Текст
                    ISSN 0130-5972
*/
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
6
1982
Г
34»
*р!!Ш^0)«^ад|


химия и жизнь Иэдмтс* с 1*61 года ш Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР № 6 июнь 1982 60 пат СССР Ресурсы Технология и природа Вещи и вещества Проблемы и методы современной науки Что мы едим Живые лаборатории Земля и ее обитатели В зарубежных лабораториях Архив Фотолаборатория Вещи и вещества Сказка Н. С. Аралоеа, К М. Забелина. НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПАРК «ГАУЯ» Ю. В. Поконова. БЕЗ ОСТАТКА С. Шевченко. ЖЕЛТАЯ МАГИЯ А. Т. Фоменко. ГЕОМЕТРИЯ МЫЛЬНЫХ ПЛЕНОК М. Марфин. КРЕПКАЯ ВОДКА Н. И. Холден. АТОМНЫЙ ВЕС: БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ? М. Д. Франк-Каменецкий. ДНК ГЛАЗАМИ ФИЗИКА В. Гельгор. САХАРНЫЕ БЛИЗНЕЦЫ П. А. Леснов. БАРБАРИС Б. Гржимек. МНОГО ЛИ УМА НАДО ОПОССУМУ? Г. Гаврилов. МОРСКОЙ ЗМЕЙ: МИФ ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ? П. Катинин. НЕУДАВШИЙСЯ КАСКАД, ИЛИ ИСТОРИЯ ОДНОГО «ЗАКРЫТИЯ» М. А. Ильинский. ИЗ ВОСПОМИНАНИЙ К. В. Вендровский. ГЛАВНЫЙ СЕКРЕТ — ОТСУТСТВИЕ СЕКРЕТОВ В. Яковенко, В. Станицын. ПАЛАТКА В. Долина. с<ТОЛЬКО ОТБЛЕСК ОГНЯ...» М. Кривич. СИНТЕЗ ПСА 2 8 12 14 24 29 34 44 50 52 56 58 6В 74 79 В4 86 НА ОБЛОЖКЕ — рисунок В. Любарова к статье «Сахарные близнецы» НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — старинная (ок. 1480 г.) гравюра, на которой изображен укрепленный палаточный лагерь Яна Гуса. О традиционном походном жилище — статья «Палатка» в этом номере журнала ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ИНФОРМАЦИЯ ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 22 28, 78, 92 32 33 48 64 93 94 96
Национальный парк «Гауя» В интересах настоящего и будущих поколений в СССР прини- маютсв необходимые меры для охраны и научно обоснованного, рационального использования земпи и ее недр, водных ресурсов, растительного н животного мира, для сохранения в чистоте воздуха и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей человека среды. Статья 18 Конституции СССР В 1973 году Совет Министров Латвийской ССР принял постановление об организации национального парка «Гауя»... Зелено-желтый с красными вспышками лес встретил нас в пригороде Сигул- ды. Спускаясь с крутого берега Гауи, лес образует вполне самостоятельную картину. И мало кто знает, что эту картину писала не только природа, но и люди — сначала художники, потом лесники. Вместо кисти — топор, вместо красок — живая листва. Чтобы появился рисунок, надо было убрать лишнее — заслоняющую крону, уродливый ствол или засохшую верхушку. Это называют ландшафтными рубками. Здесь они выполнены особенно тщательно — ведь возле Сигулды национальный парк, названный по имени реки «Гауя». познавательный отдых В сентябре этого года национальному парку «Гауя» исполнится девять лет. Среди собратьев он не самый молодой и не самый старый: нашим первенцем был парк Эстонии — Лахемаа. В Западной Европе и США ы^рыв туризма пришелся на середину 60-х годов, и с той поры национальные парки многих стран ориентировались больше на туризм, чем на охрану природы. В нашей стране сохранение природных 2
комплексов в ненарушенном состоянии изначально было возложено на заповедники, куда туристов не особенно-то приглашают. Ныне парки для туристов начали создавать у нас. Понятие «отдых в национальном парке» нуждается в немалых уточнениях. Во-первых, это отдых здоровых людей. Здесь нет курортного и лечебного обслуживания, отдых тут спортивный, а главное — познавательный. Во-вторых, обычно это не массовый, а индивидуальный отдых, в сущности, отдых наедине с природой — тот самый, в котором так нуждается горожанин. Представьте, вы встречаете рассвет на берегу реки и утром вас будят не звуки бодрого марша из громкоговорителя, а кваканье лягушек. А теперь немного статистики. Площадь парка «Гауя» 92 000 га. В нем оберегают примерно 20% видов растений, подлежащих охране на территории Латвии. В парке обитают наземные позвоночные 220 видов, в том числе земноводные 6 видов, пресмыкающиеся 5 видов, птицы примерно 160 видов и млекопитающие 48 видов. В 1978 году здесь было: 340 лосей, 1360 косуль, 30 благородных оленей, 238 кабанов, 175 лисиц, 1350 зайцев (беляков и русаков), 120 куниц, 145 барсуков, 25 выдр и 20 бобров. Но как сделать так, чтобы бобр без помех строил свою плотину, заяц скакал под елкой, а человек слушал лягушачий концерт? Как сохранить экологически целостный природный комплекс, если сюда допускают горожан? Можно ли надеяться, что редкий цветок выживет, если на него будут смотреть тысячи глаз? Но безвыходных положений, как известно, не бывает. Территорию национального парка «Гауя» разделили на несколько зон: строгой охраны, экстенсивного и интенсивного рекреационного использования и хозяйственную. Кандидат географических наук А. Ж. Мелума разработала генеральную схему парка, где эти зоны слились в закономерную мозаику. Часть территории парка сохраняют как участки нетронутой природы. Здесь природе разрешено вести себя так, как ей это свойственно без вмешательства человека. Тут нет рубок ухода, а упавшие деревья так и остаются лежать, покрываются мхом и разлагаются с той скоростью, которая определена законом географической зональности. Нашествие насекомых и болезней здесь не пресекают ядохимикатами. Природа сама ищет в себе силы, чтобы победить их. Иначе говоря, природный комплекс должен быть способен к саморегуляции, а для этого он должен быть целостен. Перед вами предварительная схема размещения национальных парков по территории страны. Действующими пока можно считать лишь пврки прибалтийских республик. В Российской Федерации таких парков еще нет, хотя предложены дпя этой цели 69 участков общей площадью около 90 .тысяч квадратных километров. Национальный парк — это сразу и учреждение, и форма организации территории, и охраняемый участок природы, и место отдыха. При выборе заповедной территории главный принцип очевиден: надо взять под охрану самое типичное и наиболее разнообразное. В национальном парке все сложнее. Что в нем охранять и что показывать? Существует такое понятие — рекреация на экспорт. Жителя тундры тянет на теплое южное побережье, южанин едет на север. Разнообразие потребностей, разнообразие природных условий приводит к мысли, что единой модели национального парка нет и не может быть. Любители острых ощущений, например, захотят попробовать свои силы на волоках северных рек или путешествуя на спине верблюда в пустыне. Значит, парки нужны на Таймыре и в Каракумах. Есть приверженцы «комплексного» отдыха — пройти на байдарке, загореть, набрать грибов и ягод, посидеть с песней у костра... Для таких нужны и грибные леса, и быстрые реки, и теплое лето. На этой схеме есть уникумы, жемчужины природы, нуждающиеся в охране как для человека, так и от человека. В 1978 г. было решено создать национальный парк «Севан». Севан — самое большое высокогорное пресное озеро мира, его высотная отметка — 1900 м. Вода Севана питает энергетику Армении и дала новую жизнь сельскому хозяйству. Однако уровень воды упал на 19 м. Продо лжающи йс я отбор вековых вод Севана, хотя и сильно регламентированный, создает новые угрозы. Национальный парк — это узкая кромка побережья вдоль всего озера. Но для действенной охраны уникального водоема необходимо расширить границы парка, ибо судьба озера зависит и от способов ведения хозяйства в его бассейне. Севан, расположенный на дне замкнутой котловины, вбирает в себя побочные продукты сельскохозяйственного и промышленного производства: ядохимикаты, минеральные и органические удобрения, стоки животноводческих комплексов, заводские стоки... Горные склоны покрыты шрамами скотобойных тропинок, которые усиливают эрозию и смыв почвы, и естественные пастбища скудеют. Своеобразие национального парка «Севан» в том, что он занимает 1* 3
Поэтому участки, отведенные под строгую охрану, должны быть достаточно большими. И хотя площадь таких резерватов около 5% территории парка (вся зона охраняемой природы занимает почти 40%), принцип целостности соблюден. Вот лишь один пример. В качестве резервата с ежимом строгой охраны здесь взят« -рховое болото Судос. Это так назывй мое олиготрофное болото. Болота такого типа лежат на водоразделах и питаются атмосферными осадками или грунтовыми водами, бедными минеральными веществами. Еще недавно в болотах видели разве лишь источники торфа и стремились осушить их для высвобождения «полезной» площади. А теперь за болотами признана весьма важная роль регулятора гидрологического режима прилегающих территорий, мест воспроизводства птиц, убежищ исчезающих видов, хранилищ генофонда растений и животных. Кроме того, болота нейтрализуют немало токсичных веществ, выброшенных в природу с отходами цивилизации. Их даже называют геохимическими ловушками, задерживающими, в частности, тяжелые элементы. Ковры многокрасочных мхов-сфагну- мов и заросли багульника на болоте Судос дополняют редкие сосенки. Они свидетельствуют о том, что мох поселился здесь сравнительно недавно — раз деревья еще не успели погибнуть. Каждый год ковер из сфагнума поднимается на 2—3 сантиметра, а на глубине процессы оторфовывания захватывают слой за слоем. Вместе со сфагнумом наращивают свои этажи (образуют новые розетки корней) растущие в сообществе с ним клюква, подбел, росянка. Как зеницу ока хранят в парке и долинные природные комплексы вдоль нерестовых лососевых рек. Один из притоков Гауи так и называется —Лососевая река. А ее пойма, склоны и залесенные водоразделы входят в строго охраняемый резерват Нурмижи. Здесь грибы дорастают до старости (кстати, мы видели растущие грибы вдоль пешеходных троп в зоне так называемого интенсивного отдыха 1— это, по-видимому, яркое свидетельство подлинной культуры отдыха). В резервате поваленные деревья убирают только с дорог, чтобы они не мешали проезду лесной охраны. Любые рубки здесь прекращены с момента создания национального парка. Замещение лиственного леса еловым — это естественный процесс в здешних местах. За несколько десятков лет ель, вырастая под пологом лиственного леса, выходит в первый ярус и занимает господствующее положение, формируя характерный тип леса — ельник зеленомоховый. Именно таков сейчас лес на коренных берегах Лососевой реки. А сосняки занимают сухие участки песчаных террас и водоразделов. Светлые сосновые лишайниковые леса испокон веку называют борами-беломошниками. А ведь лишайник — это вовсе не мох, это сложный организм, состоящий из нитей гриба и клеток водорослей, связанных симбиотическими отношениями. Гриб использует органические почти полностью окультуренные ландшафты. В этих условиях природоохранная роль парка заключается во всемерном внедрении рациональных методов хозяйствования. Другой уникум — вулканы и гейзеры Камчатки. Выбросы кипящей воды и пара встречаются крайне редко. Поэтому так популярны гейзеры Йеллоустонского национального парка в США. А на Камчатке имеется Долина Гейзеров — сосредоточие горячих фонтанов, взлетающих на десятки метров ввысь через те или иные промежутки времени. Эта Долина входит в состав Кроноцкого государственного заповедника. Несмотря на запрет посещения и труднодоступ- ность района, она привлекает туристов со всех концов страны. Они проникают в заповедник и по незнанию или небрежению не только смотрят, но и портят. Между тем выход есть. Работники заповедника предлагают организовать национальный парк на сопредельной с заповедником территории, а в Долину Гейзеров проложить экскурсионную тропу. Парк смог бы выполнить роль буфера для самого заповедника. Идея парка, сочлененного с заповедником, весьма плодотворна. Турист нашего дня желает видеть самое запретное, самое тайное. И зачастую ему невдомек, что само присутствие человека может быть фактором беспокойства, а уж группа людей оставляет вполне осязаемые следы. Туристский пресс на заповедники давно превысил порог компромиссного «нелегально дозволенного» посещения. Заповедник — притягательней магнита, хотя рядом такие же лесные чащи, те же горные склоны или заснеженные вершины. Национальный парк на периферии заповедника отвлечет поток туризма. Да и сами охраняемые площади вблизи заповедника окажут помощь в природоохранном деле. В парке же туристов ждет некий сервис — без привычных плодов урбанизации, но спасающий от забот о крове и пище. Вот-вот начнется создание Приэльбрусского национального парка. Многие десятки тысяч человек ежегодно бывают на склонах главной вершины Кавказа. Сегодня, чтобы достигнуть высоты 3500 метров, уже не нужно 4
вещества и минеральные соли почвы, а водоросль перерабатывает в органические соединения углекислоту воздуха. Красив лес, но в нем может расти то, что надо уберечь даже от взгляда туриста. Поэтому не будем уточнять, где именно в парке «Гауя» растет, например, меч-трава обыкновенная, занесенная в «Красную книгу СССР». А скажем только, что любит она окраины болот и берега рек. Ее длинный узкий лист напоминает меч. Это реликт далекой третичной эпохи, и ее изучение представляет особый интерес. ПСИХОЛОГИЯ ОТДЫХА Сложная мозаика территорий с разным статусом в парке «Гауя» не кажется искусственной. Ибо границы зон обычно следуют по природным рубежам или по рубежам ландшафта, затронутого хозяйственным преобразованием. Кое-где пятна полей проникают в лес. Если их не считать частью парка, то он потеряет свою целостность. Здесь соблюдается обязательное условие: ведение хозяйства должно быть образцовым, что выгодно и хозяйствам, и парку. В зоне культурного ландшафта сохранены черты традиционного ведения хозяйства латышского народа. Это участки хуторного расселения, некогда обычного в Латвии. Сейчас на территории парка около 2000 отдельно стоящих хуторов. В большинстве из них живет 1—3 человека. Вблизи курортных городов Сигулды и Цесиса созданы зоны рекреационного ландшафта. Обычно это старинные парки, участки речных долин со старыми мельницами. Их оборудование рассчитано на посещение большого количества отдыхающих. Много троп, дорог. В этой- то зоне и отведены стоянки для туристов. Рассказывают, что очень давно полетел черт ночью по своим чертовым делам на другую сторону Гауи, а вернуться до рассвета опоздал. Застало его солнце на середине реки. Понесся он изо всех сил. Да так врезался в крутой берег, что осталась после него дырка. И назвали ее чертовой пещерой. Потом сюда пришли любители автографов. Например, одна жительница 17 века заставила своего рыцаря (а может быть, он сделал это по собственной инициативе) вскарабкаться на пять метров по вогнутой стене пещеры, чтобы донести до нас ее имя («Anna Magdalina, 1677»). А некий Вася Иванов нашего времени стер неподалеку уникальную роспись с гербом начала прошлого века, чтобы разместить свой автограф. Потомкам, возможно, будет интересно прочесть его имя и фамилию. Но, возможно, найдется новый Вася, который так же небрежно обойдется с его творением. Сбивали надпись за надписью, слой за слоем, и потолок пещеры чуть не уперся в дневную поверхность. В момент организации парка осталось всего 75 см до превращения пещеры в колодец. И, слава богу,' что сотрудники парка решились лишить посетителей возможности ковырять мягкие песчаные стены. Через Гаую построили висячий мостик, и теперь можно любоваться пещерой только с другого берега. альпинистское мастерство. Захватывающую панораму Главного Кавказского хребта может видеть каждый, поднявшись по канатно-маятни- ковой дороге до станции €<Мир». Главная проблема Приэльбрусья — неорганизованное рекреационное строительство, необоснованный отвод земель разным организациям. Всевозможные турбазы, гостиницы и комплексы отдыха занимают полторы сотни гектаров. Их вместимость в разгар сезона превышается в несколько раз, неудержимо растет и число «диких» туристов. Т.ак называемые рекреационные перегрузки нарушают природные комплексы. В сосновых лесах долины Баксана близ городка Терскол подроста уже нет, растительный покров вытоптан, места стоянок усеяны отходами. Создание национального парка помогло бы контролировать посещение и остановило бы разрушение природы... Водный сплав увлекает людей всех возрастов. Это и тренировка физических сил, соединенная с преодолением трудностей, это и самоутверждение, проверка личных духовных качеств. Временный дискомфорт на мчащемся плоту воспринимается как влекущее препятствие, помогающее проявить черты личности. Таких туристов привлекут национальные парки на Урале. Один из них — на западных склонах Северного Урала (парк Коми АССР) — намечен к организации на ближайшую перспективу. Здесь и водопады, и грохочущие пороги, и тесные ущелья — полный набор трудностей дл я современного горожанина. Но какой же смысл в национальном парке, если и сейчас группа туристов может отправиться на Северный Урал и пройти на плоту реку Щу- гор? А вот какой: этих туристов не заботит, что на плоты они вырубают редкостойные лиственничные леса в верховьях рек, создавая тем самым угрозу эрозии и наводнений. Они не задумываются, ито вылов молоди семги в нерестовых уральских реках подрывает ее запасы. Национальный парк не только наложит некие запреты, но и организует прокат средств сплава и снаряжения. В общем, создание самых разных национальных парков приведет к тому, что и природе, и людям станет лучше. 5
Но если вы все же умудритесь раздобыть местечко для автографа и вас застанут за этим занятием, придется заплатить 50 рублей. А вообще-то, парк собирается соорудить около каждой пещеры специальные щиты для автографов. Табличка «Парк гарантирует сохранность надписей» даст уверенность, что ваше имя переживет века. Если человеку запрещать что-либо, ему обычно хочется отведать запретный плод. В парке подумали и об этом. Зоны строгой охраны, закрытые для посещения, окаймлены барьером переходных зон — природным ландшафтом. Здесь тот же лес и те же овраги, тот же папоротник и те же лишайники, но нет запрета на посещение. Здесь* для удобства посетителей вдоль дорог ведут ландшафтные рубки и убирают поваленные деревья. Конечно, при взгляде с дороги элемент дикости отсутствует, зато улучшается обзор и появляются новые краски. Но все это только вдоль дорог, в глубине лес остается нетронутым. Разработчик схемы парка «Гауя» А. Ж. Мелума убедилась, что лучше написать на табличке «Стоянка ждет вас через 3 км», чем «В этом месте останавливаться запрещено». Да и вообще вся психология организации отдыха пока полна загадок. Как ни странно, уровень посещения зависит от моды. В какой-то год почему-то престижно посещать скажем «н» объекты, а в другой — «к». Какие? Поди угадай. Это может быть и средневековый замок, и девственный лес. А ведь от ответов на такие вопросы зависит весьма трудоемкое оборудование мест отдыха. Ведь чтобы предотвратить ущерб от толпы отдыхающих, нужно своевременно увеличить число пешеходных троп и дорог, расставить урны, скамейки и укрытия от дождя. Конечно, все хорошо в меру. При многотысячном посещении густая сеть троп может превратиться в асфальтированную равнину, где вообще не останется природы. И наверное, важна не столько густота троп, сколько их рисунок. Именно поэтому в латвийском национальном парке создана не механическая, а логическая сеть троп —к объектам показа, но с обязательным соблюдением принципа разнообразия и смены зрительных эффектов. Это особенно хорошо чувствуется в составной части парка «Гауя» — «Учебном парке Лигатне», где тропа ведет от одной обзорной платформы к другой через живой, неутоптанный травяной покров. Иногда ширина тропы здесь около двух метров, и зачастую она на 10—15 см ниже поверхности. Не в этом ли разгадка нетронутой обочины? И еще любопытный вопрос: умеем ли мы видеть? Те, кто показывают, самокритичны и порой считают, что они не умеют показывать. А те, кто смотрят, уверены, что уж видеть-то они могут. Одно из этих утверждений по крайней мере спорно. В путеводителе «Учебного парка» написано: «Ведите себя тихо и не включайте приемники». И если вы не увидите зверей, то потому, что не приняли правил игры, предложенной устроителями. Вы шумели, громко разговаривали. Может быть, за вашей спиной лось, так же как и ваш спутник, слышал громкий призыв к обеду. И лося след простыл. Пожалуй, любая заинтересованность зависит от того, насколько человек осведомлен в данной области. Ведь чем больше он знает, тем больше хочет узнать. И в знакомстве с природой есть разные ступени: начальная — встреча с природой; потом узнавание и, наконец, наблюдение. В парке хотели бы, чтобы горожане прошли высшую школу общения с природой. И если это не удалось, то невидимые экскурсоводы берут вину на себя. Давайте вести себя тихо, если нас об этом просят в наших же интересах. Давайте учиться узнавать — ведь это один из смыслов жизни и источник радости! К ЗВЕРЮ В КЛЕТКУ Плотность животных в парке «Гауя» намного выше, чем в прилегающих лесах. И есть в нем место, где при некоторой осторожности за животными можно наблюдать часами. В «Учебном парке» деревянные ступени ведут круто вверх, перекидываясь через металлическую сетку. Здесь проверяют билеты: 50 копеек — для взрослых, 10 — для школьников. Отнюдь не дорого за то, чтобы повстречаться с глазу на глаз с диким животным. Вместо загородок — тропинки, с которых сходить нельзя. С них никто и не сходит. Может быть, они заколдованы? Нетронутые ковры кислицы, подушки зеленых мхов, серые пятна лишайников, красные ягоды брусники — все, как в девственном лесу. А между тем вы в клетке, но ее окружность 17 км; кольцо из железной сетки со столбами через каждые 4 метра. Здесь звери живут на свободе, и, если вы будете достаточно осторожны, вы их увидите. Если же у вас мало времени, следуйте по указателям: «Лось», «Кабан», «Косуля», «Олень», «Заяц», «Лиса», «Бобр». Каждый указатель приведет к деревянному настилу, выдвинутому в другую вольеру, поменьше. Но загородок опять нет: они или тщательно спрятаны, декорированы зеленью, или слишком далеки от взгляда. Четвероногим обитателям парка созданы условия, близкие к естественным, и вероятность 6
увидеть их достаточно высока. Вспоминается, что мы про такое где-то читали. А тут — и ощущение дикой природы, и вовремя подставленный ящичек для мусора, и благодарность к людям, которые все это создали. Важный участок работы научного коллектива парка — возврат в природу той живности, которая исчезла по вине человека. Когда-то эти места изобиловали боровой дичью. Расширение поселков, полей, охотничий пресс привели к тому, что на обширной территории национального парка при недавних учетах обнаружили всего 45 куропаток. И вот* охотоведы и лесники начали разводить серых куропаток. Куропаточья ферма — это длинный высокий вольер, только стены и крыша не деревянные, а из сетки. Отдельные «квартиры» тоже отгорожены сеткой. Такую клетку заранее сооружают в тех местах, где куропаткам предстоит жить. Сам выпуск — дело простое: поднял сетку, и птицы вышли. Очень важно, чтобы выращенных птиц не унес ястреб. Для его отвлечения придумали нехитрое устройство: на возвышении, рядом с куропаточьей фермой, сидит курица-приманка, а над курицей — ловушка для ястреба. За короткое время было отловлено шесть ястребов. Их перевезли в другие места, подальше от куропаток. Ну а теперь, пожалуй, хватит о победах, ведь есть и беды. Задумывались ли вы над тем, сколько стоит жизнь воробья или оленя? А между тем стоимость жизни — это четкое юридическое понятие, которым пользуются инспектора по охране природы, задержавшие нарушителя в национальном парке. Самая дорогая жизнь у лося и благородного оленя. Она оценивается в 500 рублей. И если найдется человек, которому эта жизнь недорога, то столько он заплатит за остановленное сердце. Но это цена дыхания лося, потому что мясо, шкура, рога стоят еще 406 рублей 40 копеек. Стоимость жизни — это составная часть штрафа за незаконное убийство дикого животного. Так, к стоимости жизни кабана добавляют 110 рублей 30 копеек за его мясо и шкуру. Рассказывают, что в истории парка был случай, когда браконьера задержали сразу с шестью косулями. Ему пришлось заплатить весьма кругленькую < А если зверь или пти редки, что занесены i «Красную книгу», то стоимость их жизни резко возрастает. Убил орла — заплати 1000 рублей, разорил его гнездо — 5000 рублей. Вроде бы правильно говорить о стоимости жизни животного. Но почему, чем меньше зверь, тем дешевле его жизнь? Жизнь кабана, косули, лисы — 200 рублей, а жизнь воробья, представьте себе,— 25. Разве для воробья или зайца их жизнь менее ценна, чем для лося? В октябре по маленьким притокам Гауи поднимается лосось. Он идет на нерест. В этот момент рыбу можно брать, как говорится, голыми руками. Браконьеры, правда, предпочитают бить острогой или электричеством. А ценится лосось в 75 рублей, независимо от того, большой он или сеголеток. Однако не стоит кончать статью на мрачной ноте — рано или поздно с браконьерами будет покончено не только в заповедниках и национальных парках, но везде и всюду. А у национальных парков во всех республиках нашей страны большое будущее. Вот один из предвестников этого: недавно во Всесоюзном научно-исследовательском институте охраны природы и заповедного дела составлена перспективная схема размещения более ста национальных парков. Внимательно рассмотрите схему на стр. 3 — возможно, что в скором времени вы проведете часть отпуска в одном из таких уголков природы, может, в чем-то схожем, а может быть, и совсем ином, чем латвийский национальный парк «Гауя». На его путеводителях, на деревянных досках указателей и на желтом значке как бы остановилось извилистое течение Гауи. Ее «почерк» удачно использован художником в качестве символа парка «Гауя». Впереди у парка еще много работы, но уже и сегодня он может и сберечь, и научить, и показать. А вскоре это смогут и другие, новые парки. Кандидат биологических наук К С. АРАЛОВА, кандидат географических наук К М. ЗАБЕЛИНА
Ресурсы Без остатка О ПЕРЕРАБОТКЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ СМОЛИСТО-АСФАЛЬТЕНОВЫХ ВЕЩЕСТВ НЕФТИ Доктор технических наук Ю. В. ПОКОНОВА ТЯЖЕЛОЕ СЬРЬЕ Потребности энергетики, транспорта, химии ставят множество чрезвычайно сложных научно-технических задач. Одна из них — углубленная переработка нефти, в основе которой лежит высокопроизводительная перегонка. Еще недавно мощности нефтеперегонных установок не превышали 2— 3 млн. т в год. Сейчас в нашей стране работают свыше десяти установок на 6— 9 млн. т нефти, в ближайшее время их число резко возрастет. А на очереди уже строительство установок-двенадцати- миллионников. При таких масштабах переработки особенно важно подобрать оптимальное оборудование и наиболее выгодные технологические режимы. Непрерывно возрастают требования к четкости разделения, повышается глубина отбора фракций. Еще недавно на нефтеперерабатывающих установках отбирали фракции до температуры кипения 400— 420°С, сейчас ставится задача отбирать до 480—500°С, а в ближайшей перспективе—до 560—580°С. Сегодня основная масса полученных дистиллятов используется в качестве сырья для крекинга. И естественно, что при углубленной переработке нефти это сырье становится все более и более тяжелым. Тяжелые фракции довольно сложно перерабатывать: они обогащены неуглеводородными соединениями, содержащими азот, серу, кислород; в их состав входят конденсированные ароматические соединения, которые дают значительное количество коксовых отложений. В результате падает каталитическая активность процессов переработки — кислые центры катализатора дезактивируются азотистыми основаниями, экранируются коксом. Перед крекингом утяжеленное сырье приходится подвергать специальной подготовке; это особенно важно для переработки тяжелых сернистых нефтей, доля которых в балансе нефтедобычи составляет сегодня около 80%. Эти нефти содержат не только много серы, но и большое количество высокомолекулярных соединений: нефтяных смол и асфальтенов — продуктов конденсации смол. Содержание смолисто-асфальтеновых веществ (CAB) в нефтях достигает 10— 20%. Если вспомнить, что к 2000 году мировая добыча нефти достигнет, по прогнозам, 7 млрд. т в год, станет понятно, почему нефтехимиков все больше и больше волнует проблема использования и переработки самых тяжелых остатков нефтепереработки. ТРЕБОВАНИЯ ЭКОЛОГИИ Пока основная масса остатков используется в качестве котельного топлива без специальной обработки. Однако такое положение долго сохраняться не может, на то есть веские экологические причины. В нефтях Западной Сибири остатки с температурой кипения свыше 450°С по весу составляют треть всего добываемого сырья. И в них более 60% всей серы, входившей в состав сырой нефти. Получается, что даже полная, стопроцентная очистка от серы всех дистиллятов — всего лишь полумера, ибо две трети серы при сжигании остатков попадут в атмосферу в виде ядовитых окислов.
В нашей стране принимаются самые решительные меры по охране окружающей среды. И все же в энергетических и технологических установках еще сжигают около 150 млн. т сернистых мазутов с содержанием серы в среднем около 3%, при этом выброс сернистого газа только из-за этих мазутов составляет 8— 10 млн. т в год. Так что экологические проблемы, связанные с использованием топлива, богатого серой, стоят достаточно остро. Сейчас наметился путь их решения: разработка новой технологии получения малосернистых нефтепродуктов, например процессов гидрообессеривания деасфальтированных нефтяных остатков. Что это такое? Гидрообессеривание — удаление сернистых соединений с помощью водорода при высокой температуре и давлении. Чтобы этот процесс шел с достаточной скоростью, необходимо предварительно удалить смолисто- асфальтеновые вещества с помощью жидкого пропана или легкого бензина (с температурой кипения до 60°С). Получаются светлые нефтепродукты и концентрат CAB: менее концентрированный — асфальт (в случае обработки пропаном) или более концентрированный — асфальтит (если использовали бензин). В общем, и углубленная переработка нефти, и необходимость освобождать котельное топливо от серы во имя чистоты воздуха — все это приводит к образованию остатков, многие из которых считаются до сих пор отходами с неясным применением. А найти им применение необходимо, иначе новые технологии останутся нерентабельными. Поэтому в Ленинградском технологическом институте имени Ленсовета с 1970 г. исследуют строение CAB и возможности их практического использования. CAB ВСТУПАЮТ В РЕАКЦИИ На строении и свойствах смолисто-ас- фальтеновых веществ сфокусированы сейчас интересы специалистов многих профилей. CAB — продукт эволюции соединений углерода, поэтому они могут служить показателем возраста нефти. А это чрезвычайно интересует геохимиков. В CAB много металлов G0—90% всего количества металлов, содержащихся в нефти), оттого их считают основными каталитическими ядами многих процессов нефтепереработки. Здесь вполне понятен интерес со стороны технологов. Для нефтепромысловиков важно другое: асфальтены стабилизируют нефтяные эмульсии, влияют на гидравлическое сопротивление движению нефти в скважинах и нефтепроводах. Что известно сегодня о строении CAB? Это вещества гидридного строения, состоящие из сконденсированных ароматических, нафтеновых и гетероциклических колец. Кольца содержат небольшое количество функциональных групп — ОН, —COOHf —SHf —NH и др. Кроме того, есть алкильные заместители: длинные и короткие алифатические цепочки, состоящие из —СН2-групп. Современный уровень знаний о CAB позволяет с большой достоверностью определить число колец, составляющих фрагменты, но говорить о взаимном их расположении можно только предположительно. Сейчас предложено много гипотетических моделей строения CAB, одна из которых показана на рисунке. Долгие годы считалось, что асфальтены в высшей степени инертны и потому их дальнейшие химические превращения мало вероятны. Однако полученные в ЛТИ результаты опровергли это представление. Асфальтены оказались достаточно активными и вполне реакционноспособными веществами. Оказалось, что почти все фрагменты асфальтенов можно использовать в химических превращениях. Более того, ароматические и гетероциклические фрагменты обладают чрезвычайной ак- Строение смолисто-асфальтеновых веществ: сконденсированные ароматические, нафтеновые и гетероциклические кольца, алифатические цепочки разной длины, различные функциональные группы. Структура CAB упорядочена, ио не очень строго
тивностью. Даже при комнатной температуре они способны взаимодействовать с различными реагентами, образуя разнообразные производные. При взаимодействии с серной кислотой или олеумом можно получить сульфопроизвод- ные, при взаимодействии с хлором или хлордиметиловым эфиром — хлорированные и хлорметильные производные. Причем благодаря большой реакционной способности асфальтенов за 10 мин при 60—70° С степень замещения может достигать 60%. Реакции проходят с низким энергетическим барьером. Энергия активации для многих из них составляет всего 2—9 ккал/моль. Содержание хлора в хлорметильных производных растет с увеличением соотношения С/Н, с уменьшением молеку- лярной'массы, содержания и длины боковых заместителей. Так что из асфальтитов различной природы можно получать хлорметильные производные с разным количеством хлора — от 15 до 30%. Очень важно, что при этом образуются те же продукты, которые в промышленности получают из сополимеров стирола с дивинилбензолом. Процесс можно вести на тех же промышленных установках. Но при этом его скорость возрастает в 35—38 раз! Хлорметилированные асфальтиты служат полупродуктами для многочисленных дальнейших синтезов. Но могут найти и прямое применение: их, например, удалось использовать в качестве вулканизирующих агентов для бессерной вулканизации ненасыщенных каучуков. При этом получается резина, которая обладает повышенной сопротивляемостью к тепловому старению и малой скоростью накопления остаточной деформации. Из хлорметилированных CAB можно получать сильно- и слабоосновные анио- ниты, катиониты и амфолиты с обменной емкостью 2,5—8,5 мг-экв/г. Для этого были использованы те же процессы, которые существуют в промышленности,— аминирование различными аминами или аминокислотами, фосфорилирование продуктов. Чем интересны такие аниони- ты? Оказалось, что смолисто-асфальте- новое вещество, которое в данном случае служит для ионитов матрицей, сообщает им особые свойства — повышенную радиационную устойчивость и термостойкость. По сравнению с промышленными ионитами их устойчивость к действию ионизирующих излучений увеличивается в 3—10 раз. Высокая радиационная стойкость новых ионитов обусловлена в первую очередь их строением. ЗАЩИТА ГУБКОЙ И ЗАЩИТА ЖЕРТВОЙ У асфальтенов слоистое строение. Каждый слой представляет собой плоскую 10 пластину, состоящую из конденсированных нафтено-ароматических колец. Каждая пластина окружена своим собственным облаком л-электронов. Несколько пластин образуют блоки, | или пачки, причем электронные облака пластин в этих пачках как бы обобществляются, образуют общую для блока л-электронную систему. Так вот, энергия внешнего излучения рассеивается в электронных облаках не только по плоскостям слоев, но и в объеме каждой пачки. Таким образом, излучение поглощается и рассеивается, не причиняя вреда функциональным группам. Ионит сохраняет свою обменную емкость. Такую защиту мы назвали «защита губкой». Однако структура асфальтенов не очень строго упорядочена. Во-первых, в конденсированные нафтено-аромати- ческие кольца включаются гетероциклы, содержащие кислород, азот и серу. Во- вторых, у CAB есть внутренние дефекты — пустоты. Природа просто не могла создать идеально четкую структуру: слишком большое разнообразие условий в нефтяных залежах, слишком много факторов влияет на образование асфальтенов. Наконец, концентраты CAB — смолы — вовсе лишены структуры. Однако включения смол и собственные дефекты только повышают радиационную стойкость. И вот почему. Незамещенные, «открытые» участки молекул под влиянием облучения способны (особенно в воде) к радиационно-химическому окислению — образуются новые функциональные группы, в основном феноль- но-гидроксильные, карбоксильные. Выходит, энергия излучения расходуется не на разрушение старых функциональных групп ионита, а на образование новых. Матрица ионита как бы жертвует свои незамещенные реакционноспособные участки для образования новых групп, ослабляя внешнюю энергию, направляя ее в безопасное русло. Такую форму защиты мы назвали «защита жертвой». Таким образом, функциональные группы нашего ионита защищены дважды. А у промышленных ионитов такой защиты нет. О РОЛИ АЛКИЛЬНЫХ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ И СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ Во всех химических превращениях, о которых мы уже говорили, участвуют реакционноспособные фрагменты молекулы CAB. Но есть еще и алкильные заместители. У них оказалась иная роль, иное назначение. При нагревании CAB до достаточно высоких температур (800—850°С) образуется так называемый коксовый остаток — углеродистое вещество, которое может стать основой углеродных адсор-
бентов (УА). Нам удалось получить адсорбенты, обладающие самыми разнообразными свойствами. И вот что интересно: при нагревании алкильные цепочки начинают отщепляться и, переходя в газообразное состояние, оставляют в структуре адсорбента каналы и поры. Таким образом, алкильные заместители служат порообразователями. При этом природа CAB (т. е. месторождение исходной нефти) никак не влияет на свойства полученных адсорбентов. Они зависят лишь от соотношения в CAB смол и асфальтенов. Полученные углеродные адсорбенты можно использовать для многих целей: в качестве катализаторов и их носителей, в качестве молекулярных сит, осветлителей для очистки стоков, поглотителей газов и аэрозолей. Но одна область применения представляет особый интерес. Это гемосорбция крови. Кровь больного, содержащую яды и токсины, пропускают через колонку с адсорбентом, на который нанесено лекарственное вещество. Кровь очищается и вновь возвращается человеку. Особенно важно, чтобы УА удерживал как можно больше лекарства,— как правило, белковой природы. Так вот, полученный из асфальтита углеродный адсорбент удерживает на своей поверхности в десять раз больше гамма-глобулина, чем применяемый для этой цели уголь СКТ-6. Почему так происходит? Для того, чтобы гамма-глобулин удерживался на адсорбенте, необходимы поры определенного размера — от 150 до 300 А. Такие поры не могут образоваться при отщеплении одних лишь ал- кильных заместителей. Здесь механизм сложнее. Отрывается целый фрагмент молекулы, содержащий 7—10 конденсированных ядер, прикрепленный к другому такому же фрагменту длинной ал- кильной цепочкой. При температуре формирования углеродного адсорбента отщепившийся фрагмент уносится потоком газа, на его месте остается пора — как раз по размеру молекулы гамма- глобулина. Но для прочного удержания белковой молекулы нужно не только определенное место, но и определенная сила — адсорбционное поле в поре. Это поле образуют л-электронные облака ароматических ядер и гетероатомов (все гетероатомы, входящие в состав CAB, имеют неподеленные пары электронов, которые и образуют общую с л-электронами электронную систему с адсорбционной силой до 8 ккал/моль). Казалось бы, мы использовали в смо- листо-асфальтеновых все, чем наделила их природа. Оказывается, нет. В CAB есть стабильные свободные радикалы, которые можно «расшевелить» действием излучений. К тому же излучение способствует отрыву алкильных заместителей, а в местах их отрыва образуются новые радикалы. Если рядом есть вещество с ненасыщенными связями, оно полимеризуется. А инициатором полимеризации служат CAB. На их молекулах прививаются полимеризующиеся цепи. Полученные при этом сополимеры сочетают в себе и свойства CAB, и свойства привитых цепочек. Например, привитой сополимер акриловой кислоты на асфальтите (карбоксильный катионит)в 8— 10 раз более радиационноустойчив, чем промышленные карбоксильные катио- ниты. Итак, вещества, которые вплоть до сегодняшнего дня считались тяжелым грузом нефтепереработки, могут найти прекрасное, полезное применение. И это относится не только к смолисто-асфаль- теновым веществам — продуктам деас- фальтизации, но и к любым тяжелым нефтяным остаткам, например к битумам, извлекаемым из битуминозных пород. Сейчас много говорят о будущем альтернативных источников топлива — угля, сланцев, торфа. Ожижение угля, получение «угольной нефти» — отнюдь не далекая перспектива. Но и при переработке этой нефти неизбежны тяжелые остатки, которые, как и остатки обычной нефти, мы обязаны использовать без остатка. ЧТО МОЖНО ПРОЧИТАТЬ О CAB И ИХ ПЕРЕРАБОТКЕ 1. С. Р. Сергиенко, Б. А. Т а и м о в а , Е. И. Талалаев. Высоиомолекуляриые неуглеводородные соединения нефти. М.г «Наука», 1979. 2.Ю. В. Поконова. Химия высокомолекулярных соедииеиий нефти. Изд. ЛГУ, 1980. 3. Ю. В. П о к о н о в а . Новые иониты и адсорбенты из нефтяного сырья. Изд. ЛТИ, 1981. 11
»"Р-Рад. Желтая магия Кандидат химических наук С. ШЕВЧЕНКО Не так давно миновал юбилей, который человечество отметило без особого восторга,— исполнилось сто лет сульфитному способу производства целлюлозы. Прохладное отношение к этому событию понятно. С одной стороны, без повсеместного внедрения дешевого, технологичного метода изготовления бумаги трудно было бы жить в эпоху всеобщей грамотности. С другой — сульфитный и сульфатный способы стали одним из главных виновников того, что в эту самую эпоху рыбку в иной речке встретить не легче, чем ихтиозавра. От промышленного производства требуется, чтобы, как говорится, и волки были сыты, и овцы целы. Если раньше все были озабочены в основном насыщением волков (выпуском продукции любой ценой), то ныне, как известно, во весь рост встала проблема «целости овец» — охраны окружающей среды. Существует два подхода к созданию безвредной технологии. Первый — улучшение очистных сооружений. Второй — еще более хлопотный, но в дальней перспективе более плодотворный — кардинальное изменение самих технологических процессов. Очистные сооружения на целлюлозных производствах, разумеется, постоянно совершенствуются, но специалисты заняты не только этим: долгие годы идут поиски бессернистой технологии. И лишь в последнее время в этом направлении наметились существенные сдвиги. СУП ИЗ ТАБУРЕТКИ Основное сырье бумажного производства — древесина. Она состоит главным образом из целлюлозы (полисахарид) и лигнина (полифенол). Процесс изготовления бумаги начинается с так называемой варки — удаления лигнина, или делигнификации. И это действительно варка. На фабриках варят в щелоке, под давлением, при температурах, превышающих 100°, то, что можно назвать супом из табуретки. Естественно, ненужный лигнин надо удалить как можно полнее, а ценную целлюлозу не разрушить. Чтобы добиться этого, в варочный раствор добавляют значительные количества солей сероводорода или сернистой кислоты — сульфидов или сульфитов. Получается целлюлозная масса и, кроме того, масса ядовитых отходов, соединений серы, от которых, в свою очередь, нужно как-то избавляться. А что это за благовония, читателям лучше не знать. Понятно, что пучший способ сделать «суп из табуретки» менее зловредным — чем-то заменить сернистые соединения, приискать агент делигнификации, который не порождал бы столько отходов. К сожалению, это требование не единственное. Понятно, что желанный агент должен быть не слишком дорог (лучше всего, чтобы он в процессе варки не расходовался, то есть был истинным катализатором делигнификации), а также не требовал кардинальной переделки оборудования на уже действующих предприятиях. Поиски катализатора были безуспешными столь долго, что когда его наконец нашли, в среде бумагоделов заговорили о «желтой магии». Желтой — потому, что волшебной добавкой оказалось желтое, испокон века известное органическое соединение — антрахи- нон. Первое упоминание о возможности использования хинонов в такой непривычной роли появилось в 1972 году, в статье исследователей из ГДР Б. Баха и Г. Фиэна. Затем разработки продолжили в Японии, но настоящее триумфальное шествие антрахинона (правда, в основном по страницам специальных журналов) началось в 1977 году, с появлением статей и патентов канадца Г. Холтона. Антрахиноновый катализ был обнаружен методом проб и ошибок, который в наши дни для пущего благозвучия величают скринингом. Не в первый и, вероятно, не в последний раз 12
практика оказалась впереди теории. Но уж коли так получилось, следовало для начала разобраться с тем, каким образом этот магический порошок действует. ЧТО ТАМ, В РУКАВЕ У ФОКУСНИКА? И сернистые соединения, и все прочие добавки, в разное время предлагавшиеся на роль делигнификаторов,— соединения, весьма склонные к окислительно-восстановительным превращениям. Антрахинон не исключение из этого правила. Однако если другие вещества приходится добавлять в больших дозах (например, сульфид натрия кладут в варочный котел в количестве, достигающем 30% от веса древесины), то антрахинон справляется, когда его всего 0,5%, и притом после варки значительная его часть возвращается неизменной. Изучением антрахинонного катализа сейчас занимаются многие лаборатории во всем мире. Возможно, в результате этих изысканий со временем появятся новые, еще более эффективные добавки. Пока же родилось только объяснение того, что происходит в котле,— механизма действия нового катализатора. Лигнин — нерастворимый сетчатый полимер. Чтобы его растворить, сетку надо разорвать. Разрыв происходит при нагревании древесины с водной щелочью. Однако необратимым его не назовешь. При действии одной только щелочи образуются активные центры, расположенные близко друг к другу, и ничто не гарантирует от рекомбинации, снова дающей нерастворимый полимер. Агенты делигнификации для того и добавляются, чтобы эти центры как можно быстрее дезактивировать и тем самым сделать разрыв необратимым. Чем же здесь помогает антрахинон? Читатель, состоящий членом Клуба Юный химик, может организовать модель делигнификации у себя на дому, поручив роль лигнина кислороду воздуха, а углеводов древесины — металлическому цинку. Антрахинон в воде нерастворим, но если покипятить его с раствором щелочи и с цинком, то вскоре желтый порошок исчезнет, а раствор приобретет красивый рубиновый цвет. Устранить этот цвет очень легко. Достаточно дать раствору остыть и хорошенько взболтать его на воздухе. Антрахинон при этом снова выпадет в осадок. Погрейте раствор еще раз — он снова засияет рубиновым цветом дианиона антрагидро- хинона. Охладив его и встряхнув, можно снова вернуть антрахинон. Этот незатейливый эксперимент можно повторять до тех пор, пока не кончатся цинк или щелочь. Что же происходит? Обыкновенный перенос электронов от цинка к кислороду, в котором антрахинон выступает в роли переносчика. Или, если угодно, катализатора окисления цинка. Ту же роль, очевидно, он играет и при делигнификации. Только поставщиком электронов в варочном котле служит, конечно, не цинк, а концевые альдегидные группы целлюлозы и других углеводов; окислителем же, отбирающим электроны у дианиона,— лигнин. Точнее, активные центры, возникающие после разрыва сетки. Восстановив их, антрахинон предотвращает рекомбинацию. И заодно регенерируется, чтобы совершить следующий окислительно-восстановительный цикл. Полностью уцелеть после сотен и тысяч таких циклов ему, конечно, не удается — побочных процессов, увы, не избежать (условия в варочном котле достаточно жесткие). Но все же основной процесс, в котором участвует антрахинон, истинно каталитический. ПОЧЕМ НЫНЧЕ ХИНОНЫ! Читатель, надо полагать, не настолько наивен, чтобы думать, будто практическое использование новинки зависит только от того, ясен механизм ее действия или нет. Два соображения говорят в пользу антрахинона: его можно применять без капитальной переделки ныне действующего оборудования и, кроме того, его добавление в варочные котлы не приводит к сколько- нибудь существенным загрязнениям окружающей среды. Но есть еще один вопрос: а сколько этот магический порошок стоит? Как раз с этим дело обстоит менее благополучно. При нынешних ценах на антрахинон использование его даже в каталитических количествах, увы, не приведет к удешевлению целлюлозы. Конечно, новая область применения может стимулировать рост производства и, следовательно, снижение цен на актрахи- нон. Однако пока этого не произошло, приходится изобретать какие-то компромиссы. В ряде стран антрахинон используют как добавку к обычной сернистой композиции — это позволяет класть в котел поменьше сульфита или сульфида, экономить часть энергии и хоть немного уменьшать загрязнение среды. Говорят, что удешевить антрахинон не так легко — его, мол, делают из нефтяного сырья, а нефть все время дорожает. Но ведь антрацен — углеводород, при окислении которого получается антрахинон,— содержится и в каменноугольной смоле. Так может быть, стоит вернуться к этому традиционному источнику сырья? 13
Геометрия мыльных пленок Доктор физико-математических наук А. Т. ФОМЕНКО Рисунки автора I * '£'■■■■'■■ ■'►»' К'?!'. V * ~ —> <;.<
Не помню точно, было это в Москве или в Новосибирске, но во всяком случае курс лекций по вариационному исчислению читал не кто-нибудь, а сам Рихард Курант, патриарх математики, выходец из знаменитой геттингенской школы, иностранный член Академии наук СССР. Первая лекция началась несколько неожиданно: вслед за Курантом вышел ассистент, неся в руках таз, наполненный водой, по- видимому мыльной. Таз был установлен возле кафедры, и лектор, продемонстрировав слушателям и зрителям достаточно большой проволочный контур, жестом фокусника опустил его в таз. Хотя все или почти все присутствующие на лекции развлекались в свое время выдуванием мыльных пузырей, тем не менее аудитория заинтересованно затихла. Курант, потянув за нить, осторожно извлек контур и, высоко подняв его, поместил прямо в луч мощного проекционного фонаря. На экране появилось настолько красивое изображение мыльной пленки, что аудитория, предполагавшая нечто в этом роде, все-таки выразила восхищение. Причудливая конфигурация пленки, замысловатые самопересечения, игра всех цветов радуги создавали буквально фантастическую картину, к тому же подвижную, постоянно меняющуюся, как будто на экране показывали стремительную эволюцию живого организма, движущегося по ступеням развития. А потом пленка дрогнула, почти неуловимо изменила форму, некото- На рисунке, которым открывается статья,— возможное расположение углеводородных целей с обеих сторон мыльной пленки рые ее участки слиплись, распределение цветов и красочных потоков стало совсем иным, куда-то исчезли желто-красные участки и появились новые, темно-синие. Наконец, экран словно вспыхнул, пленка лопнула, взорвалась беззвучным фонтаном брызг, и видение исчезло. Скромно покашливая, явно удовлетворенный произведенным эффектом, Курант похвалил качество немецкого мыла, позволяющего даже без добавки глицерина получать устойчивую пленку большого диаметра. Между прочим, это отнюдь не тривиально, если вспомнить о силе тяжести, которая заставляет лопаться сколько- нибудь крупные мыльные пленки. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ Воспроизведение детского опыта на серьезной научной лекции не преследовало, надо думать, единственную цель — вызвать оживление аудитории (хотя и такая цель вполне допустима). У физико-химической теории мыльных пленок есть математический эквивалент — вариационная теория минимальных поверхностей, а изменение конфигурации пленки, показанное Курантом, было, по сути дела, демонстрацией весьма формальной операции, которую топологи называют «перестройкой Морса». Вообще говоря, современная математика, включая геометрию, в высокой степени формализована, и не так уж часто предоставляется возможность прибегать к наглядным образам (что, кстати, затрудняет преподавание и популяризацию). Но если уж зримый образ существует, то грех им не воспользоваться. Это по меньшей мере приоткрывает завесу «непонятности», которой, по мнению неспециалистов, нынешняя математика отгорожена от прочего мира... ЗАДАЧА ПЛАТО Первым, кто более ста лет назад обратил внимание на роль мыльных пленок и в математике, был бельгийский физик Жо- зеф Плато. Имя его с тех пор неизменно связывают с целым научным направлением, известным как «задача Плато». В современном понимании задача Плато объединяет множество вопросов, связанных со свойствами мыльных пленок, с их геометрией, топологией, особыми точками, самопересечениями и, наконец, вообще с их существованием. Иными словами: для любого ли граничного контура существует затягивающая его (заклеивающая контур) мыльная пленка? (Заметим, что «контур» понимается сегодня в широком смысле, а не только как замкнутая кривая в трехмерном пространстве, моделируемая в простейших опытах замкнутой проволочной окружностью.) Прежде чем описывать свойства мыльных пленок, скажем несколько слов о главной их характеристике: она-то и обусловила ту популярность, которой пользуется, особенно в последние годы, задача Плато. ПРИНЦИП МИНИМУМА ЭНЕРГИИ Выше мы упомянули вскользь термин «минимальная поверхность» применительно к мыльным пленкам. Так вот, он имеет прямое отношение к важнейшему физическому свойству этих пленок. Принцип исключительно прост и нагляден: физическая система (в данном случае мыльная пленка, затягивающая фиксированный контур) сохраняет устойчивость 15
лишь в том случае, когда она не может легко изменить свою конфигурацию, заняв положение с меньшей энергией. Рассмотрим свободную поверхность жидкости (например, воды) в отсутствие силы тяжести и давления воздуха. Поверхность жидкости — это эластичная пленка, стремящаяся свести свою площадь, а следовательно, и энергию поверхности к минимуму. Механизм легко проиллюстрировать на простой модели; она хорошо известна, но, возможно, есть смысл ее напомнить. Силы притяжения, действующие между отдельными молекулами воды, не уравновешены на поверхности (рис. 1). Существование этих несбалансированных сил и обуслов- °^71vTrl ° о ° 0 о о о ° о ° о ь о О ° 1 Силы притяжения, действующие между отдельными молекулами жидкости, ие уравновешены на поверхности: это и придает границе жидкости эластичные свойства ливает поверхностное натяжение жидкости. Молекулы воды можно считать полярными, то есть электрический заряд в них распределен асимметрично. На рисунке отчетливо видна разница между поведением молекул: равнодействующая сил притяжения равна нулю внутри жидкости и отлична от нуля на границе. Это и придает границе жидкости эластичные свойства. ОТЧЕГО ВОЗНИКАЮТ МЫЛЬНЫЕ ПЛЕНКИ! В положении равновесия на единицу площади приходится минимум энергии. Если добавить к воде мыло, то произойдет следующее. Молекулы мыла состоят обычно из длинных тонких неполярных углеводородных цепей с полярной группой на одном из концов цепи. Когда подобные молекулы оказываются на поверхности воды, то они ориентируются таким образом, что их неполярные концы направлены наружу, в воздух, как показано на рис. 2. А на рисунке, которым открывается статья,— возможное расположение углеводородных цепей с обеих сторон тонкой мыльной пленки (разумеется, после того, как проволочный контур оказался в возду- хе). Этот эффект придает поверхностной пленке дополнительные эластические свойства. В самом о о © о 0 проволока ° ко °* воздух0 V V* о о о^ о с о о о ° • о 2 Когда молекулы мыла оказываются иа поверхности воды, оии ориентируются таким образом, что их иеполярные концы направлены в воздух деле, когда проволочный контур, извлекаемый из жидкости, достигает ее границы, поверхностная пленка около проволоки деформируется, что также показано на рис. 2. Молекулы мыла, накопившиеся на поверхности, уменьшают поверхностное натяжение вдали от проволоки, так как они оттесняют молекулы воды внутрь жидкости. При подъеме контура мыльный слой деформируется, и локально (поблизости от контура) число молекул мыла уменьшается. Tof- да прорвавшиеся снизу молекулы воды увеличивают поверхностное натяжение. Временно число молекул мыла на единицу площади становится меньше, разорвать поверхность в этом месте труднее, и в результате контур начинает обволакиваться жидкостью. Мыльная пленка, увлекаемая вверх, затягивает контур — если, разумеется, он замкнут, сделан в виде замкнутой проволочной петли. Тот же механизм, очевидно, заставляет мыльную пленку, натянутую на контур, занять положение, которое соответствует минимуму поверхностной энергии, иными словами, положение с наименьшей площадью. Вот и получается, что у мыльных пленок минимальная из возможных площадь. Любое малое возмущение пленки обязательно увеличит площадь, а следовательно, и поверхностную энергию. А после того как внешнее воздействие будет снято, пленка постарается вернуться в исходное положение, с меньшей энергией. ОДНА ГРАНИЦА — РАЗНЫЕ ПЛЕНКИ Минимальные поверхности естественно появлялись то в одних, то в других разделах механики и физики — например, в теории поля,— и немудрено, что задаче Плато уделялось и уделяется внимание математиков. Изучаются и многомерные аналоги минимальных поверхностей, то есть объекты, имеющие (при фиксированных граничных условиях) наименьший объем. Проблемы, связанные со структурой минимальных поверхностей, очень сложны; читателю, несколько знакомому с современной математикой, достаточно будет сказать, что минимальные поверхности — это решения систем нелинейных уравнений в частных производных. Они с большим трудом под- 16
контур На один и тот же проволочный контур можно натянуть, вообще говоря, несколько мыльных пленок Тройной лист Мё'биуса. Если извлечь его из мыльного раствора, то получится пленка с особыми точками, которые заполняют целую окружность; окрестность каждой такой точки — три листа, сходящиеся под углом 120" ]* Обычный лист Мёбиуса — односторонняя поверхность даются даже описанию и классификации. Прежде всего на один и тот же проволочный контур можно натянуть, вообще говоря, несколько мыльных пленок (пример — на рис. 3). Математики в таких случаях говорят о неединственности решения. Если бы оно было единственным, то деформация контура позволила бы однозначно описать деформацию пленки. Но поскольку в общем случае решения могут быть различными, то задача существенно усложняется. Более того, в некоторых случаях она оказывается практически неразрешимой. ОСОБЫЕ ТОЧКИ На мыльных пленках очень часто образуются «особые точки» — сингулярности. Это такие точки, около которых пленка имеет сложную структуру, отличную от структуры плоского диска. Например, как на рис. 4, где изображен так называемый тройной лист Мёбиуса. Поясним эту конфигурацию подробнее. Многим известен обычный лист Мёбиуса, который получается склейкой прямоугольной полоски с поворотом — по рецепту, показанному на рис. 5. Лист Мёбиуса — односторонняя поверхность. Двигаясь по нему вдоль, мы после одного полного оборота оказываемся в начальной точке, но уже вверх ногами, с другой стороны поверхности. Граница обычного листа Мёбиуса — это окружность, только она вложена в трехмерное пространство так, что дважды обходит вокруг вертикальной оси. Если же вложить окружность в пространство так, как показано на рис. 4, то есть «обмотать» ее вокруг вертикальной оси трижды, мы получим иной контур. Считая, что он изготовлен из проволоки, опустим его мысленно в мыльную воду и извлечем. Тогда мы и получим мыльную пленку с особыми точками, которые заполняют целую окружность. Окрестность каждой точки сингулярности — это не плоскость, как на привычной пленке, а три листа, сходящиеся на одном и том же ребре под углами в 120°. Значит, такая мыльная пленка получится, если по окружности, стандартно вложенной в плоскость, будет скользить фигура из трех отрезков, сходящихся под углами в 120°, причем в процессе скольжения ее надо поворачивать так, чтобы при возвращении в исходную точку фигура повернулась на угол 1 20°. Принцип показан на рис. 6; заинтересованный читатель может изготовить такой контур, а на нем мыльную пленку: она чрезвычайно красива и устойчива (даже без добавления глицерина в мыльную воду), надо только следить, чтобы контур был не слишком велик, иначе пленка сразу лопнет. РЕБРА ПЛЕНОК То обстоятельство, что в нашем примере на одном ребре под равными углами сходятся ровно три листа, не случайно. Все попытки изготовить мыльную пленку, содержащую ребро, на котором сходилось бы четыре листа (или больше), кончаются неудачей. Дело в том, что есть строгое математическое утверждение: на любом ребре могут сходиться либо два листа (тогда пленка локально представляет собой диск без особенностей), либо три листа (тогда получаем картину, изображенную на рис. 4 и 6). Этот факт можно, впрочем, понять и на интуитивном уровне. Пусть около 17
1-> 2-> 3 -> 1 6 Принцип получения контура для тройного листа Мёбиуса: в процессе скольжения фигуру из трех отрезков надо поворачивать так, чтобы, возвратившись в исходную точку, она повернулась на 120° а о 7 Четырехкратная точка (а) неустойчива, ова сразу распадается (б) на две трехкратные точки (в) 8 На сложных мыльных пленках могут появляться н такие точки, в которых сходятся сразу четыре листа, но только изолированные; они образуют угол примерно в 109° ребра сошлись четыре листа (сечение такой мыльной пленки — на рис. 7,а). Ясно, что «четырехкратная точка» тут же распадается G,6) на сумму двух «трехкратных точек» G,в), поскольку длина линии b меньше, чем исходная линия а. Пленка деформируется, занимая положение с меньшей площадью (с меньшей энергией), и в результате, как ни старайся, на ребрах сходится максимум по три листа. ВЕТВЛЕНИЯ ПЛЕНОК Следующая трудность в изучении мыльных пленок — очень сложные граничные контуры, которые то и дело возникают на практике. Так, граничная окружность может быть вложена в пространство в виде узла (об узлах мы рассказывали в предыдущей статье, напечатанной в № 11 за 1981 г.). Чем сложнее узел, тем сложнее и натянутая на него мыльная пленка, тем больше у нее особых точек и самопересечений. Вот на таких пленках могут появляться точки, в которых сходятся четыре листа, но только изолированные, то есть они не могуть заполнять целиком ребро-отрезок. Пример показан на рис. 8: четыре ребра, сходящиеся в особой точке, образуют углы приблизительно в 109°, как валентные связи у атома углерода. Мы назвали и нарисовали на рис. 6 и 8 два варианта «ветвлений мыльных пленок». И это единственные (с точностью до очевидных перестановок) возможности, которые предоставляет природа для образования «особенностей» на мыльных пленках. Никаких других принципиально новых особенностей на минимальных поверхностях нет и быть не может. Этот факт достаточно нетривиален с математической точки зрения, но его обсуждение завело бы нас слишком далеко. Несколько слов о мыльных пузырях. Они возникают по тем же причинам, о которых шла речь выше. Отличие их от пленок, натянутых на контур, лишь в том, что пузырь формируется благодаря разнице давлений внутри и снаружи. На рис. 9 в «объемном изображении» показан один из таких пузырей в момент выдувания из трубки. НЕСТАНДАРТНЫЕ КОНТУРЫ Вероятно, приведенных примеров достаточно, чтобы оценить своеобразие задач, связанных со структурой и поведением мыльных пленок и их многомерных аналогов. Долгое время оставался нерешенным вопрос, упомянутый в начале статьи: на любой ли контур можно натянуть мыльную пленку (или, чуть строже: существует ли многомерная минимальная поверхность для любого заранее предписанного контура, даже если он нестандартен)? Понятия поверхности и контура формализуются здесь в современных математических терминах и позволяют охватить очень широкий круг задач. Автору удалось решить эту проблему Плато для многомерных пленок и дать конструктивный метод построения минимальных поверхностей. Это, в свою очередь, позволило полностью описать мыльные пленки для контуров многих типов. И тут английский математик Джон Ф. Адаме неожиданно обнаружил эффекты, противо- 9 Мыльный пузырь отличается от пленки лишь тем, что он формируется благодаря разнице давлений 18
i ь
10 Контур, полученный соединением границ обычного и тройного листов Мёбиуса, заклеивается пленкой с поразительным свойством: притягиваясь к контуру, она лопается, но при этом не рвется речащие нашей физической интуиции, которая основана на опытах с обычными, двумерными мыльными пленками. Один из таких эффектов проявляется, впрочем, и на этом уровне. Проиллюстрируем его, ограничившись только наглядной интерпретацией. Рассмотрим проволочный контур, показанный на рис. 10. Он получается, если соединить границу обычного и тройного листов Мёбиуса, о которых шла речь выше. Полученная кривая по-прежнему окружность, но она вложена в пространство более сложно, чем в предыдущих примерах. Нетрудно установить, что на этот контур натягивается изображенная рядом мыльная пленка, которую можно считать как бы склейкой уже знакомых нам двух пленок. Однако новая пленка существенно отличается от прежних одним своим поразительным свойством. Пленки на рис. 4 и 5 отображаются непрерывно на свою границу, то есть их нельзя сбросить (на математическом жаргоне — «схлопнуть»), не разрывая, на граничную окружность. Пленка же на рис. 10 сбрасывается без разрывов на свою границу (также окружность). Другими словами, достаточно слегка возмутить эту пленку — и каждая 11 Наряду с так называемыми диаграммами Хегора (их используют при классификации трехмерных многообразий) изображены характерные структуры особых точек, возникающих на мыльных пленках
ее точка «упадет» на какую-то точку граничного контура, причем это падение непрерывно: близкие точки пленки попадают в близкие точки проволочного контура. Грубо говоря, такая пленка лопается, мгновенно исчезает и притягивается к контуру, но при этом не рвется! В таких случаях топологи говорят, что граничный контур является ретрак- том самой пленки. Подобное преобразование пленки невозможно, если непрерывно деформировать ее так, будто она сделана из резины. Оно происходит только сразу, одновременно во всех точках. НАГЛЯДНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Изучение таких тонких эффектов стало возможно только в последнее время благодаря бурному развитию топологии и связанных с нею наук. Синтез нескольких математических направлений, на стыках которых и возникли новые методы, позволил проанализировать задачу Плато. Оказалось, что проблема существования минимальных пленок тесно связана с многими классическими задачами многомерной геометрии, в частности с теорией узлов. А большая наглядность этой вариационной задачи позволила графически изобразить многие связанные с нею эффекты. Разумеется, далеко не все такие рисунки точно воспроизводят математический или физический процесс, поскольку участвующие в нем объекты многомерны и принципиально не допускают адекватной модели в трехмерном пространстве. В таких случаях приходится прибегать к «пространственным сечениям» и изображать лишь часть объекта, деформирующуюся со временем. Это относится, в частности, к рис. 11. На нем наряду с так называемыми диаграммами Хегора есть и характерные структуры особых точек минимальных поверхностей. А на последнем, двенадцатом рисунке — многомерные минимальные конусы. Они появились в геометрии при решении проблемы С. Н. Бернштейна, которая формулируется так: пусть в пространстве задана минимальная поверхность (мыльная пленка), допускающая однозначную ортогональную проекцию на некоторую двумерную плоскость; верно ли, что в таком случае эта поверхность сама является плоскостью? Оказывается, что это верно для пленок в трехмерном пространстве, но неверно для их многомерных аналогов в многомерных пространствах... Несмотря на сложность изображаемых объектов, рисунки, я надеюсь, позволяют хотя бы частично передать игру тех математических идей и понятий, которые позволяют далеко продвинуться в изучении интереснейшего явления природы — минимальных поверхностей, известных нам с детства благодаря мыльным пленкам и пузырям. 12 Последовательная деформация многомерных конусов, вызванная увеличением размерности. При таком построении в пределе получается конус с минимальной поверхностью 21
Идея инженера Юткина Долгие годы ленинградский инженер и изобретатель Л. А. Юткин изучал явление, названное им солект- рогидравлический эффект». При ВЫСОКОВОЛЬТНОМ И "DO- BOM разряде в жидкости вокруг зоны разряда образуется парогазовый пузырь, в котором нарастает давление. В результате жидкость испытывает более или менее значительное механическое воздействие. Л. А. Юткин изобрел способ, позволяющий создать в жидкости высокие и сверхвысокие давления, способные совершать работу со значительным к. п. д. Сформированный по предложенной изобретателем схеме электрический импульсный разряд вызывает мощный электрогидравлический удар, который может найти технологическое применение (например, в процессах эмульгирования, очистки жидкостей, в различных химических синтезах). Автор изобретения предложил, в частности, с помощью электрогидравлического эффекта очищать сырую нефть от серы. Ударные волны мгновенно распространяются по всему объему жидкости, снижая ее поверхностное натяжение. Под действием давления и акустических колебаний нефть интенсивно перемешивается; активируются молекулы воды, сернистых соединений и других примесей; начинаются химические реакции, в результате которых содержащие серу продукты либо улетучиваются, либо выпадают в осадок. Проверяя эту идею на опытной установке, Л. А. Юткин установил, что выпадающие под действием мощного гидравлического удара сернистые соединения легко связать сорбентами. Он предложил устройство, в котором с помощью электрогидравлической обработки нефть одновременно очищается от серы и деэмуль- гируется. К сожалению, изобретатель не успел закончить эту работу. Очень заманчиво в одном агрегате начать и завершить подготовку сырой нефти к переработке. Для тех, кто заинтересуется этой идеей изобретателя, даем краткую библиографию вопроса: Л . А . Юткин. Электрогидравлический эффект. Л. «Машиностроение», 1955. Авторское свидетельство СССР № 105011, Бюллетень изобретений № 1, 1957. Авторское свидетельство СССР № 121053, Бюллетень изобретений № 18, 1964. А. ХОЛМСКАЯ Как приготовить гранулы Работа с порошками всегда связана с неприятностями: порошки слеживаются, налипают на стенки аппаратов, выветриваются при транспортировке. Например, потери мелкокристаллического хлорида калия (его используют в качестве калийного удобрения), треть которого составляет фракция менее 0,2 мм, достигают 10—15 %. Кроме того, в производстве порошкообразных материалов традиционно нелегкие условия труда — все в цехах запорошено пылью. Поэтому в различных отраслях промышленности порошки, когда это возможно, стремятся превратить в гранулы. В Институте газа АН УССР исследован процесс гранулирования полидисперсных абразивных порошков. Это особо сложный случай, поскольку сыпучие абразивные частицы приходится при гранулировании обрабатывать связующими веществами. Использовав метод псевдоожи- жеиного слоя, специалисты Института газа добились минимального расхода связующего. Вот как работает созданная ими установка. Нагретый в рекуператоре A) воздух попадает в рабочую камеру B), в которой на газораспределительной решетке C) насыпан абразивный порошок. Воздушный поток заставляет порошок «кипеть». Сверху на кипящий слой через форсунку D) распыляется связующее. Капли связывают частицы порошка, образуются гранулы. Когда гранулы выгружают из аппарата, они отделяются от порошка в воз- Установка для гранулирования порошков в псевдоожнженном слое и Г- I воздух оорошон (менее 0.5 мм| 22
душном сепараторе E) и на двухситовом грохоте F). Отсеянный порошок возвращается в рабочую камеру. А запыленный воздух очищается в циклоне G). Метод гранулирования порошков в псевдоожиженном слое может быть применен в технологии и других материалов. «Химическая технология», 1981, № 6, с. 26—28 Кое-что о порошках Текучесть порошков зависит от плотности, размера и формы частиц, но почти не зависит от высоты слоя над отверстием, через которое высыпаете я материал. Зато диаметр этого отверстия играет решающую роль: при увеличении отверстия вдвое текучесть возрастает в 5,5 раза. Порошок забивает отверстие, если размеры частиц больше одной шестой его диаметра. Частицы меньше 50 мкм слипаются и тоже забивают отверстие. В отличие от жидкостей порошки лучше текут с понижением температуры: текучесть сахарного песка при температуре —25°С вдвое выше, чем при 100°С. «New Scientist», т. 92, 1981, № 1277, с. 313 Проекты Площадь крыши небольшого завода 2450 м2. На ней будут установлены панели солнечных элементов общей мощностью 200 кВт. Вырабатываемой этими батареями электроэнергии хватит на питание промышленного оборудования, на освещение и на кондиционирование воздуха. Для отопления же предполагают использовать тепловые солнечные установки. Завод на солнечной энергии будет выпускать солнечные батареи. «Newsweek», т. 98, 1981, № 18, с. 4 Турбинные лопатки для авиационных двигателей предложено изготовлять из монокристаллов. Монокристаллические лопатки шириной 4 см и длиной 10 см выращивают в расплавленном никелевом сплаве, который содержит тантал, хром и алюминий. «Science News», т. 120, 1981, № 11, с. 168 Для отопления гостиниц и ресторанов предлагается использовать метан, который можно получать в небольших установках микробиологическим путем из кухонных отходов. Для этого микробиологи создают специальные штаммы бактерий. «New Scientist», т. 92, 1981, № 1275, с. 170 Что можно прочитать в журналах О промышленности минеральных удобрений в XI пятилетке («Химическая промышленность», 1982, № 1, с. 3—9). О новой технологии получения углекислоты («Холодильная техника», 1982, № 2, с. 38—42). Об измерении механической прочности поликристаллических материалов («Заводская лаборатория», 1981, № 11, с. 90, 91). О технологии и свойствах порошковых нержавеющих сталей («Порошковая металлургия», 1981, № 12, с. 31—39). О литейных моделях из пластмассы («Литейное производство», 1982, № 1, с. 11, 12). О контроле расхода мазута («Стекло и керамика», 1981, № 11, с. 25). О ГОСТах на материалы и цвета лакокрасочных покрытий строительных дорожных и коммунальных машин («Техническая эстетика», 1982, № 1, с. 28). Об очистке циансодержа- щих сточных вод электродиализом («Журнал прикладной химии», 1981, № 12, с. 2722—272*6). О современных микробиологических способах получения органических кислот («Прикладная биохимия и микробиология», 1981, № 6, с. 797— 805). Об изготовлении деталей химическим фрезерованием («Промышленность Армении», 1982, № 1, с. 45—47). О шпаклевке для заделки дефектов в деревянных изделиях («Производство игрушек», 1981, № 11, с. 19, 20). О силоксановых эластичных материалах для эндопроте- зирования («Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева», 1982, № 2, с. 12—17). О санитарно-химических, токсикологических и технологических свойствах резин для пищевой промышленности («Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева», 1982, № 2, с. 28— 31). О макролюминесцентном анализе семян («Защита растений», 1981, № 11, с. 43). О зависимости между содержанием азота, фосфора, калия, кальция и магния в листьях и продуктивностью томата и моркови («Картофель и овощи», 1982, № 3, с. 25). Министерство сельского хозяйства СССР по согласованию с Министерством здравоохранения СССР утвердило «Список химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками и регуляторов роста растений, разрешенных для применения в сельском хозяйстве на 1982—1985 гг.» Список опубликован в журнале «Защита растений» A982, № 3, с. 40—62). 23
Вещи и вещества КрвПКЯЯ ВОДКИ Речь пойдет не об алкогольных напитках. Крепкой водкой алхимики, а позже и химики именовали обычную для нас с вами азотную кислоту. Название это вышло из употребления не так давно, Д. И. Менделеев писал в «Основах химии» немногим больше ста лет назад: «Азотная кислота HN03 называется иначе крепкою водкою или селитряною кислотою». Маленькая подробность: водкой азотная кислота стала только в русском языке. В западноевропейских трактатах ее называли просто крепкой водой. Мы и сегодня, не задумываясь, называем смесь соляной и азотной кислот царской водкой, а западноевропейцы — королевской водой. А для алхимиков, не знавших состава ни той ни другой жидкости, основное отличие королевской воды от крепкой заключалось в неспособности последней растворять золото. Только специалисты-азотчики до сих пор называют концентрированную азотную кислоту «крепкой». Никто не помнит и о «селитряной кислоте», хотя аналогично возникшая «соляная» очень неохотно уступает «хлористоводородной» заслуженное место в языке. Словом, многие старые названия забылись, не прошло и века. Но за это время азотная кислота из экзотической «крепкой водки», занимавшей скромное место в арсенале аналитиков, превратилась в одно из начал современной химии. И как арабам, научившимся дистиллировать алкоголь, по выражению Ф. Энгельса, «и в голову не приходило, что они этим создали одно из главных орудий, при помощи которого будут истреблены коренные жители тогда еще даже не открытой Америки», так и неизвестный алхимик, получивший более 800 лет назад ядовито-бурую жидкость из нагретой смеси селитры, квасцов и медного купороса, не мог предположить, что без нее будет просто невозможна цивилизация XX века. Азотная кислота необходима для получения огромного множества неорганических и органических веществ, и прежде всего азотных же удобрений. ВЕЩЕСТВО ПОЯВЛЯЕТСЯ Расширим себе пределы. Тьмой умножим божество. Совершим совета меры, Да явится вещество! А. Н. РАДИЩЕВ Первооткрыватели «крепкой водки» неизвестны. Зато известно имя Бонавен- туры, алхимика XIII века, предложившего с помощью азотной кислоты выделять золото из всех остальных металлов. Видимо, возможность изобличать фальшивомонетчиков оказала достаточную услугу человечеству, если среди немногих имен алхимиков оно сохранило имя Бонавентуры. На Руси, появившись в петровские времена, крепкая водка применялась лишь в пробирном анализе с той же целью; Петр I сам составил первые на русском языке прописи получения азотной кислоты из селитры. В середине XVII в. И. Р. Глаубер предложил новую технологию этого процесса, просуществовавшую практически неизменной до начала нашего столетия. Она использовалась повсеместно и была предельно проста. Реакцию, на которой она была основана, назвали бы сегодня замещением кислотного остатка. Аппаратурное оформление тоже не отличалось сложностью. В чугунную реторту помещали смесь селитры и серной кислоты и нагревали ее в печи. Пары азотной кислоты конденсировались в трехгорлых глиняных бутылях. Если серная кислота была концентрированная, а селитра чистая (без примесей других солей и безводная), то и «водка» получалась «крепкой» (96—98%). Если же в исходной смеси было много воды, то отгонялся азеотроп (смесь азотной кислоты с водой, содержащая 61,8% кислоты), который дальнейшей перегонкой сконцентрировать уже невозможно. Столетием позже видный химик того времени Г. Ф. Руэль научился обезвоживать недостаточно «крепкую водку» концентрированной серной кислотой. 24
В производстве современного пороха на иитроцеллюлозной основе без «крепкой водки» — концентрированной азотной кислоты — не обойтись. Пушкарь со старинной гравюры (XVII век), разумеется, мог воспользоваться лишь дымным порохом. Эту смесь получали без азотной кислоты, ио ее соль — калийная селитра — до сих пор остается компонентом дымного пороха, используемого в наши дни лишь в охотничьем оружии Единственным последующим усовершенствованием было предложение отгонять азотную кислоту под вакуумом. Это позволяло снизить температуру отгонки и сократить продолжительность процесса. Существовал еще один способ получения крепкой водки. В упомянутых уже «Основах химии» Д. И. Менделеев писал: «Легко показать возможность окисления аммиака в азотную кислоту, пропуская смесь аммиака и воздуха через нагретую губчатую платину». Первые сведения об этой реакции появились еще в 1800 г. Правда, смесь аммиака с избытком кислорода пропускали через раскаленную железную трубку, использовать в качестве катализатора платину предложил позднее Ф. Куль- манн. Что же касается Менделеева, то практического значения этой реакции он не придавал, но привел ее в учебнике, рекомендуя демонстрировать студентам как доказательство химического родства всех азотосодержащих соединений. Ничего удивительного, поскольку сам аммиак получали в те времена, как правило, из той же крепкой водки. Зато чилийскую селитру почти в чистом виде можно было без особого труда добывать из земли (причем, вопреки ее названию, большей частью из земли Аргентины). В XIX веке применение крепкой водки расширилось- она понадобилась для производства серной кислоты нитроз- ным методом. Только много ли нужно было азотной кислоты «цо тех пор, пока Европа не научилась делать с ее помощью взрывчатку? 25
ВЗРЫВЧАТКА КАК СВЯЗАЛИ АЗОТ Плохо, но правда. Б. Шоу С начала XIV века человечество предпочитает воевать огнестрельным оружием, полагая, что нажимать на курок или дергать за шнур менее хлопотно и, увы, более «эффективно», чем размахивать шпагой или долбить тараном. Дымный порох — первое вещество метательного действия — содержал, кроме серы и угля, селитру. Но к концу XVIII века он уже не устраивал даже горнодобывающую промышленность. Что уж говорить об артиллерии, которая, методично продвигаясь к званию бога войны, требовала гораздо более сильного взрывчатого вещества. Нужда такого рода подстегивала правительства, которые в свою очередь подстегивали инженеров и химиков. На протяжении первой половины прошлого века были изобретены капсюль-воспламенитель и гремучая ртуть, электровоспламенение и бикфордов шнур. Наконец, в 1845—1847 г. было сообщено об открытии X. Шенбейном нитроклетчатки (пироксилина) и нитроглицерина (А. Соб- реро) — веществ, которым было суждено сыграть огромную роль в производстве порохов и взрывчатых веществ. Вскоре, в 1863 г., немецкий химик Вильбранд получил тринитротолуол — знаменитый тротил. Для его изготовления, как, впрочем, и для производства любой взрывчатки, требовалась азотная кислота, причем крепкая. Человечество между тем, вступая в эпоху империализма, воевало все чаще и масштабнее. Для приготовления взрывчатых веществ требовались тысячи тонн азотной кислоты, которую получали все тем же методом Глаубера. Единственным сырьем для ее производства оставалась чилийская селитра, месторождения которой разрабатывались все интенсивнее, и у подземного сундука уже начало угадываться дно. В 1898 году английский химик и физик Уильям Крукс выступил с призывом прекратить использование чилийской селитры для войны, сохранив ее для производства удобрений. Именно тогда уже не только перед наукой, но и перед промышленностью встала проблема связанного азота. Компании, разрабатывающие месторождение селитры, назначали умопомрачительные цены, продавая всему миру источник азота. Того азота, которого над каждым квадратным километром земной поверхности находится 7,5 миллионов тонн. 26 Об их связи знали пока немногие... А. ДЮМА «Одну из задач прикладной химии составляет отыскание технически выгодного способа получить из азота воздуха его соединения, заключающие ассимилируемый азот»— это сказано еще в «Основах химии» у Д. И. Менделеева. Но путь к большинству азотных соединений лежал через азотную кислоту. И цепочка, соединяющая атмосферный азот с наинужнейшей кислотой, была выстроена в течение двух первых десятилетий XX века. Понятно, что естественнее всего было бы получать кислоту из ее ангидрида, то есть в данном случае из окислов азота. Дело оставалось за малым — получить окислы. И здесь наиболее естественный путь — синтез. Но именно это последнее звено цепочки оказалось самым неподатливым. Ведь азот при обычных условиях — газ почти безукоризненно инертный (и очень хорошо, поскольку иначе атмосфера земли состояла бы преимущественно из окислов азота, мало приспособленных для дыхания). Азот с кислородом вступают в реакцию в электрической дуге. Еще Г. Ка- вендиш, пропуская электрическую искру через влажный воздух, наблюдал осевшие на электродах капельки азотной кислоты. Но электричества требовалось много, кислоты получалось мало. Лишь в 1903 г. первый азотнокислотный завод, работающий по дуговому методу, был построен в Норвегии по соседству с гидроэлектростанцией. Позже дуговой метод стали использовать и в других странах, но основным он так никогда и не стал, поскольку малоэффективен: даже теоретический выход окислов азота при огромной температуре 3000К не достигает 4%. Что уж говорить о практическом! Но был еще один способ получения окислов азота — окислением аммиака. Способ не такой естественный, как дуговой, но то, что с 1918 г. львиную долю связанного азота во всем мире получают через аммиак, лишний раз доказывает, что не всякий простой путь суть лучший. Во-первых, какое-то количество аммиака содержалось в дымовых газах коксохимических предприятий. Во-вторых, реакция была уже известна, известен был катализатор — платина, выход продукта тоже был вполне приемлемым, и требовалось только разработать технологию. Первый цех по производству азотной кислоты из аммиака в России был
построен в 1916 г. в Юзовке (теперь Донецк) по проекту Н. И. Андреева, Н. М. Кулепетова и А. К. Колосова. Завод давал 8 тысяч тонн кислоты в год, и' кислота эта шла целиком на военные нужды. Параллельно с Андреевым в Германии работал В. Оствальд. Волею судеб ученые, получившие сходное образование (Оствальд, прибалтийский немец, учился в Рижском политехническом институте; в свою очередь, Андреев стажировался в Германии), оказались по разные стороны фронта и о работах друг друга знать не могли. Но их схемы оказались во многом схожи. Только Оствальд использовал катализаторные спирали, а Андреев — сетки, которые, в конце концов, оказались удобнее. Завод в Юзовке был разрушен во время гражданской войны. Всю документацию Временное правительство бесплатно передало союзникам за границу. Цех по производству азотной кислоты, построенный через 10 лет в Березниках на импортном оборудовании, по технологическим показателям значительно уступал юзовскому. И все же аммиак коксовых газов не решал проблему. Он был сильно загрязнен; и вообще с отходами трудно работать даже сегодня, не то что тогда. В те же годы развивался более экономный, чем дуговой, хотя и более громоздкий цианамидный метод, основанный на остроумной идее фиксации атмосферного азота карбидом кальция. Цианамид можно было использовать как неплохое удобрение и как источник аммиака. Но в этом случае пресловутая цепочка, соединяющая атмосферный азот и азотную кислоту, удлинялась еще на несколько звеньев. Нужен был синтетический аммиак. Физико-химические основы синтеза аммиака были созданы инженером Ф. Габером в 1909 г. Очевидно, они были не совсем верны, поскольку в следующем году В. Нернст со своих термодинамических высот раскритиковал Габера в пух и прах. Но как бы то ни было, в 1913 г. в Германии, в городе Людвигсхафене, начал работать первый завод синтетического аммиака. С азотом воздуха реагировал на катализаторе свободный водород, который уже умели получать конверсией метана. Процесс шел при атмосферном давлении, выход аммиака был мизерный @,1 %), поэтому азотоводородную смесь заставляли многократно циркулировать, каждый раз отделяя аммиак. Но для получения тонны связанного азота методом Габера требовалась энергия, заключенная лишь в 6—8 тоннах угля, а не в 64 т, как при дуговом методе. Проблема связанного азота казалась решенной, «крепкую водку» можно было производить в любых количествах. УДОБРЕНИЯ Азот в сложении с капитализмом — война, разрушение, смерть. Азот в сложении с социализмом — высокий урожай, высокая производительность труда, высокий материальный и культурный уровень трудящихся. «Правда» от 25 апреля 1932 года Производство собственных азотных удобрений стало насущнейшей необходимостью для Советской России после гражданской войны и разрухи; о производстве взрывчатки приходилось заботиться тоже. В 1928 г. в Березниках и в 1931 г. на Чернореченском химзаводе начинают работать цеха азотной кислоты на оборудовании, купленном за границей. Начинается строительство цехов по производству азотной кислоты из синтетического аммиака — уже по своим проектам — в Горловке, Березниках и Новомосковске. Процесс получения кислоты шел при атмосферном давлении, потому что не было компрессоров; поглощение окислов водой — в гранитных башнях из-за острой нехватки нержавеющих сталей. Но все же это было начало, второе рождение отечественной промышленности азотной кислоты. Тогда же, в 1931 г., создается Государственный научно-исследовательский институт азота (ГИА), а в 1932 г.— Проектный институт азотной промышленности; в резолюции XVII съезда партии A934 г.) ставится грандиозная задача: «Производство всех видов удобрений за годы второй пятилетки повысить в 10 раз»! Эта задача была выполнена, и к началу Великой Отечественной войны производство связанного азота в СССР более чем в 70 раз превосходило уровень дореволюционной России, а по производству синтетического аммиака наша страна вышла на третье место в мире. Но в первые же месяцы войны четыре азотнотуковых комбината оказались на оккупированной территории и были разрушены. Продолжали работать только Чирчикский, Березников- ский и Кемеровский заводы, полностью переведенные на выпуск военной продукции. Не останавливалась и работа в лабораториях. На Кемеровском заводе удалось интенсифицировать процесс концентрирования азотной кислоты, и производительность действующих установок увеличилась в 2,5—3 раза. Специалисты ГИА создали новый безродиевый катализатор окисления аммиака, намного удешевивший процесс. В МХТИ им. Д. И. Менделеева группа Н. С. То- рочешникова нашла способ увеличения 27
производительности абсорбционных колонн — предварительным охлаждением нитрозных газов... Полностью восстановить азотную промышленность удалось уже к 1947 году. Производство взрывчатки можно было сокращать. Теперь нужны были удобрения. ЧТО ДАЛЬШЕ € Влияние времени на течение реакций сказывается...» Д. И. МЕНДЕЛЕЕВ Сегодня СССР прочно занимает первое место в мире по производству азотной кислоты и азотных удобрений. Причем последнее удвоение производства «крепкой водки» произошло всего за десятилетие (с 1970 по 1980 г.). В Чирчике работает установка, дающая 380 тыс. тонн азотной кислоты в год: больше, чем вся наша химическая промышленность начала 30-х годов. А Государственный институт азотной промышленности — ГИАП, отметивший недавно свое 50-летие, уже проектирует агрегат мощностью 670 тыс. тонн кислоты в год. Усовершенствовать саму реакцию получения азотной кислоты абсорбцией окислов водой вряд ли возможно. Оптимальные условия (высокое давление и температура около 450°С) давно найдены; дальше будет только расти мощность установок. Конечно, всякая отрасль химической промышленности развивается своими путями, зависящими от тысячи причин. Но есть общие закономерности, которые вполне определяют и наши представления о будущем «крепкой водки». Во-первых, это увеличение единичных мощностей как главное средство повышения производительности труда. Во- вторых, использование тепла химических (а в дальнейшем и ядерных) реакций. В-третьих, проблема ископаемого сырья (природного газа), становящаяся с каждым годом все более острой. И наконец, необходимость все более полной защиты окружающей среды от вредных воздействий. О первой из них уже сказано, обратимся ко второй. Реакция азота и водорода — процесс активно экзотермический. Прежние установки это тепло никак не использовали; задача казалась простой — успеть бы вовремя отвести. Общий поворот к энерготехнологическим схемам, происходящий сейчас, обещает возможность получения аммиака вообще без энергетических затрат, так сказать, на самообслуживании. Требуемая температура в реакторе поддерживается «самостоятельно», за счет тепла реакции, а энергия охлаждающей воды используется через котлы-утилизаторы для повышения давления в аппаратах. Не прекратились и попытки получить окислы азота непосредственно из воздуха с помощью электрической дуги, хотя названия изменились: теперь говорят, что процесс идет в низкотемпературной плазме. Но выход продукта — уже не следы крепкой водки, как у Г. Кавендиша, а до 10% полноценного оксида азота. Правда, для этого нужно давление 10 атмосфер и температура 4500—4700 К. Конечно, такая кислота получается подороже, чем обычная, но зато сырье вокруг нас. Но вот в 1964 г. М. Е. Вольпин и В. Б. Шур сообщили об открытии реакции азота с низковалентными металло- органическими соединениями и солями переходных металлов (Ti, Cr, Mo, W, Fe). .Самое удивительное, что аммиак получается при комнатной температуре! Может быть, именно здесь должна начаться новая глава?.. Так что история «крепкой водки» не закончилась. Она пишется и сегодня, история довольно простого химического вещества, в которой совершенно закономерным образом отразилась история человечества. М. МАРФИН Из писем в редакцию О первой протонно- нейтронной модели ядра В «Календаре», напечатанном в № 1 «Химии и жизни» за этот год, сказано, что в 1932 г. протон но-нейтронную теорию строения атомного ядра сформулировали Д. Д. Иваненко и Е. И. Га- пон, а также независимо от них В. Гейзенберг. Это не совсем точно. В Большой Советской Энциклопедии C-е издание, т. 30, с. 457) об этом говорится так: идея о том, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, «была впервые высказана в печати Д. Д. Иваненко A932) и непосредственно вслед за этим развита В. Гей- зенбергом A932)». П. И. СЕРГЕЕВ, Москва 28
Атомный вес: быть или не быть? К И. ХОЛДЕН, председатель Комиссии ИЮПАК по атомным весам и относительной распространенности изотопов Понятие «атомный вес» в последние годы по многим причинам стало предметом оживленных дискуссий. В начале XIX века химики считали атомный вес элемента природной константой. Однако после того как было открыто существование изотопов, а также обнаружены колебания изотопного состава бора в природе и соответственно его атомного веса, ученые были вынуждены усомниться в постоянстве атомных весов. По мере совершенствования методов определения изотопного состава элементов наблюдаемые колебания оказывались сравнимыми с ошибкой эксперимента или превосходящими ее. В результате теперь, приводя значения атомных весов, приходится указывать и условия, при которых эти величины применимы. Более того, для некоторых элементов выбор определенного значения атомного веса стал вообще затруднительным. Вдобавок к этому в последнее время Международный комитет по номенклатуре и символам (МКНС) Международного союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) настаивает на том, чтобы вообще упразднить термин «атомный вес», поскольку это не вес, а, по существу, безразмерная величина. 29
Указанные проблемы неоднократно обсуждались на протяжении минувшего десятилетия. В конце концов Международная комиссия по атомным весам и относительной распространенности изотопов (МКАВ) предложила, а ИЮПАК одобрил новое определение атомного веса (оно приведено ниже), рассчитывая на то, что оно позволит разом избавиться от всех затруднений. Однако это не решило всех проблем. История представлений об атомном весе вкратце такова. Исследования весовых соотношений, которые привели Дальтона к созданию атомистической гипотезы, позволили составить и первую таблицу относительных атомных весов элементов: поскольку вещества соединяются между собой с сохранением простых численных соотношений между атомами, относительные массы последних могут быть выведены из наблюдаемых весовых соотношений между реагентами. Однако крайне малые абсолютные массы атомов (от 22 • 10~24 до 4 - 10~22 г) в то время не позволяли выполнять прямые измерения. Лишь столетие спустя масс-спектрограф Ф. Астона дал возможность определять соотношения масс атомов физическими методами. В то же время открытие в 1929 г. изотопов кислорода привело к тому, что физики стали пользоваться шкалой, в которой за единицу измерения принята 1/16 атомного веса изотопа 160, а химики продолжали считать единицей измерения 1/16 £т ом но го веса смеси природных изотопов кислорода. Все стало еще сложнее, когда выяснилось, что изотопный состав кислорода в природе изменчив. В конце концов физики и химики пришли к соглашению и выбрали в качестве единицы измерения 1/12 атомного веса изотопа |2С, и в 1961 г. была разработана новая таблица атомных весов элементов. Тогда же МКАВ предложила изменить название «атомный вес» на «относительную атомную массу». Однако Комиссия по номенклатуре неорганической химии ИЮПАК в своем докладе Отделению неорганической химии высказала мнение, что термин «атомный вес» следует сохранить. Сейчас, двадцать лет спустя, и МКАВ активно выступает за его сохранение. Нынешнее, одобренное ИЮПАК определение атомного веса (средней относительной атомной массы) элемента, полученного из определенного источника, гласит, что он равен «отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома 12С». К этому определению есть несколько пояснений: 1) атомный вес может быть определен для любого образца элемента; 2) атомные веса характеризуют атомы, находящиеся в своих основных электронных и ядерных состояниях; 3) «средняя масса атома», полученного из данного источника, есть полная масса элемента, поделенная на полное число атомов этого элемента; 4) «Таблицы стандартных атомных весов», публикуемые МКАВ, отражают наиболее полные знания об элементах из земных природных источников. Это определение было сформулировано в ходе дискуссий, которые велись на протяжении более чем десятилетия с целью разрешить проблему колебаний атомных весов и изотопных составов элементов. Теперь, когда эту проблему удалось устранить, в центре дискуссии оказался вопрос о названии величины, которую сейчас называют «атомным весом». Новое определение было принято как ИЮПАК, так и Международным союзом теоретической и прикладной физики (ИЮПАП). Однако впоследствии ИЮПАП отказался от названия «атомный вес» и ввел вместо него понятие «относительной атомной массы» с тем же определением; это решение было вызвано ложным сообщением, будто такое же решение принял ИЮПАК на своей генеральной ассамблее в Давосе (Швейцария) в сентябре 1979 г. В настоящее время все усиливаются требования отказаться от термина «атомный вес» на том основании, что, во-первых, это вообще не вес, а во- вторых, часть ученых использует то же определение для термина «относительная атомная масса». Действительно, масса более фундаментальное свойство вещества, чем вес. Однако это различие не столь существенно, когда речь идет об относительных, а не абсолютных величинах и когда характеризующие их цифры безразмерны. Название «атомный вес» возникло в то время, когда атомные массы могли определяться только методами, связанными с непосредственным взвешиванием, то есть с наблюдением за тем, как масса реагирует на земное поле тяготения. Поскольку в каждой данной точке ускорение свободного падения одинаково и для образца взвешиваемого вещества, и для эталона, то относительные величины всегда получаются одни и те же. Двадцать лет назад Комиссия по номенклатуре неорганической химии отказалась перейти на использование термина «относительная атомная масса», исходя именно из того, что с точки зрения размерности совершенно неважно, сохранить ли термин 30
«атомный вес» или заменить его «относительной атомной массой». Поскольку первый термин прочно укоренился, используется химиками на протяжении длительного времени и до сих пор не вызывал никакой путаницы, Комиссия по номенклатуре рекомендовала сохранить его, тем более что термин, предлагавшийся взамен, может быть спутан с атомной массой индивидуального изотопа. Однако если по той или иной причине все же возникнет необходимость отказаться от термина «атомный вес», то его следует заменить таким термином, из которого с очевидностью вытекало бы, что он представляет собой не более чем условное число. Аналогичные суждения высказывали и отдельные авторы, отмечавшие, в частности, что понятием «атомный вес» широко пользуется огромное большинство химиков, и если форсировать его замену, то во всяком случае не из-за нажима со стороны лиц (преимущественно нехимиков), которые необоснованно заявляют, что это понятие некорректно. Нет такого общепринятого правила, по которому любое пон ятие, выраженное существительным и прилагательным, должно иметь такую же размерность, как и понятие, выраженное просто тем же самым существительным. Например, удельный вес — это не вес, дипольный момент — не момент, электродвижущая сила — не сила, а относительная атомная масса — не масса. Если же все-таки будут представлены сильные аргументы в пользу замены, то новый термин должен быть недвусмысленным и сравнительно простым. «Относительная атомная масса» и «атомная масса» сейчас однозначно используются физиками для обозначения массы единичного атома определенного изотопа, и было бы неверно использовать тот же самый термин для смеси изотопов, характеризующей элемент. «Таблица атомных масс», которой сейчас пользуется МКАВ при подготовке своей «Таблицы атомных весов», дана в унифицированных единицах атомных масс. Ученые стали бы путать эту таблицу, разработанную при участии ИЮПАП, с «Таблицей атомных масс» ИЮПАК. Положение стало бы еще более запутанным, если бы Комиссия по атомным весам, как это уже было предложено, изменила и свое название на «Комиссию по атомным массам». Было справедливо замечено также, что процесс взвешивания на любых рычажных весах, в отличие от пружин- ных, позволяет определить массу объекта путем сравнения его веса с весом массы-эталона. Поэтому для практического применения в физике вместо слова «вес» лучше было бы пользоваться словами «сила тяготения», поскольку в общем употреблении термин «вес» означает массу. Другой автор отметил, что, несмотря на возможную путаницу понятий веса и массы, он еще не встречал ни одного студента, который неправильно применял бы термин «атомный вес». В конце концов, как пишет еще один автор, из некоторых современных учебников химии понятие веса последовательно исключено, а в термине «атомный вес» слово «вес» оставлено, что сводит возможную путаницу к минимуму. Мое мнение, основанное на приведенных выше соображениях, состоит в том, что те, кто пользуется термином «атомный вес», обычно хорошо его понимают и менять его сейчас не следует. Понятие атомного веса применяется уже почти 200 лет, и никакой путаницы до сих пор как будто не возникало. Никто так и не представил ни одного убедительного довода в пользу необходимости какой-либо реформы. Более, того, предлагаемая альтернатива — термин «относительная атомная масса» —может вызвать во много раз большую путаницу. Международная комиссия по атомным весам и относительной распространенности изотопов придерживается в подобных вопросах консервативных позиций: она всегда старается избегать перемен, не вызванных явной необходимостью, и стремится к тому, чтобы любое нововведение явно изменяло существующее положение к лучшему. Пока эти два условия не выполнены, предлагаемые новшества всерьез не рассматриваются. И я был бы удивлен, если бы к изменению термина «атомный вес» МКАВ подошла иначе, чем в соответствии с этой своей обычной процедурой. Перефразируя Шалтай-Болтая из книги Л. Кэрролла «В Зазеркалье», можно сказать, что, когда мы говорим «атомный вес», это означает именно то, что под этим понимает МКАВ, не больше и не меньше. Если существует определение, что подразумевается под термином «атомный вес», и если все последовательно используют термин именно в этом значении, никаких проблем не возникает. В заключение можно еще раз процитировать Шалтай-Болтая: «Вопрос в том, кто здесь хозяин». Кто здесь хозяин — слова или МКАВ? Мне кажется, именно в этом сейчас и заключается дело. Из бюллетеня ИЮПАК «International Newsletter on Chemical Education»A981, № 16) 31
w* w гч £и л Г It JLL гч м hJ >т1 taJLJ Информация МЕЖДУНАРОДНЫЕ НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ B-е полугодие 1982 г.] ИЮЛЬ VIII международный конгресс по зерну и хлебу. ЧССР, Прага. 28 июня — 2 июля (Министерство заготовок СССР*). XIII международный симпозиум по космической науке и технике. Япония, Токио. 28 июня — 3 июля (АН СССР). IV конференция международной ассоциации по водородной •нергетике. СССР, Москва. 19— 23 июля (АН СССР). XVI конференция Федерации европейских биохимических обществ. СССР, Москва. Июль — август (АН СССР). АВГУСТ Международный микробиологический конгресс. США, Бостон. 8—13 августа (АН СССР). XII международный биохимический конгресс. Австралия, Перт. 15—21 августа (АН СССР . III международный териологический конгресс. Финляндия, Хельсинки. 16—20 августа (АН СССР). XVIII орнитологический конгресс. СССР, Москва. 16—25 августа (АН СССР). Международная конференция по координационной химии. ВНР, Будапешт. 23—27 августа (АН СССР). X конференция по нераэрутающим методам контроля. СССР, Москва. 22—28 августа (АН СССР). IV международный конгресс по водным ресурсам «Вода для людей и окружающей их среды». Аргентина, Буэнос-Айрес. 27 августа — 4 сентября (Минводхоз СССР). Всемирный конгресс по ядерной медицине и биологии. Франция, Париж. 29 августа — 2 сентября. (Минздрав СССР). Международный конгресс по садоводству. ФРГ, Гамбург. 29 августа — 4 сентября (Мин- сельхоз СССР). * В скобках указаны министерства и ведомства, представляющие СССР по организационным вопросам, связанным с проведением конгрессов ТИХООКЕАНСКИЙ ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДВНЦ АН СССР предлагает особо чистые вещества (чистота 99,9%) в качестве модельных соединений для исследовательской работы: ди-р-глюкозид бетулина — цена за 1 г 400 руб.; р-глюкозид 0-иитостерина, а-глюкозид 0-ситостерина, р-глю- козид холестерина, а-глюкозид холестерина, a-L-арабинозид фенола, p-L-рамнозид фенола — цена за 1 г 300 руб.; октаацетат ди-0-глюкозида бетулина, пентаацетат 3-0р-глюко- зида бетулина, пентаацетат 28-0р-глюкозида бетулина, триацетат p-L-арабинозида фенола, триацетат a-L-рамнозида фенола, u-этилгалактозид, р-этилгалактозид — цена за I г 250 руб.; тетраацетат р-глюкозида холестерина, тетрааиетат а-глюкозида холестерина - цена за 1 г 200 руб.; каррагеиин сульфированный (S — 6,6%) галактан из красной водоросли, цена за 1 г - 50 руб.; ламинарии — химически чистый р-1,3-глюкан из бурой водоросли (выпускается только ТИБОХом), может быть использован как полисахарид известного строения в качестве субстрата при исследовании ферментов р-1,3-глюканаз, цена за 1 г 200 руб.; смесь эндо-р-1,6- и 1,3-глюканаз из кристаллического стебелька моллюска (выпускается только ТИБОХом), иена за 1 ед/ак 30 руб.; глюкоз иды из голотурий —- специфические реагенты, связывающие 3 р-оксистероиды и обладающие сильным антигрибковым действием; могут быть использованы для получения бактериальных штаммов, свободных от грибковых загрязнений, а также для исследований в области химии стероидов и изучения мембран; цена за 1 г — 400 руб.; 5'-нуклеотидазу из яда щитомордника, свободную от примесей фосфодиэстеразы и нуклеаз; используется для структурных исследований биополимеров; цена за 1 мг E000 ед/ак) 350 руб.; сумму тритерпеновых гликозидов — каулозидов, цена за 1 г 400 руб. Обращаться по адресу: 690022 Владивосток» проспект 100-летия Владивостока, 159. В ОКТЯБРЕ ВЫЙДЕТ В СВЕТ «ЖУРНАЛ ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА им. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА», 1982г № 5Г посвященный современным проблемам химии и технологии силикатных материалов. В номере рассматриваются теоретические основы синтеза и промышленной технологии стекла, ситаллов, цемента и асбоцемента, керамики и огнеупоров, защитных покрытий, а также их применение в технике. Приводятся сведения о новых видах силикатных материалов, в том числе получаемых на основе вторичных ресурсов. Цена номера 2 руб. Журнал в продажу не поступает и распространяется только по подписке. Подписка на № 5 принимается до 15 июля 1982 г. без ограничений во всех отделениях агентства «Союзпечать». Индекс журнала 70285. 32
последние известия Рентгеновское зеркало Создано зеркало, заметно отражающее мягкое рентгеновское излучение. Рентгеновские лучи замечательны своей проникающей способностью. Но это же свойство рентгеновских лучей ограничивает возможности их применения — ведь они не только слабо поглощаются, но и слабо отражаются и слабо преломляются. Появись возможность каким-либо способом фокусировать рентгеновские лучи, и перед исследователями открылись бы интереснейшие перспективы: появилась бы возможность строить рентгеновские микроскопы, рентгеновские лазеры... Надо сказать, что рентгеновская оптика все же существует. Дело в том, что если направить рентгеновские лучи под малым углом к плоскости кристалла, то вследствие дифракции часть лучей отражается. Разумеется, такие зеркала и неэффективны, и неудобны, но что поделаешь, если лучшего ничего нет. Однако, как сообщает журнал «Nature» A981, т. 294, № 5840, с. 429), недавно все же удалось разработать способ изготовления зеркал, способных отражать от 4 до 8% падающего на них рентгеновского излучения, причем, что самое замечательное, падающего под углом 90°, совершенно отвесно. Как же работает такое зеркало и почему его так сложно изготовить? Это зеркало состоит из 76 (!) чередующихся слоев вольфрама и углерода, осажденных на тонкой кремниевой подложке. Каждый слой вольфрама имеет толщину 0,765 нанометра A нанометр — это одна миллиардная доля метра), а каждый слой углерода — толщину 1,510 нанометра. Ни больше ни меньше. Для чего нужна такая точность? И зачем нужно так много слоев? Когда электромагнитная волна попадает на границу раздела фаз, то она хоть в слабой мере, но все-таки отражается, и, чем больше таких отражений она испытает, тем выше будет суммарная эффективность зеркала. Но при этом надо учитывать, что отраженные волны могут интерферировать друг с другом, и, чтобы это явление не привело к ослаблению отраженного луча, у каждого слоя должна быть строго определенная толщина. Когда многослойное зеркало было изготовлено (его толщина вместе с подложкой составила 0,38 мм, а диаметр — 76,2 мм), ему придали сферическую форму, в результате чего получилось вогнутое зеркало с фокусным расстоянием около одного метра. С помощью этого зеркала удалось в рентгеновских лучах получить изображение с разрешающей способностью около пяти линий на миллиметр. Конечно, качество изображения нельзя считать очень уж хорошим (обычные фотоматериалы имеют разрешающую способность около 50 линий иа миллиметр), однако для начала и это неплохо. в. БАТРАКОВ 2 Химия и жизнь № 6 33
is? Проблемы* и методы современои науки
г/>:* 1 ДНК глазами физика Доктор физико-математических наук М. Д. ФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ •Г, Мы полагаем, что ген или, может быть, целое хромосомное волокно представляет собой апериодическое твердое тело. Э ШРЕДИНГЕР. Что такое жизнь? С точки зрения физика ОНА ПОХОЖА НА МОДЕЛЬ УОТСОНА И КРИКА Для бизнесмена или правительственного чиновника в промышленно развитых странах Запада слово «ДНК» становится столь же привычным, как «нефть» или «сталь». Вокруг ДНК царит обстановка бума: десятки лабораторий, институтов, генноинженерных фирм заняты производством «рекомбинант- ных ДНК», многотысячная армия специалистов манипулирует генами и ищет возможности практического приложения результатов этих манипуляций. А началось все с маленькой, на одну страничку, заметки в журнале «Nature» 5П- 25 апреля 1953 г,, подписанной двумя именами, мало кому известными а точвремя,— Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик. В заме\ке излагалось мнение авторов о том, как\устроена молекула дезокси- рибонуклеинрвой кислоты (это длинное название и клюется за сокращением «ДНК»). Сообщалось, что она состоит из двух антипараллельных полинуклео- тидных цепочек, завитых в двойную спираль; что внутри двойной спирали находятся азотистые основания*, образующие как бы начинку кабеля, а^о£р~ лочка кабеля построена из отрицательно заряженных фосфатных групп. Азотистые основания из противоположных нитей образуют пары согласно принципу комплементарности: аденин (А) всегда против тимина (Т), а гуанин (Г) против цитозина (Ц). Пары оснований располагаются строго перпендикулярно оси двойной спирали, подобно перелла* динам в перевитой веревочной це (рис- 1).
В последовавшие за публикацией десятилетия не все особенности модели Уотсона—Крика оказались в равной степени важными для понимания того, как ДНК работает в клетке. Для подавляющего большинства биологических исследований, включая генноинженер- ные, наиболее важны двунитчатость ДНК, принцип комплементарности оснований, а также способ записи наследственной информации в виде линейной последовательности четырех «букв»: А, Т, Г, Ц. На этих фундаментальных фактах строится все внушительное здание современной биологии и биотехнологии, и они не вызывают ни тени сомнения. Но тогда, в далеком 1953 году, все выглядело иначе. Модель Уотсона и Крика представлялась не более чем изящной и смелой до нахальства гипотезой. Все в ней требовало проверок. Действительно ли молекула ДНК состоит не из одной, а из двух полимерных цепей? А может быть, цепей больше — три или четыре? Произвольна ли последовательность нуклеотидов или в ней строго чередуются четверки АТГЦ, как думали до того многие? В самом ли деле молекула закручена в спираль? И если спираль, то какая она — левая или правая? Такие вопросы возникали до бесконечности, хотя, конечно, модель Уотсона и Крика возникла не на пустом месте. Были безупречные по своей тщательности биологические опыты О. Звери, доказавшие, что наследственные признаки передаются именно с молекулой ДНК, а не РНК и не белков. Были столь же тщательные химические исследования Э. Чаргаффа, свидетельствовавшие о том, что число аденинов в ДНК всегда равно числу тиминов, а число гуанинов — числу цитозинов. И конечно, были замечательные рентгенограммы Розалинд Фрэнклин из лаборатории Мориса Уилкинса, говорившие о том, что ДНК — это спираль, состоящая из двух цепей. Все это было базой, на которой Уотсон и Крик строили свою модель. Но все это можно было толковать и по-иному. Например, прославленный генетик Г. Мёллер считал, что из опытов Эвери вовсе не следует, что в ДНК есть гены, и что ДНК — это просто вещество, способное вызывать изменения в генах (то есть мутации). А сами гены, в которых записаны наследственные признаки, имеют, как долго было принято думать, белковую природу. Да и рентгенограммы ДНК были весьма бедны информацией и оставляли возможность для разных трактовок. Уотсон и Крик сумели собрать воедино разрозненные факты и истолковать их 36 Модель Уотсона Крнка единственно правильным образом в рамках удивительно смелой и красивой гипотезы. Изящество модели Уотсона и Крика заключалось прежде всего в том, с каким блеском она объясняла удвоение генов, нужное для передачи наследственной информации потомству, из поколения в поколение. Ведь если развести две комплементарные нити двойной спирали и на каждой из них, согласно принципу комплементарности, «нарастить» по новой цепи, то получатся две дочерние молекулы ДНК, в точности тождественные исходной, материнской молекуле. Это настолько очевидно явствовало из модели, что в первой заметке была обронена лишь фраза: «От авторов не ускользнуло, что из постулированного ими правила спаривания оснований немедленно следует возможный механизм копирования генетического материала». И все-таки, пожалуй, самая замечательная особенность гипотезы Уотсона и Крика — ее конкретность. Модель прямо-таки дразнила своей уязвимостью. Достаточно было найти хотя бы один четкий факт, противоречащий ей, чтобы она оказалась сброшенной с пьедестала. Это была работа для физиков, и они принялись за работу. Если каждая молекула ДНК действительно состоит из двух полимерных цепочек, рассуждали одни, и эти цепочки связаны друг с другом слабыми нековалентными силами, то нити должны расходиться при нагревании раствора
ДНК, что можно четко зафиксировать в опыте. Если азотистые основания в ДНК действительно образуют Друг с другом водородные связи, рассуждали другие, то это можно проверить, измеряя спектры ДНК в инфракрасной области или исследуя скорость обмена обычного (легкого) водорода на тяжелый (дейтерий). Если внутри двойной спирали и впрямь запрятаны азотистые основания, рассуждали третьи, то можно выяснить, действуют ли на ДНК те вещества, которые способны реагировать только с этими, запрятанными группами. И эти, и многие другие опыты были поставлены. Прошло несколько лет, и стало ясно — модель выдержала испытания. Попытки опровергнуть ее терпели неудачу одна за другой. Позднее, уже на новом этапе знаний, вновь предпринимались новые проверки, с использованием совсем новых методов и приборов. Шли в ход и метод ядерного магнитного резонанса, и электронный микроскоп, и лазер. Были открыты новые формы ДНК, существенно отличающиеся от модели Уотсона — Крика. Но эти формы возникают в условиях, очень далеких от тех, которые существуют в живой клетке. При обычных же условиях структура ДНК всегда близка к модели Уотсона и Крика. Лишь небольшие участки ДНК могут существовать в других структурных состояниях. Открытие двойной спирали навсегда останется примером того, как структурный, физический подход к чисто биологической проблеме — в данном случае к проблеме передачи потомству наследственной информации — может дать потрясающие результаты. ОНА ПОХОЖА НА ОКОННОЕ СТЕКЛО Представители физических наук занялись изучением ДНК не только потому, что понимали важность проверки всех деталей ее структуры. Молекула ДНК привлекла их внимание и сама по себе. В 1944 году Э. Шредингер написал книгу «Что такое жизнь? С точки зрения физика». В книге есть слова (они взяты эпиграфом к этой статье), оказавшиеся пророческими. ДНК действительно похожа на твердое тело. Пары оснований уложены в ней, как в кристалле. Но это кристалл линейный, как бы одномерный: каждая пара оснований имеет только двух соседей. Кристалл ДНК апериодический, так как последовательность пар оснований нерегулярна, как черегугяона последовательность букв в осмысленном тексте кни_и. Но подобно буквам ь печатном шрифте пары оснований А—Т и Г—Ц имеют одинаковые размеры как в ширину, так и в высоту. Конечно же, кристалл совершенно нового типа, одномерный кристалл ДНК, страшно заинтриговал физиков. Не полупроводник ли он? А может быть, сверхпроводник, да еще при комнатной температуре? ДНК была подвергнута очередному обследованию. Нет, она не полупроводник и уж подавно не сверхпроводник. Она оказалась обыкновенным изолятором. Вроде оконного стекла. Да она и прозрачна, как стекло. Водный раствор ДНК (а в воде она растворяется очень хорошо) просто прозрачная жидкость. Этим аналогия со стеклом не заканчивается. Обычно стекло, в том числе и оконное, прозрачно для видимого света и очень сильно поглощает ультрафиолетовые лучи. ДНК тоже поглощает в этой части спектра. Но в отличие от стекла, которому ультрафиолетовые лучи не вредны, ДНК к ним очень чувствительна. Ультрафиолет настолько губителен для молекулы ДНК, что клетка выработала в ходе эволюции специальную репарирующую систему, которая залечивает повреждения, нанесенные этими лучами. Что же это за повреждения? Когда квант ультрафиолетового излучения (фотон) попадает в ДНК, то он передает свою энергию азотистому основанию. Основание оказывается в возбужденном состоянии. Далее события могут развернуться по-разному. Если фотон поглощен аденином, гуанином или цитозином, то ничего особенного не произойдет — поглощенная энергия быстро превратится в тепло (как это бывает в оконном стекле), а ДНК останется такой же, какой была. Другое дело, если фотон поглотится тимином, причем не любым, а тем, который соседствует в цепи с другим тимином. В этом случае поглощенная энергия не успевает еще превратиться в тепло, как два соседних тимина вступают в химическую реакцию. Результат — новое химическое соединение, называемое фотодимером тимина, Т<>Т (рис. 2). Итак, в ДНК возникло повреждение: вместо двух тиминов образовалось совершенно новое химическое соединение, дойдя до которого ферменты, работающие на ДНК, остановятся. Они знают только четыре буквы: A, Tf Г и Ц, а тут какой-то новый значок Т<>Т. Им он не известен. Если эту помарку не выправить, не убрать из текста, то ферменты не смогут ни снять с ДНК копию,, ни считать с нее информацию {.инъецировать РНК). Веч жизнь клетки остановится, и она погибнет. Но тут 37
сн3 с \ / N к сахару к сахару / /—с. \ о V Фотоднмер тнмнна. Это соеднненне необычно с точки зрення традиционной, «темновой» химии. Крыша «домика» представляет собой четыре атома углерода, образующих правильный квадрат (цнклобутан) на помощь приходят ферменты ре парирующей системы. Сначала фермент УФ-эндонуклеаза узнает тиминовый димер и рвет в этом месте сахаро-фосфатную цепь. Далее фермент экзонуклеаза расширяет возникший разрыв. В одной из нитей ДНК — там, где образовался тиминовый димер, получается огромная брешь — в несколько тысяч нуклеотидов. При этом оказываются удаленными не только тиминовый димер, но и масса нормальных нуклеотидов — как говорится, на всякий случай. Но это не беда — Другая, комплементарная нить остается целой, и по ней специальный фермент— репарационная ДНК-полимераза — надстраивает вторую нить, создавая нормальную двойную спираль, идентичную исходной, неповрежденной ДНК. Так вот, оказывается, в чем смысл двунитчатости ДНК1 Она нужна не только для создания двух идентичных копий генетического материала, но и для того, чтобы информацию, заключенную в ДНК, можно было уберечь от повреждений. Если бы между циклами удвоения ДНК была однонитевой, то ее невозможно было бы починить! Репарирующие системы есть во всех клетках, от простейших до человека. Это не удивительно — жизнь зародилась под солнцем. Может показаться странным, что репарирующая система активна даже в таких клетках, которые никогда не испытывают действия солнечного излучения (например, клетки кишечника). Остроумное объяснение этому предложил доктор физико-математических наук Г. М. Баренбойм. Он полагает, что ДНК защищается от ультрафиолетового излучения, возникающего в клетках при распаде естественной примеси радиоактивных элементов. Итак, неизменность генов — это вовсе не результат того, что последовательность нуклеотидов задана раз и навсегда. В клетке постоянно идет активная борьба с повреждениями генетического материала. Правда, в ходе этой борьбы, при работе репарирую- щей системы возможно появление ошибок в тексте ДНК — репарирующий фермент ДНК-полимераза способен ошибиться. Так возникают мутации, и в частности такие, которые приводят к раку. Так что, хотя природа и позаботилась о том, чтобы защитить нас от губительного ультрафиолета, не следует слишком перегружать репарирую- щую систему. «Загорайте, но в меру!»— это известное всем предостережение врачей имеет совершенно четкое молекул ярно-биологическое обоснование. ОНА ПЛАВИТСЯ, НО НЕ ТАКГ КАК ЛЕД И все-таки те, кто ждал от молекулы ДНК необычных физических свойств, были вознаграждены. Одномерность и апериодичность кристалла ДНК в полной мере проявляются при его плавлении. Но если кристаллическое состояние ДНК — это понятно, что такое, то как представить его переход в жидкое? Во что может превратиться одномерный кристалл ДНК при плавлении? Чтобы разобраться в этом, вспомним, почему плавится лед. Лед представляет собой кристалл, построенный из молекул Н20. В нем царит строгий порядок, при котором молекулы воды связаны друг с другом максимально возможным числом межмолекулярных связей. В жидкой воде большинство этих связей рвется. Что же заставляет воду быть жидкой при температуре выше нуля по Цельсию? Потеряв многие из связей, молекулы воды приобретают возможность гораздо свободнее двигаться (перемещаться и вращаться), что становится очень выгодным с ростом температуры. При еще большем нагревании молекулы воды ради полной свободы жертвуют последними связями друг с другом — происходит переход из жидкого в газообразное состояние. Это общая тенденция. С ростом температуры вещества проявляют готовность пожертвовать энергией связи между молекулами ради увеличения энтропии. Все это в полной мере относится и к ДНК — с ростом температуры существование двойной спирали становится невыгодным. Межмолекулярные связи, удерживающие две комплементарные цепи друг около друга, рвутся, и из одной двунитевой молекулы образуются две однонитевые цепи. Энтропийно (то есть в смысле получе- 38
ния большей свободы) это выгодно потому, что, не будучи связанной с комплементарным партнером, каждая цепь чувствует себя гораздо свободнее, может приобретать намного больше различных конфигураций в пространстве. Сами нити ДНК порвать простым нагреванием нельзя: связи, соединяющие в цепочку мономерные звенья (нуклео- тиды), настолько прочны, что их можно разрушить либо сильными кислотой или щелочью, либо порезать ферментами нуклеазами. Несмотря на аналогию, плавление ДНК принципиально отличается от плавления льда. Отличие состоит в том, что плавление ДНК происходит в широком интервале температур, этот интервал равен нескольким градусам, а плавление льда происходит строго в одной точке на шкале температур. Это так называемый фазовый переход. При таком переходе скачкообразно изменяется фазовое состояние вещества — из твердого оно становится жидким, из жидкого газообразным. Мы каждый день сталкиваемся с фазовыми переходами, когда кипятим чайник. В процессе кипения система вода — пар находится в самой точке фазового перехода — температура чайника ни на йоту не превысит 100°С, пока не выкипит вся вода. То же самое будет происходить при нагревании льда или снега. Температура растет до 0°С, потом рост прекратится, пока весь лед полностью не растает, а затем температура вновь пойдет вверх. В отличие от фазовых систем у ДНК температура растет непрерывно, и с ее повышением все новые участки молекул переходят из спирального состояния в расплавленное. Интересно, что это отличие — прямое следствие одномерности кристалла ДНК. Осознавать, что такое поведение вещества возможно, физики начали еще в довоенные годы, когда никто и не думал о ДНК или о реальных одномерных кристаллах. Просто никак не удавалось построить теорию фазовых переходов в настоящих трехмерных кристаллах (это получилось лишь совсем недавно — в 70-х годах), и возникла мысль, что, может быть, удастся это сделать хотя бы для одномерного или двумерного кристаллов. Проанализировать первый вариант оказалось совсем просто. Но вот беда — никакого фазового перехода не получалось. Глубокий смысл этой неудачи был понят Л. Д. Ландау. Вот что он писал (вместе с Е. М. Лифшицем) в 1938 г.: «Во всякой одномерной системе не может существовать фаз, так как они стремились бы перемешиваться друг с другом». Это утверждение, известное во всем мире как «теорема Ландау», долгое время считалось чисто негативным: означающим только, что одномерная система никуда не годная модель для теоретического рассмотрения проблемы фазовых переходов. Вряд ли Ландау думал, что когда- нибудь найдутся реальные системы, к которым удастся применить это его утверждение. Но ДНК — это действительно почти такая система. Слово «почти» здесь поставлено потому, что теорема Ландау была доказана для строго однородных систем, а ДНК, как мы помним,— апериодический кристалл. Его составляют два сорта звеньев — пары А—Т и Г—Ц, отличающиеся силой связи. Пару А—Т легче порвать, чем пару Г—Ц. Поэтому ДНК, которая содержит больше пар А—Т, плавится при более низкой температуре. Важно ли то, сколько сортов пар — два или один, как в строго однородном кристалле? Дай важно. Это очень интересный вопрос, и его исследовали многие теоретики уже прямо в связи с проблемой плавления ДНК. Из наших соотечественников следует отметить прежде всего работы А. А. Веденова, А. М. Дыхне и И. М. Лифшица. Много занимался данной проблемой и автор этих строк. Что же оказалось? Вывод, сделанный Ландау, остается в силе. И в апериодической ДНК фазового перехода быть не может. Принципиально это также объясняется одномерностью системы, но происходит по иной причине, чем в строго однородном кристалле. Фазы отсутствуют не потому, что они стремились бы перемешиваться, как говорил Ландау, а потому, что участки ДНК, обогащенные парами А—Т, плавятся при более низкой температуре, чем участки, обогащенные Г—Ц-парами. Поэтому переход в новое состояние происходит не скачком, с ростом температуры, а поэтапно, участок за участком. Если мерить зависимость поглощения тепла от температуры для раствора молекул ДНК, то на графике, отражающем эту зависимость, вместо одного бесконечно узкого пика, который характерен для плавления льда, мы должны наблюдать множество пиков, отвечающих выплавлению отдельных участков в молекуле. Ширина отдельного пика, как предсказывает теория, должна соответствовать примерно 0,5°С. Эксперимент полностью подтвердил это предсказание. На рис. 3 видно, как идет поэтапное плавление ДНК (плазмиды Col El), содержащей около шести с половиной тысяч пар оснований. Конечно, никто не может измерить теплопоглощение одной-единственной молекулы. Экспериментатор всегда 39
3 Так причудливо плавится ДНК плазм иды Col El. У других ДНК свои характерные профили плавления, вид которых определяется последовательностью нуклеотидов, то есть в конечном счете генетической информацией имеет дело с образцом, состоящим из миллиардов и миллиардов молекул, но у всех у них строго одинаковая последовательность нуклеотидов. И при той или иной температуре во всех молекулах раскрываются одни и те же участки. Поэтому, исследуя эффект на множестве одинаковых молекул, можно судить о том, что происходит с каждой из них в отдельности. Недавно сотрудникам Института молекулярной генетики АН СССР (Ю. Люб- ченко, А. Боровик, Ю. Каламбет и Е. Голованов), работающим в лабораториях профессора Ю. С. Лазуркина и кандидата физико-математических наук А. А. Александрова, удалось буквально воочию наблюдать поэтапное плавление ДНК. Для этого пришлось научиться фиксировать раскрытые участки в молекуле с помощью специально подобранного химического агента. Обработанные препараты изучались под электронным микроскопом. Опыт шел так. Раствор ДНК нагревали до определенной температуры, попадающей в интервал плавления. При этом раскрывались отдельные участки молекулы (нити в этих местах расходились, и азотистые основания оказывались торчащими наружу). Затем в раствор добавляли вещество, реагирующее с раскрытыми азотистыми основаниями, но не способное связаться с основаниями, запрятанными внутри двойной спирали. Когда реакция заканчивалась, образец охлаждали до комнатной температуры — прореагировавшие участки уже не могли вновь закрыться и образовать двойную спираль. Молекулы ДНК с химически зафиксированными расплавленными участками исследовали под электронным микроскопом. Один из полученных электронно-микроскопических снимков показан здесь на рис. 4. Получив множество снимков молекул, раскрытых при разных температурах, построили результирующую картину (рис. 5). По горизонтальной оси здесь отложена координата пары оснований вдоль цепи ДНК. По вертикальной оси — вероятность того, что данная пара раскрыта, а по третьей оси — температура. Все это можно сравнить с кривой зависимости тепло- поглощения от температуры, измеренной непосредственно для раствора этой ДНК. Картина удивительно наглядна. Каждому пику на кривой действительно соответствует выплавление определенного участка ДНК. Да, изучать плавление ДНК оказалось гораздо более интересным делом, чем плавить лед. Вместо одного пика, у которого ширину-то не померить,— множество пиков, положение и ширина которых определяются последовательностью нуклеотидов в ДНК. Каждая молекула ДНК имеет свой, характерный «профиль» плавления в зависимости от хранящейся в ней генетической информации. Но плавление ДНК — это не просто уникальное физическое явление. Это процесс, который постоянно происходит в клетке. В самом деле, и при удвоении ДНК, и при считывании с нее информации комплементарные нити Электронно-микроскопический сннмок частично расплавленной молекулы ДНК Col El. ДНК была нагрета в растворе до 72° С, затем к ней добавили химический агент (глноксаль), который реагирует только с разошедшимися нитями ДНК, фиксируя их в раскрытом состоянии. Затем образец был охлажден, ДНК перенесена на специальную подложку и помещена в электронный микроскоп 40
должны быть разведены, чтобы на каждой из них (в случае репликации) или на одной из них (в случае транскрипции) начался синтез цепей ДНК или РНК. Как же разводятся нити? Что играет роль утюга, способного расплавить участок ДНК? Эту роль играют специальные ферменты, в частности РНК- полимераза; фермент прочно связывается с ДНК и расплетает ее, но не любой участок молекулы, а определенную последовательность нуклеотидов, расположенную между генами. Эти участки, узнаваемые РНК-полимеразой, получили название промоторов. После того как РНК-полимераза связалась с промотором и расплавила его (раскрывается около десяти нуклеотидов), она начинает двигаться вдоль гена, расплетая на своем пути все новые участки и ведя синтез молекулы информационной РНК. Те участки гена, с которых полимераза «съехала», вновь захлопываются, а синтезируемая молекула РНК свешивается в раствор. К ней подплывает 'рибосома и начинает синтез белка по законам генетического кода (рис. 6). ОНА ПОХОЖА НА ПУТЬ ЧЕЛОВЕКА, ЗАБЛУДИВШЕГОСЯ В ЛЕСУ Почему человек, старающийся идти в лесу только вперед, обязательно заблудится в пасмурную погоду? Почему он вновь и вновь будет возвращаться на место, где уже побывал? Существуют разные поверья на этот счет. Одни говорят, что человек ходит по кругу потому, что у него одна нога чуть короче другой. Вторые видят причину в том, что шаги у нас разные — один длинней, другой короче. Все это полнейшая чушь. Причина в ином. Человек старается идти прямо, но, не имея перед собой удаленных ориентиров, постепенно сбивается с прямой линии. Эта потеря памяти о первоначальном направлении Результирующая картина плавления ДНК* полученная путем обработки большого числа снимков того же типа, что представлен на с. 40. Состояние ДНК последовательно фиксировалось при разных температурах. По горизонтальной оси отложены координаты звеньев вдоль цепи ДНК (в процентах к общей длине). По вертикальной оси отмечается степень раскрытия данного участка (она меняется от 0 до 1). Слева сбоку для сопоставления приведен профиль плавления этой же ДНК в растворе. Эта сводная картина позволяет узнать, как выглядит ДНК при любой заданной температуре, и определить, выплавлению какого участка отвечает тот илн иной пик на кривой теплопоглощения. Например, мы хотим узнать, как выглядит молекула прн 72° С. На рисунке видно, что при этой температуре расплавлены оба конца молекулы (вероятность раскрытия в данном случае равна I) и еще участок у отметки 60% длины, если смотреть от левого конца. Это вполне отвечает фотографии, приведенной на с. 40. Легко увидеть также, что первый пик на профиле плавления соответствует выплавлению участка на левом конце, второй пик — участка на правом конце. Не следует, конечно, думать, что концы всегда плавятся прн более низкой температуре, чем середина; просто в дайной молекуле оба ее края обогащены более легкоплавкими АТ-парами 40 60 координата бдоль ДНИ 41
Сопряженные процессы считывания генетической информации РНК-полимеразой и синтез белка по информационной РНК происходит тем быстрее, чем гуще и однообразнее лес. Путь человека при этом носит случайный характер и вовсе не выглядит движением по кругу. Чтобы представить себе такой путь, можно взять листок бумаги, положить его на стол и ткнуть в него карандашом. Затем, закрыв глаза, прокрутить листок, а затем сдвинуть карандаш. Поступив так раз пять — откройте глаза. Вы увидите, что получилась ломаная линия, причем в ней скорее всего будет хотя бы одно самопересечение. Это и есть нечто вроде движения человека в лесу, а самопересечение — это возврат в то место, где он уже был. Конечно, человек лишь постепенно отклоняется от исходного направления, он не движется зигзагами, если только не пьян. Путь пьяного и впрямь очень похож на зигзагообразную ломаную. Поэтому случайное блуждание называют иногда движением абсолютно пьяного человека. Впрочем, если даже наш путник абсолютно трезв, но не имеет удаленных ориентиров, то его путь в лесу в конечном счете будет очень похож на ломаную линию. Вопрос сводится лишь к тому, какой длины будет каждый прямолинейный отрезок. Обозначим этот отрезок буквой Ь. Для пьяного Ь — это один шаг. Следующий будет уже совершенно в другую сторону. Трезвый старается сделать величину b как можно большей, но без удаленных ориентиров она все равно гораздо меньше общего пути, если, конечно, путь достаточно долог. Блуждают не только люди. Блуждают и молекулы — они стараются двигаться прямо, но из-за столкновений друг с другом их путь искривляется. Так возникает знаменитое броуновское движение. Теория случайных блужданий была построена Альбертом Эйнштейном. Она составила предмет одной из трех статей, опубликованных в 1905 году и определивших пути развития физики XX века (две другие статьи посвящены теории относительности и теории световых квантов). Теория Эйнштейна гласит, что если частица пройдет путь L, то она сместится из исходной точки на расстояние r=VLb. Что это значит? Вернемся к человеку в густом лесу в пасмурную погоду. Вряд ли значение b будет здесь больше двадцати метров. Скорость составит, по-видимому, километра два в час. Это значит, что за девять часов,— а дольше идти вряд ли возможно (сил не хватит),— человек сместится из исходной точки всего на 600 м! Не удивительно, что за это время он много раз пересечет свой собственный след, так и не выбравшись из леса. Единственный способ не заблудиться — любой ценой увеличивать значение Ь. Как этого добиться? Рецепт есть. Прежде всего советую успокоиться, а не бежать сломя голову и куда глаза глядят — от этого, как мы видели, толку не будет. Затем следует отметить любое дерево (сломать ветку, повесить что-нибудь на сучок хвойного дерева), выбрать произвольное направление и идти прямо, до следующего дерева. Его нужно тоже пометить и идти дальше, часто оглядываясь — так, чтобы ближайшее дерево с отметкой все время закрывало от вас более далекое помеченное дерево. Идите, пока не набьете шишку о следующее дерево, стоящее на вашем пути. Это даст понять, что вы еще не вполне овладели собой. Постепенно вы приноровитесь выбирать очередное дерево так, чтобы оно стояло на луче, исходящем из начала пути и проходящем через вас. Каждый раз, дойдя до этого следующего дерева, нужно контролировать себя. Перемещаясь таким способом, трудно развить высокую скорость. Зато величина b может стать равной километру, а то и более. А значит, за день-другой вы наверняка выберетесь куда-нибудь. Но какое отношение имеет все это к ДНК? Поверьте, самое непосредственное. Подобно пути человека в лесу и частицы в среде, молекула ДНК хочет быть вытянутой в одну прямую линию, так как это отвечает минимуму ее энергии. Но тепловое движение портит все дело. Молекулу ДНК бомбардируют окружающие молекулы воды, и она начинает извиваться, подобно червяку, 42
скрючивается в полимерный клубок, постоянно меняющий форму. Поэтому двуспиральная ДНК, если, конечно, она достаточно длинна, свернута чаще всего в клубок. Размеры клубка описываются все той же формулой Эйнштейна г=УГЬ, где L — длина молекулы, ab определяется тем, насколько молекула ДНК стремится выпрямиться (то есть жесткостью двойной спирали), и тем, насколько ей это удается. Надежные измерения показали, что для ДНК Ь = 100 нм. Тот факт, что двойная спираль способна изгибаться, имеет немалое биологическое значение. Дело в том, что если бы молекула ДНК была очень жесткой (вроде спицы для вязания), то она никак не могла бы уместиться внутри клетки, не говоря уже о клеточном ядре. Ведь в клетке, особенно у высших организмов, содержится очень много ДНК, причем сосредоточена она главным образом в ядре. Если принять, что вся ДНК в клетке человека — это одна молекула, то ее длина L составит 1,8 м. Это в миллион раз больше диаметра ядра. Как же она все-таки там умещается? Может быть, достаточно теплового движения, чтобы ДНК была втиснута в ядро? Чтобы ответить на этот вопрос, оценим диаметр полимерного клубка с L = 1,8 м. Приняв Ь=100 нм, легко убедиться, что г=0,5 мм. Это в тысячу раз меньше полной длины молекулы, но все еще в тысячу раз больше диаметра ядра. Так что теплового движения недостаточно, чтобы ДНК уместилась в столь малом объеме. Чтобы справиться с задачей, в клетках высших организмов предусмотрен специальный механизм насильственного изгибания двойной спирали. Молекула навивается, как нитка на катушку, на особый комплекс ядерных белков (гистонов). На каждой «катушке» молекула делает около двух оборотов, затем она переходит на следующую «катушку» и так далее. «Катушка» с намотанной на нее ДНК называется нуклео- сомой. Так что ДНК в ядре высших — это ожерелье из нуклеосом. Конечно, и это ожерелье не вытянуто в одну линию, а очень сложным образом компактно уложено в особые тельца, называемые хромосомами. Именно таким хитрым способом клетка умудряется проделать трюк, который по плечу лишь искусному магу,— запихнуть полимерный клубок диаметром 0,5 мм в ядро, диаметр которого меньше микрона. ния не только для биологов и химиков, но и для физиков. В этой статье дано лишь несколько примеров, иллюстрирующих особенности физического подхода к этому замечательному объекту природы. О других работах физиков в биологии было рассказано в «Химии и жизни» раньше (см. 1977, № 7 и 1981, № 9). Именно при изучении ДНК более, чем в каком-либо другом отдельно взятом случае, физическое мышление оказало наиболее сильное влияние на прогресс в понимании того, что такое жизнь. Сейчас иногда приходится слышать, что, мол, физики сделали свое дело в биологии, теперь они могут уйти. Так говорят люди, которые рассматривают биологию как свою вотчину, а в физиках видят чужаков, опасных конкурентов. На самом деле между «чистыми» биологами и физиками, занимающимися биологией, нет и не должно быть никакой конкуренции, а может и должно быть плодотворное сотрудничество. Прекрасные примеры этого показали нам те, кто были в числе первопроходцев. Физик Макс Дельбрюк и генетик Николай Владимирович Тимофеев- Ресовский еще в середине тридцатых годов думали вместе над проблемой физической природы гена. Именно их работы вдохновили одного из основоположников современной физики Эрви- на Шредингера задаться вопросом: «Что такое жизнь?» — и написать блестящую книжку, содержащую массу замечательных идей. Ну и, конечно, Уотсон и Крик. Уот- сон — биолог, но, правда, испытавший на себе сильнейшее влияние Дельбрю-. ка. А Крик — физик до мозга костей. Ни «чистому» биологу, ни «чистому» физику никогда не удалось бы придумать то, что удалось им вместе. Вот уже почти тридцать лет двойная спираль служит источником вдохнове- 43
Сахарные близнецы СХ2Н2201Х 4 И20 ->- C6tf1206 + С6Я ,206. сахароза глюкоза фруктоза (Гидролиз сахарозы) Не так уж много есть продуктов, столь однородных по составу: по стандарту, в сахаре-рафинаде 99,9% приходится на чистую сахарозу. Но кое-когда эта целостность нарушается — например, согласно реакции, вынесенной в эпиграф. Полученная с участием воды смесь моносахаров вращает плоскость поляризации влево, в отличие от правовращающей сахарозы, и поэтому реакцию называют инверсией, а смесь равных количеств глюкозы и фруктозы — ин- вертным сахаром (в техническом просторечии — инвертом). Фермент, ответственный за эту реакцию, само собой, зовут инвертазой. Ферменты, конечно, действуют в живых системах. А в промышленных установках (но иногда и в кастрюлях) действуют обычно кислоты, особенно при повышенной температуре. Не обязательно серная или соляная, вполне годятся органические, «пищевые»: с ними гидролиз протекает спокойно. Комплект атомов у молекул глюкозы и фруктозы одинаков, и внешне они, как и подобает близнецам, очень похожи. Но альдегидная группа глюкозы и кетонная фруктозы придают характерам близнецов своеобразие. Впрочем, в нашем случае они действуют совместно, приобретая новые достоинства (а также и недостатки, которые, как известно, продолжение достоинств). ИСПЫТАНИЕ ИНВЕРСИЕЙ Посмотрим, что за свойства у сахара, прошедшего испытание инверсией. Он сладок, как и положено сахару, а по вкусу напоминает мед. Он очень гигроскопичен. Высокая вязкость инверг- ного сахара препятствует образованию кристаллов; по этой причине ему нередко отводят роль антикристаллизатора в самых разных продуктах, которые, не должны хрустеть на зубах,— от халвы до мороженого. При взаимодействии с аминокислотами благодаря мелаинои- диновой реакции глюкоза и фруктоза образуют темные вещества, иногда весьма ценимые,— скажем, в корочке пирога. Очень часто само присутствие сахарных близнецов характеризует доброкачественность продуктов. Или, напротив, потерю качества. В обычном рафинаде их не должно быть более 0,03%, в мелассе — не более десятых долей процента. Это, кстати, один из признаков ее пригодности для выращивания полноценных дрожжей. Содержание инвертного сахара введено в стандарт для многих кондитерских изделий. И для меда. Более того, в книге «Гигиеническая оценка меда и методы его исследования» говорится, что «по содержанию инвертного сахара представляется возможным судить почти о всех видах фальсификации меда». Справедливости ради надо упомянуть еще об одном продукте, близком к инверту. Это патока, тоже продукт гидролиза, но не сахарозы, а крахмала. Патока содержит декстрин, мальтозу и глюкозу; чем дальше заходит процесс гидролиза, тем больше — как и при инвертировании сахара — образуется глюкозы. Как бы то ни было, у технологов есть свобода выбора, а это существенно расширяет возможности... СЛАЩЕ САХАРА Сходство инвертного сахара с медом, разумеется, не случайно. Пчела, перерабатывая нектар, готовит продукт, в котором львиная доля (не лучше ли сказать медвежья доля?) принадлежит глюкозе и фруктозе. Свежий инверт, как и мед, слаще сахара. Если сладость сахарозы принять за 1, то сладость глюкозы — 0,7, фруктозы — 2, а их смеси — примерно 1,3. Однако не случайно здесь упомянут именно свежий инвертный сахар — его стойкость, к сожалению, ограничена. Если среда остается кислой, а температура повышенной, то моносахарам приходится несладко. Они разлагаются, образуя целый букет производных, как бесцветных, так и окрашенных. Более 44
сладкая фруктоза быстрее теряет лицо в такой ситуации, и сладость уменьшается. Искусственный мед, в подражание натуральному, также составлен преимущественно из глюкозы и фруктозы в равных количествах. Его получают, инвертируя сахар с помощью кислоты, обычно молочной; а чтобы воспроизвести неповторимый аромат натурального меда, вводят немного собственно меда или медовой эссенции. Но для чего вообще искусственный мед? Например, для пряников: разумно ли тратить на подсобные цели такой уникальный дар природы? К тому же надо помнить, что главные потребители пряников — дети, а для многих из них мед — сильный аллерген... (Точности ради скажем, что в пряники «медовые», согласно рецептуре, кладут все же натуральный мед. В знаменитые тульские — тоже.) Некоторые диеты строго ограничивают углеводы, и для таких диет инверт- ный сахар может оказаться полезным. Пусть, к примеру, речь идет о безалкогольных напитках. Если вместо сахара добавить в них инверт, то при меньшей концентрации углеводов напиток будет иметь привычный вкус. И в более крепких напитках наподобие наливок часть сахара инвертируют — в водно-спиртовой смеси инверт гораздо меньше, чем сахароза, подвержен кристаллизации. И еще один поворот темы. Хотя с химической точки зрения гидролиз сахарозы достаточно зауряден, однако с практической (в том числе экономической) он выгоден: вода отдает сахарам свои водород и кислород, и содержание сухих веществ в сиропе растет! Нетрудно при ки нуть, что грамм-молекулы фруктозы и глюкозы вместе на пять процентов тяжелее грамм-молекулы сахарозы. Выходит, что предварительное инвертирование повышает и плотность, и сладость... КОЕ-ЧТО О КАРАМЕЛИ Наверное, даже дети, первейшие потребители карамели, знают, что ее делают из сахара. Способ в принципе ясен — надо уварить сахарный сироп. Однако пересыщенные растворы этому сопротивляются, и уварить сироп до влажности 2—3% не удастся: задолго до этой истинно карамельной концентрации образуются кристаллы сахарозы. И здесь спасает инверт: сахароза в сочетании с продуктами ее гидролиза дает стабильный раствор, в котором концентрация сухих веществ очень высока. Влаги в таком растворе не более 15—16% (чуть больше, чем в пчелином меде). Однако до карамели пока далеко: надо удалить из карамельного сиропа еще немало влаги, притом по возможности быстро и при минимальном нагреве, иначе не избежать разложения Сахаров. Для этого ставят вакуум-аппараты — в них за полторы-две минуты сироп преобразуется в карамельную массу, очень густую жидкость. Впрочем, ее вязкость еще не такова, чтобы твердо можно было исключить засахаривание (то есть кристаллизацию). Поэтому массу стремительно охлаждают до 80—90 градусов—вязкость резко возрастает, опасность засахаривания снижается. И появляется отменная пластичность, столь нужная на следующих этапах долгого процесса — во время так называемой проминки, придающей массе однородность, и вытягивания, при котором тонкие карамельные ленты многократно складывают и вновь вытягивают, чтобы масса стала пышной, менее прозрачной и чуть шелковистой... Материал этот и впрямь пластичен необычайно. Как-то мне пришлось держать в руках вполне съедобное произведение декоративно-прикладного искусства, изготовленное полностью из карамели: это была плетеная корзина с разноцветными розами. Искусство редкое и почти утраченное, о чем можно лишь сожалеть. И не только из-за уважения к былому мастерству, а потому еще — и даже в большей степени,— что спрос на фигурную карамель устойчив и он рождает своеобразное предложение в виде пресловутых базарных «петушков», неизвестно кем произведенных и непонятно чем окрашенных; при одном их виде сердце санитарного врача трепещет. Однако к теме. Миновав ряд ступеней, интересных, но прямого отношения к инверту не имеющих, обратим взор к готовой карамели. Мы увидим, что, проявив свои несомненные достоинства, инвертный сахар благодаря неумеренной гигроскопичности способен сократить и без того недолгую жизнь карамели. Чтобы конфета не размокала, ее изолируют водостойкой парафинированной бумагой. Или обсыпают менее гигроскопичным сахарным песком. Или глянцуют, то есть покрывают карамельки тонким слоем смеси воска, парафина и растительного масла. Между прочим, печенье благодаря инверту тоже легче вбирает влагу и размачивается; но тут это запланированный технологами эффект. К тому же продукты, которые образуются при частичном разложении моносахаров во время выпечки, придают печенью особо аппетитный коричневато-золотистый оттенок. 45
ИНВЕРСИЯ ВОЛЕИ-НЕВОЛЕИ В ягодах и фруктах, за редким исключением, органических кислот хватает. А любое их взаимодействие <: сахарозой в той или иной мере сопровождается инверсией. Как правило, с пользой для конечного продукта, будь то кисель или печеные яблоки. В общем, хотим мы того или нет, но, готовя сладкие блюда, очень часто инвертируем сахарозу. Многие на собственном опыте знают, что очень нелегко сохранить на долгое время привычную консистенцию домашнего варенья. Стоит чуть-чуть переложить сахара, чуть-чуть подольше поварить, слегка переохладить варенье при хранении — и оно быстро становится жестковатым от кристалликов сахара (это заметно не только на вкус, но и на взгляд). Правильное понимание и своевременное использование инверсии может исправить положение. При варке плодов с малой кислотностью (например, груш или черешни) надо добавить немного лимонной или виннокаменной кислоты. В результате сахароза частично разлагается и густой сироп, содержащий одновременно сахарозу, глюкозу и фруктозу, практически не засахаривается, так как концентрация каждого из Сахаров невелика. Но чаще бывает так, что кислотность плодов, напротив, высока, и тогда сахароза может почти полностью инвертироваться, а это тоже угроза засахаривания, но уже другого, глюкозного. (фруктоза в этом случае отходит на второй план: она лучше растворяется, а длительная термическая обработка разрушает ее быстрее других моно- сахаров.) Чтобы избежать глюкозного засахаривания, нужен щадящий режим варки. Хороша, скажем, дробная варка, при которой ягоды кипятят в сиропе минут пять, потом выдерживают несколько часов, а затем эту процедуру повторяют еще два-три раза. Такой же прием полезен и при варке жестковатых плодов: они равномернее пропитываются сиропом, и варенье получается более нежным. Промышленные режимы, естественно, строят с учетом и этих, и многих других тонкостей. Поэтому засахаривание не часто поражает варенье заводского производства. Что же касается тонкостей, упомянем напоследок еще об одной. Сахара не кристаллизуются даже при весьма высоких концентрациях, если отсутствуют центры кристаллизации. В нашем случае «элементом нестабильности» служат обычно твердые частицы сахарозы. Поэтому полное растворение всего взятого сахара, предельная чистота всех продуктов, тщательность подготовки плодов, варки и расфасовки — вот что очень важно для профилактики засахаривания. Не будем же пренебрегать этим и дома, тем более что чистота требуется не только в борьбе с засахариванием... А в заключение, следуя доброй традиции «Химии и жизни», от общих положений перейдем к конкретным рецептам. Любители практических сведений могут при желании приготовить несколько блюд, в приготовлении которых существенную роль играет инверсия, самопроизвольная или особо организованная. Эти рецепты — в напечатанных ниже заметках. В. ГЕЛЬГОР Как обещано в статье о сахарных близнецах — рецепты нескольких кушаний, при изготовлении которых по ходу дела образуется инвертный сахар. Суп из черники с клецками. В пол-литра кипящей воды кладут полторы ложки сахарного песку, цедру одного лимона и 120 г промытой черники. Варят до готовности. Разводят в небольшом количестве холодной воды половину чайной ложки крахмала и несколько кристалликов лимонной кислоты, вливают в суп, доводят до кипения, охлаждают. Подают с клецками, сваренными отдельно (полторы столовые ложки муки, одна — молока, половина яйца и треть чайной ложки сахарного песку). Пирог со щавелем. Перебранный и промытый щавель (850 г) мелко нарезают, добавляют 100 г сахара, 50 г масла и 5—6 г 'соли. Тушат в собственном соку. Из. дрожжевого теста D00 г муки, 10 г дрожжей, 2 яйца, 10 г жира и 5 г соли) и заготовленной начинки делают пирог полукруглой формы, смазывают его маслом и выпекают. Печеные яблоки с брусникой. Из яблок вынимают сердцевину и в образовавшиеся углубления кладут бруснику, смешанную с равным иоли- чеством сахара. Запекают в духовке. Перед едой посыпают пудрой. Яблочная паста. Кислые яблоки очищают от кожицы, нарезают ломтиками и, подлив немного воды, тушат на 46
слабом огне. Мелко рубят лук и изюм, с ошпаренных помидоров снимают кожицу, кладут в кастрюлю с яблоками, добавляют специи, готовую горчицу и сахар, около часа тушат на слабом огне. Охлаждают, подают к холодному мясу. Соотношение: на каждые 100 г яблок — 80 г сахара, 30 г изюма, 40 г помидоров; пряности и соль по вкусу. Варенье из черешни. Ягоды (лучше белые) очищают от косточек и заливают сахарным сиропом (на 1 кг ягод 1—1,2 кг сахара и 2 стакана воды). Варят в один прием. В конце варки кладут 2—3 г лимонной кислоты; для аромата можно добавить ванилин. Варенье из рябины с грушами. Спелые крупные ягоды рябины C00 г) проваривают в кипящей воде 3—5. минут. Груши G00 г), если они жестковатые, также размягчают несколько минут в кипящей воде, после чего сразу погружают в холодную воду. В кипящий сироп из 1,3 кг сахара и 2 стаканов воды опускают рябину и груши, очищенные от кожицы и семян и разрезанные на дольки. Снимают с огня, выстаивают 6—8 часов и повторяют процедуру еще 3—4 раза — до готовности. Варенье, из зеленых помидоров. Помидоры с плотной мякотью надрезают, удаляют из них семена, моют в холодной воде, заливают водой, доводят до кипения и кипятят 5 минут. Воду сливают, вновь заливают помидоры холодной водой, кипятят 5 минут, повторяют процедуру еще раз. Откидывают на дуршлаг и, когда вода стечет, опускают в сахарный сироп (на 1 кг помидоров — 1 кг сахара и стакан воды; можно добавить апельсиновую цедру). Варят до готовности. В конце варки кладут 4—5 г лимонной кислоты. В заключение — рецепт компота, заимствованный из книжки, которая вышла в самом начале нашего стремительного столетия. Заливают часть сахара водой (из расчета 1 столовая ложка на стакан воды) и доводят до кипения. Очищают груши и яблоки, натирают их лимонным соком, чтобы не темнели, нарезают ломтиками и варят в сиропе поочередно до мягкости и прозрачности — сначала яблоки, затем груши. Апельсины очищают, делят на дольки, вынимают косточки; сливы или абрикосы и виноград ошпаривают, очищают от кожицы и вместе заливают горячим сиропом от яблок и груш. Когда сироп остынет, заливают им очистки (кроме апельсиновых), разваривают их до мягкости, процеживают через сито, в отвар кладут остаток сахара и выпаривают, пока не получится клейкий сироп. Прибавляют по вкусу лимонный сок и тонко шинкованную лимонную цедру; для цвета по желанию — немного красного вина. Остужают, процеживают через марлю и заливают разложенные в блюде фрукты. Соотношение: по 5 яблок и груш, 300—400 г винограда, 5 слив или абрикосов, 3 апельсина, 400 г сахара, 5 стаканов воды.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ когда горячо —крутится I О свойстве нитинола, сплава I никеля с титаном, запоминать I свою былую форму и вое- I станавливать ее при нагре- I вании и охлаждении написано I достаточно. Хотя этому от- I крытию уже больше десяти I лет, ему находятся все но- I вые применения. Например, I исследователи из японского I города Сэндай предложили и I проверили в действии экспе- I риментальный двигатель, со- I стоящий из двух контуров, I соединенных между собой I проволокой из нитинола. Бу- I дучи однажды закрученной I и запомнив эту форму при I нагревании, нитиноловая про- I волока раскручивается при I охлаждении и закручивается I при повторном нагревании. I То есть может работать как I двигатель. Причем с доста- I точно большой скоростью I (до 750 оборотов в минуту), I хотя и с малой мощностью I (пока примерно 1,5 ватта). I Если бы мощность удалось I повысить, то можно было бы I говорить и о реальном при- I менении. А для нагрева го- I дятся энергетические отхо- I ды — скажем, отработавший I пар. I ЦЕНА ТОЧНОСТИ Когда не сбываются прогнозы I погоды, мы последними ело- I вами браним метеорологов. I И за дело. Кому не приходи- I лось вымокать до нитки, I оставив дома зонт в обещан- I ный, но несостоявшийся сол- I нечный день... Однако жи- I тейские последствия, мягко I говоря, неточных прогнозов I не идут ни в какое сравнение I с хозяйственным ущербом I от ошибок и нерасторопно- I сти синоптиков. I Во всем мире ежегодно I пассажирские самолеты сжигают горючего на 36— 40 млрд. долларов — это больше 40% эксплуатационных расходов мирового воздушного флота. Как сообщает журнал t(Design News» I A98t. № 20), значительный перерасход топлива сеязан с неточными и устаревшими I метеосводками по трассам I дальних авиационпых марш- I рутоь. Если синоптики будут I точно и своевременно оповещать летчиков о погоде на высоте от 4500 до 13500 м, в частности о расположении | новости отовсюду НОВОСТИ ОТОВСЮДУ I и интенсивности восходящих I воздушных потоков, авиа- I компании смогут сэкономить I на топливе до 1 млрд. дол- I ларов в год. ПЕШКОМ ДО ЛУНЫ I Болгарский журнал «Наша I родина» сообщил: каждый I человек один раз в жизни I проделывает пешком путь от I Земли до Луны. За день че- I ловек делает в среднем око- I ло 20 тысяч шагов, за год — I около 7 миллионов. Это зна- I чит, что к 70 годам набира- I ется около 500 миллионов I шагов, т. е. 384 000 км. А это I и есть расстояние от Земли L до Луны. ПЛАСТИНЫ с теллуровой пленкой По прогнозам журнала «Electronic Design» A981, т. 29, № 20), в ближайшие годы должны найти широкое применение запоминающие устройства нового типа. Это диски диаметром 30 см, сделанные из прозрачного материала и покрытые тонкой теллуровой пленкой. Информация записывается лазерным лучом, который прожигает в теллуре микроотвер- сгня. Подобный же луч считывает з*ти:вннс*е. Информационная ftMhCCTb КЗМДОГО такого диска — кзк у 40 катушек с магнитной лентой. Храниться они могут до 10 лет. Теллур в этих устройствах пика незаменим, однако в будущем надеются найти замену этому токсичному металлу. ПРОСТАГЛАНДИНЫ ИЗ ТОПОЛЯ К топе ;лм мы настолько привыкли, что даже представить трудно, будто с ними може! быть сеязёнс что-то новое. Между тем. из живых тканъй бальзамического тополя сибирские биохимики е прошлом году выделили про- стагг.апдины — соединения огромной физиологической активности. Они влияют на деятельность гормоное, исполняя в нашем организме роль некоего универсального регулятора. Но то в высших организмах. В растительном же царстве простаглан- дины встречаются крайне редко. Три года назад журнал 48
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ «New Scientist» A979, т. 82, № 1153) сообщил, что один из них нашли в луке. В деревьях же их прежде не находили. Может, потому, что не слишком искали? Зачем, казалось бы, подобные соединения растениям? Вот теперь и надо ответить, зачем... 230 «СОЛНЕЧНЫХ» ТЕЛЕФОНОВ Система телефонной связи, питаемая солнечной энергией, действует в Иордании. Хорошая система: от восхода до заката, а если надо, то и ночью, звонят 230 уже установленных «солнечных» телефонов. В темное время суток и в ненастье (в Иордании оно редко) «солнечную» телефонную связь выручают аккумуляторы. НИ ШАГУ БЕЗ МУЗЫКИ Можно обсуждать и даже осуждать, но факт остается фактом: многие молодые люди ни шагу не могут ступить без музыки, ради чего они носят с собою миниатюрные и не очень миниатюрные приемники и магнитофоны. Но как быть, когда желательно, чтобы руки были свободными? На такой случай, утверждает журнал «Popular Science Monthly» A9B1, № 9), изобретен шарф из эластичного полиуретанового волокна типа спандекс, а в этот шарф вмонтирован плоский приемник вместе с антенной и стереонаушниками, причем наушники располагаются так. чтобы оказаться возле ушей. когда шарф обмотан вокруг шеи или завязан бантом. Носившие шарф сообщают, что у них создавалось впечатление, будто они находятся перед громко звучащей стереосистемой. А окружающие почти ничего не слышат: музыка-то льется прямо в уши... Немаловажная подробность: шарф можно стирать в самой обычной мыльной воде без всякого ущерба для радионачинки. ЭЛЕКТРОНАМИ — ПО ПШЕНИЦЕ В установке, работающей на Одесском портовом элеваторе, поток зерна обрабатывают потоками электронов с двух промышленных электронных ускорителей. А цель стрельбы — насекомые-вре- дитепи: облучение сокращает срок их жизни и, главное, прекращает размножение. Качество самого зерна не меняется. Одесский порт выбран не случайно: такой способ борьбы с насекомыми исключает простои судов, без которых не обойтись при обычной обработке зерна газом в трюмах. КОРАЛЛОВЫЙ ГРАДУСНИК Изотопный анализ стал уже традиционным методом исследований. А недавно выяснили, что по соотношению изотопов в коралловых рифах можно судить о температуре окружающего их океана Кораллы растут и накапливают информацию об изменениях температуры воды от месяца к месяцу. Это открытие, видимо, позволит прочесть многие давние страницы истории океанического «климата». И ДОЛЬШЕ СУТОК ДЛИТСЯ ДЕНЬ Раздепив сутки на 24 равновеликих часа, человек иногда всё же восклицает: «Как быстро промелькнул день!» или «Как долго тянется ночь!» (возможны варианты). Но астрономические сутки не всегда равны ровно 24 часам. Их продолжительность (это не новость) изменяется с периодом в год или полгода под влиянием Солнца, в месяц или полмесяца под влиянием Луны. А недавно, как Сообщил журнал «Nature» A981, т. 294, № 731); выяснилось, что и без воздействия космических соседей длительность земных суток может меняться в ту *\гм иную сторону. Подсчитан и период таких флуктуации — примерно 50 дней. Причина их — глобальные перемещения масс воздуха, которые приводят к изменению углового момента атмосферы. Это в свою очередь влияет на угловую скорость враще- ния земного шара... Заметить этот факт оказалось непросто: среднее отклонение длительности суток от традиционных 24 часов — около 0,2 миллисекунды. 49
Обширно семейство барбарисовых, включающее целую дюжину родов, из которых один только род «барбарис» насчитывает 175 видов, обитающих по всему северному полушарию планеты. Даже самый распространенный в нашей стране вид — барбарис обыкновенный — поражает своей изменчивостью. У него разной формы листья, различных размеров цветки, разный рост и «телосложение». В Москве, на территории Тимирязевской академии, очень много декоративного барбариса с крупными сочно- зелеными листьями, молодые побеги которого прямо-таки налиты бледно-розовы м соком. А в полупустынях Закавказья листья барбариса гораздо мельче, побеги тоньше и слабее. Даже вкус листьев иной: в Москве они кисло-сладковатые, а в Кахетии горьковатые. И толь ко цветы барбариса, появляющиеся в южных краях в апреле, а в средней полосе в конце мая или начале июня, и там и здесь обладают одинаково сильным приятным ароматом, особенно в утренние часы. В это время над цветущими кустами барбариса рое м жужжат пчелы, собирающие здесь много нектара. Как только соцветия сбрасывают лепестки, листья барбариса становятся жесткими и покрываются по краям маленькими зубчиками, которые спустя некоторое время твердеют и превращаются в колючки. Правда, сразу после своего появления они совершенно не колются, и такие листочки вместе с верхушками побегов, имеющими приятный кисловатый вкус, служат прекрасным весенним лакомством для ребят. В середине лета на барбарисовых кустах уже висят гроздья мелких, слегка продолговатых, пока еще зеленых плодов. В это время растение уже всерьез вооружается колючками, крепкими и острыми, как иголки, которые сохраняются на ветках по нескольку лет. Однако собирать плоды барбариса они не слишком мешают, потому что гроздья плодов свисают с веточек на длинных черешках. Уже в августе ягоды барбариса становятся ро- i
зовы ми и остаются на ветках до начала ноября. Они понемногу накапливают сладость и становятся не такими кислыми. Листья в это время сплошь покрываются ржавыми расплывчатыми пятнами, принимают неприглядный болезненный вид —» это их поражает очень распространенный грибок ржавчины; зато обильно свисающие с веток красноватые гроздья ягод очень украшают кусты барбариса. Осенью начинается сбор урожая барбариса. Поскольку ягоды не слишком крупные, собирать их по одной — дело нудное, поэтому их обычно «счесывают» с гроздьев пальцами, как гребешком, и плоды градом сыплются в подставленную посуду. Кустарник от этого совершенно не страдает, потому что веточки при таком сборе не обламываются. Ягоды барбариса употребляют и в свежем виде, и варят из них кисло- сладкое варенье, которое долго не портится. На Кавказе иэ этих ягод готовят разные национальные приправы, добавляют их целиком в мясные блюда. Барбарис — прекрасный источник витаминов и органических кислот. Но особая ценность его состоит вовсе не в этом. Еще в глубокой древности люди узнали о целебных свойствах барбариса. Он считался лекарственным растением в Древнем Вавилоне и Индии. Барбарис упоминался в глиняных «книгах», составлявших библиотеку ассирийского царя Ашшурбанипала,— там говорилось, что ягоды барбариса обладают свойством «очищать кровь». В средние века из ягод барбариса обыкновенного готовили лекарства от желтухи, цинги и других болезней. В XIV—XV веках этот кустарник стали специально разводить в Европе. Но затем ржавые пятна, образующиеся к осени на листьях барбариса, навели людей на мысль, что от него заражаются ржавчиной посевы злаков, и барбарис начали повсеместно уничтожать. И действительно, впоследствии выяснилось, что барбарис является промежуточным хозяином грибка, вызывающего линейную ржавчину. Сырьем же для фармацевтической промышленности барбарис остается и по сей день. Дело в том, что и в наземных его частях, и в корнях содержатся сапонины, дубильные вещества, а главное, 11 алкалоидов. Наиболее интересными свойствами обладает бербе- рин, которого особенно много в корнях растения — до 1,5%. По своей химической структуре бербери н от- носится к производным изохинолина. Это сильнодействующее вещество — в количестве 100 мг на килограмм веса он вызывает гибель животны х. В меньших же дозах он оказывает заметное действие на различные органы, в первую очередь на желчный пузырь: бербери н способствует выделению желчи, изгнанию камней при желчнокаменной болезни, снимает воспалительные явления. Установлено и еще одно его полезное свойство: это хорошее средство против малярии. Бербе- рин заставляет малярийные плазмодии, находящиеся в селезенке, выходить в кровь, где они становятся более уязвимыми для специфических противомалярийных препаратов. В нашей стране богатым источником получения берберина для медицинских целей служит, кроме барбариса обыкновенного, еще и барбарис амурский, в лубе которого содержится его до 1,7%. Биологические свойства кустарников из рода барбарисов далеко не окончательно изучены, и очень может быть, что в них будет найдено еще немало ценных веществ. Кандидат биологических наук П. А. ЛЕОНОВ 51
Земля и ее обитатели *"чр\*' Много ли ума надо опоссуму 6. ГРЖИМЕК В моем школьном учебнике по естествознанию была забавная картинка, которую я запомнил на всю жизнь. \-*а картинке мамаша-опоссум месла на спине детенышей. Ее длинный хзоег был загнут кверху и рлеред, то есть располагался над спиной, а маленькие опос- сумята цеплялись за него своими тоненькими хвостиками, чтобы ненароком не свалиться. И вот совсем недавно я узнал, что эта картинка, вернее, поза — вымысел, в котором невольно повинна известная франкфуртская художница Анна Мария Сибилла Мерион Aо47—1717), нарисовавшая мамашу-onoccyva двести пятьдесят пет на- зад. Художница провела несколько лет в Суринаме, в северной части Южной Америки, где рисовала местные цветы %Г**- "-">; <Г£* *
и насекомых. Ее рисунки и сегодня восхищают каждого, кому их приходится видеть. На последней странице ее книги есть рисунок, где под веткой с сидящими на ней насекомыми изображена злополучная мамаша- опоссум с детишками на спине. Но хвост, за который уцепились своими хвостиками детеныши, направлен не вперед, а назад. За прошедшие с тех пор десятилетия и даже столетия картинку не раз перерисовывали для разных изданий, и можно проследить, как ее постепенно видоизменяли, «подправляли» и «улучшали», пока хвост мамаши-опоссума не превратился в поручень над спиной, за который детишкам замечательно удобно держаться. Есть даже фотографии такого рода, однако сняты на них чучела, изготовленные в музеях, наверное, по этим же образцам. С тех пор как мы, европейцы, узнали, что такое опоссум, он будоражит наше воображение и дает пищу для невероятных, фантастических измышлений. Уже тогда, когда испанский натуралист Пинсон привез из недавно открытой Бразилии самку опоссума с детенышами в набрюшной сумке, это вызвало в Испании подлинную сенсацию. Даже правившие в то время монархи— Фердинанд и Изабелла — пожелали собственноручно убедиться в существовании чуда природы и залезали своими царственными перстами в сумку опоссума... И действительно, в Европе, Азии и Африке нет сумчатых животных. Найти их можно только в обеих Америках, в Австралии, на Тасмании и некоторых близлежащих островах. В Австралии до сих пор процветают сто пятьдесят видов сумчатых животных, а опоссум в Америке, как, впрочем, и другие «устаревшие», «несовременные» формы животных, попал в невыгодные условия и вроде бы начал вымирать, становился малочисленней, а кое-где и вовсе исчез. Может быть, у него не хватало смекалки приспособиться к новым условиям, как это сделали другие млекопитающие? Ведь опоссум слывет туповатым животным. И вправду, его мозг весит лишь пятую часть мозга кошки. А по весу тела оба животных примерно одинаковы. Однако с 1920 года опоссум начал вновь завоевывать Северную Америку, продвинулся далеко на север. Теперь ежегодно на пушной рынок США поступает от двух до трех миллионов его шкурок. Первое, что инкриминировали опоссумам в книгах,— это то, что они дурно пахнут. То есть просто жутко воняют. Запах этот проходит якобы сквозь дерево и камень, а индейцы, понюхав его, падают замертво. Если опоссум приблизится к какой-нибудь деревне, жители вынуждены ее поспешно покинуть... Затем опоссуму приписали такой фокус: поймав маленькую птичку, он будто бы кладет ее на землю, а сам повисает над ней, зацепившись хвостом за сук. Едва какая-нибудь хищная птица, желая поживиться валяющейся добычей, подлетит к ней, опоссум отпускает сук, падает на хищника сверху и — «одним махом двоих побивахом». В довершение всего утверждали, что опоссумы якобы спариваются через нос, а самки «вдувают» затем новорожденных в свою сумку... Ныне ясно, что опоссум не пользуется хвостом в качестве поручня для сидящих на его спине детенышей, и все же с помощью хвоста он транспортирует листву и траву для утепления норы. Подогнув хвост, пропустив его между ног вперед, зверек набирает полный рот зелени и запи кивает шесть, а то и восемь таких порций между животом и хвостом. Придерживая им поклажу, он затаскивает растения в свое жилище. Но, конечно же, опоссумы не способны крепко-накрепко ухватиться хвостом за сук и повиснуть на нем вниз головой, как это делают некоторые обезьяны. Относительно дурного запаха верно лишь то, что опоссумы большинству животных не по вкусу, во всяком случае, не служат для них лакомым блюдом. Например, возле лисьей норы никогда не найдешь косточек опоссума. А собака, поймав опоссума, перегрызает ему хребет и бросает мёртвого зверька, в то время как, поймав лесного сурка, она его наполовину слопает, а остаток закопает про запас. И тем не менее в южных штатах США жаркое из опоссума считают национальным блюдом, которое едят с гарниром из батата. Правда, некоторые люди советуют больше нажимать на батат, а не на жаркое. И все же имеются фотографии, на которых увековечен президент США Франклин Д. Рузвельт за поеданием жареного опоссума. То, что опоссум даже с малым мозгом победил в борьбе за существование, объясняется не столько его дурным запахом, сколько необычайной живучестью. Так, если повнимательней рассмотреть коллекции скелетов опоссумов в музеях, можно обнаружить множество сросшихся переломов, от которых другие млекопитающие, одинаковых с опоссумом размеров, 53
В дополнение к тому, что сообщает про опоссума доктор Гржимек, заметим, что этот зверек честно служит науке,— североамериканского опоссума нередко используют в качестве лабораторного животного безусловно бы погибли. Ни одно из них не смогло бы перенести столько травм! К тому же опоссумы очень ловко прикидываются мертвыми. У американцев даже есть выражение «to play possum», означающее «изображать опоссума», «притворяться мертвым». Млекопитающие не в состоянии по-настоящему впасть в «мнимую смерть» — во внезапную неподвижность по приказу врожденной защитной реакции организма. У млекопитающих обычно наступает лишь временный паралич дыхательного центра в мозгу, вызванный сдавливанием зубами хищника, ушибами или потерей сознания. Опоссум же в таких случаях остается лежать на боку с закрытыми глазами и полуоткрытым ртом, из которого вывалился язык. Какой-то мальчишка однажды подобрал на дороге мертвого опоссума. Неся его за хвост и размахивая из стороны в сторону, он забавлялся с находкой часа два, пока, наконец, перелезая через забор, не заметил, что «мертвое» животное старается ухватиться лапами за забор. В прошедшие геологические эпохи сумчатые обитали почти по всей планете. Еще Кювье в 1820 году находил их ископаемые останки в меловых отложениях под улицами Парижа. Когда доктор Бар- нум Браун вырыл из земли в канадской провинции Альберта скелет рогатого гигантского динозавра, то есть рептилии, он рядом с ним нашел остатки вымершего сумчатого существа. Его крохотные косточки вызвали у палеонтологов куда больший интерес, чем огромный костяк динозавра. Ведь маленькое существо было одним из самых первых млекопитающих, появившихся на земном шаре рядом с рептилиями. Его назвали «Eodelphis», то есть «заря опоссума». Ибо маленькое сумчатое животное относилось именно к опоссумам. Сегодняшние опоссумы еще не расселились так далеко к северу — их подлинный дом находится недалеко от экватора, зиму они переносят плохо и не впадают в настоящую зимнюю спячку, как сурки. Зимой у опоссумов нередко отмерзают кончики ушей или хвоста, что им, впрочем, не мешает жить дальше. У лошади беременность длится около года, у козы — пять месяцев, у собаки и кошек — около двух, у кролика — один месяц, а опоссуму достаточно тринадцати дней, чтобы произвести на свет потомство. Правда, по новорожденным видно, что они настоящие недоноски. Их скорей назовешь эмбрионами, чем новорожденными детенышами: шесть штук весят вместе один грамм, а на чайной ложке их помещается целых двадцать четыре! Вес одного детеныша равен десятитысячной части веса матери; он слепой, голый, с недоразвитыми задними конечностями. Так что роды мамаше-опоссуму не доставляют особого труда. Даже если детенышей 25 штук (что случается нередко), все равно они появляются на свет за какие-нибудь пять минут. Многие годы было загадкой, как такое недоношенное, можно сказать, полуфабрикатное, малюсенькое существо добирается до сумки матери, расположенной на животе. Сколько вокруг этого было споров и догадок. Одним казалось, будто они видели, как мамаша- опоссум хватала малышей зубами и губами и сажала к себе в сумку. Другие утверждали, что самка в момент родов сгибается почти пополам, родовое отверстие приходится прямо против широко растянутой брюшной сумки и детенышу надо лишь, ухватившись ртом за один из сосцов, повиснуть на нем. И вот, наконец, 6 февраля 1920 года проследить весь этот процесс удалось преподавателю Техасского университета доктору К. Г. Гартману. Он увидел, как крохотные эмбрионы опоссума без всякой помощи со стороны матери, цепляясь изо всех сил за шерсть передними лапками, проползли восемь сантиметров, от- 54
делявшие их от сумки. Ползли они медленно, с огромным трудом, похожие скорей на червей, чем на млекопитающих. От того, сумеют ли они достичь спасительной сумки, зависит их жизнь, и, по всей вероятности, в естественных условиях добрая половина их, не в силах удержаться, падает на землю. Если детеныш добрался до теплой сумки матери— оч преодолел первую и наибольшую трудность в своей жизни. В сумке имеется тринадцать сосцов, и мамаша может по своему усмотрению открывать и закрывать сумку, плотно стягивая ведущее в нее отверстие. Когда сумка закрыта, в ней скапливается до 6 процентов углекислого газа. Остается только удивляться, как маленькие опоссумы этакое выдерживают! Из сумки они начинают выползать лишь спустя десять недель и довольно ловко путешествуют по шерсти матери, а в трех- четырехмесячном возрасте они уже совершенно самостоятельны: ведут взрослую жизнь. Две трети их питания — насекомые, мыши, личинки майских жуков, дождевые черви и даже жабы, которыми другие мелкие хищники обычно брезгуют. Остальное — растения. Продолжительность жизни у опоссумов не больше двух лет, и им приходится интенсивно размножаться: самка дважды в год приносит детенышей. Не так давно Глен Сандерсон из Иллинойса проделал потрясающий опыт: у крошечных эмбрионов в сумке мамаши под лупой он удалил по одной фаланге на разных пальцах задних конечностей. Когда детеныши повзрослели, эти метки помогли ему выявить немаловажные детали в жизни опоссумов. Например, выяснилось, что у них одинаковое число самок и самцов и что на одном квадратном километре может обитать сто особей. Хотя всех сумчатых животных считают не слишком-то сообразительными, опоссум занимает среди них самое незавидное место. Например, Г.-Х. Нойманн приучал гигантского кенгуру и опоссума искать корм в двух коробка х с гео- метрическими фигурами на крышках: на одной — кружок, а на другой — треугольник, а корм всегда под треугольником. Кенгуру быстро выучился различать семь пар таких коробок и искать корм только под нужной крышкой. Опоссум же едва запомнил две такие пары, и то не твердо. Кенгуру и пять месяцев спустя помнил, под каким знаком лежит лакомство, а под каким нет, опоссум же через четыре недели перепутал все начисто. В одном из зоопарков австралийский опоссум упорно восседал на горячей трубе парового отопления, хотя в распоряжении зверька было достаточно деревянных приспособлений для лазания. На всех четырех лапах и на голом хвосте у него были тяжелые ожоги, но он упрямо лез именно на трубу отопления. Причина, видимо, крылась в том, что там, под самым потолком, где проходила труба, животное чувствовало себя в большей безопасности. Но ведь ни труба парового отопления, ни черно-белые фигуры на картонных крышках не встречаются опоссумам в их обычной жизни. Они попросту не играют для них никакой роли. А то, что эти сумчатые достаточно хорошо оснащены для жизни в нашем мире, они доказали за последние десятки лет не только в США, но и в Новой Зеландии. С самого начала освоения Новой Зеландии у попадавших туда поселенцев была какая-то удивительная страсть привозить с собой животных из всех частей света. Завезенных американских опоссумов в Новой Зеландии вскоре стало слишком много. В 1947 году был разрешен их свободный отстрел. А в США их сейчас уже около 20 миллионов, и, говорят, ежегодно поголовье увеличивается еще на 6—7 миллионов. Считают, что они весьма существенно вредят деревьям. Как видите, опоссуму неплохо живется даже со скудным количеством мозгового вещества. Перевод с немецкого Е. А. ГЕЕВСКОЙ 55
Морской змей: миф или реальность? В последнее время стали часто появляться сообщения о находках ранее неизвестных науке животных. К ним относится, например, открытие «живых ископаемых» — моллюска неопилины или кистеперой рыбы латиме- рии, жившей еще в девонском периоде и практически не изменившейся за 300 миллионов лет. Но совсем по-иному обстоит дело с многими другими сенсационными «открытиями» и «находками», вроде снежного человека, который якобы живет даже в Дагестане, или знаменитой Несси из шотландского озера Лох-Несс. Описание очередной такой достопримечательности появилось на страницах печати в 1978 году — это так называемое «новозеландское чудище». В одном из номеров журнала «Наука и жизнь» за 1978 г. было опубликовано сообщение о том, что в апреле 1977 г. японское рыболовное судно «Цуйо-Мару» в районе Новой Зеландии подняло с трехсотметровой глубины полуразложившийся труп странного животного длиной 13 м, которое вызвало немалое удивление у рыбаков. Такого монстра никто еще никогда не ловил и не видел. Животное имело малень- Из научно-популярного ежегодника «Океан и человек» (Владивосток, 198*) кую голову, длинную шею, длинный хвост и бесформенное тело с четырьмя плавниками. По ряду причин эту необычную находку не удалось сохранить и доставить в Японию. Предполагая, что она может представить существенный интерес для науки, рыбаки сделали несколько фотографий, зарисовки и взяли пробы ткани — кусочки плавников. Затем зловонные останки животного были преданы пучине океана. Фотографии монстра и комментарии к ним облетели весь мир. Предвкушая сенсацию, некоторые ученые-палеонтологи утверждали, что рыбаки выловили погибший экземпляр гигантского ящера — плезиозавра; другие считали, что это останки гигантского тюленя, вымершего около 20 млн. лет назад. Однако нашлись и скептически настроенные ученые. Английские и американские специалисты высказали предположение, что монстр является или небольшим китом, или акулой, разложившейся после гибели. В американском журнале «Оушенз» сообщалось о результатах анализа образцов ткани новозеландского монстра, проведенного в Токийской высшей школе промыслового рыболовства биохимиком С. Кимурой. Методом хроматографии он обнаружил в них белок типа эластоидина, характерный только для морских хрящевых рыб — акул и скатов, но отсутствующий у млекопитающих. Вскоре после этого, в 1978 г., еще одно «неведомое существо» наблюдали советские китобои в юго-западной части Тихого океана. Как писал в журнале «Знание — сила» A979, № 1) профессор А. Яблоков, рассказывая об этом случае, у животного, замеченного на расстоянии 70 м от судна, голова имела подобие утиного клюва и огромные, как тарелки, глаза. Еще раньше, в 1973 г., такого же эверя со странной — на этот раз уже лошадиной — головой видели в Тасмановом море члены экипажа промыслового судна. И тут увиденную голову приняли за голову ящера. «Что это за животное?» — спрашивает в своей статье А. Яблоков и высказывает предположение: китобои, мол, видели морское пресмыкающееся крупных размеров. «А если — сделаем такое допущение — это предположение истинно, то оно может означать одно: моряки видели живого ископаемого морского ящера... —продолжает А. Яблоков. — Мало того, можно даже сказать, какого. Сопоставление палеонтологических сведений со свидетельствами очевидцев позво- 56
ляет предположить, что в юго-западной части Тихого океана обитают представители или плезиозавров, или же мезозавров, считавшихся вымершими в верхнемеловую эпоху мезозоя». Как все-таки смело! Мне кажется, не приходится сомневаться в том, что во всех описанных случаях речь шла именно об акулах. Кроме прямого доказательства этого, полученного Кимурой при изучении тканей «новозеландского чудища», приведу в подтверждение пример из собственной практики, когда в октябре 1971 г., проводя исследования на экспедиционном судне «Экватор», я был свидетелем поимки в районе Новой Зел ан д и и в од и н и тот же день двух гигантских акул. Во время очередного научно-поискового траления вдруг заметно вздрогнули ваера — тросы, идущие к тралу. Вахтенный штурман решил, что трал за что-то задел, и, хотя эхолот показывал ровное дно, дал команду к подъему трала. Вскоре стало ясно, что в трале что-то есть: ваера звенели от натяжения. Вот в море за кормой появилась верхн яя подбора трала, но кутцовая его часть, ко всеобщему удивлению, еще не выплыла на поверхность, как это бывает обычно при хорошем улове. Наконец кутец трала появился на слипе. Улов был большой, увесистый — около 30 тонн, стоило немалого труда поднять его на борт. Но что это? Когда стали освобождать среднюю часть кутца, в нем что-то застряло. «Кита поймали! Кит в трале!» — раздались возбужденные возгласы. Долго возилась палубная команда, пока вызволяла исполина из трала. В конце концов, ценой разрыва трала, это удалось, и на траловой палубе перед нами во всей своей красе появилась огромная акула длиной 7,6 м и весом около 6 т. Позже в тот же день в трал попала еще более крупная акула — длиной 14 м и весом 12—15, т. Первая была поймана на глубине 88 м, вторая — на глубине 490 м. Обе они принадлежали к семейству гигантских *чул. Гигантская акула, известная под названием «слоновая акула» и «акула, греющаяся на солнце», распространена в основном в умеренных водах Мирового океана. По своим размерам она уступает только своей дальней родственнице — китовой акуле. В районе материкового склона Новой Зеландии (где было выловлено и «новозеландское чудище») численность гигантских акул весьма велика. И это не случайно: юго-западная часть Тихого океана, включая Новозеландское плато, относится к районам высокой биологической продуктивности, и здесь для акул достаточно корма. Питаются они исключительно планктоном, поэтому страшных акульих зубов у них нет. Сравнительно небольшая пасть гигантской акулы представляет собой цедильный аппарат. Но планктон она употребляет в пищу в очень больших количествах. Акула плавает, широко разинув пасть — вода процеживается через жабры и выходит наружу, а планктон заглатывается. Когда акула «пасется» вблизи поверхности, из воды высовывается лишь верхняя часть ее рыла — бульба, а завихрения на поверхности воды, образующиеся при движении акулы позади ее головы, придают ей иногда причудливые очертания. У людей с излишне богатым воображением они могут вызывать различные ассоциации и создавать иллюзию наблюдения чего-то необыкновенного. Тем не менее «оптимисты» не теряют надежды: спорят, докалывают, убеждают. Поскольку нег «акульих» белков у млекопитающих, то, может быть, они есть у крупных неизвестных науке рептилий? К тому же новозеландская находка, мол. не имела специфического рыбьего запаха: она пахла скорее разлагающимся мясом. Но ведь известно, ч го у крупных акуо мясо при гниении издает именно «мясной» запах... А покл ученые спорят, доказывают, экспериментируют — не теряют времени бизнесмены. Фирма, фотоаппаратом которой были сделаны снимки новозеландского чудища, теперь строит рекламу своих камер на этих снимках. А один предприимчивый фабрикант даже выпустил в продажу маленьких «монстриков». Безусловно, людям нравятся подобные сенсационные сообщения и небылицы о «таинственных находках». Однако по мере накопления знаний, действительно достоверных фактов о жизни океана такие «загадки» в конце концов находят сравнительно простые объяснения. Кандидат биологических наук Г. ГАВРИЛОВ 57
В зарубежных лабораториях Неудавшийся каскад,1 или история одного^ «закрытия» kv> Эта история о том, как взошла и закатилась звезда блестящего молодого исследователя, и о ложной теории, в которую поверили крупнейшие специалисты. О том, как оказался одураченным маститый профессор и как нашумевшие эксперименты обернулись обыкновенным подлогом. История эта показалась бы даже забавной, если бы речь не шла о страшной болезни — раке, когда, как говорится, шутки в сторону. Но рассказать обо всем происшедшем стоит, потому что это история и о выдающихся достижениях онкологов, которые выяснили уже так много, что кажется: еще чуть-чуть — и возникнет стройная теория. Правда, на этот раз теории не получилось. Началось все весной 1980 года, когда в лабораторию Эфраима Рэкера, известного 68-летнего американского биохимика, пришел молодой энергичный Марк Спектор. Хотя научная деятельность двадцатидвухлетнего ученого, по существу, еще не началась, о нем уже ходили самые лестные слухи. Говорили, что он самый блестящий выпускник Корнеллского университета за все последние годы, рассказывали о его фанатической преданности науке, о его таланте экспериментатора. Поэтому вновь испеченный сотрудник сразу же получил довольно сложное задание. Спектору надлежало выделить из клеток и очистить фермент Иа+/К+-АТФазу, или, более полно, «натрий-калий-зависимую аденозинтрифосфатазу». Фермент 58
расположен в мембране клетки и занимается тем, что выбрасывает из клетки ионы натрия и засасывает в нее ионы калия. Энергию этот мембранный насос получает, разлагая АТФ (аденозинтри- фосфат) до АДФ (аденозиндифосфата) и фосфата. Задание было дано не случайно. Рэкер давно вынашивал идею о том, что изучаемый им фермент участвует в злокачественном перерождении клеток. Дело в том, что запасенная в молекулах АТФ энергия вырабатывается в животной клетке в процессах дыхания, основным источником ее служит кислород. Есть, однако, еще один путь, бескислородный — гликолиз, сбраживание глюкозы в молочную кислоту. Топливом для этого процесса служит АДФ. В 1920 г. Нобелевский лауреат Отто Варбург открыл, что именно этот путь получения энергии усиленно используют опухолевые клетки, хотя кислорода вокруг, казалось бы, достаточно. Ни причины этого явления (названного эффектом Варбурга), ни его роль в перерождении клеток до сих пор не ясны. Изучению того, что же заставляет клетку пользоваться гликолизом, и посвятил профессор Э. Рэкер двадцать лет жизни. Рэкер предположил, что эффективность работы «натриевого насоса» в опухолевых клетках снижена. То есть на каждый выброшенный из клетки ион натрия эти клетки тратят больше энергии — больше расходуют АТФ. В результате интенсивно накапливаются продукты гидролиза этого соединения — АДФ. Избыток АДФ, по мнению Рэкера, и запускает механизм гликолиза. Чтобы проверить гипотезу, надо было измерить активность фермента AT Фазы. Для этого фермент следовало выделить и очистить. Такая задача и была поставлена перед М. Спектором. Обычно на очистку такого фермента у экспериментатора уходит год. Спектор сделал это за два месяца! Более того, он сравнил эффективность работы фермента из опухолевых и нормальных клеток и показал, что у последних она значительно выше. Предположение Рэкера блестяще подтвердилось. Теперь встал вопрос: «Чем же отличается один фермент от другого? Что делает его неэффективным в опухолевых клетках?» Работая как одержимый, Спектор под руководством Рэкера выяснил и это. Активности АТФазы из опухолевых клеток мешал фосфат, пришитый к одной из составных частей фермента — бета-субъединице. Другими словами, АТФаза в опухолевых клетках фосфори- лирована. А фосфорилирование в живых системах не происходит само по себе, оно катализируется ферментами протеинкиназами. Этих ферментов в клетках очень много. Но работают они весьма точно: каждый имеет свою мишень для фосфорилирования и участвует в какой-то химической реакции в клетке. Поэтому надо было выделить именно ту протеинкиназу, которая фосфорилировала АТФ. Вскоре «виновник» был найден и выделен. Протеинкиназа, фосфорилирую- щая АТФазу, активно работала в опухолевых клетках. Но вот что интересно: та же самая протеинкиназа присутствовала и в нормальных клетках, но там была неактивна и АТФазу портить не могла. Теперь внимание полностью переключилось на протеинкиназы, и возникал новый вопрос: чем разнятся эти ферменты в опухолевых и нормальных клетках? Ответ был тот же: фосфатом. Но на этот раз фосфат был уже не тормозом, а стимулятором работы фермента в опухолевых клетках. Ну а кто же добавляет фосфат в протеинкиназу опухолевых клеток? Другая протеинкиназа! И ее активность тоже регулируется фосфатом... Каскад ферментов — замечательный пример тонкой регуляции в природе. За полгода были открыты, выделены и очищены четыре протеинкиназы, которые в опухолевых клетках последовательно фосфорилируют одна другую, пока последняя не пришивает фосфат уже к АТФазе, заставляя ее тратить больше АТФ на перекачку ионов через мембрану и вызывая в клетке «энергетический кризис». Ферменты были обозначены индексами S, L, M, F или, пользуясь английскими сокращениями, PKS, PKL, PKM и PKF. Статья с сообщением о полученных результатах была напечатана в журнале «Science» A980, т. 209, с. 303) и у многих ее читателей, наверное, перехватило дыхание. Это был тот долгожданный мостик, который вел от здоровой клетки через ее перерождение к злокачественной. Чтобы оценить в полной мере важность происшедшего, оставим на некоторое время Спектора и Рэкера и вернемся на семьдесят лет назад, в 1911 год. Один из родоначальников современной онкологии, Пейтон Раус, впоследствии Нобелевский лауреат, открыл в своей скромной и, по нынешним меркам, начисто лишенной приличного оборудования лаборатории новый вирус. Вирус вызывал опухоли у кур и других птиц и был назван в честь первооткрывателя «вирусом саркомы Рауса», или сокращенно RSV. В последующие десятилетия самим вирусом мало кто занимался. Зато, эаражая им здоровые клетки, получали опухолевые клетки и усиленно изу- 59
чали их особенности. Узнать удалось многое. Перерожденные клетки сильно отличались от нормальных: у них была иная форма, иной внутриклеточный скелет, они по-другому размножались, иначе реагировали на стимуляторы роста, по-иному прикреплялись к соседям и т. д. Большинство этих отличий, по-видимому, определялось изменениями в мембранах. К семидесятым годам выяснилось, что все эти многочисленные изменения вызывают всего четыре гена, которые вирус: приносит с ссбою в клетку Белее того, в середине семидесятых годов было твердо установлено, что три из этих четырех генов занимаются другими делами, а для трансформации клетки (перерождения ее в опухолевую) нужен всего один «-ен! Он быт обозначен тремя буквами sre {»"ен «сарк*>, от названия «саркома»). Но, как известно, о одном гене может быть зеписан только один белок. Другими словами, все отличия опухолевой клетки от нормальной вызываются всего лишь одним белком, да и то, судя по размеру геча, не очень большим. Белок этот был выдепен е 1978 г. Р. Эрикссном и оказался протеинкина- зой — ферментом, который, как уже говорилось, занят пришиванием фосфата. На какую конкретно мишень нацелен был этот фермент, оставалось неясным. Но картина вырисовывалась просто невероятная: все многочисленные катастрофические превращения, которые претерпевает нормальная клетка, становясь опухолевой, вызываются переносом какого-то скромного фосфата! Еще не веря этому, биологи кинулись исследовать другие опухолеродные вирусы. И тут в большинстве случаев трансформацию вызывал всего один ген. Вскоре из клеток кошек, трансформированных двумя различными кошачьими опухолеродными вирусами, из лейкоз- ных мышиных клеток, перерожденных под действием вируса лейкоза мышей, и из клеток цыплят, ставших опухолевыми под действием другого вируса кур, отличного от RSV, — из всех из них был выделен продукт работы этих вирусных генов. И во всех случаях им оказался фермент протеинкиназа. Конечно, протеинкиназы из разных вирусов отличаются друг от друга. Они скорее напоминают ферменты тех клеток, которые заражаются вирусом данного типа. Поэтому возникло предположение, что гены этих ферментов были когда-то похищены из клеток опухолеродными вирусами. Вирусы, как водится, встроились некогда в клеточный геном, а выходя, прихватили с собой некоторые гены. Поэтому если ген протеинкиназы принадлежит клетке и находится под ее контролем, то ничего плохого он не делает. Когда же он возвращается в клетку вместе с вирусом, то клетке он уже не подчиняется и работает как хочет. Вероятно, в результате такой бесконтрольной активности гена «сарк» и случается опухолевая трансформация. Итак, все эти выдающиеся достижения давали онкологии на вопрос «что?» ответ — «протеинкиназа». Вторая и наиболее важная сторона дела — ответить на вопрос «как?» Как она функционирует в опухолевых клетках, как заставляет их вести себя именно как опухолевые? Если найдется ответ на этот вопрос, тс можно уже будет думать о том, как вернуть клетку к нормальному состоянию. Для того чтобы проследить всю цепь злокачественного перерождения, нужно найти мишень, в которую целится вирусная протеинкиназа. Но где может быть эта мишень? Скорее всего в мембране клетки, ведь именно мембрана определяет контакт клеток с соседями, воспринимает команды организма, регулирует прикрепление клеток в тканях. Поэтому, когда Марк Спектор и Эфраим Рэкер обнаружили, что протеинкиназы портят мембранный фермент АТФазу именно в опухолевых клетках, всем стало ясно: вот оно... Окончательно рассеяла сомнения другая работа тех же авторов («Journal of Biological Chemistry», 1980, т. 253, с. 5504). У протеинкиназ, регулирующих активность фермента АТФазы, обнаружилась отличительная особенность: они прикрепляют фосфат к молекуле фермента в строго определенном месте — только к аминокислоте тирозину. Но к тому времени было уже известно, что протеинкиназы опухолевых вирусов фос- форилируют в белках тоже только тирозин! Все стало на свои места, и взорам представилась давно ожидаемая «Единая теория рака». Вирус заражает клетку и вносит в нее ген «сарк». На гене синтезируется протеинкиназа, она фос- форилирует тирозин в следующей про- теинкиназе и тем самым активирует ее. Та — следующую, и как результат работы этого каскада протеинкиназ фос- форилируется мембранная АТФаза, что резко меняет ее работу, а в итоге изменяется вся энергетика клетки. Конечно, у здания теории еще не хватало шпиля. Неясно было, как плохая работа АТФазы и переход на гликолиз ведут к злокачественной трансформации. Нельзя, конечно, исключить, что одновременно фосфорилируются и другие важные белки мембраны и тем вносят свой вклад в трансформацию клетки. Но несмотря на множество неясностей, 60
Abstracts of papers presented at the meeting on RNA TUMOR VIRUSES May 20—May 24,1981 6-SUBUNIT NaVATPase Cold Spring Harbor Laboratory Cold Spring Harbor. New York Каскад прптеинкнназ, связывающий работу вирусного гена с изменениями в мембранной АТФазе, был вынесен на обложку сборника докладов, представленных на симпозиуме в Колд Спринг Харбор главное было сделано: протянута логическая цепь от момента заражения клетки опухолеродным вирусом до нарушения свойств мембраны. Значение открытия понимали многие. Лекцию Рэкера в Национальном институте здоровья пришли послушать две тысячи человек! В конце мая 1981 г. Спектор выступил в Мекке молекулярных биологов на симпозиуме в Колд Спринг Харбор. Молодому аспиранту дали беспрецедентно большое время на доклад. Более того, как сообщил журнал «Nature» A981, т. 293, с. 93), доклад передвинули с утра на вечер, чтобы его не «поджимали» другие лекции. Правда, Спектору пришлось нелегко. На симпозиум съехались выдающиеся специалисты, и их интересовали не только результаты и выводы, но и мельчайшие подробности экспериментов. На некоторые такие вопросы у докладчика ответа не нашлось. Это вызывало сомнения, но — туманные. «Слишком уж все гладко», — замечали скептики. И все-таки Спектор все равно остался доволен. Да и как быть недовольным, если один из маститых участников симпозиума заявил, что если работа окажется верной всего лишь наполовину, то и тогда она может быть названа выдающейся. «Я буду доволен и двадцатью процентами», — пошутил в ответ Спектор. Доклад стал гвоздем сезона, каскад протеинкиназ украшал обложку напечатанного заранее тома с тезисами докладов, представленных на симпозиум. Тем временем многие биологи меняли направление работ, чтобы принять участие в «финальной гонке за раком». Важно было выяснить, есть ли в мембране клетки другие мишени для каскада протеинкиназ, берущих начало в зловещем гене с<сарк», помимо АТФазы, обнаруженной Рэкером и Спектором. Основная трудность заключалась в том, что в клетке много своих собственных протеинкиназ, которые фосфорилируют самые разные белки, и поэтому надо было всякий раз выяснять, похожа ли изучаемая протеинкиназа на вирусный фермент. Задача непростая; и вместо того, чтобы очищать и идентифицировать вещества, исследователи просто посылали свои реагенты Спектору или приглашали его в лабораторию для анализа. Опыты были сложные, и часто они получались хорошо только у одного Спектора. Это мало кого удивляло, ведь его талант экспериментатора был уже общепризнан. В том же Корнеллском университете, в отделе биохимии, работал в это время Фолкер Фогт — специалист по онкоген- ным вирусам. Он был знаком со Спектором уже с апреля 1980 г. Дело в том, что свои знаменитые исследования Спектор выполнил на опухолевых клетках только одного типа. Естественно, нужно было подтвердить их и на других клетках. У Фогта имелась богатая коллекция культур нормальных и трансформированных клеток, поэтому Рэкер обратился к нему. Вместе с дипломником Фогта Б. Пепинским Спектор показал, что все злокачественно трансформированные клетки содержат фосфорилиро- ванный вариант АТФазы, а все нормальные клетки — нефосфорилированный. То есть подтвердили то, что было обнаружено ранее. Это было так здорово, что Фогт решил примкнуть к этим работам. Одним из методов распознавания веществ, которым пользовались в этих опытах, была иммунопреципитация (преципитация — выпадение в осадок). Специальная сыворотка, полученная из крови кролика, точно узнавала АТфазу и связывалась с нею. Благодаря этому можно было отделить фермент от других многочисленных белков клетки. Комплекс АТФаза с сывороткой разру- 61
шали и выявляли АТФазу с помощью электрофореза в геле. Белки разделяются в геле в соответствии с их размером. Метод этот очень точный, и если сыворотка против АТФазы связывается с каким-то неизвестным белком, то можно почти наверняка утверждать, что этот белок либо сама AT Фаза, либо ее ближайший родственник. Когда Фогт принял участие в экспериментах своих младших коллег, то он обратил внимание, что иногда иммуно- преципитация не получается. В этом не было ничего странного — любые опыты, а тем более такие сложные, время от времени не получаются. Было бы вполне естественно, если бы Фогт махнул на это рукой. Но исследователь отличался «занудством» и практически все лето 1980 года посвятил тому, чтобы понять, почему же иммунопреципита- ция не всегда удается. Ничего он так и не понял, но решил, что не может подписаться под работами вместе со Спектором и Пепинским. Впрочем, он не препятствовал своему дипломнику продолжать работу со Спектором. Молодые люди трудились по 17 часов в сутки и часто оставались в лаборатории на ночь. Пепинский хорошо умел ставить иммунопреципитацию, и Спектор в нем нуждался. В начале 1981 г. были получены новые громкие результаты, подтверждающие схему Рэкера — Спектора. Результаты касались мышиного вируса саркомы Молони. Геном этого опухолеродного вируса был уже несколько лет как проанализирован, в нем выявлен ген, ответственный за злокачественную трансформацию. Однако белок, закодированный в этом гене, изучен еще не был. И вот Спектор сообщил, что этот малоизученный белок образует комплекс с сывороткой к одной из протеинкиназ открытого им каскада. Другими словами, белок почти наверняка оказывался родственным одному из ферментов каскада. И впрямь получилось, что способность фосфорилировать другие белки — общее свойство всех продуктов трансформирующих генов в самых разных опухолеродных вирусах. Против соблазна поработать с такой системой устоять было невозможно, и Фогт решил окончательно все бросить и заняться протеинкиназами. Для начала он принялся воспроизводить опыт с белком из вируса саркомы Молони. Им- мунопреципитация не получилась: сыворотка, узнававшая протеинкиназу из каскада, не образовывала комплекс с этим белком. Сделал еще раз — тот же результат. Фогт был в отчаянии, повторялась прошлогодняя история с АТФазой. Не получались опыты, которые с легкостью выходили у соседей этажом ниже. На этот раз Фогт решил не отступать. Он послал своего дипломника к Спектору повторить тот же опыт. Через два дня Пепинский появился, неся гель, на котором был ясно виден нужный белок, узнанный сывороткой. Сомневаться в выводах не приходилось. Фогт, правда, попросил оставить у себя гель, чтобы проверить, где расположена фос- форилированная протеинкиназа. Но это было сделано скорее для проформы. Белок, который интересовал Фогта, был помечен. Чтобы пометить нужный фермент, в питательный раствор для клетки вводили вместо обычного фосфора радиоактивный фосфор-32. Таким образом, фермент был фосфорилирован радиоактивным фосфором. За этой меткой и хотел последить Фогт. Хотя и без энтузиазма, но Спектор разрешил отдать свой гель с белками. Раньше он сам полностью делал анализ. Фогт вернулся в лабораторию, подошел к счетчику радиоактивности и — застыл ошеломленный. Интересовавший его белок действительно показывал радиоактивность, но это был не фосфор-32! Радиоактивность исходила от атомов иода-131! Этим изотопом часто пользуются экспериментаторы, им легко можно пометить любые белки. Но в данных опытах иод вообще не применялся! Тогда откуда же он появился? Механизм подлога Фогт понял сразу. Достаточно было заранее подобрать белок, молекулярный вес которого совпадал с проте- инкиназой, добавить его в смесь, разделить в геле — и «подставное лицо» занимало то самое место, которое было положено искомой протеинкиназе. Правда, пометить такой белок фосфором сложно, и метку пришлось брать другую. Зато при анализе смеси белков радиоактивность обнаруживалась именно там, где нужно. Потрясение сменилось у Фогта возмущением. Не сказав никому ни слова, он ушел домой. Позднее в интервью корреспонденту журнала «New Scientist» Фогт вспоминал: «Я был совершенно подавлен. Все это казалось мне кошмаром. Я решил никому сразу ничего не говорить — ведь решалась карьера многих, может быть, и моя. Дома я весь день обдумывал, что делать. Потом отправился к Рэкеру и все ему выложил. Рэкер не усомнился в подлоге, но не мог сразу поверить, что вранье все: от начала до конца. На следующий день мы с ним встретились с Марком. Мы думали, он скажет «виновен», но этого не случилось. Марк не стал спорить с тем, что белок иодирован, но утверждал, что сам он этого не делал и как это случилось, понятия не имеет». 62
Перед Рэкером встал вопрос: с какого момента в работе все неверно? Каким опытам верить, а каким нет? Надо было начинать сначала. Он дал Спектору четыре недели, чтобы приготовить образцы АТФаз и протеинкиназ из нормальных и опухолевых клеток и отдать их из рук в руки ему, Рэкеру, — он будет проверять все сам! Спектор даже улыбнулся: «Какие четыре недели, достаточно и двух!» Однако пришлось возиться дольше. Лишь с четвертой попытки был выделен чистый препарат AT Фазы и одна протеинкиназа, фосфорилирующая тирозин. Материала было всего на два опыта. Фосфорилировалась ли AT Фаза в этих проверочных опытах — неизвестно, но по завершении экспериментов Рэкер велел Спектору убираться вон и никогда больше не Переступать порога лаборатории... Научная карьера блестящего студента закончилась. В начале сентября прошлого года он забрал свою диссертацию и для науки ушел в небытие. Остался старый профессор у развалин того, что должно было стать вершиной его карьеры. Его последние публикации — это письма в журналы «Science» и «Cell» в 1981 г. с отречением от всех результатов. Письма, правда, составлены крайне осторожно. Рэкер пишет, что не сомневается в верности концепции в целом и в том, что отдельные элементы каскада протеинкиназ существуют. Но подвергает сомнению лишь точность некоторых опытов. Тем не менее статью для сборника докладов на симпозиуме в Колд Спринг Харбор он забрал целиком, пообещав написать другую. Говорят, что он проводит по многу часов в лаборатории, проверяя старые опыты и уже подтвердил правильность результатов с АТФазой. Вроде бы и впрямь в опухолевых клетках у нее фосфори- лирован тирозин. Но все это слухи. На сегодняшний день установленными можно считать только те факты, которые были известны до работ Рэкера и С пек- тора. Картина, конечно, остается по-прежнему удивительной: ген опухолеродного вируса, заставляющий клетки стать опухолевыми, кодирует один-единственный белок — протеи^киназу. То есть присоединение фосфора к одному или нескольким белкам делает клетку рпухо- -. левой. Однако провалился важный^Мос- тик, увязывающий фосфорилирование, проводимое этим ферментом, с изменениями в клеточных мембранах. Вновь стало непонятно, что же такое важное фосфорилирует протеинкиназа, если наступают столь катастрофические последствия. Недавно появились сообщения, что мишень вирусных протеинкиназ — это элементы внутриклеточного скелета. Все это к Рэкеру отношения уже не имеет и от критики не спасает. «Я думаю, что он поверил Спектору потому, что слишком этого хотел», — сказал про Рэкера один биохимик. «Рэкер очень уважаемый ученый, но почему-то он отложил свой скептицизм в сторону», — вторит другой. Руководство Национального ракового института образовало специальную комиссию, которая должна пересмотреть все субсидии, которые Рэкер получает на исследования. Один комментатор заметил: «Если это подделка, то очень умелая и осторожная, с большим размахом. Это тебе не подкрашивание мышей». Да, конечно, в истории с Уильямом Саммерлином с первого взгляда все было проще. Молодой американский биолог убеждал тогда и убедил научный мир в том, что проблема пересадки тканей решена*. Достаточно лоскуток кожи черных мышей подержать в культуральной среде вне организма (in vitro), как ее легко можно пересадить белой мыши и трансплантат не отторгается. Попался Саммерлин на том, что вовсе не пересаживал черную кожу белой мыши, а просто подкрашивал черным фломастером белую шерсть реципиента. История эта случилась в 1974 г. Сейчас Саммерлин — практикующий дерматолог в глубоком захолустье в штате Луизиана и, казалось, забыт навсегда. Но нет. Постепенно выясняется, что концепция была, вероятно, правильной. И хотя Саммерлин действительно жульничал, но само явление, возможно, существует. В опытах на животных, как пишет журнал «New Scientist», наметились успехи по пересадке кожи, участков поджелудочной железы, щитовидной железы, и все трансплантаты были проведены через стадию in vitro. Успехи могли бы быть и больше, если бы... не Саммерлин. Какое учреждение даст теперь деньги на дело, которое уже обернулось скандалом? Да и способные исследователи не торопятся идти этой скомпрометированной дорогой. Даже из серьезного журнала «Nature» на одну из этих представленных работ пришла рецензия, в которой /.редакция соглашалась со всеми выво- '-;„ '"■: $ам.И' статьи, но единственным веским * возражением было: «Кто же теперь в это поверят?» Не такова ли будет и судьба «протеин- киназной теории» рака? П. КАТИНИН * См. «Химию н жизнь», 1975, № 4. — Ред. 63
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ХИМИЧЕСКИЕ ПРОФЕССИИ Тот, кто варит стекло Стеклянными бусами сегодня никого не удивишь. При этом надо добавить — современными бусами. А теми, что изготовлены в глубокой древности? Например, бусы египетской царицы Хатшепсут, жившей три тысячи четыреста лет назад, были изготовлены чрезвычайно искусным мастером: на каждой бусине иероглифами начертано имя царицы. Надо ли говорить о том, что в Древнем Египте эти бусы были воистину царской драгоценностью? Долгое, очень долгое время стекло и изде- В выпуске: Тот, кто стекло варит Восстановите | шпаргал Пузырь на свет Гроза ку идет на утренней 1 звезде тоупорное, сверхпрочное или особо прозрачное. Свойства стекла определяются в первую очередь составом шихты, в которую в разных пропорциях входят песок, сода, известь и другие добавки. Для варки каждого сорта стекла разработаны определенные технологические режимы — температура, продолжительность процесса. Соответственно и печи используются разные — одно дело печь для варки листового стекла, высотой с трехэтажный дом, а другое дело маленькая индукционная печь для варки особо чистого стекла. Современный стекловар работает в специальном помещении у пульта управления, на котором расположены индикаторные лампы и самописцы, рукоятки и кнопки. Следя Журавлик. Стеклянная скульптура. Автор К). П. Сергеев
X X X я X * лия из него были редкостью, ценились на вес золота. Тайны стеклоделия тщательно охранялись мастерами и передавались из поколения в поколение. Сейчас же производство стекла стало одной из отраслей промышленности, а профессии стекловара учат так же, как, скажем, профессии металлурга или нефтяника. Стекло перестало быть предметом роскоши. Трудно представить себе современный дом без застекленных окон. Привычной стала стеклянная посуда. Из стекла делают линзы микроскопов, телескопов и других точных оптических приборов. Из стекла делают лабораторные приборы и детали промышленных химических установок. И для каждой цели нужно стекло особого сорта: жаростойкое или кисло- за показаниями приборов, стекловар тут же, не отходя от пульта, может дать команду исполнительным механизмам изменить режим варки стекла. Казалось бы, что тут такого? Выучил инструкцию — и за дело... Не тут-то было. Если мастер будет слепо следовать инструкции, он вряд ли сможет изготовить даже простое стекло: в нем либо появятся газовые пузырьки, либо останутся непрозрачные частички шихты. А все это — брак. Стекло — очень капризный материал, и никакие приборы не могут заменить опыта, искусства, чутья. Мастер должен в буквальном смысле слова чувствовать стекло — чувствовать время, чувствовать температуру. Только тогда из печи будет выходить продукция отличного качества. Профессия современного стекловара осталась глубоко творческой, такой же, какой она была сотни и тысячи лет назад. Только современные приборы и механизмы сделали труд стекловара более легким и интересным. И. ИОНЧВННОВА Где готовят стекловаров 171110 Вышний Волочек Калининской обл., пос. «Красный Май», завод «Красный Май», Профтехучилище № 24. 242630 Дятьково Брянской обл., среднее городское профтехучилище № 14. 601550 Гусь-Хрустальный Владимирской обл., Ведомственная школа Минстройматериа- лов СССР Восстановите шпаргалку В школьном коридоре после химической олимпиады найдены две разорванные шпаргалки, на которых остались только правые части уравнений реакций. Восстановите эти уравнения, допуская, что некоторые коэффициенты поставлены неправильно. (Решения — на стр. 66) ПЕРВАЯ ШПАРГАЛКА i *Щ'+Л>: ВТОРАЯ ШПАРГАЛКА ** ———^
ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ Пузырь идет на свет Вам случалось, наверное, видеть вазы для цветов, сделанные из прозрачной пластмассы. Такая ваза состоит из конического сосуда с дном и конической же подставки без дна, которая нам и нужна. Назовем ее футляром. Кроме футляра для наших опытов понадобятся: 1) мелкая обеденная тарелка; 2) стеклянная пластинка, которой можно плотно прикрыть футляр; 3) длинная соломинка или пластмассовая трубочка, способная соломинку заменить; 4) пенящийся раствор, приготовленный из шампуня для мытья головы и воды, взятых в соотношении 1:4; 5) свеча. Налейте в тарелку немного мыльного раствора и поставьте в нее футляр узкой частью вверх. Тарелку с футляром отнесите к окну — так, чтобы солнечные лучи освещали только половину поверхности раствора (см. рисунок). Теперь выдуйте с помощью соломинки или пластмассовой трубочки на середине тарелки небольшой пузырь и прикройте отверстие футляра стеклянной пластинкой. Если солнце греет достаточно сильно, то пузырь начнет двигаться от теневой стороны тарелки к освещенной и через несколько минут достигнет ее края. А теперь изменим условия опыта. Поставим тарелку в стороне от окна — там, где она равномерно освещается рассеянным светом. Воду в тарелке нужно сменить, а футляр обтереть полотенцем изнутри и снаружи. Поставим на расстоянии 5 см от края тарелки огарок свечи высотой около 4 см. С какой бы стороны ни ставилась свеча, пузырь все равно поплывет к ней. Почему же он всегда идет на свет? Вероятно, потому, что источник света — это одновременно и источник тепла. С освещенной стороны тарелки водяные пары и нагретый воздух, находящиеся в футляре, движутся в сторону тени. А в нижней части футляра воздух перемещается в обратном направлении — к солнцу или свече. То есть конвекционные потоки, совершенно сходные с теми, которые возникают около любой печки или отопительной батареи, и гонят пузырь навстречу свету. П. КАНАЕВ Восстановите шпаргалку (условия — на стр. 65) ПЕРВАЯ ШПАРГАЛКА N20+H2 = N2 + H20 fNH4N02 = N2 + 2H20 \N2H4 + 02 = N2 + 2H20 4NH3 + 302 = 2N2 + 6H20 4HN03 = 4N02 + 2H20 + 02 10HNO3 = 4N02 +5H20 +802 + N20 + 2N2 NOCI + H20 = HN02 + HCI N02CI + H20 = HNOg + HCI HN02 + NH4CI = N2 -j- 2H20 + HCI HN02 + N02 = HN03 + NO ВТОРАЯ ШПАРГАЛКА 3Fe + 4H20 -Fe3O4+4H2(<580°C) Fe+H2O = FeO+H2(>580X) 3Fe(OHJ = Fe304 +H2 + 2H20 2FeCI3+Cu = 2FeCI2+CuCI2 FeCI2+H2 = Fe + 2HCI 6Fe203=4Fe304 +02 Fe(COM+H2S04=FeS04+H2 + 5CO 4Fe(HC03J + 2H20 + 02 = 4Fe@HK+8CO2 4K2FeO4 + 10H2O=8KOH+4Fe(OHK + 3O2 2FeS04=Fe203+S02+S03 Т. МАХМУДОВ
ЧТО I ОВОГО В W4IJ Гроза на утренней звезде Можно ли представить себе лето без грозы? Едва ли. Блещут молнии, гремит гром, хлещут потоки ливня, после которого легче дышится и спадает летний зной,— разве можно не любить это замечательное явление природы? Но грозы не проходят бесследно: во время мощных электрических разрядов в атмосфере протекают многочисленные химические реакции, в результате которых образуются озон, окислы азота, аммиак. Считается, что именно удары молний породили на Земле органические вещества, послужившие исходным материалом для биологической эволюции. А как обстоит дело с грозами на других планетах? Например, на Венере, поверхность которой сплошь покрыта слоем облаков, плавающих в мощной атмосфере, состоящей из углекислого- газа. Логично предположить, что молнии здесь должны сверкать вовсю. Но как это предположение проверить? Ведь вспышку молнии не разглядеть даже в самый мощный телескоп... Возможность непосредственно заглянуть под облачный покров утренней звезды дала человеку современная космическая техника: в конце 1978 года приборы, размещенные на борту межпланетных автоматических станций «Венера-11» и «Венера-12» впервые в истории науки позволили обнаружить электрические разряды в атмосфере другой планеты. Во время спуска в атмосфере и после посадки на поверхность «Венера-1 1» зарегистрировала электрические разряды, частота которых доходила до тридцати в секунду. Расчеты показывают, что если молнии на Венере станут сверкать еще чаще, то их можно будет увидеть и с Земли. Не в этом ли состоит разгадка не раз наблюдавшегося свечения ночного полушария Венеры? Однако столь высокая грозовая активность на Венере не постоянна: станция «Венера-12», совершившая посадку в том же районе четырьмя днями раньше «Венеры-11», отметила всего лишь две группы электрических импульсов. Конечно, гроза на Венере не похожа на земную. Поскольку атмосфера утренней звезды раскалена до 500°С, во время грозы здесь дождик не идет. Кроме того, космические станции зарегистрировали одно странное явление: они отметили значительное увеличение напряженности электрического поля на высоте около десяти километров от поверхности. Облаков здесь уже нет (нижняя граница облачного слоя Венеры находится на высоте около 50 километров), и поэтому было неясно, что тут может служить источником электрических разрядов. Необычное усиление электрической активности атмосферы было зарегистрировано примерно на тех же высотах и зондами американской станции «Пионер-Венера», совершившими посадку в четырех различных районах планеты. Причина этого загадочного явления стала проясняться после того, как с помощью радиолокационных наблюдений были получены сведения о рельефе поверхности Венеры. Когда карту рельефа сопоставили с расположением электрически активных областей, то оказалось, что грозовые разряды обычно регистрируются вблизи вулканов. Значит, грозы на Венере связаны с извержениями и облака не имеют к ним никакого отношения. Это подтвердила и автоматическая станция «Венера-13», совершившая в марте этого года посадку неподалеку от одного из вулканических районов утренней звезды и зарегистрировавшая особо сильные электрические разряды. ...Грозы, бушующие в атмосфере Венеры, вызывают в ней многочисленные химические реакции. И как знать, может быть, именно сейчас на этой планете происходят процессы, приведшие миллиарды лет назад к возникновению жизни на Земле? Г. БУРБА
Из воспоминаний Доктор химических наук М. А. ИЛЬИНСКИЙ РУССКИЙ АЛИЗАРИН Попытки создания самостоятельной красочной промышленности в России следует отнести к середине 70-х годов прошлого столетия. Как ни странно, попытки эти начались с такого сложного для того времени продукта, как ализарин. Инициатором нужно считать П. П. Соловьева, энергичного молодого химика- колориста с высшим образованием (окончил Петербургский технологический институт и Цюрихский политехникум). Получить согласие консервативного отца, фабриканта в г. К и ржаче, чтобы перейти на крашение искусственным ализарином, стоило Соловьеву долгих трудов. На московском рынке того времени товар, окрашенный искусственным ализарином, считался менее прочным по отношению к стирке, носке и солнечному свету. Для искусственного продукта придумано было название «разорин». В конце концов Соловьев, поддерживаемый своим школьным товарищем, тоже химиком-колористом, Н. А. Би- вановым, настоял на своем, и с 1873 года фабрика Соловьева, первая в России, начала красить кумач и пряжу искусственным ализарином, а с 1874 начато было производство искусственного ализарина в Киржаче. Почти одновременно с Соловьевым двумя швейцарцами, В. Бин дером и К. Беме, под Москвой, в селе Лобанов- ка Богородского уезда, была оборудована маленькая фабрика искусственного ализарина. Несмотря на сравнительно высокую пошлину на ввозимый ализарин, дела фирмы Биндер и Беме нельзя было назвать блестящими. Необходимо учесть, что дымящая серная кислота в виде 45%-ного олеума ввозилась в то время по дорогой цене из Богемии в тонких жестяных бидонах по 50 кг брутто с большими потерями на утечку при длительном летнем транспорте, оплачиваемыми потребителями. Цена на каустик в 80—90-х годах держалась под Москвой на уровне 2 руб. 50 коп.— до 3 руб. за пуд; на купоросное масло 90 коп.— 1 руб. за пуд (в Германии 2 руб. за 100 кг). Намного дороже заграничного обходилось и топливо, а также необходимые для производства материалы — железо, чугун. Для примера укажем, что чугун ный котел, цена которому в Германии была 300 марок, в Москве обходился (отлитый в России или вывезенный из Германии) в 900 руб., то есть в 6 раз дороже. Вообще русские фабриканты того времени придерживались принципа, по которому товар отпускался по той цене (с незначительной скидкой), по которой в данный момент обходился соответствующий заграничный товар, включая, кроме пошлины, транспорт и другие накладные расходы. Таким образом, если каустик, вырабатываемый на Урале или на Донсоде, стоил в Москве 3 руб., то тот же каустик в Риге, несмотря на повышенные расходы по транспорту, обходился на 20—30 коп. дешевле (разница провоза от Риги до Москвы), то же и с чугунным литьем. Котел, отлитый на Урале, стоил в Риге и Либаве дешевле, нежели в Москве. Одно время, в начале 80-х годов, вследствие заключения ализариновой конвенции цены на ализарин несколько повысились; но конвенция эта продолжалась лишь короткое время, и фирма Биндер и Беме вследствие денежных затруднений прекратила выработку ализарина, передав метод производства товариществу мануфактур Л. Рабенека в Щелкове, где и был оборудован новый ализариновый завод с годовой производительностью в 100 т F000 пудов), считая на сухой ализарин. Весной 1889 года Карл Беме вышел по болезни из состава служащих фабрики и уехал к себе на родину. Остался один Биндер. Выбор заместителя Беме после длительных безрезультатных поисков химика, уже знакомого с ализариновым производством, пал по рекомендации профессора Либермана на меня, до того времени никакого опыта в ализариновом деле не имевшего. 68
Работа на фабрике Рабе не ка начиналась в 6 утра и с некоторым перерывом (полчаса на утренний, полчаса на вечерний чай, час на обед) продолжалась до 8 вечера. Производство велось непрерывно. Так как химика ночной смены не было, то химика дневной смены, жившего при фабрике, очень часто будили ночью с разными пробами и требованиями каких-либо неотложных разъяснений. Сульфирование антрахинона производилось в чугунных открытых котлах с мешалкой, прикрытых лишь с задней части жестяной крышкой, соединенной вытяжкой с дымовой трубой. Олеум выливался на антрахинон из бидонов вручную. По окончании заправки накладывался передний полукруг крышки. Нагревание производилось через рубашку, отчасти паром (для синих марок), отчасти (для желтых марок) на масляной бане. Заправочная нередко была полна дыма, и надо было специально акклиматизироваться, чтобы выдерживать подобную атмосферу. Охотников работать в «дымной» было не много, к тому же здесь нужна была добросовестная и сознательная работа и железное здоровье. Такое положение настоятельно требовало оздоровления заправочной. Мною был построен резервуар, из которого олеум спускался в котлы по трубам; улучшена вентиляция помещения. К началу 90-х годов Рабенек построил свой контактный завод олеума. Исходным продуктом была сера. Этот завод, после ряда усовершенствований и расширений с переходом на колчедан, продолжал работать вплоть до ликвидации фирмы Рабенека. Советские инженеры подвергли этот завод, как известно, полной реконструкции и еще более расширили производство. В начале мая 1891 года при пуске завода после весеннего перерыва выход ализарина неожиданно понизился. Вместо 103—104 частей ализарина, как это было до перерыва работ в течение ряда лет, из 100 частей антрахинона стало получаться 85—88 частей красителя, т. е. на 15—20% ниже нормы. Никаких перемен в ходе выработки, как и в качестве подсобных материалов, произведено не было. Под подозрением оставалось лишь качество исходного антрахинона, так как после перерыва в работу была взята новая, доставленная из-за границы партия. Как бы там ни было, такой недочет в выходах, к тому же с ухудшением качества получаемого ализарина, грозил полным срывом производства, и дело сразу приняло очень серьезный оборот. Ликвидация этого прорыва потребовала трех недель усиленной работы и привела к открытию ртутного катализа при сульфировании антрахинона. Работы с 50 г антрахинона из новой, только что взятой в работу партии в опытных сульфурационных котелках и автоклавах со взятыми из производства олеумом, содой, известью и каустиком давали, согласно с выходами в фабричном масштабе, от 42 до 42,5 г ализарина, тогда как 50 г антрахинона старых партий (образцы хранились в лаборатории) в тех же условиях работы давали нормально от 51,5 до 52 г ализарина. Было ясно, что причина снижения выходов — измененное качество антрахинона. По внешнему виду, зольности, точке плавления и анализам на содержание чистого антрахинона продукт новой партии ничем не отличался от старого. На наше заявление поставщик антрахинона, фирма Ведекинд, ответил, что антрахинон отвечает всем требованиям образца, принятого нами за норму, и поэтому причину понижения выходов на ализарин мы должны искать у себя. В подтверждение был приложен результат анализа, выполненного в лаборатории Фрезениуса в Висбадене, согласно которому качество антрахинона являлось вполне нормальным. Для нас стало, таким образом, очевидно, что причина пониженных выходов должна лежать в каких-нибудь минимальных каталитических примесях. Но каких? Кристаллизация из органических растворителей не привела к положительным результатам. Безрезультатной оказалась и обработка отравленного, как мы его называли, антрахинона щелочами. Равно не изменило ядовитого характера продукта и нагревание с разбавленной серной кислотой. При растворении в купоросном масле и выделении продукта выливанием на воду получался антрахинон, продолжавший давать плохой выход ализарина. Может быть, каталитическая примесь находилась в виде основания, сульфат которого подобно сульфату бензидина нерастворим в воде? В таком случае не удастся ли удалить ядовитое основание в виде растворимого хлоргидрата обработкой продукта соляной кислотой? Действительно, результат отварки с разведенной соляной кислотой превзошел все наши ожидания. 50 г обработанного таким образом антрахинона стали давать не 42—42,5 г, как до обработки соляной кислотой, а 53—53,5 г ализарина, т. е. на 3,5—4% выше обычной старой нормы. Качество ализарина было первоклассное. Результат этот показал, во-первых, что соляная кислота обезвреживает тем или иным путем каталитически действующую примесь, во-вторых, что и доставляемый нам ранее антрахинон всегда содержал 69
в себе, хотя и в гораздо меньших количествах, ту же вредно действующую примесь. Контрольные опыты с образцами антрахинона старых доставок полностью подтвердили это предположение. После выварки с разведенной соляной кислотой образцы эти стали давать соответственно повышенный против старой нормы выход ализарина. Путь к ликвидации прорыва был таким образом найден. Незамедлительно выварка ядовитого антрахинона с соляной кислотой была поставлена в фабричном масштабе. Полученный продукт перерабатывался затем как обычно и стал давать повышенный против старой нормы выход, и притом получался краситель прекрасного качества. Несмотря на достигнутый в течение всего трех недель успех, задача не могла считаться решенной. Природа примеси оставалась загадочной; операция разварки антрахинона с соляной кислотой, фильтрование, промывка и сушка продукта удорожали производство. Дальнейшее исследование показало, что в кислых вытяжках после обработки ядовитого антрахинона соляной кислотой никакого хлоргидрата, вообще наличия какого-либо органического или неорганического соединения обнаружить не удается. В таком случае зачем же варить антрахинон с соляной кислотой, если в кислый раствор ничего не переходит? Не проще ли будет перед сульфированием или' в процессе его добавить элементы соляной кислоты в какой-либо форме, например в виде поваренной соли? Опыт оказался успешным. Первая же лабораторная заправка ядовитого антрахинона с добавлением 1 % поваренной соли дала повышенный против нормы выход на ализарин. Повторение опыта в фабричном масштабе дало тот же положительный результат. Таким образом, задача обезвреживания ядовитого антрахинона в техническом масштабе без удорожания производства была решена. Нами была послана телеграмма фирме Ведекинд и К0, рекомендующая добавление к сы- , рому антрахинону перед процессом очистки 1 % поваренной соли. Полученный из-за границы образец выработанного таким образом антрахинона давал прекрасные выходы уже непосредственно и без добавки поваренной соли. Расшифровка природы каталитически ядовитой примеси, снижавшей выхода на ализарин, заняла более продолжительное время и была закончена лишь к концу лета. Так как шансы определить ее аналитически ввиду минимального содержания этого вещества в антрахиноне были крайне малы, мы подошли к решению задачи другим путем: систематическим добавлением к антрахинону тех или иных веществ, могущих, по нашему мнению, повлиять на процесс сульфирования. Мы начали с металлических примесей, добавлением самих металлов, их окислов и солей. Железо, свинец, сурьма, олово, марганец, медь, цинк, а также окислы и соли этих металлов не оказали никакого заметного влияния на ход реакции — выход ализарина колебался лишь в пределах ошибок опытов и был вполне нормальным. Совершенно другую картину дала ртуть. При сульфировании антрахинона с добавлением 1 % ртути стали получаться лишь ничтожные количества ализарина. Из 50 г антрахинона с добавкой 0,5 г металлической ртути в среднем стало получаться 7,5—8 г загрязненного ализарина A5—16% на исходный антрахинон). Но и тут одновременное добавление 1 % @,5 г) поваренной соли обезвреживало каталитическое действие ртути, и выход получался нормальный. Постепенно было установлено, что для понижения выхода до 85—88% на исходный антрахинон, как это было при пуске завода, требуется всего 5 мг ртути на 100 г антрахинона — одна двухсотая процента! Из полученных при полном сульфировании антрахинона в присутствии ртути сульфокислот удалось выделить две различные сульфокислоты, отличные от обычных 2,6- и 2,7-дисульфокислот антрахинона. Несомненно, мы имели здесь дело с изомерными а-сульфо- кислотами антрахинона, разрушающимися при обычных щелочных плавах на ализарин. Задача, поставленная нами в начале мая 1891 года, к осени того же года была решена полностью. Причиной ликвидации прекрасно налаженного ализаринового производства фирмы Рабенек было заключение в конце 90-х годов нового, невыгодного для России торгового договора с Германией, в результате чего пошлины на красители, в том числе и на ализарин, были снижены, а на исходное сырье, в данном случае на антрахинон, повышены. Годовой баланс фирмы Рабенек за 1898 год впервые показал на ализарине 25 тысяч убытка. Этого обстоятельства было достаточно, чтобы закрыть завод. Убив конкуренцию в России, заграничные фирмы заключили ализариновую конвенцию и сейчас же подняли цены. В ГЕРМАНИИ С ликвидацией Щелковского ализаринового завода фирма Ведекинд, теряя единственного потребителя на свой антрахинон, поставлена была перед 70
дилеммой: закрыть завод или самой перейти к выработке ализарина. Ализариновое дело было в то время строго засекречено, химики на ализариновых заводах хорошо оплачивались, были связаны долголетними договорами, и свободных ализариновых химиков на биржах труда не числилось. Выбор фирмы Ведекинда пал на меня. Начиная с 1899 года я работал в Ирдин- гене, на заводе Ведекинда по договору на 3 года, возобновлявшемуся автоматически за год до окончания срока на следующую трехлетку; договору, оставшемуся в силе вплоть до момента объявления Германией войны России, в течение долгих 15 лет. Война нагрянула на нас неожиданно. После принятия Сербией австрийского ультиматума все были уверены, что до войны дело не дойдет. Но военная прусская партия знала лучше, и за два дня до объявления мобилизации вокзал и все дороги, ведущие к Ирдингену, были заняты постами. Таким образом, выехать нам с женой уже не удалось. По объявлении войны на дом ко мне явился полицейский комиссар и заявил, что бургомистр ко мне, занимавшему в городе 15 лет выдающееся положение, относится хорошо, но что он обязан взять с нас подписку о невыезде за черту города. Дня через два у меня, однако, был проведен обыск и мне предложено было письменно изложить все касающееся как лично меня, так и моих родных, с указанием на то, что за малейшее ложное показание я буду подлежать самой строгой ответственности. Тут же мне был предложен вопрос: как я смотрю на переход в прусское подданство? Ответ был: «Хотя высшее образование я получил в Германии и провел здесь много лет, я не переставал чувствовать себя русским. О переходе моем в прусское подданство не может быть и речи. Человеку же, который под внешним давлением или из-за материальных выгод отрекся бы от своего отечества, уже совсем, кажется, доверять бы не следовало». В заключение я просил для себя и жены разрешения покинуть Германию. В ответ мы получили приказание являться в полицию три раза в день — утром, в полдень и вечером. В конце ноября 1914 г. район Ирдин- гена был объявлен на усиленном военном положении, и мы с женой были высланы в г. Мюнстер в Вестфалии. В Мюнстере мне удалось получить разрешение работать при университетской лаборатории проф. Сальковского, у которого я в свое время состоял ассистентом. Из Ирдингена мне высылали из моих денег по 600 марок в месяц. Мы поселились в меблированных комнатах и обедали в ресторане. Являться в полицию нас обязали сначала по разу в день, затем два раза в неделю. Нам запрещено было удаляться за черту города. Душевное состояние было чрезвычайно тягостным: полная разобщенность с родными, невозможность получать точные сведения о сыне, по слухам, контуженном или раненом в 1915 году, наконец, возможность насильственного разлучения с женой или вынужденной работы на войну — все это привело меня к решению бежать из плена при первом удобном случае, хотя бы с опасностью для жизни. Случай этот представился нам не скоро. Не буду описывать подробности нашего побега, довольно рискованного. В ночь с 20 на 21 октября 1916 года мы с женой, перебравшись по болотам через голландскую границу, смертельно усталые, грязные и оборванные, прибыли в Роттердам, откуда через 6 недель приехали через Финляндию в Россию. После бесконечных жандармских допросов на финляндской границе и в Петрограде мы 29 ноября прибыли, наконец, в Москву, при 12-градусном морозе, в летних пальто и накидках, с несколькими рублями в кармане. Наш удачный побег из Германии был тогда сенсацией дня.'Об этом появились заметки в московской, петроградской и одесской печати. СЕРНИСТЫЙ ЧЕРНЫЙ В декабре 1920 года тогдашний управляющий Главанилом объявил мне, что с 1 января я могу считать себя свободным, так как в ближайшее время выработки ализарина и ан трах и но новых красителей не предвидится. В то время красители (конечно, в очень разбавленном сульфатом или солью виде) продавались в нэпманских лавочках, выросших как грибы после дождя вокруг Василия Блаженного. Но разные бензопурпурины, чикаго-синий и т. п. не удовлетворяли заказчиков, вы краски быстро выцветали. «Почему не заняться сернистым черным самому?» — задал я себе вопрос. И вот мы с ассистентом Буличем — целыми вечерами' за работой. Фенол, азотная кислота, сернистый натрий, каустик, сера в нужных для нас небольших количествах свободно продавались в москательных магазинах. Думаю, что читатель не посетует на меня, если я в нескольких словах постараюсь показать, как мы работали в нашей миниатюрной лаборатории в ванной комнате. Водопровод был, но пользоваться водоструйным насосом было нельзя вследствие слабого 71
и крайне неравномерного давления: стоило кому-нибудь этажом ниже открыть кран, как вода переставала идти наверх. Сосалки, воронки — все это было, но отсасывать приходилось с помощью маленького ручного насосика. Для нагревания мы с успехом пользовались керосиновыми лампами всяких размеров, от миниатюрных коридорных и кухонных вплоть до лампы «Молния». Литр воды закипал над лампой «Молния» в несколько минут. Для проведения сернистых плавов были заготовлены цилиндрики из полутора-, двух- и трехдюймовых железных трубок с причеканенными железными же днищами. Перемешивание ручное — железная трубочка с вставленным в нее термометром. Работа с такими маленькими загрузками идет чрезвычайно быстро и дает полную картину хода протекающих реакций. Вечера, проведенные мною и Були чем в нашей маленькой лаборатории, навсегда останутся в моей памяти одним из самых приятных воспоминаний. Слух о наших скромных достижениях не замедлил распространиться в заинтересованных кругах, тем более что сернистый черный Анилтреста не удовлетворял тогда по качеству текстильную промышленность. Желая провести получение сернистого черного в заводском масштабе, я осенью 1921 года принял на себя консультацию по выработке этого продукта при небольшом заводике. К началу 1923 года все нэпманские фабрички сернистого черного были ликвидированы. Забытый мир кумачей и ситцев Опубликованные здесь отрывки из воспоминаний Михаила Александровича Ильинского A856—1942) заканчиваются временем, когда ему было уже под семьдесят лет. Его творческая биография отнюдь не клонилась к закату. В 20-е годы этот неуемный человек руководил налаживанием производства красителей на Ру- бежанском заводе. А позднее — все с той же энергией — разрабатывал новый, им изобретенный способ крашения текстильных материалов, запускал производство ализарина по совсем новому, разработанному им на пороге 80-летия методу, руководил лабораторией в научном институте органических полупродуктов и красителей (НИОПиК). В 1935 году Ильинский был удостоен звания почетного академика. Химики старшего поколения помнят, как Михаил Александрович рассказывал подробности того, о чем здесь написано кратко и скромно,— о тягостях работы на Щелковском ализариновом заводе. Как будили его среди ночи со словами: «Котел бунтует!» — и бежал он в цех, откуда все расходились, становился в дверях и, следя за показаниями приборов в морской бинокль, дожидался, пока разбушевавшаяся реакция утихомирится. На этом самом «каторжном» производстве он и сделал одно из крупнейших своих открытий — обнаружил ртутный катализ в реакции сульфирования антрахинона. Прежде чем рассказать о сути этого открытия, напомним его предысторию. В 1869 г. учитель Ильинского К. Либерман вместе с К. Гребе осуществил один из тех синтезов, которые вызвали к жизни современную химическую промышленность: из углеводорода антрацена получил краситель, тождественный природному ализарину. Спустя два года ализарин уже производился в промышленном масштабе. А с 18 73 г. его начали изготовлять и в России. Купцы, заправлявшие текстильной промышленностью, восприняли новинку без особого доверия: слово «синтетический» было им незнакомо — полученный на заводе краситель называли «искусственным», а это, естественно, ассоциировалось с чем-то поддельным. Это был странный, преисполненный тайн мир дедовских кумачей и ситцев. Окрашивались они не так уж плохо — лучшие ситцы русской фабрикации сначала снашивались, а потом уж выцветали. Но науки многие из искусников-колористов не признавали. Все держалось на опыте и фирменных секретах, а трудоемкость традиционного крашения была огромной. Например, крашение тем же ализарином длилось до двух недель. «Вы- краски» — так называют образцы окрашенных тканей в текстильном деле — получались неистребимые, несмываемые, но процесс включал десятки стадий. Всевозможных замочек, отжимок, выварок и т. п. Таковы были заказчики, на которых работало новое производство. Угодить им было нелегко, и малейшие отклонения в качестве синтетического продукта могли скомпрометировать его бесповоротно. Поэтому должность цехового химика была ответственной вдвойне. Легко понять, какое волнение вызвало на этом и без того уязвимом производстве неожиданное падение выхода драгоценной продукции,— и какую неоценимую услугу хозяину оказал талантливый инженер, быстро и блестяще нашедший выход из положения. 72
По рецепту Либермана ализарин получался из суль- фокислоты, образующейся при действии олеума на антрахинон (схема 1). Антрахинон делался из антрацена (исходное сырье — каменноугольная смола). После превращения в сульфо- кислоту — сульфирования — продукт сплавляли со щелочью, и происходила чрезвычайно оригинальная реакция: на гидроксильную группу замещался не только остаток серной кислоты, но и расположенный рядом с ним атом водорода (схема 2). Таким образом, ализарин,— а именно так называется 1,2-диоксиантрахинон, продукт последнего превращения,— получался из антрацена всего в три стадии. Синтез этот, однако, выглядит просто только на бумаге. Каждая его стадия таила свои подводные камни, и на один из них едва не село производство фирмы Рабенек. Ро- + H2SQ4 SO3H + NaOH ковое влияние следов ртути, которое так блестяще обнаружил Ильинский, состояло в том, что катион этого металла катализировал сульфирование антрахинона в альфа-положение. А сульфо- кислота, получавшаяся при этом, уже не превращалась в ализарин: щелочь ее попросту разрушала. Рядовой инженер, обнаруживший подобное явление, был бы вполне удовлетворен, устранив источник затруднений на своем участке производства. Но Ильинский-то был прежде всего исследователем! Обнаружив ртутный катализ, он стал работать над тем, чтобы пристроить свое открытие к делу. И добился этого. Оказалось, что в присутствии ртути сульфирование не только идет в другом направлении, но и облегчается. Поэтому взамен одной сульфогруппы в тех же условиях в молекулу антрахинона можно вводить две (схема 3). 200-С А образующиеся изомерные кислоты тоже превращаются в ценные красители; только сплавлять их нужно не с натриевой, а с менее «суровой» кальциевой щелочью. Свое открытие в царской России Ильинский реализовать не смог. Промышленность была отсталой, да и вообще ализариновое производство под Москвой вскоре было задушено иностранной конкуренцией. Открытие ртутного катализа было далеко не единственным достижением Ильинского. Их перечень не исчерпывается и тем, о чем рассказано в опубликованных здесь фрагментах. Ильинский разрабатывал своеобразную теорию валентности, которая сейчас, конечно, представляет лишь исторический интерес, но тогда, когда она создавалась,— в начале 90-х годов прошлого века — была примечательна тем, что ее основой служило предположение о сложности строения атомов. В те времена это было «ересью», на которую решались только самые дерзкие и прозорливые умы. Несколько слов следует сказать и о сернистых красителях, которыми Ильинский занимался в начале 20-х годов. Точное строение входящих в их состав веществ не установлено до сих пор, однако эти красители отличаются простотой изготовления и дешевизной исходных веществ: берут нитрофенолы и сплавляют с серой. Естественно, что молодой республике, разоренной войной, требовались прежде всего те виды продукции, которые можно было запустить в производство немедленно, из наличного сырья. Поэтому незатейливые эксперименты, которыми изобретательный старый химик занимался в ванной комнате, имели немалое народнохозяйственное значение — нельзя же было производить текстиль без красителей! Воспоминания Ильинского были изданы в 1938 году тиражом 750 экземпляров. Книга, в которой они помещены, едва ли известна многим. Между тем и сам Ильинский, и его труды, и его воспоминания заслуживают того, чтобы потомки о них не забыли. К. БОРСКИЙ 73
\«1 Фотолаборатория . v. Главный секрет отсутствие секретов Об ЭлСПОНИрОВЛНИи И ПРОЯВЛЕНИИ ФОТОПЛЕНОК Доктор технических наук К. В. ВЕНДРОВСКИЙ И в тысячу первый раз, заканчивая проявление пленки, испытываешь нетерпение и беспокойство: что-то там получилось? А чего беспокоиться? Все процессы съемки и обработки фотопленки подробно изложены в бесчисленных руководствах, статьях и книгах. Но почему-то при тех же пленках, при тех же аппаратах у одних получаются снимки — хоть сейчас на выставку, а у других — такое, что можно показывать лишь снисходительным родственникам. Дело, видимо, в каких-то секретах фотографической техники, решает любитель и начинает читать литературу, чтобы эти секреты найти. Но чтение мало помогает, скорее запутывает: в справочниках десятки рецептов проявителей, и каждый чем-то примечателен; на упаковке пленки написано одно время проявления, а на упаковке проявителя — совсем другое; книжка рекомендует снимать в определенных условиях с выдержкой 1 /100 с, а по экспонометру получается, что нужна 1/50... ОСНОВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Разобраться в основах фототехники нетрудно. Прежде всего назовем основные величины, которые характеризуют фотопленку. Первая — оптическая плотность D, она определяет степень почернения; это десятичный логарифм обратной величины коэффициента пропускания, то есть D = lg—. Количество освещения, дейстующее на пленку, называют экспозицией Н. Это произведение освещенности Е фотоматериала во время съемки на длительность действия света t, то есть на выдержку. Основной характеристикой пленки считается зависимость плотности почернения D от логарифма экспозиции IgH. Эту зависимость называют характеристической кривой (рис. 1). Вначале она идет горизонтально — экспозиции слишком малы, пленка не реагирует на свет. Но с какого-то момента пленка начинает отвечать на увеличение экспозиции увеличением почернения. В довольно широком интервале почернение почти линейно зависит от логарифма экспозиции. По характеристической кривой определяют основные свойства фотоматериала, прежде всего светочувствительность и контрастность. Светочувствительность — это положение характеристической кривой относитель- 74
но оси IgH; контрастность — наклон характеристической кривой. Физический смысл этих понятий, по-видимому, пояснять не надо. Конечно, контрастность негатива зависит не только от пленки, но и прежде всего от объекта съемки: вид на море в туманную погоду — это одно, а ночной фейерверк — это совсем другое. В старину фотограф проявлял каждый снимок отдельно, в какой-то мере регулируя контрастность негативов. А современная фотография основана на одновременном и одинаковом проявлении большого числа снимков. ВЕРНОСТЬ РЕЦЕПТУ Положение и форма характеристической кривой, а следовательно, и характеристики пленок, зависят не только от условий их изготовления, но и от условий проявления. На рис. 2 — характеристические кривые пленки «Фото- 130» для разного времени проявления в растворе № 2 по ГОСТу 10691-63. Ясно, что в зависимости от длительности обработки свойства пленки меняются. Но обратите внимание, как невелик промежуток между кривыми, соответствующими 8 и 12 минутам проявления. Существенно перепроявить или недо- проявить пленку практически невозможно, потому что за одну-две минуты свойства пленки меняются совершенно неощутимо для любителя, а на большее время он вряд ли ошибется. Высчитывать секунды тем более бессмысленно, что длительность проявления зависит еще и от скорости перемешивания раствора, его объема, от конструкции бачка, чистоты применяемых реактивов и т. д. Всего здесь не учтешь, а возможные погрешности несущественны. Это относится не только к проявителю № 2, но почти к любому проявителю для пленки, из тех, которые называют еще мелкозернистыми. Несмотря на разнообразие рецептов, почти в любом из этих проявителей можно проявлять пленки «Фото-32» и «Фото-65» в течение 10 минут, а пленки «Фото-130» и «Фото-250» — в течение 12 минут и быть уверенным, что большой ошибки не сделаешь. В рецептурных справочниках попадаются рецепты, требующие более длительного проявления, но это уже экзотика, к тому же чаще всего бесполезная. В разное время были предложены сотни разных рецептов, но,с точки зрения конечного результата,новейшие составы очень мало отличаются от таких «ветеранов», как наш № 2, которому уже больше 40 лет. Еще старше стандартный проявитель Е ■By- jl НЫ***^ . «w~i ***** 1 Характеристическая кривая фотографической пленки Характеристические кривые пленок «Фото-130», проявленных в растворе № 2 (ГОСТ 10691-63). В довольно широком интервале времени проявления свойства фотоматериала меняются несущественно фирмы «Кодак» Д-76, который скоро будет отмечать шестидесятилетие. Единственный разумный совет, который можно дать по выбору проявителя: старайтесь придерживаться одного рецепта, одного типа пленки и одного режима, невзирая на то, что написано на упаковке пленки. Если на ваш вкус негативы будут получаться слишком контрастными, сократите время проявления на минуту-другую, и наоборот. Надо ли следить за температурой проявителя? Конечно, надо, ведь ско- 75
рость любой химической реакции, в том числе и проявления, зависит от температуры. Оптимальная температура проявителя 20°С. Но можете не беспокоиться, если она будет на градус больше или меньше. Проще говоря, обычная комнатная температура вполне подходит для проявления. Летом, когда в комнатах делается слишком жарко, можно руководствоваться простым правилом: сокращать длительность проявления на 10% на каждый лишний градус. Вот, кажется, и все основное, что необходимо сказать о проявлении. О фиксировании и говорить нечего: перенесите, когда подойдет время, пленку из бачка с проявителем в бачок с любым фиксажем и оставьте ее там минут на пять, можно и больше. На качестве снимков это никак не скажется. Обработка цветной обращаемой пленки содержит в себе больше стадий, но самым важным остается все то же первое, черно-белое проявление, к которому^ относится все сказанное выше. За исключением, понятно, рецепта проявителя и длительности обработки в нем. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ВОПРОСЫ Что-то уж слишком просто получается, скажет любознательный фотолюбитель. Выходит, любую черно-белую пленку в любом проявителе проявляй 10—12 минут, да еще за температурой почти не надо следить. Как же быть со строгими руководствами? Почему так тщательно следят за проявлением в кинопромышленности, где используются, по существу, те же пленки? Зачем, наконец, на каждом ролике проставляется определенное время проявления? Как мы уже знаем из рис. 2, изменение длительности проявления в ограниченных пределах приводит в основном к небольшому изменению контрастности пленки — интервала плотности негативов. Но интервал плотностей негатива гораздо больше зависит от интервала яркостей снимаемого объекта, чем от времени проявления. Между тем, отношение минимальной к максимальной экспозиции на пленке при съемке портрета колеблется от 1:20 до 1:50, в пейзаже без переднего плана это отношение несколько меньше — от 1:5 до 1:10, а при съемках в помещении перепады экспозиции достигают порою 1:1000. Все эти столь разные по характеру негативы нередко оказываются на одной пленке. Их печатают на бумагах разной контрастности, увеличивая экспозицию самых плотных участков и прикрывая более слабые. Кинооператор поступает иначе. Он регулирует контрастность изображения уже во время съемки, используя для создания необходимого интервала яркостей на объекте съемки разнообразную осветительную технику. Сотни эпизодов одной картины должны быть отпечатаны на одной позитивной пленке, причем ни о каких местных исправлениях не может быть и речи. Короче говоря, условия работы и требования кинопромышленности и любительской фотографии имеют очень мало общего. Что касается времени проявления на упаковке пленок, то эта маркировка адресована не столько фотолюбителям, сколько органам, контролирующим качество продукции. Предприятие, указывая на упаковке время проявления, тем самым гарантирует, что изделие отвечает стандарту. Другой стандарт очень подробно регламентирует условия испытаний пленки, воспроизвести которые в домашней лаборатории можно только случайно. Да в этом, как мы видели, и нет необходимости. Можно еще добавить, что во всем мире принято выпускать пленку каждого типа на определенное время проявления, не изменяющееся от партии к партии. Несколько лет назад такой же порядок действовал и у нас, но потом от него почему-то отказались. А разные цифры на упаковке только смущают фотолюбителя ненужными ему производственными подробностями. ФОРМУЛА ВЫДЕРЖКИ Что значит правильная выдержка? Это такая выдержка, которая позволяет получить негатив необходимой плотности. Вернее сказать, определенной плотности какого-то участка изображения, например лица человека,— остальное уж как получится. В принципе, определить правильную выдержку просто, если известна освещенность снимаемого лица и светочувствительность пленки. Есть очень простая формула, связывающая освещенность предмета Е0 с освещенностью, создаваемой его оптическим изображением в фотоаппарате Е: Е = д°.*2 , где к — знаменатель относительного отверстия объектива, то есть цифры D; 5,6; 8; 11 и т. д.), нанесенные на его оправу, р — коэффициент отражения предмета (для лица, пренебрегая оттенками, создаваемыми загаром, можно принять (I равным 0,28). После подстановки значения р форму- ла становится еще проще: Е = ", 2 ■ Пользуясь ею, легко рассчитать выдержку для пленки любой светочувствитель- 76
ности, ведь светочувствительность в единицах ГОСТа: S = гт> гДе Н — как раз та экспозиция, при которой получается оптимальная плотность изображения лица на негативе. Поскольку H = Et, не требуется математических познаний, чтобы убедиться в том, что нужна выдержка В этой формуле все, кроме освещенности Е0, известно еще до съемки. Чтобы определить освещенность, надо вооружиться люксметром, но любителю он недоступен. Вместо люксметра у любителя есть экспонометр, отличающийся от люксметра главным образом названием, меньшей точностью и тем, что к нему приделан простенький механический калькулятор, который облегчает подсчеты по последней формуле. ЛУЧШЕ ПЕРЕДЕРЖАТЬ, ЧЕМ НЕДОДЕРЖАТЬ Калькуляторы экспонометров дают выдержку с некоторым запасом, исходя из старого правила: лучше передержать, чем недодержать. Дело в том, что в полученную нами формулу, в соответствии с международным стандартом, подставляют коэффициент от 240 до 400 (по ГОСТу 9851-79 даже до 540), а не 220. Поэтому вполне исправный экспонометр может показывать выдержку с запасом в 1,1—2,5 раза. Обычно же запас не превышает 25% (коэффициент около 280). Некоторая передержка сказывается в основном на будущей плотности негатива. Это хорошо видно на рис. 3, где показана характеристическая кривая фотопленки «Фото-130», а по оси абсцисс отложены интервалы экспозиции 1:30. Отрезок А соответствует оптимальной выдержке, Б — четырехкратной, В — вчетверо меньшей, чем оптимальная. В первом случае используется линейная часть характеристики и небольшая часть криволинейного участка. При четырехкратной передержке изображение все равно остается в линейной части и поэтому тоже будет воспроизведено правильно. А вот при недодержке изображение почти целиком падает на криволинейный участок, частично туда, где фотоматериал вообще не реагирует на свет. Практически это означает, что негатив будет слишком прозрачным, малоконтрастным, с большими потерями деталей в тенях. Теперь понятно, почему лучше передержать, чем недодержать. Даже в области огромных передержек (отрезок Г) мы все еще остаемся в пределах линейного участка характеристики. А для Лучше передержать, чем недодержать. При оптимальной выдержке (А), четырехкратной (Б) и даже тридцатикратиой (Г) передержке изображение остается в линейной части характеристической кривой, а четырехкратная недодержка (В) переносит изображение в криволинейную область отрезка Г экспозиция увеличена в 30 (!) раз против оптимальной. Однако лучше этого не делать. С ростом плотности негатива растет и его зернистость. Кроме того, передержанный негатив будет очень плотным и потребует при печати увеличения выдержки раз в десять— двадцать, что вряд ли доставит любителю особое удовольствие. Наконец, надо иметь в виду, что мы нарочно взяли для примера воспроизведение объекта с небольшим интервалом яркостей. Такие сюжеты, как портрет, при рассеянном освещении, действительно, можно снимать с многократной передержкой. Можно и недодержать раза в два по сравнению с рекомендацией экспонометра. Но когда интервал яркостей объекта увеличивается, то соответственно уменьшается допустимое отклонение от оптимальной экспозиции. Поэтому злоупотреблять старым правилом все-таки не. надо. ДОВЕРИЕ И ПРОВЕРКА Итак, особая точность экспонометра нам не нужна. И если показания двух приборов несущественно расходятся, им обоим вполне можно доверять. Но до каких пределов? Как убедиться, что экспонометр отсчитывает выдержку с достаточной для наших целей точностью? Очень просто. Экспонометр, предназначенный для измерений освещенности, легко проверить, направив его на горящую в полуметре от прибора стоваттную лампочку. Если прибор исправен, он должен показать для плен- 77
ки чувствительностью 130 ед. ГОСТа выдержку 1/15 секунды при относительном отверстии f/4. Экспонометры, предназначенные для измерения яркости объекта (в частности, все экспонометры, встроенные в фотоаппараты), проверяют иначе. В полуметре от стоваттной лампочки помещают лист белой бумаги. Направленный на бумагу экспонометр должен показать выдержку раз в пять меньше, чем в предыдущем случае. Обе проверки весьма грубые, но для практических целей достаточные. Если показания экспонометра будут отличаться от ожидаемых не более чем в полтора раза, то на такие отклонения можно махнуть рукой. Если разница больше, лезть в прибор не следует,— вероятнее всего, это плохо кончится. Проще считать в дальнейшем светочувствительность своей пленки несколько иной, чем обозначено на обертке. Если, например, экспонометр рекомендует выдержку не 1/15, а 1/30, считайте, что ваши пленки в два раза менее чувствительны, чем указано на упаковке, и соответственно настраивайте калькулятор. ОСВЕЩЕННОСТЬ ИЛИ ЯРКОСТЬ! Напомним, кстати, как пользоваться экспонометром. Этим прибором измеряют или освещенность предмета, или его яркость. Многие модели позволяют измерять и то и другое. Если экспонометр работает в режиме замера освещенно- стей, то его направляют от объекта съемки в сторону фотоаппарата. Вообще, измерение освещенности — наиболее простой и надежный метод. Профессиональные фотографы и кинооператоры только им и пользуются. Определение выдержки методом измерения яркости требует несколько большего внимания. Большинство экспонометров имеют довольно широкий угол зрения и дают выдержку, исходя из средней яркости снимаемой сцены. Чаще всего этого достаточно. Но когда в кадре перепады яркости очень велики, средняя величина может подвести. Например, средняя яркость портрета на фоне неба или снега будет сильно отличаться от средней яркости того же портрета на черном фоне. В подобных обстоятельствах часто подносят прибор прямо к лицу. Однако экспонометры- яркомеры откалиброваны так, что при замере яркости лица они дают передержку в полтора-два раза. Это надо учитывать. А что делать, если экспонометра нет? Запомнить, что солнечным днем на открытом месте пленка «Фото-65» требует выдержки 1/100 секунды при f/11- В тени или в пасмурную погоду под открытым небом выдержка раз в десять больше. Предсказывать выдержку при съемке в лесу, в помещении, рано утром или вечером и в прочих особых обстоятельствах — дело рискованное. Можно только посоветовать сделать несколько повторных снимков, меняя экспозицию от кадра к кадру раза в четыре,— какой-то из снимков получится наверняка. И НЕМНОГО УДАЧИ Мы начали разговор с того, что каждый раз, извлекая пленку из бачка, волнуешься за результат. Можно ли не волноваться теперь, зная почти все про выдержку и проявление? К счастью, повод для волнений все равно остается. Все-таки фотографию, по крайней мере в ее лучших образцах, причисляют к изобразительным искусствам. А искусство, кроме знаний и умений, требует еще таланта и удачи. Талант вне нашей власти, а на удачу надежда всегда есть. И у того, кто понимает технику своего дела, надежды все-таки больше. Из писем в редакцию Фотография без фотоувели чителя Хочу дать совет фотолюбителям, как сделать портрет или какое-либо другое изображение большого размера без фотоувеличителя. Для увеличения негатива в 40, 60 или 100 раз можно использовать проектор «Свет» или любой проектор, предназначенный для просмотра пленок или диапозитивов. Световой поток и простая регулировка резкости вполне достаточны для получения хорошего отпечатка. Проявление и фиксирование проводят так, как сказано в статье «Фотография на полстены» («Химия и жизнь», 1981, № 9), а для ванночки сбейте каркас из деревянных реек нужного размера и прикрепите к нему кнопками целлофан или полиэтилен. Б. Д. МАЗИЛКИН, пос. Билибино, Магаданская обл. 78
Вещи и вещества Кто на себе свой домик носит? Дети ответят: улитка. Взрослые скажут: турист. «Люди идут по свету. Им вроде немного надо: Была бы прочна палатка, Да был бы нескучен путь...» Последнее во многом зависит от избранного маршрута, в еще большей степени — от состава группы. А вот предпоследний тезис — «была бы прочна палатка»... НЕ ТОЛЬКО ПРОЧНОСТЬ Мастер спорта по туризму, человек, водивший группы по самым трудным маршрутам вплоть до Новой Земли, к тому же сам конструировавший палатки почти на все случаи туристской жизни, и в частности лучшую из наших зимних палаток (она так и называется «Зима»), Петр Иванович Лукоя- нов так сформулировал основные требования к этому нехитрому устройству: «Она должна быть сшита из легкого и прочного материала, иметь рациональную форму, защищать от дождя и почвенной влаги, быстро устанавливаться с использованием минимального набора стандартных стоек и колышков и, наконец, создавать минимально необходимые условия для полноценного отдыха на привале». Потому что туризм во всех его ипостасях, даже во время самых трудных походов,— это все-таки отдых. В одной туристской песне есть такие строки о палатке: «Но кто в ней не пожил, тому не понять, как дорог этот дом...» Под холодным дождем или в сезон комариного неистовства все хозяйственно-костровые дела укорачиваются до предела: скорее бы влезть под крышу, закрыть полог, хоть как-то отгородиться от любимой окружающей среды! Вроде бы хилы стены палатки, а защищают. И от дождя защищают, и от комарья, да и от голода в какой-то степени. Прохладным утром в брезентовой палатке градусов на десять теплее, чем снаружи. Но от холода защищает в основном не палатка, а соответствующая условиям одежда да верный спальный мешок. Кстати, лишь неопытный турист лезет в мешок в верхней одежде, надеясь, что так будет теплее. Не будет! Потому что вместе с одеждой в мешок заберется влага. Попробуй-ка испари ее всю в почти замкнутом пространстве мешка и все слои ткани прогрей — теплопроводность их невелика, теплоизоляторы... Но вернемся к палатке. Чаще всего палатки фабричного производства де- 79
лают иэ брезента. Целиком. И стенки брезентовые, и скаты, и торцы, и козырьки, и днище. Даже чехол для комплекта колышков и составных опор, на которых палатка держится, и тот из брезента шьется. Кстати, комплект этот — несложный, недорогой D рубля 50 копеек) и доступный — стал в наши дни совершенно обязательным для любого похода, для любого туриста. Рубить колы и колышки в подлеске при нынешних масштабах организованного и неорганизованного туризма абсолютно недопустимо. И все-таки вернемся к палатке, к ее материалам, к брезенту. Брезент — материал заслуженный, в высшей степени практичный, но туристами нелюбимый, несовременный по самой сути своей. Иэ старых энциклопедий можно узнать, что в начале века этим словом называли не материал, а изделие — покрышку иэ парусины, пропитанную «непромокаемыми веществами» (тогда еще не существовало несимпатичного термина «водоотталкивающие свойства»). В наши дни бреэентом называют плотную льняную или хлопчатобумажную ткань иэ толстой пряжи, пропитанную водоупорными и противогнилостными составами. В основе их — нерастворимое в воде «алюминиевое мыло», алюминиевая соль стеариновой кислоты (С,7Н35СООKА1. Бреэент прочен. Брезентовая палатка неплохо сохраняет тепло внутри, довольно надежно защищает от сырости (если, конечно, поставлена она правильно, беэ перекосов, и если полог не провисает). Но в ней всегда сумрачно, душновато, а главное, тяжеловата она, традиционная бреэентовая палатка. В наши дни, когда существуют десятки технических тканей иэ искусственных и синтетических волокон, когда есть полимерные пленки и пропитки раэличной химической природы, брезентовая палатка, в общем-то, анахронизм. И конструкторская мысль любителей пеших путешествий порождает то, чего не увидишь в магазинах. ДВА ВАРИАНТА В двух направлениях обычно работает мысль туриста-конструктора, туриста- изобретателя, в достаточной степени знакомого с возможностями современной химии. Одни считают, что палатка для весенних, летних и осенних маршрутов должна, как и прежде, представлять единое целое и крыша ее, и стены обязательно должны быть сделаны из водонепроницаемой ткани. Другие отстаивают целесообразность комбинированного решения: палатка из чего угодно плюс непромокаемый тент. «Самшитные» (сам шил!) — палатки второго типа — очень разнообразны по материалам и конструкции; раньше других появились перкалевые. Перкаль — ткань плотная, тонкая, светлая, в классическом варианте хлопчатобумажная. Перкаль прорезиненный и алю- минированный — широко известная «серебрянка». Палатка из серебрянки легкая, непромокаемая, хорошо держит тепло и отражает солнечные лучи. Но фабричный «тираж» таких палаток, к сожалению, невелик, и практически дом из серебрянки доступен лишь альпинистам. В горах, где солнечная радиация куда сильней, чем на равнине, серебрянка не роскошь — необходимость. Турист же рад и обычному непрорезиненному перкалю. А из куска серебрянки, добытого всеми правдами и неправдами, он делает дно палатки, считая, что это оптимальный вариант. Вроде бы элементарная штука — тент, но как резко изменил он само направление рационализаторской мысли туриста! Открылась простая истина: палатка не обязана быть непромокаемой. А раз так, она может быть сшита из чего угодно. Шьют из ситца, бязи, парашютного шелка. Но опытные туристы постепенно пришли к единому четкому мнению: для палатки под тент нет лучшей ткани, чем капрон. Не типа «болонья» (такой капрон практически не пропускает воздуха), а капрон обычный, крупноячеистый. Воздуха он пропускает достаточно, света тоже, он довольно прочен, а главное, очень легок. Капроновая палатка — легчайшее из подобных сооружений. Сначала самодельные палатки из всех тканей шили по образцу брезентовых, от классических канонов не отступали: та же форма, те же оконца, та же дверь-лабиринт из полотнищ и деревянных застежек. В темноте забраться в палатку через такой вход непросто, а вот сообразительная комариха в его дырках и полотнищах вполне ориентируется. Со временем появились конструкции более современные и, наконец, почти идеальные: окно (а то и целиком торец) — из капронового тюля (мелкоячеистой сетки), козырьки скатов невелики, дверь — на надежной «молнии». В такой палатке тепло, светло и мухи не кусают. Впрочем, тепло в капроновой палатке задерживается хуже, чем в брезентовой, но, согласитесь, для палаток летних, любительских, рассчитанных на простые маршруты, это не такой уж порок. Снаружи тепло — так и в палатке тепло, холодно станет — влезем в спальные мешки. А от дождя, от утренней росы тент защитит. 80
Капроновая палатка под полиэтиленовым тентом может быть н одноместной, и четырехместной: меняются размеры, но не принципы конструирования н не материалы. Вход с торца—на «молнии». Противоположный торец затянут капроновым тюлем, это окно. Из тюля может быть сделана и вся торцевая стеика. Дно нз серебрянки, брезента или клеенки заходит на стенки. Тесьма по краям тента переходит в растяжки ТЕНТ НЕ РОСКОШЬ Скорее — необходимость, даже для палаток первого типа. «Ничто не вечно под луной», а под дождем и солнцем тем более. Водонепроницаемая пропитка палаточных тканей, как правило, не так долговечна, как сама ткань. Потому со временем сторонникам па- латки-«монолита» приходится либо возлагать надежды на тент, либо восстанавливать водонепроницаемость ткани, пропитывая ее алюминиевым мылом и стеариновой эмульсией. Как это сделать, подробно рассказано в консультации, опубликованной «Химией и жизнью» A969, № 5, стр. 81). Дело довольно трудоемкое. Года полтора после такой пропитки вы не будете мокнуть, а потом все придется повторять. Правда, недавно начат промышленный выпуск пропитки для палаток на основе кремнийорганической смолы в аэрозольной упаковке. Практично, удобно. Но даже в Москве купить эту пропитку трудно. Палатка с непромокаемым тентом — выход. В дополимерные, допленочные времена тент был проблемой. Возврат к брезенту казался обидным: брезентовый тент — это по весу минимум пол палатки. Счастливчики обзаводились большим полотном компрессной клеенки. Но и этот материал был дефицитным, да и тяжеловат он. Появление полимерных пленок упростило проблему до предела. Правда, опасаясь за сохранность пленочного тента, приходится видеть личного врага в каждом остром сучке, но разве все не окупается дешевизной и доступностью этого вездесущего материала? Из полимерных пленок для тента лучше та, что помягче,— чтобы меньше громыхала на ветру. Скаты тента должны быть таких размеров, чтобы надежно прикрыть от косого дождя и крышу, и боковые стенки, и торцы палатки. Целесообразно сделать тент в длину метра на два больше, чем сама палатка, тогда он защитит еще и пространство перед входом, предназначенное под склад или, если хотите, под «террасу». Тент натягивается на колья (или между деревьями) в 15—20 сантиметрах над палаткой. Сильно оттягивать его колышками нет нужды — пленка не протечет, если, конечно, в ней нет надрывов и дырок. Можно считать тентом просто кусок пленки, ничем не усложненный: четыре пуговицы завернуты в четырех углах, чтобы было к чему привязать растяжки,— и все в порядке. Куда надежнее тент, обшитый по краям тесьмой, переходящей в растяжки. Но учтите: при малейшем перекосе тесьмы в углах вам уже не удастся натянуть его без морщин. Хорошо проложить тесьму и в коньке тента — там, где он ложится на веревку, и еще раз — поперек, для прочности натяжки. Тесьму прокладывают и сверху и снизу пленки и прошивают на машинке швом «зигзаг», чтобы пленка не рвалась по шву. ДВА СОВСЕМ ПРОСТЫХ ВАРИАНТА Брезентовая двухместная палатка весит больше четырех килограммов, перкалевая с тентом — больше двух. Палатка из марли — всего килограмм с небольшим. Легкая, состоящая наполовину из ничего — из пустоты между нитями — дешевая марля может стать материалом для палатки. Палатки, в которую до поры до времени не проникнет ни единый комар. Можно, конечно, шить ее по всем правилам, но простота 81
Марлевый вариант изображен без тента. Боковнны полога — цельные, снизу подвернуты под матрацы. Тесьма в коньке переходит в растяжки для опорных кольев нли привязывается к деревьям материала приведет вас в конце концов к предельной простоте конструкции — к палатке-пологу. Три полотнища марли (шириной по 70 см), сшитые вместе по долевой нитке, образуют сразу и крышу, и стенки (швы — поперек длины палатки). Сплошные торцы скроены и пришиты отдельно. Длину полотнищ и высоту торцов надо вычислить таким образом, чтобы получить желаемую высоту полога в торце и чтобы снизу сантиметров на 60—70 остались «лишние» края. Дна у полога нет. Вместо него на землю (очищенную, разумеется, от сучков) кладется пленка размером чуть больше проекции палатки, но меньше тента. На пленке лежат надувные матрацы. Под них (но не под пленку) свободно подвернуты края палатки. Вход — пожалуйста, с любой стороны,— не хотите с торца, можно сбоку: вошли — закройте за собой «дверь», подвернув края под матрац. Пленочная труба как спальное место в летнем походе. Торцы не закрыты. Боковые растяжки не нужны: шнур в коньке н надувной матрац — в основании Все швы по марле оторочены тесьмой- «кипером». Она же вшита по коньку крыши и по переходу крыши в стенки. От конька и углов тесьма переходит в растяжки (можно протянуть их и от по^ перечных швов крыши). На такую палатку идет 18—20 м марли 70-сантиметровой ширины. Если сооружение покажется вам слишком эфемерным, складывайте марлю вдвое (соответственно ее понадобится вдвое больше, но зато и палатка будет прочнее). Конечно, это временное жилище не так уж долговечно, но у него свои достоинства: простота, дешевизна, легкость. Надеяться на такой «дом» в серьезных походах никому, разумеется, не придет в голову, но для простых маршрутов и тем более для летних походов выходного дня он вполне пригоден. При достаточном энтузиазме марлевую палатку можно сшить вдвоем за один вечер накануне похода. Но дело не только в простоте. Вид из марлевой палатки тоже чего-то стоит! Небо над головой не угадывается — видится: оно ваше. И птицы ваши, а не только их тени (помните, у Город ницкого: «...И тени птиц на утренней палатке...»). И лист, упавший на крышу. И косые лучи солнца, просвечивающие палатку насквозь... Марля пропускает внутрь все хорошее, все, ради чего вы, собственно, и отправились на природу: воздух, ветер, свет, запахи, звуки. А все плохое остается снаружи: от сырости защищает тент, а комары, чуя законную, но недоступную добычу, заходятся от злости на самой высокой ноте... Еще и по этой причине очень жаль, что марля дефицитна! Полиэтилен куда доступнее. Есть туристы, считающие, что в конструкции с тентом палатка вообще не нужна, тента достаточно. Отсюда один шаг до идеи походного домика в виде пленочной трубы. Берут отрезок двойной неразрезанной пленки-трубы длиной примерно 2,5 м, сквозь него продевают веревку и вдвигают внутрь надутый матрац. Затем натягивают веревку между двумя деревьями, привязывая ее на такой высоте, чтобы матрац плотно лежал на земле. И вот уже готово спальное место. Если торцы трубы достаточно далеки от концов матраца, то самый косой дождь не коснется ваших пяток и затылка. Закрывать торцы, естественно, не следует: пленка не «дышит», к тому же в составе ее могут быть пластификаторы, так что проветривание необходимо. Впрочем, если ветрено, один из торцов можно слегка прикрыть, приподняв и завязав его шнурком. 82
Полимерных пленок нынче развелось множество. Для трубы, как и для тента, годится не всякая. Продающаяся в хозяйственных магазинах полиэтиленовая пленка толщиной 120—150 мкм вполне годится. Поливини л хлоридная может оказаться даже лучше (прочнее), но только если она пластифицирована и потому достаточно эластична. Тоньше 150 мкм она не бывает — такую и надо брать. Лавсановая пленка эластична, мягка, но, во-первых, дорога и дефицитна, а во-вторых, как и прочие, прочна лишь до первого прокола. Полипропиленовые пленки не годятся из-за жесткости. Разумеется, пленочная труба — укрытие не на все случаи жизни. Скажем, в жарком и комарином июне ее достоинства выглядят сомнительными. Но поздним летом и ранней осенью она вполне годится; есть опыт использования ее даже в длительных отпускных походах по средней полосе. Немало туристов мирятся с недостатками этого дома ради портативности и легкости — достоинств неоценимых: ведь умещается он в кармане рюкзака. РАЗНООБРАЗИЕ СО ЗНАКОМ МИНУС Разговор о «самшитных» палатках — почти всегда спор. V каждого свой опыт, свои симпатии. В этих заметках описаны, разумеется, далеко не все варианты любительской палатки для любительского же летнего туризма. На больших туристских слетах и фестивалях самодеятельной песни среди сотен и тысяч стоящих бок о бок палаток можно встретить самые разные, иногда весьма примечательные, например палатку-чум с одной центральной опорой из составных дюралевых трубок. Вполне добротны, удобны яркие разноцветные палатки с тентами и выступающими задними торцами в виде трех- или четырехгранной апсиды. Но встретить такую палатку в спортивном магазине почти так же трудно, как лешего в современном лесу. В магазинах нас, как правило, встречают брезентовые серо-буро-зеленые узлы, отличающиеся лишь размерами и ценой. Выбора практически нет. И проблемы, стало быть, нет? Очевидно, тем, кто делает палатки и разрабатывает их конструкции для промышленного производства, известны какие-то серьезные доводы в пользу брезентово-конструктивного единообразия? Нам захотелось узнать эти доводы и, естественно, поделиться ими с читателями. И вот что мы узнали, позвонив во Всесоюзный проектно-техно логический и экспериментально-конструкторский институт по спортивно-туристским изделиям (ВИСТИ). Оказалось, что этот институт уже лет 15 палатками вообще не занимается, хотя, как известно, палатка — одно из самых главных «туристских изделий», упомянутых в названии уважаемого института. Палатки — и конструирование, и производство — еще в 60-х годах переданы в систему Минлегпрома. И затерялись они там среди других важных и очень важных товаров народного потребления... А ведь в известном постановлении ЦК КПСС, Совета Министров СССР и ВЦСПС «О дальнейшем развитии и совершенствовании туристско-экскурсион- ного дела в стране» Министерству легкой промышленности СССР было предложено «организовать в 1981—1985 гг. производство водостойких тканей, необходимых для изготовления туристских палаток, рюкзаков и спальных мешков с разнообразной устойчивой окраской в объемах, удовлетворяющих потребности туристских организаций»... Туристский сезон 1982 года в разгаре. Перемен к лучшему, по крайней мере на прилавках спортивных магазинов, почти не видно. Почти — потому, что прошлой весной одному из нас в Ленинграде, в охотничьем магазине на Невском проспекте, довелось увидеть яркую четырехместную палатку «Нева», радовавшую глаз. Но, к сожалению, не руки и не плечи. Может быть, ленинградцам она уже доступна, но весовые характеристики у «Невы» немногим лучше, чем у брезентовых. Разнообразие самоделок по-прежнему ярко выделяется на фоне уныло- единообразной продукции профессионалов. «Доколе?» — как говорили наши деды и прадеды. Специалисты легкой промышленности любят списывать свои промахи на химиков: мол, и материалы те не те поставляют, и красители. Но даже опыт непрофессионалов говорит, что химиками сделано многое для того, чтобы можно было производить — производить, а не лепить в домашних условиях — палатки легкие, красивые, одним словом, современные... В. ЯКОВЕНКО, В. СТАНИЦЫН Если предложнть тест: построить ассоциативный ряд от слова «палатка», то, без сомнения, многие сделают это таким образом: палатка — костер — гитара — песня. Поэтому рассказ о палатках мы продолжаем песнями н стихами — из числа тех, что звучат у туристских костров (см. стр. 84—85). 83
«Только отблеск огня./.» Вероника ДОЛИН/ ступает на наших страницах впервые. По образоу ванию ома педагог, какое/ то время работала в ре дакции академическо/о «Журнала экспериментальной и теоретической физики». Первой публика\- И ции стихов Вероники До*--4| линой в журнале «Юность/" и предпослал доброжела- ]| тельное напутствие Булат || Окуджава. Это — ее вторая публикация. ПЕСНЯ ПРО СТИХИ Мие стихи достались мукой» Потому что вся родня До сих пор одной наукой Занималась у меня. То, что шло за мною тенью, Им моей казалось ленью. То, что ринулось бедой. Им казалось ерундой. Если жгло, ломало, гнало, Им казалось слишком мало Для меня: капризной, вздорис Огоньки вдали мигали, А меня опять ругали За невежество мое, За житье и за бытье... Мне стихи достались мукой, Потому что вся родня До сих пор одной наукой Занималась до меня! Все трудились это верно. Беззаветно, беспримерно. И казались их труды Им - добычею руды, А мои штрихи и миги Не стихи, да и ие книги, Не работы, ие труды. Не наделали б беды... Если падало, крушилось Им казалось - - совершилось Наказание мое За дерзание мое! Мне стихи достались мукой, Потому что вся родня До сих пор одной наукой Занималась у меня... Возвращайся к нам, дитя, Как могли, они манили Ты поймешь сто лет спустя, Как родные правы были. Если хочется — пиши! Красной краской, белым мелом Но при этом от души Просим: занимайся делом. ...О научная родня! Жизнь меня еще. научит, пит.
Я играла с огнем, не боялась огня - Мне казалось, огоиь не обндит меня. Он и вправду не жег мне протянутых рук. Он горячий был друг, он неверный был друг. Я играла с огнем вот в такую игру То ли ои не умрет, то ли я не умру. Я глядела в огонь, не жалеючн глаз. Ои горел н горел, но однажды погас. Я играла с огнем до поры, до поры, Не предвидя особых последствий игры! Только отблеск огня иа лице у меня, Только след от огня на душе у меня... 23 \ СЛОВО ОБ ОПЯТАХ Повторяю опять и опять Говорю, не боясь повториться: Здравствуй, доброе племя опят, Что на время в лесу воцарится! Желтый гвоздик, мой бедный дружок,. Пограничник ушедшего лета.. Твой отчаянный в осень прыжок Как нечаянный возглас поэта. Всякий гриб среди белого дня Хочет облик принять неприметный Ты стоишь среди целого пня Простодушный такой, многодетный! На грибном на коротком веку Нужно мужества тяжкое бремя, Чтобы бросить под нож \ рпбннку Все свое малолетнее племя. СЕРЬЕЗНЫЕ ЗВЕРИ [Самый маленький осленок [Должен знать еще с пеленок- Нужно есть чертополох Для поднятия силенок! Бедной белке, как на грех, Крепкий выдался орех Не поет, не скачет Вс< грызет да плачет. ■ Крот слепой, не видит света Я люблю его за это! Крупный скот и мелкий скот Видят свет. А бедный крот? ...В разговоре об этом грибе
— Простите, у вас мальчик или девочка? — спрашивает полная блондинка с застиранной болонкой на поводке. — Кобель,— сухо роняю я. И мы не оглядываясь проходим мимо. Дело в том, что у меня есть собака, и я гуляю с нею три раза в день. Стоп. В этой безукоризненной с фактографической точки зрения посылке есть три неточности, если не сказать три вопиющие неправды. Первая из них — совершенно неожиданно — кроется в слове «собака». «Ах, бедная собака!» — говорим мы.— «Какая славная собачка!» И не замечаем, что существительное женского рода стыдливо маскирует очевидное обстоятельство: все животные бывают двух полов. Но если лошадей мы спокойно подразделяем на | кобыл и жеребцов, людей — на мужчин и женщин, то с собаками обращаемся куда менее уважительно: простые слова — кобель и сука, придуманные нами же, чтобы различать собачьи особи разного пола, почему-то попали в разряд не очень приличных. Нелепость. Ведь это же идет вовсе не от моральных качеств умнейших и порядочней- ших животных, а от наших, человечьих пороков. Так при чем же, скажите на милость, собаки? Так вот, тот, с кем я последние восемь лет делю кров и кусок хлеба, ни под каким видом не может быть назван словом женского рода. Дело даже не в окладистой его бороде и пышных усах, не в боевых шрамах на ушах и лбу. У него суровый, немного сумрачный взгляд бывалого бойца-аскета, он величав, спокоен, вежлив, уравновешен, равнодушен к мелочам жизни. Не надо слышать его голос — уверенный хрипловатый бас, достаточно одного взгляда, чтобы понять: это кобель божьей милостью. Я зову его... Впрочем, как я его зову, не имеет ни малейшего значения; это наши с ним дела, это слишком интимно. Я буду называть его здесь Псом, и вы, если встретите нас на прогулке, обращайтесь к нему так же. Вторая неточность, вторая неправда заключена в построении «у меня есть». Ох, совсем не очевидно, кто у кого есть... Существует расхожее мнение, будто собака перенимает черты своего хозяина. Я сам не раз замечал, что у длинноносого собаковладельца даже курносый боксер кажется каким-то носатым. Все это так. Безусловно, Пес многое перенял у меня — застенчивость, некоторую неуверенность в незнакомом обществе, походку вразвалочку, даже близорукость. Но и я, в свою очередь, кое-что у него позаимствовал. Я ношу бороду и усы такого же ржавого цвета, как и у моего Пса. Когда родственники и друзья уговаривают меня обриться, я ссылаюсь на слабую кожу. В этом есть резон, 86
но ведь я худо-бедно лет двадцать все же брился, а перестал лишь после того, как щенячий пух на морде Пса превратился в усы и бороду. Однако растительность на лице, как и походка,— всего лишь внешние приметы. Я часто ловлю себя на том, что подражаю повадкам Пса. Когда он хочет переменить положение во сне, то,не открывая глаз, приподымается в полный рост и с размаху плюхается на другой бок. И хоть спит он на роскошном ватном одеяле, которое должно смягчать удар от падения его чуть ли не трехпудового тела, вздрагивает пол и позвякивают на стенке медали, завоеванные Псом в молодости на собачьих выставках. Хотите верьте, хотите нет, но я переворачиваясь с боку на бок таким же странным способом -»- с грохотом, одним рывком. Или еще одна моя сравнительно недавно приобретенная повадка, несомненно, заимствованная у Пса. Когда я в длинном нашем институтском коридоре, или в кабинете директора, или в библиотеке вдруг вижу незнакомого человека, я замираю и, раздувая ноздри, близоруко всматриваюсь. И лишь несколько мгновений спустя иду навстречу. Друзья шутят, что я делаю стойку на женщин. Чепуха. Любой незнакомый человек вызывает у нас — и у Пса, и у меня — такую реакцию. Наконец, последняя неправда, своеобразное следствие неправды второй: поди разберись, кто с кем гуляет — я с ним или он со мной. Вот теперь, введя необходимые, с моей точки зрения, поправки, можно вернуться к исходной посылке. После уточнений она будет звучать так: уже несколько лет мы — я и Пес — принадлежим друг другу и вместе гуляем три раза в день. И по правде говоря, никто нам больше не нужен. По утрам я просыпаюсь от звона будильника. Наверное, Пес подымается со своего одеяла чуть раньше: раскрыв глаза, я всякий раз вижу перед собой его немного заспанную, но неизменно доброжелательную бородатую морду. Он подходит к моей кровати и тянется, тянется, прогибая могучую спину. Он никогда не приносит мне домашние туфли, не подает поводок или ошейник, хотя понимает меня с полуслова и выполняет любую просьбу. Я не люблю подобные штуки; когда собака приносит хозяину тапочки, в этом есть что-то лакейское. А мы с Псом ровня. Не могу сказать, что я в восторге от утренних прогулок. Мы оба охочи поспать, и рассветная свежесть нас вовсе не бодрит, а вызывает лишь озноб и зевоту. Мы оба здоровы поесть, и нас ждет завтрак. Кроме того, мне надо спешить на работу. Так что первая прогулка для нас всего лишь необходимая гигиеническая процедура. Днем я непременно вырываюсь с работы хотя бы на полчаса, благо живу в трех троллейбусных остановках от института. Он встречает меня на пороге, делает несколько неуклюжих прыжков, упирается мне лапами в грудь. Мы выходим на пустырь около дома, и Пес делает вид, что перепутал время. Он деловито устремляется к лесу, время от времени с улыбкой поглядывая на меня. Он прекрасно знает, что мы никуда сейчас не пойдем, что я должен возвращаться на службу. Он просто шутит. Я стою посреди пустыря, что-нибудь жую, просматриваю газету, которую не успел прочитать с утра, или листаю реферативный журнал. Пес возвращается и начинает носиться вокруг меня, низко опустив лохматую голову; его кожаный глянцевито-черный нос работает подобно пылесосу. Пора возвращаться: ему — домой, мне — на работу. Морда у Пса становится надменно-обиженной, он хмурит брови, отворачивается от меня, всячески давая понять, что это была не прогулка, а издевательство, что с собакой, наделенной такими достоинствами, подобным образом не обращаются. И только легкое подрагивание короткого хвоста выдает, что это тоже всего лишь шутка. Мы прощаемся до вечера. А вот вечером, когда все дела переделаны, все телефонные разговоры переговорены, тогда и начинается настоящее. Мы не спеша, обстоятельно собираемся в дорогу. Пес подставляет голову, я застегиваю ошейник и проверяю, не слишком ли он туго затянут, потом надеваю сапоги, телогрейку, подпоясываюсь брезентовым поводком, набиваю трубку, протираю очки. И мы отправляемся навстречу вечерним приключениям. Мы идем в лес. Собственно говоря, лес — будет, пожалуй, слишком громко сказано. Скорее зажатый между двумя шумными проспектами зеленый островок, уцелевший при сокрушительном наступлении города на лес настоящий. Но, когда темнеет, мы чувствуем себя здесь в настоящем дремучем лесу, хотя лесок и населен, я бы даже сказал, перенаселен. Перенаселен он собаками. Островок со всех сторон обложен деревянными запрещающими щитами: нельзя на мотоциклах, нельзя на автомобилях, нельзя мять, нельзя рвать, нельзя разводить костры. Напротив, надо беречь, поскольку лес — наше богатство. И нельзя с собаками. Но вечером, презрев угрозу штрафа, сюда из окрестных кварталов стекаются люди с овчарками и болонками, догами и таксами, ризеншнауцерами и фокстерьерами, керри-блю-терьерами и простыми, но очень симпатичными дворнягами. Лесок напол- 87
няется лаем и призывным посвистом собачников. У нас с Псом здесь много знакомых, есть и друзья. Но гулять мы предпочитаем вдвоем. Мы идем по главной аллее, то погружаясь во тьму, то попадая в высвеченный чьим-то карманным фонариком круг, снова скрываемся в тени деревьев и снова выходим на залитые лунным светом полянки. Мы оба большие и в темноте можем, наверное, напугать любого. Оба бородатые, носатые, длинноногие. Ростом велик и ликом страшен, говорили про таких в старину. Мы же абсолютно безопасны. Пес никогда не полезет в драку первым, а подвергшись нападению, поначалу непременно попытается покончить дело полюбовно. И лишь поняв, что обидчик или обидчики (сколько их — для него не имеет ни малейшего значения) не отказываются от своих недобрых намерений, лишь тогда он принимает бой. И горе неприятелю! Я еще менее агрессивен, не говоря уже о том, что по близорукости не вижу дальше протянутой руки. Но встречные — люди и собаки — этого не знают. От нас шарахаются. Бывает, сворачивают на боковую аллею. А когда свернуть некуда, спрашивают издали: — V вас мальчик или девочка? — Кобель,— с достоинством отвечаю я. И мы не оглядываясь проходим мимо. Сейчас осень. Ветер, разогнавшись на двух самых длинных городских проспектах, врывается в наш лесок и путается среди голых стволов, бьется и не находит выхода. Загнанный, мечущийся, несущий опавшие листья ветер вызывает у меня непонятную тревогу. Тревога все усиливается — от того, должно быть, что со вчерашнего вечера Пес ведет себя как-то необычно. Ночью он почти не спал и не дал спать мне. Он ходил по квартире и громко вздыхал, шумно пил воду из своей алюминиевой миски на кухне, зевал, с грохотом валился на пол и тут же вставал. Несколько раз я вскакивал с постели, зажигал лампу и, напялив очки, жмурясь от яркого света, шел к Псу, чтобы пощупать его нос. Холодный влажный нос меня немного успокаивал: по всей видимости, Пес все же не был болен. На утренней прогулке мое беспокойство усилилось. В самом раннем своем щенячьем возрасте Пес твердо усвоил, что подбирать что-либо на улице в высшей степени неприлично. И эту истину мне ни разу не приходилось ему напоминать. Впрочем, когда мы оба в хорошем расположении духа, Пес может подхватить увесистый сук или рваный, кем-то брошенный мячик и предложить мне сыграть партию в игру, правила которой известны только нам. Я делаю вид, что хочу отнять находку, Пес подпускает меня близко, а затем быстро отскакивает. Нам обоим весело, и мы смеемся. Однако сегодня все было по-другому. Пес озабоченно кружил по пустырю, выискивал какую-то дрянь и без тени улыбки, абсолютно серьезно предлагал мне: рваный ботинок, кольцо от лыжной палки, грязную тряпку и — что бы вы думали? — куриную кость! Последнее было абсолютно неожиданно и столь же непристойно. Будучи в трезвом уме, мой Пес просто не мог поднять на улице что-нибудь съестное, а кость тем более. Мы с Псом не признаем убогого служебного языка, на котором люди обычно общаются с собаками: место! рядом! ко мне! — и так далее. Мы просто разговариваем — Пес понимает меня, а я его. Если мне надо что-то у него попросить, что-то ему посоветовать, от чего-то предостеречь, я, как правило, добавляю «пожалуйста». На сей раз, наверное, от неожиданности у меня вырвалось грубое «фу!». Пес недоуменно пожал плечами и аккуратно положил кость у моих ног. Я с демонстративным омерзением отпихнул ее носком сапога, он же, пристально глядя на меня, снова придвинул ко мне неприличный, запретный предмет. В его глазах был вопрос... От завтрака Пес отказался. На дневной прогулке он вел себя так же странно. Вскоре возле меня вырос маленький холмик, сложенный Псом из его находок. Здесь была какая-то ветка с несколькими желтыми листочками, маленький аптечный пузырек, растрепанный веник, что-то там еще и все та же куриная кость. Наверное, в обычный день я бы попытался разобраться в происходящем, а уж с такими подношениями, как останки курицы, покончил бы раз и навсегда. Но день, увы, был из ряда вон выходящим. Сегодня я впервые за двадцать без малого лет, как говорится, безупречной службы был приглашен в директорский кабинет не для обсуждения планов, не для просмотра нашей с директором совместной статьи, не для отправки моих сотрудников на переборку овощей и не на заседание ученого совета. Впервые я услышал из уст нашего почтенного академика, что работаю неважно. За тем меня и пригласили. — Я прекрасно понимаю ваши трудности,— бубнил директор.— Но, поверьте, все разумные сроки давно уже прошли, а вы по-прежнему делитесь со мною лишь общетеоретическими соображениями. Мы очень эти соображения ценим, но теоретические изыскания следует на время отложить. Сейчас самое время вплотную заняться синтезом. Я намерен подключить к работе еще одну лабораторию. Вы возражаете? Что ж, даю вам еще две недели. Я вас не задерживаю... 88
А мне, признаться, после этого и самому не хотелось задерживаться в директорском кабинете. Я химик-органик, синтезирую лекарственные препараты. И судя по всему, в этом деле немало преуспел: в тридцать лет — кандидат, в тридцать пять — заведующий лабораторией, из которой вышли дисизин, помпомин, тиманазид и другие препараты. Эти лекарства можно найти в любой аптеке; впрочем, не приведи господь, чтобы они вам или вашим близким когда-нибудь понадобились. Все шло гладко до нового года, когда я — теперь уже ясно, что весьма легкомысленно,— взялся за злополучный препарат. Тогда новая работа казалась и мне, и моим сотрудникам чрезвычайно интересной и, признаюсь, даже выигрышной. Далеко-далеко, за горами — за морями, на маленьком острове, омываемом теплыми водами Тихого океана, живет небольшое племя. Привлекательные женщины, сильные рослые мужчины — я сам видел фотографии. Их хозяйство примитивно, но природа щедра, и они счастливы. Но какое дело, спросите вы, до этих людей нашему институту, нашей лаборатории и мне? Вот какое. Люди на далеком острове живут подолгу, доживают до глубокой старости. Конечно, и у них случаются болезни, но, заметьте, сердечно-сосудистые — никогда. Никаких инфарктов, никаких гипертонических кризов. Этот феномен был обнаружен несколько лет назад; медики из Всемирной организации здравоохранения тщательно обследовали аборигенов и пришли к выводу, что здоровые сердца — это от особой пищи, а точнее, от некоего моллюска, обитающего на золотистых песчаных отмелях у острова и считающегося в здешних местах деликатесом. Недавно мне в руки попала любопытная книжка — о быте, обрядах, песнях жителей южных морей. Вот, например, как юноша добивается благосклонности своей любимой: крадет ее травяную юбочку и на рассвете, напялив на себя этот предмет девичьего туалета, купается в океане и напевает магическую песню. Боже, если бы все было так просто! Я бы собственноручно стянул с нашей лаборантки Наташи джинсовую юбку и отдал ее из рук в руки своему старшему научному сотруднику Игорю Семеновичу, который уже какой год по Наташе сохнет. Пусть поплещется, надев эту юбку, в ванне, пусть перебудит на рассвете магической песней своих соседей по кооперативному дому. Всем будет хорошо: Наташа, наконец, выскочит замуж, а счастливый Игорь Семенович перестанет целый день пялиться на предмет своей страсти в ущерб лабораторному плану. Увы... Я читал эту милую книжку и думал, что моллюск с восхитительно нежным мясом тут вовсе ни при чем, что у людей, которые свято верят в эаклинания от неразделенной любви, и без особой пищи никогда не заболит сердце. Однако вскоре были получены объективные свидетельства в пользу целебных свойств Molluscus crassus L., так по-ла- тыни называется моллюск. Длинными и сложными путями наш институт получил несколько кубиков экстракта — вытяжки из его мускула. Экстракт испытали на мышах, активность препарата великолепно подтвердилась. Поскольку импортировать экзотический натуральный продукт в достаточных количествах не представлялось возможным, надо было поскорее получить синтетический - аналог. Такое задание и получил наш институт. Завлабы постарше меня не спешили взвалить на себя такую обузу, а я, как выскочка-мальчишка, вызвался сам. Поначалу все шло гладко и споро. Мы в считанные недели выделили действующее начало, определили брутто-формулу сердечной панацеи и, блестяще выполнив квартальный план, доложили ученому совету ее структуру. Дело оставалось за малым — синтезировать. Читатель уже знает, что как раз на этом мы безнадежно застряли. Говорят, что в науке это бывает — в биографиях выдающихся исследователей, не чета мне, таких случаев более чем достаточно. Говорят, что в подобных ситуациях полезно на время отложить работу, отвлечься, чтобы потом взяться за нее со свежими силами и свежими мыслями. Но мне-то дали всего две недели. Я лихорадочно искал выход из этого тупика. И неудивительно, что причуды Пса вылетели у меня из головы, едва я возвратился на работу после обеденного перерыва. Однако вечером Пес вновь мне о них напомнил. Пес встретил меня безрадостно и уныло. С вяло опущенным хвостом он понуро бродил по квартире, отводя»в сторону глаза, когда я с ним заговаривал. Он и к приглашению на прогулку отнесся как-то незаинтересованно и безучастно, но едва мы вышли на улицу, сорвался с места и как сумасшедший бросился на пустырь. Он даже забыл, честное слово, забыл поднять лапу у первого куста, а сделать это, поверьте, он не забывал никогда. Стремительно пробежав несколько кругов по пустырю, он вдруг прижался носом к. земле, завертелся волчком и внезапно опять сник. Медленно, неуверенно он шел ко мне, чем-то расстроенный, чем-*то смущенный. 89
Вы когда-нибудь наблюдали за служебной собакой, когда она теряет след? Только что она мчалась, припав к земле,— напряженный, как стрела, хвост, в глазах восторг преследования. И вдруг — останавливается как вкопанная, так что проводник чуть не летит через нее. Собака недоуменно оглядывается, рыщет, крутится на месте. Теплый, остро пахнущий след, он только что был перед самым носом и — внезапно исчез. Ищейка растеряна, смущена, испуганно, виновато глядит на проводника. Точно так же смотрел на меня в эти минуты Пес. И меня осенило. Мой честный, верный, обязательный Пес! Так он же добрые сутки тщился сделать то, что уже несколько месяцев не удавалось мне, сверхэрудированному Игорю Семеновичу, целой лаборатории со всем ее научным скарбом — хроматографами и масс-спектрометрами. Пес преданно и добросовестно выполнял идиотское задание, которое я дал ему, чтобы развлечь своих гостей. Будучи в легком подпитии, я позволил себе дурацкую шутку. А он, бедный, этой шутки не понял, да и не мог понять. Да как можно было шутить над тем, что для Пса было свято? Вчера вечером у меня собрались гости. Да нет, какие там гости. Просто сразу после работы несколько человек наших решили поехать ко мне. По дороге прихватили с собой немного снеди — холодильник у меня всегда полупустой — и пару бутылок. Наташа с Игорем разложили все по тарелкам, я открыл бутылки. Немного выпили. Без особого аппетита закусили. Застольная беседа была вялой и крутилась она, естественно, вокруг проклятого синтеза. Приглашая к себе ребят, я вовсе не собирался устраивать производственное совещание, но втайне надеялся, что за столом, за разговором может появиться какая-нибудь спасительная идея, ну, не идея, так хоть крохотный огонек, который высветит еще не хоженную нами тропку. Ни идеи, ни огонька, ни тропки. И когда общий разговор окончательно угас, когда мои гости стали собираться, выдумщица Наташа подозвала дремавшего в углу Пса. Среди собак, как и среди людей, есть гении, тупицы, посредственности. Но почти каждый, у кого есть собака, твердо убежден, что именно она — самая выдающаяся. Что же касается нас с Псом, мы смотрим на вещи трезво. Пес знает мои несовершенства и мирится с ними. Я готов признать, что мой друг отнюдь не собачий гений: он неглуп, но с неба звезд не хватает; он не урод, но и не красавец. Но есть у моего Пса одно незаурядное качество, о котором я готов говорить неустанно, не рискуя показаться смешным. Ибо это качество — идеальный нюх — известно всем и никем не оспаривается. Я бы даже назвал Пса гением нюха. Обучаясь в молодости на площадке, он ничем не выделялся среди своих сверстников, а по некоторым дисциплинам, например в задержании, даже отставал. Но когда дело доходило до выборки предмета, мы с Псом торжествовали. Поиски палки были звездными часами Пса. Нет, не часами, конечно, а секундами, потому что выборку он исполнял в считанные мгновения. Служи Пес в милиции или на границе, он, наверное, стал бы известен всей стране. Нам же его уникальный нюх был в общем-то ни к чему. Впрочем, время от времени мы демонстрировали его друзьям и знакомым, как счастливые родители показывают таланты своего вундеркинда. Все участники шоу, кроме Пса, разумеется, доставали банкноты одинакового достоинства, скажем, десятки; номера тщательно переписывались. Затем провозглашалось сакраментальное «деньги не пахнут», и Псу давали понюхать одну из десяток. Деньги тасовали, как карточную колоду, или прятали их в разных углах комнаты. Без малейших колебаний, мгновенно Пес находил и приносил мне нужную бумажку. Гости ахали и охали, глаза Пса (и мои тоже) светились гордостью и самодовольством. Так вот, Наташа порылась в сумочке и извлекла оттуда бюкс, в котором на прошлой неделе носила наши образцы аналитикам. Дно бюкса было едва припорошено остатками злосчастного препарата. Я взял в руки хрупкую стеклянную посудинку и протянул ее Псу. Тот деликатно понюхал. «Ищи»,— прошептал я. Кто-то из ребят невесело засмеялся. В самом деле, хороши были наши дела, если на Пса оставалась последняя надежда. Однако Пес отнесся к заданию вполне серьезно. Он неторопливо обошел комнату и, остановившись у стенного шкафа, негромко подал голос. Я открыл дверцу, Пес аккуратно взял зубами с полки мой лабораторный халат, выстиранный и выглаженный, и ткнул его мне в колени. Похоже, что Наташи на выдумка немного поправила настроение ребятам. Я посмеялся вместе с ними и — не могу понять, как — забыл сделать то, что обязан был сделать сразу. Я забыл потрепать курчавый загривок, забыл сказать Псу, что он — молодец, хороший пес — выполнил задание безукоризненно. Выражаясь протокольным языком, я забыл закрыть дело. А без этого Пес, понятно, не мог считать свою миссию завершенной. И потому не спал всю следующую ночь и не давал спать мне. И потому искал, бедный, на пустыре то, 90
что я велел ему найти. И потому, наверное, отчаявшись выполнить невыполнимое, таскал мне наугад пузырьки из-под лекарств, тряпку, кости и прочую дрянь. Я присел на корточки около Пса, обнял его лохматую шею и тихо шептал ему на ухо: «Молодец, молодец... Хорошо. Все в порядке... Хорошо». Пес прижимался ко мне, и нам обоим и впрямь в эту минуту было очень хорошо. Но внезапно он вырвался из моих рук и сломя голову помчался в сторону леса. И вот я уже добрых пятнадцать минут стою посреди главной аллеи и беспомощно, отчаянно высвистываю из темноты своего Пса. Такого никогда не было. Пес всегда бежит ко мне по первому зову, с первого свиста вылетает из кустов и не убегает вновь, не убедившись, что я его вижу. Даже в самые тяжелые для собачников дни, когда сук водят на коротком поводке, а кобели, теряя голову, целыми компаниями ждут своих дам у подъездов, даже в такие дни Пес сохраняет хладнокровие. Не скажу, что он мало интересуется противоположным полом. Но для него неясный след прекрасной незнакомки куда притягательнее ее самой во плоти. Пес — романтик в любви. Я, кстати, тоже. Наверное, поэтому в нашей квартире до сих пор нет хозяйки. Губы у меня распухли от свиста. Свистеть я уже не могу и издаю какое-то змеиное шипение. Но продолжаю звать Пса. У меня на душе тревожно. И бьющийся в клетке деревьев ветер еще усиливает тревогу. Мне мерещатся дружинники, которые изловили бегающего без поводка Пса и волокут его в милицию. Мне мерещится мой бедный Пес на дороге — он мечется в ослепляющих лучах фар между машинами, которые, не сбавляя скорости, несутся по проспекту. И я свищу, свищу, а с губ срывается едва слышное шипение. Я беспомощен, как в ночном кошмаре. Это кончилось внезапно, как обрывается ночной кошмар. Где-то рядом хрустнула ветка, зашуршали кусты, будто медведь продирался сквозь чащобу, и на дорожке показался темный силуэт крупного зверя. Пес мчался прямо на меня, светя, словно фонарями, зелеными ночными глазами. Все сердитые и горькие слова, которые я для него заготовил, вылетели из головы. Зверь налетел, уперся передними лапами в телогрейку и сразу отскочил в сторону. «Где тебя носило, черт бородатый?» — заорал я, перекрикивая ветер. Но Пес меня не слушал. Он отбегал в сторону и возвращался — он звал меня за собой. Я понял, что это важно для нас обоих и послушно двинулся за ним прямо через кустарник. Ветви хлестали меня по лицу, но я даже не отводил их, чтобы не сбавлять шаг, чтобы не отстать. Я лишь придерживал спадающие с носа очки. Пес вывел меня на опушку, пробежал несколько шагов и звонко залаял. Я приблизился. Передо мной была детская песочница, огороженная низким деревянным барьером. На сыром слежавшемся песке угадывались почти неразличимые в темноте предметы. Я недоуменно уставился на Пса. Не переставая лаять и весело повизгивать, Пес наскакивал на песочницу. Сомнений не было: он привел меня сюда, чтоб показать нечто. Я достал из кармана телогрейки коробок и чиркнул спичкой. Огонек высветил странный набор уже знакомых мне предметов. Спичка догорала, обжигая пальцы, но я успел заметить и аптечный пузырек, и куриную кость, и кусок автопокрышки, и тряпку. Там были еще какие-то листья, обломки веток, куски коры. Я снова засветил огонек, поднял склянку и прочитал сигнатуру. Но тут налетел порыв ветра и задул спичку. Я знал — не могу понять, отчего,— что в выложенном Псом натюрморте есть какая-то символика, какой-то определенный смысл. Мне нужно было как следует рассмотреть эту композицию, это упорно сооружаемое произведение собачьего поп-арта. Вспоминая тот вечер сегодня, я со страхом думаю, что мог просто отмахнуться от чудачеств моего славного Пса, раскидать с таким трудом собранные веточки, тряпочки и косточки. Не знаю, как сложилась бы тогда моя жизнь, а главное, наши отношения с Псом. Я собрал немного хворосту, переложил его обрывками газет и разжег в песочнице костерок, что, кстати, строго-настрого запрещено в нашем лесу. Теперь можно было не торопясь рассмотреть Псовую добычу. В композиции определенно просматривался какой-то непонятный мне порядок. Ее центром, ее осью безусловно служила кость с двумя кусочками резины по краям — наподобие гантели. С одной стороны от этой оси лучами отходили ветки крушины, орнаментованные красными листьями осины и боярышника. А с другой стороны — чуть поодаль, но явно на своем месте — лежал пузырек. И еще я увидел засохшие плоды шиповника, и огарок стеариновой свечи, и кусок медной проволоки... Люди глотают книги, не задумываясь над символикой букв и иероглифов. В ти- 91
шине музыканты читают ноты и слышат никогда не звучавшую прежде музыку. Мы, химики, за плоскими абстракциями структурных формул всеми органами чувств воспринимаем мир веществ, с их запахами, способностью реагировать друг с другом, со всеми их удивительными свойствами. Я увидел и прочел... Не стану утомлять вас чисто профессиональными подробностями: что прочитал я в сочетании куриной кости с ветками крушины и как мне удалось это сделать. Да и сам я, пожалуй, не смогу внятно объяснить, что послужило ключом к шифру. Может быть, число веточек — пять! — сколько ветвей-радикалов в молекуле нашего снадобья. Может быть, тупой угол их наклона к куриной кости — как известно, по Цир- лиху, должно быть что-то около ста десяти градусов. А может быть, красные осенние листья, которые содержат набор веществ, необходимый для получения нужной конформации. А может... Какого черта! Все может быть... Мне ничего не надо было записывать. Я видел весь синтез от начала до конца, все его семнадцать стадий одну за другой, все гидрирования, ал- килирования, выпаривания, промывки, перекристаллизации и отгонки. Я видел и конечный продукт — сухой белый порошок, расфасованный в картонные коробочки. А Пес, вывалив язык, шумно и часто дыша, сидел рядом с песочницей и озорно улыбался. Две недели мы не выходили из лаборатории. Пес жил тут же. Спали на полу, завернувшись в противопожарные одеяла. Игорь Семенович, всклокоченный, небритый, по двадцать часов кряду манипулировал в вытяжном шкафу, не замечая даже Наташи. А она носила ему бутерброды. Пес три раза в день гулял сам в скверике возле института. Точно в срок я положил на директорский стол отчет — перепечатанный и переплетенный. На твердых корочках было аккуратно выведено: «Синтез ПСА». Академик подписал отчет без единого замечания. Он лишь зачеркнул карандашом название препарата, пояснив, что пентасакратамидарил — это не совсем строго, что назвать препарат следует в точном соответствии с международной номенклатурой подобных соединений. Я вернулся в лабораторию и стер ластиком единственную начальственную поправку. Я уже дважды побывал в зарубежных поездках — по поводу патентования нашего препарата. Ездили мы с Игорем, и он носился по магазинам, выполняя замысловатые поручения своей Наташи. Я же привез из дальних странствий удивительной красоты ошейник и несколько банок собачьих галет, кокетливо оформленных под косточки. Я пробовал их с чаем — довольно вкусно. Пес тоже попробовал, вежливо поблагодарил хвостом, но особого энтузиазма не проявил. Должно быть, он просто не уловил, что его потчевали иноземным яством. И мы, надев новый ошейник и раскурив трубку, пошли гулять. Как помните, мы оба большие и с виду довольно страшные. Потому, стало быть, нам и задают все тот же неумный вопрос: — У вас мальчик или девочка? — Не видите, что ли? Кобель,— бросаю я на ходу. И мы идем себе своей дорогой. Из писем в редакцию Слепни и бембексы В седьмом номере «Химии и жизни» за 1981 г. была напечатана статья О. Яковлева «Таежные злыдни». Я согласен с автором, что биологический метод уничтожения слепней самый эффективный и безвредный для окружающей среды. Хочу предложить читателям журнала свой вариант такого биометода. На поле надо свалить горой 2—3 машины песка« и отправиться на поиски колонии бембексов — насекомых из рода роющих ос. Искать бембексов лучше не песчаных или глинистых местах, например на склонах оврагов. Часть колонии надо осторожно выкопать и принести на песчаную гору. На первых порах над колонией можно соорудить легкий навес на случай непогоды. Если все будет сделано аккуратно, насекомые сразу же приживутся в новом доме, и уже на следующий год слепни ближних районов будут изрядно потеснены. Очень интересно наблюдать сражение бембекса со слепнем. Слепень, чуя поживу, приближается к стаду коров, выбирает жертву, атакует, но вдруг — бембекс1 Лапы у него огромные, цепкие, мгновенный бросок, укол — и одним кровопийцей стало меньше. Парализованную добычу бембекс тащит в норку на прокорм личинке. Мне кажется, что стоит разводить это полезное насекомое, разыскать его становится все труднее и труднее. Ю. БЕРЕЖНОЙ, Липецк 92
Короткие заметки Еще один способ передвижения Живые существа, населяющие нашу планету, умеют шагать, бегать, скакать, летать, плавать, ползти и т. д. Ни одно из них вроде бы не способно катиться подобно колесу. Хотя такой способ передвижения весьма экономен (недаром же цивилизация шагнула вперед, изобретя колесо). Даже странно, что мудрая природа проглядела столь очевидный и простой метод... Впрочем, в преданиях разных народов, в том числе американских индейцев, упоминаются таинственные змеи, которые умеют катиться по земле, зажав во рту собственный хвост. Индейцы сообщали далее, что такая змея ядовита, что яд у нее в хвосте и что она, догнав свою жертву, мгновенно разворачивается и поражает ее хвостом. Насчет змей сказать трудно — пока среди них катящихся не обнаружено. Зато такое существо найдено среди ракообразных. Известный голландский художник и математик М. Эсхер изобразил как-то фантастическое создание из металлических пластин, которые сворачиваются, образуя некое подобие клубка. Зрители воспринимали это изображение как еще одно свидетельство богатого воображения автора. Однако рачок Nannosquilla decemspinosa, живущий на песчаных пляжах Панамы, доказал (в который раз), что природу трудно превзойти. Он прижимает хвост к голове и, отталкиваясь недоразвитыми ножками, катится вперед, а по нашим, человеческим, меркам — задом наперед. Долго рачок крутиться не может, но и тридцать-сорок оборотов — тоже немало. Эта редкостная способность была открыта случайно, когда упомянутого рачка изучали в одной из лабораторий Калифорнийского университета. Положенные под микроскоп крохотные существа (их длина не превышает 3 см) внезапно исчезли из поля зрения. Очередной рачок пропал столь же внезапно, как и предыдущие, но был тут же обнаружен катящимся по предметному столику... В журнале «Science Digest» A981, т. 84, № 9), откуда почерпнуты эти сведения, высказано предположение, что рачок научился передвигаться столь странным образом, потому что все три пары его ножек слишком слабы, чтобы двигаться по осыпающемуся песку. Другое дело подогнуть их, сложиться в кольцо — и тогда никакой песок не помеха. С. БРАГИНСКАЯ ...И пусть нам будет несладко! Или пусть нам будет не так сладко: что-то мы, в общем и целом, едим многовато сахара. Но, с другой стороны, хочется же, хотя бы время от времени, мармелада, или желе, или джема. А кое-кому из работников химической промышленности вместо молока дают для профилактики спецмармелад с повышенным содержанием пектина: он способствует выведению из организма вредных веществ. Вот о пектине и поговорим. Это самый ходовой студнеобразователь. Получают его обычно из яблочных выжимок и кожуры цитрусов. Всем хорош пектин, полезен и вкуса не портит, но одна беда: образует приличный студень только при высокой концентрации сахара, от 55 процентов и выше. Если бы что- то с ним сделать, чтобы не нуждался он в такой сахарной поддержке... Известно, что надо сделать: надо лишить пектин части мети льны х групп, имеющихся в нем в изобилии, получить так называемый низкометилированный пектин. А он в присутствии ионов некоторых металлов, например кальция, способен превратить в студень чуть ли не всякий раствор. Даже если в нем совсем немного сахара. Или, после дополнительной обработки пектина, даже если в нем вовсе нет сахара. В Болгарии уже лет пять делают малосладкий мармелад; в других странах с помощью низкометилированного пектина готовят конфитюры, пудинги, молочное желе — кто к чему привык. И у нас в стране, как сообщает журнал «Консервная и овощесушильная промышленность» A9В2, № 2), создан способ приготовления такого пектина из яблочных отходов. Молдавские специалисты, проводившие эту работу, заодно придумали и проверили несколько рецептов. Например, фруктов в желе, содержащих на 36% сахара меньше, чем традиционное блюдо. Что же до вкуса, то в его пользу свидетельствует диплом I степени, которым ВДНХ Молдавской ССР отметила упомянутый продукт. Одно только смущает: судя по всему, ни сегодня, ни завтра мы не увидим в магазинах новых умеренно сладких продуктов, поскольку для них надо заново оснащать консервные заводы. Что ж, пусть нам будет несладко хотя бы послезавтра... О. ЛЕОНИДОВ 93
Эффект здоровья Пишут, °что. Здоровье, а тем более жизнь каждого человека — величайшая ценность нашего общества, и притом ценность абсолютная. Однако это не значит, что в области охраны здоровья неприменимы никакие экономические критерии. В конце концов, само здравоохранение — это одна из отраслей народного хозяйства, и отрасль не маленькая: в ней занято около 6 миллионов человек, а ежегодные расходы на здравоохранение измеряются миллиардами рублей. С другой стороны, помимо выполнения своей главной гуманистической функции каждый медицинский работник в определенном смысле приносит и реальный доход: сохраняя здоровье и работоспособность людей, он дает им возможность полноценно трудиться на благо общества. С этой точки зрения нет ничего зазорного и в том, чтобы сделать следующий шаг — попытаться оценить экономический эффект, который приносит обществу врач, спасая человеческую жизнь. Такая попытка сделана экономистом из Горьковского мединститута Э. Н. Кулагиной в статье «Ориентировочный расчет экономического эффекта сохранения жизни человека» («Советское здавоохране- ние», 1982, № 2). Принцип расчета, если не говорить о тонкостях методики, не так уж сложен. Известна средняя продолжительность жизни в нашей стране; часть жизни каждый человек трудится и производит материальные ценности — свою долю национального дохода, а часть (годы учения, пенсионный возраст), наоборот, пользуется материальной поддержкой общества. Можно подсчитать, сколько в среднем чистого дохода принесет обществу за свою жизнь один работник: получается 64 959 руб. И если врач спас жизнь новорожденного, то этой цифрой и выражается экономический эффект. А если смертельная опасность грозит 34-летнему мужчине, то спасение его жизни и восстановление трудоспособности принесет эффект в среднем около 39 тыс. руб. Речь, конечно, только о материальном производстве: вклад человека в духовное развитие общества никакой экономической оценке не поддается. Но даже такой подсчет может принести определенную пользу — например, при оценке экономической эффективности труда медицинских работников. А. ДМИТРИЕВ \ v 94 ...содержание микроэлементов в теле колорадского жука не зависит от их содержания в растениях, которыми жук питается («Доклады АН СССР», 1982, т. 262, № 3, с. 743)... ...у Сатурна обнаружено от 4 до 6 неизвестных ранее спутников («Aviation Week and Space Technology», 1982, т. 116, № 6, с. 24)... ...создан самодельный автомобиль, потребляющий 1 л топлива на 1500 км пробега (Агентство ДПА, Франкфурт- на-Майне, 24 февраля 1982 г.)... ...в среде гексаметилфосфо- триамида натрий образует анионы («New Scientist», 1982, т. 93, № 1293, с. 437)... ...питательная ценность сырого вещества морского планктона равна питательной ценности мяса минтая («Океанология», 1982, т. 22, вып. 1, с. 102)... ...малые дозы ионизирующего излучения оказывают на живые существа стимулирующее действие («Bild der Wissenschaft, Akzent», 1982, № 3, с. 8)... ...мутантные митохондрии могут быть причиной рака («Journal of the Theoretical Biology», 1982, т. 94, с. 173)... ...в Японии действует завод, на котором роботы производят роботов (c<The New York Times Magazine», 10 января 1982 г.)...
Неслышимый антилай Собака призвана охранять покой человека, служить ему днем и ночью верным сторожем. Но в городских квартирах ночной собачий лай способен разбудить всю округу понапрасну: ведь собака не знает, что происходит за дверью, и поднимает тревогу каждый раз, когда кто-то идет по лестнице. Конечно, хозяева рано или поздно привыкают к ночным концертам своего любимца, но каково соседям? Собака — понятливое животное, ее много чему можно научить. Но как ее учить по ночам? Ведь для этого надо не спать много суток подряд, наказывая пса за каждое нарушение тишины. Мало кто решится на такой подвиг... Вместе с тем в этом случае может помочь изобретение, сделанное неким Майклом Стьюартом, жителем британского города Ньюкасла (патент № 2.071.889). Это несложный электронный прибор, который пес может носить на ошейнике: в нем есть микрофон, микросхема и генератор ультразвука, частота которого слишком высока для того, чтобы его мог услышать человек, но достаточно низка для того, чтобы его услышала собака. Как только собачий лай превышает определенный уровень (попросту, если собака взлаивает слишком громко), электроника срабатывает, включает генератор и собачьи уши буквально закладывает неслышимым для хозяина и соседей ультразвуковым воплем. Изобретатель рекомендует использовать ультразвук с интенсивностью около 120 децибел — такой шум, только в слышимом для человека диапазоне, производит, например, двигатель реактивного самолета. Естественно, даже самый брехливый и бестолковый пес, получив несколько звуковых наказаний, начнет серьезно задумываться над тем, стоит ли лаять по пустякам. трудно сказать, привьется ли где-либо это новшество, хотя бы потому, что на всех соседских собак ультразвуковых ошейников не напасешься, да и реакцию их хозяев трудно , предсказать — все-таки жалко любимое животное лишать маленького удовольствия погавкать ночью... Б. С ИЛ КИИ 95
£ешгс ^Ч*&**:^--= А. Г. ВАКУЛЕНКО. Черноголовка Московской обл.: Воспользовавшись указателем к РЖ «Химия», наш консультант обнаружил, что последняя по времени работа, посвященная гидролизу хлорида натрия, напечатана в «Журнале физической химии», 1978, т. 52, № 2, с. 351. А. ЖАРОВУ, Ногинск Московской обл.: Тиосульфат натрия теряет кристаллизационную воду при 100°С, а выше 200°С он разлагается на сульфат натрия и полисульфид. К- Т-скому, Ленинград: Аммиак никак не может выделяться из водного раствора в виде пузырьков, поскольку названный газ превосходно растворяется в воде. Н. М. ЧАЙКЕ, Узловая Тульской обл.: В спортивных магазинах специально для туристов и любителей рыбной ловли стали продавать каталитические химические грелки, работающие на бензине, ценою 6 руб. 50 коп.; температуру 60—80 градусов они сохраняют часов 15—20. A. В. ПУШКИНОЙ, Москва: Строительными правилами наклейка поверх линолеума клеенки не предусмотрена — зачем расходовать столько материалов, к тому же не очень дешевых? Л. А. УШАКОВОЙ, Казань, и другим читателям, откликнувшимся на заметку «Реликтовый эндемик» из № 4: Ваша догадка верна, сообщение о русалочке загорской — просто апрельская шутка. С М. ЛЮБЯТИНСКОМУ, Волгоград: Когда аскорбиновую кислоту принимают в обычных терапевтических дозах, побочных эффектов не наблюдается; впрочем, длительный прием больших доз может иногда действовать угнетающе на выработку инсулина поджелудочной железой. С. Г. ГОРДОНУ, Москва: Волосы скрипичного смычка перегрызли, возможно, личинки жука-кожееда, о борьбе с которыми рассказывалось в М 4 за 1979 г., с. 69. Л. НАСЕДКИНОЙ, Татарская АССР: Кристаллизация натурального, не поддельного, меда иногда замедляется — например, при низкой температуре или при температуре выше 30° С; медленно кристаллизуется и перезрелый мед. B. КОВАЛЕВОЙ, Севастополь: От употребления в пищу хорошо размятой проросшей пшеницы, залитой молоком и заправленной маслом, вреда во всяком случае не будет. С В., Винница: Мазь из живицы и стержня химического карандаша настолько сомнительное средство, что не подлежит обсуждению. Л. Б-вой, Петропавловск: Аллергия на те или иные духи не такая уж редкость, и единственное спасение — попросить сослуживцев, знакомых и родственников не употреблять тех духов, к которым вы чувствительны. И. АНТОНОВУ, Белгород: Сильные землятресения и опустошительные ураганы случаются, как это ни печально, при любом расположении планет... Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, В. Е. Жвирблис (зав. отделом хим. наук), М. Н. Колосов, Л. А. Костандов, В. С. Люба ров (главный художник), Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, В. М. Соболев, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: М. А. Гуревич, Н. В. Ефремов, Ю. И. Зварич, А. Д. Иорданский, A. А. Лебединский (художественный редактор), О. М. Либкин, Э. И. Михлин (зав. производством), B. Р. Пол ищу к, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники: Г. Ш. Басыров, Р. Г. Бикмухаметова, М. М. Златковский, Е. Б. Романова Корректоры Л. С. Зенович, Л. А. Котова. Сдано в набор 14.04.1982 г. Т—04340 Подписано в печать 21.05.82. Бумага 70XI06 Л/16. Печать офсетная. Усл.-печ. л. 8,4. Усл.-кр. отт. 8687 тыс. Уч.-иэд. л. 11,5. Бум. л. 3,0. Тираж 365 000 экэ. Цена 65 коп. Заказ 889 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 «Союзполиграфпром» Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфин и книжной торговли г. Чехов Московской обл. © Издательство «Наука», «Химия и жизнь», 1982
Про салат Когда листаешь статьи, посвященные листьям салата, возникает ощущение, будто знакомишься с деяниями выдающегося спортсмена. Первое место по содержанию кальция. Второе, после шпината, по минеральным веществам в целом. Полный набор витаминов. Абсолютное первенство по витаминам Е и К среди овощей. Белков, правда, мало, но лишь оттого, что много воды, а вот в сухом веществе больше протеина, чем в кукурузе и пшенице. И становится даже обидно, что у нас в стране салат ходит в малораспространенных овощах. А на Кубе, к примеру, он занимает почти каждый десятый гектар из тех, что отведены под овощи. В США — идет на третьем месте среди овощей, уступая лишь помидорам и зеленому горошку. В Италии выращивают по 800 тысяч тонн салата каждый год... Прежде чем продолжать похвалы, скажем для определенности, что речь идет только о салате- латуке, самом ходовом среди салатных овощей. Из пяти его разновидностей три выращивают у нас: листовой, кочанный и римский (он же ромен), причем, что очень приятно, с каждым годом выращивают все больше. Листовой салат, самый ранний, дает по 100 ц/га, кочанный, самый распространенный, с хрустящими или чуть маслянистыми листьями, собранными в кочаны/ урожайнее этак вдвое, а ромен — и вчетверо. Только созревает поздно, к осени. Зато при умелом обращении его продолговатые кочаны хранятся до самой зимы. _ И вообще салат-латук отличается от прочих листовых овощей приличной лежкостью (похвалы продолжаются). Правда, сорванные с утра листья хорошо выглядят разве что до следующего дня, но если их охладить да держать в полиэтилене, то они продержатся несколько дней. А кочаны — и несколько недель. А еще салат хорош тем, что его не надо возить издалека. Где только он не растет! Скажем, в Средней Азии: там выращивают и озимый салат. И под Мурманском: полярная опытная станция Всесоюзного института растениеводства сообщает, что в Заполярье листья салата на одном гектаре набирают в особо удачные дни шесть тонн вкусной зеленой массы. Впрочем, не всем салат-латук кажется вкусным (возможно, из-за непривычки). Сам по себе он и впрямь не очень выразителен, но в сочетании с другими овощами, с рыбой или мясом, да с хорошей заправкой... Органические кислоты придают ему деликатную кислинку, гликозид лактуцин — пикантную горечь. Кстати, об этом гликозиде. Есть сведения, что он благотворно действует на нервную систему, улучшает сон, нормализует работу желудка и укрепляет стенки кровеносных сосудов. Даже если не все так, то вряд ли все не так. Лактуцин содержится в млечном соке. Млечный сок — в жилках и в кочерыжке. Так что не выбрасывайте салатную кочерыжку, а мелко ее порежьте. И примите к сведению, что во внутренних листьях кочана в два-три раза больше, чем в наружных, Сахаров и азотистых веществ. А в наружных, для равновесия, больше витамина С и каротина. Отсюда практический вывод: ешьте листья подряд и без разбору. Для гармонии и чтоб хлопот поменьше...
Врачам, психологам и другим специалистам, имеющие дело с человеческими ощущениями, приходится нелегко Можно достаточно точно измерить вес тела или рос; больного, артериальное давление или частоту пульса но как измерить боль, тревогу, радость? Здесь специалистам приходится полностью полагаться на субъективные оценки пациентов. А они, эти оценки, как все субъективное, расплывчаты и неточны. Недавно английские врачи придумали и запатентовали на удивление простое устройство, позволяющее количественно оценивать то, что прежде казалось неподдающимся измерению. Простая линейка с бегунком, вроде логарифмической. На стороне, обращенной к больному, нанесены крайние, экстремальные значения измеряемого ощущения, например: «совсем не больно» и «нет сил терпеть». На другой стороне — она обращена к врачу, больной ее не видит — те же две точки, только нанесены они на десятибалльную шкалу. Крайние отметки на обеих сторонах точно совпадают по длине линейки. И когда исследуемый устанавливает бегунок между точками — как подсказывают ему его ощущения, врач на шкале получает как бы меру этого ощущения. Можно возразить, что в основе количественного-резуль- тата все равно лежит субъективная оценка. Верно. И все же она несколько объективизирована, ибо больной не видит шкалы оценок, над ним не довлеет магия точных чисел. (Вспомните: стоя на весах и глядя на их деления, мы невольно стремимся установить гирьку так, чтобы получился «хороший» вес.) А врач может несколько раз повторить измерение, чтобы усреднить оценку. Разумеется, больной может упорно ставить бегунок на «нестерпимо больно», даже если у него ничего и не болит. Но случаи недобросовестности и симуляции мы не рассматриваем. Умелый симулянт сумеет «набить» и обычный градусник. А вообще линейка для измерения субъективных ощущений может оказаться весьма полезным инструментом не только в медицине. На нее можно нанести градации радости — от ликования до полного безразличия; градации любви — от «к сердцу прижмет» до «к черту пошлет». Словом, не прибор, а линейка страстей человеческих... ^ Издательство сНаука» Химия и жизнь, 1982 г., № 6, 1—96 стр. Индекс 71050 йена 65 коп.