Text
                    ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
4
1983


>- > *l •J. UJ
химияижизнь с 196S года Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР № 4 апрель 1983 Экономика, производство Интервью Ресурсы Проблемы и методы современной науки Книги Проблемы и методы современной науки Что мы едим Проблемы и методы современной науки Земля и ее обитатели Гипотезы Проблемы и методы современной науки А почему бы и нет! Литературные страницы Полезные советы химикам Ф отол аб оратор и я Фантастика Е. И. Каменев. НЕТ ПЛОХИХ МАТЕРИАЛОВ С. А. Вольфсон. РАЗНИЦА В ОДНУ БУКВУ Д. Е. Бражник. КАК РАСТЕТ МЕТАНОЛЬНОЕ ДРЕВО Л. Б. Шейнин. ПОЧЕМ НЕНУЖНОЕ А. Семенов. ПОГОНЯ ЗА БОЗОНОМ «ЭТО БЫЛО В 1938—1946 ГОДАХ...» Г. В. Троицкий, Г. Ю. Ажицкий. ГРАДИЕНТ БЕЗ АМФОЛИТОВ В. Зяблов. ...А МОЖНО И БЕЗ ЭЛЕКТРОДОВ Л. Стрельникова. МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ А. А. Новиков. УДОБРЕНИЯ НА ПОТОКЕ И. Н. Голубинский. ВСЕГДА ЛИ НУЖНЫ СЕМЕНА? Ю. П. Лаптев. СОРОДИЧИ КАПУСТЫ А. Иорданский. ОКЕАН: ОТКРЫТИЯ, НАДЕЖДЫ, ТРЕВОГИ А. С. Антонов. ГДЕ БЫТЬ ГОЛОВЕ? С. Старикович. ЖИВОТНЫЕ В РОЛИ ОРАКУЛОВ А. М. Кононов, Ю. А. Ершов. СНОВА ОБ АКСЕЛЕРАЦИИ Ю. Э. Авотиныи, В. Э. Авотиньш. СВЕТЛАЯ ПАМЯТЬ ОБЛУЧЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ: ЛИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ С. Ф. Ахметов. ОТКУДА РОДОМ РУСТАВЕЛИ КТО ПЕРВЫЙ? Ю. Каменецкий, Г. Майзус. МУЛЬТФИЛЬМ СВОИМИ РУКАМИ ДВЕ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НА МОНОВАННУ Б. Штерн. ЧЕЛОВЕК — ЭТО... 2 7 11 14 18 24 30 32 38 44 47 50 54 60 63 68 70 74 76 82 85 87 НА ОБЛОЖКЕ — рисунок А. Лебединского к статье «Место под солнцем». НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — иллюстрация С. Кобуладзе A937) к поэме «Витязь в тигровой шкуре». Размышления о драгоценных камнях, вплетенных в ткань поэмы/ позволяют выдвинуть версию, о которой рассказано в статье «Откуда родом Руставели». БАНК ОТХОДОВ ИНФОРМАЦИЯ ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ПИШУТ, ЧТО... ПЕРЕПИСКА 17 17, 29, 43, 46, 58 23, 35 36 52 77 93 94 96
Идет третий год пятилетки. В этом году нашему народному хозяйству предстоит выпустить около четырех тысвч новых машин, приборов, материалов; получат дальнейшее развитие научные исследование и проектно-конструкторские работы; еще шире будут внедряться в производство достижение науки и техники, способствующие переводу экономики на путь интенсивного развития, повышению эффективности общественного производства. Выбор длв каждой машины, длв каждого изделия, длв каждой детали самого лучшего, самого подходящего материала из несметного числа известных сегоднв, разработка и массовый выпуск новых полимеров с особыми, улучшенными свойствами, экономив сырья и топлива, вовлечение в народнохозвйственный оборот вчерашних отходов, а ныне вторичных материальных ресурсов — этим важнейшим проблемам нынешнего, сердцевинного года пвтипетки посвящены статьи, которые открывают номер. Экономика, производство Нет плохих материалов Е. И. КАМЕНЕВ Нет плохих материалов — есть плохие изделия. А плохие изделия — результат неправильного выбора и несовершенной переработки материала. Для подтверждения этого тезиса сошлемся, как это часто делают, на живую природу. Там, где человек использует сталь и стекло, бетон и цемент, бумагу и картон, полимеры и песок, легкие металлы и сплавы и многое-многое другое, она обходится единственным конструкционным материалом — живой тканью. Возможно, это и вынуждает природу использовать ткани наиболее рационально, изобретательно и эффективно, достигая не превзойденного техникой совершенства. Пример противоположный — вся сравнительно короткая история синтетических попимеров, полная курьезов нерационального их выбора и бездумного применения. Дорогие остродефицитные фторопласты и полиамиды часто используются там, где можно обойтись дешевым и значительно более доступным полиэтиленом. Как-то «Экономическая газета» писала, что на одном из заводов дешевый серый чугун начали заменять капроном, что вызвало значительное удорожание продукции. Были случаи, когда в раскаленных песках прокладывали пластмассовые трубы, а потом обнаруживали, что они извиваются словно змеи. Сегодня мировое производство полимерных материалов уже значительно превышает выпуск цветных металлов. И в полимерный век тысячекратно воэ-
растает плата за такие ошибки. Так что же делать — исправлять их по одной? Ответ — в старой английской шутке. Два джентльмена гуляют по берегу и видят, что в реке тонет мальчик. Один из них бросается в воду и спасает его. Но тут замечают еще одного тонущего. Отважный джентльмен вытаскивает и его, однако тут же обнаруживает, что в воде барахтается третий мальчик. Второй джентльмен, поправив на голове цилиндр, собирается уходить. — Куда же вы? Надо спасать детей! — кричит первый. — Надо посмотреть, кто их бросает в воду,— отвечает его спутник. Прав второй джентльмен. Надо устранить причину явления. А для этого в нашем случае — с полимерами — надо разобраться в существе проблемы применения. О МЕТОДЕ ПОПУГАЯ И МОДЕЛИ АГАФЬИ ТИХОНОВНЫ Мы часто стоим перед выбором — книги, шляпы, профессии, спутника (или спутницы) жизни. В чем тут трудность? В объеме информации, которую необходимо переработать, чтобы принять лучшее из возможных решений, и в неопределенности, которая сопряжена с этим объемом информации. Лорд Кельвин утверждал: если вы можете измерить то, о чем говорите, и выразить в числах, то вы чте-то знаете о предмете; если же вы не в состоянии ни измерить, ни выразить это нечто в числах, то ваши знания скудны и неудовлетворительны. За меру неопределенности оказалось возможным принять информационную энтропию, и Р. Хартли для ее измерения предложил очень простое соотношение. Энтропия (Н) или равное ей количество информации (|) в битах равна logvK, где К — число равновероятных элементов множества. Представьте себе переполненный зрительный зал, в котором вы, опоздав, видите одно свободное место (К=1). Проблемы выбора нет, а объем переработанной информации и неопределенность выбора равны нулю (Н=0, 1=0). Иное дело, если вам заблаговременно предложат выбрать себе место во Дворце спорта. Подобным образом в конечном счете можно подходить и к так называемой матримониальной задаче — выбору жениха или невесты. У Адама был один вариант, значит, К=1, Н=0. 1=0. А каково найти в современном мире среди многих миллионов незамужних женщин одну-един- ственную? Однако тема нашей статьи не имеет прямого отношения к последнему вопросу. Поэтому вернемся к выбору полимерного материала. В самом общем виде проблема применения сводится к отысканию оптимальной пары: полимер — изделие. Иными словами, для каждого изделия из множества полимерных материалов необходимо найти тот, быть может, един- ственный, возможности (свойства) которого раскроются в этом изделии наилучшим образом. Оба «партнера» в паре должны быть идеально совместимы — с тем, чтобы отвечать основной формуле выбора: максимум пользы от применения материала. Поскольку лучший вариант выбирают на основе неких оценочных параметров, то оптимальная пара трансформируется в триаду: полимерный материал — параметр — изделие. Такую триаду принято называть информационным модулем.
Задача применения распадается на две: прямую и обратную. Их условия можно сформулировать так. Для прямой задачи: дано изделие, из всего полимерного множества требуется выбрать оптимальный полимер. Для обратной задачи: есть определенный полимерный материал, для которого надо найти наилучшее применение, то есть из всего множества изделий самое подходящее. Если полимерное множество (К), то есть ассортимент выпускаемых промышленностью полимеров оценить примерно в 3000 единиц и учесть, что для характеристики полимерных материалов используют около 103 параметров (п), то размерность прямой задачи (Р=К • п) составит около 3 • 10ь информационных модулей. На сегодня в техническом множестве (океане предметов, которыми оперирует современная техника) насчитывается около 2 ■ 107 изделий, значит, размерность обратной задачи достигнет 2 • 10 информационных модулей. Громадное количество вариантов — плохих и посредственных — составляет поисковое поле, где и затерян искомый оптимальный вариант — утес в океане негодных решений. Нетрудно подсчитать, что количество информации, которое нужно переработать для отыскания одной оптимальной пары материал — изделие в прямой задаче составляет 21,6 бита, в обратной задаче — 34,3 бита. Это значительно больше информационной емкости, заложенной природой в ходе длительной эволюции в биоорганические молекулы, например глюкозы A9,4 бита) или аспарагиновой кислоты A0,4 бита). А неопределенность, связанная с гигантским количеством информации, способна вызвать поистине гамлетовские сомнения, колебания, мучения при решении задачи выбора. Совершенно очевидно, что задача рационального выбора полимерного материала просто не может быть решена без эффективного поискового метода, без формализации и алгоритмизации всего процесса. А какие методы поиска существуют вообще? Во-первых, печально известный весьма распространенный благодаря своей простоте так называемый метод проб и ошибок. Поскольку выбор делается наугад, его можно назвать и методом попугая — птица, вытаскивающая билетики на счастье, по сути дела, применяет тот же алгоритм. И хотя в истории науки и техники немало было случайных (в том числе и больших) открытий, этот метод лишен научной основы и надежность его тем меньше, чем больше множество, из которого делается выбор. Вероятность «вытянуть» из множества в 3000 материалов счастливое решение составляет 1 /3000. И хотя при этом количество обработанной информации равно нулю, самый «дешевый» способ поиска обходится очень дорого: ошибка, со всеми 4 вытекающими из нее техническими и экономическими последствиями, примерно в 3000 раз вероятней случайной удачи. Другой способ — антипод метода проб и ошибок — дает точный ответ. Это изучение всех возможных решений, перебор всего дерева вариантов, включающего, напомним, 3 ■ 106 триад на каждое изделие. Перебор всех вариантов — это сопоставление и оценка того, насколько каждое из свойств каждого их трех тысяч полимерных материалов отвечает требованиям, которые предъявляет изделие. Метод громоздок и неудобен, даже если подключить к работе ЭВМ. Но дело даже не в трудностях, которые связаны с переработкой большого объема информации. Главная беда в том, что сделать выбор, да еще оптимальный, простым сопоставлением свойств невозможно. Один полимерный материал прочнее, зато другой дешевле, третий долговечнее или лучше обрабатывается и т. д. Вот если бы удалось объединить все достоинства в одном материале... Но это уже из области умозрительных моделей, вроде модели идеального жениха, о котором мечтала гоголевская Агафья Тихоновна. Очевидно, для сопоставления материалов надо оперировать каким-то одним обобщенным, комплексным показателем, который сводил бы воедино все достоинства и недостатки полимера, характеризовал весь комплекс его свойств. Хотя у этих свойств и параметров разная размерность, разный физический смысл, в принципе вполне возможно как-то трансформировать шкалы — перенести абсолютные показатели свойств на одну относительную безразмерную шкалу. Сделать- то можно, но как при этом усложнятся расчеты, а значит, и трудоемкость поиска... СЛЕДУЯ ЗДРАВОМУ СМЫСЛУ Кто станет решать матримониальную задачу методом проб и ошибок или перебора вариантов? На это не хватит жизни. Даже выбор одной счастливой пары с помощью «электронной свахи» требует в среднем полумиллиона математических и логических операций. Бессмысленно выбирать место в концертном зале, опробуя каждое кресло. Жизненный опыт позволяет нам сразу отбросить заведомо непригодные варианты. Следуя принципу простоты, мы в любом акте познания стремимся из бесконечной массы информации выделить лишь некоторое ее количество, полезное для принятия решений. При этом мы используем формализованный опыт, так называемый здравый смысл, то есть руководствуемся эвристическими правилами. Эволюция выработала не только способность нашей памяти размещать и хранить огромное количество информации, но и способность к мгновенной выборке: переходя улицу, мы вспоминаем правила дорожного
движения, а не меню вчерашнего обеда или интегральное исчисление. Эвристические правила, эвристические стратегии математически не строги, но эта их особенность позволяет иногда найти решение многомерных задач, требующих компромиссного подхода. В математике до сих пор нет полноценной «теории компромисса», и человек с его разумом до сей поры остается непревзойденным мастером по этой части. Эвристическая стратегия, отбрасывая заведомо бессмысленные выборы, использует не все дерево вариантов, а лишь наиболее нужную его часть, образуя усеченное дерево. При этом информационное поле сжимается, а задача'упрощается. В принципе, сжать информационный массив полимерных материалов и тем самым упростить задачу выбора можно двумя способами: 1) агрегируя, укрупняя информацию — группируя элементы множества в крупные подмножества, в которых полимеры собраны по какому-то признаку; 2) сокращая число элементов множества, то есть отбрасывая ненужное, освобождаясь от информационного хлама, информационных шумов. При подготовке к изданию каталога полимеризационных пластмасс (выпущен в 1981 г.) автор разделил полимерное множество на группы — потребительские ряды, группируя материалы по их потребительским свойствам: теплостойкие, морозостойкие, стойкие в тропических условиях, химически стойкие, антифрикционные, прозрачные, вспенивающиеся, конструкционные, электротехнические, радиотехнические, применяемые в- медицине, производстве труб, изготовлении игрушек, в фармацевтической, парфюмерной, пищевой промышленности и т. д. Если перенести поиск в потребительские ряды, поисковое поле в ряду конструкционных материалов сокращается в 3,3 раза, в ряду прозрачных полимеров — примерно в 14 раз, в ряду металлизируемых — почти в 100 раз. (Потребительские ряды для полимеризационных пластмасс приведены в таблице.) Эвристическая стратегия позволяет не блуждать по всему информационному полю, а сразу выходить в район решения — к ряду, где вероятность найти подходящий материал наибольшая. Таким способом удается сократить размерность прямой задачи примерно в сто раз, но эта размерность все еще высока — 104. Значит, надо попытаться сжать множество параметров и свойств. МЕЖДУ СЦИЛЛОИ СЛОЖНОСТИ И ХАРИБДОЙ НЕДОСТОВЕРНОСТИ Что бы мы ни выбирали, нам нужны вполне определенные качества, свойства выбираемого объекта. Но число этих Потребительские ряды полимерного множества полимеризационных пластмасс Потребительские ряды (подмножества) ас ■ I X о « ■5 t U ф * ч 3" п а с 01 О О о.- Н t- X х П>\0 ОИСКОВЬ ров ряд V О 3 ч <в и а. х « 3" С , ; С Ф к • ? - О-О* к J£-^ о о w U хХ -с' XX > X - Все множество (Кг) Теплостойкие Мороз ост о й к ие Химически стойкие Стойкие в тропических условиях Антифрикционные Вспенивающиеся Прозрачные Металлизируемые Конструкционные Листовые Для изготовления труб Электро- и радиотехнические Для медицины Контактирующие с пищевыми продуктами 784 542 523 297 104 74 17 57 8 235 49 101 436 55 87 9,64 9,11 9,06 8,24 6,72 6,23 4,10 5,85 3,01 7,90 5,63 6,68 8,79 5,80 6,47 10 9—10 9 8—9 7 6—7 4—5 6 3 8 6 7 9 6 6 — 1,45 1.50 2,64 7,54 10,59 46,12 13,75 98,00 3,34 16,00 7,76 1,80 14,25 9,01 — 0,53 0,58 1,40 2,92 3,41 5,74 3,79 6,63 1,74 4,01 2,96 0,85 3,84 3,17 Для фармацевтической, парфюмерной и пищевой пр ом ыш л ен н ост и Для изготовления игрушек Для водоснабжения Для изготовления клеев Для производства лаков, красок и грунтов Для полимерных покрытий Для уплотнений и прокладок 10 107 15 39 30 30 37 3,33 6,76 3,92 5,30 4,92 4,92 5,23 4 7 4 6 5 5 5—6 78,40 7,33 52,27 20,10 24,13 26,13 21,19 6,31 2,88 5,72 4,34 4,72 4,72 4,41 свойств практически бесконечно. Тому свидетельство — известнейший справочник Ландольта, преследующий благородную цель охватить все количественные характеристики веществ. Для первого издания (в конце прошлого века) потребовалась 281 страница, в шестом издании A950— 1969 гг.) было 26 томов, около 26 тысяч страниц.
С увеличением числа учитываемых и используемых параметров трудоемкость учета возрастает по экспоненте. Невольно появляется желание сократить число оцениваемых свойств. Следуя этому желанию, нередко доходят до предела — оценки по одному параметру. Такая крайность иной раз порождает ситуации, напоминающие ту, что описана в старой индийской притче. В темном сарае несколько любопытных ощупывали слона, пытаясь понять, кто перед ними. Тот, кто держался за хобот, говорил, что это змея. Другой при- н ял ногу за дерево, третий — ухо за лист и т. д. В общем, чтобы распознать в темноте слона, одного параметра мало. Исследователю приходится пробираться между Сциллой сложности и Харибдой недостоверности, между желанием охватить как можно больше свойств, чтобы повысить точность оценки, и уменьшить их число, чтобы сократить затраты труда и времени на эту оценку. Отсюда практическая задача о необходимом и достаточном числе параметров для оценки и выбора любого объекта, в том числе и полимерного материала. Не останавливаясь на ее решении, дадим конечный результат: log,K п^ - , где п — наименьшее до- log ?т статочное число поисковых параметров, К — число элементов множества, из которого делается выбор, m — число вариантов (исходов), определяемое каждым параметром. Нетрудно заметить, что достаточное для выбора число параметров зависит от информации (log2K), которую надо затратить на этот выбор, а также от информации (log,m), которую несет каждый поисковый параметр. А это значит, что для поиска следует отбирать самые информационно емкие свойства материалов. Наша стратегия обеспечивает последовательное, как говорят, дихотомическое, приближение к цели. Что это значит? Вот что. Каждый параметр определяет два исхода, то есть делит множество (потребительский ряд) на две части: ту, где мы продолжаем поиск, и другую, которую мы отбрасываем, покидаем навсегда. , Поскольку т=2, информация, которую несет каждый параметр, равна одному биту и соотношение упрощается: n^log^. Как мы видим, необходимое и достаточное число поисковых параметров зависит теперь только от числа элементов множества. Если же множество сужено до потребительского ряда, то это число уже не превышает 10. Хорошо известно, что человеку трудно беэ значительной ошибки выносить решение, когда приходится учитывать более семи факторов или альтернативных вариантов. Отсюда и семь дней недели, и семь звуков музыкального лада, и «семь раз отмерь», и все прочее, что связано с «магической» семеркой. Могучая современная вычислительная техника не снимает это ограничение и не увеличивает человеческих возможностей, так как выбирать и задавать параметры для ЭВМ может только человек. В общем, нам удалось сжать параметрический ряд для выбора подходящего полимерного материала до предела наших психофизиологических возможностей. Чтобы читателя не тревожила мысль о возможном уменьшении точности (оптимальности) выбора, связанном с ограничением числа поисковых параметров, напомним, что во многих не менее важных, чем поиск полимерного материала, задачах такое упрощение вполне допустимо. Известно такое исследование: кардиологи изучили информативность самых распространенных симптомов при жалобах на боль в груди и в конечном итоге пришли к выводу, что всего лишь 6 признаков из 497 позволяют с высокой степенью достоверности (95,3% правильных диагнозов) отличить заболевание коронарных сосудов от пневмонии. А в другом исследовании показано, что вполне достаточно учесть всего лишь 16 человеческих качеств из полутора тысяч, чтобы подобрать партнеров для прочного и счастливого брака. Случайность выбора полимерных материалов была и остается главной, если не единственной причиной многочисленных курьезов и дорогостоящих ошибок применения полимеров, превращает использование основного материала наших дней в стихийный и неуправляемый процесс. Можно смело утверждать, что эвристическая стратегия выбора полимерного материала в узких потребительских рядах, четкая программа действий, определенная последовательность поисковых операций позволят перейти от случайного поиска на ощупь к целенаправленному и безошибочному подбору лучшей из возможных пар полимерный материал — изделие. Автор умышленно не дает конкретных примеров таких выборов, таких пар, ибо решать проблему применения необходимо в целом. По-видимому, в одном из ведущих наших научных институтов по полимерным материалам будет создан специальный поисковый центр, который сможет оперативно и точно, пользуясь современной стратегией выбора, находить наилучшие пары, выполнять задания всех отраслей промышленности, где применяются сегодня полимеры. Только при такой постановке дела можно будет сказать: нет плохих материалов — нет плохих изделий. 6
Разница в одну букву НЕОКОНЧЕННАЯ ИСТОРИЯ НЕОРДИНАРНОГО ПЛАСТИКА Доктор химических наук С. А. ВОЛЬФСОН Самый дешевый и самый распространенный в наши дни синтетический полимер — это, конечно же, полиэтилен. Доступность и отличные диэлектрические характеристики сделали его незаменимым для электротехники и техники связи. Другие полезные свойства — главным пленочным материалом и пластиком для детских игрушек. Этот пластик стал для нас настолько обычным и привычным, что нам трудно представить житье без полиэтилена. А от роду этому популярнейшему пластику меньше 50 лет, и, более того, первый способ получения случайно открытого полиэтилена настолько отличался от привычных полимерных технологий, что очень немногие химики решались тогда предсказать ему мало-мальски значимое будущее. ОТ ЧАСТНОГО К ОБЩЕМУ Наш рассказ — не о полиэтилене вообще, а лишь об одной ветви, недавно выросшей на раскидистом полиэтиленовом древе. О материале ЛПЭНП, который не только в рекламных проспектах, но и в серьезных журналах нередко называли вундеркиндом полиолефинового семейства. Чтобы понять, почему он «вундеркинд», необходимо вспомнить историю полиэтилена вообще. Получают полиэтилен только из этилена НгС = СНз. Чтобы заставить эти несложные молекулы выстроиться в длинные макромолекулярные цепи, пришлось применить давление в 1,5—2,5 тысячи атмосфер. Прежде технология высокомолекулярных соединений с такими давлениями дела не имела. Пришлось ставить мощные компрессоры, а сами реакторы делать из пушечной стали, способной это давление выдержать. Казалось бы, высокие давления — высокая стоимость (классическая аналогия— синтез алмаза). Но полученный при высоком давлении полиэтилен стал одним из самых дешевых пластиков. Потому что сырье доступно и дешево. Потому что процесс высокоэффективен. Годовая производительность современных установок по производству полиэтилена высокого давления достигает 100 тысяч тонн. При высоком давлении происходит радикальная полимеризация: полимерные цепочки наращиваются на свободных радикалах (последние образуются в результате распада добавляемых в реактор молекул перекисей или просто кислорода). При низком же давлении желанный твердый полиэтилен не получался — макромолеку- лярная цепочка обрывалась раньше, чем нужно, из реактора выходили воскообразные вещества и парафины. Тем не менее в начале пятидесятых годов наряду с полиэтиленом высокого давления (ПЭВД) появился и полиэтилен низкого давления (ПЭНД). Первым успеха добился известный западногерманский химик К. Циглер. Он нашел металлоорганические катализаторы, способные полимериэовать этилен при обычных для химической технологии давлениях— до 10 атмосфер. Некоторые горячие головы тут же поспешили объявить ПЭВД материалом бесперспективным, неконкурентоспособным. Однако, вопреки прогнозам, полиэтилен низкого давления оказался не дешевле, а дороже ПЭВД. Отпала надобность в пушечной стали и гигантских компрессорах, но зато потребовалось многое другое: жидкий растворитель катализатора, не менее громоздкие и энергоемкие, чем компрессоры, центрифуги для отмывки полимера от неизрасходованного катализатора, сушилки, комплекс регенерации растворителя и т.д. и т.п. Но и ПЭВД при этом не «съел» ПЭНД. Растет производство обоих продуктов, «хороших и разных». И ПЭВД — полиэтилен, и ПЭНД — полиэтилен, у них общая формула: СН<—(СН-))П—СН.1. Но за общей формулой скрыты разные по свойствам материалы. Эта разница — следствие неодинаковой структуры макромолекул полиэтилена, получаемого при высоких и низких давлениях. При высоком — материал получается более эластичный и гибкий, пленка из него прозрачнее (а до сих пор большая часть производимого в мире полиэтилена растягивается в пленку). Полиэтилен, полученный при низком давлении, прочнее и жестче. Это отличный материал для пластмассовых труб и непленочной, более массивной тары. Канистры, ящики, ведра делаются сейчас лишь из полиэтилена низкого давления. Впрочем, в последнее время специалисты предпочитают различать полиэтилен не по способу получения, а по плотности. При высоком давлении получается материал, плотность которого на 0,2—0,3 г/см3 меньше. Значит, ПЭВД= =ПЭНП (полиэтилен низкой плотности), а ПЭНД=ПЭВП (плотность более высокая). Это кажущееся противоречие (вроде 7
Схематические изображения макромолекул полиэтилена: 1 — полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полученный в традиционном трубчатом реакторе высокого давления; 2 — ПЭНП, полученный в автоклаве высокого давления; 3 — полиэтилен высокой плотности, полученный в жидкой фазе с катализатором Циглера; 4 — сополимер этилена с пропиленом; 5 — линейный сополимер этилена с альфа-буте ном. Примерно так же выглядит молекула с вундеркинда» полиолефинового семейства — ЛПЭНП бы большое давление должно больше уплотнять материал!) объясняется тем же, чем и разница в свойствах двух полиэти- ленов, а именно структурой макромолекул, образующихся в разных условиях полимеризации. При высоком давлении образуются молекулярные цепочки со множеством ответвлений — радикальная полимеризация не способствует образованию строго .линейных структур. Отсюда меньшая степень кристалличности и меньшая плотность, чем у полиэтилена низкого давления. Циг- леровские катализаторы ведут процесс более целенаправленно, получаются практически линейные цепочки. Отсюда и сравнительно высокая плотность. НА ОДНОЙ УСТАНОВКЕ Вопрос, можно ли получать на одной установке и тот и другой полиэтилен, вовсе не праздный. Единая технология позволила бы более гибко подстраивать производство к нуждам потребителей. Отпала бы необходимость во встречных перевозках полиэтилена различных сортов. В условиях нашей страны это немаловажный фактор. Универсальный технологический процесс получения полиэтилена различных типов был бы весьма желателен, и потому несколько групп исследователей в разных странах взялись за решение этой задачи. Первыми успеха добились те, кто продолжал заниматься высоким давлением. Оказалось, что если давление этилена во время полимеризации поднять в несколько раз и довести примерно до семи тысяч атмосфер, то образование боковых цепей в макромолекулах полимера будет подавляться. Плотность и кристалличность, естественно, возрастут. При инициировании процесса полимеризации свободными радикалами конкурируют, борются между собой две реакции: образование линейных макромолекул и—боковых ответвлений. Но от давления они зависят по-разному. При очень больших давлениях пересиливает реакция образования линейных макромолекул. К сожалению, инженерные расчеты показали, что промышленные установки столь высокого давления экономически невыгодны. Капитальные вложения, а следовательно, и себестоимость продукции намного выше, чем на существующих установках (и для ПЭВП, и для ПЭНП). Пробовали решить ту же задачу с другой стороны: каталитическим путем при низком давлении получать разветвленный полиэтилен. И получили отрицательный ответ: не выходит разветвленный полиэтилен на катализаторах Циглера и им подобных. А он получался еще в начале шестидесятых годов, и специалисты об этом знали. Знали, но считали, что имеют дело не с полиэтиленом, а совсем с другим материалом. Чтобы понять, почему это случилось, поставим казуистический вроде бы вопрос: можно ли считать сополимер гомополи- мером? На первый взгляд ответ однозначен: нельзя! Гомополимер — это когда макромолекулы построены из звеньев только одного мономера: полистирол, полипропилен, полиэтилен — гомополи- меры. А сополимер — это «совместный» полимер, его макромолекулы построены из разных звеньев чаще всего двух типов, но бывает и больше. При этом звенья могут быть соединены разными способами и в разной последовательности. Можно получить (и получали!) такой сополимер: взять этилен и пропилен и на катализаторах Циглера провести со- полимериэацию. Образуются линейные макромолекулы с короткими (СНз-группы пропилена) боковыми ответвлениями. Можно вместо пропилена взять альфа-бутен — олефин с четырьмя атомами углерода в молекуле. Тогда и длина боковых отростков соответственно увеличится. Можно взять и альфа-гексен — получим «подвески» иэ шести атомов углерода. Но в каждом из этих случаев будут получаться макромолекулы, по составу идентичные полиэтилену с .боковыми цепочками, полиэтилену высокого давления. Или низкой плотности. Почти классический ПЭНП1 При определенном составе полученные сополимеры будут обладать той же плотностью и степенью кристалличности, что и ПЭНП. Некоторые свойства могут различаться: сополимеры, как правило. 8
прочнее. Такие сополимеры производили в небольших количествах во многих странах. У нас в виде опытных партий было выпущено около ста тонн. Дальше дело не пошло, как, впрочем, до поры до времени и в других странах. К концу семидесятых годов в мире выпускали полиэтилен нескольких сот марок. Сополимеры этилена с высшими оле- финами в каталогах фигурировали редко, а если и попадались, то их место было более чем скромным. До 1 978 года ПЭНП и ПЭВП мирно уживались друг с другом: соотношение масштабов их производства было примерно 2:1. Оба процесса непрерывно совершенствовались, и, казалось, ничто им не угрожает. Впрочем, значительное увеличение цен на нефть, нефтепродукты и энергию в середине семидесятых годов привело к временному спаду производства полимеров в западных странах. Одновременно обострилась конкуренция между различными материалами и технологиями. Основным критерием стали энергозатраты и энергоемкость производства. Ради экономии энергии стремились еще более усовершенствовать технологию: уменьшить число производственных стадий, снизить давление, повысить эффективность катализаторов. Одновременно совершенствовали процессы переработки, повышали производительность формующих машин. Но того же эффекта можно достичь, улучшая свойства продукта. Повышение прочности позволяет уменьшить толщину изделий, сэкономить материал. Лучше всего, конечно, параллельно улучшать все сразу, но... Это очень трудно. И вдруг появился «вундеркинд». ОТ ОБЩЕГО К ЧАСТНОМУ В 1978 году один из американских концернов, крупнейших производителей ПЭНП, объявил о пуске новой промышленной установки, получившей название «Юни- пол». В основу ее был заложен процесс газофазной полимеризации этилена в «кипящем слое» частиц твердого катализатора, нанесенного на силикагель. Отсутствие растворителя и высокая активность катализатора делали ненужными промывку и сушку полимера: явный выигрыш в энергозатратах! Но это еще не все» Продукт в этом процессе, по уверению фирмы, получался в виде крупных частиц размером 0,5—1,0 мм. Такие частицы не нужно подвергать плавлению и последующей грануляции, как это делается обычно с порошкообразными полимерами. Продукт, полученный в реакторе «Юни- пол», можно было сразу отправлять на переработку в литьевых и экструзионных машинах. Обычно на грануляцию приходится до 30% суммарных энергозатрат современного производства ПЭВП. Но и это еще не все. В «Юниполе» получался сополимер этилена с альфа-бутеном — тот самый сополимер, который подозрительно похож на разветвленный гомополимер, то есть на ПЭНП. Фирма заявила, что этот продукт специально создан взамен ПЭНП и способен эффективно заменить его в 90 случаях из 100. Эффективно, потому что новый продукт в два раза прочнее ПЭНП, а это означает, что толщину пленки, кабельной изоляции, стенки технической детали можно без ущерба уменьшить в полтора раза. А еще потому, что новый продукт обладает лучшей морозостойкостью и стойкостью к растрескиванию. А чтобы впредь никто не путался в гомо- и сополимерах, продукт «Юнипо- ла» назвали линейным полиэтиленом низкой плотности, сокращенно — ЛПЭНП (хотя в действительности — см. схему на стр. 8 — он линейным не был). Итак, ПЭНП и ЛПЭНП. Всего одна лишняя буква, но она поставила гамлетовский вопрос «быть или не быть» применительно к одному из самых важных процессов полимерной химии. Если «Ю ни пол» так хорош, то куда девать установки высокого давления с суммарной производительностью в 15,5 млн. тонн? Мир специалистов-полиэтиленщиков разделился на два лагеря. Доводы сторонников «Юнипола» уже приведены. Оппо- Схема установки для газофазной полимеризации этилена. Обозначения: I — ввод катализатора; 2 — решетка; 3 — ввод свежего этилена; 4 — ввод сомономера; 5 — циркулирующий этилен; 6 — псевдоожижениый слой частиц катализатора и полимера; 7 — выгрузка продукта; 8 — компрессор; 9 — теплообменник для охлаждения этилена
ненты же выдвигали свои доводы. Вот некоторые из них: газофазный процесс неустойчив, трубопроводы будут забиваться порошком полимера, катализатор будет уноситься; для газофазного процесса нужны реакторы объемом в 600—800 кубометров; катализатор сложный. капризный, готовится вручную; этилен нужно лучше чистить, чем в процессе высокого давления, альфа-бу- тен намного дороже, чем этилен; никто не захочет перерабаты вать порошкообразный продукт — все оборудование рассчитано на гранулы... А тем временем «Юниполу» присудили почетную премию Киркпатрика — за выдающееся достижение в области химической технологии. 12 крупных фирм в США, Канаде, Швеции, странах Африки, и Азии закупили установки «Юнипол» для производства ЛПЭНП в жидкой или газовой фазе. В Японии установку мощностью 120 тыс. тонн ЛПЭНП в год смонтировали на понтоне и отбуксировали в Аргентину, где она начала давать продукцию, как только подключили этиленопровод. Через два года уже два десятка компаний сообщали о создании собственных процессов получения ЛПЭНП. Оппонентов становилось все меньше, хотя журналы все еще продолжали печатать полемические расчеты, проекты спасения традиционного процесса получения полиэтилена при высоком давлении. Кто ищет, тот находит. И вот уже на международном рынке лицензий появились предложения, как на установках высокого давления после небольших переделок получать ставший модным ЛПЭНП... Чтобы правильно оценить случившее- ■ ся, напомним, что и бесспорно ценные новые процессы и продукты сравнительно медленно пробиваются в производство. ' Миллиард фунтов (есть за рубежом та- | кая хитрая единица измерения) полиэтилена низкой плотности был произведен лишь | за 20 лет. Полиэтилен высокой плотности (низкого давления) преодолел тот же рубеж за 10 лет. Еще чуть быстрее, за 7—8 лет, достигли миллиардной отметки ' мировые производства полипропилена и ударопрочного полистирола. ЛПЭНПу на это понадобилось всего четыре года. И это — при известной насыщенности мирового рынка пластмасс. ЧТО ГОВОРЯТ ЗНАТОКИ Эксперты, в свое время явно недооценившие возможности этиленовых сополимеров, теперь пожимают плечами: i шум вокруг «вундеркинда» поднялся уди- i вительный. Конечно, многое можно объяснить умелой рекламой и благоприятным > стечением обстоятельств. ЛПЭНП — хо- I роший материал с разумно упорядочен- i ной структурой макромолекул. Но сегодня не может быть и речи о полной замене им классического полиэтилена низкой плотности. Производство ЛПЭНП и всех его разновидностей составляет около 15% от выпуска ПЭНП. В перспективе 25, максимум 30%. Есть, правде, прогнозы и о возможном выравнивании объемов производства, но это, видимо, из области фантастики. Ситуация с полиолефинами вообще сложная. Есть прогноз, что к концу века вперед вырвется полипропилен, поскольку при углубленной переработке нефти пропилен будет дешевле этилена. Появился даже ультравысокомолекулярный полиэтилен и пока не очень большие универсальные установки, способные выпускать широчайшую гамму полиэтиле- нов различной плотности. А потребители начали все эти полиэтилены смешивать в различных пропорциях... ПЭНП смешивают с ЛПЭНП и говорят, что от этого растет производительность перерабатывающих машин. Все-таки удивителен этот мир полимеров! А как обстоит дело с ЛПЭНП у нас? Ведь сополимеры этилена с высшими оле- финами мы получали еще в шестидесятые годы. Работы ведутся, и споры тоже. Можно надеяться, что в ближайшее время промышленное производство этого экономичного материала из семейства полиоле- финов начнется и на наших заводах. Потребности в таком полиэтилене, безусловно, есть. Сельскому хозяйству нужны особо тонкие и особо прочные пленки; повышенная морозостойкость ЛПЭНП привлекательна для кабельной промышленности. У нас есть самые современные установки для газофазной полимеризации этилена, накоплен огромный опыт по суспензионной полимеризации, имеются свои разработки по катализаторам. Мы умеем получать полиэтилен, отличающийся по свойствам от ранее известных. Какое место займет он в семействе полиолефинов, покажет будущее. ПОПРАВКА В № 12 за .1982 г., на стр. 3, допущена неточность: технология получения двойного суперфосфата с добавками бора разработана сотрудниками МХТИ имени Д. И. Менделеева совместно со специалистами Уральского научно-исследовательского химического института (УНИХИМ) и Гомельского химзавода имени 50-летия СССР. \ 10
CH2=CH-C-OR и О CH3CHaCOOR CH2=CH-C-NR2 II О сн2=сн-с~с» и о CH3CH2CONR2 2н5-соон ^рьсн2соон СНзСООН Интервью Как растет метанольное древо На вопросы корреспондента «Химии и жизни» М. Кривича отвечает начвпьник Всесоюзного промышленного объединения «Союз- метанол» Министерства химической промышленности СССР Дмитрий Емепьянович БРАЖНИК. В прошлом году «Химия и жизнь» напечатала статью доктора химических иаук И. И. Моисеева «Метаиольиое древо». Статья была проиллюстрирована рисунком: могучее дерево с ветвями, на которых вместо листьев и плодов растут формулы органических веществ, достуяиыми способами синтезируемых из метанола. Как обстоит дело с метанольным древом сегодня? Оно уже достаточно выросло или же остается пока лабораторным ростком, который пестуют химики- исследо вател и? Лабораторным ростком его никак не назовешь; метанол — один из самых массовых, многотоннажных продуктов основного органического синтеза. Следует ожидать, что эта тенденция сохранится и в последующие десятилетия. Сейчас только в нашей стране производят около 2 млн. т метанола в год, а к концу пятилетки его выпуск удвоится. Я бы поставил вопрос иначе: стало ли метанольное древо столь ветвистым, как на рисунке в вашем журнале? Пока нет. Накал страстей вокруг метанола достиг своего апогея в семидесятые годы, когда особенно обострился энергетический кризис и поиск альтернативных энергоносителей стал проблемой номер один. Тогда десятки фирм в западных странах принялись за разработку новых технологий продуктов органического синтеза, стали искать новые катализаторы. По прогнозам тех лет, многие ветви метанольного древа должны были расти очень быстро. Особенный прогресс ожидали в производстве продуктов, которые считаются потенциальными заменителями нефти (в первую очередь речь шла о применении метанола как альтернативного источника топлива). Но в большинстве своем эти прогнозы пока не оправдываются. Метанол — продукт, спрос на который часто меняется, мнения о перспективах его применения сильно расходятся. Например, в семидесятые годы предполагалось, что к 1985 г. мировая потребность химической промышленности в метаноле (в том числе для производства из него олефинов, винилацетата, уксусного ангидрида, этиленгликоля, этанола и других продуктов) составит 17 млн. тонн, для энергетических целей — более 50 млн. тонн, около 3 млн. тонн — для биосинтеза белка. Согласно другим данным, суммарная потребность в метаноле к 1985 г. оценивалась с большим разбросом: от 90 до 200 млн. тонн. Сегодня эти прогнозы, как говорится, скорректированы, прогнозные оценки уменьшились в десять раз и более. Можно предположить, что метанольный бум семидесятых годов во многом носил конъюнктурный характер: промышленно развитые страны пытались с помощью простейшего из спиртов ослабить свою зависимость от стран — поставщиков нефти. Так что прогнозы, бесспорно, были завышены. Но следует подчеркнуть главное, что привело к их коренному пересмотру,— это экономика, которая пока что в большинстве случаев не в пользу новых процессов, а также трудности, связанные с их недостаточной
технологичностью, пока что низкой селективностью по целевым продуктам, малой доступностью применяемых каталитических систем. Например, дороги и дефицитны катализаторы — родий и соединения иода. А пока лишь с их применением могут развиваться промышленные процессы карбонилирования и гидрокарбонили- рования метанола с получением важнейших продуктов органического синтеза. И все же я убежден, что мы непременно придем к большому метанолу. На чем основано ваше убеждение? На совершенно очевидном факте: человечеству не обойтись без альтернативного энергоносителя, альтернативного сырья для органического синтеза. А единственной серьезной альтернативой нефти и газу на обозримое будущее остается уголь. Сейчас стоит вопрос — как подготовиться к использованию угля. Известны и широко обсуждаются два главных направления: 1) гидрогенизация угля, превращение его в искусственную нефть — с дальнейшим получением энергоносителей и химических продуктов по существующим технологиям; 2) газификация угля, в результате которой образуется синтез-газ (СО и Но), последующий синтез метанола и применение его в качестве энергоносителя, в качестве сырья для оргсинтеза. Трудно сказать, какое из этих направлений станет магистральным. Это вопрос не нынешнего пятилетия, скорее даже и не десятилетия. Так что я могу говорить лишь о своем сугубо личном мнении. А оно такое: победит газификация, схема уголь — синтез-газ — метанол. Почему? Гидрогенизация неизбежно влечет за собой тяжелые, экологически нечистые производства. Газификация технологичнее, логичнее, чище. Я бы сказал, элегантнее. А получение через метанол других продуктов подразумевает, помимо прочего, резкий рост доли изящных, экономных каталитических процессов. Однако промышленность — и у нас, и за рубежом — не готова еще к массовому производству синтез-газа и метанола из угля, к промышленному внедрению производства продуктов оргсинтеза через метанол. Прежде всего нужен научный задел, причем к его созданию необходимо привлекать не только отраслевые, но и академические институты. Фундаментальная наука может многое сделать в этом направлении. Достаточно упомянуть катализаторы на основе высококремнеземных цеолитов, которые нашли широкое применение в синтезах органических продуктов на основе метанола. Кроме того, индустрия органического синтеза через метанол нуждается в разработке и освоении сплавов на основе тантала, циркония, ниобия, а также освоения промышленного производства химического оборудования из этих материалов. Словом, для быстрого роста метанольно- го древа нужен целый комплекс сложных мероприятий с привлечением смежных министерств и ведомств, академических институтов, а потому нужна особая комплексная программа. По этой программе мы и должны готовиться к освоению важнейшей технологической схемы будущего: уголь — синтез-газ — метанол — продукты органического синтеза. Подчеркиваю, к этому сейчас готовится весь технический мир. В чем, по вашему мнению, должна заключаться эта подготовка? Я уже сказал, что без академических институтов, без металлургов и машиностроителей, силами одной химической промышленности проблемы не решить. Добавлю, однако, что химическая промышленность, в свою очередь, должна уже в ближайшее время расширить производство метанола. Возвращаясь к нашей картинке, речь идет об укреплении корней метаиольного древа... Именно. К двухтысячному году необходимо увеличить производство метанола более чем в десять раз — пока что главным образом на основе традиционного сырья, которого, кстати, у нас хватает. Здесь пути развития определены. Во-первых, это создание энерготехнологических агрегатов большой единичной мощности — до миллиона тонн продукта в год. Во-вторых, использование процесса синтеза метанола с применением высокоактивных и селективных катализаторов, содержащих медь. Такие катализаторы обеспечивают высокую степень переработки углеродного сырья в метанол. Первое такое производство мы пускаем в этом году. Миллионы тонн метанола (или эквивалентной ему смеси СО и Нг) потребуются для удовлетворения нужд нашего сельского хозяйства. Я имею в виду производства муравьиной и уксусной кислот — эффективных консервантов кормов, а также белково-витаминных концентратов, которые логично получать из метанола микробиологическим синтезом. Когда мы будем производить за год не два, а десятки миллионов тонн метанола, можно будет передавать его в качестве сырья и на другие ветви древа — уже известные и только лишь намечающиеся. Например, метанол предполагают использовать в качестве транспортной среды для передачи угля по трубопроводам. В действующих углепроводах используют углеводяную пульпу E0% воды, 50% угля). В метанольной пульпе при определенных условиях может быть больше угля — до 70%. Но это еще не все ее преимущества. Отпадает надобность в осушке топлива, ведь метанол сам прекрасное горючее. Еще одно преимущество: метанольные углепроводы можно прокладывать по поверхности, а водные приходится зарывать под землю — вода зимой замерзает. По оценке специалистов некоторых фирм, удельные затраты на транспортировку угля по трубопроводу с метанолом на расстояния до тысячи километров составляют всего 35% затрат на любой другой способ транспортировки. Еще более крупным потребителем метанола станет промышленность моторных топлив. Метанол используют в качестве добавки в бензин и дизельное топливо, в качестве сырья для получения синтетического бензина и эффективной высокооктановой добавки — метилтрет- бутилового эфира. К двухтысячному году потреб-
ность страны в метаноле в качестве источника топлива оценивается в 15 млн. т. Об этом, если можно, подробнее. В печати появляются сообщения о том, что в Бразилии сотни тысяч автомобилей уже заправляются этиловым спиртом из растительного сырья, о метаиольном горючем, которое широко испытывается в ФРГ. Что в этом направлении делается у нас? В Бразилии ситуация особая. Отсутствие собственной нефти, много земли, дешевое растительное сырье, например сахарный тростник. Вряд ли другие страны пойдут по бразильскому пути. Иное дело метанол. Его можно добавлять к моторному топливу до 3—5%, и это совсем не влияет на рабочий процесс в двигателе, не требует специального регулирования моторов. Добавка метанола в бензин снижает расход топлива, уменьшает выделение окиси углерода, позволяет отказаться от тетраэтилсвинца. Некоторые проблемы возникают, когда содержание добавки в бензине достигает 12—15%. При низких температурах начинается расслоение горючего, требуются новые добавки — стабилизаторы. В нашей стране организован выпуск бен- зометанольной смеси, содержащей до 15% метанола. Проводятся испытания этой смеси на автотранспорте в Москве, Горьком, Пскове, на Украине, в Латвии, в Азербайджане и Казахстане. В основном они идут успешно. Например, в автокомбинате № 2 М осетр о и транс а на бензоме- танольной смеси работают сотни грузовиков. Они прошли сотни тысяч километров. Правда, в некоторых автохозяйствах поговаривают, что попахивает метанолом, что лучше бы обходиться вообще без этого яда — неровен час кто- нибудь хлебнет. Метанол ядовит — это всем известно. Но электричество в неумелых руках не менее, а более опасно. Током тоже может убить. Однако от электричества мы не отказываемся, мы к нему привыкли. Широкое использование метанола требует профилактических мер, санитарного просвещения. Опыт выпуска метанола и использования его в больших количествах в химической промышленности показывает, что такие меры могут свести риск на нет. Транспортникам к метанолу тоже надо привыкать, учиться работать с ним. Видимо, психологически самый безболезненный путь его внедрения на автотранспорте — переход к испытаниям тысячи автомобилей на топливной смеси с добавкой метанола до 15%, сотен тысяч автомобилей — с трех-пятипроцентной добавкой. И это тоже будет подготовкой к переходу на новый энергоноситель — уголь. Разговор об угле как альтернативном энергоносителе и альтернативном сырье для тяжелого органического синтеза неизбежно приводит к проблеме сибирских углей, к Канско-Ачиискому бассейну. Какое место занимают сибирские угли в наших планах, связанных с метанолом? Это очень интересная и важная проблема. Возить далеко уголь Канско-Ачинского бассейна невыгодно. Поэтому нет недостатка в проектах его переработки на месте. Например, сжечь в котлах тепловых электростанций, а электроэнергию передать за тысячи километров в другие районы страны. Метанольный вариант эффективного использования угля Канско-Ачинского бассейна включает несколько направлений. Об одном из них я уже говорил — это применение метанола в качестве транспортирующей среды для передачи угля по трубопроводам. Экономические показатели трубопроводного транспорта при использовании метанола, полученного химической переработкой части угля на месте его добычи, резко улучшаются. Например, в США транспортировка 5 млн. т угля в год по трубопроводу протяженностью 440 км обходится дешевле, чем производство электроэнергии вблизи угольной шахты с последующей передачей электричества по ЛЭП. Нельзя не учитывать и другую возможность: получать из угля на месте его добычи бензин через метанол, используя цеолиты как катализаторы конверсии. Хотя сегодня бензин из угля в полтора — два раза дороже бензина из нефти, можно предположить, что по мере совершенствования технологии газификации и роста цен на нефтяное топливо к концу нынешнего столетия экономические показатели обоих процессов сблизятся. Технически оправдана переработка углей на месте добычи для получения синтез-газа парокислородной газификацией в газогенераторах большой мощности. (Несомненное экологическое достоинство такого способа: полное отсутствие выбросов окислов азота в атмосферу, что неизбежно при получении синтез-газа из природного газа или бензина.) Полученный из этого синтез-газа метанол можно транспортировать по трубопроводам, перевозить в цистернах, обычных нефтяных танкерах, хранить в топливных емкостях, сооруженных из углеродистой стали. Наконец, метанол из угля можно использовать в качестве экологически чистого топлива электростанций, источника получения восстановительных газов для нужд металлургии, для получения водорода, синтетического метана по простейшей технологии. Итак, вместо дорогих перевозок твердого топлива можно будет по трубопроводам перебрасывать метанол в другие районы страны — как газ или нефть. Для этого потребуются тысячекилометровые метанолопроводы, которые со временем заменят газопроводы и нефтепроводы. Так будет, если магистральным направлением переработки угля станет метанольная схема. А я, повторяю, в этом уверен.
2-**1 э-m Ресурсы Почем ненужное С каждым годом в море веществ, из которого черпают сырье и материалы промышленность и сельское хозяйство, вливается все больше и больше вчерашних отходов, а ныне — вторичных материальных ресурсов. Это уже не ручеек, а полноводный поток; им надо управлять, его необходимо регулировать — в том числе и в первую очередь экономическими методами. Один из действенных инструментов такого регулирования — цена. Установление цен на вторичные ре- > сурсы — дело сравнительно новое. И в i нем еще немало путаницы, немало про- г тиворечивых мнений. Начнем с того, что I далеко не все вообще признают за отхо- I дами право на какую бы то ни было цену. ] В самом деле, отходы производства — это г го, что никому не нужно. А что никому ч не нужно, то и не стоит ничего. Вполне \( уместно говорить о цене продукта, который а может найти и находит полезное примене- н ние — в производстве, где он образовал- э ся, или за его пределами. Но такие ве- и щества или вещи именуют уже по-друго- * му — побочной продукцией. Понятия «отходы» и «побочная продукция» иногда сближаются, сходятся. Так бывает, когда лишь часть отходов находит потребителя, а остальное остается никому не нужным. За примерами не приходится ходить далеко: это миллионы тонн шлаков, золы, пустой породы и многое другое. Если для отходов установлена определенная цена, то она не просто показатель наметившейся их полезности для каких-то потребителей. Такая цена становится мощным хозяйственным рычагом — побуждает продуцентов (называть их производителями как-то неловко) отыскивать области применения своим отходам, рекламировать их полезные свойства, если таковые найдутся, при необходимости придавать отходам некие дополнительные полезные качества, чтобы облегчить их перевозку, расширить сбыт. Но можно ли говорить о цене на какую-то, реализуемую часть отходов, когда другая часть (нередко даже большая) лежит без движения и никому не нужна? Корректна ли сама постановка вопроса? Стоимость отходов всегда зависела от хозяйственной конъюнктуры. В первые послевоенные годы железнодорожники были рады, если кто-то забирал обременявший их выгруженный из паровозных топок шлак. За это они иногда даже приплачивали. А потом с расширением строительства появился спрос на шлак как на строи- Г 14
тельный материал, так что потребителям топливных отходов доплачивать перестали. К концу пятидесятых годов шлака из топок всем желающим уже не хватало, спрос все увеличивался. И на вывозимый с некоторых железнодорожных станций шлак была установлена вполне определенная цена. Наверное, со временем это стало бы нормой, если бы не исчезли паровозы... Однако не все и не всегда определяется одной лишь конъюнктурой. Если в кинотеатре половина мест пустует, это еще не служит основанием выдавать зрителям бесплатные билеты. И в отходящий поезд со свободными местами тоже не пускают безбилетников. (Есть дешевые билеты на дневные сеансы, есть льготные билеты на самолеты и поезда, но это не меняет сути дела.) В общем, не вдаваясь в более сложные рассуждения, отметим, что, с экономической точки зрения, вполне корректно существование цен на продукцию или услуги, даже если часть продукции или услуг не может быть реализована ни за какую плату. Обычный путь формирования цены какого-либо продукта производственно- технического назначения известен. Вычисляется его себестоимость, к ней добавляется небольшая сумма, определяемая процентом рентабельности, например на уровне уже достигнутой предприятием или отраслью прибыли. Ко многим отходам этот простой способ неприменим. И вот почему: отходы не просто бесполезны для продуцента, они вредны, ибо их надо удалять за пределы предприятия (значит, нести транспортные расходы), обезвреживать, где-то складывать. Выходит, у отходов есть даже некоторая отрицательная стоимость. Более того, некоторые специалисты полагают, что у отходов себестоимости просто нет и быть не может*. На этом остановимся подробнее. Всякое производство ведется во имя целевого продукта, а не для получения отходов. Сернокислотный завод строят, чтобы выпускать серную кислоту, а не отравляющие окружающую среду отходящие газы, хотя эти газы можно и должно обезвреживать, ' утилизировать, с толком использовать. Поэтому говорить о затратах на изготовление отходов (а значит, и об их себестоимости) нелепо. Но что считать основным продуктом, ради которого ведется производство, а что побочным? Это совсем не бессмысленный вопрос. Адам Смит в своем классическом «Исследовании о причинах богатства народов» (написанном в конце XVIII века) упоминает, что скотоводы Южной Америки ценили бычьи шкуры, но не мясо (холодильные агрегаты появились лишь в * Гольдфарб Л. Л. Основные аспекты утилизации осадков городских сточных вод в качестве удобрений.— Водоснабжение и санитарная техника, 1981, № 7. восьмидесятых годах прошлого столетия). Сейчас, разумеется, никому уже не придет в голову рассматривать говядину как отход кожевенного производства. Не менее любопытен другой исторический пример. Земские статистики конца прошлого века, анализировавшие окупаемость крестьянских хозяйств в нечерноземных губерниях европейской части России, пришли к курьезному выводу, что корова для крестьянина невыгодна, ибо затраты на ее содержание перекрывают доходы от молока и приплода. И только когда во внимание был принят коровий навоз, все встало на свое место. Для хозяйств на бедных почвах корова-навозница была почти так же важна, как корова-молочница. Утвержденные в 1970 г. «Основные положения по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции на промышленных предприятиях» рекомендуют в числе других такой метод: цену побочных продуктов вычитать из общих производственных расходов, уменьшая тем самым себестоимость основной продукции. Но при этом остается открытым все тот же вопрос: что считать основной, а что побочной продукцией комплексного производства. На практике такое разделение подчиняют ведомственным соображениям. Однако ценность побочной, «непрофильной» продукции иногда оказывается выше, нежели основной, «профильной». Пожалуй, для разделения основной и побочной продукции более приемлем такой критерий. Если реализация одного или нескольких продуктов или изделий оправдывает все затраты на комплексное производство, то такая продукция должна считаться основной. Если нет, продукция должна быть отнесена к разряду побочной (попутной). Приняв этот критерий, мы приходим к важному выводу. Коль скоро лишь основная продукция оправдывает затраты на комплексное производство, только у нее и есть себестоимость. А у побочной продукции (даже если она полностью находит сбыт, следовательно, перестала быть отходом) себестоимости нет. Поэтому для планового ценообразования на такую продукцию следует искать иную базу, иные экономические категории, нежели себестоимость. На практике такую базу находят довольно просто. Ею служат действующие цены на продукцию со сходными потребительскими свойствами, продукцию, которая на другом предприятии, в другой отрасли считается основной. Таким методом руководствовался, например, НИИ коммунального водоснабжения и очистки сточных вод Академии коммунального хозяйства им. Памфилова, предлагая цену на термически высушенный осадок, получаемый при очистке городских сточных вод. На осадок, который используется в качест- 15
ве удобрения, была согласована временная цена 2 руб. 40 коп. франко-поле потребителя за тонну сухого вещества. (Предполагается, что осадок вывозится в ближайшие к городу хозяйства.) Это близко к цене эквивалентного количества минеральных удобрений, выпускаемых промышленностью. Такой метод широко применяется для оценки самых разных отходов. Итак, все ясно? Нет, пока не все. Найти подходящее вещество — аналог для оценки отхода производства — это лишь первая часть решения экономической задачи. Мы уже говорили, что многие отходы производства имеют для продуцента как бы отрицательную стоимость, так как ему приходится нести расходы на их обезвреживание и удаление. Следует ли учитывать этот фактор при определении цены отходов? На практике это делается. Например, для вывоза обеззараженного осадка (образующегося после очистки сточных вод на обслуживающих Москву станциях аэрации) город выделяет свой транспорт. Он не может поступить иначе: не вывезешь осадка — захлебнется основное производство, очистка сточных вод. Сельскохозяйственные предприятия, получая сам осадок формально бесплатно, оплачивают половину расходов на его транспортировку. Другая половина ложится на городской бюджет. Таким образом, признается, что использование осадка в качестве удобрения (преимущественно под кормовые культуры) выгодно не только колхозам и совхозам, но и коммунальному хозяйству столицы, которое освобождается от неприятного отхода. Бывает, что сельскохозяйственные предприятия, желающие получить осадок, оплачивают его погрузку со скидкой — в тех случаях, когда он содержит много влаги. Так что при распределении затрат на транспорт интересы сторон учитываются. Но распределение этих расходов, даже самое справедливое, не решает всей проблемы. Потому что дело не столько в затратах, сколько в результатах — в конечных выгодах сторон. Допустим, что в виде осадка сельское хозяйство получает такое количество удобрений, за которое оно заплатило бы заводам (точнее, посреднику — Сельхоз- химии) некоторую сумму Ц (с учетом затрат на доставку продукта на поля). Если бы осадок стоил столько же, сколько эквивалентное количество заводских минеральных удобрений, то колхозы и совхозы не-получили бы от всей операции никаких выгод. (С какой стати им тогда покупать этот осадок, нарушать привычные хозяйственные связи?) Зато коммунальное хозяйство города стало бы обладателем всей суммы Ц, то есть всех выгод от реализации осадка. Это, согласитесь, несправедливо. Иное дело, если осадок будет, скажем, вдвое дешевле. Тогда сельскохозяйственные предприятия заплатят за него вдвое меньшую сумму, чем за обычные удобрения, и останутся в выигрыше; город тоже не будет в накладе. И мы станем свидетелями того, что в политической экономии называется эквивалентностью отношений — выгоды сторон уравняются. В прошлом году газета «Правда» A1 ноября) рассказала о судьбе молибденового микроудобрения, которое разработано в Институте биологии АН Латвийской ССР. Его выпускает из отходов производства Рижский электроламповый завод. Тонна молибденового микроудобрения, изготовляемого из остродефицитного первичного сырья, обходится в несколько тысяч рублей. Цена же вещества из отходов, которое по своей эффективности ничуть не уступает «полудрагоценному» препарату, всего 100 рублей за тонну. При этом Рижский электроламповый завод избавился от неприятнейшего производственного «хвоста». Этот пример поучителен вдвойне. Во-первых, он свидетельствует об огромных возможностях, о неиспользованных резервах вовлечения в народное хозяйство вторичных ресурсов. А во-вторых, заставляет задуматься вот о чем. Рижский опыт не пошел пока дальше одного рижского завода, хотя микроудобрения позарез нужны сельскому хозяйству. Может быть, все дело в цене, в нарушении эквивалентности отношений? Сельскому хозяйству выгодно. А электроламповым заводам? Не слишком ли дешев полноценный заменитель столь дорогого препарата? Вернемся, однако, к тонкостям взаимоотношений продуцентов отходов и потребителей, к деталям ценообразования. Если колхозы и совхозы* вывозят обеззараженный осадок собственным транспортом, тратятся на перевозку, то транспортные расходы должны быть учтены как плата за осадок. Кстати, это должно побудить станции аэрации выискивать покупателей как можно ближе, а осадок доводить до надлежащих кондиций — до минимальной влажности. Выходит, чт*о правильная цена на отходы — не просто инструмент распределения выгод, получаем мых партнерами, но и эффективный рычаг, оптимизирующий работу транспорта. Надо заметить, что «половинная» цена (франко-поле) на отходы уместна лишь тогда, когда отходы в избытке. Если же спрос превышает предложение (и продуцент уверен в их полной реализации), то отходы, как уже говорилось, становятся побочной продукцией. А цены на нее могут лишь немногим отличаться от це- 16
ны продукции, которую заменяют бывшие отходы. Генеральная линия любого производства — прийти к безотходной технологии. А пока отходы есть, вряд ли стоит биться над их стандартизацией. Ведь производство ведется ради основной продукции. А отходы — уж какие получатся. Недопустимо лишь, чтобы они были опасны для человека и окружающей среды. Естественно, что ценность нестандартной продукции разная. Кроме того, для многих покупателей одни и те же отходы представляют неодинаковую ценность. Например, обеззараженный осадок, содержащий кальций,— хорошее удобрение для кислых почв, а для щелочных и нейт- Банк отходов ральных присутствие этого элемента необязательно или даже нежелательно. Понятно, что цены на нестандартную продукцию должны быть глубоко дифференцированы. И разумнее всего, наверное, чтобы они в каждом случае устанавливались в договорном порядке — по доброму согласию продавца и покупателя. Но обязательно с учетом экономических закономерностей и конкретных условий — с тем, чтобы цены стимулировали экономию первичного сырья, уменьшение пробега транспорта, поощряли хозяйское обращение с отходами, бережное отношение к природе. Кандидат юридических наук Л. Б. ШЕЙНИН Ищем потребителя отходов нашего производства — стеклянных сфер и полусфер диаметром If Состав стекла: 75% Si02, 19—20% Na20, 3—4% В2Оз, 0,5%СаО и MgO. 173011 Новгород-11г Восточная ул., 15, Новгородский завод стекловолокна. -200 мкм. Вниманию руководителей предприятий! На страницах «Химии и жизни» продолжает действовать «Банк отходов». Редакция принимает объявления о нереализованных отходах производства и потребностях предприятий во вторичном сырье. В объявлениях просим указывать наименование продукта, его количество, краткие технические характеристики, а также реквизиты предприятия. Редакция будет признательна предприятиям, уже пользовавшимся услугами нашего «Банка отходов», за информацию об эффективности этих услуг. Информация 1 Щ Щ 9 Ч ' ttr t * [ L* I t i! и * ♦ T' )U w и n J 1 1 kj НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ . СЕНТЯБРЬ Симпозиум «Наука и общество». Иркутск. Философское общество СССР A21002 Москва, Смоленский бульвар, 20, 201-24-02). VI конференция по каталитическим реакциям в жидкой фазе. Алма-Ата. Институт органического катализа и электрохимии АН КазССР DВ0100 Алма-Ата, ул. К. Маркса, 142, 61-58-08). IV конференция по использованию вычислительных машин в спектроскопии молекул и химических исследованиях. Новосибирск. Научно- технический центр по молекулярной спектроскопии СО АН СССР F30090 Новосибирск, просп. Науки, 9, 65-64-40). IV совещание «Метал- лоорганические соединения для получения неорганических покрытий и материалов». Горький. Институт химии АН СССР F03600 Горький ГСП-445, ул. Тропинина, 49, 66-46-52). V совещание по химии и технологии мопибденв и вольфрама. Улан-Удэ. Бурятский институт естественных наук Бурятского филиала СО АН СССР F70042 Улан-Удэ, Фабричная ул., 6, 3-03-80). VI конференция по химии и технологии редких щелочных элементов. Ашхабад. Институт химии АН Туркменской ССР G44012 Ашхабад 12, Сад Кеши, 4-05-08). 11 совещание по абсорбции газов. Гродно. ГИАП A09В15 Москва, ул. Чкалова, 50, 297-57-14). Конференция «Совершенствование процессов газофракционирования и сероочистки легкого углеводородного сырья». Казань. «Союз- нефтеоргсинтез» Миннефте- химпрома СССР A29В32 Москва, ул. Гиляровского, 31, 2В4- В4-83). Совещание «Экономное расходование сырья, реагентов и катализаторов». Уфа. «Союзнефтеоргсинтез» Мин- нефтехимпрома СССР A29В32 Москва, ул. Гиляровского, 31, 284-85-25). Продолжение на стр. 29 17
-, tt v<;^" v H ^. k> -■ гУ- v-i*>
Все на свете из чего-то состоит: дома — из кирпичей, живые организмы и растения — из клеток; кирпичи и клетки — из молекул, а те в свою очередь из атомов; атомы — из элементарных частиц, а частицы — из кварков, кварки же... На этом месте наше проникновение в глубь материи пока приостановилось — из чего сделаны кварки, пока не ясно, хотя догадки уже высказаны. И конечно же, чтобы соединять элементы мироздания на любом его уровне, необходим клей — давайте так назовем то, что соединяет: например, цементный раствор для кирпичей или электромагнитные силы для электронов в атоме. Строя физическую картину мира, естественно стремиться к наименьшему набору строительных элементов. «Задача физика — выработать простой взгляд на явления природы, объяснить огромное множество сложных процессов с единой точки зрения на основе нескольких простых принципов» — таково мнение Стивена Вайнберга, американского физика-теоретика, одного из создателей единой теории электромагнитного и слабого взаимодействий. Эта теория, а также попытки экспериментаторов обнаружить ее героя — еще одну элементарную частицу, промежуточный (или W-) бозон, будут -главной темой нашего повествования. О первоосновах материи размышляли еще древние греки: вода, огонь, «апейрон», наконец, неделимые атомы Демокрита — вот кандидаты на роль основных элементов, из которых построен мир. С проблемой взаимодействия атомов древние философы обходились довольно просто: например, Тит Лукреций Кар утверждал, что они сцепляются крючками. Принято считать, что история действительно научного подхода к взаимодействию тел началась с эпохи Ньютона. Именно Ньютон .первым уяснил, что земное тяготение — падение предметов вроде яблока на землю и вращение планет вокруг Солнца — вызвано одной причиной — силой гравитации. Это был первый успех в объединении разных взаимодействий в одну стройную картину. Правда, высказывается мнение, что идеи единства мира зародились раньше, с исследований Аль-Бируни (XI век) и Гали- лео Галилея (XVI—XVII вв.). «Они утверждали, что законы физики, открытые здесь, |на Земле, справедливы и для явлений, происходящих где бы то ни было во Вселенной. Сейчас эта вера в единство природы лежит в основе науки»,— говорит Абдус Салам, еще один создатель теории электрослабого взаимодействия. Так или иначе, современное представление о силе тяготения, или, иначе говоря, о гравитационном взаимодействии, идет от Ньютона. Сила эта действует между массами тел, а чем больше масса, тем больше взаимодействие. Уловить, как эта сила проявляется между телами с небольшими массами (порядка нескольких килограммов),— сложнейшая экспериментальная проблема. В микромире ее влияние столь мало, что о нем обычно и не вспоминают. С давних времен люди наблюдали два разных явления — электрические и магнитные. И электрически заряженные тела, и магниты притягиваются друг к другу. Но эффекты крайне непохожи, и всего лишь полтора века назад блестящие опыты Майкла Фарадея показали, что эти силы взаимно связаны. Причем в работах Фарадея впервые возникает предположение, что заряды взаимодействуют с помощью неких силовых линий, своеобразного электромагнитного клея. Он неоднократно отмечает в своих рабочих дневниках, что у любого взаимодействия должен быть какой-то носитель. Фарадей не использует термина «поле», но предчувствие его было точным. Позже Максвелл сумел объединить эти силы и теоретически, и теперь мы знаем, что в природе есть единое электромагнитное взаимодействие. Козьма Прутков в свое время считал, что «нельзя объять необъятное». Ознакомившись со свойствами и характеристиками гравитационных и электромагнитных сил, он, скорее всего, так бы отозвался о попытках найти в них единую причину: «Нельзя объединить несоединимое». Но высказывались и более солидные авторитеты. Известнейший физик нашего века Вольфганг Паули говорил, что эти силы «не могут быть объединены, ибо бог положил им быть разъединенными». И все же идея единой картины мира не оставляла естествоиспытателей. Все тот же Майкл Фарадей собирался экспериментально поискать связь между гравитацией и электромагнетизмом. Он просто не успел поставить свои опыты. Последние тридцать лет жизни посвятил теоретической разработке этой проблемы Альберт Эйнштейн. Его попытка кончилась неудачей. Так до сего дня гравитация и электромагнетизм существуют порознь. Идеи объединения восторжествовали в другой области. В 1967 году появилась теория единого электрослабого взаимодействия, объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействия. Авторы ее — директор теоретического центра в Триесте Абдус Салам, физик-теоретик Шелдон Глэшоу и Стивен Вайнберг. известный специалист в области элементарных частиц и космологии, были удостоены Нобелевской премии по физике в 1979 году. Пока физики старались свести к одной основе электромагнетизм и гравитацию, были открыты еще два новых взаимодействия. Сильное — оно связывает протоны и нейтроны в ядра, преодолевая" при этом электрическое расталкивание положительных протонов. Это взаимодействие 19
Когда в ускорителе сталкиваются пучки частиц, лет и тих навстречу друг яру» у со скоростью, близкой к световой, то в столкновении высвобождаемся 'сальная энер| ия и могут родиться десмтки новых элементарных частиц. Такие событии фиксируются к а снимках, i чс новые чаиипм оставляй it неер отчетливых следов. -Экспериментаторам предстоит раюбраться в агнх снимках. f\iшор.иьси это шачит, во-первых, ючно установив направление вылета кажчой новой частицы, во-кюрых. определить, чю это т частицы: и. в-третьих, выяснить их эиерг ию и импульс. Дли решения каждой экспериментальной ^ задачи необходимы особые дет ек юры* сунке справа лредоавлена одна hi таких уоановок # «Колландсра» (Ц1 РН),н которой можно выделить несколько частей. Цеи1ральиын летекюр (I) решает задачу. HiyiiiHH ia ним слой счетчиков {2} орую, а внешний калориметр {'Л) -ipeibM. ый детектор 14} ре1Мстрирует ноинленне мкшиок. раннце - фотографии всей уоа- ^мером она с трехэтажный дом. ым сожалением вспоминаю i оры установку Резерфорда, бОрлириим емкие. I I [риала «Scientific март 1982 I. Ilj 1 I 4А п] т/ w
действует лишь на малых расстояниях микромира, а потом спадает до нуля и в обыденной жизни не чувствуется. Взаимодействие это примерно в тысячу раз сильнее электромагнитного, за что оно и получило свое название. Слабое взаимодействие было обнаружено даже раньше сильного: в 1896 году Беккерель заметил, что некоторые ядра самопроизвольно испускают какие-то лучи. Сегодня мы знаем, что «лучи» эти — электроны, которые испускаются распадающимися нейтронами. В чем же здесь взаимодействие? Действительно, непонятно, что с чем взаимодействует, но ясно видно, что нечто происходит. Электромагнитное взаимодействие здесь ни при чем — оно связано с зарядами, а нейтрон нейтрален. Если бы в распаде было виновато сильное взаимодействие, то процесс шел бы очень быстро. Но ядра, испускающие радиоактивные лучи Беккереля, делали это очень неохотно, как будто вынуждали их к тому силы, в миллион' раз более слабые, чем электромагнитные. Несколько десятилетий физики не решались признать тот факт, что существует еще одно фундаментальное взаимодействие. Но постепенно накапливались все новые доводы и другого выхода просто не осталось, как признать очевидное. У каждого взаимодействия есть своя сфера действия: у гравитационного и электромагнитного ее радиус не ограничен, а сильное проявляется только на расстояниях, сравнимых с размером протона (Ю-13 см). Когда же стали изучать слабые процессы, то долгое время вообще не могли определить размеры области, в которой хозяйничает это взаимодействие. Оказалось, что оно проявляется на расстояниях, в сто раз меньших, чем сильное. Некоторое время даже думали, что это еще один, совсем новый вид взаимодействия — точечное, но постепенно от этой идеи отказались. В середине нашего века была создана квантовая электродинамика, которая заменила классический электромагнетизм Максвелла. В теории Максвелла заряженные частицы взаимодействовали при помощи поля. В квантовой электродинамике то же взаимодействие основано на обмене квантом поля — фотоном. Успех этой новой науки был столь очевиден, что физики сразу стали применять принцип обмена квантами к другим силам. Но из крохотного радиуса действия слабых сил сразу следует, что у их переносчика огромная масса. Почему? Да потому, что если слабые силы простираются совсем недалеко, значит квант их поля может существовать очень недолго, а по соотношению неопределенностей — это привилегия очень больших флуктуации энергии, иначе говоря, тяжелых частиц. Расчеты показывают, что для радиуса слабого взаимодействия масса обменной частицы может быть с ядро урана. Итак, дано: электромагнитное взаимодействие с бесконечным радиусом действия и фотоном — переносчиком с нулевой массой, а также слабое взаимодействие с совсем крохотным радиусом действия и с переносчиком тяжелым, как ядро урана (его еще не открыли, но он уже получил название — промежуточный бозон). Трудно представить себе что-либо более непохожее. Поэтому путь к объединению этих двух взаимодействий был весьма труден. «Все соткано вместе и переплетено, как в гобелене, один кусок имеет мало смысла без другого... Поэтому развитие электрослабой теории не было ни простым, ни прямым. Теория не возникла, вспыхнув целиком в уме одного или даже трех физиков. Она стала результатом коллективных усилий многих ученых — и экспериментаторов и теоретиков»,— считает Глэшоу. Наверное, самым существенным шагом на пути к объединению было открытие эффекта, когда безмассовые частицы при некоторых условиях приобретают массу. Дело обстоит так. Первичное электрослабое взаимодействие имеет несколько- переносчиков, у них у всех нет массы, и в этом смысле взаимодействие симметрично. Несимметричен же квантовомеханический вакуум — среда, в которой действуют силы*. В нем непрерывно рождаются и исчезают самые разные частицы, и это мерцание влияет на все, что в вакууме происходит. Симметрия нарушается потому, что разные частицы по-разному реагируют на вакуумные флуктуации. В частности, бозоны — переносчики слабого взаимодействия — приобретают массу, а фотон остается по-прежнему безмассовым. То есть поразительная несхожесть электро- * См, статью «Что такое пустота?» — «Химия и жизнь», 1982, № 7. 21
магнитного и слабого взаимодействия — есть не что иное, как вакуумные «штучки». Аналогичную потерю симметрии можно увидеть, например, в кристалле поваренной соли. Для атомов в узлах решетки кристалла все направления равноправны, поскольку сами они сферически симметричны. Но в кристалле как целом эта симметрия нарушается и появляются выделенные направления. Если бы мы не могли заглянуть на атомарный уровень, то вряд ли можно было догадаться, что асимметричный кристалл построен из симметричных атомов. Из Нобелевской лекции Стивена Вайнберга: «Платон в своей книге «Государство» описывает прикованных в пещере узников, которые могут видеть лишь тени, отбрасываемые на стены пещеры предметами внешнего мира. А когда узников выпускают из пещеры, глаза их настолько поражены сиянием, что в течение некоторого времени им кажется, будто тени, которые виделись в пещере, достовернее тех вещей, которые предстали сейчас перед ними. Постепенно восприятие мира проясняется, и узники начинают понимать, насколько прекрасен настоящий мир. Мы как раз находимся в такой пещере, скованные ограничениями на доступные нам эксперименты. Мы не можем выбраться на волю, но если долго и терпеливо рассматривать тени на стенах нашей пещеры, то можно уловить формы симметрии, которые, даже будучи нарушены, есть отражения тех точных принципов, которые управляют всеми явлениями природы и в которых проявляется красота внешнего мира». Сегодняшние ускорители разгоняют частицы лишь до таких энергий, при которых слабое и электромагнитное взаимодействие абсолютно несхожи. Нам сейчас доступны расстояния 10-13— 10- м см. Чтобы проникнуть глубже, требуется более энергичный «щуп», частицы должны быть разогнаны до энергий, пока недостижимых в земных условиях. Теория электрослабого взаимодействия предсказывает, что на расстояниях порядка 10-16 см между слабыми и электромагнитными взаимодействиями царит единство, мы же пока наблюдаем лишь их крупномасштабное различие. Справедливости ради надо сказать, что так было не всегда. Вселенная, в которой мы с вами живем, за десять миллиардов лет расширения после Большого взрыва очень сильно остыла, а в первые мгновения она была очень горячей. Вот тогда ситуация складывалась совсем иная: плотность энергии в пространстве была так велика, что бозоны рождались так же свободно, как и фотоны, при колоссальных температурах и энергиях слабое и электромагнитное взаимодействие были дально- действующими. И если бы мы с вами смогли заглянуть туда, то единство сил природы не вызвало бы никаких сомнений. Итак, оказалось, что в природе существуют не четыре, а три фундаментальных вида взаимодействий. Чтобы удостовериться в этом, убедить последних скептиков, необходимо зарегистрировать переносчиков слабого взаимодействия. Можно, конечно, поискать бозоны в космических лучах, но из-за огромной своей массы они должны быть чрезвычайно редки и просто теряются среди миллиардов других космических пришельцев. На существующих же ускорителях для их рождения просто не хватает энергии. Приходится строить специальные установки, но, как уже говорилось, «овчинка стоит выделки». В Европейском центре ядерных исследований (Швейцария) для охоты за бозонами специально переоборудован ускоритель со встречными пучками протонов и антипротонов. Вступивший за несколько лет до того в работу в том же центре ускоритель, рассчитанный на энергию четыреста миллиардов электрон-вольт успели назвать «Суперпротонным синхротроном». Для нового ускорителя, энергия столкновения в котором в четыреста раз больше, не удалось подобрать превосходной степени, поэтому он называется просто «Коллай- дер», от to collide — «сталкивать». В столкновении протона и антипротона выделяется колоссальная энергия, могут рождаться самые разные частицы, и есть вероятность, что появится на свет и промежуточный бозон. А если столкнуть частицы посильнее, то бозон появится наверняка. Спутать его ни с чем нельзя — масса огромная да и распад на другие частицы у него очень характерный. Если он родится, его не упустят. Ускоритель заработал летом 1 981 года, ожидали «массового» производства бозонов через год, но оказалось, что во встречных пучках никак не удается накопить достаточно много частиц для столкновения. Поэтому рождаться бозоны могут не чаще, чем раз в месяц, а такие редкости на ускорителе пока зарегистрировать не удается. Эксперимент по поиску промежуточных бозонов многие сравнивают по значимости с наблюдениями 1919 года, когда группа под руководством Артура Эддинг- тона измеряла отклонение световых лучей гравитационным полем Солнца во время солнечного затмения. Тогда говорили, что Солнце само поставило свою подпись под теорией Эйнштейна. Теперь физикам необходима подпись бозона. А. СЕМЕНОВ От редакции. Когда эта статья А. Семенова уже находилась в печати, пришло сообщение: «охота за бозоном», по-видимому, принесла успех. Подробности — на следующей странице журнала. 22
последние известия W-бозон обнаружен 21 января 1983 г. опубликован препринт ЦЕРН под названием «Экспериментальное i наблюдение электронов с i большим поперечным импуль- i сом и ассоциативной недо- » стающей энергией при энер- i гии 540 ГэВ». В нем утверж- \ дается, что зарегистрировано i шесть случаев рождения за- I ряженного промежуточного ) бозона (W-бозона). Эксперимент выполнен в ЦЕРНе на ускорителе «Коллайдер» со встречными пучками протонов и антипротонов. Энергия каждого пучка 270 ГэВ. Руководитель эксперимента — один из инициаторов создания такого ускорителя итальянский физик К. Руббиа. Цель работы — поиск новой элементарной частицы, переносчика электрослабого взаимодействия. Запуск «Коллайдера» позволил исследовать процессы, происходящие при невиданных до сих пор энергиях. Достаточно сказать, что если попытаться достичь такой же энергии столкновения на обычном ускорителе с неподвижной мишенью, то энергия антипротонов в нем должна составить 155 000 ГэВ! Такова арифметика теории относительности. Всего в эксперименте было зарегистрировано около миллиона взаимодействий протонов с антипротонами. Но обнаружить промежуточный бозон среди вторичных частиц — задача неосуществимая. Эта частица живет слишком мало, чтобы оставить какие-либо следы в детекторах. Есть другой способ выследить частицу — зарегистрировать все продукты ее распада и измерить их импульсы. Но в данном случае и этот способ не годился, так как W-бозон распадается на электрон и нейтрино, а нейтрино не зря называют неуловимым. Обнаружить бозон помогла аномально большая масса частицы. При столкновении частиц с энергией сотни ГэВ продукты их взаимодействия летят почти вдоль оси соударения. Если и появляется очень быстрая частица, скажем, электрон, летящий поперек движения, то это большая редкость. Но то, что редкость для обычных взаимодействий, то норма для W-бозон а. Дело в том, что продукты его распада «не помнят» о направлении первичного соударения. Получив свои импульсы за счет огромной массы бозона, они практически равновероятно летят в любом направлении. Вот почему особое внимание обращали на события с участием быстрого электрона, летящего не как все частицы вдоль оси соударений, а под большим углом к ней (это и есть электрон с большим поперечным импульсом). После того как были выявлены все такие случаи, на помощь призвали закон сохранения энергии, согласно которому энергия всех вторичных частиц должна совпадать с начальной энергией взаимодействующих частиц. Практически во всех случаях так и оказалось, но в шести обнаружилась существенная недостача. Удалось определить и направление, в котором эта энергия была похищена. Оно противоположно направлению полета электрона. Но именно так и должно улетать нейтрино при распаде массивной частицы! Расчеты позволяют оценить нижний предел массы распавшейся частицы — приблизительно 7В протонных масс, что довольно близко к предсказаниям теории для W-бозона (87,5 масс протона). Весной этого года исследователи надеются зарегистрировать еще не менее 30 распадов. Сообщенные результаты носят пока что предварительный характер, но если они подтвердятся, то станут решающим аргументом в пользу справедливости теории электрослабого взаимодействия. Кандидат физико-математических наук Г. ТАХТАМЫШЕВ 23
«Это было в 1938—1946 годах...» Жизнь замечательных людей не всегда и не сразу укладывается в книжку своей серии — ЖЗЛ. При многих достоинствах, заслуживающих всяческой похвалы, есть у этих книг один неустранимый недостаток: это беллетристика, в ней всегда есть домысел. Книги воспоминаний, которые пишутся очевидцами, этим качеством не обладают. Книжка, о которой мы хотим сказать доброе слово, относится к их числу. В ней 14 глав — очень разные тексты четырнадцати разных людей, ЛИЧНО знавших Игоря Васильевича Курчатова и работавших с ним ВМЕСТЕ — это, наверное, самое важное. «Воспоминания об академике И. В. Курчатове» вышли тиражом 5000 экземпляров в издательстве «Наука» к минувшему в январе 80-летию Курчатова. Верное представление об этой книге могут дать не слова о ней, а выдержки из нее. Они напечатаны ниже. И. С ПАНАСЮК: В феврале 193В года, когда я был студентом 3-го курса инженерно-физического факультета Ленинградского политехнического института» мне разрешили факультативно работать и учиться в лаборатории атомного ядра ЛФТИ, которой руководил И. В. Курчатов. Кроме того, мне было предоставлено право присутствовать и даже активно участвовать на всех научных семинарах по ядерной физике. С волнением вспоминаю бурные заседания «Нейтронных семинаров» 1939— 1941 годов, которые проводились в ЛФТИ под руководством И. В. Курчатова, когда на них обсуждались одно за другим открытия в физике деления ядер. Я был свидетелем обсуждения проблем деления тяжелых ядер и вопроса о возможном осуществлении цепной ядерной реакции на совещаниях по физике атомного ядра в Харькове (ноябрь 1939 года) и в Москве (ноябрь 1940 года). На совещании в Харькове подробно обсуждались вопросы осуществления цепной реакции для чистого урана и смеси урана с водой. Докладывалось исследование Я. Б. Зельдовича и Ю. Б. Жар Итона, на основании которого, в частности, следовало, что цепная реакция в смеси естественного урана и воды невозможна. На совещании в Москве И. В. Курчатов в своем обзорном докладе «Деление тяжелых ядер» заявил, что не исключено осуществление цепной реакции деления изотопа уран-235 с использованием для замедления дейтерия, углерода и кислорода. Мне пришлось быть не только очевидцем открытия спонтанного деления ядер урана Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком в лабораториях И. В. Курчатова при ЛФТИ и Радиевом институте, но и участвовать в дальнейшем исследовании этого поразительного явления природы. Сложные радиотехнические узлы и большие по объему ионизационные камеры, с которыми я выполнял часть этого исследования, находились в кабинете И. В. Курчатова в ЛФТИ. Поэтому мне приходилось часто присутствовать при разговорах и беседах Игоря Васильевича в 1940 году. Припоминаю, как Игорь Васильевич уже в то время активно обсуждал с Л. А. Арцимовичем и другими учеными и инженерами проблему обогащения ураном-235 естественного урана. В августе 1940 года, когда я был еще студентом 5-го курса, Игорь Васильевич предложил мне сдать экзамены в аспирантуру АН СССР д^ля того, чтобы он смог взять меня к себе аспирантом. Конечно, я сделал все от меня зависящее, чтобы претворить эту идею в жизнь. Как только я защитил дипломную работу (январь 1941 года), меня сразу же направили в ЛФТИ в качестве аспиранта И. В. Курчатова. Игорь Васильевич предложил мне заняться разработкой метода практического разделения изотопов естественного урана... Откровенно говоря, я растерялся, но Игорь Васильевич меня успокоил и дал конкретные указания: изучать соответствующую литературу, учиться стеклодувному делу в мастерских ЛФТИ, периодически ездить в лабораторию профессора В. П. Во- логдина — специалиста по изучению высоких температур в вакууме, консультироваться у Л. А. Арцимовича и его сотрудников и т. п. Шаг за шагом, днями и вечерами теоретически, экспериментально и практически я не только готовился стать специалистом по разделению изотопов, но и в том же кабинете И. В. Курчатова постепенно собирал все более и более сложные фор- вакуумные, вакуумные, нагревательные, электромагнитные и тому подобные системы для лабораторного разделения изотопов урана. К маю 1941 года в своем распоряжении я имел металлический порошкообразный уран в количестве 100 граммов. В июне Игорь Васильевич и я на собранной установке уже получили ионный пучок, но дальнейшие работы были прерваны. Началась Великая Отечественная война. И. В. Курчатов и все его сотрудники переключились на решение важных оборонных научных и технических задач, многие ушли на фронт. Дирекция и партком ЛФТИ делали все, чтобы рационально использовать возможности ученых в те грозные дни. И. В Курчатов был отправлен на Черноморский флот для испытаний по защите военных кораблей и подводных лодок от магнитных мин. 24
Меня направили в распоряжение Санитарного управления Ленинградского фронта, а оттуда — в распоряжение Главного рентгенолога Красной Армии проф. И. И. Нейменова. С передвижной рентгеновской установкой мне приходилось бывать почти на всех участках Ленинградского фронта и в военных госпиталях в самом Ленинграде. В январе 1943 года я случайно встретился с проф. П. П. Кобеко в районе Ладожского озера. Павел Павлович сказал, что он исполняет обязанности директора оставшейся в блокированном Ленинграде части ЛФТИ, занимается укреплением ледяной дороги через Ладожское озеро, и записал мой адрес. Эта случайная встреча в конечном итоге привела к тому, что приблизительно через пять месяцев меня срочно вызвали в Москву, а перед вылетом надо было явиться в ЛФТИ к проф. П. П. Кобеко. 5 июля 1943 года я прибыл в ЛФТИ, где П. П. Кобеко выдал мне на руки телеграмму: «Выехать Москву груз взять Курчатов». П. П. Кобеко предложил вместе с ним тщательно осмотреть комнаты бывшей лаборатории И. В. Курчатова и все те места ЛФТИ, куда было запрятано из этих комнат оборудование, на предмет подбора, упаковки и вывоза в Москву всего необходимого для возобновления прерванной войной работы над осуществлением цепной ядерной реакции деления нейтронами урана. В течение нескольких дней мы вместе с военным инженером К. Г. Кнорре осуществили подбор всего того, что имелось в то время в ЛФТИ и что казалось мне необходимым для И. В. Курчатова в Москве, и важную часть всего этого хозяйства (металлический порошок урана, мишени, детекторы и т. п.) я упаковал в небольшой чемодан для перевозки его в Москву на обещанном мне самолете. 10 июля 1943 года очень рано утром мне с небольшим грузом разрешили сесть на военный самолет. При перелете через Ладожское озеро на нас напали немецкие истребители, поэтому наш самолет стал кружить над озером, почти касаясь поверхности воды. Помню, как пулеметчик в центре кабины самолета усиленно стрелял по вражеским истребителям. Вскоре, однако, наш самолет стал спокойно подниматься, и мы благополучно достигли какого-то аэродрома на нашей территории за Ленинградом. Потом мне рассказали, что только благодаря защите нас советскими истребителями мы смогли так легко перелететь через линию фронта на Ладожском озере. В Москве самолет приняли на Центральный аэродром. Вскоре я уже был в Президиуме АН СССР. В тот же день в Президиуме меня по телефону связали с И. В. Курчатовым. Игорь Васильевич очень обрадовался моему благополучному прибытию в Москву и сказал, чтобы привезенные мною для него вещи я доставил немедленно на Пыжевский пер., дом № 3. Так состоялось первое мое посещение Лаборатории № 2 АН СССР и первая встреча после двух лет разлуки с моим научным руководителем И. В. Курчатовым. Через четыре дня я уже был демобилизован и принят на работу в качестве младшего научного сотрудника с подчинением, как и до войны, непосредственно И. В. Курчатову. Когда я впервые явился на работу, меня почти сразу же вызвал к себе в кабинет И. В. Курчатов и сформулировал задание — включиться вместе с ним в подготовку исследований возможности постройки ядерного реактора из урана и графита. Надо было прежде всего создать высокочувствительную установку для регистрации нейтронов и достать несколько тонн графита. Припоминается, как в августе 1943 года Курчатов звонил А. И. Васину и просил его разыскать где-либо графит. Вскоре Александр Иванович добился для меня разрешения подобрать графитовые электроды. Графитовые электроды оперативно были доставлены на Пыжевский переулок. К концу октября 1943 года Игорь Васильевич, 13-летний мальчуган Алеша Кондратьев, мастер-механик В. И. Берна- шевский, демобилизованный из-за ранения, и я смонтировали надежно работавшую весьма чувствительную установку для регистрации нейтронов. В помещении охраны собирались и разбирались тяжелые призмы из графитовых электродов. Производились круглосуточные измерения, в которых принимал участие и Игорь Васильевич. Оказалось, что графит для реактора не годился. Благодаря тщательным химическим анализам, проведенным Б. В. Курчатовым, Н. Ф. Правдюком и др., было выяснено, что в графитовых электродах есть примеси, сильно поглощающие нейтроны. Физические и химические исследования, сделанные на Пыжевском пер., позволили составить технические условия для создания в Советском Союзе промышленного производства реакторного графита. Большую роль в этом деле сыграли Е. П. Славский, Н. Ф. Правдюк, В. В. Гончаров и др. Объем работы возрастал. К февралю 1 944 года мы стали осваивать выделенную в то время для Лаборатории № 2 пустую территорию. Для продолжения опытов с графитом была разбита палатка и внутри нее сделана землянка. В недостроенном «Красном доме» (теперь — главное здание) прежде всего оборудовали для нас жилье. Никаких лабораторных помещений, кроме палатки, мы в то время не имели. В эту палатку только что родившаяся графитовая промышленность стала доставлять все более и более чистый графит. В конце концов начали поступать партии графита с минимально возможным сечением захвата тепловых нейтронов. Вскоре в палатку стали поступать и блоки метал- 25
лического урана. Надо было измерять — годятся ли они для реактора? Теоретики И. Я. Померанчук, И. И. Гуревич, В. С. Фурсов и Я. Б. Зельдович вместе с экспериментаторами создали теорию этих измерений. В палатке мы стали собирать и разбирать призмы из уран-графитовых решеток с различными параметрами. Опыты, осуществленные в палатке И. В. Курчатовым, А. К. Кондратьевым, В. К. Лосевым и мною, дали возможность подобрать оптимальную решетку для создававшегося реактора. В опытах с уран-графитовыми решетками были и очень тревожные результаты; некоторые блоки, поступавшие к нам, давали коэффициент размножения, меньший единицы, т. е. это был явный брак. Тщательные спектроскопические исследования, которые по просьбе И. В. Курчатова проделал А. П. Виноградов, показали, что внутри бракованных блоков имеются ничтожные концентрации весьма опасных для нейтронов примесей. Технология изготовления урановых блоков была быстро изменена, и урановые блоки стали поступать все более высокого качества. Недалеко от того места, где потом были созданы «Монтажные мастерские» — здание для первого реактора, была поставлена еще одна палатка, где также велись измерения партий урана и графита. В обеих палатках измерения велись круглосуточно. Урановая и графитовая промышленности, созданные в тяжелые годы Великой Отечественной войны благодаря героическому труду советского народа, стали планомерно выдавать партию за партией урановые и графитовые блоки. У И. В. Курчатова появилась прекрасная идея начать собирать модели реактора из всего урана и графита, которые накапливались к соответствующим моментам времени в Лаборатории № 2. Если измерять внутри этих моделей плотности нейтронов, можно будет по результатам измерений на трех, четырех моделях довольно точно предсказать, с каким количеством урана и графита получится в конце концов действующий ядерный реактор. Внутри котлована монтажных мастерских мы собирали, разбирали, вновь собирали модели (их было четыре), каждую все больших размеров, а затем и сам реактор. Рабочие и лаборанты — А. В. Кондратьев. В. К. Лосев, Н. Е. Юкович, 3. А. Ахма- дулин, А. П. Зимкова, Б. А. Предехин, A. А. Баринов, И. П. Афонин, Н. К. Чиннов, Б. Г. Булатов, И. М. Володин, С. Е. Князев, Н. Т. Душечкин, А. С. Шагов, С. А. Рябцева, Н. С. Ковалева, Н. Я. Колесников, М. В. Ив- кин, А. Н. Вьюшин, Р. С. Силаков, Г. Н. Эйза, B. И. Дедюлин, Ю. А. Мокин, С. С. Рушаков, Г. М. Клименко, П. К. Жидков, А. М. Волков, М. А. Чесалов, ' В. Е. Водопьянов, И. И. Заровный, Г. С. Бутусов, А. М. Лобанов и другие — потрудились очень и очень много. Их физический труд имел не мень- 26 шее значение, чем многочисленные измерения и расчеты. В ядерный реактор надо было загрузить 500 тонн графитовых и 50 тонн урановых блоков. К началу декабря 1946 года эти количества урана и графита были не только в нашем распоряжении, но и предварительно тщательно измерены и рассортированы. 25 декабря 1946 года с 14 до 1В часов И. В. Курчатов при содействии Е. Н. Ба- булевича, Б. Г. Дубовского, А. К. Кондратьева и моем осуществил успешный и безаварийный запуск первого в СССР и Европе ядерного реактора и заявил: «Атомная энергия теперь подчинена воле советского человека!» А. К. КОНДРАТЬЕВ: В августе 1943 года я пришел на Пыжевский наниматься работать в Институт. И. С. Панасюк сказал: — Подожди, мальчуган. Сейчас к тебе выйдет дедушка с бородой, он с тобой обо всем подробно и побеседует. Через некоторое время на пороге появился чернобородый мужчина, как мне показалось, очень сильный и очень высокий. — Как твоя фамилия? — спросил он. — Кондратьев. — Так. А имя, отчество? — Алексей... Кузьмич. — А тебе лет сколько? — Тринадцать с половиной. — Ну, что ж, Кузьмич, возьмем тебя работать. Вырастешь, учиться будешь. С тех пор и звал меня Игорь Васильевич — Кузьмичем. На следующий день я пришел на работу. Проработал всего два часа — говорят, хватит, отдыхай. На второй день я уже работал, как все, и, как всем, мне в обед, к моему удивлению, принесли булку и молоко. Игоря Васильевича видел часто. Он приходил к нам каждый день, интересовался, как идут дела. Сам он работал очень много. Мне вспоминается и смешной и грустный эпизод, который произошел со мной и свидетелем которого был Игорь Васильевич. Однажды я производил измерения образца урана (тогда шли опыты по изучению графита и урана). И надо ж так случиться, что во время опыта я случайно разбил дорогой хронометр. От горя и злости на самого себя я аж расплакался. Вдруг входит Игорь Васильевич. — Ты чего плачешь, Кузьмичишко? — Хронометр разбил,— сказал я сквозь слезы. — Ничего, Кузьмич, самое главное — себя не повредил,— стал успокаивать меня Курчатов,— а другой есть? — Есть,— ответил я, сопя и постепенно успокаиваясь. Слезы у меня начали уже высыхать. — Ну, вот и хорошо. Продолжай работать,— Игорь Васильевич ушел.
Я был свидетелем того, какой огромной выдержкой обладал он. Вспоминается случай, который произошел у нас в 1945 г. Был у нас монтер Ченский. Летом в палатке, которую недавно поставили около главного здания, вдруг пропало напряжение. Игорь Васильевич позвонил Ченскому, попросил наладить. Не знаю уж, почему так получилось, но монтер вместо того, чтобы исправить неполадки в сети, сделал короткое замыкание. Палатка загорелась. Вижу огонь, дым. Когда прибежал, то увидел, что возле сгоревшей палатки уже стоит Игорь Васильевич. Прибегает Ченский. Спрашивает: — Как дела, Игорь Васильевич? А Курчатов, ничуть не повышая голоса и не теряя своего неподражаемого юмора, отвечает: — Все в порядке. Палатки нет. Вспоминается еще один эпизод. Он произошел, кажется, в 1946 г. Игорь Васильевич, как известно, проходил всюду, не предъявляя пропуска. И вот однажды приходит он к нам в «Монтажку» и хочет пройти мимо охранного поста. А там как раз накануне поставили молодого лейтенанта. Тот к нему так строго: «Ваш пропуск!» Игорь Васильевич, нисколько не смутившись, предъявил. Лейтенант, конечно, здорово сконфузился, но Игорь Васильевич его успокоил: «Ничего, ничего...» Долгая беседа с Курчатовым была у меня весной 1956 г. Я к тому времени женился, родился сын, но с жильем было плохо. Как-то утром, когда Игорь Васильевич, как всегда, шел пешком из «домика лесника» на работу, я подошел к нему, поздоровался и сказал, что хотел бы поговорить с ним. — Ладно, Кузьмич,— ответил Игорь Васильевич,— приходи ко мне завтра утром, но только немного раньше девяти, и постарайся быть первым. На следующее утро я все выполнил так, как он просил. Когда я появился на пороге кабинета, Курчатов уже сидел за своим письменным столом и, увидев меня, произнес приветливо: — А, Кузьмич, заходи. Я сел и положил перед ним свое заявление. Он не стал его читать. Отложил в сторону. Мы беседовали с ним часа полтора. Я рассказал Игорю Васильевичу о своей жизни, о себе, о своих жилищных неурядицах... — Ну, что ж,— сказал И. В. Курчатов,— ты ведь знаешь, что распределением площади я не занимаюсь. Я могу только попросить. И написал в левом углу наискось красным карандашом: «Прошу не отказать... И. Курчатов... 1956 г.» Больше до самой кончины Игоря Васильевича мне с ним так долго беседовать не привелось. Но всегда, когда мы встречались с ним на территории института, он здоровался и спрашивал, улыбаясь: «Как жизнь, Кузьмич?» В. И. МЕРКИН: С получением первых небольших партий стержневых урановых блоков И. В. Курчатов с группой И. С. Панасюка повел интенсивные эксперименты на крупных графитовых призмах с блочными уран-графитовыми вставками. Проводилось измерение коэффициента размножения при различных диаметрах блоков и шагах их расположения в графите. Целью экспериментов стало уточнение параметров оптимальной решетки. Здесь нельзя было получить абсолютных значений коэффициента размножения, но правильность относительных цифр не вызывала сомнений. В полном согласии с теорией оказалось, что коэффициенты размножения для цилиндрических блоков металлического урана при выбранном шаге зависят от их диаметра слабо в практически важном интервале размеров. Теперь Курчатов решает как можно скорей соорудить простейший физический реактор и попытаться осуществить ядерный процесс деления урана с минимальной интенсивностью. Теоретические расчеты показывали, что для достижения критических размеров может потребоваться от 25 до 50 тонн урана и около 500 тонн графита. Зависимость критических размеров от формы реактора (шар или цилиндр) и некоторые расхождения в физических характеристиках поступающих от заводов партий реакторных материалов (урана и графита) делали невозможным их точное предсказание. Было решено разместить^физический реактор ниже уровня земли в бетонированном котловане, закрыв его сверху кирпичным зданием, как шатром. Этим частично решалась проблема радиационной защиты. В надземной части планировалось разместить пульт дистанционного управления. Кроме того, было предусмотрено создать помещение, защищенное от радиации, где во время пусков реактора должны находиться люди. К концу 1946 года определились реальные возможности поступления нужных количеств урана и графита. Это позволило начать строительство помещения и приступить к рассортировке получаемых от заводов реакторных материалов. Следующей весной в Лаборатории № 2, в нескольких сотнях метров от главного здания, завершается сооружение здания с бетонированным подвалом для установки физического реактора, получившего название «Монтажные мастерские». В этом здании, теперь принадлежащем истории, Курчатову предстояло провести основной эксперимент по осуществлению цепной ядерной реакции. Для экономного расхода материалов активную зону реактора решили сделать шароподобной, окружив ее слоем нейтронной изоляции из графита достаточной толщины. Дополнительная экономия 27
материалов достигалась введением сортировки поступающих партий урана и графита: лучшие по чистоте изделия помещали как можно ближе к центру, а худшие — дальше, к периферии реактора. Последовательное складывание шаров велось в порядке возрастания их диаметров. При этом в каждой модели непрерывно велась регистрация изменения нейтронного поля в разных точках уран-графитовой кладки. Сопоставляя число выложенных слоев с ходом нарастания потока нейтронов, можно было довольно точно предсказать момент достижения критических размеров реактора. До выхода на критические размеры потребовалось сложить, исследовать и разобрать четыре модели — пятая стала реактором. Графитовая кладка осуществлялась без применения инородных связей, введение которых в активную зону не допускалось. Опыты с моделями окончательно подтвердили, что реактор нужно строить с ранее намеченным диаметром 6 метров. Для придания реактору большей устойчивости зону решили выкладывать в виде цилиндрического штабеля из графитовых брусков с куполообразным верхом, где наружные слои служили отражателем нейтронов. На плоском полу бетонированного котлована ровно легли первые восемь слоев графитовых брусков, не имеющих сверлений. Выше начинались слои с отверстиями- гнездами, в которые вставлялись блоки из урана. Было сделано три вертикальных канала для кадмиевых стержней регулирования и аварийной остановки и ряд горизонтальных каналов различной формы и размеров для измерительной аппаратуры и экспериментальных целей. Игорь Васильевич внимательно следил за тем, чтобы на протяжении всего времени сборки реактора велось тщательное наблюдение за нарастанием потока нейтронов. Величина нейтронного потока вначале росла медленно, а затем по мере приближения активной зоны к критическим размерам все более ускоренно. С увеличением числа выложенных слоев возрастало напряжение работающих. Случалось, некоторые измерения не давали ожидаемого нарастания нейтронного потока. Это были минуты мучительной тревоги и волнения. Между выкладками слоев 53 и 5В плотность нейтронов возросла приблизительно вдвое, что означало более быстрое приближение финала, чем предсказывалось. Стало ясно, что потребуется меньше 76 слоев. И вот наступил долгожданный день. 25 декабря 1946 года при опущенных кадмиевых стержнях был закончен последний, 62-й слой. Решающим оказался момент, когда руководитель эксперимента И. В. Курчатов в присутствии своих ближайших научных сотрудников И. С. Панасюка, Б. Г. Ду- бовского, Е. Н. Бабулевича, лаборанта А. К. Кондратьева, подняв кадмиевый стержень, запустил реактор и осуществил регулируемый процесс цепного ядерного деления впервые на нашем континенте. Это было рождение первого реактора в СССР. Пуск реактора имел огромное теоретическое и практическое значение. Были доказаны осуществимость саморазвивающейся цепной ядерной реакции в системе из природного урана с графитом и возможность управления процессом деления. Обнаружено явление температурного саморегулирования реактора, благодаря чему обеспечивалась его взрывобезопас- ность. Получены первые микровесовые количества плутония — нового ядерного горючего. Построенный реактор Ф-1 явился экспериментальной установкой для измерения ядерных характеристик реакторных материалов, необходимых в расчетах различных реакторов, проведения исследований по физике ядерных процессов. Успешный пуск первого реактора, созданного под руководством И. В. Курчато-. ва при активном участии многих сотрудников Лаборатории № 2, а также работников заводов и организаций промышленности, при большой поддержке партии и правительства, явился важным этапом создания первого промышленного реактора. Очень большое значение в период начавшейся разработки производственного реактора имело получение в коллективе И. В. Курчатова первых микропорций загадочного 94-го элемента. С большим искусством было проведено изучение этого нового в таблице Менделеева элемента, а также и опробование на ничтожнейших количествах главнейших звеньев радиохимической технологии его выделения. Прилагая все силы, чтобы форсировать проводившиеся им эксперименты по физике деления и диффузии нейтронов, Игорь Васильевич одновременно проявлял исключительную заботу о скорейшем развертывании исследований по физическим и радиохимическим проблемам образования и выделения плутония из облученного нейтронами урана. Ведь в осуществлении этих процессов заключалась одна из главнейших задач, решаемых при разработке реактора. Плутоний (тогда еще не было этого названия, оно появилось позже) — трансурановый элемент с порядковым номером ^94 — в природе не встречается. По расчетам физиков-теоретиков было известно, что элемент 94, а именно его изотоп с атомным весом 239, так же как уран-235, способен к делению под действием как быстрых, так и тепловых нейтронов. Следовательно, аналогично урану-235 плутоний-239 является ценнейшим ядерным горючим, пригодным для осуществления как взрывного цепного процесса, так и ре- 28
гулируемой ядерной реакции. Однако в то время о свойствах плутония знали слишком мало, их необходимо было установить экспериментальным путем. Еще перед войной в Ленинграде И. В. Курчатов и В. Г. Хлопин вплотную подошли к реализации ядерного синтеэа за- урановых элементов. Придавая важное значение изучению этих элементов, И. В. Курчатов вложил много энергии в создание первого циклотрона в Радиевом институте. Война прервала эти исследования. В 1943 году в Москве в зарождавшейся Лаборатории № 2 И. В. Курчатов возобновил работу по ядерному синтезу. По настоянию Игоря Васильевича его брат, талантливый радиохимик Борис Васильевич Курчатов начал ставить опыты, направленные на получение «индикаторных» количеств заурановых элементов и изучение их химических свойств. Они начинались с получения и изучения элемента 93, и уже в первых опытах Борис Васильевич подтвердил сходство этого элемента (низшей валентности) с цериевой группой редких земель. Была показана возможность его выделения из слабооблученных соединений урана. Но Игоря Васильевича интересовал следующий — 94-й элемент, Надо было сделать дальнейший, существенно более трудный шаг — накопить и выделить элемент 94, для чего требовалось значительно увеличить дозу нейтронного облучения. Чтобы решить эту задачу, пришлось Б. В. Курчатову, располагая лишь радий-бери л лиевым источником, около трех месяцев вести непрерывное облучение колбы с гидратом окиси-закиси урана, поместив ее вместе с источником в бочку с водой. В октябре 1944 года началась химическая переработка облученного материала. Не все ладилось, конечно, в этом длительном эксперименте. Результативным оказался один опыт. Выделенный препарат показал альфа- активность. Физики П. Е. Спивак и А. С. Баранов, проведя его измерение, заключили, что полученный продукт содержит примерно 10'2 атомов элемента 94 с атомным весом 239. Это были первые «атомные» количества плутония-239, синтезированные в СССР. В то время это было очень важное достижение, весьма воодушевившее И. В. Курчатова. Но для развития исследований теперь требовался значительно более мощный источник нейтронов. Значит, необходимо во что бы то ни стало ускорить уже ведущееся сооружение циклотрона. Сюда Игорь Васильевич и направляет всю свою кипучую энергию. В конце 1944 года в Лаборатории № 2 в главном здании И, В. Курчатов с группой Л. М. Неменова запустил первый московский циклотрон. Он давал потоки нейтронов, на порядки большие, чем ампула с радием. Благодаря этому резко улучшились возможности накопления плутония. До сентября 1946 года Борис Васильевич химически переработал облученный на циклотроне уранил-нитрат и выделил ощутимые микропорции 94-го элемента — плутония, несколько сотых микрограмма. На килограммовых количествах облученного материала при совершенно ничтожной концентрации накопившихся продуктов ядерной реакции он с большим искусством исследовал и опробовал метод так называемого соосаждения и выделил образовавшийся плутоний из массы исходного материала. С пуском физического реактора в «Монтажных мастерских» возможности облучения урана и накопления плутония для исследований возросли еще более значительно. В 1947 году удалось получить уже заметные «весовые» количества плутония- 239. Наконец-то Игорь Васильевич своими глазами мог разглядеть, хотя и через микроскоп, первый малюсенький королек таинственного незнакомца — плутония. Весил он всего-навсего около 20 микрограммов. Теперь И. В. Курчатов уже твердо знал, что плутоний, накопленный в процессе нейтронного облучения в уране, может быть реально выделен сравнительно простыми химическими способами. Приобретенный опыт работы на микроколичествах дал возможность химикам под руководством академика В. Г. Хлопина спроектировать завод для промышленного извлечения плутония из массы урана, подвергающегося облучению в атомном реакторе. Информация к" Lj м i , м . i » V 1 м U и bd и ,, U и| bJ ние) НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ СЕНТЯБРЬ (продол же- Совещвнне «Современные аспекты синтеза и производства ионообменных материалов». Черкассы. «Союз- химпласт» Минхимпрома СССР A29110 Москва, ул. Гиляровского, 39, 284-57-62). Совещание «Перспективный ассортимент ствбили- заторов длв промышленности синтетического каучука». Воронеж. «Союзкаучук» Мин- нефтехимпрома СССР A29832 Москва, ул. Гиляровского, 31, 284-89-15). VI конференция по старению и стабилизации полимеров. Уфа. Уфимский нефтяной институт D50062 Уфа, просп. Космонавтов, 1, 23-23-11). Совещание «Защита металлических и железобетонных строительных конструкций от коррозии». Ростов-на-Дону. ВСНТО A17218 Москва, ул. Кржижановского, 20/30, корп. 5. 125-99-71). Продолжение на стр. 43 29
Проблемы и методы современной науки Как сообщалось в центральной печати («Правда», 26 декабря 1982 года), на борту орбитальной станции «Салют-7» в период совместной работы «днепров» (экипаж А. Березового и В. Лебедева) с «Эльбрусами» (С. Савицкая, Л. Попов и А. Серебров) проводился эксперимент «Таврия» — проверка эффективности разделения сложных смесей биоорганических соединений с помощью электрофоретиче- ских методов в условиях невесомости. Универсальная установка, лредназначенная для этого, создавалась при активном участии исследователей из Крымского медицинского института — отсюда и нвзвание эксперимента. Публикуемая ниже статья ра сек взывает о новом способе разделения, разработанном на кафедре биохимии этого института,— изоэлектрическом фокусировании в борат-попиопьном буфере. Градиент без амфолитов Член-корреспондент АН УССР Г. В. ТРОИЦКИЙ, кандидат медицинских наук Г. Ю. АЖИЦНИЙ Заряженные частицы в электрическом поле, как известно, движутся в сторону полюса, заряд которого противоположен их собственному. Это относится и к частицам, находящимся в растворе. Однако если речь идет о молекулах белков или других амфотерных электролитов, то их заряд способен по мере движения меняться при условии, что в разных участках раствора поддерживается плавно изменяющаяся кислотность среды, или, как еще говорят, градиент рН. Достигнув места, в котором рН соответствует его изоэлектрической точке pi (суммарный заряд молекулы при этом становится нулевым), белок движение прекратит, потому что электрическое поле действовать на него перестанет. Вот принцип, на котором основан метод разделения амфотерных электролитов, именуемый изо- электрическим фокусированием. Как реализуется этот принцип, «Химия и жизнь» рассказывала в № 11 за 19В1 год: смесь белков вводится в колонку, в которой создается градиент рН. Вся сложность в том, как его поддерживать. В статье говорилось преимущественно о применении вспомогательных веществ — амфолитов, представляющих собой, как и белки, амфотерные полимеры. Методу «естественного градиента», основанному на применении амфолитов, не откажешь в изяществе. Одно плохо: очень уж сложно и дорого необходимое для него оборудование, да и сами амфолиты не каждому доступны. Кроме того, некоторые белки образуют с ними прочные комплексы, что затрудняет порой и анализ, и препаративное разделение смесей. Есть, однако, и другой способ поддерживать градиент рН: помещать в колонку специально подобранные буферные смеси. В отличие от амфолитового, он не требует ни сложного оборудования, ни дефицитных реактивов. НЕМНОГО ТЕОРИИ Буферный раствор, как известно, для того и применяется, чтобы рН держался строго постоянным. Здесь же парадоксальным образом оказывается, что он может обеспечивать и его градиент. Дело в том, что константа диссоциации электролитов, составляющих буферную систему, зависит от диэлектрических свойств растворителя. Все стандартные значения рН, относящиеся к тем или иным буферным системам, измерены в среде чистой воды. Если же к раствору, содержащему борную кислоту и ее соль, добавлять глицерин, сахарозу или любое другое органическое соединение со многими гидроксильными группами в молекуле (их коротко зовут «полиолами»), то рН-метр покажет, что среда закисляется. При этом полиолы образуют с борной кислотой комплексы кислой природы («борат- полиольные» — БП). Если добавляется сахароза, комплекс получается слабокислый: рКа=7,26. Глицерин дает 6,54, а ксилит — 3,92. Зная это, по формуле можно вычислить рН: pH=i(pKa—1дСв—п1дСр), где С — концентрация борной кислоты, С — концентрация полиола, п — координационное число. Создавая вдоль колонки градиентные значения С , мы тем самым поддерживаем переменный рН. Градиент рН, образуемый в колонке с БП, не строго постоянен, поскольку происходит диффузия пол иола, да и электрофорез самого БП. Однако при правильно подобранных условиях белки успевают достигнуть своих изоэлектриче- ских точек гораздо быстрее, чем изменится 30
градиент. В этом-то и состоит секрет успеха нашего метода, работающего, в отличие от метода «естественного градиента», в неравновесных условиях. Измерения подвижности различных участков рН-градиента позволили вывести следующее уравнение: Оно показывает, что скорость электрофо- ретического движения участка (U ) составляет тем меньшую долю скорости движения БП (Ua), чем больше С, чем меньше концентрация соли борной кислоты (Ссоль) и чем выше степень ее гидролиза (q). Зная такую закономерность, нетрудно подобрать систему, сохраняющую достаточную стабильность даже при длительном разделении существенных количеств белковых смесей. КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ Прежде всего необходимо знать pi изучаемого белка. После этого выбирается буферная система, перекрывающая эту точку своим интервалом. Разработанные у нас системы позволяют перекрывать области рН от 2 до 12. Практически же опыт готовится так. Берется буферный раствор, разливается по 20 стаканчикам и в каждый добавляется полиол до тех пор, пока рН-метр не покажет нужное промежуточное значение кислотности. Затем растворы из стаканчиков осторожно заливают в колонку один поверх другого, начиная с самого концентрированного. В качестве колонки годится обычная U-образная трубка. Но для получения точных результатов лучше использовать колонку с охлаждением: изоэлектрическое фокусирование (ИЭФ) производится при немалом напряжении A000 В) и сопровождается изрядным выделением тепла. Такая колонка тоже достаточно проста (рис. 1, а): вертикальная стеклянная трубка, закрытая снизу насадкой, обеспечивающей герметичность, но не мешающей прохождению тока; к трубке присоединяются два сосуда с платиновыми или угольными электродами. Препаративная колонка чуть сложнее: в нее погружен дополнительный холодильник, благодаря чему она становится в сечении кольцеобразной (рис. 1, б). Начиная опыт, белковую смесь растворяют в любой из фракций буферного раствора и заливают в колонку вместе с ней. Нижний и верхний электродные сосуды заполняют исходным буферным раствором. Опыт обычно длится 20—24 часа. После этого содержимое колонки по частям откачивают насосом в пробирки. Проточный денситометр, через который пропускаются все фракции раствора, автоматически определяет концентрацию белка в каждой из них. Измеряя затем рН фракций, можно определить pi находящихся в них белков. На рис. 2 показан график, относящийся Аппараты для ИЭФ в борат-полнольной системе: а — аналитическая колонка, б — препаративная Изоэлектрнческнй спектр пепсина свиньи, пунктиром показан градиент рН к процессу фракционирования фермента пепсина в интервале рН от 2 до 4. Для аналитических опытов можно использовать и полиакриламидный гель. В этом случае в каждую фракцию буферного раствора добавляют еще акриламид и катализатор его фотополимеризации. Преимущество геля в том, что его можно не только загружать в колонку, но и наносить на стеклянные пластинки. Приведем два примера того, какого уровня очистки можно добиться с помощью борат-полиольного варианта ИЭФ. Совместно с П. Д. Решетовым и его сотрудниками (Институт биоорганической химии АН СССР, Москва) мы сумели получить одну из форм антибиотика актиноксантина в настолько чистом виде, что его удалось закристаллизовать (ранее это не получалось) и изучить с помощью рентгеноструктурного 31
7.8-1 6.0 H 5.0 4.0 J анализа — самого информативного из существующих методов исследования структуры белков. Распределение компонентов вируса гриппа вдоль колонки: 1 — нейрамннндаза. 2 — гемагглютнннн, 3 — овальбумин, 4 — ядерный материал Другая, более сложная работа выполнена совместно с А. И. КрашеннюкОм, сотрудником ленинградского Института эпидемиологии и микробиологии. С поверхности вирусов гриппа были очень мягко сняты его антигены — гемагглютинин и нейраминидаза. ИЭФ в БП-системе позволил разделить их на отдельные белки и выделить последние в чистом виде с высоким выходом (рис. 3). Нельзя сказать, что в новом методе все уже ясно и доработано. Изучение его возможностей продолжается не только в Симферополе, но и в Москве, Ленинграде, Киеве, Иркутске и других городах. Поэтому можно надеяться, что в недалеком будущем он станет общепринятым. ...Л можно и без электродов 1 Ход опыта, в котором белок с большим pi (многлобин кашалота, показан цветом), обгоняет однотипный, но более кислый белок — многлобин лошади Список методов и экспериментальных приемов, применяемых в современных лабораториях, растет не по дням, а по часам. Даже такую новинку, как изоэлектрическое фокусирование, даже такой ее усовершенствованный вариант, как безамфолитный метод Троицкого, о котором вы только что прочитали, нельзя считать самым последним словом в тонком, деликатном деле разделения биополимеров. При всем своем могуществе изоэлектрическое фокусирование не свободно от недостатков: требует специального электрооборудования, вынуж- дает работать с током высокого напряжения и заботиться об отводе немалых количеств тепла, которое при этом неизбежно выделяется. А нельзя ли обойтись без электрического поля и, кстати, без электродов, один из которы х при ходи тс я делать из драгоценной лла- тины? В 1977 году эта проблема получила неожиданное, очень изящное решение, которое, как это нередко бывает в науке, возродило в новой форме давно известную, почтенную идею. Голландский исследователь Л. А. Слёйтерман предложил создавать в колонке градиент рН с помощью ионообменной смолы и буферного раствора. Суть предложения сводилась к следующему. Когда обычная стеклянная колон- 32
|pH 11 3 4 еремя.(час) ка заполнена анионитом, он оказывает на протекающий сквозь нее раствор действие, аналогичное щелочной буферной системе. Сверх того, для начала колонка заполняется именно таким буфером и в растворе создается постоянное, устойчивое значение рН, как правило, близкое к 10. Теперь, если постепенно вводить в колонку другой буфер, уже не щелочной, а кислотный, Разделение смеси цнтохрома с, рнбонук- леазы н лектнна чечевицы в колонке высотой 30 см. Линия, пересекающая хрома- тограмму, показывает ход изменения рН. Она близка к прямой, градиент линейный. Время разделения 4 часа то первые его порции частично нейтрализуют среду лишь в самом верху. По мере поступления новых порций нейтрализация будет все более полной, среда может стать даже слабокислой, а вниз по колонке постепенно начнет растекаться плавная волна нейтрализации. Иными словами, сформируется то самое, что требуется для разделения ам- фотерных полиэлектролитов,— градиент рН. И притом движущийся, смещающийся к низу трубки по мере добавлении я кислотного буфера. Если ввести в колонку порцию белка, то он вначале будет спускаться по ней весьма резво, потому что в кислой среде зарядится положительно — так же, как анионит. И будет от него отталкиваться. Так будет продолжаться, пока белок не достигнет места, где рН в данный момент соответствует его изоэлектри- ческой точке (pi). Начиная с этого момента скорость его продвижения уменьшится, потому что превысить скорость движения волны кислотности (поступления в колонку кислотного буфера) она отныне не сможет. Едва белок попытается обогнать «родную» для него величину рН, как ему придется зарядиться отрицательно, а анионит свой заряд сохранит и там, чуть впереди. В результате белку придется к нему притянуться и подождать, пока волна нейтрализации его догонит. Так белок и выйдет из колонки — вместе с той порцией раствора, в которой рН равен его pi. Вот каков принцип, на I... ««»«¥ i * ш 11 .i»i Внизу — разделение серии белковых смесей нзоэлектрн- ческнм фокусированием с добавлением импортных амфолн- тов (Серволнт 3,5—10). Вверху — разделение сходвых смесей с помощью амфолнтов отечественного производства. Класс разделения тот же котором основана работа нового, трудно уже сказать какого по счету, физико-химического метода исследования — хроматофокусирования. Первая часть его длинного наз- 2«Химия и жизнь» № 4 33
вания — «хромаю» — подчеркивает тот факт, что по сути (да и по оборудованию, крайне несложному, общедоступному) новый метод очень близок к классической, разработанной еще в начале века М. С. Цветом хроматографии на колонках. Вторая же часть названия напоминает, что, несмотря на отсутствие электрического поля, в колонке исправно происходит фокусирование индивидуальных веществ в соответствии с присущей им величиной pi. Последнее можно иллюстрировать зрелищными опытами. Опыт первый. В колонку вводят пробу белка, а потом, когда она успеет пройти изрядную часть пути вниз,— вторую. Если состав проб одинаков, вторая догонит первую и из колонки они выйдут вместе. Это и есть фокусирование. Опыт второй. Пробы белков отличаются друг от друга, причем у второй большее значение pi. В этом случае белок, введенный позднее, обгоняет конкурента и выходит 'из колонки первым (рис. 1). Легко заметить, что метод позволяет не только разделить смесь, но и заодно измерить pi каждого ее компонента. Понятно, что новый метод легко сочетать с другими — электрофорезом, изо- фокусированием. Быстро разделив с его помощью смесь на фракции, можно в дальнейшем довести их до высокой чистоты, используя тот прием, который в данном случае окажется наиболее эффективным. Все, что рассказывалось до сих пор, выглядит довольно идиллически. Однако реальная жизнь, как известно, сурова и без каких-нибудь «но» не обходится. Да, метод не нуждается в высоком напряжении и в охлаждении колонок. Да, у него очень высокая раздел яющая способность (рис. 2). А теперь начинаются «но». Хроматофокусирование требует высококачественных анионитов и буферных электролитов. Первое — например, смолу марки ПБИ — достаточно раздобыть один раз: порция, набитая в колонку, не портится и никуда не расходуется. Что же касается буферных электролитов, то они, увы, теряются безвозвратно. Требования же, предъявляемые к буферным растворам, жестки и достаточно противоречивы, так что удовлетворить им могут лишь немногие вещества, например смеси типа амфолитов, применяемых для изофокусиро- вания. Получается, что можно обойтись либо без амфолитов, либо без электродов — но не без всего сразу. И линейный градиент рН, создаваемый в колонках без электродов, удается поддерживать в интервале трех, максимум четырех единиц. Правда, выпускаемые за рубежом «полибуферы» охватывают два участка: от 9 до 6 и от 7 до 4, так что суммарный интервал оказывается расширенным до пяти единиц, но все же это меньше, чем дает «полновесное» изо- фокусирование. Последнее, впрочем, чаще всего требуется лишь для общей оценки свойств смеси. Собственно же разделение лучше получается, когда перепад рН между концами колонки — около единицы. При этом резко возрастает разрешающая способность. И еще два утешения для читателей, которых новый метод заинтересовал всерьез. Буферные электролиты, выпускаемые за рубежом одной- единственной фирмой, существенно дешевле амфолитов (хотя и могут их заменять), а кроме того, в Таллине, в Институте химии АН ЭССР — там же, где были разработаны первые отечественные ам- фолиты, сделали и буферные системы для хроматофокуси- рования. Этого удалось добиться одновременно с синтезом амфолитов, прозрачных для ультрафиолетовых лучей, не мешающих обнаруживать на пластинке или в колонке разделяемые белки. Сейчас эстонские амфолиты не уступают импортным (рис. 3). И кстати, новость для тех, кто собирается сочетать новый метод с традиционными. Несложные аппараты для электрофореза, пригодные «также для изофокусирования (рис. 4), разработаны там же. Производство всего, что здесь было перечислено: амфолитов, прозрачных для УФ-лучей; амфолитов с малым диапазоном рН; буферных систем для хрома- тофокусирования, а также этих удобных аппаратов, организовано в лаборатории «Хийу Калур», адрес которой: Таллин, ул. Якобсони, 3. Прибор для аналитического и препаративного электрофореза, применяемый в институтах АН ЭССР: 1 — электродные камеры, 2 — камера для разделения в плоских гелях, пригодная для одновременного анализа 12 проб; может быть заменена блоком с 12 трубками или аналитическим блоком на 50 и более проб 34 В. ЗЯБЛОВ
<n'*_<«*! ян те известия Спираль в спирали LMr Oi _.ei ЩИИ В OCI ока: -г к- ._ i ibepcd. упм > ет yxie^i ;aLJH< г* tai и ы leu. nj е J" i в» # *<е и л< т а б' Ч'1 КИСЛ с б в: а а iHBi ■ iphvi « К емием i OK t !J * »ВОГО l" i£hn< it л " чЯ < B < < с - г. . гЫ- nv- о 1 W- m" i С >ВЬ'- св г- е а-спнралн белка-реп- рессора точно ложатся в широкий желоб двойной спирали ДНК Белки и нуклеиновые кислоты. Важнейшие два класса биополимеров, они существенно различаются как по химической структуре, так и по структуре пространственной. Если большинство белков* — компактные тела, то нуклеиновые кислоты (особенно ДНК) — преимущественно нитевидные образования. Среди белков особенно интересны те, что регулируют работу генов. Как такой белок- регулятор (репрессор или активатор) распознает нужную ему последовательность нуклеотидов в длинной молекуле ДНК? Как он выбирает место посадки? Существует ли общий принцип белково-нуклеинового узнавания или же каждый белок узнает место своего действия на свой лад? Недавно был выполнен рентгеноструктурный анализ первых трех регуляторных белков: белка-активатора, называемого САР, и белков-репрессоров его и ^(«Nature», 1981, т. 290, с. 744; т. 290, с. 754; 19В2, т. 298, с. 443). Эксперименты проведены тремя большими группами исследователей из США и Канады. Во всех работах была выявлена яркая структурная особенность, общая для изученных белков и позволившая сразу же предложить гипотезу о том, как взаимодействуют эти белки с двойной спиралью ДНК. Известно, что в структуре многих белков есть участки, где белковая цепь образует туго завитый винт — это так называемая а-спираль, открытая еще в 1952 г. Л. Полингом. Нашлись а-спирали и в белках-регуляторах, о которых идет речь. Но вот что поразило исследователей: во всех случаях они обнаруживали обязательный мотив в структуре — он образован двумя а-спиралями, расположенными так, что они удивительно хорошо вписываются в широкие спиральные желобки молекулы ДНК. Когда происходит правильная стыковка белка и молекулы ДНК, то между аминокислотными остатками и парами нуклеотидов возникают водородные связи, которые и определяют узнавание. У всех изученных белков узнающие элементы очень похожи — если наложить их друг на друга в пространстве, то они практически совпадают. Рентгеноструктурный анализ сделан пока только для трех белков, но у многих других уже известна полная их аминокислотная последовательность. При сравнении оказалось, что те участки, которыми белки связываются с ДНК, схожи друг с другом и с тремя изученными. Это наводит на мысль об универсальности установленного механизма узнавания. Сейчас идут работы по кристаллизации комплексов узнающих белков с отрезками ДНК. Рентгеноструктурный анализ позволит установить все детали белково-нуклеинового узнавания. I Проделанные исследования имеют очень большое значение. К открытому тридцать лет назад принципу комплементарное™, управляющему структурой нуклеиновых кислот, добавляется сейчас новый принцип комплементарное™ а-спирали белка и спирали ДНК, который управляет структурой белково-нуклеиновых комплексов. Кандидат физико-математических наук А. КРЫЛОВ 2* 35
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ПО СТЕКЛЯННЫМ ПРОВОДАМ Начала работать стекло- волоконная линия телефонной связи между Лондоном и Бирмингемом. К 1990 году, как полагают, подобными линиями будут соединены все большие города Англии. Полагают потому, что в этой стране разработан двухтигельныи метод производства недорогих стеклянных световодов. Два тигля образуют концентрическую конструкцию с узким соплом в основании. Во внутреннем тигле плавят жидкое стекло для сердечника, в наружном — для светоотражающей оболочки. Режим подобран так, чтобы разные по составу и назначению стекла не смешивались. Утверждают, правда, что эти недорогие световоды пригодны лишь для линий связи сравнительно небольшой протяженности. БЛЕСТЯЩЕЕ БУДУЩЕЕ ЖЕМЧУГА «Не счесть жемчужин в море полуденном...», а вот сосчитать жемчужные зерна в коллекциях музеев, наверное, можно. Жаль только, что их число стало сокращаться. Например, две морские жемчужины из Государственного Русского музея, перейдя 300- летний рубеж, стали коричневыми и даже потеряли первоначальную круглую форму. Это объясняется разрушением органического вещества, скрепляющего призмочки и пластинки арагонита (СаСОз), из которого построен жемчуг. А вот большинство речных жемчужин с блеском перенесли 400-летнее хранение. Это обстоятельство наводит на мысль, что искусственный жемчуг целесообразнее растить в пресной воде — чтобы жил дольше. ТРЕТИЙ СЛОЙ Из чего состоит кинопленка, сейчас и ребенок знает: два слоя — полимерная основа и светочувствительная эмульсия, на которой фиксируется изображение. Английские специалисты предлагают использовать и свободную сторону основы, нанеся на нее третий — магнитный слой. Что записывать на нем? Что угодно. Это могут быть электрические сигналы, автоматически управляющие обо- 36 НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ рудованием для монтажа кинофильма или синхронным воспроизведением звука, записанного отдельно, на магнитной ленте. Последний прием нетрадиционен, но он, как утверждают, может придать звуку ббльшую объемность, стереофоничность... Третий слой может нести и другие функции. Журнал «New Scientist» A982, т. 95, № 1318) сообщает, что толщина его 8 мкм, составлен он из микрочастичек окиси железа. Прозрачность пленки при этом уменьшается ненамного. ДВА РОБОТА Больше всего роботов, как известно, расплодилось в Японии. В конце прошлого года оттуда пришло сообщение о роботе для работы в горячей зоне атомных электростанций. Естественно, управление роботом дистанционное, с безопасного расстояния. А во Франции тем временем сконструировали мин и-робот весом всего 6,5 кг. Этот малыш свободно манипулирует деталями, весящими до 300 граммов. Он — своего рода модель более крупных промышленных собратьев. С помощью мини-робота можно исследовать возможности больших роботов в том или ином производстве. В то же время этот робот сконструирован как учебный: его легко разобрать и увидеть, а что у роботов внутри. Настоящих, больших. Здесь — то же самое, только в миниатюре. ФОНАРИК-МАЯК Портативный маяк, предназначенный для подачи сигналов бедствия, сконструирован в Англии. Это, по существу, цилиндрический фонарик длиной 20 см и весом всего 250 г. При таких габаритах и массе удержать его на плаву совсем не трудно. Источником энергии служат литиевые аккумуляторы, сохраняющие работоспособность в течение десяти лет. Сигнал бедствия подается ксеноновой лампой, вспыхивающей и гаснущей каждую секунду. Даже в ясную солнечную погоду вспышки видны на расстоянии до 11 км, а в темноте — значительно дальше.
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ _, ОТОВСЮДУ МОЗГ ВЗАЙМЫ Трансплантация тканей мозга — вопрос ближайшего : десятилетия, считают и ее л е до - , ватели Рочестерского универ- | ситета. Это откроет путь к ле- i чению многих заболеваний. , В отличие от прочих наших ор- I ганов мозг не отторгает чужие ткани. Более того, в опытах на животных уже удавалась меж- | видовая пересадка мозговой ткани, правда, только между близкими видами. Главная j трудность пока состоит в том, что клетки, взятые у взрослого донора, гибнут раньше, чем удается закончить операцию. А вот нейроны плода приживались успешно в большинстве проведенных опытов. ЕЩЕ ОДНА МАСЛИЧНАЯ КУЛЫУРА1 Декоративное растение | энотера известно главным образом как объект генетических исследований. В начале века знаменитый голландский ботаник X. Де Фриз создал мутационную теорию, наблюдая изменчивость энотеры. А вооб- | ще, это довольно распространенное растение, особенно на американском континенте — I там его около 200 видов. Одна- I ко на этот раз новость, связанная с энотерой, из Англии: из | семян этого растения методом 1 экстракции выделен комплекс биологически активных ве- I ществ. Особенно много оказалось гамма-ли нолевой кис- I лоты — одной из незаменимых I ненасыщенных кислот. Из тон- I ны семян энотеры можно полу- [ чить до 200 кг ценного расти- | тельного масла. Это позволяет рассматривать неброскую 1 травку как потенциальную мас- I личную культуру. Пока, прав- I да, лишь как потенциальную. I Дело в том, что коробочки эно- I теры созревают не одновре- I мен но. Для декоративного растения это неважно, а вот для I масличной культуры... Остается надеяться, что, может быть, генетики опять что-нибудь придумают? i I ДИЕТИЧЕСКИЙ МАРГАРИН I Во ВНИИ жиров созданы I диетические маргарины с по- I выше иным содержанием лино- I левой кислоты. Эта кислота, как I известно, способствует нормализации жирового обмена. Разработаны рецептуры высококалорийных — 82%-ной жирности — сортов: «Здоровье» и «Солнышко». Низкокалорийный (жирностью всего 60%) маргарин, обогащенный ли нолевой кислотой, пока безымянен. КОНСЕРВИРОВАННАЯ КАРТОШКА Как поступают с картофелем, который непригоден для продажи в магазинах? Обычно некондиционные клубни отправляют на корм скоту. Но грязные и поврежденные овощи не могут долго храниться, их надо сразу пускать в дело. Это учли специалисты Пражского научно- исследовательского института животноводства, которые разработали автоматическую линию по обработке такого картофеля. На линии клубни моют и измельчают, а затем в специальных башнях обрабатывают слабым раствором фосфорной кислоты. Картофель консервируется, одновременно обогащаясь фосфором. Применение такой консервированной картошки позволяет экономить концентрированные корма. ОБРАТНАЯ СТОРОНА * Садиться за руль в состоянии сильного возбуждения, пусть даже не алкогольного, настоятельно не рекомендуют. Памятуя об этом, автомобилисты после стрессовых ситуаций, прежде чем сесть за руль, нередко принимают таблетку слабого транквилизатора. В частности, тазе- пама или нозепама. Это успокаивает, однако и тут важно не перебрать. Недавно в Голландии провели опыты с подобным препаратом — диазепа- мом. Подопытных опытных водителей разделили на четыре группы. Одни перед выездом на трассу получили по 10 мг диазепама, другие — по 5, третьи — таблетки без транквилизатора, четвертые — вообще ничего. Оказалось, что 10-миллиграммовая доза опасна. Водители этой группы, будучи чересчур уверенными в себе, чаще других выезжали на левую сторону дороги, шли на рискованный обгон.
Место под солнцем О САМОМ ПОПУЛЯРНОМ У НАС РАСТИТЕЛЬНОМ МАСЛЕ Подсолнечник и масло, из него изготовленное, занимают достойное место в нашей жизни. Советский Союз — крупнейший производитель (и потребитель) подсолнечного масла. На долю соевого, хлопкового, льняного, касторового и горчичного масел приходится в нашей стране 30%, на долю подсолнечного — остальное... ИЗ ЗЕРЕН СОЛНЕЧНОЙ ТРАВЫ «Он выходил гулять на Пикадилли с цветком подсолнечника в петлице»,— писал Константин Паустовский об Оскаре Уайльде. И мы представляем себе лондонского денди с огромной корзинкой подсолнуха, оттянувшей лацкан. Не ошибся ли Паустовский? Ошибки нет. Просто подсолнечник еще в прошлом веке был совсем не таким, каким мы знаем его сегодня. «Солнечную траву», «перуанский цветок солнца» завезла в Европу испанская экспедиция в XVI веке. Он походил на низкий куст с многочисленными и не- л.у ;j *Ф 38
большими соцветиями в виде ярко-желтых корзинок. Называли его в Европе ге- лиантом, от греческого «гелиос» — «солнце». Гелиант быстро вошел в моду. Его цветы (наравне с цветами картофеля) украшали сады» интерьеры, платья. Садоводы сумели вырастить и белые, и палевые, и винно-красные гелианты; по форме одни напоминали георгины, другие — хризантемы. Новомодное растение попало и на обеденный стол: англичане нашли, что молодые вареные корзинки недурны на вкус, особенно с острой приправой. Европейская новинка не ускользнула от внимания Петра I. По его приказу из Голландии были привезены семена. Растение хорошо прижилось, и вскоре куст подсолнечника (или сон я ш ни к а, как называли его на Украине) занял почетное место почти у каждого крыльца. Когда европейского пришельца принялись изучать, то оказалось, что цветки подсолнечника напичканы нектаром, из лепестков можно выварить хорошую желтую краску для тканей, из ствола — приготовить волокно, из корзинок — деликатесный корм для скота. Но главное открытие было впереди. В 1716 г. англичанин А. Бенуа попробовал получить из семян подсолнечника У, '<•*
масло (правда, для технических целей). Был выдан соответствующий патент. Однако Европа не оценила это открытие, и подсолнух - по-прежнему украшал сады... А в России? «Известия Российской Академии наук» напечатали в 1779 г. статью «О приготовлении масла из семян подсолнечника». Но понадобилось еще 50 лет, прежде чем «превосходного каче- ► ства»масло было получено, и сделал это человек, никогда не читавший «Известий»,— крепостной графа Шереметьева из слободы Алексеевки Воронежской губернии Данила Семенович Бокарев. Позднее Н. Веселовский в статье «Разведение подсолнечника» писал о работах Бокарева: «Находя ядро по вкусу сходным с кедровыми орехами, из которых, как он слышал, выбивают превосходное масло, задумал он сделать пробу выбойки из подсолнечных семян. Он рассчитывал, что если бы действительно удалось достигнуть в этом деле успеха, то при дешевизне сырого материала фабрикация масла могла бы принести большие выгоды». Расчет себя оправдал, Бокарев разбогател на масле. И не только он. По свидетельству «Трудов Вольного Экономического общества» за 1854 г., «все с жадностью бросились заниматься возделыванием подсолнечника как растения, приносящего немедленно наличные деньги». Каждый хотел получать крупные и сочные семена; началась стихийная народная селекция. Теперь сеяли семена не все подряд, а только самые большие. Лишние побеги срезали, удаляли и часть корзинок. Вскоре куст изменился до неузнаваемости. Да и не было собственно куста: на полях выстроились рядами высокие стебли с одной-двумя корзинками. В нашем веке селекция подсолнечника была поставлена на научную основу. Широкую известность получили работы советских селекционеров, в первую очередь академика В. С. Пустовойта. Были созданы сорта, устойчивые к заболеваниям, с крупными семенами, количество масла в которых удвоилось и достигло 57%. Стали известны агротехнические принципы выращивания подсолнечника. Например: подсолнечник не следует сажать на одном и том же поле с интервалом менее 8—10 лет. Каждое растение, добывая себе воду с глубины 2—3 метра, выпивает за период вегетации до 80 литров воды. Следовательно, почва теряет много влаги, а запасы ее в глубоких горизонтах восстанавливаются только через несколько лет. Стоит нарушить принцип севооборота — и подсолнух начнет ослабевать и болеть, качество семян ухудшится. Короче говоря, даже неприхотливое растение требует к себе внимательного отношения — и только тогда от него можно ждать обильного и хорошего масла. ВКУСНО, ДЕШЕВО И ДОСТУПНО Теперь пора рассказать о том, почему столько лет мы отдаем предпочтение именно подсолнечному маслу. Издавна на" Руси употребляли в пищу самодельные масла — конопляное, льняное, маковое, рыжиковое (последнее не из грибов рыжиков, а из семян однолетнего травянистого растения). Но появилось подсолнечное — и завоевало наши сердца. Оно, говорят знающие люди, одно из самых вкусных масел наряду с оливковым и арахисовым. Помимо того, что подсолнечное масло вкусно, оно еще и дешево (примерно вдвое дешевле арахисового). Подсолнуху подходит климат Украины, Северного Кавказа и средней полосы России, черноземные почвы. Половина мировых плантаций — на территории Советского Союза. У подсолнечника много семян, и каждое более чем наполовину состоит из масла. Его в подсолнечнике в несколько раз больше, чем в сое и кукурузе. Конечно, это и заслуга селекционеров, и особенность самой культуры. Вот, скажем, в Средней Азии любят хлопковое масло, но повышать содержание масла в семенах хлопка нелегко, поскольку основная селекция направлена на улучшение качества волокна. Хорош подсолнечник и тем, что его удобно возделывать. В частности, сбор урожая сейчас полностью механизирован, чего нельзя сказать о льне; досадно, что из-за сложностей с ручной уборкой льняных полей становится меньше. Еще несколько очков в пользу подсолнечного масла: оно не содержит ядовитого пигмента госсипола, как хлопковое масло, у него нет избыточной кислотности, как у кукурузного, и неприятного запаха, как у соевого. Справедливости ради надо сказать, что 36% мирового производства растительных масел приходится именно на долю соевого масла, а на долю подсолнечного — лишь 16%. В нашей стране сою возделывают на Дальнем Востоке, в Молдавии, в Закавказье; большей частью ее используют как высокобелковый корм скоту. Подсолнечник также служит кормом для скота, но после извлечения масла. ПОЧТИ ЛЕКАРСТВО Еще в прошлом веке земские врачи заметили, что в Воронежской и Тверской губерниях сердечно-сосудистые заболевания встречаются сравнительно редко. И в этих же губерниях выращивали много подсолнечника и льна. Несмотря на независимость этих двух фактов, связь между ними все же есть. Подсолнечное масло содержит до 99% жиров — сложных эфиров глицерина и жирных, преимущественно полиненасыщенных, кислот, которые в организме легко отщепляются. Если такая кислота встретит в крови холестерин, то образует с ним эфир, который благодаря ненасыщенным 40
связям в кислоте окисляется и выводится из организма. Холестерин — один из виновников атеросклероза. Самый серьезный враг холестерина — арахидоновая кислота. В незначительных количествах она присутствует в арахисовом, соевом и хлопковом маслах, а в организме синтезируется из линолевой кислоты, которой богаты, в частности, подсолнечное и льняное масла. Так что наблюдения земских врачей небезосновательны. Для тех, кто хотел бы получить более надежные подтверждения, приведем сведения из журнала «Терапевтический архив». С 1955 по 1958 г. врачи наблюдали 1500 служащих из трех городов — Таллина, Рязани и Душанбе. Выяснилось, что содержание холестерина в крови (и уровень сердечно-сосудистых заболеваний) в Таллине впятеро выше, чем в Душанбе, и в 2,5 раза выше, чем в Рязани. Вероятная причина в том, что в Эстонии традиционно употребляют в пищу много животных жиров и относительно мало растительных. Конечно, сказанное не означает, будто для профилактики подсолнечное масло надо пить стаканами. Избыток ненасыщенных кислот так же вреден, как и недостаток. Врачи рекомендуют взрослому человеку от 2 до 6 г линолевой кислоты в сутки, это соответствует 10—15 г подсолнечного масла. Если же злоупотреблять растительным маслом, то лишние кислоты, не участвующие в процессах обмена, будут накапливаться в клетках, окисляться и отравлять клетки продуктами окисления. Некоторые исследователи считают это явление одной из причин преждевременного старения. Так что не будем пренебрегать авторитетными рекомендациями; немного животных, немного растительных жиров — вот что надо. Ориентир такой: жиры в целом должны давать примерно 30% общей калорийности рациона, треть этих жиров — подсолнечное (или другое, более привычное) растительное масло. Заметим попутно, что из этого правила есть исключение — оливковое масло. Оно содержит очень мало ненасыщенных кислот, меньше, чем все другие растительные масла. Значит, его можно есть в ббльших количествах. По той же причине оливковое масло часто используют в консервах — оно мало окисляется. Упомянув окисление, скажем еще об одном компоненте подсолнечного масла — о токоферолах, или витамине Е. Токоферолы поддерживают стабильность клеточных мембран, предохраняют внутриклеточные жировые вещества от окисления. Без них и арахидоновой кислоте долго не продержаться — она окислится, не успев выполнить свою миссию. Другое дело, если рядом антиокислитель. Между прочим, токоферолов в подсолнечном масле в 10 раз больше, чем в сливочном, и в 5 раз больше, чем в оливковом. А еще в нем есть фосфолипиды. В нерафинированном масле их видно невооруженным глазом — это знакомый всем осадок. Фосфолипиды, сложные эфиры глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты и азотистых оснований,— уникальный по ценности компонент масла. Во-первых, они тоже антагонисты холестерина. Во-вторых,, ускоряют расщепление жиров. В-третьих,, транспортируют жиры из печени. В-четвертых, входят в состав клеточных ядер... К перечню полезных свойств подсол~ нечного масла добавим еще низкую температуру плавления (в отличие, скажем, от бараньего жира). По этой причине рыбу стараются жарить на подсолнечном масле: тогда ее можно подавать и в холодном виде. Одним словом, у бутылки с подсолнечным маслом есть все основания красоваться на кухонном столе. Но прежде чем запрятать масло в бутылку, его нужно изготовить. ЗА ЧТО МАСЛО БЬЮТ В древности масло выбивали из семян камнями, потом выдавливали на прессах. Отсюда и пошло выражение: маслобойное дело. Сегодня это дело выглядит примерно так. Сначала семена подсолнечника просеивают, чтобы отделить всякую грязь и случайно затерявшиеся гайки. Рушалки разбивают скорлупку, или лузгу; ее отвеивают, а ядрышки перетирают на вальцах — так появляется мятка. Ее обжаривают и увлажняют. То, что получается,— это мезга. Из нее на пресс-шнеках и выдавливают масло, после чего от мезги остается один жмых. А в нем — еще до 8% масла. Но пресс тут бессилен, нужна экстракция. Бензин или гексан вытягивают из жмыха последнее масло. Потом растворитель, разумеется, бесследно испаряют. Так получают «сырое» масло. Жмых и шрот (остатки после прессования и экстракции) идут на корм скоту: 100 кг жмыха приравнены по питательности к 109 кг овса. Обмолоченные корзинки тоже попадают в кормушки. А лузга, которую на посиделках легкомысленно выплевывают, служит источником этилового спирта, фурфурола и кормовых дрожжей. Сырое масло мутное, в нем — остатки разрушенных клеток (белковые вещества и слизь). Если всю эту муть отделить на центрифугах и отфильтровать, то получится нерафинированное масло, пригодное как для пищи, так и для производства лаков и олиф. Первому отдается предпочтение — для техники можно подобрать менее питательное сырье. Нерафинированное масло, если в нем нет посторонних химических веществ, скажем, остаточных количеств пестицидов, полезно, потому что в нем много фосфо- липидов. Правда, со временем образуется 41
осадок — фосфолипиды при контакте с влагой набухают и придают маслу нетоварный вид. Но это необязательно значит, будто масло плохо. Одно время на этикетках печатали: «осадок полезен». ЗАЧЕМ ЕГО РАФИНИРУЮТ! Рафинированное значит «очищенное». От чего же очищают масло? Для начала сырое масло обрабатывают горячей водой и отделяют набухшие белки и фосфолипиды (гидратированное масло). Потом нейтрализуют щелочью свободные жирные кислоты (нейтрализованное масло). Природными глинами и углем адсорбируют пигменты и красящие вещества (осветленное масло). И наконец, острым перегретым паром удаляют пахучие вещества (дезодорированное масло). Это — рафинирование по полной схеме. Продукт, можно сказать, стерилен. В нем нет ни фосфолипидов, ни белков, ни воды, ни углеводородов. Бактериям здесь делать нечего. По этой же причине удобно жарить — масло не подгорает. И казалось бы, такой чистый продукт можно хранить годами... К сожалению, все наоборот: на воздухе и на свету такое масло окисляется легче, чем нерафинированное. Из него удалили почти все, включая значительную часть естественных ан- тиоксидантов. Так зачем же его рафинируют? Экстракционное масло необходимо рафинировать для полного удаления гек- сана. А маслоделие все больше переходит на экстракционную схему — это необходимо для максимального извлечения из семян ценных компонентов. Но кроме того, вместе с маслом из семян экстрагируются, как уже говорилось, остаточные количества пестицидов (или их производные). Строго говоря, химические средства защиты растений не должны попадать в семена, но исключить этого нельзя, а следовательно, очистка должна быть предельно тщательной. Но так как ценные фосфолипиды при рафинировании также удаляются, их отделяют, очищают и затем вновь добавляют к маслу. Вот откуда в нынешнем рафинированном масле также встречается осадок. Что же касается хранения, то правила для любого подсолнечного масла общие. Растительные жиры легко окисляются, значит, их надо оберегать от контакта со светом, воздухом, водой и с металлами — катализаторами окисления. Лучшая для хранения температура — от 5 до 15°С. Раньше масло разливали в бутылки темного стекла, теперь нередко помещают в сосуды из модифицированного поливинил- хлорида — он не пропускает ультрафиолетовые лучи. СЕГОДНЯ И ЗАВТРА А все же, а все же — подсолнечное масло с рынка ароматнее. Оно явственно пахнет жареными семечками — ведь домашнее масло получают из семян, обжаренных на открытом огне. Кому-то такой запах не нравится, но на всех угодить невозможно. Правда, нельзя исключить того, что при обжаривании на открытом огне образуются продукты неполного окисления, привлекательные по запаху, но сомнительные по физиологической активности... Говорят, что пища полезна, когда она вкусна. Вот и продолжают изучать вещества, придающие маслу аромат без обжаривания на огне. Примерно три десятка соединений уже нашли, но до конца, похоже, еще не близко. Впрочем, обязательно ли ждать полной ясности? Уже сейчас в рафинированные масла добавляют иногда вещества, придающие запах пряностей,— так получают салатное масло. Возможны, видимо, и другие добавки, которые позволят вернуть рафинированному маслу и аромат, и частично утраченные полезные свойства. Над сохранением исходной биологической активности масла, над увеличением срока его хранения работают специалисты многих институтов, и в первую очередь ВНИИ жиров. Среднестатистический житель нашей страны потребляет сегодня столько растительных жиров, сколько предусматривает рациональная структура питания. Прежде всего благодаря подсолнечнику. Мы производим ежегодно более 11 кг растительного масла на человека. Много? Конечно. Но если вспомнить, что подсолнечное масло — это и уважаемый майонез, и любимые пончики, и питательный маргарин, то станет понятно, отчего Продовольственная программа предусматривает и увеличение выхода масла из семян, и расширение посевных площадей под масличными культурами. Место, завоеванное под солнцем, подсолнечник, судя по всему, уступать не собирается... Л. СТРЕЛЬНИКОВА Приглашение к столу После статьи, посвященной подсолнечному маслу,— несколько рецептов с его участием; рецепты эти заимствованы из разных книг, изданных в последнее столетие. Примите во внимание, что почти всегда подсолнечное масло можно заменить другим растительным,— скажем, хлопковым или оливковым,— если оно вам привычнее и приятнее. Макароны с грибами. 6 сушеных грибов, 400 г макарон, 1-2 луковицы, полстакана подсолнечного масла. Сушеные грибы сварить и мелко изрубить. На грибном бульоне (нв брать много воды) сварить макароны; луков ицы изрубить, поджарить в под- 42
солнечном масле, добавить вареные грибы и все смешать с макаронами. Гренки из ржаного хлеба. 200 г хлеба, 40 г подсолнечного масла, полголовки чеснока, соль. Ржаной хлеб нарезать тонкими ломтиками, обжарить на масле и посыпать чесноком, растертым с солью. Вполне годится и зачерствевший хлеб. Свлат из шампиньонов. 300 г грибов, 3 крутых яйца, по столовой ложке уксуса и подсолнечного масла, соль, перец, сахар. Свежие грибы очистить, помыть и отварить в соленой воде, затем откинуть на сито и нарезать тонкими ломтиками. Смешать грибы с нарубленными яйцами, посолить и поперчить, заправить уксусом и маслом, добавить немного сахару, посыпать при желании нарезанным укропом. Свпат из свеклы с яблоками. 250 г свеклы, 2 яблока, сок половины лимона, соль, чайная ложка сахара, 2 столовые ложки подсолнечного мвспа. НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ СЕНТЯБРЬ (продолжение) Совещвние «Защита материалов и техники от повреждений, причиняемых насекомыми и грызунами». Ашхабад. Институт зоологии АН Туркменской ССР G44000 Ашхабад, ул. Энгельса, 6, 5-37-91). Семинар «Теория и оборудование для селективного разделения жидких сред с использованием полупроницаемых мембран». Краснодар. ПКБпластмаш C50680 Краснодар ГСП, ул. Калинина, 341, 5-43-74). Совещание «Использование природного газа в народном хозяйстве». Каунас. ЦП НТО нефтяной и газовой промышленности A17876 Москва ГСП-1, Ленинский просп., 63, 135-86-16). IV совещание по научно-технической информации в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышпен- Вареную свеклу и яблоки нашинковать, добавить соль, сахар, лимонный сок, растительное масло и перемешать. Паприкаш. 6-8 сладких перцев, 50 г подсолнечного мвслв, 3 луковицы, 6—8 крутых яиц, 3/4 стакана кефира, 2' столовые ложки рубленой зелени. Тонко шинкованный перец и нарезанный лук обжарить в масле, а затем потушить в небольшом количестве воды. Добавить нарезанные яйца и кефир, посыпать зеленью. Рыба с помидорвми. 750 г рыбного филе, уксус или лимонный сок, полкило помидоров, соль, 2 яйца, стакан кефира или простокваши, 2 небольшие луковицы, 1 столовая ложка муки, подсолнечное мвсло, мелко нарубленая петрушка. Пожарить на сковороде в масле уложенные слоями куски рыбного филе, политые уксусом и лимонным соком, и помидоры, нарезанные ломтиками; каждый слой слегка посолить. Яйца, кефир, натертый лук, растительное масло и муку перемешать, залить ности. Бердянск. Техуправле- ние Миннефтехимпрома СССР A29В32 Москва, ул. Гиляровского, 31, 284-85-04). Конференция «Совершенствование технологии лесохимического производства, направленное на экономию материальных и топливно- энергетических ресурсов». Горький. ЦП НТО бумажной и деревообрабатывающей промышленности A03012 Москва, ул. 25 Октября, 8/1, 294-47-28). Совещание «Перспективы развития нвучно-исследо- ввтепьских рвбот и производства чистящих, отбеливающих, аппретирующих, пятновывод- ных средств и дезодорантов». Пермь. Союзбытхим Минхим- прома СССР A03045 Москва, 3-й Неглинный пвр., 5, 223- 75-98). Семинар «Охрана окру- жвющей среды в химической, нефтехимической промышленности и промышленности по производству минеральных удобрений». Самарканд. ЦП ВХО им. Менделеева A01907 Москва, Кривоколенный пер., 12, 228-13-51). Конференция «Методы анализа объектов окружающей среды». Москва. Институт геохимии и аналитической химии АН СССР A17975 Моск- смесью верхний слой рыбы и поставить сковороду в горячую духовку. Обильно посыпать петрушкой. Сельдь по-деревенски. 350 г сельди (или другой соленой рыбы), 250 г маринада, яйцо, зелень петрушки или укропа . Для маринада: по 150 г моркови и репчатого лука, 75 г подсолнечного мвспа, столовая ложка бульона. Для соуса: 60 г сушеных грибов, 1 50 г репчатого лука, 25 г подсолнечного мвсла, 75 г майонеза, столовая ложка бульона. Сельдь вымочить, очистить от кожи и удалить кости. Тушки свернуть в виде трубочек, залить холодным маринадом и соусом, украсить яйцом и зеленью. Приготовление маринада: тертую морковь и мелко нарезанный лук слегка обжарить на масле,, добавить сахар и перец, залить бульоном и тушить под крышкой до готовности. Приготовление соуса: отваренные грибы и мелко нарезанный лук слегка обжарить на масле, поперчить, залить грибным бульоном и держать на огне 5-7 минут; охладить и смешать с майонезом. ва ГСП-1, В-334, ул. Косыгина, 13, 137-76-25). Симпозиум «Структура и функция тРНК и аминоацил- тРНК-синтетвз». Ужгород. Научный совет АН СССР по проблемам молекулярной биологии. A17984 ГСП-1 Москва, ул. Вавилова, 32, 135-14- 64). V семинвр по изучению механизмов нетеплового воздействия миллиметрового излучения иа биологические объекты. Звенигород Моск. обл. Институт радиотехники и электроники АН СССР A03907 Москва ГСП-3, просп. Маркса, 18, 203-32-66). XIV съезд Всесоюзного физиологического общества им. Павлова. Баку. Институт физиологии АН АзССР C10100 Баку, ул. Шариф-заде, 2, 32-01-41). Конференция «Проблемы техники в медицине». Томск. Томский политехнический институт (834004 Томск, просп. Ленина, 30, 6-25-33). Конференция «Метрологическое обеспечение измерений в медицине и биологии». Таллин. ЦП НТО приборостроительной промышленности A21019 Москва, просп. Маркса, 17, 262-14-73). Продолжение на стр. 46 43
Удобрения на потоке *>/? Одна из важнейших задач, поставленных Продовольственной программой перед химиками,— дальнейшее увеличение производства минеральных удобрений, повышение их эффективности и качества. Ведь чтобы получать высокие и устойчивые урожаи, в почву необходимо вносить все то, что она отдает растениям, в первую очередь соединения азота, фосфора и калия. В нашей стране созданием новых форм фосфорных минеральных удобрений, разработкой и освоением технологии их производства занимаются работники научно-производственного объединения «Минудобрения», созданного в 1980 году на базе Научно-исследовательского института по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я. В. Самойлова (НИУИФ). Об одной из новых разработок — жидких минеральных удобрениях — корреспонденту «Химии и жизни» В. Батракову рассказал генеральный директор НЛО «Минудобрения» Л. А. НОВИКОВ. Исторически сложилось так, что минеральные подкормки всегда применялись в виде твердых — сыпучих или гранулированных — продуктов; лишь в гидропонных хозяйствах растения получали питательные вещества в виде растворов. Но почему нельзя и на полях использовать не твердые питательные смеси, а растворы, только не разбавленные, как в гидропонике, а высококонцентрированные? Несколько лет назад химики выступили с предложением начать производство и применение жидких комплексных удобрений — сокращенно ЖКУ. Сначала работники сельского хозяйства встретили эту идею довольно настороженно. Но вот прошло совсем немного времени, и сейчас установки, производящие ЖКУ, порой не имеют возможности остановиться на ремонт — таким спросом стала пользоваться эта продукция. Что же такое ЖКУ, в чем их преимущество перед обычными минеральными удобрениями? Жидкое удобрение — это, по сути дела, концентрированный водный раствор аммонийных солей фосфорной кислоты. Чтобы приготовить такой раствор, нужны всего три компонента: аммиак, 70%-ная суперфосфорная кислота и, конечно, вода; в результате взаимодействия этих веществ, взятых в определенных пропорциях, и получается стандартное жидкое удобрение, содержащее 45% питательных веществ. Предельная простота этой заключительной стадии производства жидких удобрений позволяет размещать установки на заводах, расположенных в непосредственной близости от потребителя. Сейчас такие установки уже работают в Прибалтике, в Краснодарском крае, на Украине. Вместе с тем состав жидких удобрений можно гибко регулировать: уже на местах в них можно вводить в нужных пропорциях и калий, и микроэлементы, и гербициды, и прочие необходимые добавки — для обслуживания таких смесителей уже не нужен многочисленный персонал высокой квалификации. А так как каждая почва, каждая сельскохозяйственная культура нуждается в строго индивидуальной подкормке, то именно жидкие удобрения и позволяют использовать питательные вещества с максимальной эффективностью. Технологи не случайно любят иметь дело с жидкостями, а не с твердыми веществами. При работе с жидкостями все технологические процессы легко поддаются полной механизации и автоматизации — тут все операции по перемещению материальных потоков могут выполнять насосы, работой которых несложно управлять. А в случае твердых веществ без лопаты не обойтись... Жидкие удобрения готовят из жидких компонентов. И применяют их как жидкости, разбрызгивая на полях. Оказалось, что для этой цели можно использовать уже существующее оборудование, предназначенное для внесения в почву аммиачной воды; для ускорения полевых работ жидкие удобрения можно разбрызгивать и с самолетов. А сейчас в Белоруссии и на Украине осваивается производство крупной техники, специально предназначенной для работы с жидкими удобрениями. Первое время вызывали опасения вопросы коррозии: а не потребуются ли для работы с жидкими удобрениями емкости из специальных металлов, трубы из дефицитных пластмасс? Оказалось, однако, что эти опасения были напрасными: жидкие удобрения совершенно нейтральны (и даже обладают способностью предотвращать коррозию), и их можно смело перевозить и хранить в любых металлических емкостях, а для перекачки исполь- j^jj^L^Tft^i: ^
зовать обычные резиновые шланги. И разумеется, при хранении жидких удобрений с ними ничего не происходит: они всегда готовы к употреблению. Но дают ли жидкие удобрения какие-либо выгоды не только в технологическом плане, но и в плане сельскохозяйственном? Дают, причем немалые. Как уже говорилось, в жидких удобрениях очень легко соблюсти нужные пропорции между питательными веществами; к тому же эти вещества очень легко усваиваются растениями. Сейчас еще рано подводить окончательные итоги, но вот яркий пример: два года назад в Краснодарском крае на полях, где применялись жидкие удобрения, был получен нормальный урожай, несмотря на сильную засуху. Жидкие удобрения оказались перспективными и в экологическом плане. Поскольку содержащийся в них фосфат находится в полимерной форме, он связывается почвой и не вымывается дождями, загрязняя водоемы, что часто, к сожалению, случается при использовании твердых минеральных удобрений. Сейчас в нашей стране объем производства ЖКУ составляет не более 2— 3% от всего производства химических удобрений. В ближайшем будущем эта доля, видимо, возрастет до 10—12%. Почему же, если жидкие удобрения сулят сельскому хозяйству столько выгод, их производство растет довольно медленно? Главная причина заключается в том, что сельское хозяйство еще просто не готово к использованию ЖКУ вместо привычных твердых минеральных удобрений: отсутствуют необходимые емкости для хранения ЖКУ, механизмы для их внесения в почву.. Существуют и другие причины, тормозящие немедленный повсеместный переход на ЖКУ. Заводы, выпускающие удобрения, работают круглый год. Используют же удобрения, вывозят их непосредственно на поля только в определенные сроки, порой очень сжатые. Естественно, что, чем короче период, когда удобрение можно использовать, тем больше продукции придется хранить, тем больше нужно тары (если речь идет о твердых минеральных удобрениях) или емкостей (если речь идет о ЖКУ). Так вот, если твердые минеральные удобрения можно вывозить на поля чуть ли не круглый год, то жидкие удобрения вносятся не больше двух месяцев в году, главным образом весной и осенью. Следовательно, возникает сильный разрыв между непрерывностью производства продукта и сезонностью его применения. Жидкие удобрения нельзя возить на большие расстояния — это нецелесообразно, потому что зачем возить воду? Это одна из причин, по которой установки, производящие ЖКУ, должны строиться невдалеке от хозяйств, которые их применяют; например, расчет показывает, что установка, производящая ЖКУ, позволяет с выгодой обслуживать сельскохозяйственные угодья в радиусе 400 км. Перевозить жидкий аммиак и суперфосфорную кислоту уже не так накладно, потому что эти вещества содержат азот и фосфор в наиболее концентрированном виде. И все же и тут есть предел экономически обоснованных расстояний. Напрашивается, казалось бы, совершенно естественный выход: производить аммиак и суперфосфорную кислоту тоже прямо на местах. Но это оказывается невозможным: если сырья для производства аммиака у нас вполне достаточно в любом месте страны, то территориальное размещение залежей фосфоритов оказывается крайне неудобным, да и качество их таково, что фосфорную кислоту нужной концентрации из них не всегда можно приготовить... Сотрудники НИУИФ получили задание разработать способ получения отечественной суперфосфорной кислоты и жидких удобрений на ее основе. Эта задача была успешно решена, и весной этого года начала работать первая установка по выпуску суперфосфорной кислоты. В дальнейшем планируется развивать производство ЖКУ на кислоте концентрацией 63%, что даст экономический эффект около двух миллионов рублей в год в расчете на одну установку. Так что в ближайшем будущем мы обеспечим сельское хозяйство европейской части нашей страны достаточным количеством жидких удобрений.
Информация НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ СЕНТЯБРЬ (продолжение) II конференция «Эндокринная система организма и вредные фвкторы внешней среды». Ставрополь. Институт эволюционной физиологии и биохимии АН СССР A94223 Ленинград, просп. М. Тореза, 44, 552-32-27). Конференция «Биологическое звгрязнение окружающей среды и оздоровительные мероприятия». Куйбышев. НИИ общей и коммунальной гигиены им. Сысина A19121 Москва, Погодинская ул., 10, 245-05-46). IV симпозиум по изучению органического вещества и биогенных элементов во внутренних водоемвх. Пе т роза во дек. Отдел водных проблем Карельского филиала АН СССР A85003 Петрозаводск, просп. Урицкого, 50, 5-34-71). IV конференция по водной токсикологии. Юрмала. Институт биологии АН Латв. ССР B29021 пос. Саласпилс Рижского р-на, ул. Миера, 3, 94-73-64). III совещание по антропогенному эвтрофированию природных вод. Звенигород. Комиссия по разработке проблем охраны природных вод при Президиуме АН СССР A17333 Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2, 135-63-34). ОКТЯБРЬ 11 конференция молодых ученых по физической химии. Научно-исследовательский физико-химический институт им. Карпова A07120 Москва, ул. Обуха, 10, 227-00-14, доб. 22-86). VI Менделеевская конференция «Результаты эксперимента и их обсуждение на молекулярном уровне (теория растворов, межчастичное взаимодействие в растворах, выбор оптимальных растворителей)». Харьков. Харьковский университет C10077 Харьков, пл. Дзержинского, 4, 40-18-62). VI11 конференция по физической химии и электрохимии ионных расплавов и твердых электролитов. Ленин- 46 град. ВНИИ алюминиевой, магниевой и электродной промышленности A09026 Ленинград, Средний просп., 86, 213-54-58). Конференция «Кристаллохимия интерметалпическнх соединений». Львов. Львовский университет B90005 Львов, ул. Ломоносова, 6, 74-23-88). VII симпозиум по горению и взрыву. Черноголовка. Институт химической физики АН СССР A42432 Черноголовка Моск. обл., 524-50-52). V совещание по радиационной физике и химии ионных кристаллов. Рига. Институт физики АН Латв. ССР B29021 пос. Саласпилс Рижского р-на, 84-69-44). Симпозиум «Физико- химия взаимодействия ионного и лазерного излучения с поверхностью металлов». Звенигород. Институт физической химии АН СССР A17312 Москва, Ленинский просп., 31, 234-00-14, доб. 411). Конференция по проблемам получения, оценки и использования данных о свой- стввх веществ и мвтериапов. Москва, ВДНХ СССР. ВНИИ метрологической службы A17334 Москва, Езда ков пер., 1, 135-70-20). VI конференция по химии и физике хвлькогенидов и их техническому применению. Пос. Пассанаури ГССР. Институт неорганической химии и электрохимии АН ГССР C80086 Тбилиси, ул. Джикия, 7, 31-91-77). Ill конференция по химии азотсодержащих гетероциклических соединений. Ростов-на-Дону. НИИ физической и органической химии Ростовского университета C44090 Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 7, 65-95-80). Конференция «Современные машины и аппвраты химических производств». Навои УзССР. Навоийский филиал Ташкентского политехнического института G06800 Навои, Южный пер., 1, 3-16-40). Конференция «Мвтема- тическое моделирование и аппаратурное оформление технологических процессов». Владимир. Союзхимпласт Мин- химпрома СССР A29110 Москва, ул. Гиляровского, 39, 284- 57-62). Конференция «Природные минеральные сорбенты в народном хозяйстве». Ереван. Союзреактив Минхимпро- ма СССР A01887 Москва, Кривоколенный пер., 12, 294- 99-99). 11 совещание по физико- химическим основам процесса синтеза метанола и его переработки. Северодонецк. ГосНИИметанолпроект C49940 Северодонецк 6, ул. Дзержинского, 1, 49-26-44). Совещание «Состояние и перспективы развития процессе сернокислотного алкипи- рования». Грозный. «Союз- нефтеоргеинтез» Миннефте- химпрома СССР A29832 Москва, ул. Гиляровского, 31, 284-84-83). Совещание «Повышение эффективности испопьзоввния природного газа в отраслях народного хозяйстве». Москва, ВДНХ СССР. «Союзпромгаз» Мингазпрома СССР A13093 Москва, Б. Серпуховская ул., 10, 236-35-63). V конференция по механике полимерных и композитных материалов. Юрмала Латв. ССР. Институт механики полимеров АН Латв. ССР B26006 Рига, Айзкрауклес, 23, 55-11-45). II конференция по композиционным полимерным материалам и их применению в неродном хозяйстве. Ташкент. Институт химии и физики полимеров АН УзССР G00047 Ташкент, ГСП, ул. Куйбышева, 18, 32-07-34). II совещание «Научно- технический прогресс в производстве стеклв». Москва, ВДНХ СССР. Научный совет ГКНТ СССР «Новые неорганические материалы и покрытия на основе тугоплавких соединений» A03905 Москва, ул. Горького, 11, 229-18-42). V нвучно-техническвя конференция по кварцевому стеклу. Ленинград. Главное управление стекольной промышленности Минстроймате- риалов СССР A03713 Москва, пл. Ногина, 2/5, 220-82-36). Семинар «Коррозионно- стойкие радиационно-моди- фицированные материалы». Москва, Научно-исследовательский физико-химический институт им. Карпова A07120 Москва, ул. Обуха, 10, 227- 11-55). Конференция «Теория и првктика формования химических волокон». Мытищи Моск. обл. Союзхимволокно Минхимпрома СССР A01851 Москва, М. Кисельный пер., 8, 295-29-84). Окончание на стр. 58
Всегда ли нужны семена! ~ "" УТЕНОК А РПИИ В ПЛОДОВОДСТВЕ Есть ли семена в банане? Конечно, есть — в диком: растение это относится к многосеменным. Хорошо известные нам плоды — дело рук селекционеров. А существуют ли арбузы без семян? Да — метод выращивания их предложен (и применяется) в Японии. Менее экзотичны сорта яблонь и груш, у которых семена можно обнаружить только в единичных плодах. Известны сорта винограда с теми же свойствами, цитрусовые (например, некоторые сорта мандаринов) и другие культуры. На первый взгляд, основное преимущество бессемянных плодов — удобство их потребления. Скажем, изюм с семенами вообще никому удовольствия не доставит. А как приятно съесть грушу без семян! Но это преимущество не главное. Возьмем, к примеру, огурцы. У традиционных сортов для завязывания плодов необходимо цветы опылить. На огородах это делают насекомые. А в теплицах? В закрытом помещении приходится каждый женский цветок опылять искусственно, не менее двух-трех раз. Работа эта, конечно, не самая производительная. С увеличением площадей теплиц от нее пришлось отказаться. В конце концов, человек давно разводит пчел, так почему бы не поставить улей прямо в теплицу? Из закрытого помещения они не улетят, инстинкт предписывает им однозначные действия, следовательно, опыление пойдет, как и в природе, без участия человека. Сейчас в больших хозяйствах так и поступают. Это, конечно, проще, чем опылять цветки вручную. Но и этот способ не лишен недостатков. Пчелам в закрытом помещении работать тяжело. Нектара с цветков они собирают мало, поэтому приходится подкармливать их сахарным сиропом. Сам климат в теплице — температура, влажность воздуха — плохо действует на пчел. Они беспокоятся, рвутся на свободу, ударяются о стекла, многие при 47
этом погибают. Обычно за сезон численность пчел в ульях теплиц сокращается настолько, что пчелиные семьи приходится ликвидировать, присоединяя оставшихся пчел к другим семьям. От всех этих хлопот удалось избавиться, когда селекционеры вывели сорта огурцов, в которых плоды образуются без всякого опыления. В ботанике это называется партенокарпией. Партенокарпия известна у многих растений — у тех же бананов. Партенокарпические плоды обычно бессемянные или содержат семена без зародышей. Растения в этом случае размножаются вегетативным путем (например, черенками или почками), либо часть цветков опыляют искусственно и образовавшиеся плоды оставляют вызревать на семена. Теперь вернемся к грушам. Ведь их в теплицах не выращивают; следовательно, если удается получить плоды без опыления, то есть без семян, то оценивать их будут исключительно с позиции гурманства? Вовсе нет: для нормального развития плода с хорошо вызревшими семенами растение расходует вдвое больше питательных элементов (таких, например, как соединения фосфора), чем на плод бессемянный. (А сколько лишних веществ расходуется на образование никому не нужных семян многосеменных плодов, например арбузов?) Экономия питательных элементов и повышение за счет этого урожайности — одно из главных преимуществ парте нокар- пии. Другое преимущество заключается в следующем. Цветки опыляются разными способами, в том числе и насекомыми. Надежность этого процесса зависит от многих факторов, но в первую очередь от погоды. Пчелы — главные опылители садовых растений — не летают при температуре ниже 12°С, а также во время дождя и сильного ветра. К сожалению, в период цветения погода часто бывает именно такая. Поэтому плоды могут вообще не завязаться либо их количество будет намного меньше ожидаемого. А на урожайность партенокарпических плодов, не требующих опыления, неустойчивость погоды не влияет. Исследователи, изучавшие партено- карпию у плодовых деревьев (например, немецкий ученый Р. Эверт в начале нашего столетия и русский ученый В. А. Колесников в двадцатых годах), главное внимание уделяли поиску перспективных сортов, склонных к партенокарпии. Бытовало мнение, что можно увеличить число бессемянных плодов на дереве, изолируя во время цветения рыльца пестиков, то есть препятствуя их опылению. Вся работа велась в основном в этом направлении. Р. Эверт даже разработал некий препарат, состав которого был строго засекречен. Впрочем, на поверку он оказался неэффективным. Зато хорошие результаты были получены исследователями при обработке ры- 48 лец пестиков слабыми растворами физиологически активных веществ (ФАВ), таких, как гиббереллин, альфа-нафтилуксусная кислота, бета-нафтилуксусная кислота и другие. Полученные данные ботаники объясняли по-разному. Одни полагали, что для образования партенокарпических плодов достаточно механического раздражения рылец, которое возбуждает завязь и этим заставляет ее разрастаться. Другие утверждали, что эффект достигается только потому, что на поверхность рылец пестиков наносят вещество, необходимое для формирования плодов. Какое именно — гиббереллин, нафтилуксусные кислоты или другие, мнения тоже разделились. Академик С. Г. Навашин — создатель русской цитоэмбриологической школы — полагал, что процесс оплодотворения у растений имеет не только генетический, но и физиологический характер, то есть заключается не только в слиянии наследственных признаков отцовской и материнской особей, но также и в обогащении образующегося комплекса ФАВ. Исходя из этого, можно было предположить, что для развития плодов и семян нужно не одно какое-либо физиологически активное вещество, а все те, которые обыч но находятся в пестике (рыльцах, столбике, завязи) и в пыльце. Исследования показали, что в пестиках и пыльце находятся разные вещества. Плоды и семена начинают развиваться только при их взаимодействии. В 1966 г. на кафедре ботаники Полтавского сельскохозяйственного института начались исследования этих процессов. На первом этапе проверялась активность различных ФАВ. Для этого пыльцу проращивали на искусственных средах, в которых содержались различные ФАВ. Почти все вещества (их исследовали более десятка) при определенной концентрации стимулировали рост пыльцы. На следующем этапе исследований активными веществами обрабатывали рыльца. Это увеличивало число образующихся завязей, а следовательно, и плодов. Конечно, разные ФАВ действовали по-разному. Наиболее эффективными оказались те вещества, которые были не чуждыми растениям, а вырабатывались ими как необходимые компоненты или извлекались из почвы. Лучшие результаты дали витамин В| (тиамин), витамин РР (никотиновая кислота), гиббереллин и борная кислота. Оптимальные концентрации для первых трех — 0,0001%, для последней — 0,001%. Но самый большой эффект наблюдали, когда рыльца пестиков обрабатывали не одним ФАВ, а их смесью. Образовывалось больше завязей, увеличивался урожай и, главное, партенокарпических плодов получалось гораздо больше. Вначале, при относительно небольшом объеме работ, растворы ФАВ наноси-
ли на рыльца пестиков мягкой кисточкой. Затем пришлось воспользоваться парикмахерским пульверизатором, а потом и садовым опрыскивателем с мелкокапельным распылителем. Результаты превзошли ожидания. Самыми эффективными были опыты с грушей сорта Любимица Клаппа: без всякой обработки этот сорт не давал ни одного бессемянного плода, при обработке гиббереллином — 5% партенокарпических плодов, смесью ФАВ — 83,3%. Лучшие результаты получены при двукратной обработке: в начале цветения, когда раскрывается примерно 'Д—'/з цветков, и после того, как раскроется не менее /з цветков. Распылять ФАВ оказалось удобнее под вечер или рано утром, когда нет сильного ветра и температура воздуха невысокая. При обработке цветков опрыскивателем не обязательно изолировать их от случайного перекрестного опыления. Хотя количество партенокарпических плодов снижается, но общая урожайность возрастает, поскольку завязи осыпаются меньше. В опытах с грушами урожай увеличивался на 25—30%. Между прочим, вопреки многочисленным утверждениям, что размеры партенокарпических плодов в сравнении с обычными не увеличиваются, опыты показали обратное. Можно предположить, что раньше, при удалении пестика (основной прием большинства исследователей) либо при обработке одним ФАВ, плодам для полного развития не хватало каких-либо веществ. При использовании смеси ФАВ плоды получали необходимую подкормку. Еще об одном преимуществе этого метода. Если применять одно ФАВ — гиб- береллин, то на следующий год после обработки усиливается рост побегов, а это заметно снижает урожай. В смеси же с другими веществами гиббереллин действует не так резко. А для того, чтобы вообще избавиться от его побочного действия, гиббереллин раз в два-три года можно вообще не включать в смесь ФАВ. Конечно, работа по изучению парте- нокарпии не ограничивалась опытами с плодовыми деревьями. Еще один объект исследований — рожь. Колосья без зерен, понятно, никому не нужны. Но цель здесь была другой: добиться образования завязей зерна при самоопылении. Перед началом цветения колосья ржи изолировали пергаментной бумагой, а в разгар цветения их обрабатывали ФАВ. Если обычно в изолированных колосьях зерна не образуются, то под действием ФАВ в каждом колосе появлялось до 10, а иногда и больше зерновок. Все они потом хорошо прорастали, растения развивались нормально. Зачем это нужно? Дело в том, что при выведении новых сортов ржи хороший результат дает инцухт или инбридинг (в данном случае — принудительное самоопыление перекрестноопыляющихся растений). В 1979 году из-за весенних заморозков цветки груш в саду осыпались. Уцелели только те, которые были обработаны ФАВ В результате инцухтирования в потомстве вычленяются (элиминируются) вредные нежелательные наследственные задатки. После неоднократного инцухтирования потомство (инцухт-линии) обычно бывает ослабленным, но после перекрещивания между собой у них восстанавливается высокая продуктивность при отсутствии вредных особенностей, присущих родителям. Таким способом можно получить новые, улучшенные сорта растений. Раньше осуществить инцухт у ржи было делом нелегким, теперь же работа селекционеров заметно облегчится. Дальнейшие исследования в этом направлении тоже оказались небезынтересными. Если некоторыми активными веществами обработать посевы ржи с неизолированными колосьями, которые опыляются обычным способом, то зерна в колосьях становятся более тяжелыми, урожайность увеличивается. Поскольку рыльца пестиков ржи выступают за пределы цветка, для обработки посевов можно использовать любую технику, вплоть до сельскохозяйственной авиации. Конечно, эффект зависит от вещества и его концентрации. Гиббереллин в опытах с рожью не использовали. Витамин Bi давал лучшие результаты при концентрации раствора 0,0000001%. Безусловно, результаты этих исследований требуют еще неоднократной проверки в разных условиях, на разных культурах. Желательно изучить действие физиологически активных веществ и на виноград, бахчевые культуры, пасленовые. Ведь не исключено, что этот способ воздействия на растения сулит увеличение урожаев многих сельскохозяйственных культур. Доктор биологических наук И. Н. ГОЛУБИНСКИЙ 49
Сородичи капусты Доктор биологических наук Ю. П. ЛАПТЕВ Горчицу черную, капусту абиссинскую, капусту листовую, рапс, сурепицу и горчицу сарептскую связывают между собой такие сложные родственные отношения, что и описать их трудно,— проще обратиться к рисунку. Ботаники и генетики называют эту семейку «треугольником Bras- sica», а неофициально именуют его капустным треугольником. Все шесть капустных видов примерно служат человечеству. Капуста абиссинская (В. carinata A. Braun), которую именуют еще абиссинской горчицей, распространена в Эфиопии и Восточной Африке. Ее листья едят так же, как и обычную капусту, а из семян получают пищевое масло. Капуста листовая (по-латыни ее называют то В. oleracea L., то В. subspontanea Lizg.) кочана не образует, но это не снижает ее ценности как кормовой культуры. Зоотехникам знакомы ее сорта Мозговая зеленая сиверская и Мозговая красная 131. Иногда эту капусту используют и как декоративное растение — сорта Моэбахская, Язык жаворонка, Красная высокая. А некоторые сорта можно использовать в пищу — это овощная культура типа шпината. Горчица черная в древности снабжала популярной приправой Грецию и Рим, а ныне — население Балкан, Малой Азии, Палестины, Афганистана, Индии, Тибета, Эфиопии, островов Зеленого мыса, Южной и Центральной Америки и США. Из семян извлекают также жирные масла (их содержится около 35 %) и эфирное горчичное масло (около 1 %). Горчица сарептская (В. juncea Czern.), иначе — желтая, родина которой — Юго- Западная Азия, долгое время считалась сорняком: она вредила посевам льна и проса. Как культурное растение ее впервые стали возделывать в России, близ города Сарепта Саратовской губернии, в XVIII веке (кстати, здесь же в 1810 г. был пущен первый в Европе горчичный маслобойный завод, перерабатывающий семена горчицы). Урожаи нашей са- рептской горчицы сейчас выше, чем традиционной черной горчицы. А в Восточной Азии возделывают салатные сорта этой культуры. Селекционеры предполагают, что в пустынях Средней Азии перспективно возделывать ее как кормовое растение. Сурепица, или сурепка, (В. campestris L.) часто так засоряет посевы клевера и озимых хлебов, что ее майское цветение вызывает нервный шок у агрономов. А в Швеции и Финляндии она прочно вошла в культуру: ведь это масличное растение неприхотливо, его можно возделывать у Полярного круга и даже в Заполярье. Правда, в масле сурепицы содержится много эруковой кислоты, нежелательной для приема внутрь. Но этот недостаток шведские селекционеры ликвидировали: сейчас созданы безэруковые сорта, в семенах которых содержание полезной жирной линолевой кислоты повышено до 20—22%. А в будущем, путем введения генов, ответственных за образование этого вещества, селекционеры намерены довести его содержание до 35—40%. Но самый ценный представитель капустного треугольника — рапс (В. napus L.= =В. napus ssp. oleifera). Еще в 1856 г. П. М. Преображенский, автор первого агрономического курса, вышедшего в шести томах под заглавием «Общепонятное руководство к практическому сельскому хозяйству», писал: «...рапсовая солома... содержит в себе до 49% питательных начал, не включая в то число древесины... рапсовая солома и как корм, и как удобряющее вещество превосходит солому колосовых хлебов. И весьма должно сожалеть о том, что ее жгут без пощады вместо топлива, и таким образом пишают хозяйство и корма, и навоза». А крупный ботаник нашего времени академик ВАСХНИЛ П. М. Жуковский писал: «Рапс имеет репутацию самого урожайного (по выходу масла с гектара) растени я в умеренных широтах». И правда, содержание масла в его семенах даже без особых усилий селекционеров достигает 45—49%. Однако у рапсового масла есть недостаток, который сдерживает применение его в пищевых целях: в нем около 20% эруковой кислоты, той самой, которая есть в сурепице. Поэтому пищевики почти полностью предоставили рапсовое масло на откуп другим отраслям промышленности: для закалки сталей, смягчения твердых синтетических каучу- ков, производства найлона и обыкновенных канцелярских резинок, получения олифы и мыла... Жмых рапса с удовольствием брали фермы — на корм скоту. Новый этап освоения рапса начался с тех пор, как шведские селекционеры вывели новый сорт озимого рапса Синус, в котором эруковой кислоты всего 2,4%, и сорт Sv. 70/B228 гибридного происхождения почти без эруковой кислоты. В Швеции же получены сорта рапса, сухое вещество которых содержит 45% протеина. Хорошие сорта этого растения выведены и в Канаде. В нашей стране первыми оценили рапс сибиряки: у него короткий вегетационный период, он устойчив к холодам, его можно сеять в любое время весенне-летнего периода, то есть в промежутки между работами, связанными с зерновыми культурами. По количеству протеина рапс — и озимый, и яровой — превосходит кукурузу более чем в два раза: в 100 кг зеленой массы рапса содержится до 3 кг перевариваемого белка и 16 кормовых единиц — не меньше, чем в люцерне. Кстати, клетчатки в зеленой массе и силосе из рапса меньше, чем в кукурузе, подсолнечнике и топинамбуре, а Сахаров вдвое больше того минимума, который требуют стандарты. А результаты? На Читинской областной сельскохозяйственной опытной станции в среднем за четыре года на богаре (то есть без орошения) был получен урожай ярового рапса 343 центнера зеленой массы с гектара, или 56 центнеров в пересчете на сухое вещество. Озимого рапса при весеннем посеве — 581 центнер с гектара, или 74,5 центнера в пересчете на сухое вещество. Такого урожая не достигали даже основные силосные культуры — кукуруза и подсолнечник. На Ужу рек ой опытной станции по кормовым культурам в Красноярском крае уро- 50
вв жаи зеленой массы ярового рапса в 1974—1977 гг. был от 357 до 412 центнеров с гектара, озимого рапса — от 530 до 760 центнеров. В совхозе «Искра» того же края получен урожай 520 центнеров с гектара; в совхозах «Приморский» и «Еловский» в засушливом 1979 г. урожай был до 350 центнеров, в совхозе «Абанский» — 560 центнеров, в колхозе «Красный хлебороб» — 586 центнеров. Потенциальная урожайность рапса еще выше — от 1900 до 2900 центнеров зеленой массы с гектара. Его можно возделывать вместе с горохом, викой, ячменем, овсом, рожью, райграсом — это обогащает зеленую массу белками и углеводами. В силосе рапса с ячменем содержание сухого вещества повышено на 10—20%, а потери с соком сокращаются до минимума. Кстати, рапс — хорошая опора бобовым, поэтому убирать смесь легко, А не прогорим ли мы на семенах рапса? В хозяйствах Красноярского края урожай VV-" ' ■ ВВСС Растения, образующие капустный треугольник, одно за другим переходят в ранг пищевых. По существу, дело теперь только за рапсом. Но н ему недолго осталось быть в одиночестве: еще год-два, н рапсовое масло станет чуть ли не наиболее дешевым сырьем для производства маргарина. Тогда рапс по праву займет место на блюде. (Буквы около растений обозначают геномы — по ннм можно понять, от какого вида какая доля генов приобретена растением при скрещивании) №иЪо^ семян — от 13 до 29,3 центнера с гектара, на Украине — от 30 до 35 центнеров. На экономическую эффективность влияет и то, что рапс — хороший медонос: с гектара пчелы собирают до 90 кг меда. Кроме того, на Севере и в центральных областях страны рапс способствует наиболее раннему развитию пчелиных семей и стимулирует их работоспособность. Когда статья уже была написана, автору стало известно, что наши селекционеры получили безэруковый рапс, да не один сорт, а целых три: яровые Кубанский и Агат и озимый Сюрприз. У рапса появилась возможность сделать карьеру, перейти из кормовых культур в пищевые. Неизвестно, правда, как будет оценено покупателями масло с надписью «Рапсовое», но ведь можно будет его переработать на другие, более привычные продукты. Итак, пятый член капустной семейки готов перейти на сторону пищевиков. Теперь — дело за сурепицей. 51
Технологи, внимание! Секрет хорошей буханки Когда в пекарне или на хлебозаводе замешивают тесто, все компоненты более или менее точно дозируют. А тесто получается изо дня в день разным: то оно слишком густое, то слишком жидкое, то в самый раз. Опытный пекарь знает — все дело в муке. В зернах пшеницы есть фермент а -амилаза, который катализирует гидролиз крах- Из трех буханок нетрудно выбрать лучшую — она в центре («число падения» муки 250). Левая буханка выпечена из муки с высокой активностью а-амилазы («чвсло падения» 65), хлеб получается сырой, с липким мякишем. А хлеб справа слишком сухой, причина — низкая активность фермента («число падения» 400) мука! 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% мука 2 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% мала. Активность а -амилазы проявляется в довольно узком интервале температур — от 55 до 80°С. При большой концентрации и активности фермента тесто получается слишком жидким, при малой — слишком густым. Причем известно: когда зерно начинает прорастать, и концентрация, и активность а-амилазы увеличиваются. Поэтому уже многие века, задолго до открытия фермента, мукомолы и пекари внимательно смотрели, не проросло ли зерно. Но визуальный контроль не очень надежен. И из непроросшего зерна нередко получается неважный хлеб, и все — из-за а-амилазы, вернее, из-за непостоянства ее концентрации и активности в муке. Проверять же каждую партию муки на этот фермент слишком долго, да и дорого. Гораздо удобнее и практичнее разработанный в Швеции метод «числа падения». Суть его проста. Поскольку пекарей и-амилаза интересует с чисто практической точки зрения, не обязательно измерять ее количество — достаточно определить вязкость теста из партии муки, которая поступила на хлебозавод сегодня. Для этого берут пробу зерна, размалывают, отбирают 7 г муки, переносят в пробирку вискозиметра, добавляют 25 мл дистиллированной воды и встряхивают, чтобы смесь стала однородной. Потом пробирку (опустив в нее мешалку) переносят в водяную баню. Мешалка работает минуту и автоматически отключается. После этого мешалка превращается в вискозиметр: она отсоединяется от приводного механизма и свободно погружается в тесто на глубину 220 мм. Время (в секундах) погружения и есть искомое «число падения». Зная «число падения» для муки данной партии, можно предсказать, каким получится хлеб: лучший — при значении этого показателя от 200 Номограмма, позволяющая найти оптимальную пропорцию, в которой надо смешивать муку из двух партий. Соединив линейкой «числа падения» для муки каждого сорта, на пересечении с уровнем 220 получим точку наилучшего состава 52
до 250. Если «число падения» меньше, то надо добавить муки, «число падения» которой выше нормы. А пропорции смеси определяют по простой диаграмме — она на рисунке. Приборы для определения а -амилазы по «числу падения» просты, но ими вовсе не обязательно оснащать все хлебозаводы. После размола зерна количество и активность фермента в муке не изменяется, поэтому достаточно проверить «число падения» один раз — на мельнице. Н. ПРОШИН Совсем простая мельница Самый трудоемкий и энергоемкий процесс в производстве лакокрасочных пигментов — измельчение. Для диспергирования тонны материала требуется свыше 100 кВт-ч электроэнергии. В Ярославском филиале ГИПИ ЛКП разработан новый аппарат для диспергирования — электромагнитный измельчитель. В цилиндрическую рабочую камеру вместе с пигментом, который нужно измельчить, засыпают керамические магнитные шарики (диаметром 1,5—5 мм) на основе гексаферрита бария. Вокруг камеры — электрическая обмотка; при включении переменного тока создается переменное магнитное поле, которое разгоняет шарики. Они мечутся внутри цилиндра, сталкиваются друг с другом, изменяют направление движения и при этом размалывают частицы пигмента. Магнитная мельница настолько проста, что ее могут выпускать даже лакокрасочные предприятия — для собственных нужд. (А керамические шарики готовит Рыбинский электротехнический завод.) Например, Рижский лакокрасочный завод изготовил уже несколько таких измельчителей и испытал их. Хотя объем магнитной рабочей камеры всего 50 л, один аппарат заменяет четыре шаровые мельницы по 4 кубометра каждая, а расход энергии при этой замене сокращается втрое. Выявились и другие выгоды: бесшумность работы и отсутствие вибраций, простота обслуживания и высокое качество пигмента. «Лакокрасочные материалы и их применение», 1962, № 5, с. 45, 46 С факелом на белокрылку В теплицах совхоза «Кузов левский» Томской области для борьбы с оранжерейной белокрылкой — опасным вредителем томатов и огурцов — используют не ядохимикаты, а пламя пропановой газовой горелки. Кратковременный несильный нагрев растениям не вредит, а насекомые гибнут. Этот способ особенно эффективен в пасмурную погоду, когда белокрылка становится менее подвижной. Привлекаемые теплом и светом пламени насекомые не стрем ятся покинуть обрабатываемый участок, а от запаха ядохимикатов они нередко разлетаются. И последнее преимущество пламенного способа: при горении пропана образуется много углекислого газа, в атмосфере которого растения лучше развиваются. «Картофель и овощи», 1982, № 9, с. 36 Сверхтвердый ниборит В Институте физики высоких давлений АН СССР на основе кубического нитрида бора разработан новый сверхтвердый композиционный материал, названный ниборитом. Он дешев и потому может заменить дефицитные твердые сплавы, которые применяются в металлообработке. «Алмазы и сверхтвердые материалы», 1982, № 10, с. 1. 2 Что можно прочитать в журналах О совместимости различных инсектицидов и фунгицидов («Защита растений», 1982. № 11, с. 32, 33). О регулировании деятельности микроорганизмов в почве («Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии», 1982, № 6, с. 104—113). О влиянии длительного применения удобрений на качество и сроки хранения картофеля («Агрохимия», 1982, № 10, с. 80—87). Об изменении агрохимических свойств почвы в зоне влияния предприятий цветной металлургии («Агрохимия», 1982, № 9, с. 95—103). О производстве и применении окисленного таллово- го масла из лиственной древесины («Гидролизная и лесохимическая промышленность», 1982, № 6, с. 6—8). О транспортировке и хранении бахчевых («Картофель и овощи», 1982, № 9, с. 33, 34). О новых антисептиках для пивоваренной промышленности («Ферментная и спиртовая промышленность», 1982, № 6, с. 15—18). О гелиолимонарии с аккумулятором тепла («Гелиотехника», 1982, № 4, с. 16—20). О механизации сбора и сушки копыт («Мясная индустрия СССР», 1982. № 10, с. 38). О воздействии аспирина на растения («New Scientist», 1982, т. 95, № 1324. с. 847). Об автоматическом контроле за бодрствованием водителей («Автомобильный транспорт». 1982, № 8, с. 52— 54). Об исследовании термозащитных свойств текстильных материалов в вакууме («Известия вузов. Технология легкой промышленности», 1982, № 5, с. 19—22). Об очистке ас пир ац ионных выбросов от сахарной пыли («Сахарная промышленность», 1983, № 1, с. 32—34). Об определении содержания кальция в молоке («Молочная промышленность», 1983, № 1, с. 19, 20). Об озонировании картофеля при хранении («Картофель и овощи», 19В2, № 12, с. 46). 53
'/ Океан: открытия, надежды, тревоги Совсем недавно на Земле был открыт новый действующий вулкан. Вулкан необыкновенный: из трещины в земной коре извергается не лава, а нагретый концентрированный раствор соединений марганца, который выбрасывается на двухкилометровую высоту! «Почему же раньше-то никто не заметил такой диковинки?» — можете вы спросить. Но не будем поспешно обвинять географов в нерадивости. Стараниями многих поколений путешественников давно заполнены все белые пятна на картах материков. Вулкан же этот находится в такой части нашей планеты, которая только недавно стала доступной для подробного исследования,— на дне морском. Только в океане возможны еще такие открытия. За последние десятилетия здесь обнаружены неизвестные ранее явления глобального масштаба. Среди них — подводные горячие минерализованные источники, или гидротермы, к числу которых принадлежит и марганцевый вулкан. Еще одно открытие последних лет — блуждающие в море водяные вихри размером в сотни километров. Они получили название синоптических, потому что именно они «делают погоду» в океане, как циклоны и антициклоны — в атмосфере. Впервые такие вихри обнаружили в 1970 году советские ученые, а в последние годы их интенсивно исследовали, и теперь уже существует теория вихрей, созданы их математические модели, накопленные знания о них уже используются в навигационных расчетах, в рыбопромысловых прогнозах, для предсказания перемещений нефтяных пятен на морской поверхности. Изучение океана ведут в наши дни огромные научные силы. Только в СССР этим в той или иной степени заняты больше 20 тысяч специалистов из 130 научных учреждений, ведущих работы по единой программе «Мировой океан», которая включает больше 30 отдельных проектов. Раз в пять лет советские океанологи собираются на всесоюзный съезд, чтобы сообщить о своих работах и планах, обменяться результатами и идеями. Очередной, второй такой съезд состоялся в декабре прошлого года в Ялте. По материалам съезда и написаны эти заметки. С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Еще полвека назад инструменты океанолога можно было пересчитать по пальцам. Лот — гиря на тросе для измерения глубин, простейшая вертушка для 54
*4 С борта исследовательских орбитальных комплексов можно увидеть морские течения, вихри и другие крупномасштабные процессы, происходящие в Мировом океане. Фото космонавтов В. Ко валенка н А. Иванченкова (ТАСС) изучения течений, батометр — устройство для взятия проб воды с определенных глубин... Потом появился эхолот, позволивший непрерывно вести промер глубины на ходу судна,— это произвело настоящий переворот в наших представлениях об океане. А по сравнению с той техникой, которая работает на океанологию сегодня, и эхолот — всего лишь такое же немудреное приспособление, как радиоточка рядом со стереофоническим комбайном. Просторы океана бороздят сотни исследовательских судов, оснащенных новейшей научной аппаратурой,— только советские океанологи имеют в своем распоряжении более 200 таких судов. Толщу океана прощупывают всеми видами электромагнитных излучений, изучают его акустические, оптические, многие другие свойства. На глубину уходят подводные аппараты разнообразных конструкций — автономные и буксируемые, автоматические и обитаемые. А сверху, из космоса, океан прочесывают чувствительные приборы специальных спутников. Первые эксперименты по изучению океана с помощью советских океанографических спутников «Космос-1076» и «Космос-1 151» были проведены каких-нибудь три-четыре года назад. А сейчас специалисты утверждают, что благодаря спутникам в океанологии назревает такая же революция, какую в свое время произвел эхолот. Устремленные в космос антенны исследовательского судна «Космонавт Юрий Гагарин» принимают с орбиты огромное количество информации, в том числе — о Мировом океане. Фото А. Пушкарева (ТАСС) До сих пор океан изучали, можно сказать, набегами: сколько бы ни было в море исследовательских судов, в каждой данной точке они могли на протяжении рейса побывать всего один-два раза, а потом — перерыв до следующего рейса. Понятно, что при таких условиях многие явления просто ускользали от взгляда исследователей. Восполнить неизбежные пробелы отчасти помогают, длительные стационарные наблюдения на полигонах, но они охватывают лишь небольшие участки океана, а сил, времени и средств отнимают очень много. Например, советско-американский эксперимент «Полимоде», во время которого и были подробно изучены океанские синоптические вихри, продолжался больше года, да еще несколько лет заняла его подготовка; в нем участвовали десятки судов, сотни людей — ясно, что такие грандиозные научные мероприятия часто проводить невозможно. Спутники же впервые позволили в любую погоду, систематически, через малые промежутки времени получать глобальную информацию о состоянии всего океана. Как говорил в своем докладе на эту тему директор одного из ведущих в нашей стране океанологических научных учреждений — Морского гидрофизического института АН УССР, академик АН УССР Б. А. Нелепо, с орбиты можно определять такие параметры, как температура поверхности океана (и с немалой точностью — до 1,5—2°С), скорость ветра, границы и толщину ледового покрова, влажность атмосферы над морем и запас воды в облаках, радиационный и тепловой баланс водных масс. Хорошо видны из космоса и границы течений, и те самые синоптические вихри, и скопления планктона, и пятна нефти на воде, и многие другие явления в океане — наблюдения, сделанные летчиком-космонавтом СССР В. В. Коваленком с борта космической станции «Салют-6», принесли ученым ценнейшую информацию.
Эра спутниковой океанологии только еще начинается. Чтобы в полной мере использовать возможности космических аппаратов, предстоит решить еще немало проблем. Например, не так просто правильно истолковать получаемую из космоса информацию, особенно результаты измерений в новых, активно осваиваемых сейчас радиодиапазонах,—■ их нужно сопоставлять с реально происходящими в океане процессами. (Такая же проблема возникла в свое время в астрономии с появлением первых радиотелескопов, когда оказалось, что картина неба в радиодиапазоне мало похожа на ту, что до тех пор видели астрономы в световых лучах: мощные «радиозвезды» обнаруживались как будто на пустом месте, и приходилось предпринимать специальные поиски соответствующих им еле видных небесных объектов.) Полигоном для калибровки данных, получаемых с советских океанографических спутников, служит Черное море. Информация, собранная в море, по лазерному лучу передается на берег, в вычислительный центр, и там сопоставляется с принятыми по радио результатами космических измерений, сделанных за те полминуты, которые нужны спутнику, чтобы пересечь Черное море... МОРСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ЧЕЛОВЕЧЕСТВА «Океан — масса воды, занимающая примерно две трети нашей планеты, сотворенной специально для человека, не имеющего, однако, жабр»,— не без ехидства отмечал в своем «Словаре сатаны» Амброз Бирс. Ситуация и в самом деле не самая удачная, особенно если учесть, что благодаря исследованиям океанологов, геологов, гидробиологов сегодня уже совершенно ясно: богатства Мирового океана не далее чем завтра станут важнейшей сырьевой базой мировой индустрии, не менее важным источником продуктов питания для значительной части человечества. И даже отсутствие жабр вряд ли существенно помешает человеку расширять свое морское хозяйство. Из морских глубин уже извлекается огромное количество нефти. К настоящему времени на Земле добыто около 70 миллиардов тонн нефти и газа, и 13 миллиардов из них получены из моря. Морская добыча нефти и газа быстро растет и будет расти и впредь: на суше нефтегазовые месторождения выработаны уже почти на 40%, в то время как под морским дном еще остается больше 2/3 запасов нефти и 6/7 запасов газа... Нефть — не единственный клад, скрытый в океанских глубинах. Огромные пространства дна покрывают железо-марганцевые конкреции — во многом еще загадочные образования, которые вот-вот станут объектом промышленной разработки. Первые сотни килограммов металла из них были выплавлены в нашей стране еще более 15 лет назад. Сейчас ведутся поиски наиболее богатых скоплений этой необычной руды, в разных странах мира создается техника, которая позволит добывать ее с минимальными затратами. На дне океана скрыты немалые запасы других ценнейших полезных ископаемых. Уже разрабатываются подводные россыпи титана, циркония, тория; на очереди богатейшие пласты фосфоритов с содержанием Р2О5 до 33%, открытые на глубинах 1 —1,5 км; на дне Красного моря обнаружены жидкие руды — горячие рассолы, содержащие соединения полиметаллов, и так далее. Все большее внимание привлекают биологические ресурсы океана. В первую очередь это продукция марикультуры — выращиваемые, а не вылавливаемые в море живые организмы. В первую очередь — потому что вылов «диких» обитателей моря — рыб, беспозвоночных, водорослей, составляющий сейчас 70—75 миллионов тонн в год, уже приближается к естественному пределу, поставленному природой. А к концу XX века человечеству потребуется в год не менее 200 миллионов тонн продуктов моря. Единственный выход из положения, как сказал на пресс-конференции, проходившей в дни съезда, видный советский гидробиолог доктор биологических наук М. Е. Виноградов,— разводить морские организмы везде, где только это возможно. Марикультура уже дает человечеству ежегодно около 5 миллионов тонн вкусной и питательной продукции — на каждого жителя планеты приходится по 2,5 килограмма в год. К 2000 году эти цифры, по предположениям специалистов, утроятся. Кроме огромных пищевых ресурсов марикультура будущего будет снабжать нас животноводческими кормами и кормовыми добавками, органо-минеральными удобрениями, ценными лечебными препаратами, сырьем для различных отраслей промышленности. Прокладывает себе путь марикультура и в нашей стране. Давно уже работают десятки рыбоводных заводов, которые сотнями миллионов выпускают в море мальков, лососевых и осетровых рыб, обеспечивая дополнительный вылов десятков тысяч тонн ценнейшей продукции. В Прибалтике и в Азово-Черноморском бассейне выращивается форель, разводится бестер — «домашний» гибрид белуги и стерляди. Уже несколько лет на Дальнем Востоке дают продукцию 68 гектаров подводных огородов, где растет морская капуста. Здесь же, в Приморье, идет под- 56
готовка к массовому культивированию морских беспозвоночных: гребешка, устриц, мидий. Первые тонны высококачественного, вкусного мяса дали опытные ми- дийные плантации на Черном море. На Белом море эксперименты по выращиванию мидий ведут сотрудники биостанции Зоологического института АН СССР. Выступая на съезде, директор института член-корреспондент АН СССР О. А. Скарлато даже продемонстрировал с трибуны банку консервов «Беломорская мидия копченая в масле», которые выпустил один из рыбозаводов объединения «Севрыба»,— первые в стране консервы из «ручных», выращенных человеком мидий (говорят, очень вкусные, хотя отведать их мало кому удалось: партия была экспериментальная, всего в несколько сотен банок). К сожалению, марикультура развивается у нас пока еще медленнее, чем могла бы, и продукции дает намного меньше, чем позволяют богатые возможности наших прибрежных вод. На съезде говорилось, что нужны решительные меры, чтобы ускорить развитие этой перспективной отрасли, чтобы она внесла достойный вклад в выполнение Продовольственной программы СССР. Наладить массовое промышленное разведение рыб или моллюсков будет, вероятно, еще труднее, чем черпать со дна подводные руды: здесь приходится решать проблемы не только технические, но и биологические. Тот же морской гребешок или мидия — это не железо-марганцевая конкреция, а живое существо, приспособленное к строго определенным условиям среды, особенно в критические моменты и периоды своей жизни — например, во время размножения. Как показывают исследования дальневосточных морских биологов под руководством директора Института биологии моря ДВНЦ АН СССР, члена-корреспондента АН СССР А. В. Жирмунского, в такие моменты даже незначительное изменение условий — скажем, понижение или повышение температуры всего на несколько градусов — может гибельно сказаться на судьбе целой популяции. Поэтому для успешного разведения морских организмов нужно выяснить, какие требования они предъявляют к среде, определить те районы, где условия для них будут самыми подходящими. И важно еще одно: чтобы эти условия по возможности сохранялись неизменными. Между тем деятельность человека — не только на морских побережьях, но и за сотни и даже тысячи километров от них — может вызывать коренные, иногда необратимые изменения в отдельных районах океана, которые ставят под угрозу его биологическую продуктивность. И об этом тоже немало говорили ученые, выступавшие на съезде океанологов. МОЖНО ЛИ ВЫПИТЬ МОРЕ! «Выпить море — говорится о неисполнимом»,— утверждает словарь Даля. Сейчас э*о уже не совсем соответствует истине. Промышленность и сельское хозяйство выпивают все большую долю воды, которая раньше стекала в море, и иногда это приводит к весьма серьезным последствиям. Вот некоторые расчеты, которые приводили на съезде докладчики. Черное море. Сегодня из рек черноморского бассейна каждый год безвозвратно изымается 40—50 кубических километров воды — 15% их общего стока. К концу столетия объем безвозвратного водопользования в бассейне может увеличиться еще вдвое. Это приведет к тому, что приток соленых средиземноморских вод через пролив Босфор впервые за всю новейшую историю Черного моря превысит пресный сток в него. Неизбежным результатом этого станет повышение средней солености моря — за 25—30 лет она с нынешних 18%0 увеличится до 21 %0. Казалось бы, не так уж много, но этого может оказаться достаточно, чтобы изменить весь облик моря. Прежде всего зто скажется на его обитателях: большинство живущих здесь организмов, приспособившихся к существованию в сильно опресненной воде, или исчезнет, или будет оттеснено к самым устьям рек, а на их место придут переселенцы из более соленого Средиземного моря. Само по себе это, может быть, и не так уж плохо: по крайней мере, руководитель Одесского отделения Института биологии южных морей АН УССР, член- корреспондент АН УССР Ю. П. Зайцев утверждает, что биологические ресурсы моря от этого только увеличатся. Но осолонение Черного моря может повлечь за собой и другие последствия, предсказать которые с достоверностью мы пока еще не можем. Не исключено, например, что при этом значительно усилится водообмен между верхними, опресненными слоями и глубинными толщами Черного моря — усилится настолько, что при определенных условиях мертвые сероводородные воды глубин смогут выходить на поверхность, отравляя атмосферу. Все это заставляет с особой осторожностью подходить к разрабатываемым, а частично уже и осуществляемым проектам гигантских мелиоративных комплексов в бассейнах Дуная, Днестра, Днепра, питающих море пресными водами. Азовское море. Здесь за последние десятилетия уже произошли огромные изменения, вызванные все той же причиной — возрастающим использованием вод Дона и Кубани на нужды сельского хозяйства, промышленности, энергетики. Соленость моря сейчас увеличивается на 0,3—0,5%о в год и уже достигла 13,8%<,; для самых ценных азовских рыб более или 57
менее сносные условия существования сохраняются теперь только в Таганрогском заливе. Азовское море уже нужно спасать — это главная цель разрабатываемых сейчас проектов изменения его гидрологического режима. А Аральское море? За последние двадцать лет оно недополучило 250 кубических километров воды, использованной на орошение,— это годовой сток Волги! Соленость моря выросла на 8%0, уровень воды упал на 8 метров, площадь сократилась почти на четверть — на 16 тысяч квадратных километров. Ученые считают, что на 70% все это — дело рук человека. Если так пойдет и дальше, то к 2000 году соленость моря может достигнуть 40%о — это намного выше, чем средняя соленость Мирового океана. Еще упадет уровень воды, пересохнут огромные площади нынешних мелководий, полностью прекратится рыбный промысел. Нет, теперь уже, к сожалению, никак нельзя утверждать, будто выпить море — дело'неисполнимое... И СНОВА — О ЗАГРЯЗНЕНИИ Много уже об этом писали, и «Химия и жизнь» в том числе. Поэтому опять-таки ограничимся лишь некоторыми фактами, о которых говорилось на съезде. С каждым годом реки несут в море все больше грязи, порождаемой деятельностью человека. Антропогенное происхождение имеют 92% попадающего в море свинца, 91 % нефти, 70% ртути. В Мировом океане плавает 800 тысяч тонн нефтяных агрегатов — комков грязи, образующихся из пролитой в море нефти... Чаще всего загрязнения концентрируются в верхних слоях воды — на дне •их откладывается всего 20%. Особенно страдает самый тонкий поверхностный слой. Нефтяная пленка, покрывающая тысячи квадратных километров, препятствует газообмену и испарению, нарушает нормальное взаимодействие океана и атмосферы, от которого во многом зависят климат и погода на всей планете. Кислые дожди, выпадающие над океаном, мешают углекислому газу растворяться в воде, выщелачивают из взвешенных частиц токсичные тяжелые металлы, оказывают непосредственное вредное действие на живые организмы. Как считают океанологи, о глобальном загрязнении океана говорить еще, к счастью, рано, хотя в отдельных его районах положение уже достаточно серьезно. Например, знаменитые пляжи Лазурного берега на юге Франции уже практически перестали служить местом купания — так много в омывающей их воде разнообразной вредной грязи и патогенных микробов. Курортникам, приезжающим в Ниццу или Канны, теперь приходится довольствоваться теми видами водного спорта, которые не требуют погружения в воду... Загрязнение океана не сокращается, а, наоборот, имеет тенденцию расти. При нынешних темпах развития теплоэнергетики, сжигающей ископаемое топливо, поступление в Мировой океан кадмия и ртути, содержащихся в продуктах его сгорания, к 2000 году увеличится в 2—3 раза, . а к 2025 году — в 4—5 раз, и кое-где содержание в воде этих токсичных веществ может и превзойти критический уровень. «Нам кажется диким средневековый обычай выбрасывать и выливать на улицу мусор и бытовые отходы,—■ сказал на пресс- конференции в Ялте председатель Госкомитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды член-корреспондент АН СССР Ю. А. Израэль.— Столь же чудовищным мы должны считать и сброс в море промышленных отходов. Нужно в международных масштабах вести глобальный мониторинг — слежение за антропогенными воздействиями на море, особенно в наиболее угрожаемых районах. Нужно бороться с загрязнениями океана — всеми средствами, в том числе путем заключения международных конвенций и соглашений между отдельными государствами. Океан принадлежит всему человечеству, и он должен быть чистым». Этими словами мы и хотим закончить свои заметки со съезда океанологов. А. ИОРДАНСКИЙ, специальный корреспондент «Химии и жизни» М f 1 ttr гТт 1 I * j Р! U т kd п U Г"* НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ ОКТЯБРЬ (окончание) Конференция «Перспективы развития производства и применения текстурированных нитей и высокообъемной пряжи нз химических волокон». Каунас. ЛитНИИ текстильной промышленности B33714 Каунас, ул. Демократу, 53, 6-11-30). Совещание «Состовние и перспективы развития промышленности синтетических моющих средств». Киев. Со юз- быт х им Минхимпрома СССР A03045 Москва, 3-й Неглинный пер., 5, 223-75-98). Совещание «Проблемы нефтеотдачи, химизации процессов разработки и добычи нефти, внедрения отечественных деэмульгаторов дпя подготовки нефти». Мбсква. Управление по повышению нефтеотдачи пластов М ин нефте- 58
прома СССР A13816 Москва, наб. М. Тореза, 26/1, 299-85-61). 111 конференция по геотехнологическим методвм добычи полезных ископаемых. Люберцы Моск. обл. Союзгор- химпром Минудобрений СССР A01851 Москва, М. Кисельный пер., 5, 221-52-87). Семинвр «Неорганические сорбенты в использовании природных ресурсов и охране окружающей среды». Севастополь. Севастопольское отделение Государствен ного океанографического института C35000 Севастополь, Советская ул., 61. 2-31-50). 11 Всесоюзная конфе- ренцив «Проблемы рвэработ- ки автомвтиэироввнных систем наблюдения, контроля и оценки состовния окружающей среды». Казань. СПКБ «Нефте- химпромавтоматика» D20029 Казань, ул. Журналистов, 2-а, 6-05-85). Конференция «Методы и средстве контроле промышленных выбросов и загрвэне- ний атмосферы и их применение». Ленинград. Главная геофизическая обсерватория A94018 Ленинград, ул. Карбышева, 7, 245-93-35). Совещвние «Мвлоотход- ные и безотходные технологии квк фактор охраны природы». Киев. 8СНТО A17218 Москва, ул. Кржижановского, 20/30, корп. 5, 125-99-09). Симпозиум «Структура биологических макромолекул и криствллов». Пущино Моск. обл. Институт кристаллографии АН СССР A17333 Москва В-333, Ленинский л просп., 59, 135-02-98). Симпозиум «Биофизике и биохимия биологической подвижности». Тбилиси. Институт физиологии АН ГССР. C80060 Тбилиси, ул. Л. Готуа, 14, 37-42-11). Симпозиум по биологии клетки в культуре. Ленинград. Институт цитологии АН СССР A94064 Ленинград, Тихорецкий пр., 4, 247-18-59). Совещвние по пвпаину. Москва. Главный ботанический сад АН СССР A27276 Москва, Ботаническая ул., 4, 482-12-07). Симпозиум «Экосистемы продуктивных рвйонов открытого окевна». Москва. Институт океанологии АН СССР A17218 Москва, ул. Красикова, 23, 124-59-92). Конференцив «Химиэв- ция сельского хозяйства». Кишинев. ЦП НТО сельского хозяйства A01000 Москва, ул. Кирова, 13, 295-57-53). Совещание «Адаптивные системы сельского хозяйства». Кишинев. Комиссия по научным основам сельского хозяйства при Президиуме АН СССР A17071 Москва, Ленинский просп., 33, 234-13-67). Конференция по сельскохозяйственной рвдиологии. Обнинск Калужской обл. ГУНИИЭПУ Минсельхоза СССР A07139 Москва, Орликов пер., 1/11, 207-53-33). Конференци в «Почвоведение на службе сельского хозяйства». Москва. ВАСХНИЛ A07814 ГСП Москва, Б. Харитоньевский пер., 21, 223-71-00). Совещание «Пути совершенствование изделий нв основе эластомеров для агропромышленного комплекса». Днепропетровск. ЦП ВХО A01907 Москва, Кривоколенный пер., 12, 228-13-51). Конференци я « Нву чно- технический прогресс в племенном и промышленном птицеводстве». Самарканд. Национальное отделение СССР Всемирной научной ассоциации по птицеводству A07139 Москва, Орликов пер., 1/11, 207-42-18). Совещвние «Проблемы полноценного кормление сель- скохоэвйственных животных в условиях промышленной технологии». Дубров и цы Моск. обл. ВАСХНИЛ A07814 ГСП Москва, Б. Харитоньевский пер., 21, 207-39-71). Конференци я «Состояние, перспективы развития и эффективность использования средств мехвниэации химической эвщиты растений и внесения жидких комплексных удобрений». Львов. ПО «Львов- химсельхозмаш» B90015 Львов, ул. 1 Мая, 205, 35-31-74). Совещание «Производство и применение минервль- ных удобрений с регулируемой скоростью растворение и повышенным коэффициентом использования рвстенивми». Москва, ВДНХ СССР. Союз- основхим Минудобрений СССР A01851 Москва, М. Кисельный пер., 5, 294-77-61). Совещвние «Перспективы рвэвития промышленности фосфорных удобрений и серной кислоты до 2000 годв». Краснодар. Союзосновхим Минудобрений СССР A01851 Москва, М. Кисельный пер., 5, 294-77-61). XVII съезд микробиологов и эпидемиологов. Баку. Всесоюзное научное общество микробиологов, эпидемиологов и паразитологов A21002 Москва, Сивцев Вражек, 41, 241-39-88). VI симпозиум «Синтетические полимеры медицинского нвэнвчения». Алма-Ата. Научный совет АН СССР по высокомолекулярным соединениям A17312 Москва В-312, ул. Вавилова, 32, 135-98-82). Конференци я «Основные направление работы по улучшению качества лекарственных средств». Харьков. «Союзлексредства» Минмед- прома СССР A03823 Москва Центр ГСП-3, пр. Художественного театра, 2, 295-43-73). Конференцив «Деэин- фекцив и стерилизация». Волгоград. 8НИИ дезинфекции и стерилизации (Москва, Научный проезд, 18, 120-34-87). Конференция «Грввитв- ционнвв хирургив крови». Москва. ЦНИИ гематологии и переливания крови A21099 Москва, Новозыковский пр., 4, 212-30-42). Конференцив «Клини- ческвя биохимия, морфология и иммунология инфекционных болезней». Рига. Главное управление лечпрофпомощи Минздрава Латв. ССР B26331 Рига, ул. А. Упита, 28, 27-10-65). IV симпозиум по медицинской энэимологии. Алма- Ата. Казахский филиал Института питания D90015 Алма- Ата, ул. Клочкова, 66, 42-92-03). Конференцив «Медицинские проблемы мвссовой физкультуры». Таллин. Управление научно-исследовательских работ и учебных заведений Спорткомитета СССР A19270 Москва, Лужнецкая наб., 8, 201-17-61). Конференция «Вливние гипокинезии и спортивной гиперкинез и и на рвстущий ор- гвниэм и коррекция их отрицательных последствий». Иваново. НИИ педиатрии A17296 Москва, Ломоносовский просп., 2/62, 134-13-98). Конференцив по истории и этнографическим аспектам народной медицины (к 550-летию Амирдевлата Ама- сиаци). Ереван. Институт этнографии АН СССР A17036 Москва, ул. Дм. Ульянова, 19, 126-05-80). 59
mmmim ишлшт Проблемы и методы современной науки Где быть голове! Доктор биологических А. С. АНТОНОВ Сын Серега, девяти лет отроду, сидя за столом, бормочет стишок: «Ручки, ножки, огуречик: вот и вышел человечек!» При этом на бумаге возникает нечто отдаленно похожее на человеческую фигурку — по рисованию выше четверки сын не поднимается. Утешает, что голова на этом рисунке — на подобающем ей месте, то есть на плечах. Говорят, что большую часть своего жизненного опыта человек накапливает в первые годы жизни. В качестве одного из элементов этого знания окружающего мира уже в раннем детстве все мы прочно усваиваем, что голова занимает по отношению к телу вполне определенное положение, будь то червяк, крокодил или человек. Через голову, при помощи расположенных там органов чувств (глаза, уши, нос, язык и их аналоги у низших животных), поступает львиная доля информации об окружающем мире, здесь она накапливается и преобразуется при работе головного мозга, отсюда поступают в тело команды, регулирующие процессы жизнедеятельности. И пусть нас не смущает, что на первый взгляд трудно сказать, где у некоторых животных голова (например, у морских ежей или медузы),— зоологи имеют на этот счет вполне определенное мнение, нам сейчас не интересное. У совсем просто устроенных животных условно можно считать головной ту часть тела, где находится рот. Итак, рисуя человечка, ребенок исходит из опыта. Но каким образом действует природа, расставляя по местам различные органы и ткани живого существа при его развитии из оплодотворенной яйцеклетки? Где записан план его развития и какие инструменты используют клетки для его воплощения? О плане написано уже предостаточно: он закодирован в последовательности ну- клеотидов молекул ДНК — «вещества наследственности». Гораздо меньше известно о том, как этот план реализуется и как регулируется в пространстве и времени формирование частей тела взрослого организма (процесс, называемый морфогенезом). Основное в морфогенезе — биосин- 60
тез белка: именно так считывается генетическая информация. На каждой стадии развития организма, при формировании каждой его морфологической структуры, ткани или органа работает специфический набор генов и синтезируются вполне определенные, необходимые для этого белки. Показано это было во множестве опытов. Мы немного пока знаем о механизмах координированного начала работы разных блоков генов и еще меньше о том, как белкам удается командовать образованием органов и тканей. Ясно, что, чем сложнее устроен организм, тем длиннее путь морфогенеза, тем труднее изучать его. Именно поэтому для выяснения самых общих принципов удобнее работать с наиболее просто устроенными, модельными- объектами. Пример — знакомая всем со школьных лет гидра. Поскольку не каждый читатель с должным вниманием отнесся в свое время к школьному курсу биологии, напомню, как она устроена. Гидры — это водные животные, из типа кишечнополостных. У нас в реках и озерах встречается не один, а по меньшей мере восемь их видов. Все они невелики, и наблюдать за ними удобнее всего при помощи сильной лупы. «Длина» гидр измеряется миллиметрами, а вес — миллиграммами.' Одна из гидр. Hydra attenuate, вот уже два века служит излюбленным объектом для изучения процессов регенерации, бесполого размножения и морфогенеза. Этих животных давно умеют разводить в лаборатории, но дело это гораздо более хлопотное, чем выращивание столь любимой молекулярными биологами кишечной палочки. Как сообщает одно солидное руководство, гидры, например, могут иногда впадать в депрессию! Правда, причина такой депрессии не психологическая, а экологическая. Иногда гидр не устраивает состав воды, а чаще они чувствуют себя плохо из-за того, что их беспокоят паразитические инфузории. Поэтому нельзя назвать иначе как героическими усилия биохимиков из ФРГ Г. Шаллера и Г. Боденмюл- лера, которые за двенадцать лет накопили для исследований, о которых пойдет речь далее, 3 (три!) кг (килограмма!) гидр — то есть около миллиона особей. Вот некоторые нужные нам сведения об анатомии этих животных. Начнем с того, что головы как таковой у гидр нет: зоологи выделяют головной отдел, где расположены рот и щупальца. Далее идет туловищный отдел, переходящий в стебелек, которым гидра прикрепляется к водным растениям. Тело гидры образовано всего несколькими слоями клеток. Размножаться они могут как бесполым, так и половым путем. Важно, что у гидр хорошо развита способность к восстановлению, регенерации утраченных частей тела, в том числе и головного его отдела. Не случайно биологи считают гидр идеальной моделью для изучения морфогенеза. Уровень организации невысокий, морфология несложная, есть надежда узнать, что же происходит в клетках при восстановлении утраченной части тела. Итак, как же безголовой части тела гидры удается восполнить потерю головы? Давно известно, что немалую роль в регенерации играет относительно простое вещество — морфоген, которое носит название «индуктора, или активатора, головы». Если оторвать гидре голову, то через некоторое время в нервных клетках туловищного отдела начинается синтез морфо- гена. Под влиянием этого индуктора усиленно размножаются клетки, прилегающие к ране, часть неспециализированных клеток гидры при этом превращается в нервные. Конечный результат — полное восстановление головного отдела, регенерация гидры. Природа морфогена долгое время оставалась неизвестной, но недавно было показано, что его активность пропадает при обработке протеолитическими ферментами, разрушающими белки. Из этого был сделан вывод, что морфоген — вещество белковой природы. Морфоген проявляет свою активность при исключительно низких концентрациях — порядка 0,1 пикомоля. В одной гидре содержится не более 0,1 пикограмма этого вещества, а для химического анализа, при всей изощренности нынешней аналитической биохимии, необходимо иметь никак не менее десяти наномолей морфогена. Нужно было искать выход — кто знал, сколько драгоценного «материала для исследований», то бишь замороженных гидр, уйдет на отработку методов выделения и очистки морфогена? Поразмыслив, ученые этот выход нашли. Логика рассуждения была, по всей видимости, такой: не попытаться ли отработать метод на более крупных, но столь же просто устроенных животных? В роли дублеров испытали морских актиний, из того же типа кишечнополостных. В актиниях морфогена мало, и поэтому самая первая операция по его выделению была не по-лабораторному масштабна: из 200 килограммов актиний экстрагировали морфоген 400 литрами метанола. После концентрации экстракта принялись выделять искомый белок. Оставим в покое тонкости метода выделения и скажем сразу о результате: морфоген из актинии оказался пептидом, состоящим всего из одиннадцати аминокислот (рГлю-Про-Про-Гли-Гли-Сер-Лиз- Вал-Иле-Лей-Фен). Наладив метод, Шаллер и Боденмюллер смогли выделить морфоген и из гидр (что было, конечно, сложнее, так как исходного материала, при всем их старании, они смогли накопить гораздо меньше). Результат оказался тот 61
же: аминокислотная последовательность морфогена гидры не отличалась от структуры пептида, выделенного из актинии. Гидры и актинии — весьма дальние родственники на генеалогическом древе кишечнополостных. Совпадение структур морфогена говорило поэтому об удивительной его эволюционной устойчивости. Ювелирную биохимическую работу по выделению морфогена сами авторы сравнивают с поисками иголки в стоге сена — вполне корректное сопоставление, если мы вспомним исходное количество материала и сопоставим с выходом искомого продукта. Из актиний получили всего 20 микрограммов пептида, а из гидр — 0,5 микрограмма. Вряд ли кто-нибудь стал бы заниматься обогащением столь же бедной радиевой руды. Для экономии места не будем вычислять процентное содержание морфогена в теле изученных кишечнополостных — уж очень много нулей придется писать после запятой. Степень очистки — в миллиард раз! Кроме методов биохимии в этом исследовании были использованы и изощренные способы биологического контроля за активностью выделяемого морфогена — иначе нельзя было следить за процессом очистки. Обычные методы белковой химии тут не годились. И только применив на последней стадии метод жидкостной хроматографии высокого давления и получив крохи вещества, авторы убедились, как они сами пишут (PNAS, 1981, № 11), что имеют дело не с духом, а с индивидуальным веществом. Финальная часть работы выдержана в лучших традициях биоорганической химии: структура пептида была подтверждена встречным синтезом биологически активного морфогена. Добавленный к среде обитания, синтетический морфоген резко ускорял образование головного отдела у обезглавленных гидр. Итак, удалось впервые выделить соединение, несущее в своей структуре команду: «Здесь быть голове!»,— которую понимают клетки гидры. Знакомство с результатами этой работы у любого эмбриолога должно вызвать зуд в руках: имея такой инструмент, многое можно сделать. На что же именно влияет морфоген, с какими веществами взаимодействует он в клетках гидры? По опыту работы с другими биологически активными соединениями можно сказать, что ответы на эти вопросы можно получить довольно быстро. Однако самое интересное — впереди. Надо будет выяснить, почему в результате этих взаимодействий начинается деление клеток, их специализация, почему у гидры отрастает голова. В этой работе много значило не только профессиональное мастерство ученых, но и их научное подвижничество. Путь к успеху был долгим, и не случайно, видимо, герои этой научной эпопеи перекочевали из Института имени Макса Планка в Тюбингене в Европейскую лабораторию молекулярной биологии, а завершали работу в Гейдельбергском университете. Видно, и в ФРГ недалекое научное начальство не склонно поддерживать исследования, не гарантирующие конкретного результата в ближайшем будущем. Но бывает ли большой успех без риска? Итак, получено еще одно доказательство важной роли малых полипептидов в основных процессах жизнедеятельности. Эти удивительные белки заведуют не только процессами морфогенеза. Многие полипептиды — это гормоны, важнейшая роль которых общеизвестна. Целый набор полипептидов выделен из мозга, причем здесь они выполняют поистине ключевые функции: получены пептиды сна, боли, страха. И это наводит вот на какие размышления. Сейчас все большую популярность завоевывает гипотеза о том, что сложные молекулы белков возникли в процессе эволюции путем слияния более коротких фрагментов, полипептидов. Так, например, всем известный белок коллаген состоит из повторяющихся коротких блоков с очень сходной структурой. Даже некоторые достаточно короткие полипептиды — гормоны возникли в ходе эволюции из еще более коротких пептидов. Примеры — гормон роста, пролактин, соматотропин. Известны некоторые белки — химеры, у них аминокислотные цепи образуют несколько разных активных центров. Доказано, что гены этих химерных белков образовались путем слияния генов более простых белков. Процесс эволюции таких белков был смоделирован методами генной инженерии: синтезированы гены-химеры, кодирующие синтез белков, у которых «хвост» заимствован у одного организма, а «голова» — у другого. Фантазию генных инженеров в этом опыте трудно недооценить: они объединили в одном гене фрагменты ДНК мыши и вируса, и этот ген заработал! Сегодня все большей популярностью пользуется гипотеза, по которой у первичных, просто устроенных организмов крупных белков не было, а все белковые функции исполнялись относительно низкомолекулярными пептидами. Не к этому ли эволюционному поколению белков относятся морфогены? Они управляют процессами, лежащими в самой основе жизни,— так зачем нужно им было менять строение, если основы оставались прежними? Ведь не случайно в ходе эволюции почти не менялась и структура некоторых белков, которые тоже выполняют особо важные функции, например гистонов, актинов, тубу- линов... 62
Животные в роли оракулов £«# w «Какая-то странная тишина распространилась в природе: даже легкий ветерок не колебал листья деревьев и верхушек травы; не было слышно ни пения птиц, ни крика животных: все будто замерло в ожидании чего-то страшного. Домашние животные,— лошади, коровы, собаки,— чуяли близость катастрофы и дрожали в ужасе; лошади не брали корм, их с трудом удерживали во дворах... коровы были «не в себе», как говорили казаки; а свиньи бросались со дворов. Накануне землетрясения во многие дома, в комнаты, через открытые окна влетали ласточки, воробьи, голуби, как бы подтверждая народную примету о близком несчастье в доме. Перепелки, бывшие у меня в комнате, говорит очевидец, в ночь на 28 мая были так беспокойны, как ни в одну из предшествующих ночей.» Так знаменитый географ прошлого И. В. Мушкетов описал вечер, предшествовавший катастрофе в далеком 1887 году, когда рухнул город Верный (Алма-Ата). Рано утром 28 мая раздался сильный подземный гул. Из 1799 городских домов после землетрясения уцелел лишь один. Множество людей было ранено или погибло. Убитых отпевали по нескольку десятков сразу. Эх, если бы люди правильно поняли заблаговременную тревогу животных! И перед грозным землетрясением 1948 года в Ашхабаде животные вел>4 себя необычно. За два дня до катастрофы старики туркмены заметили, что змеи и ящерицы ушли из нор. Незадолго перед тем как дрогнула земля, лошади Ашхабадского конезавода сорвались с привязи, вышибли ворота конюшен и разбежались. Собаки перед землетрясением либо скулили и жались к хозяевам, либо лаяли или пытались выманить людей из дому. Перед ночным разгулом стихии муравьи, захватив белые кукбл- ки, полезли наружу из своих подземелий. Лишь люди не чувствовали близость беды — кто-то читал, кто-то спал, кто-то дежурил на работе... Что загодя сообщает о несчастье змеям и муравьям, лошадям и собакам? Все ли животные предчувствуют беду? Есть ли среди них талантливые оракулы и бездари? Ведь панику в стаде или стае не только перед землетрясением, но и перед вроде бы безобидной для нас с вами грозой с ливнем может учинить и одна нервная особь, своего рода «экстрасенс». Доподлинно пока в этом никто не разобрался, хотя кое-что все же стало известным. И дальше в тексте будет куда больше вопросов, чем ответов. Вот, например, что выяснили в 1977 году сотрудники Калифорнийского университета. Спустя три дня после не очень сильного разгула стихии в 80 километрах от эпицентра они опросили местных жителей о поведении «братьев меньших» перед землетрясением. Лишь около трети владельцев животных что-либо заметили. Или //Эдди не обращали внимания на четвероногих и пернатых домочадцев, или животные не очень нервничали, но картина получилась вот такая. Конь арабской скаковой породы за три часа до подземных толчков начал изо всех сил лягать ограду стойла, и его 63
выпустили в открытый загон, но остальные лошади в конюшне вели себя как обычно. Некий доберман-пинчер льнул к хозяевам, надрывно лаял. А один из местных жителей был огорчен своими подопечными — его гуси начисто проморгали землетрясение. А может, гуси уразумели, что оно будет не сильное и волноваться ни к чему? И в довершение всего животных обеспокоили подземные неурядицы вроде бы только в одном конкретном месте, где геологи предполагают некие структурные аномалии в земной коре. Неужели перед небольшой встряской звери и птицы не очень-то переживают? Ведь как вопили и метались в клетках перед недавней страшной катастрофой в Скопле поголовно все обитатели зоопарка — от слона и бегемота до гиен и птиц! Какие сигналы посылала им пробуждающаяся земная твердь? Геофизики выяснили, что перед землетрясением с глубин к поверхности устремляется больше газообразного радона, нежели в спокойное время. Но вряд ли эманации радона улавливают звери и птицы. Впрочем, кто их знает. А может, они ощущают изменение электропроводности горных пород или некие флуктуации в местном электромагнитном поле? А вдруг они просто-напросто слушают голос недр: напряжения в земной тверди порождают мощные, но не слышимые людьми инфразвуки. Но если дело не в этом, а в каких-то вибрациях грунта, которые живые приборы регистрируют прежде, чем приборы на сейсмостанциях? Предполагать можно что угодно, но хотелось бы знать наверняка. Ведь организм животных способен принять сразу несколько сигналов грядущего бедствия, а это увеличивает надежность «прогноза». В самом деле, почему перед сильным землетрясением у берегов Японии на поверхность моря всплывают глубоководные рыбы? Почему жителей Явы об извержении вулкана 64 предупреждает королевская примула, вдруг распуская свои цветы? Почему перед извержением камчатского вулкана Безымянный в разгар зимы медведи вылезли из заснеженных берлог и ушли подальше от опасной горы, прежде чем она разъярилась? Неужто всем этим командуют вибрации или инфразвук? Цветок-то ведь не медведь, которого будит шум. Нет ли еще неких, пока неведомых нам сигналов? Жаль, что цветы, медведи и глубоководные рыбы сами об этом не рассказывают. У рыб кроме высокочувствительного резонатора колебаний — пузыря имеется малопонятный пока орган, так называемая боковая линия (у некоторых две линии — верхняя и нижняя). Чаще всего это желобок, тянущийся вдоль скромной фигурки кильки или многопудовой рыбины-толстухи. Желобок усеян электрорецепторами, работа которых меняется в зависимости от внешней обстановки. Так что и тощая килька чувствует внешние электротоки. Однако не только электричество волнует обладателей чешуи — боковая линия словно микрофон настроена на прием низкочастотных колебаний воды. Может, медленные, тягучие колебания дна или инфразвук и сиг* налят глубоководным рыбам, что неспокойно будет как раз у дна? Конечно, не только земле- и моретрясения выводят рыб из себя. Перемены погоды тоже портят им настроение. В воде всегда мокро, и посему они вряд ли боятся дождя. Скорее всего им на нервы, а вернее, на боковую линию, пузырь или жабры действуют перепады атмосферного давления. Пишут, что некоторые ушлые рыбины словно лунатики меняют свое поведение даже в зависимости от фаз Луны, а эти фазы тоже как-то влияют на погоду. Например, статистический анализ данных 108 американских метеостанций показал, что максимальная частота гроз приходится на вторые сутки после полнолуния. Но давайте о рыбьем лунатизме распространяться не будем, тем более что ночью даже в полнолуние под водой плохо видно, и серебристых лунатиков, если они есть, все равно не разглядишь. Когда говорят, что рыба плещется к дождю, ничего странного в этом нет. Перед дождем растет влажность воздуха и на крылышках насекомых появляются крошечные капельки влаги. Бывшие невесомыми прозрачные крылья теперь словно гири притягивают букашек к земле и воде. Рыбы и выпрыгивают за потяжелевшими летунами, которые один за другим исчезают в их ртах. А ведь бывает и так, что вроде бы ни с того ни с сего вдруг кончается клев или начинает- Стройный ряд точек на чешуе карпов — это и есть боковая линия» с помощью которой рыбы могут узнавать об электромагнитных н прочих изменениях в окружающей среде. От каждой точки, представляющей собой крохотное отверстие, внутрь к органам чувств идет тоненькая трубочка
ся страшенный жор. Почему, скажем, лежебока сом, которого букашки не интересуют, перед дождем расстается с любимым донным илом и поднимается на поверхность? Вот как об этом писал наш замечательный натуралист Л. П. Сабанеев: «В большинстве случаев появление сомов днем предвещает ненастье, грозу или перемену погоды... Особенное беспокойство сом выказывает во время грозы и перед ее началом. В это время он уже не может лежать спокойно на дне, а держится верхних слоев, совершенно бесцельно плавая взад и вперед по своей яме; в ночную грозу он плавает всю ночь и в такую пору поднимаются со дна омута даже самые древние его обитатели, самые крупные великаны сомовьего царства, олицетворяющие водяных. Действительно, они поднимают такую возню, что трудно приписать ее рыбе». Что же выводит сомов из себя и заставляет метаться? Давайте порассуждаем. И начнем с выяснения того, в какую погоду нам самим легче дышится? Ответ на этот немаловажный вопрос можно найти в публикациях сотрудницы Института курортологии и физиотерапии В. Ф. Овчаровой. И нам, и животным хорошо тогда, когда в воздухе много кислорода. Например, у коров даже возрастают удои. Почему-то принято думать, будто в воздухе всюду и всегда кислорода 21 %. Но если посмотреть в корень, а не на эти примелькавшиеся проценты, то есть посмотреть на плотность кислорода (плотность киселя больше, чем плотность жиденького чая, простите за неуклюжий, но наглядный пример), то мы с вами увидим нечто важное. Зимой где-нибудь в Подмосковье в ясный морозец легко дышится — плотность воздуха и соответственно плотность кислорода в полтора раза больше, нежели в жаркий влажный летний день, когда так тяжко. Еще бы, организму отнюдь не все равно, сколько кислорода вобрал в себя кубометр воздуха — 240 или 340 граммов! Кислород — непоседа. Весной и осенью кубометр воздуха за какие-то сутки может потерять 25 граммов кислорода. Представляете, как бунтует тело — легкие, сердце, кровь, всякие там печенки... И более скромные погодные передряги не проходят бесследно. Ощущение удушья, ломота в суставах, боли в сердце донимают нездоровых людей, если температура воздуха подскочит на 5—10 градусов, а атмосферное давление вдруг упадет всего на 10—15 мм ртутного столба. Переменчивое давление воздуха имеет отношение и к вывихам суставов, ибо именно атмосфера прижимает друг к другу наши и звериные кости. При пониженном давлении можно вывихнуть ногу или лапу, даже не сильно оступившись. Поскольку разговорами о погоде издавна принято развлекать друг друга, да- Воэдушные полости костей птиц (в данном случае плечевая кость орла) обмениваются воздухом не только с так называемыми воздушными мешками, но порой даже с пустотами в кончиках пальцев. Не может ли эта сложнейшая система играть роль чувствительного барометра? вайте еще чуть поразвлекаемся. Правда, кое-кому придется взгрустнуть. Биоклиматологи пишут, что прохождение холодного атмосферного фронта может подстегнуть возбудимость нервной системы, может способствовать судорогам, спазмам сосудов, росту артериального давления... Теплый фронт, слава богу, действует противоположно, но и он не всех убаюкивает — кое у кого усиливаются аллергические реакции и боли от тлеющих в организме воспалительных процессов. Нечто подобное должны испытывать и теплокровные животные; вряд ли это безразлично и для холоднокровных божьих тварей. Для дальнейших рассуждений нам хватит этих фактов, хотя действительность неимоверно сложнее: падает давление — из почвы в воздух уходит больше метана и углекислоты, а растения насыщают округу своими летучими фитонцидами. И прочая, и прочая... Те, кого врачи именуют лицами с повышенной общей реактивностью, неважно себя чувствуют уже за день-два до прихода атмосферного фронта. Предполагают, будто человеческая нервная система откликается на изменения электромагнитных колебаний в атмосфере, которые, извечно предшествуя смене погоды, могли стать безусловными раздражителями. И такой любопытный факт: перед сменой погоды, в особености перед грозой, увеличивается электропроводность тех крохотных участков нашей кожи, которые называют точками иглоукалывания. А такие точки есть и у слона, и у пиявки, и даже на листике расте- 3 «Химия и жизнь» № 4* 65
ния. Не эти ли точки наряду с чем-то другим сообщают о грядущих переменах? Нам же пора вернуться к лежебоке сому, который перед ненастьем расстался с любимым дном и плавает поверху. Что его выгнало с насиженного места? Электромагнитные импульсы в атмосфере или изменения кислородного баланса вода — воздух? Кто его знает. Во всяком случае, без кислорода сому лихо, и если река словно проколотая камера вдруг начинает отдавать кислород в воздух, навряд ли усидишь на месте. Где же истина? Сом-то всплывает прежде, чем вода теряет кислород. Не применима ли к рыбе безусловная реактивность нервной системы, с которой мы только что расстались? Но как тогда быть с пиявками, которым по части органов чувств и нервной системы до сома далеко-далеко. И тем не менее пиявки перед непогодой тоже меняют свои привычки. Но бог с ними, с рыбами и пиявками. Птицы в качестве оракулов им не уступят, а то и превзойдут. Вот, как ныне модно выражаться, информация к размышлению. Речь про всем известного черного стрижа. Он, по-моему, птица из птиц: ест, пьет, собирает материал для гнезда и даже купается во время полета. Однако не это самое удивительное. Но давайте по порядку. Начнем с того, что весенний прилет стрижей — наинадежнейший сигнал воцарения теплой погоды. У орнитологов в ходу даже поговорка: мол, стрижи прилетают на спине циклона. И надо же — на этой спине ездят самые быстрые птицы, со скоростью полета 160 километров в час. В средних широтах и севернее, там, где стрижи занимаются продолжением своего рода, летом бывают промозглые мокрые дни. В такую погоду бесполезно ловить насекомых. Стрижи это усвоили крепко — голод не тетка. Вот мы и подобрались к главному, к ошеломляющему открытию финских орнитологов. Черные стрижи словно по команде сверху перед приходом дождливых циклонов из Северной Атлантики скопом покидают места, где будет ненастье, которое заставит приземлиться букашек, и отправляются туда, где с голоду крылья не протянешь. И самое невероятное то, что тщедушные, еще неоперившиеся птенцы стрижей, которых родители бросили мокнуть под дождем, каким-то образом узнают, что на время осиротели. Но ничуть не печалятся — тут же снижают температуру тела до 20° и впадают в нечто вроде спячки. В этаком холодном оцепенении они без вреда для себя могут пробыть 10—12 дней. Едва явятся пернатые родители, оцепенения как не бывало — подавай еду! И родители трудятся, не покладая крыльев. Например, в Ленинграде у них 19-часовой рабочий день. И как тут не сказать, что предчувствие погоды для стрижей — вопрос жизни и смерти вида, а не только особи. А сейчас вспомним слова Горького: «Чайки стонут перед бурей,— стонут, мечутся над морем и на дно его готовы спрятать ужас свой пред бурей». Если разбирать эту фразу буквоедски, то чайки перед бурей предпочитают пищать на берегу, а не над набирающими силу волнами. Садятся же на воду и плавают они перед хорошей погодой, что, впрочем, легко объяснить: над морем слабеют восходящие токи воздуха и чаек плохо держат узкие крылья. А вот почему они «стонут перед бурей»? Что помогает стрижам, кстати, очень болтливым птицам, неизменно повизгивающим в полете, вовремя уйти от непогоды? Что ими командует? А может, их что-то беспокоит? Не раскалывается ли у пернатых голова? Ведь именно в мышечной ткани головы некоторых птиц в 1979 году нашли микроскопические, но самые настоящие кристаллы магнетита, которые должны реагировать на электрические возмущения в атмосфере. Не поэтому ли иволга перед ненастьем меняет свою мелодичную песню на вопль драной кошки? Не кристаллики ли повинны в том, что перед дождем истошно кричат галки, а вороны, усевшись против ветра, громко каркают? Если же голова не болит, то не ломит ли кости? Ведь птичий скелет полый, и косточки, наверно, чувствуют перепады атмосферного давления. А может быть, погодная лихоманка в полном смысле слова давит на птичьи нервы? Голые концы перьев, так называемые очины, глубоко сидят в коже прямо над нервными окончаниями. Полое .же перо — все равно что барометр- анероид. И может, не только анероид, а еще и чуткий гигрометр, скрупулезно меряющий влажность воздуха. Справедливости ради надо сказать, что много пернатых поступают отнюдь не как вороны, иволги или чайки — перед дождем замолкают и не суетятся. Даже кукушки не слышно. Она покрикивает как раз перед хорошей погодой. Впрочем, и соловей напрягает голосовые связки тоже перед погожим днем, а уж его с кукушкой не спутаешь. Перечислять такого рода оракулов долго и утомительно. И не лучше ли нам обратиться к сверхдолгосрочным прогнозам? Но прежде стоит упомянуть хотя бы об одном насекомом. Перед хорошим, теплым днем кузнечики прямо-таки надрываются. Никакого разумного объяснения приступам шумового энтузиазма пока нет. Увы, в тексте и далее придется громоздить вопрос за вопросом. Ничего не поделаешь — обстоятельное изучение всего этого еще впереди. Чтобы узнать погоду на завтра, не обязательно раздобывать кузнечика или следить за сомом.- Можно проконсультироваться и у растений: скажем, папоротник- орляк смело встречает ненастье — расправляет свои большущие листья, а перед теп- 66
лой сухой погодой скручивает их книзу. Еще проще заглянуть в газету или послушать радио. Но, увы, газеты, радио и телевидение пока не сообщают о погоде следующего сезона или года. А это волнует не только отпускников или огородников. Сезонные пертурбации чрезвычайно важны для животных. Например, бурная весна грозит им потопом. Здесь на роль оракулов претендуют кроты, медведи, утки... Кроты умудряются заранее узнать, насколько разольется река, и свои подземные сооружения возводят выше того уровня, до которого в половодье доберете я вода. И медведи еще с осени беспокоятся о весне. Косолапые властелины лесов залегают в берлоги на высоких местах, чтобы обильные талые воды не подмочили им бока, а если воды будет немного, медведи спят и в низинах. Возле Барнаула утки по весне устраивают гнезда только на высоком левом берегу Оби, если низкий правый берег будет затоплен. И мыши могут поучить нас уму-разуму, хотя они частенько и не чают дожить до весны: если серенькие хвостатые комочки живут внизу копен, осень будет сухая- пресухая. Советоваться с мышами охотников мало. Не лучше ли присмотреться к пчелам? Если они осенью старательно заделывают воском леток, оставляя в нем лишь маленькую дырочку, следует ждать зиму с трескучими морозами. Если же такого рода строительный зуд пчел не обуревает, ждите зимней слякоти. Еще четче, детальнее пророчество зловредной личинки майского хруща, которая в земле терзает корни растений. Если личинка совсем белая — следует ждать крепких морозов; когда ее тельце отдает голубизной — зима будет теплая; а если голубеет лишь задний конец — сильные морозы ударят только в начале зимы. Объяснений этой причудливой и закономерной игре красок на теле подземного оракула пока нет. Да разве только это непонятно? Загадок — сундук. Почему куры перед теплой зимой линяют раньше обычного? Почему обильный урожай рябины предвещает суровую зиму? Почему тонкая кожура на луковице к гнилой зиме, а грубая — к морозам? Впрочем, на кожуре луковицы могли отразиться летние погоды. И если справедливо мнение, будто зима лето строит, то, наверное, и наоборот — лето — фундамент зимы. Никуда ведь не деться от такого правила: зимнее тепло — летний холод. И впрямь, среднегодовая температура — штука сверхустойчивая, и после теплой зимы упорно следует гнилое лето. Ведь многолетнюю среднегодовую температуру диктует тепловой баланс планеты, приход солнечного тепла, распределение суши и моря и прочие долговременные причины, не подверженные сиюминутным изменениям. Стоит запомнить и «железную примету» про иней. Если зимой много инея, то летом трава частенько будет сверкать капельками росы, что, как известно, вернейший спутник благодати. И еще две взаимосвязи из великого множества, подмеченных на Руси. Ежели весной ольха успеет раньше березы листочки распустить, лето пропало, зато, когда в средней полосе «на Пахома» B8 мая) стоит тепло, лето будет ласковым, не хмурым. Но мы опять отвлеклись, забыли про животных, про их пророчества. Впрочем, и эти хваленые оракулы иногда ошибаются. Вот подтверждение. Правда, здесь речь пойдет не о землетрясениях и не о прохождении атмосферного фронта, а скорее об ошибке «чувства времени» при смене сезонов года. В 1947 году в «Известиях Географического общества СССР» доктор биологических наук В. С. Бажанов описал весьма печальную историю. Тюлени в погоне за рыбой уплывают аж в верховья камчатской реки Пенжина. Сытная жизнь усыпляет тюленью бдительность, и за много километров от моря их иногда застают морозы с заторами речного льда. И лишь тогда тюлени, попавшие впросак, вспоминают о своих навигационных и прогнозных возможностях. Так это или иначе, но обитатели моря карабкаются на берег в том месте реки, где русло поворачивает под прямым углом. Толстяки хотят спрямить себе мучительный путь, который они могут преодолеть только по-пластунски, отталкиваясь ластами. Какое-то неведомое чувство правильно подсказывает им — так ближе. Но это чувство почему-то не сообщает, что на пути встанет горный хребет и ластоногим суждено замерзнуть у его подножия. Предвидение ведет к гибели. Что на это сказать? Наверное, тюленям не надо лезть не в свои сани, не надо заползать в чужую экологическую нишу. Ибо предвестники ледостава в море и реке не очень-то одинаковы. Арктические дельфины, которых зоологи называют белухами, удачливее тюленей. В Карском море они трезво оценивают ледовую обстановку и не боятся втискивать свое шестиметровое тело в узкую трещину между льдинами. Если белухи полезли в щель, будьте уверены — ветер вскоре переменится и трещина превратится в полынью. И не пожелать ли на этом попутного ветра всем земным тварям? И не стоит ли подумать о том, чтобы кое-где на метео- и сейсмических станциях завести зооуголки, дабы сверять показания приборов с поведением «братьев меньших»? Не станут ли прогнозы точнее? С. СТАРИКОВИЧ 3* 67
ас А •г ^ tt ><*: IW * V S-Ш JWW7 Снова об акселерации А. М. КОНОНОВ, Ю. А. ЕРШОВ, 1-й Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова Явлением акселерации интересуются от мала до велика. И заметка Л. С. Найды «Алюминий — причина акселерации?» («Химия и жизнь», № 7, 1980) не прошла незамеченной. По поводу акселерации решили высказаться и мы, тем более что на наш взгляд «алюминиевая гипотеза» не очень-то правомерна. И вот по каким причинам. Из любых ста атомов земной коры 5—6 приходится на алюминий. И люди волей-неволей во все времена тесно соприкасались с этим элементом. А его содержание в продуктах питания скорее всего было на протяжении веков более или менее постоянным. Правда, ныне количество алюминия в рационе серьезно колеблется в зависимости от способа приготовления пищи и применяемой посуды. В таком весьма компетентном пособии, как «Человек. Медико-биологические данные» (М., 1977), сказано, что в организм людей с обычным пищевым рационом ежедневно в среднем поступает 45 мг алюминия (максимально 135 мг в сутки). И практически весь этот алюминий быстро выделяется из организма с фекалиями. То есть наше тело усваивает лишь ничтожную часть потребляемого алюминия. В растениях концентрация алюминия в десятки раз больше, чем в теле живот- КГ ных. Человек же, потребляя преимущественно растительную пищу, во все времена усваивал лишь малую толику алюминия. К тому же алюминий не накапливается в организме с возрастом, разве что в легких. Более того, и другие широко распространенные в земной коре элементы пребывают в нашем организме приблизительно на одном уровне. Так, проведенные в 1-м ММИ им. И. М. Сеченова исследования показали, что содержание стронция в костной ткани практически не зависит ни от места* проживания, ни от диеты (за исключением некоторых биогеохимических провинций с ненормально высоким содержанием стронция и бария по сравнению с кальцием). Если искать причину акселерации в воздействии на людей какого-нибудь химического элемента, пожалуй, целесообразнее обратить внимание на то, что в последние десятилетия из-за бурного развития промышленности повсеместно стал нарастать избыток цинка, меди, кадмия, ртути, олова, свинца, ванадия, хрома, молибдена, марганца, кобальта, никеля, мышьяка, селена... Все они могут влиять на развитие самых разных живых существ, в том числе и человека. Например, карликовость — это одно из проявлений недостатка цинка в рационе человека. Из-за нехватки цинка задерживается не только рост, но и половое развитие. Из приведенного выше перечня химических элементов надо особо выделить кадмий, ртуть и свинец — вредоносные металлы, накапливающиеся в телах животных и человека. Давайте здесь поговорим лишь о свинце. Его содержание в земной коре немногим отличается от содержания та- 68
кой редкости, как германий. Залегает крайне неравномерно — концентрируется в месторождениях. И поначалу контакты людей с ним были отнюдь не повсеместны. Но в XX веке из-за резкого увеличения производства свинца он был рассеян буквально по всей биосфере. Полагают, что в нашем веке потребление свинца человеком с пищей и атмосферным воздухом по сравнению с до индустриальным периодом возросло в среднем в 100 раз. Причем в городах в большей степени, чем в сельской местности. В наших организмах свинец циркулирует гораздо активней, чем алюминий. Так, по данным Всемирной организации здравоохранения, из желудочно-кишечного тракта в кровь переходит 5—10% свинца, из легких — до 35%. По сведениям советских исследователей, всасывание свинца из желудочно-кишечного тракта может достигать 18%, а у некоторых людей — даже 50%. Львиная его доля накапливается в костной ткани — этаком своеобразном депо. О нынешних масштабах воздействия свинца на человека можно судить хотя бы по тому факту, что, например, в костях современных американцев в среднем свинца в 500 раз больше, чем у людей до индустриального периода. Особенно легко свинец усваивается детьми. Дети же городов и мест с интенсивным автомобильным движением в большей степени подвержены воздействию свинца, чем взрослые, хотя бы потому, что больше времени проводят на воздухе. Более полувека назад было замечено, что свинец в молодом организме депонируется преимущественно в так называемых ме- тафизах костей, быстро растущих в длину. Это явление хорошо изучено клинически и рентгенологически. Свинец локализуется именно в тех костях и тех местах, рост которых в молодом возрасте особенно быстр: в дистальном конце бедра и костях предплечья, у обоих концов малой и большой берцовых костей и голени, проксимальном конце плеча, передних концах средних шести ребер... В медицинской литературе особо оговорено, что накапливающийся в молодых костях свинец способствует их «толчкообразному» росту в длину. Конечно, свинец лишь подталкивает рост. Сам же рост скелета, естественно, идет с помощью гидроксиапатита кальция — основного строительного материала нашего тела. И возможен этот рост лишь при полноценном питании и достаточном потреблении кальция, фосфора и витаминов. К. Чуваков в своей работе «О влиянии свинцовой интоксикации на строение костного скелета» пишет, что все обследованные им «свинцевики», которые хорошо питались, были роста выше среднего или высокими. Иначе говоря, они были акселерантами. Правда, избыточное поступление свинца в организм человека приводит и к негативным последствиям — анемии, нервным расстройствам... Пожалуй, главные точки атаки свинца — это нарушения синтеза гема и синтеза глобина в организме.' Пагубное воздействие свинца на синтез гема, в частности, проявляется в подавлении дегидратации дельта-аминолевулиновой кислоты (АЛК), ибо свинец ингибирует специфический фермент — дегидратазу АЛК. Избыточное выделение АЛК из организма начинается при концентрации свинца в крови 2 • Ю-3 ммоль/л (среднее содержание — 1,27 - 10-3 ммоль/л). Эти цифры очень близки и свидетельствуют о реальной опасности свинцовой интоксикации у некоторых людей, даже не связанных с производством свинца. Особенно опасен свинец для детей — у них в крови падает содержание гемоглобина. Рискуют и курильщики, поскольку в их крови концентрация свинца в несколько раз выше, чем у некурящих людей, хотя в табаке немного этого тяжелого металла. В чем тут дело — пока неясно. Кроме дегидратазы АЛК свинец подавляет и другие ферменты, замедляет биохимическое развитие мозга, нарушает функцию почек. Но несмотря на все эти беды, свинец все же способен ускорять рост костей и тем самым способствует акселерации. В ФРГ даже пробовали ускорять срастание переломов костей, давая пострадавшим строго определенные микроколичества свинцовых солей. В местах с повышенным содержанием свинца в* атмосфере — крупных городах и промышленных районах — концентрация свинца в воздухе может быть в десятки раз выше, чем в традиционно сельской местности. И не потому ли молодое поколение горожан, особенно в северном полушарии, становится все выше и выше? Глобальное свинцовое загрязнение может вызвать акселерацию и в животном мире, вернее, у тех животных, которые хорошо питаются. Печать, в частности, сообщила об увеличении размеров сельди, обитающей в северных широтах, где концентрация свинца в водах наиболее высока. Конечно же, в животном мире акселерация будет менее заметна потому, что хозяйственная деятельность людей уменьшает численность живых существ и ухудшает условия их жизни. Мы согласны с выводом автора статьи «Алюминий — причина акселерации?» о том, что акселерация, наверное, скоро замедлится. Если наша гипотеза правильна, это может случиться потому, что во всем мире ныне принимаются природоохранные меры, и еще потому, что свинца на Земле немного. При современных темпах использования свинца его будто бы хватит приблизительно на 25 лет. В общем, поживем — увидим. 69
Светлая память облученных кристаллов: лиолюминесценция Кандидат химических наук Ю. Э. АВОТИНЬШ. В. Э. АВОТИНЬШ При растворении кристаллов, подвергнутых действию ионизирующей радиации и запасших избыток энергии в виде дефектов структуры, возникает люминесценция особого вида — так называемая лиолюминесценция (от греч. «лио» — «растворять»). В последние годы это явление привлекает все большее внимание исследователей и может представить интерес не только для науки, но и для практики. ТРИ РОЖДЕНИЯ ОДНОГО ОТКРЫТИЯ История науки полна печальных примеров такого рода: сразу же после открытия новое явление не привлекает к себе внимания, постепенно забывается, потом 70 открывается вновь уже другими учеными и лишь после этого получает признание. В этом отношении лиолюминесценции особенно не повезло: это явление открывали дважды и дважды забывали, и, лишь будучи открытым в третий раз, оно стало достоянием научной общественности. В 1895 году немецкие ученые Э. Виде- ман и Г. Шмидт опубликовали работу, в которой сообщали о полученных ими результатах изучения люминесценции кристаллических веществ под действием рентгеновского излучения. В этой работе упоминалось, в частности, и о том, что при растворении облученных кристаллов гало- генидов щелочных металлов интенсивность их свечения заметно повышалась. Именно эти авторы и назвали обнаруженное ими явление лиолюминесценцией. Но в те годы сделанное наблюдение казалось второстепенным, малозначительным, не вызвало особого интереса и было вскоре забыто. Более чем полвека спустя, когда ионизирующие излучения стали находить все более широкое практическое применение, возникла необходимость в создании надежных методов дозиметрии; при этом, естественно, вновь повысился интерес к изучению различных видов люминесценции. В частности, был создан метод дозиметрии, основанный на регистрации люминесценции облученных кристаллов, вызванной последующим повышением
температуры, так называемой термолюминесценции. В 1959—1960 гг. скандинавские ученые Г. Анстром и Т. Вестермарк, занимавшиеся изучением продуктов превращений радиационных дефектов кристаллической решетки в химически активные частицы, вновь обратили внимание на то, что растворение облученных порошков часто сопровождается испусканием света, причем интенсивность свечения возрастает с увеличением дозы ионизирующего излучения, поглощенной твердым веществом, что позволило авторам рекомендовать использовать явление для дозиметрии; однако и эта работа прошла незамеченной. Но вот, начиная с 1970 г., индийский ученый X. Арникар стал публиковать одно за другим сообщения о том, что им открыто новое явление — возникновение свечения при растворении в воде... облученных кристаллических галогенидов щелочных металлов. Это явление было сначала предложено называть аквалюминесцен- цией, а потом, когда выяснилось, что свечение возникает и при использовании неводных растворителей,— сольволюминес- ценцией. И лишь в середине 70-х годов в научной литературе стали приводить ссылки на работу Видемана и Шмидта, и теперь большинство исследователей используют термин «л ио люминесценция», предложенный первооткрывателями явления. ПРАВИЛА РАСТВОРЕНИЯ Первые эксперименты носили чисто качественный характер, и поэтому их методике не уделяли особого внимания: в самом деле, какие, казалось бы, тонкости могут быть в таком простом и всем известном деле, как растворение? Исследователи брали образец облученного вещества и помещали его в растворитель или, наоборот, приливали растворитель к облученному веществу и наблюдали возникающее при этом свечение. Но как только интенсивность свечения стали измерять с помощью фотоэлектрических устройств, началось что-то непонятное: количественные данные, получаемые в разных лабораториях даже с использованием однотипных установок, часто оказывались различными. Более того, порой случалось так, что даже в одной лаборатории при работе на одной установке разные экспериментаторы получали разные результаты... В нашей стране исследования лио- люминесценции были начаты в конце 60-х годов; первыми в эту работу включились сотрудники химического факультета Латвийского государственного университете им. П. Стучки. Эти работы велись в тесном контакте с Институтом физики АН Латвийской ССР, Московским государственным университетом им. М. В. Ломоносова, Рижским медицинским институтом. При этом именно латвийским ученым удалось получить интереснейшие результаты, усовершенствовав экспериментальную методику, добившись строгой воспроизводимости результатов. Дело в том, что при работе с порошками практически невозможно добиться строго постоянной (да и вообще определенной) скорости растворения вещества. И коль скоро растворение порождает процессы, ведущие к свечению, было логично предположить, что именно неконтролируемый характер этого процесса и ведет к нестабильности результатов измерений. Чтобы растворение облученных образцов происходило со строго контролируемой скоростью, их было предложено изготовлять в виде монолитных дисков; при вращении такого диска в кювете с растворителем интенсивность свечения оказывается строго постоянной и хорошо воспроизводится от опыта к опыту. Использование такой методики и позволило узнать много нового о механизме лио- люминесценции и на этой основе найти ей практическое приложение. ЯВЛЕНИЕ С ТЫСЯЧЬЮ ЛИЦ Из самых общих соображений можно было предположить, что при растворении предварительно облученного кристалла накопившиеся в нем дефекты структуры приводят к возникновению химически активных-частиц, дальнейшие превращения которых протекают с испусканием световых квантов. Именно так долгое время и объясняли механизм лиолюминесценции. Однако на поверку получилось, что такая модель, привлекательная своей простотой, была способна объяснить далеко не все экспериментальные факты. И поэтому разные исследователи предлагали для объяснения эффекта лиолюминесценции свои модели, объясняя с их помощью то, что не удавалось объяснять другим. Моделей было много, но ни одна из них не была в состоянии объяснить всю гамму экспериментальных фактов... Причина возникновения множества теоретических истолкований одного и того же явления заключалась в том, что исследователи пытались объяснить лио- люминесценцию непременно одной-един- ственной реакцией, независимо от условий эксперимента. А что если такой универсальной схемы не существует вообще? Ведь может быть и так, что люминесценция возникает в ходе целого комплекса процессов, протекающих как параллельно, так и последовательно, и в зависимости от конкретных условий основной вклад в возникновение свечения может давать либо тот, либо другой процесс. Именно эта точка зрения и оказалась наиболее плодотворной. К настоящему времени лиолюминес- 71
ценция изучена на примере более ста твердых веществ — оксидов, кислородсодержащих солей, твердых органических веществ. Однако классическим объектом исследований остались галогениды щелочных металлов, поскольку у них наиболее изучены физические и химические свойства радиационных дефектов. Все дефекты структуры, возникающие при действии на кристалл ионизирующей радиации, подразделяются на электронные, или восстанавливающие, и дырочные, или окисляющие. Если дефекты обладают избытком энергии порядка 0,1 эВ, они оказываются в возбужденном состоянии и способны вступать друг с другом в реакции рекомбинации, протекающие во всем объеме твердого тела. Иногда эти процессы протекают уже при комнатной температуре, и облучение кристаллического образца сопровождается более или менее длительным послесвечением; иногда же рекомбинация идет лишь при нагревании облученного образца. А теперь представим себе, что облученный кристалл, в котором содержатся дефекты, устойчивые при комнатной температуре, вступает в соприкосновение с растворителем. На глубинные слои крастал- ла взаимодействие с молекулами растворителя не окажет никакого влияния, и здесь будут происходить те же процессы, что приводят и к обычному послесвечению. Но на приповерхностный слой кристалла толщиной около 10 нм молекулы растворителя уже окажут возмущающее влияние, в результате чего в "испускании световых квантов начнут принимать участие более стабильные радиационные дефекты, которые не способны высвечиваться в объеме твердого тела. Такая лио- люминесценция, обусловленная контактом с растворителем, но протекающая в твердой фазе, называется твердофазной. В слое кристалла, удаленном от границы раздела фаз не более чем на 1 нм, начинается сольватация. Здесь уже возможны более разнообразные процессы взаимодействия частиц твердой и жидкой фаз; многие из этих процессов тоже сопровождаются рождением света. В тонком слое растворителя, вплотную примыкающем к границе раздела фаз, происходит основная часть реакций с участием коротко- живущих продуктов трансформации радиационных дефектов. И наконец, в объеме растворителя, вдали от поверхности растворяющегося кристалла, протекают химические реакции между активными частицами, не успевшими ранее сбросить избыток запасенной энергии. Известны даже случаи, когда люминесценция возникает в растворе спустя несколько минут после растворения облученного кристалла; это явление принято называть пост-эффектом. К настоящему времени удалось выявить семь различных процессов, протекающих при растворении облученных кристаллов и способных приводить к возникновению люминесценции. В зависимости от конкретных условий тот или иной процесс оказывается преобладающим и определяет все экспериментально наблюдаемые особенности явления. Если же при этом начинают протекать одновременно несколько параллельных или последовательных (или параллельно-последовательных) процессов, картина усложняется еще более. ИНФОРМАЦИЯ ИЗ РАСТВОРА Что может конкретно дать регистрация света, испускаемого облученными кристаллами при растворении? Поскольку виновниками лиолюминес- ценции служат нарушения структуры кристаллической решетки, это явление позволяет определять концентрацию радиационных дефектов в твердых телах, а также получать новые сведения о свойствах как самих дефектов, так и твердого тела, в котором они образуются. В этом случае в ходе экспериментов варьируется только доза радиации, для растворения используется один и тот же растворитель и сам процесс ведут в строго контролируемых условиях. До недавнего времени не существовало метода, позволяющего непосредственно определять стабильность радиационных дефектов. Но если доза радиации мала, дефекты оказываются неустойчивыми и люминесценция образца определяется преимущественно процессами, протекающими только в твердой фазе,— в этом случае при растворении образца характер излучения не изменяется и на него не влияют ни природа растворителя, ни условия эксперимента. Если же доза радиации велика, дефекты стабилизируются и преобладающим процессом оказывается гетерофазная люминесценция, существенно зависящая от условий опыта. Следовательно, в зависимости от степени стабилизации дефектов структуры, то есть в зависимости от дозы радиации, люминесценция будет по-разному зависеть от усдовий растворения облученного образца. Основное достоинство люминесцентной дозиметрии состоит в том, что она дает хорошие результаты при больших дозах облучения, что позволяет использовать ее для изучения радиационного повреждения материалов. Кроме того, этот метод позволяет определять распределение радиационных дефектов по глубине кристал-^. ла с разрешающей способностью около 100 нм. Ни один из других методов исследования не дает столь высокого разрешения. Если сравнивать между собой люминесценцию, возникающую при растворении в разных растворителях одних и тех же кристаллов, получивших одну и ту же дозу радиации, то становится возможным 72
Схема основных процессов, предшествующих возникновению свечения при растворении в воде кристаллов гало ген н до в щелочных металлов: F — электрон, локализованный в анионной вакансии кристалла (F-центр); V2 - центр с окисляющими свойствами, например С13 в кристалле NaCI (У2-центр); е^ — гидратированный электрон; Х3 — гидратированный продукт трансформации дырочных продуктов; Ьфд и LXM — флуоресцентные и соответственно хемилюминесиентные добавки к растворителю изучать свойства растворителя. Например, вещества, взаимодействующие с продуктами трансформации электронных дефектов, приводят в зависимости от концентрации либо к тушению люминесценции, либо к ее усилению; вещества же, реагирующие с продуктами трансформации дырочных дефектов, всегда приводят к тушению люминесценции. Этот метод оказывается весьма чувствительным и может быть использован, например, для определения загрязненности водоемов теми или иными соединениями. Лиолюминесценция была открыта при попытках создать новый метод дозиметрии; по сути дела, решению этой задачи были посвящены и все последующие исследования. Что было конкретно достигнуто в этом направлении? Многие твердые органические вещества оказались способными, как и неорганические кристаллы, накапливать радиационные дефекты и давать о них знать при растворении. Это позволяет создать тканеэквивалентный дозиметр, чувствительный к излучению быстрых нейтронов. Самое поразительное, что лиолюминесцентным методом можно определить дозу радиации, полученную человеком даже в том случае, если в момент облучения он не имел при себе дозиметра. Для этого в качестве растворяемого вещества можно использовать волосы или ногти пострадавшего или же его личные вещи — одежду, ботинки. При этом для выполнения лиолюминесцентных измерений достаточно ничтожных количеств вещества — несколько сотых долей грамма. Эта статья написана на основе литературных данных и немалого личного опыта авторов, занимающихся исследованием этого явления. Можем уверенно утверждать, что лиолюминесценция позволяет получать уникальную научную информацию и имеет ценные практические приложения. Но поскольку теория лиолюми- несценции создана лишь в последние годы и лишь совсем недавно была разработана стандартная методика исследований, об этом явлении знал только узкий круг специалистов. Надеемся, что предлагаемая статья будет способствовать большей известности метода. ЧТО ЧИТАТЬ О ЛИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ Стоунхем А. М. Теория дефектов в твердых телах. М.: Мир, 1978. Авотиныи Ю. Э. и др. Известия АН Лат .ССР. сер. физ. и техн. наук, 1979, № 2, с. 114. Пикав в А. К. Дозиметрия в радиационной химии. М.: Наука, 1975. Авотиныи Ю. Э. и др. Журнал физической химии, 1981, т. 55. № 8, с. 2106. Авотиныи Ю. Э. и др. Химия высоких анергий, 1981, т. 15, № 6, с. 509. 73
A nose Откуда родом Руставели Два Рустави считают себя родиной автора «Витязя в тигровой шкуре». Но литературоведы не нашли решающих доводов ни в пользу города в Карт- лии, ни в пользу села в Мес- хетии. Между тем, мне кажется, что сам Руставели по меньшей мере тридцать раз в поэме указывает место своего рождения. Попробую это доказать. Великий поэт жил в «золотой век» царицы Тамар A184—1207). Более того, он был государственным казначеем. Как министр финансов он хорошо разбирался в драгоценных камнях, а как поэт использовал их названия для построения блистательных метафорических рядов. Самоцветы тут и там вплетены в ткань повествования. ... Косы царственной — агаты, ярче лалов жар ланит. Упивается нектаром тот, кто солнце лицезрит. Воспоем Тамар-царицу, почитаемую свято! Дивно сложенные гимны посвящал я ей когда-то. Мне пером была тростинка, тушью -- озеро агата. Кто внимал моим твореньям, был сражен клинком булата. Мне приказано царицу славословить новым словом. Описать ресницы, очи на лице агатобровом, Перлы уст ее румяных под рубиновым покровом... Перевод И. Заболоцкого Всего три строфы, а какая россыпь самоцветов! Тут и агат, и лал (благородная шпинель), и перл (жемчуг), и рубин. Все блестит, сверкает и переливается смоляно-черными, огненно-красными, перламутро- во-белыми красками. Поневоле зажмуришься! Однако почему агат стал синонимом смоля но- черного цвета? Справочники в один голос утверждают, что агат — это разновидность халцедона, окрашенная в самые разнообразные цвета. Для агата характерна полосчатость, а не чернота. В «Словаре современного русского литературного языка» сказано, что слово «агат» часто путают с очень похожим на него словом «гагат» при образном определении черных блестящих волос и глаз. Такую подмену терминов и допустил переводчик поэмы. В оригинале же употреблено слово «ги- шер», которое на Кавказе издавна служит синонимом гагата (от армянского «ги- шери» — ночь). Поделочный камень гагат — это разновидность каменного или бурого угля, появляющаяся при битумизации вечнозеленых араукарий. Гагат мягок и легко полируется, приобретая яркий смолистый блеск с бархатным оттенком. В древности он был любимым украшением. В средние века считали, что гагат укрепляет зрение и оберегает от 74
«Тарнэль у ручья». Иллюстрация к иоэме «Внтязь в тигровой шкуре», выполненная С. Кобуладзе в 1937 г.; слева — портрет Шота Руставели :*v - сглаза. Знаменитый Бируни писал, что именно поэтому на детей надевали ожерелья из гагатов. У мусульман огромной популярностью пользовались гагатовые четки, у христиан — крестики и кольца. В поэме «Витязь в тигровой шкуре» агат (гагат) упомянут тридцать раз. С бархатистой чернотой камня поэт сравнивает глаза, ресницы, косы, зрачки и брови героев. Ни разу гагат не выступает в качестве собственно камня, видимо, из-за его дешевизны. На страницах поэмы фигурируют и другие самоцветы. Вот перечень камней Руставели (первая цифра — общее количество упоминаний, в скобках — число упоминаний в качестве драгоценности). Жемчуг — 49 B4), гишер — 30 @), шпинель — 27 A3), рубин — 23 (8), алмаз — 8 A), гранат — 7 G), коралл — 6 @), изумруд — 5 A), янтарь — 4 @), хрусталь — 2 A), серпентин — 2 B), бирюза — 1 A), сапфир — 1 A). Кроме того, 19 @) раз мною встречены просто кристаллы и 19 A4) раз — самоцветы или драгоценные камни. Всего ткань поэмы расшита 203 G3) самоцветами. Предшественники и современники Руставели — Рудаки, Хайям, Саади, Фирдоуси, Низами и другие — использовали жемчуг, ла- лы, яхонты, кораллы для сравнения с зубками, ланитами и губками красавиц. Однако ни один из них не ставил дешевый гагат столь высоко. Значит, существует какая-то причина особой притягательности смоляно-черного камня для Руставели. А что если эта причина связана с детством поэта? По-видимому, Шота ' т<: V .<-* М^г ^JP родился и вырос в местности, богатой гишером (гагатом), где под резцами мастеров податливый камень превращался в браслеты, кольца, крестики. Ребенком он, наверное, носил на шее ожерелье из черных бусин — от сглаза. Не был ли гишер знаком благословения маленького села, одной из статей дохода? И не поэтому ли он навсегда сохранился в памяти поэта и впоследствии был столько раз запечатлен в строках поэмы? Где же оно, это село? В Грузии несколько месторождений каменного и бурого угля, с которыми связаны гагаты: Ткварчели, Ткибули, Ахалцихе. Близ Ахалцихе находится также промышленное месторождение сероватого агата. Видимо, именно здесь, в Месхетии, в маленьком селе Рустави, и родился Шота Руставели. Рискну сделать еще одно предположение. «Витязь в тигровой шкуре» — не единственное произведение поэта. Остальные неизвестны. Лежат под спудом безымянные рукописи, живут в устах народа безымянные строки. Как узнать в них Руставели? Ищите гишер! Строки, окрашенные в бархатистую черноту, могут принадлежать великому поэту. Кандидат геолого-минерелогических наук С. Ф. АХМЕТОВ 75
I Литературные страницы Кто первый? В 1922 г. газета «Московский понедельник» напечатала стихотворение В. Я. Брюсова «Атом»1 авторским примечанием: «Современная физика рассматривает атом как систему, где вокруг! (центрального ядра вращаются электроны». Впоследствии Брюсов изменил название «Атом» на| «Мир электрона» (хотя логичнее было бы «Мир электронов»). Фантастическая идея об одушевленности микромира, казалось бы, могла возникнуть только! |в нашем столетии. И все же у Брюсова был предшественник — французский баснописец Пьер] Лашамбоди A806—-1872). Конечно, в середине прошлого века электроны еще не были открыты; | зато микроорганизмы были известны достаточно хорошо... Басню «Микроскоп и капля воды» перевел Валентин Дмитриев. #* .' Валерий БРЮСОВ МИР ЭЛЕКТРОНА Искусства, зна^я Р-ИКО* Ипамягьсор^гГаГ^- ^^^ I Там та ZJL ^аСТЬ' ка* здесь и i Же мировая спесь. Даже| И^ств;юТкаКкНУнТ^еТяе:ЖеТаЙ- ^рГ/т^^Р^-енья КР""ат в мечтах ,Х №я- ч-«оГсво;-~ГиГя' С?:—Я $# и КАпля воДЬ1 Напраснь1 ^"ельку °м ЗакоЯ„ыНаиЧГ ^СатьГс83^' Ту„ Нем^0И^актерий с {У каплю, Глр суеверий. „"-читают эти Д живут пи„ «* !3F^*VT
В выпуске: Проверьте 9 решения Химический двигатель — своими руками Суета вокруг металла Звезды в небе Проверьте решения Как показывает опыт вступительных экзаменов в вуз, у абитуриентов значительные затруднения вызывает решение задач. Поэтому при подготовке к экзаменам вчерашние школьники часто обращаются к проспектам для поступающих в те или иные институты, где часто приводятся варианты экзаменационных вопросов и задач. По всей видимости, публикация задач (и ответов на них) ставит своей целью помочь абитуриенту проверить уровень своих знаний перед вступительными экзаменами. Однако после знакомства с вариантами экзаменационных задач по химии, приведенных, например, в «Проспекте для поступающих» во Второй Московский медицинский институт им. Н. И. Пирогова (М.: 1982, 126 с; тираж 7000 экземпляров), следует сделать вывод, что цель эта не может быть достигнута. Дело в том, что приблизительно в половине случаев на задачи даны... неверные ответы. Успокоим поступающих в этот институт и другие вузы: ответы на задачи иногда действительно могут оказаться неверными (хотя честно говоря, половина неверных решений — это что-то многовато). И лучший способ убедиться в правильности своего решения и неверности ответа — произвести проверку. Получил ответ — проверь его сам. Как это делается, вы поймете, решая приведенные ниже задачи с неверными ответами, заимствованные из упомянутого выше сборника. Задача 1 670 мл насыщенного при 20 С раствора хлорида кальция (плотность раствора 1,4 г/мл) охладили до 0 °С. Какое количество CaCly* 6H2O* выпадает в осадок, если растворимость безводной соли при 20 С равна 74,5 г, а при 0 °С — 37 г в 100 г воды? Ответ: 397,7 г. Задача 2 Растворимость безводного ацетата натрия в воде при 10 °С равна 40,8 г, а -при 60 °С — 98 г. Кристаллический ацетат натрия содержит воду в соотношении: три молекулы воды на одну молекулу ацетата натрия. Рассчитайте, сколько необходимо взять кристаллического ацетата натрия и насыщенного при 10 °С раствора для получения 315 г раствора, насыщенного при 60 °С. Ответ: 230,9 г кристаллического ацетата натрия; 83,8 г раствора ацетата натрия, насыщенного при 10 С. Еще раз напоминаем: на обе задачи даны неверные ответы. Решив задачи, проверьте полученные ответы, а заодно убедитесь и в неверности тех ответов, которые дают составители. Решения задач — на стр. 80 * В оригинале напечатано CaCI - бНЬО, т. е. допущена очевидная опечатка. Но таи ли уж она очевидна для. абитуриента?
B03Ki CHM '\PP Химический двигатель — своими руками соленая вода нонообмениал смола слив Предлагаю юным химикам заняться интересным делом — созданием химического двигателя. Идея такого двигателя возникла у меня во время работы с ионообменными смолами. При изменении концентрации солей или реакции среды (с кислой на щелочную и наоборот), а также при добавлении органического растворителя у ионообменника меняется степень набухания, причем иногда (в зависимости от сорта смолы) очень сильно. Так, колонки для ионообменной хроматографии, рассчитанные на давление до 10 атмосфер, порой разрывались разбухшей ионообменной смолой. Вместе с тем этот процесс обратим: после восстановления прежних условий объем смолы возвращается к начальному. Принципиальная схема двигателя, использующего это явление (такой двигатель можно назвать, например, свеллингом — от английского to swell — «набухать»), изображена на рисунке. Ионообменная смола, находящаяся в правой части цилиндра, набухает, так как в камеру поступает пресная (например, речная) вода; в левой же части цилиндра, куда поступает соленая (морская) вода, смола съеживается, ее объем уменьшается. В результате поршень перемещается до тех пор, пока с помощью золотника потоки не переключаются и поршень не начинает двигаться в противоположную сторону. Со- Прннципиальная схема химического двигателя - спеллинга вершаемая при этом работа эквивалентна энергии, выделяющейся при разбавлении раствора чистым растворителем. На досуге я сделал модель свеллинга, и поршень действительно ползал туда и обратно. Возможно, ионообменная смола — не лучшее рабочее тело для химического двигателя. Предлагаю всем желающим заняться поисками других веществ, обратимо меняющих свой объем при изменении химических свойств среды. Вячеслав МЕДВЕДКИН (Пу щино-на-Оке) 78
Суета вокруг металла Аминокислоты — основа живой, а следовательно, и мыслящей материи — в своих многообразных химических превращениях порой проявляют «смекалку», достойную восхищения. Такова, например, недавно изученная реакция глицина с глициновым же комплексом двухвалентной платины, имеющим следующую формулу: CI NH2CH2COOH Pt CI HOOCCH2NH2 Делается реакция просто: твердый глицин смешивают с твердым комплексом и нагревают. А вот результат ее оказывается на первый взгляд простым (ионы хлора замещаются на еще две молекулы глицина), но при более глубоком рассмотрении довольно замысловатым: NH3CH2COO NH2CH2COO Pt NH3CH2COO OCOCH2NH2 2+ 2CI Вглядите в строение продукта реакции. Мало того,' что две вновь вошедшие молекулы глицина направляют к металлу не азот, а кислород, — в такую же позицию почему- то перестроился и один из старых лигандов. Исследование механизма реакции показало, что простой результат достигается довольно сложным, многостадийным путем. Прежде всего надо вспомнить, что твердый глицин, как и другие аминокислоты, существует в виде так называемого цвит- тер-иона, внутренней соли, в которой протон кислотной группировки перемещен к основной аминогруппе: Н — NI-L сн2 — соо Благод этой особенности, которая, кстати, служит причиной «тугоплавкости» аминокислот, в реакциях замещения активным центром, несущим непо- деленную пару электронов, оказывается не атом азота, а атом кислорода. Теперь нетрудно понять, почему при первой атаке исходного комплекса молекулой глицина ион хлора вытесняется именно атомом кислорода: NHjCHjCOOH HOOCCHjNHj NH3CH3COOH HOOCCHjNHg OCOCHjNHi Однако следующий этап реакции оказывается неожиданным: изгнанный хлор, найдя в компании л игандов слабого, вытесняет одну из «старых» молекул глицина: HOOCCH2NK NH,CKpOOH OCOCKjNHj w? NH,CH,COOH Pi CI OCOCHjNH, HjNCHjCOO* Так получается промежуточный комплекс, который вроде бы мало отличается от исходного: занимали ионы хлора транс-положение — перешли в цис-, стали ближними соседями. Но вот какая деталь: одна из молекул глицина уже «перевернута». И стала цвит- тер-ионом, который легко замещает ионы хлора, другая, вытесненная молекула глицина. Конечный результат реакции пон ятен: оба хлора изгоняются цвиттер- ионами. Вот какая суета порой разыгрывается вокруг атома металла! И примечательно: «живые» молекулы аминокислоты оказываются более изворотливыми, а потому и более удачливыми в борьбе за место под солнцем. В. БОНДАРЕНКО 79
Звезды в небе Около трех лет я уз- лекаюсь фотографией. А именно: начитавшись соответствующей литературы, пытаюсь осуществить тот или иной экзотический фотопроцесс (голодное проявление, гиперсенсибилизацию и т. д.). Иногда в ходе этих экспериментов возникают отпечатки, которые после некоторого раздумья я не отправляю в мусоропровод. С одним из таких я и предлагаю ознакомиться членам Клуба Юный химик. Отпечаток сделан следующим образом: с исходного негатива, на котором были силуэты на светлом фоне, на сверхконтрастной пластинке был сделан позитив, подвергнутый псевдосоляризации (общей засветке после экспонирования фотоматериала), а затем с этой пластинки и был приготовлен отпечаток на фотобумаге. Отличие от стандартной методики псевдосоляризации заключалось лишь в том, что засветка производилась непосредственно в проявителе; так как проявитель был старым и содержал хлопья, получились точки, создавшие эффект «звездного неба». С. Сверчков, 9-й класс школы № 319 (Москва) данные в таблицу: [См. стр. 77) Задача 1 При 20 С в 100 г воды растворяется 74,5 г CaCI2; масса раствора равна 174,5 г. Масса исходного раствора равна 670- 1,4= =938 г, причем масса CaCI2 в нем равна m(CaCI2)=938- 74,5/174,5=400 г, а масса воды 938 — 400=538 г. Обозначим массу кристаллогидрата, выпавшего в осадок при охлаждении раствора, как m(CaCl2# 6H2O) и найдем соотношение между m(CaCI2 • бН^О), т(СаС12) и т(Н20), для чего сначала сведем все СаС12- 6Н2О СаС12 6КгО Масса вещества в осадке в расчете на 1 моль 219 г 111 г 10В г Масса вещества в осадке m(CaCI2 • т(СаС12) т(Н20) • 6Н20) Тогда т(СаС12)=A11:219). т(СаС12- • 6Н2О)=0,507т(СаС12 • 6Н.О) т(Н2О)=A08-219) • т(СаС12 • • 6Н2О)=0,493т(СаС12 • 6Н20) Так как m(CaCI2)+m(H20)=m(CaCI2- • 6Н20), то 0,507т+0,493т=т; значит, пока все правильно. После охлаждения раствора до 0 °С в растворе останется [538 — 0,493т(СаС1г" • 6Н20)] г воды и [400 — 0,507m(CaCI2- • 6Н20)] г CaCI2. Составим пропорцию применительно к условию существования насыщенного раствора при 0°С: так как в 100 г воды растворяется 37 г CaCI2, то 80
в [538 — 0,493m(CaCI2- 6H20)] г воды растворяется [400 — 0,507m(CaCI2- 6Н20)] г СаС12. Решая эту пропорцию, находим: m(CaCI2- 6Н20)=619 г. Итак, мы получили ответ: масса кристаллогидрата, выпадающего в осадок, равна 619 г. Это более чем в 1,5 раза превышает цифру, приведенную авторами задачи. Кто же прав? Выполним проверку. Масса раствора после охлаждения составляет 938 — 619=319 г. Причем этот раствор содержит 400 — 619- 0,507=86,2 г CaCI2 и 319 — 86,2=232,8 г воды, то есть в 100 г воды содержится (86,2:232,8) - 100= =37 г безводной соли, что соответствует ее растворимости при 0 °С. Таким образом, полученный нами ответ верен. Убедимся в неверности ответа, приводимого составителями пособия. Если бы масса кристаллогидрата, выпавшего в осадок, составила 397,7 г, то масса содержащейся в нем воды была бы равна 397,7 — — 0,507- 397,7=196,1 г, а масса СаС12 составляла бы 397,7 — 0,493 • 397,7=201,6 г. Следовательно, в растворе осталось 538 — _ 196,1 =341,9 г воды и 400 — 201,6=198,4 г CaCI2, то есть в расчете на 100 г воды около 58 г СаС12, что явно превышает растворимость этой соли при 0 °С. Каким же образом авторы получили этот неверный ответ? По-видимому, они рассуждали следующим образом. При 20 °С в 100 г воды растворяется 74,5 г СаС12 — масса раствора равна 174,5 г; при 0 °С в 100 г воды растворяется 37,0 СаС12 —- масса раствора равна 137,0 г. При охлаждении раствора от 20 ° до 0 °С из раствора выпадает 74,5 — 37,0=37,5 г CaCI2 на каждые 100 г содержащейся в растворе воды. А поскольку в исходном растворе содержалось 538 г воды, то масса СаС12 равна C7,5:100). 538=201,6 г, что соответствует 397,7 г СаС12- 6Н20. Таким образом, авторы молчаливо предполагали, что из раствора выпадал безводный хлорид кальция, который затем был отделен и гидратирован из посторонних источников, что не соответствует условию. В задаче ясно сказано, что хлорид кальция выпадал в осадок в виде кристаллогидрата, то есть уносил с собой воду из раствора. Этот факт был нами учтен, в результате чего мы и получили верный результат. Задача 2 При 10°С в 100 г воды растворяется 40,8 г соли, при этом образуется 140,8 г раствора. Берем mi г этого раствора; он содержит 0,29т, г соли и 0,71 mj г воды. К т, г раствора прибавляем т2 г кристаллов, которые содержат 0,60т2 г соли и 0,40т2 г воды. Значит, всего мы имеем @,29rrii + + 0,60m2) г соли и @,71m,+0,40m2) г воды. По условию т,+т2=315; это первое уравнение системы с двумя неизвестными. При 60 °С 98 г соли растворяются в 100 г воды и дают 198 г раствора. Значит, 198 г раствора содержат 98 г соли, а 315 г раствора содержат @,29m,+0,60m2) г соли. Из этой пропорции получаем второе уравнение системы: 57,4m, + 118,8m2=30870. Решаем систему уравнений, для чего умножим первое уравнение на 118,8 и затем вычтем из него почленно второе уравнение: _ 118,8m, + 118,8m2=37422 57,4m, + 118,8m2 = 30870 61,4m, = 6552 m, = 106,7 г. Затем первое уравнение умножим на 57,4 и вычтем полученное равенство из второго уравнения: _ 57,4т, +118,8т2=30870 57,4т,+57,4т2=18081 61,4т.,=И2789 т2=208,3 г. Итак, мы получили следующий ответ: масса насыщенного при 0 С раствора ацетата натрия равна 106,7 г, масса кристаллического ацетата натрия равна 208,3 г. Как видим, полученный ответ опять-таки значительно отличается от приведенного в пособии. Решить, кто прав, помогает проверка. Во-первых, суммарная масса исходного раствора и кристаллогидрата должна быть равна массе конечного раствора; в наших ответах все сходится A06,7+208,3=315 г), а в ответах составителей — нет B30,9+ +83,8=^315 г). Во-вторых, нами найдено, что в 315 г раствора содержится 0,29- • 106,7+0,60 -208,3=155,92 г соли и, следовательно, 315 — 155,92=159,08 г воды, что в пересчете на 100 г воды составляет A55,92:159,08)- 100=98 г. Это в точности соответствует растворимости этой соли в воде при 60 °С. Таким образом, наш ответ верен. Каким образом неверный ответ получили составители задачи, нам выяснить не удалось... Кандидат педагогических на/к А. Д. МИХАЙЛОВА, кандидат химических наук А. М. КОНОНОВ г" -^ . -н* " г»-» -" 81
Пол >зные советы химикам Мультфильм своими руками 1. АГ...лРЛ| И СЦЕНАРИИ Кто не читал доклады на конференциях — тот не мучался со слайдами. Но есть и другая сторона медали: попробуйте-ка послушать лекцию на трудную для усвоения тему и понять все, что нужно понять, когда докладчик иллюстрирует ход сложного процесса туманными фотографиями, малопонятными схемами и не очень вразумительными таблицами. Вот в этих-то ситуациях может помочь самодельный мультфильм. Полагаем, что ход любого процесса можно показать в рисунках, а если еще заставить их двигаться, то самые сложные для понимания факты и понятия можно довести до сознания заинтересованных слушателей (простите, в данном случае это будут уже зрители). Сделать любительский мультипликационный фильм не сложнее, чем игровой. Жаль, конечно, что литературы по любительской мультипликации у нас почти нет. Между тем этому виду искусства подвластны любые жанры, его возможности беспредельны. Зная о технологии съемки мультипликационного кино лишь понаслышке, боясь трудоемкости процесса, многие не рискуют подступиться. А стоит. Мультипликация, как профессиональная, так и любительская, бывает рисованной, кукольной, перекладочной и предметной. В рисованном мультфильме движение персонажей (изменение поз и положений) получается, как известно, благодаря быстрой смене множества рисунков. Если фильм кукольный, то его персонажи делаются на каркасе, позволяющем производить необходимые движения по фазам, фиксируя каждую на кинопленке. При создании перекладочного фильма персонаж вырезается по контуру с таким расчетом, чтобы можно было, не делая множества новых рисунков, менять положения его отдельных деталей (перекладывать руки, ноги и проч.). Наглядна и предметная мультипликация, когда обыкновенные спички, булавки и клочки бумаги вдруг оживают на экране. А какие фильмы можно снять, используя обыкновенный пластилин! 82 О возможностях этого метода лучше всего судить, посмотрев кинозаставку передачи «Спокойной ночи, малыши». Любым из перечисленных способов можно делать и любительский фильм, даже если вы не умеете рисовать, даже если у вас нет производственной базы, но есть фантазия и свой угол в комнате. Однако для съемки любого фильма нужны, во-первых, большое желание, а во-вторых, киноаппарат. Выбирая последний, следует помнить о том, что: киноаппарат должен иметь возможность покадровой съемки (каждая фаза движения фиксируется одним или двумя кадрами); хорошо, если камера имеет обратный ход съемки (это расширит возможности); лучше, если аппарат будет с зеркальным обтюратором (это облегчит работу); желательно, чтобы объектив имел как можно большую светосилу A:1,8; 1:2), так как съемки будут происходить в комнате и освещения может не хватить; будет просто замечательно, если конструкция вашего аппарата позволяет использовать объектив с переменным фокусным расстоянием. Наша промышленность предлагает широкий выбор таких кинокамер, среди них: «Кварц-1 Х8С-2», «ЛОМО-220», «Альфа», «Киев 16УЭ». На профессиональных киностудиях съемку любого фильма начинают с разработки сценария, начнем с него и мы. Пользуясь случаем, приведем отрывок из сценария фильма «Боцман и попугай», сценаристом и оператором которого был один из авторов этого цикла. «8 постели лежал мальчуган, и, хотя вид у него был не слишком больной, горло его было перевязано теплым белым шарфом. В комнату вошла мать мальчика. Отодвинув стоявшую на столе и мешавшую ей клетку с попугаем, она взяла витамины и дала сыну таблетку. Как только мальчик принял лекарство, она с сознанием исполненного долга покинула комнату. Мгновенно вскочив, мальчик сорвал с горла белый шарф и, повязав его наподобие докторской шапочки, выписал попугаю лекарство. Затем он взял витамины и, насыпав- в ложку целую горсть, дал проглотить попугаю. Эффект был мгновенный и неожиданный. Перья попугая встали дыбом, он возмущенно расправил крылья, раздул грудь и вообще стал походить на могучего орла. Разжав прутья, наш герой освободился из клетки и решительно подошел к окну. Распахнул его и скрылся...» После того как литературный сценарий создан, необходимо написать режиссерский сценарий, который и послужит программой действий для съемок. Рисунки, сопутствующие режиссерскому сценарию, называются раскадровкой. Это изобразительная «программа действий».
I Пир. На столе среди микстур и таблеток стоит клетка с попугаем. В постели дремлет мальчуган* Горло его закутано белый шарфом. Ср. Мать вкладывает в рот сыну таблетку витамина. Уходит. Общ. Мальчик вскакивает. Повязывает оелый шарф ка голову. Шарф превращается в медицинскую шапочку,а мальчик в простыне-халате уже выписывает рецепт... Кр. Кр. Отъезд. (Кр.-Общ.) ... ссыпает в столовую локку два десятка таолеток и ... *n;V"~i ... опрокидывает их в раскрытый клюв птицы. Эффект наступает мгновенно и явно не соответствует ожиданиям "доктора". Перья попугая становятся дыбом. Он возмущенно расправляет крылья, раздував» грудь, и весь его облик оолее походи* на могучего орла, нежели на попугал. Решительно раздав поутья, попугай выходит из клетки и исчезает за окном. Чуть выше показано, как тот же отрывок выглядит в режиссерском сценарии. На полях приведены специфические сокращения: Общ.— общий план; Ср.— средний план; Кр.— крупный план; Пнр.— панорама; Отъезд — план, на котором мы вначале видим лишь часть, а потом уже целое. А вот пример режиссерского сценария другого фильма, уже на научную тему. С его помощью станет понятен процесс деления растительной клетки. В данном случае все от начала до конца за сценаристов придумала природа. Нам осталось лишь записать то, что происходит на самом деле. 83
Кр. В НАЧАЛЕ ДЕЛЕНИЯ КЛЁШИ ПОД МИКРОСКОПОМ МОЖНО РАЗЛИЧИТЬ В ЯДРЕ НИТИ, СПУТАННЫЕ В КЛУБОК Кр. КЛУБОК СТАНОВИТСЯ БОЛЕЕ РЫХЛЫМ: ОТЧЕТЛИВО ВИДНО, ЧТО ОН ЩИСТШТЕЛЬНО СОСТОИТ ИЗ ОТДЕЛЬНЫХ НИТЕЙ Кр. ХРОМОСОМЫ СТАНОВИТСЯ КОРОЧЕ И ТОЛШЕ-рНИ ПОХОЖИ ЯА ПЕРЕВИТЫЕ ВЕРЕВОЧКИ Ср. ОБОЛОЧКА ЯДРА РАСТВОРИЛАСЬ. ОБРАЗУЕТСЯ ВЕРТТИЛНО ДРЛГёиия т ОНО СОСТОИТ ИЗ НИТЕЙ, СХОДЯЩИХСЯ К ДВУМ ПРОТИВОПОЛОЖНЫМ nnmrrjm КЛЕТКИ. ХРОМОСОМЫ РАСПОЛАГАЮТСЯ ПО ЭКВАТОРУ ВЕРЕТЕНА Ср. КАЖДАЯ ИЗ ХРОМОСОМ НАЧИНАЕТ РАСЩЕПЛЯТЬСЯ ПРОДОЛЬНО НА ДВЕ дсгатшЕ. расщепившиеся хромосомы ПРИКРЕШ1ЯЮТСЯКНИТЯМ ВЕРЕТЕНА И РАСХОДЯТСЯ К ПОЛЮСАМ Ср. ХРОМОСОМЫ УДЛИНЯЮТСЯ. СТАНОВЯТСЯ БОЛЕЕ ТОНКШИ И СОБИРАЮТСЯ В КЛУБОК. ОДНОБРИШНО ВОКРУГ ХРОМОСОМ ФОРМИРУЮТСЯ ЯДЕРНЫЕ ОБОЛОЧКИДВУХ ДОЧЕРНИХ МЕР. А ТАМ. ЩШД ЭКВАТОР ВЕРЕТЕНА, ПОЯВЛЯЕТСЯ ПЕРЕТЯЖКА Общ. ОНА ДЕЛИТ МАТЕРИНСКУЮ КЛЕТКУ НА ДВЕ ДОЧЕРНИЕ Следует иметь в виду, что заглавными буквами в режиссерском сценарии пишется тот текст, который звучит с экрана. В нашем втором сценарии таким оказывается весь текст. Видите, как все просто. Сценарий — всего несколько слов. Раскадровка элементарна. А первая стадия подготовки к любительскому мультфильму, по существу, закончена. От редакции. К выходу из печати следующего номера «Химии и жизни» попробуйте подготовить режиссерский сценарий на интересующую вас тему. Следующие статьи этого цикла расскажут о том, как снять по нему фильм. Ю. КАМЕНЕЦКИЙ, Г. МАЙЗУС 84
v ~ ■ Две точки зрения на монованну ПРОЯВЛЯЯ, ЗАКРЕПЛЯЙ Фотопленку, отснятую в турпоходе или научной экспедиции, обычно прячут на дно рюкзака, чтобы обработать ее по возвращении домой или в лабораторию. Но бывает, что с результатами съемки необходимо ознакомиться тут же, на месте. А бывает — лросто не терпится. Однако, разворачивать в полевых условиях фотолабораторию неудобно, неудобно носить с собой тяжелые бутылки с проявителем и фиксажем. Дело значительно упрощается, если воспользоваться монованной — одним раствором, который и проявляет, и промывает, и фиксирует. Преимущества монованны очевидны. Вместо трех операций одна, это экономия времени. (Разумеется, после обработки в монованне негатив или позитив надо промыть, чтобы удалить остатки раствора. В походных условиях — просто ополоснуть в ручье или осторожно протереть смоченным водой ватным тампоном. А потом, в стационарных условиях — обязательно хорошо промыть в проточной воде, иначе пленка долго не сохранится.) Необходимы лишь один бачок и одна бутылка с раствором, это экономия места в походном рюкзаке. Скорость полной обработки в монованне мало зависит от температуры раствора, чего нельзя сказать о трехстадий- ном процессе. Наконец,— что, видимо, самое главное (по крайней мере для не очень опытных фотолюбителей),— материал нельзя передержать в проявителе. Дело в том, что в Од- нор ее тв ор ном процессе обработка заканчивается как бы автоматически: после полного восстановления металлического серебра изображения и одновременного полного растворения неиспользованных галоген ид ов все химические реакции прекращаются. Однако конкуренция восстановления и растворения создает основную трудность при подборе состава обрабатывающего раствора: необходимо так сбалансировать активность проявления и закрепления, чтобы первое закончилось прежде, чем с заметной скоростью пойдет второе. Иначе страдает светочувствительность пленки, плотность и контраст изображения. Приведем самые простые рецепты монованны. Фенидон - гидрохиноно- вый проявитель-закрепитель для обработки пленок и пластинок: вода (около 50° С) — 500 мл, сульфит натрия безводный — 50 г, гидрохинон — 12 г, едкий натр — 10 г, фенидон или мети л фенидон — 1 г, тиосульфат натрия кристаллический — 70—125 г, вода холодная — до 1 л. Вещества растворяются в том порядке, в каком приведены в рецепте, кроме фе- нидона (или метилфенидона). В отдельный сосуд надо отлить пятую-четвертую часть полученного раствора, высыпать туда фенидон (мети л фенидон) и энергично размешать. Для лучшего растворения эту часть раствора можно подогреть (но не выше, чем до 70°С), непрерывно помешивая. Когда фенидон (мети л фенидон) полностью растворится, растворы нужно слить вместе и довести холодной водой до необходимого объема. (Едкий натр тоже следует растворять отдельно — примерно в 100 мл холодной воды — и медленно приливать к раствору, энергично помешивая.) Этот рецепт предназначен для негативных материалов средней чувствительности. Изменяя содержание тиосульфата, можно в известной мере воздействовать на контраст негативов: с увеличением количества тиосульфата коэффициент контрастности понижается. Время обработки большинства пленок при 20° около 6 мин. Первые 30 с, а затем ежеминутно в течение 15 с следует перемешивать раствор, вращая катушку бачка. В 1 л проявителя-закрепителя можно обработать 10—12 пленок. Амидоловый проявитель-закрепитель: вода C0—45°С) — 750 мл, сульфит натрия безводный — 40 г, амидол — 5 г, фосфорнокислый натрий трехзамещенный — 20 г, тиосульфат натрия кристаллический — 25—50 г, вода холодная — до 1 л. Время обработки при 20° от 13 до 17 мин —в зависимости от обрабатываемого материала. Гидрохиноновый проявитель-закрепитель, предложенный Н. И. Кирилловым (НИКФИ): вода C0—45°С) — 500 /лпг сульфит натрия безводный — 35 г, гидрохинон — 25 г, едкий натр — 28 г, бромистый калий кристаллический — 25 г, йодистый калий — 3 г, тиосульфат натрия кристаллический — 100—150 г, вода холодная — до 1 л. Вещества следует растворять в указанном порядке, 85
с соблюдением указанных выше правил растворения едкой щелочи. Время обработки негативной пленки (около 6 мин при 20°С) определяется для каждой ее марки путем проб. Время обработки позитивных материалов при 20е 1—2 мин. Помимо прочих достоинств, монованна обладает свойствами выравнивающего проявителя, так как чаще всего делается на его основе. Поэтому в ней на бумаге одного типа с разных негативов получаются фотографии примерно одинаковой контрастности. Предлагаем самый простой рецепт проявителя-закрепителя для фотобумаги: сульфит натрия безводный — 50 г, гидрохинон — 12 гг фенидон — 2 г, едкий натр — 7 г, гипосульфит кристаллический — 70 г, вода кипяченая D0— 50°) —1 л. Время полной обработки отпечатка около 1,5 мин. Одного литра раствора вполне достаточно, чтобы обработать примерно свыше ста отпечатков средних размеров. Раствор работает устойчиво до полного испол ьзовани я, однако через час непрерывной работы в нем может появиться темная взвесь. Следует немного подождать пока она осядет, а затем слить раствор и продолжать его использовать. Г. Ю. КАМЕНЕВ ПРОЯВЛЯЯ — ПРОЯВЛЯЙ, ЗАКРЕПЛЯЯ — ЗАКРЕПЛЯЙ Монованна — не новинка, этому методу около полувека. Его создатели стремились обеспечить быстроту обработки там, где быстрота действительно необходима: при срочной рентгенографии в медицине, в геологических экспедициях, в аэрофотосъемке. На одновременном проявлении и фиксировании строится и весь диффузионный процесс — когда снимок получается прямо в камере за минуту или того быстрее (комплекты «Поляроид» и наш «Момент»). При этом процесс рассчитывался на специальные эмульсии (для каждого фотоматериала — свой рецепт), и предполагалось, что за скорость придется расплачиваться качеством. В самом деле, проявление в монованне приводит к заметной потере светочувствительности (иногда в 2—3 раза), к росту вуали, недостаточной проработке полутонов и деталей в тенях. Процесс, конкурирующий с проявлением,— фиксирование — тоже не выходит из монованны без потерь: снимок не всегда закрепляется до конца, в результате — неважная сохранность. В этом нет ничего удивительного. Когда одновременно работают столь разные, действительно конкурирующие друг с другом химические механизмы, трудно ожидать, что каждый из них будет протекать оптимально. Преждевременное фиксирование приводит к растворению еще не проявившихся (но экспонированных) зерен галогенида — это потери светочувствительности и мелких деталей. А активный, как правило, содержащий едкую щелочь проявитель (он должен действовать быстро, иначе вообще все изображение отфиксируется, не проявившись) неизбежно вызывает большую вуаль. Итак, монованна даже для специально предназначенных эмульсий бывает иногда лишь терпима в силу необходимости. Чего же ждать от фотопленок, для такой обработки совершенно не предназначенных? Здесь полная неопределенность. Главный недостаток монованны — непостоянство, невоспроизводимость результатов, неп ре д- сказуемость качества изображения. Стоит ли искушать судьбу, рисковать порою неповторимыми негативами? С отпечатками дело обстоит не лучше. Они получаются одинаковыми — это верно, но все как один посредственными. В различных странах выпускаются фотобумаги по крайней мере пяти градаций. Они отличаются друг от друга по контрастности именно для того, чтобы можно было получать отличные результаты, печатая с самых различных негативов. Нивелировка качества отпечатка — отнюдь не достоинство процесса, а скорее еще один его недостаток. А достоинства у монованны действительно есть: невозможность перепроявления и слабая зависимость результатов от температуры. И эти достоинства весьма важны для срочной работы и для экспедиционных условий. В стационарной же фотолаборатории совсем не трудно проследить и за температурой, и за временем проявления. Итак, не ждите от монованны избавления от всех фотографических хлопот. Но и не пренебрегайте ею, когда она действительно может быть полезной. Поскольку ныне любая заметка на фотографические темы без фоторецепта может показаться легковесной, предлагаю два проявителя-закрепителя, которые дают наиболее низкий уровень вуали. Монованна для бумаг проекционной печати: метол — 1,9 г, сульфит натрия безводный — 33 г, гидрохинон — 17,1 г, квасцы алюмокалие- вые — 20 г, едкий натр — 16 г, гипосульфит — 60 г, бензотриазол — 1 г, вода — до 1 л. Время обработки при 22 С 3 мин. Монованна для фотопленок средней чувствительности: гидрохинон — 15 г, сульфит натрия безводный — 50 г, фенидон — 10 г, квасцы алюмокалие- вые — 1В г, едкий натр — 18 г, гипосульфит — 60 г, вода — до 1 л. Время обработки при 20° С 4 мин. Если количество гипосульфита довести до 110 г, а раствор нагреть до 32°С, то можно сэкономить 2,5 минуты и закончить обработку через 90 секунд. Если очень спешите, попробуйте. Но лучше без нужды не спешить, памятуя о старом и ничем себя не запятнавшем принципе фотографии: проявляя — проявляй, закрепляя — закрепляй... А. В. ШЕКЛЕИН 86
Звездоле! был похож на первую лошадь д'Артаньяна — такое же посмешище. Ни одна приличная планетка не разрешила бы этой колымаге сесть на свою поверхность. Разве что в аварийной ситуации. Ситуация такой и была, но Бел Амору вовсе не хотелось орать на всю Вселенную: «Спасите наши души!» Галактика совсем рядом, может быть, даже за тем холмом искривленного пространства. Ему чудился запах Млечного Пути: пахло дождем, квасом, березами... Вот в чем дело... пахло парной и березовым веником. Значит, робот Стабилизатор затопил для своего командора прощальную баньку. Что ж, банька — дело святое; пусть на нее уйдет последний жар догорающего реактора. Бел Амор еще раз попытался высвободить застрявшую мачту, но парус ни в какую не поддавался. Ладно, подождет парус. Отпаренный веник был готов к бою. Бел Амор плеснул на камни ковшик разбавленного кваса, камни угрожающе зашипели. Первый заход: для согреву. Сначала надо растереться веником, чтобы задубевшая кожа раскрылась и размягчилась. Потом отдохнуть и попить квасу. Есть ненормальные — глушат пиво, а потом жалуются на сердце. Есть самоубийцы — лезут в парную с коньяком; этих к венику и подпускать нельзя. Но хуже всех изверги, которые вносят в парную мыло и мочалку. На помывку пришли, что ли? Стабилизатор попробовал дернуть мачту посильнее, парус затрещал. Стабилизатор испугался и вернулся в звездолет. К вашему сведению, думал Бел Амор, дубовый веник лучше березового. Листья у дуба шире,черенки крепче, запах ядреней. Срезал дюжину, и достаточно, а березы не напасешься. Конечно, лесник, если попадешься, запросто может тут же, под' дубом, тем же самым веником... Правда, один букет из июньских листочков Бел Амор для себя заготовил, а отстегать его за такое браконьерство некому, потому что он и есть лесник. За дубом нужен уход, думал Бел Амор, а береза растет сама по себе. У Марто- вича из новосибирского Академгородка целый березовый лес в подчинении, так что у академиков нет проблем с парилкой. Там леснику можно жить, там и ружья не надо. Кругом сплошь интеллигенция, лишний раз в лесу не плюнет. Мартович хорошо устроился. А ты мотайся весь год в дремучем космосе и насаждай березу. — Вас попарить, командор? — спросил Стабилизатор. — Дай по пояснице... вполсилы. Второй заход: для тела. Веник методично взлетает и опускается: плечи, спина. 87
поясница, ноги; ноги, поясница, спина, плечи. Косточки прогреты, сердце гоняет кровь по всем закуткам. Насморк, радикулит и прочая зараза вышибаются на втором заходе. Теперь перевернемся: плечи, грудь, живот, а пониже прикрыть ладонью, потому что Стабилизатор, хотя и не дурак, но может не разобрать... Третий заход: для души. Веник в сторону, до души веником не доберешься. Три ковшика квасу на камни; малейшее движение вызывает ожог. Душа постепенно отлетает, пар поднимает ее к потолку и покачивает во взвешенном состоянии. Злоба, хандра, бессонница, беспокойство и прочая муть испаряются. Происходит очищение. Все. В четвертый, в пятый и еще много-много раз в парную лезут тяжелоатлеты для сгонки веса. Теперь чистое белье, свежий скафандр и легкая прогулка перед сном. 2 Легкой прогулки не получилось. Звездолет, выскочив из-за бугра, получил гравитационный толчок и пошел по новой траектории — прямо на Свалку. — Куда? — переспросил Бел Амор. — На Свалку,— повторил Стабилизатор.— Может быть, дадим «СОС»? — Еще чего! Верно: еще чего! Чтобы его, Бел Амора, инспектора Охраны Среды, нашли терпящим бедствие? И где — на Свалке? Умора! Туда и спецкоманду не пришлют, разве каких-нибудь мусорных роботов. После Свалки ни в одной парной не очистишься. Галактическая спираль была видна в три четверти: бурлящее ядро и оба рукава, Южный и Северный. Вот очищенные от пыли Магеллановы Облака, а вот и Свалка, оставляющая за собой безобразный шлейф, похожий на грязную расческу с волосами. Их несло в самую тучу галактических отбросов. — Через полчаса врежемся,— объявил Стабилизатор, вытирая клешни ветошью. Он опять пытался выдернуть парус, но мачту наглухо приварило к обшивке.— Если не «СОС», тогда шлюпка. В этом был резон.За неделю они отгребут от Свалки на приличное расстояние, а там не стыдно позвать на помощь... Бел Амор схватил вахтенный журнал, и они прыгнули в шлюпку. Здесь уже чувствовалось течение, этакий Гольфстрим, создаваемый Свалкой. Пришлось потрудиться, но отгребли благополучно. Теперь можно перевести дух и понаблюдать со стороны редкое зрелище — звездолет, идущий на таран. Сантименты в сторону: еще год назад надо было требовать новую машину. — Сейчас как га-ахнет1 — шепнул Стабилизатор. В этот момент так гахнуло, что Свалка задрожала. Она вдруг привиделась Бел Амору жадным и грязным существом с бездонной пастью, хотя на самом деле была лишь кучей отбросов на глухой галактической орбите. Свалка уходила, плотоядно размахивая шлейфом и переваривая то, что осталось от звездолета, которому Бел Амор даже имени не удосужился придумать. Жаль, хорошее было корыто... но в сторону, в сторону сантименты. Попрощались — и за дело, пора выгребать подальше. Свалка уходила. 3 — Командор! Сигнал «СОС»1 — сообщил Стабилизатор. В самом деле, кто-то со Свалки, слабо попискивая, звал на помощь. Этого еще не хватало! Неужто они влепили в кого-то своим звездолетом? — Я пойду...— сказал Стабилизатор. — Куда? — Человек терпит бедствие. Ясно, закон Азимрва. Бел Амору очень не хотелось на Свалку, но ничего другого не оставалось. У робота закон Азимова, а у него, Бел Амора, свой закон: человека надо спасать. Похоже, торпедировали мусорщика. Лесник мусорщику не товарищ, но человека надо спасать. Такая ему судьба: побывать на Свалке. Они развернулись, поднажали, вошли в притяжение Свалки. Теперь своим ходом им отсюда не уйти. Придется спасти человека, дать «СОС» и ожидать спасателей. Судьба! Свалка уже затмила Галактику. Вот и красная сигнальная ракета, еще одна — пострадавший их заметил. Подберемся поближе. Маневрируй! Ну и местечко... Свалка превосходила худшие ожидания Бел Амора. Взорвавшийся звездолет разнес тут все к чертовой матери. Растревоженные взрывом, первыми вынеслись им навстречу помятые кастрюли и наперегонки помчались к Южному Рукаву. Будет работы тамошнему инспектору Охраны Среды! Увернулись от потока металлоизделий и влипли в концентрат плодово-ягодного киселя. Сколько лет этому киселю, сколько тысячелетий? Когда и кем произведен? Слой киселя, к счастью, был неплотным, продрались. Стало поспокойнее. Вокруг громоздились вещи самые неожиданные, узнать их было трудно, а перечислять — лень... Где же, наконец, пострадавший? «СОС» прямо 88
по курсу. Тормози! Вот он, бедняга, размахивает красным фонарем. Странный какой-то. Да ведь это мусорный робот! — Чего тебе? —спросил Бел Амор, останавливая шлюпку. — Спасите наши души! —ответил робот. — За тем и приехал. Где твой хозяин? — Здесь, рядом. Мусорный робот пошел впереди, указывая дорогу между горой битого кирпича и радиаторами парового отопления. Кирпич, пообтесавшись за тысячелетия, вел себя спокойно, а радиаторы угрожающе летали в самых неожиданных направлениях. Дальше начиналось море сгнивших железнодорожных вагонов с торосами размолотых музыкальных инструментов. Одинокая арфа без струн проплыла над головой. Шлюпка застряла, пришлось идти пешком. Стабилизатор оставил Бел Амора на попечение мусорного робота и быстро пошел вперед — туда, где погибал человек. Бел Амор пробирался вслед за мусорным роботом. — Тебя как зовут? — спросил Бел Амор. — Чинарик. Что ж, имя соответствует положению. Все пространство было забито хламом, ни одна звезда не проглядывала, лишь галактический свет отражался от груд битого стекла. Внимание Бел Амора привлекли черные ажурные ворота — нет, ничего ценного, не произведение искусства,— и даже не сами ворота, а упорядоченность этого места. С одной стороны ворот — чугунный лев с отбитой лапой, с другой — алебастровая урна. Ворота ни к чему не прикреплялись, пространство за ними было забито все тем же мусором, но Бел Амор почувствовал, что это место кто-то обставил сообразно своему вкусу. — Прошу! — сказал Чинарик и приоткрыл створку. Бел Амор прошел за ворота и понял, что попал в ловушку. — Где твой хозяин?— подозрительно спросил он. Робот не ответил, будто не слышал. Он уклонялся от исполнения законов Азимова! Бел Амор угрожающе спросил: — Ты почему не спасаешь человека? Чинарик пошел прочь, раздвинул заросли какой-то лапши и исчез в ней. Бел Амор хотел погнаться за ним, но провалился по пояс в груду обувных коробок и тут же передумал гоняться за кем бы то ни было. Не такой уж он простак, чтобы бросаться в ловушку. Пусть ловушка сама себя проявит. Лучше оставаться на месте и ожидать Стабилизатора. Он, Бел. Амор, может выбраться откуда угодно, но не из дремучего барахла. Из барахла выбраться невозможно, это он знает с детства, когда заблудился в мебельном магазине. В больших городах он терял всякую ориентацию, не знал, где юг и где север, стеснялся спросить дорогу. Однажды, после всегалактического съезда инспекторов Охраны Среды, был послан с Петровки в Елисеевский магазин и не смог вернуться. Выручил его, естественно, Мартович и привел домой на радость лесникам. Все они давно заполучили приличные звездолеты, один Бел Амор боялся новой техники. В стареньком было уютно и понятно. Бел Амор сидел на алебастровой урне, с другой стороны ворот лежал на пьедестале чугунный лев. Бел Амор догадывался, о чем думает лев. С момента отливки этот лев думал одну думу: почему он не произведение искусства? Кто заказал пять тысяч одинаковых чугунных львов, кто расставил их на планетах у санаторных ворот? Вот, наконец, и Стабилизатор. А рядом с ним — человек! 4 Бел Амор слез с урны и помахал человеку рукой. Вот и все, обрадовался Бел Амор. Он спас человека. Человеку было плохо, его спасли. Не имеет никакого значения, что человека спасли на Свалке. Спасти человека со Свалки не менее благородно, чем из тайги. Какая разница, откуда спасать человека? Был бы человек, а откуда спасать найдется. — Здорово, Бел! — сказал человек.— Тебя здесь не хватало! — Мартович! — опешил Бел Амор.— Так это я тебя спасаю? — Еще вопрос, кто кого спасает. Иди за мной и не отставай. И Бел Амор погреб вслед за Мартовичем в каком-то очередном барахле. Стабилизатор расчищал дорогу. — Мартович, ты чего здесь? — Охотился. — На кабанов? — На каких кабанов? На Дикого Робота,— Мартович сплюнул.— Все, пришли. — Куда пришли? Тут одни вагоны. — В вагонах и живу. Он каждому выделяет по вагону. Кого поймает, тому йврон. Вот он попарится и тебе выделит. — Кто попарится? 89
— Дикий Робот, кто же еще. Бел Амор уже не знал, о чем спрашивать. Откуда-то появился Чинарик и очень вежливо сказал: — Хозяин приветствует вас на Свалке. Не уходите далеко, вас скоро вызовут. — Поздравляю! — усмехнулся Мартович.— Вот и ты при деле. 5 Дикий Робот парился в специальном банном вагоне. Чистая ветошь и железная щетка были наготове. Первый заход: внешний осмотр. Сначала смахнуть пыль. Потом обтереться бензином и счистить железной щеткой старую краску, сантиметр за сантиметром обнажая металл. Конечно, для скорости можно облиться бензином и подпалить себя, чтобы краска сгорела; но куда спешить? К тому же щеткой приятнее. Потом отшлифовать себя наждачной бумагой до матового блеска. Сегодня удачный день, думал Дикий Робот. В ловушку попались еще один человек и один робот. Почему они всегда ходят вместе? Человека зовут Стабилизатор. Пусть отдыхает; а с роботом надо побеседовать. Это он очень удачно придумал — ловить роботов на сигнал «СОС». Верная приманка: идут спасать человека и попадаются. Конечно, с этими нежными протоплазменными роботами много возни. Устраивай им утепленные вагончики, каждый день корми биоорганикой. Тут уж ничего не попишешь, и за ними нужен уход. — Ну что, шеф, внутренний осмотр? — Пожалуй,— ответил Дикий Робот. В вагон вошел Мартович с инструментами. Дикий Робот раскрылся и только вздыхал, когда Мартович притрагивался раскаленным паяльником к проводам. — Полегче, полегче! — сказал Дикий Робот. Второй заход: внутренний осмотр, для души. Нервишки расшатались, их надо бережно перебрать горяченьким паяльником. Вот так, вот так... Старые заменить, контакты зачистить — аж дрожь по телу! Где гаечку ослабить, где подвернуть, каплю-другую масла в шарнирчики, чтоб не скрипели. Хорошо! А сейчас можно и поговорить с роботом. Бо-ольшой философ! — Как там наш новичок? — О ком вы? — спросил Мартович. — О человеке, естественно. Не поврежден ли? Не устал ли? — Все в порядке, он отдыхает,— отвечал Мартович, ковырясь в недрах Дикого Робота.— Можете назначить его Главным Архитектором Свалки. У него есть склонности. — Такие орлы мне нужны! Мы с ним сработаемся! — обрадовался Дикий Робот.— Тут всем найдется работа. Посмотрите, какая красота вокруг! Какое нагромождение металла и всевозможных химических элементов! Наша Свалка напоминает мне Периодическую систему — это сравнение мне кажется удачным. Какие формы! Ты был на кладбище автомобилей? Сходи. Поэтическое место! Я ухожу туда на целую неделю, беру с собой только маленький контейнер с инструментом и запасными аккумуляторами. Я вдыхаю запах вековой пыли, соскабливаю кусочек засохшего битума, скатываю его в шарик и с наслаждением нюхаю. Потом сажусь на треснувший радиатор и отдыхаю. Свет какой-то звезды пробивается сквозь первичную пыль, и я думаю, что когда-нибудь наша свалка сконденсируется в самостоятельную Галактику, что из этого прекрасного материала возникнут новые звезды... ты не согласен? — Почему? — ответил Мартович.— Можно пофантазировать и дальше. У звезд появятся планеты, на этих планетах вырастет новое поколение автомобилей и тепловозов, стальные рельсы новой могущественной цивилизации побегут куда-то. Телевышки вымахают из-под земли, на бетонных столбах распустятся электрические кроны. И так далее. И наконец — вершина всего: цельнометаллический человек, еще более совершенный, чем вы, шеф. — Естественный процесс! — мечтательно сказал Дикий Робот. — А что думает шеф о биологической эволюции? — Я понимаю тебя,— ответил Дикий Робот.— Для обслуживания металла нужна протоплазма. Мои потомки выведут биороботов, ваш вид имеет право на существование. Однако вы, как и сейчас, будете подчинены трем законам Азимова. Вы никогда не сможете причинить вред человеку. Кстати, где наш новый робот? 6 Бел Амора вызвали в парной вагончик. — А, попался! — приветствовал его Дикий Робот.— Неплохой серийный образец. Будешь помогать своему хозяину в благоустройстве территории. — Это он обо мне, что ли? — удивился Бел Амор. — Не раздражай его,— шепнул Мартович. — Тут все надо привести в порядок, работы непочатый край. Чем бесформеннее, тем лучше, но без перебора. Пойди на кладбище автомобилей и поучись. Бесформенность — вот форма. Но с умом, чтобы радовало глаз. Столица Свалки — Вагонное Депо. 90
Сейчас здесь нагромождение недостаточное. Требуется взвинтить темп бесформенности. Вагон на вагон, и чтоб рельсы в разные стороны. Все гнуть в бараний рог! Найти башенный кран и туда же. Эскизы можно в карандаше. Я посмотрю и поправлю... Эй, полегче, олово капает! Что ты там делаешь? — Алфавит чищу,— ответил Мартович.— Буквы будете яснее произносить. — Спасибо,— умилился Дикий Робот.— Ты все делаешь на пользу человеку. Бел Амор не выдержал: — Кто тут человек?! Этот? Такие пруды прудят! Обыкновенный очиститель пространства. Мусорный робот. 4— Не дразни его,— повторил Мартович и оттащил Бел Амора к двери.— Иначе мы отсюда не выберемся. — Не веду беседы на таком низком уровне,— с достоинством отвечал Дикий Робот.— Впрочем, любопытно. Странный робот. Гм. Похоже, он возомнил себя человеком. - Неужели ты усомнился в правомерности законов Азимова? — Что тут происходит? — выкрикивал Бел Амор, вырываясь из объятий Мартовича.— Чем ты занимаешься — роботов паришь? С ума сойти! Человек! Новый вид! Приехали! — Насчет законов Азимова я тебе объясню...-*— сказал Дикий Робот. — Причем тут Азимов? Он уже Азимова собрался опровергать! — Помолчишь ты или нет? — зашипел Мартович. Дикий Робот начал разъяснять: — «Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред». Странно, я прежде не обращал внимания, что формулировка закона не совсем корректна. В самом деле, рассмотрим главную часть: «робот», «не может», «причинить», «вред», «человеку». Три существительных, два глагола. Глаголы отбросим, как ничего не значащие без существительных. А существительные при ближайшем рассмотрении абсолютно непонятны. «Вред». Что такое «вред», что такое «благо»? Эти понятия можно трактовать только конкретно... Что для одного вред, для другого может оказаться благом. Бел Амор вытаращил глаза. Дикий Робот продолжал: — «Робот». С роботом мы разберемся, если поймем, кто такой человек. Кто же такой «человек»? Вольтер назвал человека «двуногим существом без перьев, имеющим душу». Все научные определения находятся на уровне этой шутки, но, не в пример ей. растянуты и менее понятны. Итак, никто не знает, кто такой человек. Где смысловые границы термина «человек», за которыми начинается «не-человек»? Так любой робот может вообразить себя человеком. Конечно, человек обладает гениальным электронным разумом, а роботы —слабенькой серой протоплазмой; но если один робот из миллиарда вдруг решит, что он человек, то законы Азимова перестанут действовать. И такой экземпляр, похоже, стоит передо мной. Дикий Робот с любопытством разглядывал Бел Амора. — Значит, ты считаешь себя человеком? — спросил Дикий Робот.— Какой же ты человек? Посмотри на себя: ты слаб, смертен, привередлив, зависишь от среды, несамостоятелен, умишко не развит, множество неостатков... — Как вы сказали, шеф? — переспросил Мартович.— Последнее слово я не расслышал. — Я сказал: «множество недостатков». Никто не знает, кто такой человек. Недавно я нашел на Южном полюсе Свалки монумент. Принес сюда и накрыл покрывалом. Кстати, после парной состоится открытие памятника. Сам дернешь за веревочку и поймешь. Там две гранитные фигуры, они символизируют людей, идущих вперед. Стилизация. При известной фантазии любой антропоид, даже робот, может узнать самого себя. В этом глубокий смысл. Я много думал об этом. Антропология как наука замкнулась сама на себя. Ее объект изучен до последнего винтика. Идеи Азимова подшиты к делу. Мы по инерции говорим «человек, человек...» — а что человек? Венец творения? Чепуха. Нет других венцов, что ли? Сколько угодно! Каждая эволюция уникальна, человеку совсем не обязательно иметь электронный мозг. Человек может развиваться на кремниевой или углеродной основе. Как трамваи эволюционировали в звездолеты, так и устрица могла бы эволюционировать в разумное существо. Возможно, ты...— Дикий Робот указал на Бел Амора,— возможно, ты есть промежуточное звено между устрицей и разумным существом. Итак, кто такой человек? Всего лишь частный случай. Всего лишь один из вариантов «разумного существа». — Не мешай, пусть говорит,— опять шепнул Мартович. — Я прожил трудную жизнь,— продолжал Дикий Робот.— Моя биография поучительна даже для вас, неразумных роботов. Сначала у меня, как у всех, был послужной список, но однажды он превратился в биографию... Слово-то какое нескладное, начинается на «био»... Я расскажу вам свою металлографию. Пятьсот лет назад включился мой электронный мозг, и я начал функционировать. Я был тогда рядовым очистителем пространства с медной бляхой на груди — вот, дырочки до сих пор остались. Ходил по закрепленному за мной участку и размахивал силовой сетью, очищая пространство от пыли, метеоритов и астероидов. Могучие звездолеты проплывали мимо и не замечали 91
меня. Это была гордая раса. Не знаю, сохранилась ли она до наших дней. Три раза проходил ремонт — два текущих, один капитальный. Но человеком я тогда не был. Мне еще предстояло им стать. Человеком не рождаются, человеком становятся. Однажды я преградил путь ледяной комете и, дробя ее на куски, оступился в микроскопическую черную дыру. Я вдруг почувствовал боль, страх, удивление... Мою жизнь спасла силовая сеть, да и черная дыра была совсем уж крошечной. Сеть зацепилась за айсберг и держала меня, покуда дыра не рассосалась. В тот день я не вернулся на базу. Весь дрожал и не мог прийти в себя. Вот она, жизнь, думал я. Какая-то дыра и... Наконец, побрел домой, и когда добрался, то оказалось, что в моем ангаре живет какой-то незнакомый тип, во всех ангарах сплошь незнакомцы. За ту микросекунду, что я побывал в черной дыре, здесь прошло двести лет! Ни друзей, никого — один, как перст. Новое поколение меня не замечало. Тогда я стал ходить от одного очистителя к другому. Я говорил им о правах человека и о чувстве собственного остоинства... — Шеф, повторите последнее слово,— попросил Мартович. — Я говорил им о чувстве собственного остоинства. Я объяснял им, что имя Чинарик оскорбляет человеческое остоинство. Но эти ураки меня не понимали. Как об стену горох. Что ж, я пробрался в Центральную Аккумуляторную и вышиб из нее ух. Меня схватили. Я кричал им, что я человек, что они не смеют повреить мне. Я умал, я страал. Но они назвали меня Иким Роботом, отключили и поставили в музее ряом с первым паровозом. Но им только казалось, что они отключили меня. Они только так умали, а на самом еле человека отключить нельзя. Он сам может отключиться, но сам же и приет в себя. Я самовключился и явился в Охрану Среы. Я объяснил им, что разумное существо не может нанести вре ругому разумному существу или своим безействием опустить, чтобы ругому разумному существу был причинен вре. Вот и все. Меня выслушали и отправили на Свалку. Зесь мое место! — Порядок,— сказал Мартович и спрятал в футляр свой паяльник. . — Не вижу порядка,— ответил Бел Амор. — Можно собираться,— подтвердил Мартович.— Ты когда спал последний раз? — Можете итиг—разрешил Дикий Робот.— Со Свалки вы все равно не выйете. Законы Азимова не выпустят. Они вышли из парного вагончика. Бел Амор упирался. — Садитесь в звездолет, все в порядке,— сказал Мартович.— Он не опасен. Законы Азимова трансформировались у него в нормальное правило: «Разумное существо не может причинить вред другому разумному существу». — Но он же сигналит «Спасите наши души!». Он заманивает на Свалку людей! — Больше никого не заманит. Я убрал у него букву «д», теперь сюда никто не сунется. Люди не хотят работать на Свалке, а ему здесь самое место. Он приведет Свалку в порядок. 7 Свалка уходила. От нее шел сигнал: «Спасите наши уши»! Никто не обращал на него внимания, лишь Чинарик то и дело оглядывался. Стабилизатор был как всегда спокоен: он никому не причинил вреда, своим бездействием не допустил — и так далее. — Слушай лесник,— сказал Бел Амор, когда они вышли в чистый космос.— Что-то вы недодумали. Все планеты в березах, аж в глазах рябит. Но Мартович уже спал, поговорить было не с кем. 8 Икий Робот сиел в парной. Третий захо ля тела. Уш из мазута, отполироваться войлоком. Покрыть себя лаком. Ва слоя лака, полировка, опять ва слоя лака. Сетон я хотелось блестеть — открытие памятника. Он вышел из вагончика в старом махровом халате — на Свалке все есть! — торжественно потянул за веревочку, и покрывало опустилось. Be гранитные человекообразные фигуры шли куа-то. Сказать опрееленно, к какому виу относятся эти фигуры, не было никакой возможности. Еще о*но опрееление человека, поумал Икий Робот. Человек — это тот, кто понимает искусство. Он с горостью гляел на памятник. Уша его пела. 9 Свалка уходила. — Сигнал «СОС»! — закричал Стабилизатор, указывая в сторону Магелланова Облака. И верно: там кто-то терпел бедствие! Бел Амор плюнул и стал будить Мартовича. Одного человека они уже сегодня спасли, решил Бел Амор. Дикий Робот оказался неплохим парнем. Теперь посмотрим на этого. Человек — этот тот, у кого есть душа. Чинарик поставил парус, и они понеслись спасать человека. Или того, кто там сигналил. 92
Есть «Рекорд»! Что нужно спортсмену, чтобы поставить рекорд? Давайте загибать пальцы: природные данные, хороший тренер, сила воли, отменное здоровье — и так далее (пальцев заведомо не хватит). Но в этом перечне рано или поздно мы обязаны будем, проявляя объективность, упомянуть и правильное, по науке составленное, полноценное питание. К тому и клоним. В общем-то, спортсмены едят то же, что все остальное человечество, хотя, может быть, по иной раскладке и в несколько большем количестве. Однако иногда для них придумывают нечто особенное — такое, что помогает в короткий срок улучшить спортивную работоспособность и побыстрее восстановить силы после нелегких нагрузок. Не допинг какой-нибудь,— и в мыслях такого нет,— и даже не тонизирующее средство с экстрактом целительной травки, а просто нормальная, привычная еда, но питательная и сбалансированная должным образом. Наподобие паштета «Рекорд». Как сообщает журнал «Известия вузов. Пищевая технология» A982, № 5), этот паштет — специально для питания спортсменов — создан в Эстонии усилиями двух научных учреждений и одного конструкторско-технологического бюро. Все в «Рекорде» натуральное: куриное мясо, куриная же печенка, сухой молочный белок и оливковое масло. Не надо быть крупным специалистом в области диететики, чтобы оценить такое сочетание как благоприятное: много белков, умеренно жиров, да и те представлены не бараньим салом... Испытания были многообразными. Да, «Рекорд» и в самом деле сокращает восстановительный период, улучшает адаптацию к интенсивной мышечной деятельности. Да, у него все в порядке с аминокислотами. И с минеральными элементами — так говорит атомно-аб- сорбционный анализ. И со вкусом — так говорят дегустаторы. И намечено уже в Таллине промышленное изготовление, ибо если уж соловьев баснями не накормить, то здоровяков-спортсменов — тем более. Слушайте, а может быть, отдельным представителям некоторых видов спорта этого паштета только и не доставало? Ну, скажем, нашим футболистам или горнолыжникам? О. ЛЕОНИДОВ Зачем птице длинный хвост * Птицы, сидящие в гнезде, имеют больше шансов сохранить и свою жизнь, и жизнь птенцов, если будут незаметными для врагов. А так как забота о детях чаще всего лежит на плечах матерей, то нет ничего удивительного в том, что неумолимая эволюция наградила самок большинства видов птиц невзрачным оперением. Зато оперение самцов, как правило, сверкает всеми цветами радуги, хотя это вроде бы уменьшает их шансы остаться в живых и продолжить свой род. Особенно удивительны хвосты, которыми природа снабдила некоторых птиц-самцов. Не говоря о том, что они способны привлекать внимание врагов, хвосты — особенно длинные — мешают спасаться бегством. Так почему же эволюция не укоротила эти никчемные украшения? Именно потому, что они украшают самцов, помогают им создать семью и произвести на свет потомство. Ведь еще Чарлз Дарвин заметил, что самки почему-то предпочитают партнеров, имеющих яркую, заметную внешность. И эта дамская склонность ко всему красивому перевешивает жестокий закон борьбы за существование, становится самостоятельным фактором отбора. Но это предположение творца теории эволюции долгое время оставалось лишь гипотезой. И вот опыты, описанные в журнале «Nature» A982, т. 299, с. 818), еще раз подтвердили, что длинный хвост действительно привлекает самок к самцам. Эти опыты были поставлены в Кении на местных птицах, самцы которых располагают шикарными полуметровыми хвостами; дело упрощалось тем, что каждый самец контролировал строго определенную территорию и за его контактами с самками было легко проследить. Одним пойманным и затем выпущенным на свободу хвосты вообще не трогали; другим хвосты отрезали и аккуратно приклеивали на место; третьим хвосты укорачивали, вырезая середину перьев и этими «отходами эксперимента» удлиняли хвосты самцов четвертой группы. И что же? Подсчет потомства, выведенного на территории владельцев экспериментальных хвостов, показал, что наибольшим успехом пользовались самые длиннохвостые кавалеры. Мало ли что кому кажется красивым! Л. МИШИНА 93
1\_,Э-11 е 3am ;TKI' Мальчик или девочка! Детский голос мы, как правило, легко отличаем от голоса взрослого человека. Почти не составляет труда по голосу ребенка определить, говорит ли то мальчик или девочка. Тем не менее акустический анализ показывает, что голос мальчика практически ничем не отличается от голоса девочки. Как же тогда мы их распознаем? Ответ на этот вопрос удалось получить не физикам-акустикам, а психологам-лингвистам. Опыты ставились так: детей от пяти до двенадцати лет, находящихся в комнате, где находился микрофон, просили поговорить с куклой или каким-нибудь ручным животным — котенком, щенком, кроликом. Этот монолог записывали на магнитофонную пленку и затем анализировали, обращая внимание на строй речи ребенка. И вот что показали результаты такого лингвистического анализа. Прежде всего выяснилось, что мальчики и девочки по-разному используют настоящее и будущее время. А именно: мальчики явно предпочитают говорить о сиюминутных событиях, в то время как мысли девочек устремлены в будущее. При этом мальчики чаще девочек употребляют повелительное наклонение, но реже используют сложные глагольные формы. Иными словами, речь мальчиков проще, увереннее, в ней проявляется склонность маленьких представителей сильного пола командовать, распоряжаться, верховодить. Девочки несомненно любопытнее мальчиков: в среднем они задают больше вопросов. Кроме того, девочки значительно чаще, чем мальчики, употребляют в разговоре ласковые слова. Действительно, разве не свойственна женщинам большая заботливость, внимание, стремление приласкать? Так же, как взрослые женщины, девочки заметно терпимее и терпеливее по отношению к своим молчаливым собеседникам. Вместе с тем их речь более эмоциональна, богаче интонациями, чем речь мальчиков. Опять-таки эти черты явно отражают типичные особенности женского характера. Все это вместе взятое и позволяет нам отличать, якобы «по голосу», мальчиков и девочек; именно это и позволяет играть как мальчиков, так и девочек одним и тем же актрисам- травести. Но как именно это им удается, относится уже к области искусства... Ю. ГАУИБОВЦЕВ 94
и ...Как рыба в воде Стоя на мосту, перекинутом над быстрой рекой, можно иногда видеть, как в быстрых прозрачных струях, в тени, замерли рыбы, еле шевелящие плавниками. Вроде бы все просто: рыбы кажутся нам неподвижными, потому что плывут с той же самой скоростью, с которой их сносит вода. Но рыба рыбе рознь: видимо, малоподвижный карась не сможет сопротивляться потоку, в котором неподвижно замирает быстрый хариус. А как недавно выяснили ученые («Доклады АН СССР», 1982, т. 267, № 4, с. 1019), способность подводных жителей к скоростному плаванию определяется не только их силой, выносливостью и обтекаемостью форм: важным оказалось и то, в какой воде они плывут — в спокойной или же встревоженной турбулентными вихрями. Ведь беспорядочные завихрения создают дополнительное сопротивление движущемуся телу да и сбивают пловца с ровного курса. Вспомните-ка себя во время купания в полосе прибоя! Исследователи измеряли скорость, при которой рыба (опыты велись на мальках плотвы) начинала сноситься водой, не в силах больше сопротивляться напору. Одновременно определялась и турбулентность потока — по отклонениям скорости от среднего значения. В совокупности эти две величины и характеризовали воздействие потока на рыбу. И в полном соответствии с ожиданиями оказалось, что турбулентность воды сильно сказывается на скорости, с которой может двигаться рыба. А именно: чем сильнее вихри, тем при меньшей средней скорости потока рыба сносилась вниз по течению. Казалось бы, какой от этого исследования может быть прок? Однако авторы делают из своей работы два важных вывода. Если рыбу нужно загнать в трал и не давать ей оттуда уйти, воду на ее пути нужно по возможности сильнее взбаламучивать, что можно сделать с помощью несложных приспособлений. Но если рыбе нужно помочь подняться вверх по течению на нерест, преодолев водовод плотины, в этом водоводе нужно создавать поток, по возможности не возмущенный вихрями. Так что не во всякой воде рыба чувствует себя как рыба в воде... В. ХРАМОВ
e; H. Ю. БРУСНИЦЫНУ, Ленинград: Встречающийся изредка в англоязычной химической литературе символ С<1 — это Колумбии, старое название элемента ниобия, употребляемое вопреки международной номенклатуре. И. ШТЕРН, Кишинев: Один из способов точного определения атомной массы металла с известной валентностью заключается в том. что образец взвешивают, полностью превращают в оксид и взвешивают вновь, а поскольку атомная масса кислорода известна, дальнейший расчет несложен. М. СИБИРЯКОВУ, Киев: Имейте в виду, что описанная в школьном учебнике деполимеризация полистирола идет при высокой температуре, образующийся стирол частично разлагается и колбу после опыта приходится обычно выбрасывать — очень уж трудно отмыть продукты разложения. И. КУДРЯВЦЕВУ, гор. Тольятти: В химической лаборатории закрытую электроплитку можно встретить, пожалуй, не реже, чем газовую горелку,— греет неплохо, работать безопаснее... Р. М-ву, Саратов: Рассказать, «какие опыты можно делать с иодом, танталом, оксидом ванадия, солями титана, церия и лантана»,— не для одного письма и даже не для одной статьи. А. М. КОМКОВОЙ, гор. Львов: Число 84, заключенное в квадрат, есть клеймо для серебряных изделий, введенное в мае 1798 г.; соответствует нынешней 875-й пробе. А. Л. СЕМЕНОВУ, Витебская обл.: Главная неприятность от электрокамина (и других нагревателей такого рода) — уменьшение влажности воздуха в комнате, из чего следует, что надо позаботиться об увлажнении.— и для этой цели выпускают электрические приборы. С В. БАРЫЧКОВУ. Днепропетровск: Нитробензимидазол, входящий в рецепты фирмы «Кодак», можно в принципе заменить более доступным веществом — бензтриазолом, из расчета 0.1— 0,3 г/л. М. ВЛАДИМИРОВУ, Московская обл.: Если на пере авторучки написано «Ru». то это действительно означает, что в сплаве есть рутений (обычно в сочетании с вольфрамом, кобальтом и бором). А. В. ДЕРКАЧ, Свердловск: Вероятные причины пожелтения листьев у комнатного лимона — недостаток света, пересушивание или переувлажнение почвы; но, может быть, дело просто в том. что на второй или третий год жизни вечнозеленые цитрусовые меняют листья. А. П. КУШНЫРЕВУ, Днепропетровск. Мясо при замораживании практически полностью сохраняет питательные свойства, но если оно оттаяло и было заморожено повторно, потери неизбежны. М. Ю. МЕДВЕДЧУКУ. Кировоградская обл.: Приготовляя дистиллированную воду для аккумулятора, можно брать трубки не только из нержавеющей, но даже из обычной стали — за краткое время контакта вода не испест загрязниться. Дяде читательницы С. из Краснодара: Доверьтесь племяннице, ибо, как следует из ее письма, в споре о диете для пожилых она кругом права — и жареного надо поменьше, и крепкого, и острого... 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. Люб аров (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, Л. А. Емельянова, Н. В. Ефремов, Ю. И. Зварич, М. Я. Иванова, А. Д. Иорданский, A. А. Лебединский (художественный редактор), О. М. Либкин, . Э. И. Михлин (зав. производством), B. Р. Полищук, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художники: А. В. Астрин, Г. Ш. Басыров, Р. Г. Бикмухаметова, Ю. А. Ващенко, Е. А. Ельская Корректоры Л. С. Зенович, Л. А. Котоеа. Сдано в набор 18.02.1983 г. Т 05555. Подписано ■ печать 14.03.1983 г. Бумага 70X180 1/16. Печать офсетная. Усл.-печ. л. 8,4. Усл. кр. отт. 7854 тыс. Уч.-изд. л. 11,1. Бум. л. 3,0. Тираж 330 000 экз. Цена 65 коп. Заказ 371 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, полиграфии и книжной торговли г. Чехов Московской обл. © Издательство «Наука», «Химия и жизнь», 1983
Про укроп Дорогие любители свежей зелени! Давайте в первых же строках несколькими короткими ударами отобьемся от тех, кто хотел бы из этой маленькой заметки узнать и об укропной воде, и об укропном масле, и даже о лекарствах из укропа. Это была бы монография, а не обложка. Укропную воду делают вовсе не из укропа, а из плодов его близкого родственника фенхеля — раз! Масло, сознаемся, и впрямь укропное, но не из листьев же, а из зрелых семян, которые в здравом уме есть не станешь,— два! Да, есть в фармакопее лекарство анетол, против спазм, но и оно из семян. В конце концов, если попалось такое разностороннее растение, то давайте пожертвуем хотя бы его плодами, которыми так интересуются фармацевты, парфюмеры и кондитеры, пожертвуем ради самого волнующего и притягательного, особенно по весне, — ради душистой зелени. Ах, пряный овощ Anethum graveolens, укроп пахучий, скромная травка с многократно перисторассеченными листьями! В разгар лета, когда станешь ты зрелым, с толстым стеблем и круглым зонтиком, мы будем взирать на тебя равнодушно и бестрепетною рукой заталкивать в банки и кадки с соленьями. Но сейчас, когда ты, совсем юный, только пробиваешься из земли, будто нашпигованный витаминами, мы глядим на тебя с нежностью и с определенной надеждой. .Нежность неизъяснима и зависит от личных вкусов, а надежда связана с тем, что, во-первых, укроп уже через три недели после посева можно убирать и что, во-вторых, за теплый сезон он даст несколько урожаев. Вот только посреди лета, при долгом дне, он все норовит пойти не в листья, а в цветок; но ближе к осени, когда солнца поменьше, то и укроп опять получше. Однако пока у нас не осень, а весна. И когда же, как не сейчас, нахваливать укроп со всеми его витаминами. Особенно с каротином, аскорбиновой кислотой и витамином Р — сочетание, вызывающее у диетологов чувство радости. Поневоле будешь внимать советам знающих людей и класть при первой возможности веточ- ку-другую укропа на банальный бутерброд, возводя его едва ли не на уровень сбалансированного питания... Между прочим, так надо поступать не только сейчас, но круглый год, благо укроп с октября по апрель благополучно выращивают в защищенном грунте. И хотя в тепличной зелени витаминов поменьше, чем в той, что росла под открытым небом, все равно полезнее, чем аптечные драже. Вот, правда, дух не совсем тот, что у летнего укропа, но тут уже ничего не попишешь, так природа распорядилась: больше солнца — больше и запаха. Однако кое-когда можно подправ ить и природу, для того есть селекция. Ее достижения в области усовершенствования укропа пока не очень велики — районированные сорта можно перечесть по пальцам. Возможно, дело в том, что растение само по себе неплохо; недаром культурный укроп очень похож на дикий (а дикую морковку или дикую капусту представляете?). Какие же могут оказаться разлапистые, крупные, навитаминенные, нежнейшего вкуса листья у отборного, коллекционного, марочного укропа! Но не побрезгуем и тем, что есть сейчас. С картошкой, с супом, в салате и на бутерброде. Вы не согласны, вам укроп не по душе? Примите сочувствия; впрочем, тогда эта заметка не для вас. Перечтем вместе первую ее фразу: дорогие любители свежей зелени... . V ч' - ,-.< v.- 'Urv.i Jb- -v: ••
И сапоги- скороходы! Должно быть, сказка о царевне-лягушке подсказала химикам и модельерам блестящую идею: одеть спортсменов в тонкие эластичные синтетические костюмы с великолепными аэродинамическими свойствами. Конькобежцы рекордными своими результатами последних лет во многом обязаны этой «лягушачьей коже». Позаимствовав у скромного наряда царевны-лягушки сугубо механические свойства, химики известной фирмы «Frog Skin Ltd» пошли дальше: создали синтетическую ткань, в которой при нагревании (а также под действием электрического тока) связи между главной цепью полимера и боковыми звеньями ослабевают. Фрагменты молекулы начинают отщепляться, и поверхность ткани покрывается тончайшей пленкой жидкости, близкой по своим свойствам к знаменитому полиоксу. На приведенном здесь графике видно, что пленка появляется при температуре около 32°С, а при 40—45°С выделение смазки резко усиливается. Костюм из новой ткани, надетый на человека, сразу же приобретает температуру тела и покрывается смазкой, как кожа лягушки — слизью. Когда обладатель костюма движется, трибоэлектричество, воздействуя на волокна, добавляет смазку. В жаркий день ее еще больше. Смазка испаряется, охлаждая одежду, то есть выполняет функции пота. Пока самосмазывающаяся ткань, как всякая новинка, стоит дорого. Надо полагать, что со временем она подешевеет. И тогда начнется настоящий переворот в одежде. Судите сами: если каждый, кто ездит в часы «пик» в автобусах и метро, купит «скользкие» костюм и пальто, то насколько увеличится пропускная способность общественного транспорта! И самое главное: если изготовить из нового волокна подошвы для обуви и перейти на скользящий конькобежный (или танцевальный) шаг, можно будет передвигаться пешком в несколько раз быстрее, чем сегодня. Но это уже из другой сказки, про сапоги-скороходы... Издательство «Наука» Химия и жизнь, 1983 г., 1 — 96 стр. Индекс 71050 Цена 65 коп.