беззащитен не только перед зубами бродячих собак, кошек, хорей, куниц и серых крыс, но и перед клювами и когтями чайковых и врановых птиц и некоторых сов. А вообще-то зверек не мельтешит перед глазами — ведет скрытный, преимущественно сумеречный образ жизни. Днем сидит в воде, а в сумерках плавает у дна какой-нибудь старицы. И не мудрено, что его биология плохо изучена. Загадка выхухоль не только для зоологов. Рассудите сами — нет даже [ 50
единого мнения относительно рода слова «выхухоль». «Он» или «она»? Здесь словари, речевая практика и научная литература противоречат друг другу. И пока филологи вырабатывают единое мнение, зоологи продолжают употреблять как «русская выхухоль», так и «русский выхухоль». Мне думается, что предпочтительнее выглядит мужской род, то есть правильнее говорить «выхухоль русский». Но оставим словари в покое и займемся бытом выхухоля. Большую часть года зверек проводит в норе, самостоятельно сооруженной на берегу водоема у мест глубиной от 1,3 до 5 м. Выбор глубин не случаен — мелкие водоемы зимой промерзают до дна, а в более глубоких тяжело разыскать пропитание. Излюбленные места выхухоля — заводи и неглубокие озера с обрывистыми берегами, заросшие подводной и надводной растительностью. В крутых берегах норы короткие A,3— 2,5 м), в отлогих — длиннющие, порой до 20 м. Вход в любую нору всегда под водой. На болотах жилища устраиваются в кочках и других относительно сухих местах. Но выхода на поверхность из норы выхухоля никогда нет, только под воду. Ходы же лежат всего в 5—20 см от поверхности почвы. Там, где сильно меняется уровень воды, выхухоль сооружает многоярусные норы, нечто вроде лабиринта с несколькими выходами, множеством переплетающихся ходов и камер. Спальня, или, говоря по-ученому, гнездовая камера, выстлана мягкими водно-болотными растениями. Летние камеры располагаются у самой поверхности земли, а зимние — в полуметре от нее или чуть глубже. Зимой выхухоль ведет полнокровный образ жизни и то и дело уходит под лед, чтобы раздобыть пропитание. Так вот, камеры, которые выстилки не имеют, по-видимому, используются зверьками для обсыхания после пребывания в воде. Летом каждая семья или одиночная особь занимает отдельную квартиру. А вообще-то жизнь сложными семьями (групповое расположение нор) привычна для выхухоля. Более того, на зиму бывшие соседи или родственники собираются гурьбой. 10—20 зверьков разного пола и возраста коротают зиму в общежитии — в одной норе, лишь изредка наведываясь в свои прежние жилища. По весне норы заливает вода и зверьки спасаются на полузатонувших деревьях, заломах тростника и даже в плавающих гнездах больших поганок. В этот же лихой период на мелких плесах, в старицах или заливах происходит спаривание, и молчаливые зверьки преображаются. Во время гона самцы настойчиво преследуют самку, то и дело издавая скрипуче-булькающие *звуки. Соотношение самцов и самок в таких временных обществах обычно один к двум или трем, крайне редко один к четырем. Невесты ко- 51
кетничают — имитируют бегство, но на самом деле лишь немного отплывают в сторону и, прячась за притопленные кусты, коряги или кочки, описывают круги возле конфликтующих женихов. К сожалению, частенько в местах совместного обитания выхухоля и ондатр, например в ныне единственном в СССР выхухолевом заповеднике — Хоперском (Воронежская область), ондатры разгоняют весенние скопления выхухоля. Злобно верещащие холостые самцы ондатр не только набрасываются на самцов выхухоля, но и преследуют самку, отгоняя ее на сотни метров. А в пойме Северского Донца на гонные скопления выхухоля нападают очень агрессивные самцы серых крыс. Подробнее об этой напасти будет сказано чуть позже. До недавней поры не было единого мнения о том, сколько раз в год размножается выхухоль. Сейчас стало ясно, что такое обычно бывает дважды в год. Первый период размножения приходится на апрель—июль, второй — на сентябрь, реже октябрь. Бывали случаи появления детенышей и в разгар зимы. После 40—50 дней беременности самка дарит миру от одного до четырех, изредка пять детенышей. Новорожденные — слепые и голые крохотули весом чуть более двух граммов. Лишь в месячном возрасте они начинают добывать пропитание — это пора первых попыток самостоятельного плавания, но от норы они далеко не отлучаются. В воспитании потомства участвуют оба родителя. У молодняка веселый нрав, подростки любят игры. Например, цепляются за шерсть мамаши и так путешествуют. Но особо популярны плавающие щепки или стебли растений. Детеныши могут долго-долго подталкивать их и отнимать друг у друга. Все течет, все меняется, и к годовалому возрасту детство кончается — молодняк достигает размеров взрослых, становится половозрелым. Вся жизнь тоже коротка — около четырех лет. Рацион выхухоля варьирует в зависимости от времени года и особенностей водоема. Весной, летом и осенью основу меню составляют личинки ручейника, ж^ука-радуженицы, поденок, хирономид, стрекоз, брюхоногие моллюски, крахмалоносные корневища кубышки, ежеголовника, клубни стрелолиста, пиявки, ракообразные. Зимой, когда воду сковал лед, выхухоль питается оцепеневшими лягушками, малоподвижной мелкой рыбой, жуками, двустворчатыми моллюсками. Еда добывается по своим, особым правилам. Выхухоль не мечется по водоему, а как бы пашет дно, и потом собирает корм в системе траншей, появившихся в иле из-за длительного плавания у самого дна в строго определенном направлении. Мускусный запах секрета хвостовых желез, сохраняющийся в таких бороздах, по-видимому, привлекает туда водных обитателей. Зимой приманка еще изощренней — выдыхаемый зверьками и вытесняемый из их меха воздух полосами из мельчайших пузырьков скапливается подо льдом над траншеями, что неудержимо притягивает сюда моллюсков, рыб и другую мелюзгу. Кроме того, весной пористый и непрочный пузырчатый лед над траншеями выхухоля разрушается гораздо быстрее. Это жизненно важно: появляется шанс до затопления норы покинуть ее, выйти из-под льда и переждать половодье в безопасном месте. При сборе съестного выхухоль раскапывает ил рыльцем и передними лапами, располагаясь почти вертикально (вниз головой) в толще воды. В неволе нет нужды в столь причудливой обеденной позе, и выхухоль обычным манером охотно поедает свежий рыбный и мясной фарш. С удовольствием пьет — стакан воды в сутки. Аппетит тоже невелик — ежедневная доза от 150 до 310 г пищи, но за один присест — не более 50 г. И при всем при этом здоровье отменное. Во всяком случае, массовых заболеваний выхухоля никто и нигде не зарегистрировал. Выхухоля подстерегает множество напастей. Зимние подъемы воды, заливая норы, за несколько минут могут начисто погубить процветающие семьи. Весной, в половодье, лишенные укрытия зверьки — легкая добыча для любого сколько-нибудь серьезного хищника. Правда, хищные млекопитающие выхухоля не едят из-за его мускусного запаха, . но при встрече все же давят. А в воде надо опасаться даже крупных речных окуней. И у себя дома; в норе, выхухоль отнюдь не за каменной стеной. Стоит корове или кабану наступить сверху на «крышу» норы, как нога тут же проваливается; если выхухоль и не будет при этом раздавлен, гнездо все равно уже никуда не годится. Зато взаимоотношения выхухолей с бобрами достойны всяческих похвал. Дружественные узы столь крепки, что в местах совместного обитания выхухоли порой карабкаются даже на спины бобров. И те на это взбучкой не реагируют. Норы бобров и выхухолей частенько соединяются друг с другом. А в Воронежском заповеднике выхухоли даже селились в искусственных домиках бобров. К врагам же выхухоля, нравится это или не нравится, следует причислить и человека. Специального выхухолевого промысла в России не было, хотя порой шкурки заготавливали тысячами. Пишут, что в XVI веке в Подмосковье шкурка стоила две копейки. Конечно, та копейка не чета нынешней. В конце XIX века ежегодно в продажу поступало от 5,5 до 20 тысяч выхухолевых шкурок. В 1913 г. на Нижегородскую ярмарку было вывезено 60 тысяч шкурок, и численность выхухоля стала катастрофически падать. Осушение и распашка пойм, резкое изменение режима рек, торфоразработки, вырубка лесов, выпас скота по берегам, загрязнение водоемов сточными водами и отходами промышленности, молевый лесосплав, рыболов- 52
ство ставными орудиями и просто браконьерство — вот лишь главные бедствия, обрушившиеся на выхухоля в нашем веке. В 1920 году был повсеместно запрещен его промысел. Появились специальные заповедники. В 1929 году были поставлены первые опыты по искусственному разведению и расселению выхухоля в районы его прежнего обитания. Выхухоль как реликтовый эндемик и ценнейший пушной зверь стал предметом всестороннего исследования. Эту работу сейчас возглавляет комиссия по выхухолю при Зоологическом институте АН СССР. В послевоенные годы переселено около 10 000 особей выхухоля. Однако это не дало ожидаемых результатов. Сказалось слабое знание биологии животного, отсутствие опыта отлова, содержания в неволе, транспортировки и техники выпуска. Кроме того, при выборе мест для новоселов далеко не всегда учитывали планы хозяйственного освоения территории. Недостаточной была и охрана выпущенных животных. И хвостатые поселенцы по сути дела были брошены на произвол судьбы. И по всему по этому причины гибели зачастую оставались неизвестными. По данным «Красной книги СССР», в 1973 году у нас жило около 70 тысяч, а в 1974 году — всего 50 тысяч особей. Но и на этом численность выхухоля в местах его обитания пока не удается стабилизировать. Влачит жалкое существование последний очаг обитания выхухоля на Украине, в пойменных участках Северского Донца. А ведь по мнению ведущих специалистов, профессоров И. И. Барабаш-Никифорова, Л. А. Шапошникова и других, выхухоль вполне может приспособиться к современным условиям. С 1965 года и поныне преподаватели и студенты-биологи Донецкого государственного университета ведут учет численности выхухоля в пойме Северского Донца, а также по левому его притоку — реке Красной. Выяснилось, что здесь сильно вредят выхухолю неумеренно размножившиеся кабаны. Еще стремительнее снижают численность выхухоля не только бродячие собаки и кошки, но и пасюки. Серые крысы — новый и крайне опасный враг. Вне построек человека они образовали круглогодичные поселения и в поисках пищи уничтожают всех мелких животных в радиусе 1,5—3 км. Серые крысы прекрасно плавают и легко справляются с выхухолем, нападая на одного зверька группами от 3 до 10 особей. В отличие от многих других четвероногих хищников, крысы поедают выхухоля. И вот с этим опаснейшим врагом (вторым после рыбаков-браконьеров) практически не ведется борьбы. По мнению специалистов, восстановление численности выхухоля в бассейне Северского Донца следует начать с завоза бобров в Кре- менский лесхоз. Ибо в критические моменты бобры способствуют выживанию выхухоля. Например, после зимнего паводка 1954/55 г., резко сократившего выхухолевую популяцию на Северском Донце, в Хоперском заповеднике, тоже пострадавшем от зимнего наводнения, выхухоль сохранился в тех водоемах, в которых жили бобры. Дело в том, что бобры устраивают временные весенние хатки, полухатки и другие убежища в верхних, самых высоких участках берега. И эти места во время паводков служат пристанищем не только для бобров, но и для выхухолей. Поэтому простой завоз партии выхухолей в бассейн Северского Донца преждевременен: зверьки могут исчезнуть, как почти исчезла коренная популяция. Угодья Кременского лесхоза способны вместить 50 бобровых семей — здесь 25 крупных водоемов, пригодных для обитания бобров и 25 км русла Северского Донца. Каждую пару бобров целесообразно выпустить в отдельный пруд, старицу или озеро. При этом надо не забывать о строгом регулировании численности бобров и оградить часть деревьев на берегу от их погрызов. Ведь иначе хвостатые лесорубы быстро оголят берега, что совсем неприемлемо для выхухоля. При соблюдении этих условий спустя три-четыре года в освоенные бобрами водоемы можно выпустить выхухолей. Наш многолетний опыт изучения животного мира густонаселенного Донбасса свидетельствует, что здесь выхухоль селится лишь в заводях и старицах с растущими по берегам деревьями и богатыми водными растениями. Иначе для зверька мало излюбленной пищи — моллюсков. К тому же берега хоть кое-где должны быть обрывистыми. Иначе выхухолю не устроить нору с подводным входом. Из арсенала рыбаков надо исключить верши и вентери, в которые попадает зверек. А вот спортивную ловлю рыбы зимой следует приветствовать — такой лов заметно улучшает аэрацию водоемов, что очень важно для предотвращения «замора», который весьма обычен в водоемах, где обитает выхухоль. И кроме всего этого, пора пересмотреть сумму иска, предъявляемого за ущерб, причиненный поголовью выхухоля. Например, в Томском Приобье, где численность местной популяции не достигает и ста голов, по шкале гражданских исков («Правила охоты в Томской области», 1975) за уничтожение особи выхухоля предъявляется иск всего в 10 рублей. Такой же смехотворный штраф в Ростовской и Воронежской областях и на территории Большого Донбасса. А ведь выхухоль официально внесен уже в три красные книги: «Международную красную книгу», «Красную книгу СССР» и «Красную книгу УССР». И давайте всеми силами, всеми способами, административными и экологическими, сделаем спокойной жизнь старожила нашей фауны. Кандидат биологических наук а харченко, Донецкий государственный университет 53
Живые лаборатории Могильник Как это ни удивительно, наши предки имели обыкновение количественно оценивать целебную силу растений. Правда, они, в отличие от нынешних врачей, еще не применяли таких понятий, как терапевтический индекс или эффективная доза, а вместо этого указывали, сколько болезней можно вылечить с помощью той или иной травки. Лук, по известной пословице, лечил «от семи недуг», девясил считался лекарством от девяти болезней, буквица — от тридцати трех, зверобою приписывалась способность исцелять 99 заболеваний, а заманихе — ровно 100. Но даже рядом с такими всемогущими растениями настоящим чемпионом выглядит могильник, старинное индийское название которого означает ни много ни мало «от тысячи болезней»! Могильник, или гармала обыкновенная (Peganum garmala),— многолетний сорняк, широко распространенный в степях Южной Европы и Сибири, Средней и Центральной Азии, Северной Африки. Это крупное ветвистое растение, достигающее 70 см высоты. Целебные свойства гармалы получили известность еще в Древней Греции и Риме: о них упоминали такие авторитеты, как Диоскорид и Гален, рекомендовавшие употреблять ее семена при слабом зрении и водянке. А особенно ценили растение медики Востока. Авиценна писал не только о мочегонном, но и о противовоспалительном и болеутоляющем действии гармалы. Применяли ее при лихорадке, кожных болезнях, укусах змей и скорпионов. А в Средней Азии верили, что если повесить в доме пучок сухой гармалы, то это предохранит не только от всех болезней, но и от дурного глаза. Только в 30-х годах нынешнего столетия целебное действие гармалы получило научное объяснение. В это время в странах Западной Европы появилось новое лекарство — алкалоид банистерин, извлекаемый из стеблей южноамериканской лианы банистериоп- сиса. Индейцы Бразилии, Венесуэлы и Колумбии делали из этого растения напиток, вызывавший галлюцинации. Европейские медики обнаружили, что банистерин оказывает лечебное действие при паркинсонизме — двигательном расстройстве, которое возникает в результате различных поражений нервной системы, в том числе после энцефалита, некоторых отравлений и травм. А вскоре выяснилось, что по своему химическому строению банистерин ничем не отличается от другого алкалоида — гармина, выделенного еще в середине прошлого века из семян могильника: ^О^Х) н снь Одинаковым оказалось и действие алкалоидов. Это обстоятельство крайне заинтересовало исследователей. В отличие от банистериопси- са, гармала широко распространена и образует обширные заросли в легко доступных местах. Да и алкалоидов в ее семенах необычно много — 3—4% веса, из которых треть приходится на долю гармина. Так гармала вошла в научную медицину. Гармин оказался эффективным средством: например, при паркинсонизме после перенесенного энцефалита он ослабляет оцепенение и одеревенелость мышц, у больных становится более громкой и членораздельной речь. мт
Лечебное действие алкалоида исследователи объясняют по-разному. Одни полагают, что он является антагонистом серотонина — одного из важнейших медиаторов, веществ, участвующих в передаче нервных импульсов. Другие считают, что гармин ингибирует активность фермента моноаминооксидазы, принимающего участие в обмене того же серотонина и других биогенных аминов. Любопытно, что по своей химической структуре гармин — явный родственник знаменитого резерпина, широко применяемого при лечении гипертонии. Достаточно сравнить их формулы, чтобы убедиться, что молекула гармина представляет собой как бы часть молекулы резерпина: OCtfx H^cooc-L Уосо ОСИ- ООН, осн5 Не исключено, что гармин может быть использован еще и как исходное сырье для синтеза резерпиноподобных препаратов. Гармин впервые выделил из семян гармалы в 1841 г. профессор Дерптского университета Ф. Гёбель. А за несколько лет до этого он получил из тех же семян другое ценное вещество — желтую краску, которую назвал гармалином. Окисляясь, гармалин превращается в краситель, окрашивающий шелк и шерсть в разные оттенки красного цвета, от ярчайшего пунцового до бледно-розового. В странах Востока гармалу издавна использовали для окраски тканей. В XVIII в. в Турции из нее добывали красную краску для национальных головных уборов — фесок. Красители из гармалы находят применение и сейчас — например, в Закавказье и Туркмении ими пользуются при выделке тюбетеек и пряжи для ковров: они устойчивы, придают ткани красивый блеск и особый бархатистый оттенок. Эта особенность красителей из гармалы объясняется, по-видимому, тем, что входящий в их состав гармин обладает способностью флуоресцировать. Благодаря этому свойству гармин может представлять интерес и для химиков. Дело в том, что цвет его флуоресценции зависит от реакции среды: в кислой среде он синий, а в щелочной — желто-зеленый. Поэтому гармин может служить индикатором для титрования окрашенных или мутных жидкостей, в которых цвет обычных индикаторов не виден. И еще одно полезное свойство могильника. С глубокой древности у жителей пустынь и полупустынь почитались колодезных дел мастера, которые по приметам, передававшимся из поколения в поколение, могли найти место, где вырытый колодец быстро заполнится чистой водой. Чаще всего указателями глубины и качества грунтовых вод служили растения, и одним из них был могильник, заросли которого обычно приурочены к оазисам, к местам выхода ключей, к расположению неглубоко залегающих пресных вод. Сравнительно недавно с помощью могильника удалось отыскать в Азербайджане места старых, заброшенных колодцев, которые теперь используются для орошения. Вот сколько пользы от этого растения. А ведь на первый взгляд — обычный степной сорняк, да еще с таким унылым названием — могильник...
Информа \иь НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ ФЕВРАЛЬ XXVII конференция по истории естествознания и техники. Москва. Институт истории естествознания и техники A03012 Москва, Старопанский пер., 1/5, 295-70-03). Конференция по физике горячее плазмы, посвященная памяти Л. А. Арцимовича. Звенигород Моск. обл. Институт общей физики A17824 ГСП-1 Москва В-333, Ленинский просп., 53, 135-86-26). Конференция по актуальным проблемам органической химии и органического катализа. Москва. Институт органической химии A17913 ГСП-1 Москва В-334, Ленинский просп., 47, 137-13-79). Совещание «Квантовая химия и спектроскопия твердого тела». Свердловск. Институт химии F20219 ГСП-145 Свердловск, Первомайская ул., 91, 54-50-41). V семинар «Методы получения, свойства и области применения нитридов». Юрмала Латв. ССР. 'Институт неорганической химии B26934 Рига, ул. Мейстару, 10, 21-00-39). Совещание «Производство и применение полимерных материалов». Москва. «Союзхим- пласт» A29110 Москва, ул. Гиляровского, 39, 284-57-62). IV конференция по бессеребряным и необычным фотографическим процессам. Суздаль Владимирской обл. Научный совет АН СССР по проблеме «Фотографические процессы регистрации информации» A25167 Москва, Ленинградский просп., 47, 158-62-54). Семинар «Использование ядерно-физических методик в биофизике и молекулярной биологии». Нарва-Йыэсуу Эст. ССР. Ленинградский институт ядерной физики A88350 Гатчи- * на, 297-91-68). 56 Симпозиум «Пентозофосфат- ный путь превращения углеводов, его механизм и регуляция». Калинин. Научный совет АН СССР по проблемам биохимии животных и человека A17984 ГСП-1 Москва, ул. Вавилова, 34, корп. 2, к. 106, 134- 54-05). Симпозиум «Возбудимые клетки в.» культуре ткани». Пущино Моск. обл. Институт биологической физики A42292 Пущино, тел. Серпухов 3-90-01, доб. 2-53).. Конференция «Современные проблемы медицинского микроанализа: состояние и перспективы». Москва. Московский НИИ вакцин и сывороток A03064 Москва, пер. Мечникова, 5-а, 297-49-00). Конференция «Хемомутанты в селекции культурных растений». Москва. Институт химической физики A17977 ГСП-1 Москва В-334, ул. Косыгина, 4, 139-75-44). Ill конференция по поведению животных. Москва. Институт эволюционной морфологии и экологии животных A17071 Москва, Ленинский просп., 33, 232-35-84). VI совещание по грызунам. Ленинград. Зоологический институт A99164 Ленинград В-164, Университетская наб., 1). МАРТ Симпозиум «Неоднородные электронные состояния». Новосибирск. Институт неорганической химии F30090 Новосибирск 90, просп. Академика Лаврентьева, 3, 65-65-25). 111 симпозиум «Строение и реакционная способность крем- нийорганических соединений». Иркутск. Иркутский институт органической химии F64033 Иркутск, ул. Фаворского, 1, 6-16-85). Конференция «Метрологическое обеспечение измерений химического состава поверхности твердого тела». Свердловск. Свердловский филиал ВНИИ метрологии F20824 Свердловск, Красноармейская' ул., 2-а, 55-23-69). Конференция «Формирование цветового ассортимента пластмасс». Москва, ВНИИ технической эстетики A29223, Москва, просп. Мира, ВДНХ, корп. 115, 181-93-54). X семинар по геохимии магматических пород. Москва. Институт геохимии и аналитической химии A17975 ГСП-1 Москва В-334, ул. Косыгина, 19, 137-31-16). Конференция «Проблемы фотоэнергетики растений и повышение урожайности». Пос. Обо- рошино Львовской обл. НИИ земледелия западных районов УССР B92084 пос. Оборошино Пустомитевскогор-на, 39-63-02). Совещание «Состояние и перспективы исследований в области создания ферментов, получаемых микробиологическим методом». Ленинград. «Союзанти- биотики» A03823 ГСП-3 Москва Центр, пр. Художественного театра, 2, 291-38-81). Конференция «Применение математических методов обработки медико-биологических данных и ЭВМ в медицинской технике». Москва. «Союзмед- прибор» A03823 ГСП-3 Москва Центр, пр. Художественного театра, 2, 291-40-14). ' Семинар «Профилактика, диагностика и лечение бесплодия»* Москва, ВДНХ СССР. Всесоюзный научный центр по охране здоровья матери и ребенка A17437 Москва, ул. Островитянова, 9, 434-10-55). Конференция «Ветеринарные проблемы охраны окружающей среды и профилактика отравлений сельскохозяйственных животных». Москва. Главное управление ветеринарии МСХ СССР A07139 Москва, Орликов пер., 1/11, 294-83-95). ВДНХ СССР: тематические выставки и экспозиции Применение лазеров в народном хозяйстве. Октябрь 1983 г. — февраль 1984 г. Павильон «Машиностроение», зал № 25. Использование биологических средств в защите растений (рекомендации науки). Октябрь 1983 г. — март 1984- г. Павильон «Технические культуры». Поле защитное лесоразведение в СССР. Сентябрь 1983 г.— март 1984 г. Павильон «Технические культуры». Композиционные материалы. Ноябрь 1983 г. — май 1984 г. Павильон «Химия» АН СССР. КНИГИ (I квартал) . Издательство «Химия»: х Азеев В. С, Кузнецова Л. Н. Сохранение качества моторных топлив при подземном хранении. 13 л. 65 к. Базукин П. Г. Совершенствование организации труда рабочих в химической промышленности. 4 л. 20 к. Бард В. Л., Кузин А. В. Предупреждение аварий в нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах. 20 л. 1 р. 30 к.
Бартенев Г. М. Прочность и механизм разрушения полимеров. 19 л. 2 р. 90 к. Басов Н. И., Казанков Ю. В. Литьевое формование полимеров. 20 л. 1 р. 30 к. Богданова Т. И-, Шех- тер Ю. Н. Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии. 20 л. 3 р. 30 к. Булатов М. И. Расчеты равновесий в аналитической химии. 12 л. 70 к. Гуль В. Е„ Шенфиль Л. 3. Электропровода щие полимерные композиции. 18 л. 1 р. 20 к. Гуревич М. М., Ицко Э. Ф., Середенко М. М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. 10 л. 50 к. Золотарев В. М., Морозов В. Н., Смирнова Е. В. Оптические постоянные основных природных и технических сред. Справочник. 18 л. 1р. 20 к. Иванов Б. А. Безопасность применения материалов в контакте с кислородом. 2-е изд., перераб. и доп. 20 л. 1 р. 30 к. Кинле Х„ Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Пер. с нем. 17 л. 1 р. 20 к. Красовский В. Н., Воскресенский А. М., Харчевников В. М. Примеры и задачи по технологии переработки эластомеров. Учебное пособие для вузов. 18 л. 75 к. Крыжановский В. К. Износостойкие реактопласты. 10 л. 50 к. Кусумано Дж. А., Делла Бет- та Р. А., Леви Р. В. Каталитическая конверсия угля. Пер. с англ. 20 л. Зр. ЗОк. Лакокрасочные материалы. Технические требования и контроль качества. Справочное пособие. 30 л. 1 р. 80 к. Лущейкин Г. А. Полимерные электреты. 2-е изд., перераб. 13 л. 2 р. Островский Г. М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. 8 л. 40 к. Позин М. Е. Технология минеральных удобрений. Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. 25 л. 1 р. 10 к. Ростовцев А. М. Контроль качества деталей из пластмасс (Библиотечка рабочего по переработке полимерных материалов). 8 л. 20 к. Рудин М. Г., Смирнов Г. Ф. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. 18 л. 1 р. 20 к. Технология синтетического метанола. 18 л. 1 р. 20 к. Шульц М. М., Писарев- ский А. М., Полозова И. П. Измерение окислительного потенциала. 10 л. 1 р. 50 к. Издательство «М и р»: Абрагам А., Гольдман М. Ядерный магнетизм: порядок и беспорядок. В 2 томах. Пер. с англ. 46 л. 7 р. 50 к. Биологические ритмы. Под ред. Ю. Ашоффа. В 2 томах. Пер. с англ. Т. 1 — 33 л. 4р. 30. к. Вода в полимерах. Под ред. С. Роуленда. Пер. с англ. 35 л. 5 р. 60 к. Гернек Ф. Альберт Эйнштейн. Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. 7 л. 50 к. Герфорт Л., Кох X. Практикум по радиоактивности и радиохимии. Пер. с нем. 36 л. 2 р. 20 к. Даррелл Дж. Сад богов. Пер. с англ. 11 л. 1 р. 20 к. Звелто О. Принципы лазеров. Пер. с англ. 25 л. 2 р. 20 к. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. Пер. с англ. 42 л. 3 р. 70 к. Мозг. Сб. статей. Пер. с англ. 2-е изд., стереотип. 20 л. 1 р. 70 к. Нири Дж. Дикие стада. Пер. с англ. 19 л. 3 р. 50 к. Ракич Л. Регуляторные системы поведения. Пер. с сербск. 8 л. 85 к. Сабадвари Ф.( Робинсон А. История аналитической химии. Пе^р. с англ. 15 л. 1 р. 10 к. Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа. Пер. с англ. 36 л. 5 р. 70 к. Сланина 3. Теоретические аспекты влияния изомерии в химии. Пер. с чешек. 10 л. 1 р. 80 к. Смит Г. Драгоценные камни. Пер. с англ. 2-е изд. 40 л. 3 р. 30 к. Уоринг Ф., Филлипс И.. Рост растений и дифференцировка. Пер. с англ. 32 л. 4 р. 80 к. Физика поверхности: колебательная спектроскопия адсор- батов. Под ред. Р. Уиллиса. Пер. с англ. 16 л. 2 р. 70 к. НОВЫЙ ЖУРНАЛ В 1983 г. начал издаваться новый ежеквартальный международный журнал на английском языке — «Computer Enhanced Spectroscopy» («Ком- * пьютерная спектроскопия!»). Журнал публикует статьи и обзоры, посвященные проблеме повышения эффективности спектрометрических и хро- матоспектрометрических исследований с помощью вычислительной техники (в том числе мини- и микро-ЭВМ). Для быстрого распространения информации о новых идеях и результатах публикуются краткие сообщения и письма редактору. Главный редактор журнала — д-р X. Виллис (Dr. H. A. Willis, 4 Sherrardspark Road, Welwyn Garden City, Herts AL8 7JP, England). Нашу страну в редколлегии журнала представляет академик В. А. Коп- тю! F30090 Новосибирск 90, просп. Академика Лаврентьева, 17, Президиум Сибирского отделения АН СССР). В апреле выйдет из печати «ЖУРНАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА им. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА», 1984, № 2, посвященный генетической инженерии. В обзорных статьях, написанных ведущими советскими учеными, освещаются теоретические и прикладные проблемы генетической инженерии, представляющие интерес для научных сотрудников, преподавателей, аспирантов, студентов вузов. 1Лена номера 2 р. Журнал в продажу не поступает и распространяется только по подписке. Подписка на № 2 принимается всеми отделениями связи без ограничения до 1 февраля. Индекс журнала 70825. Телефон для справок: 221-54-72. 57
во u ф са X ф CQ Вся королевская рать В шахматных делах «Химии и жизни», пожалуй, ближе всего материалы, из которых делают фигуры и доски. И хотя журнал уже писал об этом A969, № 7), неисчерпаемость темы позволяет нам вернуться к ней еще раз. Но не топько этим объясняется появление в нашем журнале еще одной статьи о шахматах. Шахматы, особенно современные, имеют много общего с точными науками. Оии развивают творческие навыки и комбинационные способности. К тому же ученые многих стран, работающие над проблемой искусственного интеллекта, в качестве модели для своих исследований выбрали именно эту игру. В рассказах о шахмат а* нередко цитируется знаменитая речь проголодавшегося гроссмейстера О. Бендера о международном конгрессе в Васю к ах. Чтобы не повторяться, напомним, какое впечатление произвело на потрясенных любителей это выступление: «Гнилые стены коннозаводского гнезда рухнули, и вместо них в голубое небо ушел стеклянный тридцатитрехэтажный дворец шахматной мысли. В каждом его зале, в каждой комнате и даже в проносящихся пулей лифтах сидели вдумчивые люди и играли в шахматы на инкрустированных малахитом досках...». Как ни удивительно, всего полвека спустя многое из предсказанного сбылось. Дворцы шахматной мысли есть во многих городах, международные турниры проходят в комфортабельных зданиях (в том числе и в тридцатитрехэтажных), а в проносящихся пулей — ну не в лифтах, так в поездах — сидят вдумчивые люди с карманными или дорожными шахматами. Кстати, игра на инкрустированных малахитом досках — тоже не новость. И даже совсем не новость. Напротив: не в современных дворцах, а в старинных царских на таких досках коронованные особы играли фигурами из драгоценных металлов. Теперь в шахматы играет столько людей, что, если следовать примеру королей, никаких запасов малахита и золота не хватит. Поэтому фигуры сейчас делают из натуральной древесины (из бука, а если подешевле, то из ели), из прессованной древесины, из пластмассы (в основном из полистирола); выбор не очень велик, но вполне достаточен. А за многовековую историю шахмат из чего их только не делали!...
L В разных странах, в разные эпохи в ход шли глина, камень, янтарь, агат, горный хрусталь, мрамор, слоновая кость, моржовый клык, золото, серебро, самшит, эбеновое и палисандровое дерево и так далее. Похоже, что на шахматах совершенствовали свое мастерство резчики по камню, кости и дереву, гончары и ювелиры. Причудливые восточные фигуры изображали фантастических животных, колесницы, слонов, китайских богдыханов. Ранние европейские шахматы более массивны, чем восточные, им придавали облик королей, королев, рыцарей и даже поражающего змия святого Георгия на коне. В России славились косторезы Архангельской губернии (их так и называли «шахматчики»), изготовлявшие фигуры тончайшей работы. Старинные шахматные комплекты, гарнитуры хранятся в государственных музеях и в частных коллекциях. У нас в стране особенно известна коллекция ленинградца В. А. Домбровского, ставшая основой нынешнего музея Центрального шахматного клуба СССР. Уникальные шахматные гарнитуры ценятся так же высоко, как старинные »картины, монеты, украшения. Так, лет пятнадцать назад на аукционе в нью-йоркском Метрополитен-музее был продан гарнитур китайского правителя Тао Кванга за 127 тысяч долларов. Сейчас мы играем символическими фигурами, где, пожалуй, только конь похож на коня. А в старину шахматы были изобразительными и, конечно же, отражали свою эпоху: обычаи, легенды, политику, философию, религию, важнейшие исторические события. Эпоха определяла форму шахматных фигур, в этом особая их ценность. Рассуждать на эту тему, наверное, дело а 3. Старинные шахматы из слоновой кости, XVIII век. Северный Китай а I. Комплект шахмат из слоновой кости и янтаря (Флоренция, XVIII век). Один лагерь возглавляет фигура Марии Медичи, второй — ее противник принц Конде Ь 2. Король из скандинавского шахматного комплекта, XII век с 3. Фигура коня из фарфора, Людвигсбург, начало XIX века с I. Фигурные шахматы из фарфора, выполненные в романтическо-аллегорическом стиле советскими скульпторами B0-е годы). Белые фигуры изображали рабочих, крестьян, красноармейцев, черные — капиталистов d 2. Фигурные шахматы из синего и янтарного стекла, My рано (Венеция), 1930 г.
неблагодарное, а лучше посмотреть иллюстрации, на которых изображены шахматные фигуры от древних времен до наших дней. Но менялась не только форма фигур, менялись и их названия. Например, индийская колесница ратха в Персии и Аравии стала сказочной птицей рух, которую шахматные мастера делали без головы, поскольку ислам запрещал изображать людей и животных. (Кстати, предполагают, что в этом одна из причин появления нынешних символических шахмат.) В Европе ту же фигуру — индийскую колесницу — называли пточала утесом, а затем башней, на Руси же — ладьей, из-за того что обезглавленный рух с распластанными крыльями похож на лодку. У французов нынешний ферзь из. арабского фирзана — советника, визиря — превратился в деву, а потом в даму (на Руси — «ферзь всяческая»). Фигура, ближайшая к королю, только на Руси была правильно названа «слоном», и объясняется это тем, что шахматы к нам пришли не из Европы, а непосредственно с Востока. Европейцам же слоны в шахматном войске были чужды, поэтому ту же фигуру французы называли «шут», «безумец», «дурак», немцы — «бегун», «скороход», англичане — «епископ». Нынешние деревянные символические шахматы совсем не похожи на первых символических слонов и королей, которые представляли собой Просто маленькие цилиндрики, усеченные конусы и другие геометрические фигуры с разного рода выступами или без них. К XVIII веку символические шахматы приняли облик высоких и не очень устойчивых фигур стиля регентства. Были фигуры и других форм — венской, чешской и т. д., но всех их вытеснили шахматы стаунтоновского типа, названные так по имени английского шахматиста, запатентовавшего их - форму в 1849 г. Прогресс коснулся не только шахматных фигур, но и шахматных турниров. Например, до середины прошлого века играли без всякого контроля времени, потом мастера ставили рядом с собой песочные часы, затем появились специальные шахматные часы в виде сдвоенных будильников, хорошо известные большинству нынешних игроков, и, наконец, электронные часы. А шахматные доски? Многие помнят, наверное, демонстрационные доски старого образца с гвоздями в каждой клетке. Гроссмейстер делал ход, демонстратор подходил к большой вертикально укрепленной доске и длинной палкой пересаживал фанерные А
J мм ill e 3, Король из комплекта, подаренного Гарун-алъ-Рашидом Карлу Великому, слоновая кость е 1. Титульный лист немецкой книги, изданной в 1650 г. f 2. Конь из комплекта стальных фигур, изготовленного тульскими оружейниками для Екатерины II g 3. Фарфоровые шахматы в виде воюющих Англии и Франции. В английском лагере король — Георг III, королева — Шарлотта, слоны — Нельсон и Веллингтон; во французском — фигуры Наполеона, Жозефины, Талейранат Нея g 1. Шахматные фигуры в абстрактном стиле, сваренные из шарикоподшипников (Швеция) h 2. Современный комплект фигур из музея Центрального шахматного клуба СССР фигуры. На смену таким доскам пришли гораздо более удобные магнитные, а в 1969 г. в матче на первенство мира между Т. Петросяном и Б. Спасским в Москве, в Театре эстрады, была установлена первая электронная доска для демонстрации. В каждой клетке той доски, за которой сидели игроки, были миниатюрные приемники. Они улавливали сигналы передатчиков, вмонтированных в шахматные фигуры. В зависимости от частоты излучения приемник распознавал, какая именно фигура заняла клетку, и посылал сигнал светящейся демонстрационной доске. И напоследок — еще об одном изобретении в области шахмат. Речь идет о приспособлении для игры в невесомости. Доски и фигуры устроены так, что слонов, коней и ферзей можно передвигать по специальным пазам и фиксировать в разных положениях. Первая космическая шахматная партия состоялась 9 июня 1970 г. между экипажем космического корабля «Союз-9» и командой Центра управления полетами; закончилась она вничью. За свою многовековую историю шахматные фигуры не состарились, а только поменяли форму. И может быть, через сто, двести 'лет слоны, ладьи и* пешки не будут похожи на нынешние. Да, собственно, это и не главное. Было бы во что играть, а чем — дело второе. В седьмом номере «Химии и жизни» за 1969 г., о котором мы говорили в начале статьи, гроссмейстер Ю. Л. Авербах заметил: «Живые образы фигур отвлекают и рассеивают внимание шахматиста и, пожалуй, утомляют его. Простые фигуры — лучше всего». Л. Б. ДЫМШИЦ
УСТАВ КЛУБА ПУНКТ ПЕРВЫЙ. Членом клуба может быть каждый школьник. ПУНКТ ВТОРОЙ. Членом клуба становится тот, кто задаст интересный вопрос, или найдет интересный ответ, или пришлет заметку, фотографию, рисунок, или просто расскажет о своих полезных депах. В письмах следует обязательно указывать имя, фамилию, адрес, класс и номер школы. кумуляторов электролит заданной плотности, смешивая серную кислоту с дистиллированной водой. Но сразу заметим: ответ к этой задаче в книге дан неверный. Обратим внимание на то, что по ответу сумма объемов воды и концентрированной серной кислоты точно равна объему получаемого электролита, то есть 13,2+4,8=18 л. А это значит, что в задаче не учтено известное явление «усадки» электролита, которое заключается в том, что объем смеси оказывается меньше суммы объемов компонентов. Не учтено это явление и в «Справочнике водителя автомобиля», составленном А. А. Милушкиным и В. А. Черняй- киным (издательство «Транспорт», 1982), в котором на стр. 141 дана таблица «Объемы серной кислоты и дистиллированной воды для приготовления 1 л электролита при 15 °С», пользуясь которой не приготовить электролита заданной плотности. Выведите формулу, позволяющую правильно определять нужные количества дистиллированной воды и серной кислоты, которые надо брать для приготовления электролита заданной плотности с учетом явления усадки. (Решение — на стр. 67) Сколько воды надо добавить к реагенту, чтобы получить раствор заданной концентрации? Задачи такого типа считаются простейшими, с Ними обычно легко справляются даже начинающие изучать химию. Но иногда такие задачи могут преподносить и сюрпризы. Так, в книге Л. М. Румянцевой, 3. Л. Лещинской и В. А. Сухановой «Сборник задач и упражнений по общей химии» помещена следующая задача (№ 383): «Сколько воды и концентрированной H2SO4 (d=1,814 г/см3) надо смешать, чтобы приготовить 18 л аккумуляторной H2S04 (d=1,219 г/см3)?» И дается ответ: 13,2 л Н20, 4,8 л H2S04. Эта задача имеет не только теоретический характер, если учесть, что миллионы автолюбителей готовят для ак- 62 Клуб Юный химик
ЗАДАЧИ Последний раз путеводитель по клубу Юный химик печатался более трех лет назад — в майском и июньском номерах «Химии и жизни» за 1980 год. За это время в разделе для юных поклонников науки о веществах и их превращениях было опубликовано множество задач, описаний опытов, полезных советов и других материалов, которые могут представить интерес и для давних членов клуба, и для тех, кто только начал изучать химию. Кроме того, собираясь прислать в редакцию результаты своих теоретических и экспериментальных исследований, полезно ознакомиться с тем, что уже напечатано ранее — ведь в журналах не принято дважды печатать одно и то же. Названия статей (и краткие аннотации к некоторым -из них) сгруппированы по основным разделам: в каждом из этих разделов материалы расположены по годам и месяцам. Клуб Юный х- v nh 1980 Турнир рыцарей гармонии (задачи на эрудицию).— № 10, с. 66—68, 71. Обыкновенные растворы (кислотно-основные превращения).— № 11, с. 69—70, 73. Азот и прочие газы.— № 12, с. 98, 100—101. 1981 Как в заводской лаборатории (анализ сплавов).— №1, с. 75, 77. МХО - XII (задачи Международной химической олимпиады).— № 2, с. 76—77, 81. Вода в кристаллах (о кристаллогидратах).— № 3, с. 75, 79. Из адского камня — лисий хвост (задачи-головоломки).— № 4, с. 66, 69. Ваш вариант? (как правильно собрать прибор).— № 5, с. 65—66. Что будет с равновесием.— № 7, с. 75, 77. Будущим инженерам (задачи по технологии).— № 9, с. 71, 75. Чем дышат инопланетяне? (задачи-головоломки).— № 1 0, с. 74, 79. Могущество математики.— № 11, с. 70, 73. Задание зашифровано (занимательные задачи). — № 12, с. 87, 89. 1982 Чист ли воздух ? (анализ воздуха на загрязнения).— № 2, с. 71, 75. Окислители, восстановители и коэффициенты.— № 3, с. 66—67, 71. Магнетит, гаусманит, сурик , (степени окисления).— № 4, с. 72—73, 77. Теоремы гомологии.— № 5, с. 72—73, 77. Восстановите шпаргалку (задачи-головоломки).— № 6, с. 65—66. Оптимальные решения (выявление избыточных данных).— № 9, с. 60— 61, 65. Не спешите с выводами (задачи-головоломки).— № 10, с. 69, 73. Внимание: полимеры.— № 11, с. 78— 79, 82—83. Жидкость плюс газ.— № 12, с. 86— 87, 89. 1983 Химия + физика.— № 1, с. 68—69, 71. 63
Как сливать растворы.— № 2, с. 65, 68—69. О пользе теорем (простейшие формулы углеводородов).— № 3, с. 76, 81. Проверьте решения (как искать ошибки в ответах).— № 4, с. 77, 80— 81. Без электролиза (получение активных металлов).— № 5, с. 71, 74—75. Управляем равновесием.— № 6, с. 64, 67. Молекулы и модели.— № 9, с. 64, 68—69. Без репетитора (подготовительные курсы МГУ).— № 9, с. 65—66. Математика в кинетике.— № 10, с. 61, 64—65. Огонь, вода и медные трубы (занимательные задачи).— № 11, с. 70, 75. По закону Авогадро.— № 12, с. 92—93, 96—97. РАССЛЕДОВАНИЯ. ОШИБКИ 1980 Формулы — это удобно (старинные опыты — современным языком).— № 12, с. 96—97. 1981 Открытие не состоялось.— № 7, с. 75— 76. 1982 Не торопитесь с выводами!— № 3, с. 68—69. Степень окисления.— № 4, с. 75— 76. Причуды тиосульфата.— № 11, с. 80— 82. 1983 Принцип не подводит.— № 3, с. 79— 80. О «красном золоте» и о пользе энциклопедий.— № 5, с. 72. Почему реакция не «заморозилась».— № 12, с. 93—94. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОФЕССИИ 1981 Где работают аналитики.— № 1, с. 72— 74. Заочная биологическая школа.— № 3, с. 74—75. Главная фигура (профессия аппаратчика).— № 5, с. 62—64. Самая тонкая технология (Московский институт тонкой химической технологии имени М. В. Ломоносова).— № 6, с. 72—74. 1982 Тот, кто варит стекло.— № 6, с. 64— 65; Где готовят стекловаров.— № 6, с. 65. Приглашение к заочному экзамену (о Всесоюзной заочной математической школе).— № 7, с. 74—75. что нового в мире. ЭКА НЕВИДАЛЬ... САМОЕ - САМОЕ 1980 Обыкновенные небесные алмазы.— № 8, с. 72—73. Соль или ковалентное соединение?— № 10, с. 70—71. Еще один оксид азота?— № 12, с. 98— 99. 1981 Исландия — след метеорита?— № 9, с. 74. 1982 Гроза на утренней звезде (исследование Венеры).— № 6, с. 67. ' Самый маленький магнит.— № 12, с. 88. 1983 Гибкий камень из цемента.— № 3, с. 78. Штормглас крупным планом.— № 8, с. 58—59. Самая большая формула.— № 11, с. 74. ПЕРВОЕ ПИСЬМО. СВОИМИ ГЛАЗАМИ. ДЕТСКИЕ ВОПРОСЫ 1980 Заповедник для шестиногих.— № 7, с. 62—63. 1981 Холодильник и свинцовая башня (как сделать водяной холодильник).— № 1, с. 76. Завод в миниатюре (окисление аммиака).— № 3, с. 77. Куда девались динозавры.— № 6, с. 76—77. 1982 Кремниевая щетка (выращивание кристаллов).— № 3, с. 67—68. Мои друзья шмели.— № 4, с. 72— 74. От кристалла осталась только тень... 64 Клуб Юный химик
(фотография без фотоаппарата).— № 8( с. 77. Соединения в скобках (оксиды висмута).—№ 10, с. 70—71. Мотор — будильник (привод для мешалки).— № 10, с. 72. Искры под водой (опыты с электричеством).— № 11, с. 79. 1983 Жидкие хамелеоны (флуоресценция растворов).— № 1, с. 69. Звезды в небе (необычный фотопроцесс).— № 4, с. 80. Реакции наоборот (управление химическими процессами).— № 5, с. 72— 73. Корона и коронен (ароматические полициклы).— № 7, с. 74—75. Как растворить газ.— № 9, с. 68. ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ 1980 Многоцветный молибден.— №7 с. 63—65. Как сделать рубин.— № 9, с. 75. Свинцовое зеркало.— № 10, с. 68. 1981 Два карандаша (опыты с электричеством).— № 3, с. 76. Марганцовка, в которой марганца нет (необычные соли железа).— № 4, с. 68—69. Поддерживает ли углекислый газ горение?—№ 10, с. 74—75. Хроматограмма на выеденном яйце.— № 11, с. 70—71. Реактив из белил.— № 12, с. 87— 88. 1982 Кремний — кристаллический и аморфный.— № 3, с. 66. Берегите цинк (электрохимическое извлечение металла).— № 4, с. 76— 77. 1983 Капли — на воде и под водой.— № 2, с. 65—67. Из йодной настойки.— № 3, с. 77—78. ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ. ЛЕТНИЕ ЗАМЕТКИ 1980 Черный наряд бедуина.— № 7, с. 65. «Философский камень» своими рука- Клуб ■■ гпЫЙ КИМ ,гл 3 «Химия и жизнь» N2 1 ми (получение фосфора).— № 12, с. 99—100. 1981 Предлагаю провести опыт (обзор писем).— № 2, 77—80. Опыты на морозе.— № 12, с. 84— 85, 88-^89. 1981 Заботы юных химиков (обзор писем).— № 1, с. 71—75. Юные химики пишут в свой клуб (обзор писем).— N9 5, с. 73—76. Пузырь идет на свет.— № 6, с. 66. Письма юных химиков.— № 9, с. 60— 65. Опыты с серой.— № 10, с. 68—69. Реактив из аптечки (опыты с аспирином).—№ 12, с. 88. 1983 Искры на столе (опыты с электричеством).— № 5, с. 73—74. Лак и политура.— № 6, с. 66. Время срывать яблоки (определение спелости плодов).— № 7, с. 72—74. Письма юных химиков (обзор писем).— № 10, с. 61—64; № 11, с. 70—71. ИССЛЕДОВАНИЯ 1981 Откуда взялась сера? (свойства тиосульфата).— № 3, с- 78—79. А может, атомарный водород? (как восстанавливается нитробензол).— № 9, с. 72—74. Селитра плюс сера плюс смекалка.— № 11, с. 68—69. 1981 Дюжина из семисот (с IV Всесоюзного смотра юных химиков).— № 2, с. 71. Планктон в Артиллерийской бухте.— № 2, с. 72. 1983 Суета вокруг металла (реакции аминокислот).— № 4, с. 79. ЛОВКОСТЬ РУК... 1980 Метод стеклянных палочек (как провести касательную к кривой).— № 11, с. 72—73. 1981 ...3000 градусов! Кто больше?— № 6, с. 74—76. 65
э._№ 7, с. 73— Своя сгущенка слаще. 74. Ваш домашний спектроскоп.— № 10, с. 75—78. Вам нужны стеклянные трубки? (из люминесцентных ламп).— № 11, с. 71—72. 1982 Колба с потолка (из электрической лампочки).— № 5, с. 72. Осторожней со старыми лампами!— № 7, с. 77. Чтоб пробирка не упала.— № 10, с. 72. Как оживить фломастер.— № 12, с. 86—87. 1983 Для чего на кухне холодильник (получение дистиллированной воды).— № 6, с. 65. Без фотобумаги.— № 7, с. 75. Лимонад в рюкзаке.— № 8, с. 57. Микрогорелка из спиртовки.— № 9, с. 66—67. Реактив из отходов.— № 12, с. 96. ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ. ПАРАДОКСЫ 1980 Кристаллы, газы и медь впридачу (обзор писем).— № 9, с. 72—75. Олово из консервной банки.— № 10, с. 69. То, чего не бывает (почему идут «запрещенные реакции»).— № 11, с. 68—69. 1981 Порох без угля (реакция селитры и серы).— № 4, с. 66—67. Коробочки для навесок.— № 10, с. 79. 1981 Если электроны потяжелеют в 100 раз...—№ 1, с. 70, 74—75. А у нас — хроматограф.— № 2, с. 72—75. Крепка ли граница? (капли и пузыри).— № 8, 74—76. 1983 Какого цвета фенолфталеин.— № 1, с. 70—71. Сколько жира в молоке.— № 2, с. 68. Химический двигатель — своими руками.— № 4, с. 78. Объясните эксперимент.— № 6, с. 66. ПОЧТА КЛУБА 1983 Еще о каплях под водой, или «антипузырях».— № 9, с. 67—68. Мои искры лучше.— № 11, с. 73. Всегда ли нужна ловкость рук?— № 11, с. 73. Что же делать со старыми лампами,—№ 11, с. 73. Сколько жира в молоке? Я сделал двигатель иначе. Из средства для ванн,— № 12, с. 95. что нового в мире Одно из основных правил теории строения органических соединений гласит: атом углерода всегда четырехвалентен, всегда образует четыре химические связи с соседними атомами. Но в одном случае четырех- валентность углерода вызывает сомнение вот уже почти двадцать лет. Когда соединение, называемое норборнилхлори- дом, теряет атом хлора, образуется положительно заряженный ион — норбор- нилкатион. Именно по поводу этой частицы среди химиков и нет единства. Одни исследователи считают, что в норборнилкатионе все атомы углерода, как и положено, четырехвалентны, но только одна из углерод- углеродных связей очень быстро перескакивает с места на место, в результате чего ион и оказывается устойчивым: Другие предполагают, что в норборнилкатионе один из углеродных атомов... пятивалентен: 66
Как можно проверить, какое предположение соответствует действительности? Если в норборнил- катионе все атомы углерода четырехвалентны, вещество должно состоять из смеси двух изомеров, быстро превращающихся друг в друга; естественно, что с понижением температуры этот процесс, как и всякая химическая реакция, должен замедляться и близ абсолютного нуля практически полностью прекратиться. А тогда две разные формы норборнилкатиона можно «разглядеть», изучая спектр ядерного магнитного резонанса (ЯМР): каждая из этих частиц должна давать в спектре свой сигнал. Оказалось, однако, что при 5К в спектре ЯМР норборнилкатиона есть только один характерный сигнал и, значит, один из атомов углерода — тот, который несет положительный заряд, действительно пятивалентен. Справедливости ради следует отметить, что сторонники традиционной точки зрения на валентность углерода находят эксперименту иное объяснение. И все же это скорее результат желания во что бы то ни стало отстоять прит вычный и удобный взгляд на вещи, чем отражение истинного положения дел. М. БАТАРЦЕВ (См. стр.62) В весовых процентах концентрация электролита К выражается следующим образом: 100= 100 (%), где mK, VK, dK и тэ, V,, d3 — массы, объемы и плотности серной кислоты и готового электролита соответственно. Из этой формулы находим, что к- v.. d. плотностью 1,219 г/см3 имеет концентрацию 35,1%. Таким образом, получаем, что w 35,1 - 18- 1,219 100- 1.814 = 4,25 л. Из выражения для баланса по массе VB+VK- dK=V3- d3, где VB — объем воды, плотность которой мы примем равной единице, находим, что VB=V3. d,—VK- dK=18- 1,219—4,25- 1,814 = =14,2 л. Таким образом, получаем, что VB+ +VK=14,2+4,25>18 л. В приведенной ниже таблице даны вычисленные с учетом усадки количества компонентов, необходимых для приготовления 1 л электролита при 15 °С (в скобках указаны те же величины из «Справочника водителя автомобиля», полученные без учета усадки). 100* d„ Плотность электролита, г/см' Дистиллированная вод», л Серная кислота (плотностью 1.83 г/см1), л где неизвестной величиной оказывается К. По условию задачи dK=1,814 г/см , d3=1f219 г/см3 и Уэ=18 л. А величину К можно найти в справочниках по таблицам зависимости плотности от концентрации. Из этих таблиц узнаем, что при 15 °С раствор серной кислоты с 1.23 1,25 1,27 1,29 1.31 1,40 0,850 @,775) 0,833 @,754) 0,816 @,732) 0,779 @,710) 0,782 @,690) 0,698 @,584) 0,208 @,225) 0,228 @,246) 0,248 @,268) 0,268 @,290) 0,289 @,310) 0,384 @,416) Клуб Юный химии 3* 67
Синий слайд, или еще раз о вирировании Докладчики и лекторы, стараясь подать товар лицом, готовят к выступлению красочные таблицы, чертежи, слайды. Фон иллюстративных фотоматериалов, предназначенных для показа на экране с помощью проектора, нередко подкрашивают, чаще всего в синий цвет. Считается, что так они лучше смотрятся, производят лучшее впечатление на зрителей. Окрашивание, или вирирование,— процесс достаточно капризный, далеко не всегда, тем более у малоопытного любителя, он сразу же дает хороший результат. Труднее всего бывает работать'с пленками «Микрат», которые предназначены специально для штриховых репродукций. Эти пленки, дающие прекрасные резкость и контрастность изображения, достаточно стабильно окрашиваются химическим методом во все цвета, увы, кроме синих. Авторам пришлось довольно долго экспериментировать, прежде чем удалось найти доступный и надежный способ окрашивания. Он, кстати, применим и для отпечатков на фотобумаге, хотя в этом случае иногда немного окрашивается и подложка. Для окрашивания пленок «Микрат-300» в синий цвет необходимо сначала удалить с отпечатка, слайда или негатива следы вуали. Для этого слайд или негатив обрабатывается 1-2 мин при температуре 20—22°С в ослабителе: гипосульфит 30 г, углекислый натрий безводный 20 г, красная кровяная соль 1 г, вода до 1 л. Разумеется, если вуали нет, то такая обработка не нужна. Затем следует промывка слайда в течение 20 мин и полное отбеливание (около 5 мин при температуре 22СС) в растворе: красная кровяная соль 50г, бромистый калий 20 г, углекислый натрий безводный 20 г, водный раствор аммиака 2 мл, вода до 1 л. Следующая операция — промежуточное окрашивание в коричневый цвет, в тона сепии A0— 15 с при температуре 22°С) в растворе: сульфит натрия безводный 150 г, тиокарбамид (тиомочевина) 10 г, бромистый калий 40 г, едкий натр 25 г, вода до 1 л. После интенсивной промывки C0 мин) слайд переносится в основной окрашивающий раствор: железоаммиачные квасцы 15 г, соляная кислота (98%) 50 мл, красная кровяная соль 10 л, вода до 1 л. Этот раствор готовится так: в 400 мл воды растворить железоаммиачные квасцы, в таком же объеме — красную кровяную соль; в раствор квасцов влить всю кислоту, тщательно перемешивая жидкости; в полученный раствор влить красную кровяную соль (ни в коем случае не наоборот!) и довести объем до 1 л. Правильно приготовленный раствор желто-зеленого цвета, без малейшего осадка. Через 2 мин B2°С) изображение становится ярко-синим; если же после вирирования слайд на несколько секунд погрузить в любой фиксаж — темно-снним. Наконец, не изменяя состава растворов, можно получить н оливковые тона, для этого достаточно поменять местами операции вирирования — сначала окрасить слайд в синий цвет, а затем в коричневый. Если таким способом обработать неэкспонированную пленку, можно получить отличный светофильтр чисто голубого цвета, который может найти применение при технических съемках. Другой способ окрашивания позволяет получать диапозитивы и отпечатки приятного красно- пурпурного тона, а на некоторых эмульсиях — с золотисто-карминным оттенком. И в этом случае сначала необходимо устранить следы вуали. Затем надо приготовить три раствора, нз которых готовится рабочий окрашивающий раствор: 1) калнй лимоннокислый трехзамещенный 90 г, вода дистиллированная до 300 мл; 2) никель хлористый безводный 18 г, формалин D0%) 60 мл, вода дистиллированная 300 мл; 3) красная кровяная соль 15 г, вода дистиллированная 100 м/\ Рабочий раствор (он хранится не более получаса) непосредственно перед употреблением составляет- 68
с я из 300 мл раствора 1, 300 мл раствора 2 и 100 мл раствора 3 — с добавлением воды до 1 л. Время обработки — от 5 до 15 мин при температуре ж20°С; процесс следует вести до полного отбеливания изображения. тиокарбамид (тиомочевина) безводный 5 г. бромистый калий 40 г, едкий натр 25 г,, водный раствор аммиака 5 мл, вода до 1 л. Затем следует промывка в проточной воде C0 мин при температуре 20°С) и обработка E мин при 20°С) в растворе: 17 г, 17 г, до 1 л. новой промывки B0 мин) наступает очередь основного окрашивания в вирирующем растворе: сульфит натрия безводный 150 г, едкий натр диметилглиоксим вода После Время обработки при температуре 20°С — 5 мин, после этого следует получасовая заключительная промывка. В 1 л виража можно обработать 12 пленок A,65 м) или 50фотографий A8X24 см). Если в растворе 1 трехзамещенный калий лимоннокислый заменить двузамещенным, изображение приобретает золотистый оттенок. Потемнение растворов свидетельствует об их истощении — время обработки следует увеличить. С. И. ХОМЕНКО, А. В. ШЕКЛЕИН Большие молекулы — крупным планом «...Поставим мысленный эксперимент: соберем в одно место весь цемент, весь кирпич, все гончарные изделия и тому подобные каменистые материалы, потребляемые человечеством за год. Слепим из них шар. Получится вполне приличный астероид диаметром 700— 800 м. Таково сегодня наследие каменного века. Затем точно так же соберем в одно место все металлы, выплавляемые за год. Наследие бронзового, золотого и железного веков даст нам шарик диаметром 500 м. Не обойтись нынешнему человечеству без такого ежегодного слитка. На третьем месте, как это ни странно, бумажный шарик. Он совсем немного уступает по размерам металлическому — диаметр шара, спрессованного из бумаги и картона, 450 м. Четвертым в нашем ряду становится шар пластмассовый. Не сегодня-завтра его диаметр перевалит рубеж 400 м. А там, глядишь, перегонит он бумажный и металлический шары. Ведь темпы прироста производства полимерных материалов во всем мире необычайно высоки...» Это, так сказать, преамбула, исходная позиция, с которой ведет повествование о сегодняшних полимерных материалах автор книги «В мире полимеров» (М.: Знание, 1983) В. В. Копылов. А дальше — рассказ о «трех китах» нынешнего полимерного производства — поли- э тилене, поли ви нилхлориде и полистироле. В других главах рассказано о том, что еще недавно казалось полимерной экзотикой,— об органических полупроводниках и токопроводящих пластиках, о полупроницаемых мембранах и пленках, о значении вспененных материалов. О прошлом, о будущем и больше всего — о настоящем. Написано умно и тактично, ясно и аргументированно. Автор — химик по убеждению, и не просто химик, а специалист по высокомолекулярным соединениям, особенно термостойким. Проблеме термостойкости полимеров целиком посвящена другая книга В. В. Копы лова — «Штурм теплового барьера», вышедшая в прошлом году в издательстве «Наука» вторым изданием. От первого — 1977 г.— она отличается не только почти вдвое большим объемом информации, что естественно. Изменилась авторская интонация, строже и логичнее построение глав. Книга от этого выиграла. И все же «В мире полимеров», которой суждено было стать последней книгой В. В. Копылова, более значительна и значима. Многое во внутре нней архитектуре этой книги узнаваемо: последние семь-восемь лет Копылов был постояннымавто- ром «Химии и жизни». Трудно писать в прошедшем времени о человеке, которого хорошо знал; тем более трудно, что прожил он всего 47 лет. Прожил очень активно: много работал и как исследователь, и как литератор. Остались его книги — популярные и чисто научные. В. СТАНИЦЫН 69
фГ r9 €л*\ *\л ля- ..-.„.л поездок Сколько миль до Атлантиды? Доктор геолого-минералогических наук А. М. ГОРОДНИЦКИЙ Все началось с фотографии. Правда, не совсем обычной, а подводной. В 1973 году с борта научно-исследовательского судна МГУ «Академик Петровский» сотрудником Института океанологии имени П. П. Ширшова АН СССР специалистом по подводному фотографированию В. И. Маракуевым была сделана серия снимков вершины подводной горы Ампер в Северной Атлантике. Эта гора располагается сравнительно неглубоко — ее вершина всего в 70 метрах от поверхности океана. На некоторых из этих снимков под слоем белого детеритового песка были ясно видны какие-то вертикальные гряды, очень похожие на стены древнего города. Удивительно то, что гряды эти (или стены?) располагались почти под прямым углом друг к другу, а ведь природа не любит прямых углов. Не следы ли это легендарной Атлантиды, спор о которой идет вот уже около двух тысячелетий? Снимки попали в газеты и журналы. Страницы зарубежных изданий запестрели заголовками «Русские нашли Атлантиду», «Новое открытие древней тайны» и т. п. Так ожила древняя легенда об Атлантиде. Шесть лет спустя, в 1979 г., во время 30-го рейса научно-исследовательского судна «Академик Курчатов», по пути следования из района основных работ к родным берегам, была сделана попытка рассмотреть поближе загадочные подводные стены. За борт судна был спущен подводный обитаемый аппарат «Пайсис», снабженный телекамерами и манипулятором для отбора проб. Однако в аппарате обнаружились неполадки, погода быстро ухудшалась, а времени на специальные работы не было. Только в начале 1982 г. над горой Ампер появилось новое советское научно-исследовательское судно «Витязь». Но прежде, чем рассказать об этой экспедиции, вернемся к легенде об Атлантиде. МОГ ЛИ ПЛАТОН ВСЕ ВЫДУМАТЬ? Чем больше узнаем мы нашу Землю и мировой океан, тем чаще убеждаемся в том, что и у самых невероятных, казалось бы, мифов были нередко вполне реальные основания. Так, описанная в «Одиссее» ужасная Сцил- ла — это, очевидно, остров Сицилия. Плавать мимо него в древности было небезопасно из-за сильных течений и частых штормов. Есть основания полагать, что описанный в пушкинской сказке остров Буян — это Кипр. Здесь действительно правил в средние века герцог Гвидо — прообраз князя Гви- дона. И отношения с царем Салтаном — султаном у него были довольно сложные... Не ослабевает интерес и к преданию об Атлантиде, которое за всю историю человечества реальных подтверждений так и не получило. Об Атлантиде мы узнали от Платона — древнегреческого философа, жившего в 428—348 гг. до нашей зры. В двух его диалогах — «Тимей» и «Критий» рассказывается о ней довольно подробно. При этом в «Тимее» Платон утверждал, что получил сведения об Атлантиде от знаменитого афинского мудреца и законодателя Солона, своего прапрадеда по материнской линии. Около 570 г. до н. э. Солон побывал в Египте, где вел со жрецами богини Нейт долгую беседу о древнейших временах. И узнал, что 9000 лет назад в Афинах существовало могучее государство; в это же время в Атлантическом океане, за Геркулесовыми столбами, располагался большой остров, где тоже было некогда грозное государство. Союз царей Атлантиды правил многими островами, завоевывал в разные времена разные страны Африки и Европы. Напали атланты и на пра- афинское государство, война была долгой и закончилась победой эллинов. Но вскоре пос- 70
Вот так выглядит часть таинственной стены, сфотографированной сверху подводным буксируемым аппаратом *Звук-4М*. На фоне белого детеритового песка хорошо видны четкие контуры стены. Если постараться, можно различить на темном фоне и следы «кладки*. Стрелка указывает место, откуда взят образец ле этого начались страшные землетрясения и потопы, в результате которых «в один день и бедственную ночь» древний праафинский город «разом провалился в землю», а остров Атлантида исчез, погрузившись в "океан. В диалоге «Критий» описывается история создания государства Атлантиды богом морей Посейдоном, приводятся описания главного города этой страны. Акрополь города, где были расположены храм Посейдона и царский дворец, окружали три концентрических рва. По их периметру шли стены с воротами и башнями, сложенные из камня трех цветов — белого, черного и красного. По мнению Н. Ф. Жирова, автора известной книги «Атлантида» (М., 1964), это был встречающийся на нынешних островах Атлантики и сравнительно легко обрабатываемый вулканический туф — три его разновидности. А радиально-круговую планировку города Н. Ф. Жиров объясняет прежде всего пристрастием Платона, бывшего пифагорейца, к математическим наукам, математически выверенной гармонии. Но могла быть и еще одна причина — ландшафтная: если столица Атлантиды строилась на горе, на потухшем вулкане, то волей-неволей приходилось «танцевать» от округлой формы кратера. У Платона, кстати, сказано, что в городе были источники с горячей водой, а они и в наши дни приурочены к районам вулканической деятельности. В «Критий» довольно много сведений о природе Атлантиды. Из животных упоминаются слоны, из растений — некое дерево, которое одновременно дает и питье, и пищу, и мазь. Многие комментаторы Платона считают, что это кокосовая пальма: питье — кокосовое молоко, пища — сам орех, а мазь — кокосовое масло. Если это предположение верно, то следует заключить, что по крайней мере некоторые острова Атлантиды должны были располагаться южнее 25° с. ш. Севернее кокосовая пальма не растет. Первым критиком Платона выступил его ученик Аристотель. В описании государственного и общественного устройства пра- афинскогб'государства он усмотрел слишком многое от идеального государства, проповедуемого Платоном. Аристотель считал, что описание и этого государства, и Атлантиды, и войны между ними выдумано Платоном для обоснования своих философских взглядов. Более поздние исследователи Платона не раз отмечали, что он не стремился к точной передаче чужих мыслей и слов... Так верить или не верить Платону? Многочисленные попытки найти хоть какое-то материальное подтверждение существования Атлантиды практически ничего не дали. Но, с другой стороны, и Трою раскопали сравнительно недавно, и материальные следы древнего Хеттского государства нашли лишь в наши дни... Более двух тысячелетий, то затихая, то вновь вспыхивая, продолжается спор об Атлантиде. Ей посвящено великое множество научных работ и художественных произведений. Некоторые исследователи считают, что Атлантида могла находиться не в Атлантике, а в восточном Средиземноморье, на одном из островов к югу от Пелопоннеса, а разрушить ее могло катастрофическое извержение вулкана. Этой версии посвящена специальная книга, вышедшая недавно в Греции. Однако у Платона прямо указано, что Атлантида находилась по ту сторону Геркулесовых столбов... Археология и история пока не могут дать ответа на вопрос об Атлантиде. Может быть, геология и океанология способны на него ответить? Предметы интереса этих двух наук чрезвычайно долговечны, методы — вполне современны. Им дано выяснить, мог ли в соответствующее время существовать в Северной Атлантике материк или большой архипелаг. С ответа на этот вопрос могли бы начать подступы к проблеме Атлантиды естественные науки. ПЕРВЫЕ ШАГИ В ГЛУБИНУ Человек живет на планете Земля и наивно полагает себя ее хозяином. А ведь ему доступна, да и то не всегда, только суша, то есть немногим больше четверти земной поверхности. Океанское дно отделено от нас, в среднем, пятью километрами водной толщи, и добраться до него мешают непереносимые организмами и техникой давления. Оттого морские геологи работают, как правило, с поверхности, то есть почти вслепую. Как, например, отбирают образцы пород со дна? На стальном тросе опускают за борт тяжелую емкость без дна и с зазубренными краями. Вместо дна — сетка. Волокут по дну, пока не зацепится за какой-нибудь выступ или камень. Тянут. Чаще всего, не выдержав нагрузки, лопается стальной трос, и драга остается на дне. Но если повезет, она принесет на борт какие-нибудь подводные камни. Что это за камни — обломки подводных скал или камни, упавшие когда-то сверху? Сказать об этом с уверенностью почти никогда нельзя. Правда, по новой геологической теории образования и развития нашей планеты — теории литосферных плит — твердая оболочка Земли в глубине океана принципиально отличается от литосферы континентальной. В подводной литосфере не должно быть гранитного слоя. А между тем, из океана не раз поднимали образцы гранитных пород. Противники теории литосферных плит считают это прямым доказательством существования океанических гранитных пород, 71
сторонники же утверждают: гранитные образцы попали на дно сверху. В частности, они могут быть следствием так называемого «ледового разноса». Айсберги, образующиеся на краях континентов в районах Арктики и Антарктики, несут в себе огромное количество каменного материала. Когда они тают в теплых водах, камни падают на дно. Чтобы разобраться, кто прав в этом споре, надо обязательно опуститься на Дно океана, посмотреть, какие породы там есть. Так же, наудачу, работают в океане биологи. Точно по Пушкину: Раз он в море закинул невод,— Пришел невод с одною тиной. Он в другой раз закинул невод*— Пришел невод с травою морскою... И неизвестно, когда попадается золотая рыбка. А первые же погружения биологов на обитаемых подводных аппаратах привели к открытию неизвестных прежде морских жителей. Про археологов и говорить нечего. Им найти что-либо с поверхности океана еще труднее. Разве только то, что упало совсем недавно. Илисто-глинистые осадки надежно хоронят под собой как отдельные предметы, так и целые города... Чтобы найти Атлантиду, или новые полезные ископаемые, или неведомых до сих пор обитателей глубин, явно/ недостаточно исследовать океанское дно с Ловерхности. Надо опускаться на само дно. Уже не первый год ведутся обширные исследования, цель которых — освоение человеком океанских глубин. Роль первой скрипки в этих исследованиях в нашей стране играет Институт океанологии имени П. П. Ширшова АН СССР. В Южном отделении этого Института, на берегу Черного моря, неподалеку от Геленджика, несколько лет назад создан специальный лабораторный комплекс с гипербарической системой для изучения жизнедеятельности человека в условиях высоких подводных давлений. Здесь работают вместе водолазы-акванавты и научные работники, инженеры и физиологи. Объединяет их трудная и благородная задача: сделать океанское дно доступным для человека. И океанскую толщу, естественно, тоже. «ВИТЯЗЬ» IV 24 января 1982 г. из порта Новороссийск вышло в свой первый рейс новое советское океанографическое судно «Витязь», построенное в Польской Народней Республике. Именем «Витязь» в России традиционно называют-научно-исследовательские суда. Новый «Витязь» — четвертый по счету. Первым был корвет «Витязь», когда-то доставивший Н. Н. Миклухо-Маклая к островам Океании. Вторым «Витязем» командовал знаменитый русский флотоводец и ученый- океанолог адмирал С. О. Макаров. В восьмидесятые годы прошлого века тот «Витязь» совершил кругосветное путешествие. Третий «Витязь», уже наших дней, более тридцати лет бороздил океаны и моря под вымпелом Академии наук СССР. Шестьдесят пять рейсов совершило это судно и лишь четыре года назад встало на вечный прикол в Калининграде. Сейчас на нем организуется первый советский музей океанологии. На смену заслуженному ветерану пришел четвертый «Витязь». Это первое советское судно, оборудованное для работы с обитаемыми подводными аппаратами автономного плавания. Читателям «Химии и жизни» A980, № 1) я уже рассказывал об одном из первых погружений на обитаемом аппарате «Пайсис». Тогда его спускали с борта экспедиционного судна «Дмитрий Менделеев», специально для этого не приспособленного. Чтобы не повредить аппарат ударами о борт судна, его опускали и поднимали обратно только в тихую погоду. «Жил» аппарат на открытой палубе. На новом «Витязе», в кормовой части, есть эллинг для подводных аппаратов. Здесь, в* сухом и теплом помещении^ их легко оснастить, подготовить к работе, а если нужно, то и отремонтировать. Вывод аппарата из отсека на палубу — автоматический: нажал кнопку — раздвигаются створки настила кормовой палубы и специальная платформа выносит аппарат наверх. На палубе он закрепляется П-образной рамой, которая и выводит его за корму. Экипаж подводного аппарата может занять свои места еще в эллинге. Специальное оборудование «Витязя» позволяет работать с подводным аппаратом при волнении до пяти баллов. В первом рейсе «Витязя» на борту находился подводный обитаемый аппарат отечественной постройки «Аргус». Назвали его так в честь стоглазого мифологического стража. У современного «Аргуса» тоже множество глаз: три иллюминатора, через которые экипаж может вести визуальные наблюдения, объективы фото- и кинокамер. По пути движения аппарата можно вести непрерывную съемку. Еще у «Аргуса» есть механическая рука- манипулятор, которой можно брать на борт образцы грунта, или камня, или растений. Экипаж «Аргуса», как и «Пайсиса», состоит из трех человек. Разумеется, новый «Витязь» в изобилии снабжен всем необходимым и для работ с поверхности океана. На его борту около двадцати лабораторий, современная электронно- счетная машина для обработки данных, мощные лебедки с гидравлическим приводом и многое другое. Буксируемые подводные аппараты способны вести непрерывную фото- и киносъемку по курсу движения судна на любой заданной, глубине. С помощью подобных же буксируемых аппаратов можно измерять на глубине величины геофизических полей. Одним словом, новый «Витязь» — это удобное, современное и красивое судно. Но главное, что он — надежная база для 72
проникновения человека в глубины океана, своего рода космическая станция на океанской орбите. У ОСТРОВА АФРОДИТЫ Р первом рейсе предстояло испытать новое судно в действии. Нужно было проверить, как работают все системы корабля и, конечно, в первую очередь, водолазный комплекс и подводный обитаемый аппарат на сравнительно небольших глубинах. В качестве испытательных полигонов были выбраны подводные склоны острова Кипр в Средиземном море и подводная гора Ампер в Атлантике. Кроме советских, в работе участвовали болгарские и кипрские специалисты. Руководителям республики Кипр, несмотря на все трудности ее положения и развития, приходится думать о завтрашнем дне, о минеральных ресурсах, которые, возможно, таят подводные окрестности острова. У республики. пока нет своих судов, с помощью которых можно было бы изучать строение дна, нет геофизической аппаратуры. Именно поэтому правительство Кипра охотно дало согласие на проведение опытных работ у берегов острова. Важен был для Кипра и другой вопрос, более практический. Заметная статья дохода республики — туризм, а вблизи одного из древнейших и живописнейших кипрских городов — Пафоса, на южном побережье, нет песчаного пляжа. Хорошо бы найти песок недалеко от берега. Подряжалась на поиски одна из западногерманских фирм, однако цену заломила непомерно высокую. Испытания «Аргуса» у кипрских берегов должны были решить и эту проблему. В районе Пафоса советские и болгарские водолазы опустились на глубину 200 метров и нашли подводные залежи песка. Оконтурили залежь, оценили качество песка. Пробы и карту передали в геологический департамент Кипра. Разумеется, бесплатно. Кроме того, наши акванавты сделали довольно интересные археологические находки. Неподалеку от современного порта Пафос, под водой были найдены и сфотографированы, остатки древнего порта, поглощенного морем. Удалось сфотографировать остатки древних судов и амфоры.. Под воду опускали созданный в Институте океанологии буксируемый подводный аппарат «Звук-4 М». При буксирове на заданной глубине он помог получить массу интересных сведений. Установленный на нем локатор бокового обзора позволяет изучать рельеф дна не как обычно, по линии движения судна, а в полосе шириной почти километр. Кроме того, «Звук» снабжен подводным телевизором и подводным же «фотопулеметом», который делает сотни фотографий морского дна по ходу судна. «Звук» позволяет обнаружить выходы скал над плоской поверхностью илистых грунтов — коренные породы дна, которые больше всего интересуют геологов. С борта нового «Витязя» в воду идет колокол с водолазами После такой рекогносцировки к выбранным объектам спускался на дно обитаемый подводный аппарат «Аргус». Цель — фотографирование, отбор образцов. За «Аргусом» шла «пехота» — на самые интересные участки дна опускались водолазы. Так в первом же рейсе нового «Витязя» был последовательно опробован весь комплекс для подводного геологического исследования дна. С такой техникой и на таком судне можно было отправляться хоть на поиски Атлантиды... КАМЕНЬ С ГОРЫ АМПЕР Отличная для этого времени года была погода у берегов Кипра. Одиннадцать раз ходил под воду «Аргус», десять — водолазный колокол. Зато по ту сторону Геркулесовых столбов Атлантика встретила нас полновесными мартовскими штормами. Когда вышли к горе Ампер, волнение было не меньше шести-семи баллов, и прогноз не обещал ничего хорошего. А времени у нас было в обрез. ., , Прежде всего, провели детальную съемку рельефа. На самой вершине он оказался очень сложным: на глубине около 70 метров — нагромождения скал, узкие трещины. Зато немного глубже, около 100 метров от поверхности,— ровная площадка большой протяженности, покрытая песком. Как и у берегов Кипра, в ход был пущен «Звук-4М» с фотопулеметом. Несколько десятков фотографий составили подробную фотопанораму вершины. И опять отчетливо видны были вертикальные узкие гряды, как бы сложенные из отдельных блоков. Может быть, все-таки не гряды, а стены? 73
Надо было опускаться под воду. Фотографии и телеосмотры сверху информативны в меру: посмотреть нужно не сверху, а сбоку. Осадков на вершине горы как будто немного — черные скалы торчат повсеместно из-под ярко-белого детеритового песка. Это понятно: здесь проходит сильное Португальское течение, оно гонит океанские воды с севера на юг с приличной скоростью, смывая илистые осадки со склонов горы. Пробовали отдать якорь, а выбрать обратно его не смогли — цепь оборвалась, такие эти скалы... Рядом с нами на расстоянии не более кабельтова (около двухсот метров) моталось на волнах, как поплавок, рыбацкое суденышко под испанским флагом. Рыбу ловят в такую погоду? Как бы не так — за нами смотрят: что это мы тут делаем... Ладно, смотрите, нам скрывать нечего. Время уходит. Истекают последние сутки отпущенного нам срока для исследований на горе Ампер. А погода не улучшается — не то время года. Начальник рейса профессор В. С. Ястребов ходит мрачный, капитан Н. В. Апехтин — тоже. Несколько раз готовили к спуску' подводный аппарат, и каждый раз погода срывала планы. Опустить-то его можно, а вот как обратно взять в такую волну? Что же, так и уйдем ни с чем? И тогда было принято другое решение: прямо на вершину горы, где обнажались выходы таинственных «стен», на глубину около 70 метров, опустили, несмотря на шторм, водолазный колокол с тремя акванавтами. Балансировку колокола обеспечивали двумя дополнительными грузами почти по полтонны. Их опускали на своих тросах. Группу акванавтов возглавил начальник отряда водолазов Николай Ризенков, участник знаменитого глубоководного погружения ко дну Байкала на «Пайсисе». Шторм на поверхности гулял вовсю. Операция была довольно рискованная. Колокол мотало и било о скалистую поверхность го- * ры. Выбрав подходящий момент, Ризенков прыгнул из люка колокола прямо на стену. «Все равно, что с трамвая на полном ходу»,— рассказывал он потом участникам экспедиции. Перед погружением мне довелось инструктировать его. Говорил: «Внимательно осмотрите стены — нет ли следов обработки камня какими-нибудь орудиями. Особенно внимательно оглядывайте трещины — может быть, заделаны чем-нибудь?» И так далее. Но какой толк в инструкциях в такую погоду?! Какой внимательный осмотр, когда волна раскачивает судно, а внизу тяжелая махина водолазного колокола бьется о скалы?! От одного из этих ударов оборвался свинцовый балластный груз. Ударившись о скальную стену почти рядом с акванавтом, он отбил от нее несколько сравнительно небольших кусков. Николай схватил один из них и устремился обратно в колокол... Начали подъем. ПОСЛЕ ПЕРВОГО РЕЙСА Когда «Витязь», закончив первый свой рейс, 25 марта пришвартовался в Новороссийске, встреча была торжественной. Приехал сам Иван Дмитриевич Папанин. На пирсе был митинг. Все как положено. Смешная деталь: в новороссийских кинотеатрах в день нашего возвращения крутили приключенческий фильм «Вожди Атлантиды»... Уникальный камень с горы Ампер многократно фотографировали и даже сняли на кинопленку. Кажется, для программы «Время». Шутка ли сказать,— камень от стен Атлантиды! Вот только вопрос, была ли стена... Вертикальные построения, видимые на фотографиях, можно встретить и на суше. Еще молодым геологом, работая в северо-западной части Сибирской платформы, лично я много раз -встречался с такими «стенами», сложенными природой. Гораздо интереснее другое. Геологическое исследование камня с горы Ампер и изучение его химического состава показало, что такой базальт мог образоваться при застывании лавы только на воздухе, а не под водой. А это значит, что подводная гора Ампер была вулканическим островом. Когда же? Чтобы ответить на этот вопрос, вернемся ненадолго к геологии океанского дна и к теории литосферных плит. Согласно этой теории, внешняя твердая оболочка нашей Земли — литосфера разделена на гигантские отдельные плиты, которые перемещаются со скоростью, измеряемой сантиметрами в год. Лишь на первый взгляд эта скорость — пустяковая; за сотни миллионов лет геологического времени суммарные перемещения могли составить многие тысячи километров. И — об этом уже упоминалось — литосфера суши не идентична литосфере океанского дна. Сейчас уже точно известно, что посреди каждого океана проходят гигантские рифтовые трещины, насквозь раскалывающие твердую оболочку нашей планеты. В эти трещины снизу под большим давлением поступает расплавленная магма. Она раздвигает океанское дно и, застывая, образует новые участки океанской литосферы. «Новорожденная» литосфера тяжелее, чем расплавленное вещество, из которого она образуется. Поэтому, чем толще литосфера, тем сильнее она погружается в подстилающую ее астеносферу, а это приводит к тому, что по мере раз движения дна океана уровень его поверхности должен опускаться. Известный советский геофизик О. Г. Со- рохтин первым выяснил, что величина этого опускания пропорциональна возрасту океанской литосферы. Расчеты по формулам О. Г. Сорохтина показали, что гора Ампер могла существовать как остров не далее, чем 40 тысяч лет назад. Однако для ответа на вопрос о существовании Атлантиды в Атлантике эти цифры мало что дали. Нужны дополнительные аргументы. Одним из верных признаков погружения поверхности океанского дна считаются гайо- 74
ты — подводные вулканы со срезанными вершинами. Особенно много их в Тихом океане, однако крупные гайоты есть и в той же горной системе Атлантики, куда входит гора Ампер. Неподалеку -— подводная гора Атлантис с плоской вершиной и другими признаками надводного существования. Гору Атлантис изучали американские исследователи и пришли к выводу, что не далее, чем 12 тысяч лет назад, эта гора была вулканическим островом. Получается, что как раз в том месте, где должна была находиться платоновская Атлантида, расположена целая горная страна, которая в не таком уж далеком пришлом могла быть архипелагом... Что же касается стен на самой макушке горы Ампер, то мне (и многим моим коллегам) они все же не кажутся стенами. Судите сами: какой нормальный человек будет строить город на вершине, подчеркиваю, на вершине вулкана? Если искать следы построек на горе Ампер, то не на вершине, а ниже, на плато. ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ Когда я дописывал эти строки, в Институт океанологии пришла радиограмма с борта научно-исследовательского судна «Рифт», ведущего исследования в Атлантике: «ПЕРВОГО СЕНТЯБРЯ ГОРЕ АМПЕР СОСТОЯЛСЯ СПУСК «АРГУСА» ТЧК РАБОТАЛИ ГЛУБИНАХ ДО ДВУХСОТ ДЕСЯТИ МЕТРОВ ТЧК ГЛУБИНАХ СЕМЬДЕСЯТ ТИРЕ ДЕВЯНОСТО ПЯТЬ МЕТРОВ НАБЛЮДАЛИ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА ДНА ПОХОЖИЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ НИКОЛАЕВ БУЛЫГА ВОРОНОВ». А спустя месяц начальник отряда подводных обитаемых аппаратов Виталий Васильевич Булыга прислал заметку, написанную им для судовой стенгазеты. Заметка называется «Что я видел на Ампере». Привожу ее почти целиком. «До нашего погружения я знал о горе следующее: ' 1. Из-за плохой погоды здесь сорвались четыре попытки спустить обитаемый аппарат. 2. В институте имеются фотографии, выполненные глубоководной фотокамерой на этой горе, которых я не видел и на которых запечатлены стенки якобы искусственного происхождения. 3. На гору опускали колокол с водолазами, они взяли «камушек» вроде бы от стенки, но я его не видел. Говорят, что «камушек» не искусственный, а настоящий природный базальт, и поэтому стенки, наверное, тоже. Поэтому ни о каких «Атлантидах» ни перед погружением, ни в первые часы погружения я не думал. Меня, как пилота, интересовало в первую очередь, как себя будет вести аппарат в океанской воле и как бы не влететь в какие-нибудь рыбацкие снасти. Сели на склоне, на глубине 210 метров, и «поползли» вверх, так как все живое тянется вверх, к солнышку. Наблюдатель тем временем изводил пленку на рыбок. Я, занятый со вторым пилотом сугубо техническими делами: «Дифферент? Глубина? Скорость?»,— между делом заметил наблюдателю, чтобы он не увлекался, а поберег пленку — «на какую-нибудь каменную бабу». Но он не очень послушался, в чем раскаивался больше всех. Хотя в душе я его понимал: как, например, не снять мурену, которая пыталась откусить нашу механическую руку? Аппарат же слушался нас хорошо, и мы потихоньку выползли на стометровую отметку, где начиналось плато — вершина горы. Видимость достигала 40 метров. И здесь вот начали встречаться первые «стены» с ярко выраженной кладкой. Но к этому мы были морально подготовлены, так как о существовании этих стен было известно и ранее. Стены как стены, но когда мы подвсплыли над грунтом на 20—30 метров, то нам открылась панорама развалин города, так как стены уж очень похоже имитировали остатки комнат, улиц, площадей. Схожести добавляли форма и цвет милых нам земных кирпичей. Но попытка отломать один такой «кирпичик» не увенчалась успехом. То ли это действительно стена базальта, то ли предки строили на совесть. Этот вопрос остается открытым. Удалось только взять камушек-окатыш, из которого была сложена арка — сооружение, самое похожее на творение рук человеческих из всего, что мы видели. Об организации «Клуба АТЛАНТОВЕДОВ», конечно, говорить рано. Но предварительные списки можно составлять. Вот что я видел на Ампере. И очень хотел бы еще там побывать и побродить по удивительным и загадочным развалинам, зарядив много- много фотопленки, чтобы показать всем вам те красоты. Пилот «Аргуса» В. В. БУЛЫГА» Такое вот наблюдение. Так сколько же миль до Атлантиды или, может быть, сколько лет? Давайте пока повременим с ответом. От редакции. Когда готовилась эта публикация, фотографии горы Ампер, сделанные экипажем «Аргуса» (пилоты В. В. Булыга и Л. В. Воронов, наблюдатель В. П. Николаев), еще не были доставлены в Советский Союз. Надеемся в одном из следующих номеров напечатать эти фотографии с комментариями.
ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ За тысячи лет до Галилея Остатки древней обсерватории, датируемые III тысячелетием до н. э., обнаружены в Гегам- ских горах (Армения). На каменных плитах выбиты изображения лунного календаря, созвездий Лебедя, Стрельца, Скорпиона, Льва, Тельца, Змеи. Но всего удивительней плита, на которой изображено нечто, напоминающее покрытую кратерами поверхность Луны. Как известно, сочи нение Галилея «Звездный вестник», в котором были изложены первые наблюдения естественного спутника Земли с помощью телескопа, вышло в 1610 году. Невооруженным же глазом кратеры не разглядишь. Кольчуга XX века Все живое возникло и развивалось на нашей планете, когда радио еще не было. Поэтому эволюция не снабдила нас механизмами защиты против биологически активных радиочастот. Специалисты из Софийского текстильного института создали трикотаж, защищающий от ультракоротковолнового излучения. Он состоит из вискозных, капроновых нитей и тончайшей медной проволоки. Экзамен для пробки Пробка — дело непростое, в особенности когда речь идет jo6 укупорке для сосудов с жидкостями ядовитыми и огнеопасными, каких немало среди Новый нагрудный знак «За успехи в научно-исследовательской работе студентов» — так называется новый нагрудный знак, положение о котором утверждено Министерством высшего и среднего специального образования СССР, Секретариатом ЦК ВЛКСМ и Бюро Президиума Всесоюзного совета научно-технических обществ. Из первого номера первой российской газеты «Ведомости» ...Сама себя хвалит «Хотите быть стройным — ешьте ежедневно суп», — рекомендуют сотрудники отдела питания университета штата Небраска (США). Дело в том, что супы, даже не самые горячие, мы волей-неволей едим не торопясь. Оттого они, не в пример бутербродам и прочей сухомятке, прекрасно усваиваются и чувство сытости приходит раньше, чем мы успеваем перебрать калорий. Одно лишь «но»... Исследование проводилось по заказу компании «Кэмп- белл Суп». Не выступает ли эта компания в роли гречневой каши? L На улицах Парижа Из-за уличного шума каждые 25 парижан из ста страдают неврозами, а каждые 80 — головными болями. И немудрено: как минимум пять часов в сутки уровень шума на большей части улиц французской столицы достигает 80 децибелл, при норме 55 днем и 45 ночью. Сколько нужно кожи 30—35 квадратных километров синтетической кожи в год выпускается сейчас во всем мире. Чтобы полностью перевести на синтетику производство обу ви, ну ж но 1500— 1750 квадратных километров. Чуть меньшая площаль — у озера Севан, примерно такая — v остпоиа Занзибап. СССР — первая в мире страна, в которой законодательно осуществляется частичный переход на неэтилированный бензин. В 1985 году 40% бензина АИ-93 будет выпускаться без свинцовой присадки. Мировое производство газо- хола — автомобильного горючего, состоящего из бензина (80%) и' этилового спирта B0%), по прогнозам превзойдет к началу следующего тысячелетия 70 миллионов тонн в год. В 1980 году Бразилия израсходовала на получение газ ох ол а 3 миллиарда литров спирта (еще полмиллиарда было использовано автотранспортом, работавшим на чистом спирте). В США производство газохола достигает 10% от бензина. 40% автомобильного горючего, используемого в ЮАР,— это синтетическое топливо, полученное из каменного угля. Еще один конкурент бензина — эвкалиптовое масло. Его октановое число равно 100. В обезвоженном виде его можно заливать в бензобак, ни с чем не смешивая. Главное же и неоспоримое преимущество этого пока еще не завоевавшего мировой рынок горючего перед всеми возможными конкурентами, подчеркивает профессор А. Бар- тон из Мэрдокского университета (Австралия), приятный аромат, который будет наполнять ГОППЛЛ Р идги nui/ ...Повелением его величества московские школы умножаются, и 45 человек слушают философию и уже диалектику окончили. В математической штюрманской школе больше 300 человек учатся и добре науку приемлют. В Москве ноября с 24 числа по 24 декабря родилось мужеска и женска пола 386 человек. Из Персиды пишут. Индейский царь послал в дарах великому Государю нашему слона и иных вещей немало. Из града Шемахи отпущен он в Астрахань сухим путем. Из Казани пишут. На реке Соку нашли много нефти и медной руды. Из той руды медь выплавили изрядно, от чего чают немалую быть прибыль московскому государству. Из Сибири пишут. В китайском государстве езуитов велми не стали любить за их лукавство, а иные из них смертию казнены... На Москве 1703 генваря в 2 дня
такой укупорки в США существует следующее правило: каждая новая конструкция проходит проверку, в которой участвуют 100 взрослых и 200 детей. Конструкция разрешается к производству, если ни один ребенок не смог открыть банку или бутылку, а все взрослые не испытали при открывании никаких затруднений. Дерево — дереву Пословица «один в поле не воин» относится не только к людям, но и ко всем живым существам. В том числе и к деревьям, у которых как будто удалось обнаружить ранее не известный механизм взаимопомощи. При нападении насекомых-вредителей у пострадавшего дерева повышается содержание в листьях веществ, малоаппетитных для врага, например фенолов. Это знали и раньше, а теперь, по сообщению журнала «Newsweek», удалось установить, что такое изменение в вещественном составе листвы может происходить и у неповрежденных ив, если они находятся на расстоянии не более 60 м от поврежденной. Обнаружившие этот факт исследователи предположили сначала, что сигнал бедствия передается по корневым системам. Однако проверка показала, что корни тут ни при чем. Может быть, информация перелетает от ивы к иве с помощью выделяемых деревьями летучих веществ? ОБОЗРЕНИЕ Стоило ввести в 1972 г. табу на промысел печорских лососей и сигов в нерестилищах и местах нагуле, как начался рост рыбьих стад. В год, предшествовавший объявлению запрета, численность рыбьего поголовья едва достигала пятидесяти тысяч, а сейчас уже втрое больше! Да и покрупнела рыба — стала сантиметра на три длинней и граммов на двести увесистей. ОБОЗРЕНИЕ и сига-пыжьяна увеличился в четыре-пять раз. Во Франции недавно попался на удочку карп метровой длины и весом 40 кг — самый крупный экземпляр за все послевоенные годы. Вываживать его пришлось целый час. Ихтиологи нашли, что возраст великана — сто лет. В Японии начат трехлетний эксперимент по новому способу ловли рыбы. На рыбораз- водном заводе, задавая малькам корм, включают звуковой сигнал. У рыбьей молоди вырабатывается условный рефлекс — плыть на звук. Выпущенная в море нагуливать вес, рыба не забудет, чему ее учили, и через три года, заслышав знакомый зов, направится прямо в сеть. Так думают экспериментаторы. Что думает рыба, пока неизвестно. Власти западногерманской земли Шлезвиг-Гольштейн призвали население не употреблять в пищу выловленных в Эльбе угрей, так как содержание ртути в них немного превышает безопасный уровень. Такой получается выбор: или угря съесть — или здоровье сохранить. Цитата из журнала («Рыбоводство и рыболовство», 1983, № 9, с. 29); с<В 1980 году в Москве, на Птичьем рынке, появились голубые раки...» Красиво сказано! Традиционное блюдо англичан — яичница с ветчиной теряет былую популярность. Об этом свидетельствует опрос 2100 британских семей. За последние четыре года потребление яиц в этих семьях снизилось на 13%, а ветчины — на 16%. Зато потребление фруктовых соков за один последний год возросло вдвое. Похоже, что Джон Буль хочет постройнеть. Век назад TIUU pUUUlDI ^^—_ не .взбунтовались Через три года японский торговый , флот пополнится грузовыми судами-роботами без единого человека команды, сообщает газета «Джорнэл оф коммэрс». Правда, караван из пяти-шести новоявленных «летучих голландцев» будет сопровождать судно-матка с бригадой наладчиков на случай, если роботы взбунтуются. Средство тушить воспламеняющийся керосин. Несчастные случаи от неосторожного обращения с керосином увеличиваются чуть ли не с каждым днем вследствие того, что этот способ освещения находит себе все большее применение. Следует всегда иметь в запасе бутылку с нашатырным спиртом и, как только загорится керосин, вылить на него эту жидкость: пары аммиака мгновенно потушат огонь. Это средство, конечно, может быть применимо и ко всем другим случаям. Особенно рекомендуется иметь это радикальное средство на кухнях, где заправляются и зажигаются лампы. *Нива», 1884, № I Чистота воздуха. Профессор Фрейденрейх из Берна и д-р Микель из Парижа в разных местах Швейцарии исследовали чистоту воздуха. Они пришли к тому выводу, что чистый воздух начинается на высоте 2—4 тысяч метров G—9 тыс. футов) над поверхностью моря; самые же нижние слои воздуха сильно населены бактериями. Однако обитатели низменных местностей Швейцарии могут утешать себя, что воздух их в 700 раз менее населен бактериями, чем воздух парижской улицы Риволи, а эта последняя в тысячу раз чище, чем улицы других главных городов. «гЯывд*, 1884, № I ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ ОБОЗРЕНИЕ
В Институте радиотехники и электроники АН СССР начаты исследования физических полей биологических объектов с целью создания дистанционных невоздейст- вующих методов медицинской диагностики. Недавно в журнале «Вестник Академии наук СССР» A983, № 8) было напечатано интервью корреспондента журнала А. И. Козловой с руководителем этих исследований — заместителем директора института, членом-корреспондентом АН СССР Ю. В. ГУЛЯЕВЫМ и заведующим лабораторией радиоэлектронных методов исследования биологических объектов, доктором физико-математических наук Э. Э. ГОДИКОМ. С любезного разрешения Ю. В. Гуляева и Э. Э. Годика мы перепечатываем это интервью. Проблемы и меюды современной науки Физические поля биологических объектов — Почему именно в Институте радиотехники и электроники была создана лаборатория радиоэлектронных методов исследования биологических объектов? Ю. В. Гуляев. Занятия вопросами биологии и медицины для ученых нашего института, можно сказать, традиционны. Под руководством академика Н. Д. Де- вяткова у нас уже давно и активно ведутся работы по изучению воздействия сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных излучений на биологические объекты. Сейчас такие исследования широко проводятся и в других научных учреждениях, в частности медицинских, например в Онкологическом научном центре, но пионерскими были именно исследования Николая Дмитриевича с сотрудниками. Чтобы полнее охарактеризовать традиционный интерес ученых нашего института к биологии и медицине, добавлю, что специалисты, занимающиеся у нас лазерным излучением и стекловолоконной техникой, в последние годы тоже подключилис ь к медицинским проблемам, принимая участие в работах по использованию стекловолокна для подведения энергии лазера к тому или иному органу. Кроме того, наш институт сравнительно давно занимается изучением физических полей Земли. — Вы имеете в виду дистанционное зондирование? — Да. Если говорить о пассивном зондировании, то это прием слабых собственных электромагнитных сигналов от различных объектов. Используя соответствующий математический аппарат, по этому слабому излучению можно судить о состоянии, например, почвы, растительности, различных параметрах атмосферы. Думаю, нет необходимости объяснять, сколь важную информацию они дают. Те же методы можно применять к зондированию биологических объектов. Например, измеряя относительно слабые их излучения в СВЧ-диапазоне, можно делать выводы о температуре, диэлектрической проницаемости не только на поверхности, но и внутри объекта. Такие работы стала вести одна из лабораторий института. Надо сказать, что работы по применению пассивных методов дистанционного зондирования к исследованию биообъектов развиваются и в других учреждениях. Например, в горь- ковском Научно-исследовательском радиофизическом институте под руководством члена-корреспондента АН СССР В. С. Троицкого разработаны радиометры, позволяющие измерять температуру в глубине любого биологического объекта по его собственному излучению в СВЧ-диапазоне волн. Все шире используется тепловидение, основанное на регистрации инфракрасного излучения биообъектов. В последнее время началось активное изучение магнитных полей биообъектов. Мы пришли к выводу о необходимости комплексного применения таких методов для получения полной картины физических полей, генерируемых биообъектом. При этом информация, получаемая по различным каналам, взаимно дополняемся и позволяет разносторонне охарактеризовать биообъект. — Чем же все-таки вызвана необходимость изучения физических полей биологических объектов? Ю. В. Гуляев. Вокруг любого биологического объекта в процессе его жизнедеятельности возникает сложная картина физических полей. Их распределение в пространстве и изменение во времени несут важную биологическую информацию, которую можно использовать, в 78
частности, в целях медицинской диагностики. — И когда именно создана ваша лаборатория? Э. Э. Годик. В сентябре 1981 г. Лаборатория состоит из физиков и инженеров, специалистов в области приема слабых электромагнитных и акустических сигналов, их выделения из шумов и помех, цифровой обработки сигналов. С нами работает группа физиологов НИИ нормальной физиологии АМН СССР, Кроме того, мы тесно контактируем с 1-м Медицинским институтом, МГУ, Научно-исследовательским радиофизическим институтом и другими учреждениями. — Какие же именно физические поля биологического объекта вы регистрируете и изучаете? Э. Э. Годик. Прежде чем ответить на этот вопрос, замечу, что в работах по изучению физических полей биологических объектов первый этап, безусловно, должен быть экспериментальным. Если в физике твердого тела сейчас теория развита настолько, что теоретики, предсказывая те или иные явления, с большой вероятностью уверены в подтверждении их экспериментом, то в работах, о которых идет речь, эксперимент должен дать теоретикам почву для размышлений. Приступая к исследованиям, мы считали, что очень важно проблему проработать профессионально, четко выделить область, в которой мы компетентны, и провести добротные исследования на современном научном уровне. Прежде всего нужно было сформулировать, о каких полях идет речь. Естественно, что биологический объект, как любое физическое тело, должен быть источником равновесного электромагнитного излучения. Для тела с температурой около 300 К такое тепловое излучение наиболее интенсивно в инфракрасном диапазоне волн. В этом диапазоне биологический объект, например человек, излучает очень большую мощность — примерно 10 мВт с квадратного сантиметра поверхности своего тела, в целом около 100 Вт. Это излучение далеко уходит от человека, попадая в окно прозрачности атмосферы (длина волны 8—14 мкм). Ю. В. Гуляев. Хочу подчеркнуть, что нас интересуют не сами по себе электромагнитные излучения, которые уходят от биологических объектов, а возможность переноса по этим каналам информации, связанной с работой внутренних органов. Так, инфракрасное излучение может быть промоделировано физиологическими процессами, которые задают распределение и динамику температуры поверхности тела. Э. Э. Годик. Следующий канал (диапазон волн) — радиотепловое излучение, несущее информацию о температуре и временных ритмах внутренних органов человека. Чем больше длина волны, тем с большей глубины можно зарегистрировать излучение. Так, в дециметровом диапазоне волн удается регистрировать сигналы с глубины до 5—10 см. На более коротких волнах глубина, с которой получается информация, уменьшается, однако улучшается пространственное разрешение. По радиотепловым изобра- жениям*на различных длинах волн с помощью достаточно сложной цифровой обработки можно восстановить пространственное распределение температуры в глубине биообъекта. Далее. Низкочастотные электрические поля с частотами от нуля примерно до 1 кГц. Они связаны, как правило, с электрохимическими, в первую очередь трансмембранными, потенциалами, которые отражают функционирование различных органов и систем биообъекта (сердца, желудка и др.). К сожалению, низкочастотные электрические поля практически полностью экранируются высокопроводящими тканями биообъекта. Это затрудняет решение обратных задач по восстановлению источников таких полей на основе измерений электрического потенциала вблизи поверхности тела. - На тех же частотах должны наблюдаться и магнитные поля, связанные с токами в проводящих тканях, сопровождающими физиологические процессы. Для магнитных полей (в отличие от электрических) ткани биологического объекта не являются экраном, поэтому, регистрируя магнитные поля, можно с большей точностью локализовать их источники. Это, в частности, представляет большой интерес для исследования деятельности мозга. Сейчас работы такого рода, сулящие большие перспективы для медицинской диагностики, стали широко развиваться в мире. Необходимы также исследования акустических сигналов, возникающих при работе внутренних органов, мышц и т. д. Это инфразвуковые сигналы, которые выходят из любой точки организма. «Прослушивание» организма может 79
дать ценную информацию о его механическом функционировании. Нас интересуют и более высокочастотные акустические сигналы (шумового характера), связанные с возможными источниками на молекулярном и клеточном уровнях. Измеряя распределение полей в пространстве, окружающем биообъект, можно получить информацию о распределении температуры и источниках электрических, магнитных, акустических полей в глубине биообъекта. Это открывает возможность дистанционной диагностики функциональной активности внутренних органов. — Какие еще поля вы можете назвать? Э. Э. Годик. Если говорить о более высоких частотах, то в оптическом, ближнем инфракрасном и ближнем ультрафиолетового диапазонах должны наблюдаться сигналы биолюминесценции, обусловленной протекающими в организме биохимическими реакциями. Это слабое свечение тоже весьма информативно: оно позволяет контролировать темп биохимических процессов. Наконец, помимо названных каналов важны измерения изменений состава и физико-химических характеристик среды, окружающей биологический объект. В процессе метаболизма биологический объект вносит в нее возмущения — изменяет газовый и аэрозольный состав, концентрацию ионов. При этом изменяются проводимость и диэлектрическая проницаемость, коэффициент преломления среды. — Регистрация сигналов по всем названным каналам — задача физиков, а в чем задача работающих с вами вместе физиологов? Ю. В. Гуляев. Состояние биообъекта существенно нестационарно. По этой причине картину его физических полей можно изучать лишь путем привязки к быстро меняющемуся психофизиологическому состоянию. Для этого одновременно с физическими измерениями физиологи должны регистрировать различные физиологические параметры биообъекта. Кроме того, любой биообъект — динамическая саморегулирующаяся система, поэтому в картине его физических полей должны существенно проявляться характеристики регу- ляторных систем гомеостаза. Исследование таких систем также невозможно без тесного сотрудничества с физиологами. — Вы не могли бы охарактеризовать особенности создаваемой вами аппаратуры? Э. Э. Годик. Чтобы разобраться в сложной картине физических полей, окружающих биологические объекты, в том числе человека, выяснить возможность использования этих полей для дистанционной медицинской диагностики, создается измерительно-вычислительный комплекс на базе ЭВМ и высокочувствительной аппаратуры для регистрации тех физических полей, о которых шла речь. Этот комплекс должен позволять регистрировать сигналы по многим каналам одновременно,' включая каналы электрофизиологического контроля. Для получения пространственной структуры поля в каждом канале необходимо использовать матричные или сканирующие антенны. Из-за нестационарности биообъекта аппаратура должна быть достаточно быстро действующей, с тем чтобы успевать регистрировать сигналы в динамике, то есть быстрее, чем изменяется состояние объекта. Практически во всех каналах необходима тщательная экранировка от помех. — В какой стадии находятся эти работы и какие каналы уже работают? Э. Э. Годик. Создана и функционирует, аппаратура для исследования электрических полей биологического объекта. В электрически экранированной комнате (клетке Фарадея), где практически не остается ни геофизического поля, ни промышленных помех, дистанционно регистрируется электрокардиограмма. Для этого достаточно поднести руку к антенне — потенциальному зонду — на расстояние около 10 см. Дистанционно (на расстояниях до 2 м) регистрируются так называемые баллистограммы. Работа внутренних органов, например легких, сердца, вызывает сотрясения поверхности грудной клетки, отражающие те механические ритмы, которые свойственны этим органам. А поскольку на поверхности тела всегда есть статический заряд, то он, двигаясь вместе с грудной клеткой, приводит к появлению на потенциальном зонде электрических сигналов. Наша аппаратура дистанционно регистрирует и более тонкие сигналы — микротремор мышц (миограмму), вариации поля поверхностного заряда, связанные с изменениями электрических параметров кожи. По этому каналу начаты совместные исследования с медиками. 80
— Насколько оригинальны ваша аппаратура и методики? Э. Э. Годик. Наша задача состоит не в разработке принципиально новой аппаратуры, а в применении самой современной техники дистанционного зондирования к исследованию биологических объектов и, главное, в создании методики таких исследований. Как правило, технику приходится модернизировать с учетом особенностей биологического объекта, разрабатывать отдельные элементы и узлы. При этом мы используем богатый опыт, накопленный в институте при создании разнообразных датчиков физических полей (полупроводниковых, сверхпроводниковых, фотоэмиссионных и др.), а также аппаратуры для пассивного зондирования. — Что сделано в вашей лаборатории для регистрации инфракрасного излучения биологических объектов? Э. Э. Годик. Для регистрации инфракрасного излучения в диапазонах 3—5 и 8—14 мкм создан комплекс аппаратуры на основе тепловизорной системы и специализированного микропроцессора для обработки изображений. Комплекс позволяет регистрировать термограммы биообъекта с высокой чувствительностью @,05 К). Ю. В. Гуляев. Следует отметить, что в медицине тепловидение пока используется односторонне. Термограммы, как правило, сравнивают с некими установленными ранее нормалями и по наличию отклонений фиксируют патологию. Э. Э. Годик. Мы подошли к делу иначе. Поскольку биологический объект, как уже говорилось, это прежде всего саморегулирующаяся система, изображение, получаемое по любому каналу, должно содержать информацию о регуляторных системах. Температура биологического объекта — это параметр, регулируемый системами гомеостаза, поэтому мы поставили цель увидеть в пространственной структуре термограммы и ее временной динамике проявления этих систем и* определить их характеристики. В частности, мы ожидали, что после внешнего воздействия (нагрева или охлаждения участка тела) температура будет возвращаться к исходному значению с характерным для работы следящей " системы проскакиванием этого уровня. Мы разработали программы цифровой обработки термограмм, дающие возможность построить графики релаксации температуры для любой из 128Х128 точек, описывающих термограмму, а также очертить области с одинаковой динамикой. И действительно, нам удалось установить, что в термограмме человека наряду с областями, в которых температура релаксирует монотонно, есть также области, охваченные активным регулированием. Такой подход позволяет уже на данном этапе охарактеризовать точки или области точек, ведущие себя однотипно, некими функциональными параметрами, то есть характерной постоянной времени, сигналом рассогласования. Ю. В. Гуляев. Это очень важно для ранней диагностики, потому что она связана с контролем состояния регуляторных систем гомеостаза, в которых раньше всего должны появляться изменения, приводящие впоследствии к патологии. — О диагностике каких болезней здесь может идти речь? Ю. В. Гуляев. Ответить на этот вопрос — значит нарушить тот принцип, с которым мы подходим к работе. На этот вопрос должны отвечать медики, а не физики. Беда, когда медики берутся за физические методы, которыми они не владеют профессионально, и с их помощью пытаются делать открытия в медицине. Но не меньшая беда, когда физики, владея этими методами, будут пытаться использовать их для лечения больных. — Хотелось бы вернуться к вопросу о других каналах. Э. Э. Годик. Создана высокочувствительная аппаратура, позволяющая регистрировать сверхслабую биолюминесценцию в оптическом диапазоне. Это система счета фотонов и экранированная от света камера. Регистрируется свечение полости рта, кожи и т. д. Для контроля изменений состава среды, связанных с метаболизмом, также используется инфракрасная термография. С помощью фильтра, пропускающего лишь излучение молекул углекислого газа, удается визуализировать облако выдыхаемого газа по его собственному тепловому излучению. При смене фильтра в принципе возможна регистрация паров воды и других газов. Кроме того, создана аппаратура для регистрации изменений проводимости воздуха вокруг биологического объекта. Созданы и испытываются макеты ра- 81
диометрических систем на длине волны 20 см. При этом используются различные типы контактных антенн. Достигнута чувствительность к температуре 0,1 К. Эти системы позволяют регистрировать радиотепловое излучение внутренних органов человека (желудка и др.). Разрабатываются радиотепловизорные системы на других длинах волн — для получения термограмм тканей, расположенных на различной глубине. Созданы макеты установок для регистрации акустических сигналов биообъектов в полосе частот до 100 кГц. Начат монтаж аппаратуры для исследования магнитных полей биологических объектов. — Расскажите о задачах вычислительной части вашего комплекса. Э. Э. Годик. На базе ЭВМ, специализированных микропроцессоров и развитой сети периферийных устройств создается автоматизированная система управления экспериментом и обработки данных, в задачи которой входит сбор данных, выделение сигналов из шумов и помех, восстановление истинной структуры полей (то есть устранение искажений, вносимых датчиками), анализ динамики формирования полей и корреляционных связей между каналами, прежде всего выявление корреляции между физическими каналами и электрофизиологическими показателями. Однако самая главная и сложная задача — исследование возможностей восстановления объемного изображения источников полей (тепловых, магнитных, электрических, акустических) по результатам измерений их пространственной структуры. — Предусматривается ли изучение чувствительности биологического объекта к внешним физическим полям биологического и геофизического проис хождения? Ю. В. Гуляев. Да, но на следующем этапе, так как для таких исследований вначале необходимо выяснить характеристики полей, адекватных биологическому объекту. Кроме того, эта задача существенно труднее для физиков, чем исследование физических полей, поскольку здесь биологический объект выступает как очень сложная приемная система. Решение, этой задачи невозможно без тесного сотрудничества с биофизиками и психофизиологами. Мне бы хотелось подчеркнуть, что наша проблема может быть решена только на основе тесной кооперации специалистов в разных областях знания: физиологов, биофизиков, психологов и медиков, а также специалистов отраслевых организаций, разрабатывающих измерительную аппаратуру. Для нас очень важно внимание, которое оказывает проводимым работам академик Н. Д. Девятков. Одним из инициаторов этих работ является академик Ю. Б. Кобзарев, благодаря энергии и доброжелательному участию которого они развиваются. Я думаю, что при поддержке наших ведущих ученых радиоэлектроника внесет весомый вклад в осуществление комплексной программы «Фундаментальные науки — медицине». Лз ^Л Синтезирован гормон В Мельбурнском университете синтезирован релаксин — гормон, вырабатываемый организмом женщины во время беременности. Поскольку натуральный релаксин выделить крайне сложно, исследователи возлагают на его искусственный аналог большие надежды: он может найти применение и для исследовательских цел%й, и как медикамент. Бессмертник и другие Кроме валерианы, пустырника, наперстянки, некоторых других лекарственных трав, и ранее выращивавшихся в специальных совхозах нашей страны, создаются обширные плантации бессмертника, девясила, растороп- ши и подофилла. В два с половиной раза за последние два года увеличился в СССР объем заготовок лекарственных трав, которые пользуются все большим и большим спросом. «А почему у тебя такие большие уши?» Уши африканского слона весят под стать хозяину — по полсотни кило. Но функция их — не только «лучше слышать». Ткани гигантских локаторов пронизаны десятками километров мелких кровеносных сосудов. Энергично взмахивая ушами, слон спасается от перегрева/ Самый длинный Подходит к конц\ сооружение самого длинного в мире тоннеля, который соединит острова Хонсю и Хоккайдо. Его длина — около 54 км. В марте 1984 года по тоннелю должен пройти первый поезд. Куда идет кислород Зеленый новичок на стрижке овец потребляет гораздо больше кислорода, нежели опытный стригаль. При этом энергетические затраты на одну и ту же работу у них одинаковы. Лишний кислород расходуется на суету, порождаемую недостатком квалификации. 82
Разные мнения Редакция получила несколько откликов на опубликованные в «Химии и жизни» заметки А. Пацука «Профессионализм и дилетантство» A982, № 10, с. 84) и В. Золотаря «Не дилетантство, а профессионализм!» A983, № 6, с. 45), Все эти отклики (без исключений) приводятся ниже. Разногласия между спорящими... Разногласия между спорящими возникли из-за разного содержания, вкладываемого ими в категорию «гипотеза». В. Золотарь обвиняет автора письма в непонимании сущности гипотезы. На самом же деле подходы обоих авторов односторонни: каждый из них видит в категории «гипотеза» (а также «профессионализм» и т. д.) те черты, которые ему хочется видеть, игнорируя все остальные. Методологическая ошибка автора реплики заключается в игнорировании того простого факта, что понятию «гипотеза» в разных системах категорий (а они, несомненно, различны у А. Пацука и В. Золотаря) может быть придан разный смысл и созданные таким образом категории (их может быть больше одной) имеют право на существование, но каждая в своей категориальной системе. С. Ж АН ДАРОВ, аспирант МФТИ (Москва) Имена множества дилетантов... Имена множества дилетантов связаны с открытиями фундаментальных законов природы. Майер, Гельмгольц и Эшби были врачами; Лавуазье, Лейбниц и Ферма — юристами; Фабр — учителем; Дальтон и Фарадей — вообще самоучками. Но все эти ученые (а приведенный список далеко не полон) вполне успешно конкурировали с про- фесс ионалами. В общепринятом значении слова дилетант — это человек, поверхностно знакомый, с какой-либо отраслью науки или искусства. Ясно, что верхогляды действительно не могут претендовать на научные открытия. Однако автору письма «Не дилетантство, а профессионализм!» следовало бы исходить из того, что в науковедении словом «дилетант» называют всего лишь человека, не имеющего специального образования в данной области, что, естественно, не мешает ему приобрести специальные знания в порядке самообразования. Именно о таких «дилетантах», об отсутствии у них — в отличие от многих профессионалов — предвзятости и консерватизма вполне справедливо писал А. Пацук. Известно, что большинство ученых-профессионалов отвергают не только «обоснованные научные гипотезы» дилетантов, но даже теоретические концепции своих коллег- профессионалов, выведенные из эксперимента. Так что вопрос о дилетантах в науке далеко не прост, и, может быть, полезно еще раз подумать о том, как преодолевать сопротивление новому со стороны профессионалов, среди которых, к сожалению, гораздо больше «закрывателей» нового, чем его открывателей. И. РОГАЛЬ, кандидат биологических наук (Ленинград) Редакция подняла важный вопрос... Редакция подняла важный вопрос о публикации гипотез, выдвигаемых учеными-самоучками, которые, как показывает практика, иногда решают научные задачи лучше многих творцов ненужных диссертаций. Профессионализм — дело наживное. Тем более, что в нашей стране нет дилетантов как таковых: у нас каждый трудящийся — профессионал в своей области. Поэтому надо решительно бить по посредственности, растрачивающей себя на приобретение бумажек и способной только на охаивание всего нового. В. МОЛОКАНОВ, инженер-конструктор (Москва) Невооруженным глазом видно... Невооруженным глазом видно, как точно и продуманно каждое утверждение А. Пацука. Я позволил бы сказать, что эта статья демонстрирует нам образец научного стиля. В письме же его критика взяли верх эмоции, и в нем я не нашел, к сожалению, сколько-либо сильных доводов «против». Впрочем, это не значит, что слабость позиции В. Золотаря лишила читателей полез- 83
ной дискуссии: само его письмо стало отличной иллюстрацией к заметке А. Пацука, примером узкопрофессионального подхода.. А разве сам В. Золотарь, кандидат химических наук, не является дилетантом в специальной области знания — науковедении? С. РЯБЧУК, журналист (Москва) Нет никаких разумных доводов... Нет никаких разумных доводов в пользу необходимости подмены требования профессионализма работы требованием, чтобы у ее автора была соответствующая запись в дипломе. В этом случае звание профессионала становится не гарантией профессионального уровня работы, а сертификатом на право приклеивать ярлык «настырного дилетанта» любому инакомыслящему. Иначе говоря, письмо В. Золотаря сводится к проповеди кастовости в науке. Мне трудно судить, насколько этот вопрос актуален на академическом уровне, но в прикладных исследованиях (и в химии в том числе) эта невинная подмена тезиса обходится достаточно дорого — в первую очередь потому, что формирование касты начинается с формирования тематики, от которой никому не холодно и.не жарко, в ущерб действительно актуальным проблемам. Ю. ГУЧКОВ инженер-электрик (Ленинград) Науке абсолютно безразлично... Науке абсолютно безразлично, от кого поступает идея, гипотеза, теория; науке чуждо понятие конкуренции между творцами нового. Поэтому конкуренция между профессионалами и дилетантами — явление социальное и, надо сказать, не лучшее из возможных. Чем острее такая конкуренция, тем ниже темпы развития науки, и наоборот. Особенно же высоки темпы развития науки тогда, когда взаимоотношения исследователей строятся на основе взаимопомощи и сотрудничества. Апологетика снобизма профессионалов не может играть в науке положительной роли. У науки есть весьма приличное во всех отношениях (моральном, научном, правовом и т. д.) средство избегать трагических ошибок: проверять состоятельность гипотез, концепций, идей и т. д. вне зависимости от авторства, причем не профессионалами-опровергателями, а (по А. Пацуку) «посредством исторической практики». Этот процесс можно ускорить путем открытых дискуссий, если авторы гипотез готовы к такому обсуждению. Следовательно, публикация гипотез, обладающих указанным А. Пацуком качеством, должна стать обязательной. Необязательны лишь публикации компилятивных, не содержащих в себе ничего "нового сочинений профессионалов. М. Б АЛЕВ, учитель химии и биологии (Кох тла-Ярве) Следовало бы именовать догадкой... Следовало бы именовать догадкой предложения дилетантов, основанные на интуиции. Такие догадки — научные или просто разумные — зачастую строятся на перенесении закономерностей, хорошо известных ученым- профессионалам в своей области знаний, на неродственные области науки. И часто выясняется, что подмеченная закономерность носит общий характер и действительно может быть распространена на новый круг явлений и что лишь неравномерность развития различных областей науки не позволила всем ученым-профессионалам заметить ее в своих «хозяйствах» одновременно. Поэтому от публикации гипотез (и их критики) на страницах научных и научно-популярных журналов не может произойти ничего, кроме пользы. При этом следует с порога отметать лишь такие догадки дилетантов, которые уже высказывались и были отвергнуты, а также такие, которые противоречат научно обоснованным и экспериментально установленным в мировой науке принципам (движение за счет внутренних сил; получение к. п. д. устройств, равного или более единицы, и т. д.),— это мною выписано из Положения об открытиях в науке. Чем участие в таких публикациях будет хуже модных ныне интеллектуальных игр? Вместе с тем такая игра могла бы иметь серьезные (в положительном смысле) последствия для науки и техники. С. КУЧЕРЕНКО, биолог (гор. Боярка Киевской обл.) Науке и технике нужен здоровый консерватизм... Науке и технике нужен здоровый консерватизм: нельзя сразу же хвататься за любую новую идею, не проверив сначала самым тщательным образом ее состоятельность и целесообразность использования в конкретных условиях. Мне кажется, что профессионал отличается от дилетанта не столько знаниями, 84
сколько подходом к решению поставленных проблем. Спору нет, свежие мысли чаще всего приходят в голову людям, недавно работающим в новой для них области науки или техники. Можно ли назвать таких людей дилетантами? Нет, они профессионалы, работающие в новой для них области. Но вот после того, как что-либо придумано или открыто, поведение дилетанта и подлинного профессионала становится различным. Профессионал прежде всего старается понять, почему новое решение не было придумано раньше, изучает литературу, сам себе ищет возражения и вообще ведет себя как самый злейший враг своей собственной идеи. Он атакует ее со всех сторон, сам гоняется за критикой, и если идея такой критики не выдерживает, то он тихо ее хоронит сам. Если же идея побеждает в борьбе, то ее формулировка становится четкой, и даже если с ней не сразу можно согласиться, то хотя бы ясно, что именно следует обсуждать. Дилетант же начинает с того, что сам себе делает рекламу. Любое замечание в адрес своей идеи дилетант воспринимает как личное оскорбление, как зажим новых идей. Чаще всего идеи дилетантов сформулированы нечетко, а при любых попытках их уточнить возникает бесконечный спор по мелочам. В свою очередь это вызывает естественную отрицательную реакцию окружающих и, как следствие, недоверие к самой идее. М. ГЕРЦЕНШТЕЙН. доктор физико-математических наук (Москва) Согласно «Словарю русского языка»... Согласно «Словарю русского языка» дилетант — это тот, кто занимается наукой или искусством, не имея специальной подготовки, систематических знаний; любитель. Таким образом, дилетантом следует называть Ломоносова, диапазон интересов которого был необычайно широк; Бородина, бывшего одновременно выдающимся химиком и замечательным композитором; Фарадея, не имевшего специального образования; Чехова, не имевшего диплома литератора... Дилетантом можно назвать любого ученого, который в данный момент увлекся проблемой, выходящей за рамки его прямой специальности. Любой научный поиск — это движение в сумерках по бездорожью в местности, куда человек попал впервые в жизни. И путеводителем по этому маршруту служит чаще интуиция, чем конкретные знания. И. ЗУБЧЕНКО, кандидат биологических наук (Астрахань) Бели бы Пастер был медиком, а не химиком... Если бы Пастер был медиком, а не химиком, он еще с университетской скамьи был бы отравлен теорией миазмов и никогда бы не открыл, что болезни вызываются микроорганизмами. Но этот ученый всю жизнь вел борьбу со специалистами-медиками — и победил. А наш соотечественник Ивановский, открывший фильтрующиеся вирусы? Сейчас медики его боготворят, хотя он был не медиком, а ботаником. Поэтому новые гипотезы необходимо публиковать, .пусть даже с припиской, что за достоверность рассуждений и выводов ручается только автор. Ибо деление на специалистов и дилетантов достаточно условно. В. СЕРЕДА, кандидат медицинских наук (Киев) Не только обоснованные гипотезы... Не только обоснованные гипотезы вносят в науку вклад. Триста лет математики-профессионалы не могут доказать Великую теорему юриста Ферма, но при этом создали множество совершенно новых разделов математики. Руководствуясь же логикой В. Золотаря, эту теорему вообще. не следовало бы публиковать. Нужно ли говорить о том, какой бы вред это принесло науке? В. И. Ленин по образованию был юристом, по профессии — политиком. Философией и тем более физикой специально не занимался — в том смысле, что не имел соответствующих диплбмов. Тем не менее В. И. Ленин создал гениальный труд по философии естествознания — «Материализм и эмпириокритицизм», которым ученые руководствуются по сей день. И. МАТУСЕВИЧ, кандидат технических наук (Ленинград) 85
('(< X N\\ lq; / у t '#<
В какую рубрику «Химии и жизни» можно бы поставить это: «Лицо трудно было различить, но глаза фосфоресцировали, а ноздри темнели...»? Наверное, «Земля и ее обитатели». А вот, похоже, для раздела «Технология и природа»: «По Парижу продолжают ездить машины на жидком топливе, замаскированные под электромобили. Имеющиеся у вас приборы позволяют легко выявить нарушителей». Между тем обе цитаты — из фантастических историй новогоднего толка. По случаю Нового года принято печатать таинственные, назидательные, развлекательные и т. п. рассказы; теперь в их сюжеты все чаще проникают современные научные ноты. И впрямь, если уж привидение в старинном замке, то совсем не сверхъестественное, а, напротив, вполне материальное — просто еще один биологический вид, развивающийся по законам природы. А если празднование Нового года, то исключительно с синтетическими елками, с пластмассовыми подделками под старину и неведомым «дипсометром», распознающим семь степеней опьянения... Оба рассказа, здесь напечатанные, написаны известными французскими прозаиками, в общем и целом отнюдь не фантастами. Наверное, это характерно для нашего времени: писатели, далекие, казалось бы, от жанра научной фантастики, обращаются к нему, чтобы сказать то, о чем иначе, быть может, и не скажешь; в подтверждение упомянем Чингиза Айтматова и Джона Пристли. Автор истории о смертных призраках — Анри Труайя (настоящее имя — Лев Тарасов), член Французской академии, писатель с мировой славой. Он хорошо известен у нас в стране, и вряд ли надо представлять его более подробна А вот Борис Виан, написавший циркулярное письмо парижской префектуре — о том, как наводить порядок в канун XXI столетия,— на русский язык пока переводился мало (сейчас издательство «Художественная литература» выпускает его однотомник). Виан умер в 1959 г., и его фантастический рассказ, датированный концом века, на самом деле написан почти тридцать лет назад. К сожалению, за прошедшие годы человечество преодолело не все барьеры, и то, что прежде казалось шуткой, все более звучит как предупреждение — не только о порядках и нравах, но и о возможных последствиях технической цивилизации, включая наркотики в кондиционерах и загрязнение среды. Впрочем, тут, быть может, мы сгущаем краски. В конце концов, новогодним историям не пристало быть излишне серьезными... Странный случай с мистером Бредборо Анри ТРУАЙЯ Редакция «Женского Ералаша» послала меня взять у мистера Оливера Бредборо интервью по поводу его разрыва с лондонским обществом психических исследований и отставки с поста президента Клуба искателей призраков. Я знал его как автора статей об оккультизме и, будучи в этом деле новичком, полагал, что такой человек должен жить в старинном особняке, где стены украшены оленьими рогами, окна завешены тяжелыми портьерами, полы устланы медвежьими шкурами, а в невероятных размеров камине пылают огромные поленья. Меня ожидало разочарование, от которого интервью неминуемо должно было пострадать. Мистер Бредборо жил в пансионе с табльдотом на Корт Филд Гарденс. Дом как дом: фасад кремового цвета с парочкой колонн; в подъезде чисто, дорожка на лестнице, половицы в коридоре скрипят, освещение не хуже, чем в витрине магазина, только слегка пахнет кухней. Может быть, комната Оливера Бредборо обставлена в согласии с моим воображением? Я постучал в дверь с затаенной надеждой. — Войдите! Увы, действительность вновь обманула меня: обои в цветочках, стандартная мебель, стандартный газовый камин... Я почувствовал себя так, словно меня обокрали. Хозяин комнаты поднялся мне навстречу. — Мистер Бредборо? — Он самый. Это был кряжистый, несколько сутуловатый здоровяк. Загорелое лицо траппера, седые волосы, подстриженные ежиком, светло-голубые глаза, усы торчком, как у кота... Редакция предупредила его о цели визита. Он был явно польщен. — Не думал, что столь серьезный вопрос может интересовать ваших читательниц,— сказал он, устремив на меня внимательный взор. Французским языком мистер Бредборо владел в совершенстве. У него был низкий голос, и слова грохотали во рту, как булыжники. Я что-то промямлил насчет высокого культурного уровня наших подписчиц. Он хихикнул. 87
— Ладно, садитесь. Виски? Вы парень ничего. Так что же вам надо? Я чувствовал себя неуверенно: мистер Бредборо разочаровал меня, как и вся обстановка. Должно быть, на здоровье не жалуется, любит кровавый ростбиф, холодный душ по утрам, прогулки на свежем воздухе... Ничто в нем не выдавало, что он — завсегдатай астрального мира, водится с призраками и укрощает вертящиеся столики. Все же я начал: — Публика с удивлением узнала о том, что вы заявили об уходе с поста президента Клуба искателей призраков, и мне хотелось бы,,, — Выяснить причины? — Да. — Дорогой мой, вы уже пятнадцатый журналист, задающий этот вопрос. Отвечу, как и вашим предшественникам. Но вы, как и они, не напечатаете того, что я вам расскажу. — Уверяю вас... — Не уверяйте, я знаю. — Неужели такая страшная история? — Не страшная, а странная. В высшей степени странная. Но сначала скажите, вы верите в призраков? — Да... То есть,,.— замялся я. — Врете, Но скоро поверите. — Скоро? — Как только выслушаете мой рассказ. До последнего времени я полностью разделял Мнение членов нашего клуба о природе призраков. Бесплотные существа, общение с которыми доступно лишь тем, кто наделен особым даром, существа бессмертные, всеведущие и так далее. Но после событий, о которых я вам поведаю, мои убеждения поколебались настолько, что я просто вынужден подать в отставку. — Что же вы узнали? — Что призраки смертны, как и мы с вами. Они живут, как и мы, но в мире, отличном от нашего; они умирают, как и мы, от старости, болезней и несчастных случаев, но тотчас же воплощаются в другие существа. Ничто не гибнет безвозвратно, ничто не возникает из ничего. — Переселение душ? — Вроде того. — Но как же духи Наполеона и Юлия Цезаря, которых вызывают спириты? — Шутки других духов! Духи Наполеона и Юлия Цезаря давным-давно скончались. Вернее, вселились в кого- нибудь, совершая кругооборот. А среди 88 духов есть немало шутников, играющих на легковерии спиритов. — Я поражен... — И я был поражен, когда понял это. Слушайте же! Мистер Бредборо понизил голос и, отведя глаза, вперил их куда-то в пространство. — Месяца два тому назад мои друзья Уилкоксы пригласили меня на уикэнд в свой замок в Шотландии... Я вынул блокнот и карандаш. — Не надо! Мой рассказ настолько необычен, что вы запомните все и без записи. Замок Уилкоксов стоит на вершине голого каменистого холма, вечно окутанного туманом. Его не реставрировали, как почти все шотландские замки, и он подставлял всем ветрам свой дряхлый фасад с узкими стрельчатыми окнами, массивными башнями и зубцами, увитыми плющом. Впрочем, мои друзья жили в южном крыле, переустроенном по их вкусу: скрытые светильники, двери на роликах, современная мебель, похожая на ящики... Комнатами для гостей — а они расположены в северном крыле — пользовались редко. Как только я приехал, мне объявили, что в комнате, предназначенной для меня, появляется призрак. Не стеснит ли это меня? Не предпочту ли я ночевать в гостиной? Я наотрез отказался. Мы провели весь день в прогулках и беседах на сугубо земные темы. В одиннадцать часов вечера Джон Уил- кокс предложил проводить меня в мою комнату. Так как в этой части замка электричества нет, он вручил мне три свечи и коробку спичек, взял подсвечник с горящей свечой, и мы двинулись длинным коридором, стены которого были увешаны потемневшими от времени картинами и рыцарскими доспехами. Каменные плиты пола гулко отражали звуки наших шагов. Слабый свет свечи падал то на чье-то бледное лицо, склоненное над молитвенником, то на блестящее лезвие шпаги, и эхо, казалось, шло нам навстречу. Доведя меня до двери, Уилкокс пожелал мне доброй йочи и удалился. Желтоватое пламя свечи окружало его словно ореолом. Я остался один... — Наверное вы очень волновались? Мистер Оливер Бредборо отхлебнул виски и отрицательно покачал головой. — Нисколько. Я давно привык к уединению и к призракам. Все вы делаете одну и ту же ошибку: вы их боитесь.
А бояться совершенно нечего, надо привыкнуть к этим явлениям природы, как привыкают к молниям, к блуждающим огням, к насморку. Здравый смысл должен быть превыше всех суеверий! Но вернемся к тому вечеру. Я вошел в комнату. Высокий потолок, кровать с балдахином, массивная мебель, слабый запах переспелых яблок. Внизу, под окном, темнел ров, которым опоясан замок. Звериные шкуры и лохмотья, бывшие некогда штандартами, прикрывали стены. Царило могильное молчание, лишь изредка раздавался крысиный писк или доносился крик ночной птицы. Я вставил свечу в канделябр и начал раздеваться. На кресло возле кровати положил револьвер, а рядом — фотопистолет своего изобретения, которым еще ни разу не пользовался; с его помощью я рассчитывал сфотографировать призрака при яркой вспышке, доказав тем самым его существование. У пистолета оказались и другие свойства, но об этом я тогда не знал. Минут через десять я лег на отсыревшие простыни, и сон быстро одолел меня. Как долго я спал? Не знаю. Меня разбудили яростные завывания ветра и стук дождевых капель о стекло. Я открыл глаза. Вспышки молнии то и дело озаряли комнату, вырывая из мрака отдельные предметы. Сквозь шум ливня и ветра я различал и какой-то другой звук, что-то вроде пощелкивания пальцами или постукивания клювом о стекло: тук-тук! Затем раздалось визгливое, протяжное мяуканье, будто где-то поблизости рожала кошка. Мне показалось, что от окна исходит слабое свечение. Оно трепетало, приобретая постепенно неясные "очертания, и наконец превратилось в высокую белую фигуру, прозрачную, как хвосты китайских- рыбок. Лицо трудно было различить, но глаза фосфоресцировали, а ноздри темнели. Мистер Бредборо сделал паузу, чтобы насладиться моим удивлением. У меня и в мыслях не было записывать его слова — затаив дыхание, я внимал поразительному рассказу. — Что же вы сделали? — То, что сделал бы каждый на моем месте: стал ждать, что будет дальше. Призрак принялся бродить по комнате, постукивая по стенам костяшками пальцев: тук-тук! тук-тук! Пожал смутно видными, будто в тумане, плечами и, приблизившись к двери, прошел сквозь нее, впитался, как клякса в промокашку. Я вскочил с кровати, схватил револьвер и фотопистолет и бросился вслед за духом. В коридоре светились следы. Босиком, на цыпочках, я двинулся по ним в надежде настичь духа и убедить его покинуть замок, чтобы не причинять беспокойства моим друзьям. Он убегал молча; в лицо мне веял разреженный будто в горах воздух. Когда я почти настиг его и громко закричал «Стой! Стой!», произошло нечто ужасное: призрак обернулся, и вокруг него заполыхали зеленые искры гнева: Он поднял над головой длинные руки, простер их ко мне, и внезапно шпага, висевшая до того на стене, упала к моим ногам, едва меня не поранив. Вслед за тем массивный щит задел мое плечо и с грохотом покатился по плитам коридора. Я прижался к стене и заорал: «Что вы делаете? Я не желаю вам зла!» В ответ просвистела стрела и вонзилась в стену, вибрируя в считанных сантиметрах от моей щеки. В панике я выхватил револьвер и нажал курок. Вслед за громким выстрелом послышался дребезжащий смех. Призрак подбрасывал на светящейся ладони маленькую темную пулю. Тотчас вторая стрела разорвала рукав моей пижамы. Тогда я непроизвольным движением нажал на спуск фотопистолета; сам не знаю, как это пришло мне в голову. Раздался щелчок, яркая вспышка озарила мрак коридора, а затем наступила тишина. Я успел заметить, как подогнулись слабо светившиеся колени призрака. Он рухнул на плиты и остался недвижим. Мужской голос, задыхающийся, без всякой интонации, доносился как бы издалека: «Я ранен!». Я рванулся к своей жертве. «Я ранен! — повторил голос.— Ваше оружие смертельно для меня».— «Откуда мне было знать...» — пробормотал я.— «Но я-то знал, вернее, предчувствовал. И поэтому бежал, увидев этот пистолет на вашем кресле. И защищался, когда вы преследовали меня. Теперь уже поздно...» — «Но разве духи умирают?» Он покачал смутно очерченной головой. Пятнышки ноздрей стали шире, зрачки поблескивали, словно два светлячка.— «Увы, мы так же смертны, как и вы»,— простонал он. И я стал свидетелем небывалого, потрясающего, непостижимого зрелища: смерти призрака. Из груди, на которой он скрестил руки, вырывалось прерывистое дыхание, но губы оставались невидимыми. Его тело, 89
неплотный сгусток субстанции, материализованной лишь частично, порою резко вздрагивало. — О, как я страдаю! Нет, вы не виноваты, вы же не знали, не могли знать. Как больно! И я боюсь, боюсь будущего. В какое существо я перейду? Дайте вашу руку! Его холодные, светящиеся пальцы коснулись моей ладони. — Кто вы? — спросил я. — Неважно. Призрак, каких много. — Могу ли я что-нибудь сделать для вас? — Останьтесь со мной. Я чувствую, что умираю. В меня проникает иная жизнь... Это ужасно! Моя душа вселяется в чуждое мне тело, я как бы между двумя мирами... Не хочу умирать, я так молод. Я многого не успел узнать. Хочу... Свет, испускаемый призраком, стал медленно угасать, мерцая. Голос был еле слышен. — Нет, лучше исчезнуть. Довольно страданий! Я покину свою оболочку, так надоевшую мне, я узнаю мир. Прощайте... Пробормотав это, призрак содрогнулся в последний раз. Я склонился над ним, но увидел только каменные плиты. Его рука растаяла в моей, как тают снежные хлопья. Все было кончено. Некоторое время я стоял там, потрясенный до глубины души. Затем вернулся в комнату, открыл окно и выбросил в ров револьвер и фотопистолет. В углу послышалось мяуканье: в мое отсутствие кошка произвела на свет черных котят. Они копошились, сбившись в кучку, и тихо пищали. Дождь перестал лить, ветер утих; лишь ветви деревьев за окном продолжали ронять капли. На другое утро я покинул замок. А еще через день подал в отставку. Мистер Бредборо умолк. Я не мог отвести глаз от этого здоровяка с румянцем во всю щеку, вернувшегося из потустороннего мира так спокойно, будто он побывал в бане. — Какая замечательная история,— промямлил я. И тут же вздрогнул, услышав мяуканье. Выгнув спину, мягко ступая кривыми лапками, ко мне приближался черный кот. Его зрачки блестели, как драгоценные камни. — Я взял одного,— сказал мистер Бредборо.— Почем знать... Его зовут Тук-тук. Перевел Валентин ДМИТРИЕВ Париж, 15 декабря 1999... Префектура Сены От главного инженере Бориса Виана, комиссара Старого Парижа Вы наверняка и сами знаете, что через две недели с хвостиком мы, пусть и не без труда, дотопаем до конца двадцатого столетия. По случаю этой даты, как ни произвольна точка, от которой она отсчитана, прошу вас сделать все необходимое, чтобы существенно улучшить как вид столицы, так и жизнь в ней. I. АДМИНИСТРАТИВНЫЕ ЗДАНИЯ (дополнение к письму от 10.03.99] Согласно моему мартовскому письму, вам надлежит завершить переселение административных служб. Особо напоминаю, что: А Те сотрудники полицейских и судебных органов, которые еще остаются в зданиях на набережных Сены и по бульвару Пале-Рояль, должны освободить все 90
© & занимаемые ими помещения. Для проведения внутреннего и наружного ремонта вышеупомянутых зданий вам следует связаться с мсье Ксантцем, директором отеля «Георг V». По условиям нашего соглашения с этим господином, все парижские дома, имеющие историческое значение, постепенно превращаются в отели класса семь звездочек (туристические экстравысшей категории, минимальная стоимость номера сто долларов в день, эквивалент миллиона наших теперешних дерьмовых франков). Мебель, где только возможно, должна соответствовать эпохе здания. Если мебели не хватит, фабрики пластмассовых изделий в Бурже поставят нам в кратчайшие сроки неотличимую от оригинала копию любого экспоната Национального музея мебели. Последние служащие Консьержери* переводятся в Блуа, в Национальный центр тихой полиции. Завершить все до 1.01.2000. В Плавательный бассейн у Триумфальной Арки открыть вновь как можно скорее, * Тюрьма в Париже. а солярии над ним с такой же скоростью спрятать под крышу. Несколько зданий до сих пор заняты сотрудниками «Радиотеледиффюзьон фран- сэз». Эти здания надлежит взорвать в течение ближайших восьми часов, потому что, как показывает опыт, вышеназванных лиц можно удалить только таким путем. Останки отправить в крематорий, освободившееся место преобразовать по типу А-5 (кусты-цветы-овощи). Это вроде бы последние из мартовских указаний, по сей день не выполненные. Сделать молниеносно! II. ДОРОГИ И ТРАНСПОРТ Лук-порей на улице Опера так разросся, что представляет опасность для прохожих. Обрезать до высоты 3 метра 25 сантиметров. Не позднее 30.12.99. В Все 1130 движущихся пешеходных тротуаров вдоль главных транспортных магистралей покрасить в светло-желтый цвет, потому что он мне нравится. 91
Обращаю ваше внимание на то, что упомянутые тротуары уже введены в действие, но подарок от фирмы мне до сих пор не доставлен, от так и торчит около их конторы. А поскольку вы все равно бездельничаете... Не позднее 24.12.99. С Как вам известно, в нарушение моего запрета аж от мая 91 года, по Парижу продолжают ездить машины на жидком топливе, замаскированные под электромобили. Имеющиеся у вас приборы позволяют легко выявить нарушителей. Нет нужды указывать на опасность, которую представляют для всех шестисот тысяч парижан выхлопные газы этих тридцати четырех — число установлено достоверно — автомобилей с бензиновыми моторами. Что касается четырехсот тысяч кресел- колясок на электрическом ходу* то позаботьтесь, чтобы' их тоже перекрасили в желтый цвет. Не позднее 24.12.99. III. КЛИМАТ, ТЕМПЕРАТУРА На новогоднюю ночь соизвольте приостановить снегоуловитель, , чтобы дать возможность ветру, который вы создадите на этот случай, пронести над столицей ровно половину всех облаков, производимых горнодобывающей промышленностью. Оживление в небе наверняка порадует празднующих и даст им повод хоть раз посмотреть вверх — ничего страшного с ними от этого не случится. Установите температуру воздуха минус пять по Цельсию, чтобы снег падал в благоприятных условиях и не превращался в слякоть. Область означенной температуры желательно ограничить в высоту шестьюстами метрами. Предусмотренное похолодание неизбежно будет нарушено снегопадом, однако движение облаков не должно, пострадать ни в коем случае. Выпутывайтесь как можете, но чтоб снег и облака были! IV. ПОЛИЦИЯ Напоминаю вам о необходимости: на месте применять эвтаназию к тем, в руках у кого (встречаются еще такие) обнаружат не синтетическую, а натуральную елку; немедленно промывать желудок каждому, чье дыхание покажет на дипсометре Рикара седьмую степень опьянения; допрашивать, соблюдая меры предосторожности, всех вооруженных автоматами детей в возрасте от трех до пяти лет, проверять документы взрослых (от семи до пятнадцати) и стариков (старше пятнадцати). Проследите, чтобы владельцы кондиционеров не закладывали туда наркотики в количествах сверх того, что установлено Законом о праздничных днях. Злоупотребления отмечаются каждый Новый год, и я хочу, чтобы это наконец прекратилось. Извольте захотеть того же. ч ШУМ Разумеется, полиция будет бросать гранаты в любое окно, откуда послышится хотя бы малейший шум. РЕЛИГИЯ Хотя нашей официальной религией остается коржибскизм к католикам проявляется терпимость — если только не будет петь мерзкий отец Дюран. Если он все-таки будет петь, стреляйте в толпу, и чтобы раненых не оставалось! ИГРУШКИ По-прежнему категорически запрещены: атомные бомбы, водородные бомбы, лунные ракеты для детей, танки весом более шести тонн. Разрешаются ножи с лезвием не длиннее 60 см, дубины, кастеты, револьверы калибра 9 мм и другое стрелковое оружие. Если потребуется, тактично регулируйте количество. Ясно, что очень многое я забыл или пропустил. Если до 18 часов завтрашнего дня вы не заполните пробелы, я вас выключу. Запомните, что роботы не спорят. Главный инженер, комиссар Старого Парижа Борис ВИАН Перевел Ростислав РЫБКИН 92
Коро™"^ за* *тк Не ситец, так глюкоза Стране нужна глюкоза. И как основа для разнообразных пищевых продуктов, и как медицинский препарат, и, наконец, для всевозможных синтезов, ибо из глюкозы напрямую либо в обход можно получить очень много веществ. Но почему именно глюкоза? Да потому, что ее очень просто — а именно гидролизом — можно получить из целлюлозы; это даже в школе проходят. А целлюлоза выгодно отличается от, скажем, нефти или угля тем,, что ее «запасы» из года в год восстанавливаются. Сажая лес или сахарный тростник, мы тем самым поддерживаем стабильные ресурсы целлюлЪзы. Но рубить ради нее лес или тростник столь же неразумно, как извлекать глюкозу для промышленных надобностей из винограда. Есть гораздо более дешевый источник углеводного сырья — отходы. Например, негодные волокна хлопчатника («Прикладная биохимия и микробиология», 1983, т. XIX, вып. 3). Бич хлопчатника — вирусное заболевание, называемое вертицеллезным вилтом. Гонят* его в дверь, а оно лезет, фигурально выражаясь, в окно. Несмотря на успехи в деле селекции и защиты растений, вилт бее еще имеет место. И увы, немалое. А хлопковые волокна, если растение поражено этой болезнью, для прядения и ткачества непригодны: из-за дефектов структуры прочность слишком мала. Но для гидролиза прочность вроде бы необязательна... Так оно и оказалось. Ферментные препараты превращали в глюкозу измельченный хлопок что с больных, что со здоровых растений, хотя по физико-химическим свойствам волокна различались существенно. Опыты, проведенные в МГУ и в Институте биохимии АН СССР", позволяют надеяться, что и пораженному вилтом хлопчатнику найдется полезное применение. А к тому времени, когда вилт будет окончательно побежден, приищут и другие источники глюкозы. Можете не сомневаться. Когда дерево растет, толщина его ствола, естественно, увеличивается, потому что каждый год на нем образуется новый слой древесины — годичное кольцо. В отличие от других живых организмов, дерево растет всю жизнь. Однако поразительно, что, по некоторым наблюдениям, толщина ствола дерева может время от времени даже уменьшаться. Так, систематические измерения окружности ствола одного африканского баобаба, ведшиеся на протяжении 35 лет, дали следующие цифры: в 1931 году обхват дерева составлял 555 см, в 1938 году — 550 см, в 1946 году -*- 530 см, в 1949 году — 540 см, в 1953 году — 553 см, в 1966 году — 535 см... Автор этого исследования объяснил умень-' шение диаметра ствола баобаба засухами. Действительно, древесина баобаба рыхлая, насыщенная водой, и нет ничего удивительного в том, что, когда влаги становится мало, дерево усыхает, уменьшаясь в объеме. Но если толщина дерева меняется из года в год, то не меняется ли она и на протяжении суток? Ведь в жаркий летний полдень листья интенсивно испаряют влагу, а корни не успевают восполнить эту потерю. Ночью же транспирация уменьшается, и клетки вновь наполняются водой. И в самом деле: мои собственные наблюдения показали, что в утренние часы толщина стволов тополя, клена, ясеня несколько больше, чем в полуденные и послеполуденные часы. К вечеру же похудевшие деревья вновь поправлялись в талии... В общем-то в этом результате нет ничего удивительного. Древесина деревьев слагается из длинных узких клеток-сосудов, наполненных водой; при резком же усилении тран- спирации сосуды сжимаются, и весь ствол становится тоньше. В. ВАДИС 93
Короткие заметки На юге и на севере Наблюдая за птицами, трудно не обратить внимания на то, что в разных климатических зонах представители одних и тех же видов заметно различаются по размерам. Разумеется, это не относится к перелетным птицам, но вот воробьи-домоседы, обитающие на юге, значительно мельче своих северных сородичей. И вообще считается, что обитатели теплых краев (это относится ко всем позвоночным животным) всегда отстают в росте от северян — ведь с уменьшением линейных размеров быстро увеличивается удельная поверхность тела и определяемый ею теплообмен. До недавнего времени ученые были уверены, что размер тела (как и его отдельных частей) формируется исключительно путем естественного отбора и закрепляется генетически. Иначе говоря, что размеры животных, переселенных с юга на север или с севера на юг, будут меняться постепенно, на протяжении нескольких поколений. Однако недавние исследования, о которых сообщил журнал «New Scientist» A983, т. 99, № 1371, с. 474), дали совершенно неожиданные результаты. Объектом опытов служили черные дрозды, обитающие в различных районах Северной Америки и отличающиеся толщиной клюва и длиной крыльев: у дроздов-южан клювы тоньше, а крылья короче, чем у жителей севера. Исследователи собирали из гнезд только что снесенные яйца и быстро перевозили их в другой район, где подкладывали в гнезда дроздов местной разновидности, а потом проверяли, какие носы и крылья получаются у вылупившихся птенцов. И вот оказалось, что птенцы дроздов-северян, вылупившиеся на юге, походили больше на своих приемных родителей. И наоборот, у птенцов - южан, вылупившихся на севере, носы были толстыми, а крылья длинными, как и у исконных местных жителей. Значит, внешние условия, а не наследственность определяют в данном случае облик животных. Но каким образом птенцы узнают, что их перевезли на другое место, и почему вообще непродолжительное изменение внешних условий производит такой эффект? Ответов на эти вопросы еще нет... М. БЛТЛРЦЕВ
Когда ноги не унести... Многие знают, что при смертельной опасности ящерица жертвует собственным хвостом для того, чтобы унести ноги. А крабы, например, готовы расстаться и с собственной ногой — лишь бы уцелеть. Но обычно такое членовредительство происходит не по воле жертвы: у ящерицы хвост отрывается из-за резкого непроизвольного сокращения мышц, а крабы отламывают себе конечности, пытаясь изо всех сил освободиться. Иное дело паук аргиопа. Главный его враг — крошечный жучок, поражающий свою жертву сильнодействующим ядом. Укусив ар- гиопу за ногу (до туловища жучок дотянуться не может), агрессор выжидает несколько секунд в стороне, пока яд не подействует, а потом принимается за трапезу. Если только аргиопа не оставит его с носом. Точнее, со своей ногой, которую теряет, едва проведав про смертельный укус. Для паука это не особая беда: убежать он может и на оставшихся семи ногах. Способность при необходимости жертвовать (хочется сказать — сознательно) собственной конечностью, свойственна лишь ар- гиопе: другие пауки, будучи укушенными, неизбежно погибают. Но как аргиопа узнает, что ее укусил жучок-убийца? Ведь для этого надо почувствовать боль, а принято считать, что паукам болевые ощущения неведомы. Чтобы проверить, в чем дело, арахнологи (так называют специалистов по паукообразным) вводили в конечности пауков-аргиоп разные яды, заведомо вызывающие боль (во всяком случае, у животных, способных реагировать на болевые ощущения),— яд осы, яд пчелы. Оказалось, что и в этих случаях аргиопа отбрасывала пораженную конечность. Анализ же яда жучков показал, что в нем тоже содержатся вещества, вызывающие боль. Значит, устоявшееся мнение о полной бесчувственности пауков нельзя считать абсолютной истиной. Во всяком случае, этого нельзя сказать об аргиопе. Осталось лишь выяснить: каким образом, аргиопа, почувствовав боль, принимает решение оставить врагу ногу, чтобы спасти остальные?
£"% Н. СОЛОВЬЕВОЙ. Днепропетровск: Индикаторная бумага бывав! не только для определения кислотности растворов,*но и для быстрого обнаружения тех или иных веществ — например, «свинцовая бумага» (пропитанная раствором ацетата свинца) чернеет в присутствии сероводорода. A. В. ГУЩИНУ, Хабаровск: Возможный источник путаницы — неточный перевод английского слова compound, которое как химический термин означает не только «смесь», но и «соединение». Э. ВОДНЕВУ, Новосибирск: Состав Sb2OS2 имеет встречающийся в природе (хотя и редко) минерал кермезит. B. С-му, Киев: Не надо портить журнал, вырезая из него заметку, достаточно будет, если вы пришлете вместе с вопросом точную ссылку на нашу публикацию. А. А. ГУСЛЯКОВУ, Харьков: В проявителе «Финал» можно в крайнем случае поменять лимоннокислый натрий на равное количество лимоннокислого калия, а вот уксуснокислые соли решительно не годятся. C. А. МУРЗИНУ, гор. Куйбышев: Для обработки изготовляемых в ГДР пленок «Орвоколор» в продаже бывают венгерские наборы «Масколор»; режим обработки — в инструкции. С. Г. БЕРЛОВОЙ, Москва: Пачку чая высылать не надо, присланного образца вполне достаточно, чтобы сказать, что чай полноценный, а непривычный его вид объясняется тем, что сейчас сырье из Индии поступает к нам частично в форме гранул. А. Я. ГУ НИ НОЙ, Лубны Полтавской обл.: Консервирующее действие бензойной кислоты и ее солей проявляется только в достаточно кислой среде, а так как сама кислота (ее берут обычно в концентрации около 0,1%) такой среды создать не может, то, следовательно, для помидоров этот консервант не годится. Н. СТЕПАНОВУ, Красноярский край: Если вы можете безошибочно отличить шапочку сморчковую (она же верпа чешская) от других грибов, то собирайте ее на здоровье в лиственных лесах с апреля по' май; справочники относят ее к съедобным грибам. Э. В. ПА НИ Ч ЕВОЙ, Ленинград: Спасибо за указание на неточность в статье о поющих песках A983, № 8) — роман Дж. Лондона «Сердца лрех» не написан, а издан в J 919 г., почти через три года Ьосле смерти автора. Читателям, приславшим в редакцию задания по курсу «Эсперанто — для химиков» и до сих пор не получившим аттестата: Поскольку все работы зачтены, то причиной может быть либо почтовое недоразумение, либо неточно указанный вами обратный адрес; уточните! А. М., гор. Николаев: Обращение фотографического изображения, когда вместо ожидаемого светлого получается темное и наобо- poTt известно давно и часто используется — эта так называемая соляризация. Л. Ю. ПЕТРОВУ, Ленинград: Номера чая условны, как, скажем, номера автобусов, и чай № 300 отнюдь не превосходит вдесятеро чай № 30. Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, Л. А. Костандов, В. А. Легасов, В. В. Листов, В. С. Любаров (главный художник), Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, А. С. Хохлов, Н. М. Эмануэль, Г. А. Ягодин Редакция: М. А. Гуревич, Н. В. Ефремов, Ю. И. Зварич, М. Я. Иванова, А. Д. Иорданский, A. А. Лебединский (художественный редактор), О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), B. Р. Полищук, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), М. Б. Черненко, » В. К. Черникова, Р. А. Шульгина Номер оформили художники: В. М. Адамова, А. В. Астрин, Г. Ш. Басыров, Р. Г. Бикмухаметова Корректоры Л. С. Зенович, Л. Н. Лещева Сдано в набор 18. II. 1983 Т—16697 Подписано в печать 1-2. 12. 1983 Бумага 70 X 108 1/16. Печать офсетная. Усл.-печ. л. I Усл. кр.-отт. 7 807 тыс. Уч.-изд. л. 12,5. Бум. л. 3,0. Тираж 328 030 Цена 65 коп. Заказ 3084 АДРЕС РЕДАКЦИИ: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок: 135-90-20, 135-52-29 Ордена Трудового Красного Знамени Чеховский полиграфический комбинат ВО «Союзполкграфпром» Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфнн н книжной торговли г. Чехов Московской области VC Издательство «Наука» «Хнмня н жизнь», 1984
-'УСУ г €?\> п / х Про клюкву Два года подряд на этом самом месте— все про овощи да про овощи. Не хватит ли? Попробуем на сей год про ягоды. И начнем по сезону с правдивого рассказа о клюкве. Француз, сообщавший читателям, как он сидел в России в тени «d'un kliukva majestueux», то есть «величественной клюквы», едва не опорочил честное имя ягоды. Однако отличить настоящую клюкву от развесистой несложно: то, что есть в настоящей, измерено и взвешено. И глюкоза с фруктозой, и растворимый пектин, волшебно превращающий клюквенный сок в мармелад и желе, и витамин С, и минеральные элементы, по крохам собранные корнями с клюквенной вотчины — болота. Но в первую очередь — кислоты. Фактов не скроешь: да, клюква кислая. Настолько, что какая-нибудь органическая кислота вполне могла бы носить имя клюквенной. Увы, химики занялись этой ягодой, когда все имена были уже разобраны — лимонная, яблочная, хинная... И все-таки о трех кислотах скажем особо. Первая — урсоловая, за которую всерьез взялись фармакологи. Аналог одного из гормонов надпочечников, она помогает бороться с воспалениями и заживлять раны; ее много в клюквенных выжимках. Вторая и третья кислоты — бензойная и хлорогеновая, обе — антисептики, почем зря бьют микробов. Из-за них клюквенный сок не желает сбраживаться (яблочное вино знаете— а клюквенное?). Не случайно при лихорадочных состояниях врачи прописывают клюквенное питье. А еще эти кислоты подавляют микроорганизмы в самих ягодах; вот почему та клюква, которую вы сегодня едите, спокойно долежала до января. И еще пролежит. Если, конечно, хранить ее по правилам: vh в замороженном виде или в холодной кипяченой воде. Когда клюква пребывает в воде при 4°С, то в ней полгода сохраняется почти все ценное, а если что и вымывается сквозь плотную кожицу, то второстепенное. Более того, благодаря собственным консервантам клюква и у себя на родном болоте держится на кустиках до весны. Правда, ягоды осеннего сбора побогаче, но на севере не брезгуют и скромными дарами. Вроде бы все знают, что клюква хороша, и врачи того же мнения — а вот, надо же, заготовки ее год от года понемногу уменьшаются. Причины называют разные: и осушение болот, не всегда разумное, и торфоразработки, и неудобства со сбором — только по заморозку. Однако пора уже от сетований переходить к делу. То есть от собирательства — к промышленному разведению. Есть огромный мировой опыт, есть сорта, дающие по 10 тонн ягод с гектара (а рекорд — 22 тонны), даже журнал есть ежемесячный, который в переводе называется «Клюква». Правда, за рубежом больше разводят клюкву крупноплодную, а у нас распространена клюква болотная, но разница невелика. И для того и для другого вида применительно к разным районам страны — от Полесья до Сибири — разработаны научные рекомендации, подсчитана эффективность, оценен предполагаемый урожай. Все есть, только мало клюквы... А очень хочется. Потому что вкусно — в варенье, киселе, морсе, сиропе, соке, отваре, сахаре. Еще, пишут, клюква укрепляет сосуды, бодрит и тонизирует умственную деятельность. И все это никак не развесистая клюква, а научные факты. Насчет тени от клюквы француз, конечно, перегнул. А вот слово «величественная» он ввернул пусть и по незнанию, но кстати.
В январскую стужу лучше всяких мехов и ватных подстежек согревает мысль о том, что где-то еще холоднее. Прислушайтесь к нашему совету и попробуйте столь простой и не требующий никаких затрат способ. Когда вы, подняв воротник, опустив уши меховой шапки, закутавшись в платки и шарфы, движетесь короткими перебежками от магазина к магазину, вспомните: в районе Оймякона и Верхоянска стоят сейчас семидесяти градусные морозы. И сразу станет теплее. Настолько, что вернется утраченная от стужи любознательность и захочется понять, почему полюс холода северного полушария находится не на Северном полюсе, где ему, казалось бы, место, а на широте не столь уж холодного Кольского полуострова. Температура воздуха на Земле вполне закономерно снижается от экватора к полюсам — в полном соответствии с радиационным балансом планеты: поглощенная солнечная энергия (радиация),зависящая от широты и альбедо, минус эффективное излучение подстилающей поверхности. Но эту простую и ясную картину нарушает адвекция, проще говоря, перемещение воздушных масс. Они зимою идут из Атлантики на восток, обогревая полярные районы и западную часть Евразии; до Якутии же атлантическое тепло не доходит. А воздушные массы с Тихого океана способны согреть лишь восточное побережье материка. Но это не все. Между Леной и Индигир кой лежат котловины, окру- Отчего так холодно в Оймяконе / У женные горными хребтами Эти места будто созданы для демонстрации метеорологиче ских эффектов, приводящих j к понижению температуры Долгой зимней ночью земля' отдает огромное количество тепла, а за короткий день не успевает восполнить тепловые потери. У поверхности застаивается тяжелый холод ный воздух. И это приводит к инверсии — аномальном) распределению температур по вертикали: на высоте, скажем, 1 км значительно теплее, , чем у земли. Вот почему так холодно в Оймяконе. Вот почему здесь аномально низкая средняя температура января — минус 48 С (средние месячные температуры — усредненные за дни и ночи в других районах страны показаны на карте). А летом полюс холода перемещается куда ему положено — ближе к полюсу географическому. Нашему совету — согреваться мыслью об якутских холодах — могут следовать граждане всей нашей страны, кроме, естественно, района Оймякона и Верхоянска. Но и у них есть выход. В семидесятиградусный мороз им полезно вспомнить, что такая же стужа в Гренландии. А в Антарктиде еще холоднее, там недавно зарегистрирован самый сильный мороз на нашей планете: —89,2 С. И еще одно соображение — последнее, но немаловажное. Зимою и на полюсах холода, и там, где не столь морозно, следует все-таки одеваться потеплее. Тогда предлагаемый метод обогрева будет еще эффективней. Издательство «Наука» «Химия и жизнь», 1984 г., № 1—96 стр. Индекс 71050 Цена 65 коп.