Text
ISSN 0130-5972
ХИМИЯИЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУН СССР
6
1983
*-«i-rr"V<
«
4*^i
J
A •■'.'■
i>..i. •#
: '*ii
«Лц1
(.' _>> >
/.■-■?
4>;
•V uVCy
sss-
химия и жизнь
IS
Издаете•
с 1965 года
Ежемес i * н нлуч ч >-п .
№ 6 июнь
Москва 1983
НА ОБЛОЖКЕ — рисунок
A. Лебединского
к статье * Возможно ли
Великое объединение?»
НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ
ОБЛОЖКИ — фрагмент
фрески «Жатва»
(Ярославль, XVII век).
Самые лучшие урожаи
пшеницы выращивают
на черноземе. О том, как
образуется эта
плодороднейшая почва,
рассказывается в статье
основоположника
научного почвоведения
B. В. Докучаева
«Русский чернозем»
Технология к природа
Ресурсы
Классика науки
Результат
Экономика, производстве
Проблемы и методы
современной науни
Интервью
Технологии и природа
Гипотезы
Землв и fee обитатьпи
Живые паборатории
современной науни
Страницы истории
Учитесь переводить
Вещи и вещества
Сказка
Ю. Л. Шерман. КАК ПОСТУПАТЬ С ФОСФАТАМИ
А. Иорданский. БАГРЯНОЕ СОКРОВИЩЕ
В. Докучаев. РУССКИЙ ЧЕРНОЗЕМ
ВИХРИ ДАЮТ ЭФФЕКТ. ЭФФЕКТ МОЖЕТ БЫТЬ ЕЩЕ
БОЛЬШЕ
Б. В. Дзюбенко, Г. А. Дрейцер. СМЕРЧИ И ВИТЫЕ ТРУБЫ
В. Н. Андреев, Г. А. Андреева, |А. Я. Иоффе] ЦЕПОЧКИ
МАКРОМОЛЕКУЛ И ЦЕПИ МАРКОВА
В. В. Смирнов. ИСТОЧНИК РАДИКАЛОВ
А. Семенов. ВОЗМОЖНО ЛИ ВЕЛИКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ?
М. Черненко. МАЛЕНЬКИЙ ЧЕЛОВЕК ДОЛЖЕН С ЧЕГО-ТО
НАЧИНАТЬ...
Беседа с профессором Рудольфом Л. Мёссбауэром
И. Н. Лозановская, А. Л. Рабинович. ОСТАНОВИТЕ СЕРУ1
Ю. С. Ротенберг. ЗАГРЯЗНЕНИЕ — АДАПТАЦИЯ —
УРОДСТВА
Б. Силкин. НАПОЛЕОНА ПОГУБИЛИ ОБОИ?
О. Михалевич. О ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ РОЛИ ПТИЦ
Б. Симкин. ОРЛЯК
В. Т. Бахур. Я и Не-Я
Борис Володин. ДЕБЮТ
И. Гончарова, А. Гончаров. ЭСПЕРАНТО — ДЛЯ ХИМИКОВ.
КРАТКИЕ ИТОГИ
С. Константинова. ДЫРКА, ОБИТАЯ БРОНЗОЙ
Владимир Третьяков. Я ПОНЯТНО ГОВОРЮ?
2
7
12
20
21
26
32
34
42
4В
52
56
60
62
68
73
ВО
В2
90
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ !
ИНФОРМАЦИЯ
ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК
КОНСУЛЬТАЦИИ
книги
КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ
ПИШУТ, ЧТО...
ПЕРЕПИСКА
19, 59
23
31
45
46, 58
64
72
79
93
94
96
Технология и природ.
Как поступать
с фосфатами
Фосфорные удобрения незаменимы
в современном сельскохозяйственном
производстве. Они увеличивают урожаи,
ускоряют созревание растений, повышают их
устойчивость к засухе, предупреждают
полегание. Фосфорные удобрения
повышают сахаристость сахарной свеклы,
содержание крахмала в картофеле. По мнению
агрономов и агрохимиков, они
чрезвычайно зффектив ны во всех без
исключения почвенно-климатических зонах нашей
страны. Всем хороши эти удобрения, но
есть у них очень серьезный недостаток:
производство фосфорных удобрений
сильно загрязняет окружающую среду.
ГОРЫ ОТХОДОВ
Отходы в производстве фосфорных
удобрений возникают во всех
технологических переделах:
при добыче фосфорсодержащих
руд — отвалы вскрышных пород;
при обогащении руд — хвосты
промывки и флотации;
при выпуске удобрений — фосфо-
гипс (а если серную кислоту получают
из колчедана, — еще и огарок).
Наконец, отходы в виде зол и
шлаков образуются на угольных ТЭЦ, которые
вырабатывают необходимую для всех этих
весьма энергоемких производств тепловую
энергию.
Еще 30—35 лет назад проблемы не
было; никто не задумывался, что
делать с отвалами, хвостами, фосфогип-
сом. Казалось, что это относится к
далекому будущему: до революции
фосфорные удобрения выпускали в России в
очень небольших количествах, долгие годы
темпы роста их производства были
невелики'.
Принятый в 1958 году курс на
химизацию народного хозяйства
потребовал резкого расширения объема
производства удобрений. Стала меняться и
качественная их структура: вместо фосфоритной
муки и простого суперфосфата наша
химическая промышленность начала
выпускать концентрированные и комплексные
удобрения — двойной суперфосфат,
аммофос, нитроаммофоску. Горы отходов
стали подниматься все выше и выше.
Колоссальные хранилища
флотационных хвостов образовались при
обогатительных фабриках в городе Апатиты. Фос-
фогипсовые горы выросли в Воскресен-
ске, Череповце, Самарканде, Гомеле и
других городах, где действуют заводы, вы-
•Ч
пускающие удобрения. Для хранения
отходов отчуждаются тысячи гектаров земли,
нередко пахотной и пастбищной; ветер
поднимает в воздух и далеко разносит
пыль — частицы хвостов обогащения,
огарка, золы; грунт и грунтовые воды
загрязняются остатками фосфорной
кислоты и солей фтора, которые остаются
в фосфогипсе; огромные средства —
до 10% стоимости основного
производства — расходуются на организацию
отвалов.
То, что вчера не предвещало
серьезной опасности, сегодня приняло
угрожающие масштабы. А что будет завтра?
БЕДНЕЕ РУДЫ —
БОЛЬШЕ ОТВАЛЫ
В ближайшие годы проблема станет
еще серьезнее. И дело не только в том,
что удобрений выпускают все больше и
больше. Высококачеств енн ых фосф ор-
содержащих руд, прежде всего на
Кольском полуострове, уже не хватает.
Приходится использовать бедные руды.
Естественно, что общее количество отходов
резко возрастает. Эта печальная
закономерность особенно очевидна, если
сравнить производство удобрений из
Кольских апатитов и фосфоритов
Актюбинском бассейна, освоение которого
начато в XI пятилетке и продлится многие
десятилетия. При получении тонны
фосфорного концентрата из Кольских руд
образуется в среднем 5,7 т отходов, из
акт юб и неких — 14 т. Но это еще не
все: Кольский концентрат содержит 39%
РгОь, а актюбинский — лишь 24%.
Следовательно, во втором случае более
чем в полтора раза возрастает
количество отходов и при производстве
удобрений.
Влияние отходов на окружающую
среду зависит не только от их
количества, но и от распределения. И в этом
отношении использование концентрата
низкого качества крайне неблагоприятно.
Для производства тонны аммофоса
требуется примерно тонна Кольского
концентрата и почти две тонны актюбинского.
Это приводит к неожиданным
последствиям. Если прежде для уменьшения
транспортных расходов заводы по
производству удобрений приближали к
потребителям — к сельскохозяйственным
районам, то теперь их придется приближать
к источникам сырья — к обогатительным
фабрикам. Таким образом, не только
увеличится объем отходов, но и
повысится их концентрация в районах
добычи и обогащения руды.
Сейчас в Актюбинском бассейне
заканчивается строительство первой Чилисай-
ской обогатительной фабрики.
Впоследствии ее мощность предполагают удвоить
и даже утроить. И тогда при производстве
аммофоса (рис. 1) из * фосфатов,
переработанных на Чилисайской обогатительной
фабрике, ежегодно будет образовываться
около 14 млн. т отходов — все те же
хвосты обогащения, фосфогипс, огарок,
зола ТЭЦ. .
Научно-исследовательские и
проектные институты Госстроя СССР,
Министерства по производству минеральных
удобрений и Министерства промышленности
ftpUffc!
:*Л*
Схема переработки руд на Чилксайском
руднике с обогатительной фабрикой
стройматериалов СССР сделали
предварительную оценку ситуации, которая
должна сложиться после полного освоения
Актюбинского бассейна. Несмотря на
неточность подобных расчетов, они
помогают оценить масштаб возможных
экологических последствий.
Так вот, если технология и
организация производства останутся
неизменными, сегодняшними, то на территории
Актюбинской области скопится примерно
10 млрд. т, твердых отходов — втрое
больше, чем сейчас во всем
Казахстане, во всех отраслях промышленности
республики. Для хранения этой
гигантской массы потребуется более 100 тыс.
гектаров земли. Нужно также учесть, что
в здешних краях сухой, резко
континентальный климат, сильные ветры, которые
будут выносить частицы из отвалов.
Начинать интенсивное освоение
Актюбинского бассейна, не решив проблему
отходов, нельзя.
ЛОГИКА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Самый эффективный способ
сократить количество отходов — вовлечь их
в производство новой продукции. Однако
научиться изготавливать из отходов
полезные продукты — лишь половина дела.
Другая половина, причем не менее
важная,— найти такой способ переработки,
при котором возможности производства
соответствовали бы потребностям в
данном продукте. Поясним это на примере
фосфогипса.
Сейчас наметились основные
направления его переработки: в гипсовое
вяжущее и изделия из него*, в серную
кислоту и цемент (или известь). Кроме того,
фосфогипс можно использовать как
добавку к цементу, а также для
химической мелиорации солончаков. Так вот, из
отходов Чилисайского предприятия
можно производить более 3 млн. т гипса
в год, а годовая потребность Казахста-
* Об использовании фосфогипса в качестве
вяжущего рассказано в статье «Строительный
материал, найденный в отвалах» («Химия и жизнь», 1982,
№ 8).— Ред.
4
Малоотходная переработка фосфоритов
Актюбинского бассейна
на в этом вяжущем материале не
превышает 400 тыс. т. Цементной
промышленности республики больше 300 тыс. т фос-
фогипса в год не понадобится,
сельскому хозяйству с головой хватит 420 тыс. т
в год. Баланс не получается даже для
одного предприятия, а ведь их в
Актюбинском бассейне должно быть несколько.
И все же проблема потребления
решается, причем довольно красиво.
Решение — в так называемых регенера-
ционных технологических схемах, в
частности, переработки фосфогипса в серную
кислоту и цемент. Вернемся к схеме
получения аммофоса на рис. 1. Серная
кислота нужна в производстве сложных
удобрений для получения экстракционной
фосфорной кислоты (ЭФК); в этом
процессе серная кислота целиком переходит
в фосфогипс. Согласитесь, что
традиционная схема производства в целом не
очень логична: мы разрабатываем серу-
содержащее сырье, транспортируем его на
многие сотни километров, производим
серную кислоту, а затем всю ее в составе
фосфогипса складываем в отвалах, от
которых не знаем, как избавиться.
А если в традиционный процесс
вместо обычной сернокислотной цепочки
ввести производство серной кислоты и
цемента из фосфогипса и построить
производство так, чтобы регенерированная
кислота шла на выпуск ЭФК (рис. 2)?
Вновь будет получаться фосфогипс, из
него — серная кислота и цемент и т. д.
Проблемы потребления серной кислоты в
такой схеме просто не существует. Что
же касается второго продукта —
цемента, то его сбыт в близлежащих
районах практически неограничен.
Очень важно, что регенерационная
схема решает не только проблему
потребления продуктов переработки
фосфогипса, но и другие задачи. Во-первых,
ликвидируются сразу два отхода: и
фосфогипс, и огарок. Во-вторых, отпадает
надобность в перевозке серусодержащего сырья,
необходимое количество которого при
современном многотоннажном
производстве составляет миллионы тонн в год.
5
Наконец, резко уменьшается и сама
потребность в сырье, причем не только
для серной кислоты, но и для цемента.
ВСЕ ОТХОДЫ ВМЕСТЕ
В поисках способов переработки
сложного комплекса отходов не стоит
ограничиваться рассмотрением каждого из
них в отдельности. Самый эффективный
путь — совместная переработка. Мы уже
рассказали, как можно «пристроить» фос-
фогипс. Посмотрим, что можно сделать
с другими отвалами.
Огромное количество хвостов
обогащения (напомним: 9 млн. т в год только
на Чилисайской обогатительной фабрике)
можно использовать лишь в очень ма-
териалоемкой отрасли промышленности.
К счастью, такая отрасль существует и
остро нуждается в сырье. Это
промышленность строительных материалов. Хвосты
оказались прекрасным сырьевым
компонентом (мелким наполнителем) в
производстве штукатурных и кладочных
растворов, конструктивных и
теплоизоляционных бетонов, силикатного кирпича. Для
всех этих целей обычно используют
песок из карьеров — сырье, требующее
основательной подготовки. А хвосты
обогащения уже хорошо промыты, у них
вполне определенный гранулометрический
состав, который можно регулировать в
широких пределах, необходимое для
производства стройматериалов содержание
влаги. Более того, в них уже есть
ценная добавка — остатки Р2О5,
позволяющая получать, например, силикатный
материал с прочностью на сжатие 600 кг/см2 —
вдвое больше, чем у обычного
силикатного кирпича лучших сортов.
Туда же, в промышленность
стройматериалов, можно и должно передавать
отходы ТЭЦ. Из них готовят аглопори-
товый гравий — крупный наполнитель
для бетона, который позволяет уменьшить
вес конструкций, сохраняя их высокую
прочность, а также местные вяжущие
материалы, ячеистый золобетон и др.
А теперь рассмотрим все отходы
вместе. Оказывается, что это не что иное,
как полный сырьевой комплекс,
необходимый для самых материалоемких
производств промышленности строительных
материалов: вяжущее (цемент из фосфо-
гипса), мелкий наполнитель (отходы
обогащения) и крупный наполнитель (отходы
ТЭЦ). Создавая в регионе подобные
производства, перерабатывающие все
компоненты добываемой руды и все отходы,
мы очищаем воздух и воду,
освобождаем под пахоту и пастбища земли и к тому
же сохраняем то природное сырье,
которое пришлось бы израсходовать на
бетон, кирпич, строительные растворы. Если
же говорить об Актюбинском бассейне,
то при правильно организованном
производстве он может обеспечить Казахстан,
Западную Сибирь, Средиеазиатские
республики не только фосфорными
удобрениями, но и высококачественными
строительными материалами.
ГЛАДКО ТОЛЬКО НА БУМАГЕ
Рациональные, экологически чистые
схемы, позволяющие избавиться от
отходов, стали необходимостью. Очень хорошо,
что они придуманы и разработаны в
деталях. Но, как известно, все гладко бывает
только на бумаге. Как реализовать эти
технологии, как добиться, чтобы без них
не осваивалось ни одно новое
месторождение?
Чтобы получать полный набор
строительных материалов из отходов
производства фосфорных удобрений,
потребуется комплекс предприятий двух отраслей
промышленности — минеральных
удобрений и стройматериалов. У этих
предприятий прямые технологические связи, так как
они, предприятия, фактически несут
ответственность за разные стадии единого
процесса — полной переработки руды.
Так вот, абсолютно необходимо, несмотря
на разную ведомственную
принадлежность, завязывать эти предприятия по
мощностям, срокам ввода, обеспечить
параллельное и сбалансированное их
развитие.
Причем делать все это нужно не как
успеется, а с самого начала освоения
месторождения. Надежды на то, что
сегодня мы создадим отвалы, а когда-нибудь
потом их переработаем, несостоятельны.
В отраслях, которые смогли бы принять
отходы в качестве сырья, к тому времени
уже сложатся и станут привычными
хозяйственные связи, менять которые трудно.
Сложности возникают и при
разработке малоотходных схем, которые включают
заводы, работающие на разные отрасли. В
зависимости от свойств руды, от
особенностей каждого бассейна эти схемы могут
быть чрезвычайно разнообразными.
Решение отраслевых задач возложено на
промышленные министерства, у которых есть
научно-исследовательские и проектные
институты, а малоотходное
производство — дело общее, межотраслевое —
остается пока, как это ни странно, без
хозяина, остается полем деятельности
энтузиастов, которых далеко не всегда
поддерживают министерства и ведомства.
Переход к малоотходной
технологии — качественно новый, этап
развития производства. Как всему новому,
этому этапу свойственны свои
технические, организационные, экономические и
даже нравственные проблемы. Для их
решения потребуются немалые усилия. Мы
должны быть к этому готовы, ибо
альтернативы здесь нет.
Кандидат технических наук
Ю. Л. ШЕРМАН,
ЦНИИПромзданий Госстроя СССР
6
Ресурс
Багряное сокровище
ПОДВОДНЫЕ ДЖУНГЛИ
ЧЕРНОГО МОРЯ
Начинаются они милях в пятидесяти
юго-восточнее Одессы, на полпути к
Крыму. Перед водолазом, который пойдет
здесь под воду, откроется фантастическое
зрелище. На 20—30-метровой глубине, в
подводном полумраке, над ровным
илистым дном, тянутся параллельными
полосами, с запада на восток, бесконечные
темные грядки водорослей, как будто
посаженные какими-то морскими
земледельцами. Освещенные фонарем, они
мгновенно вспыхивают разнообразными
оттенками багреца и пурпура, придавая
угрюмому подводному пейзажу
неожиданную праздничность.
Это и есть знаменитая красная
водоросль филлофора — самый массовый
биологический продукт Черного моря,
его достопримечательность, его
украшение, его богатство. Водорослевые гряды,
разделенные безжизненными пролысина-
Траулер «Пол л у кс» доставил на
одесский причал очередной улов
черноморской филлофоры
ми, простираются на сотни километров,
образуя гигантское подводное поле.
Филлофорное поле Зернова — так
оно называется на карте. Открыл и
описал его в апреле 1909 года, во время
исследовательского рейса на траулере
«Федя», известный уже тогда ученый,
впоследствии академик, один из
создателей отечественной гидробиологии
С. А. Зернов. О скоплениях
филлофоры в этом районе кое-что знали и
раньше: в судовом журнале «Феди» ученый
обнаружил старые записи о том, как
трал поднимал на борт по нескольку тонн
ф иллофоры. И в этом рейсе уловы
поражали воображение. При первом же
тралении, вспоминал Зернов, «паровая
лебедка отказалась поднять весь груз, и
трал пришлось разрезать, а более
половины поднятой филлофоры выбросить в
море, и все же на палубу мы
подняли кучу в 19 шагов окружностью и в
2 аршина высотой»...
Результаты рейса показали, что
водоросль образует здесь сплошные заросли
площадью «едва ли менее 2000
квадратных морских миль» (а по
современным данным, вдвое больше — более
10 тысяч квадратных километров).
Биомасса этого гигантского скопления исчисляется
миллионами тонн.
На всей огромной площади, которую
занимает поле Зернова, филлофора —
господствующий организм, никакие другие
водоросли здесь не попадаются. Она
накладывает свой отпечаток и на всех остальных
обитателей подводных джунглей: рачков,
крабов, рыб. «Почти все организмы,
живущие на филлофоре,— писал Зернов,—
окрашены в коричнево-красный цвет —
бордо — в полной гармонии с цветом
самой филлофоры». Даже у селедок или
скумбрий, которые пасутся на филлофор-
ном поле, плавники становятся красные,
как у красноперки. Классический пример
влияния среды на организмы!
Долгое время исследователи
пытались понять, откуда взялась в этом месте
такая масса филлофоры и почему она не
образует столь мощных скоплений, скажем,
у крымского или кавказского побережий,
хотя попадается и там. В конце концов
сошлись на том, что именно здесь
водоросль нашла для себя оптимальные условия,
каких нет больше нигде во всем Черном
море: обильное поступление питательных
веществ, которые выносят сюда Днепр,
Днестр, Дунай, обширные площади ровного
дна как раз на нужной глубине,
подходящие температуры, а может быть, и еще
какие-то факторы, нам неизвестные. С
другой стороны, филлофоре не страшны
некоторые неудобства, которые мешают
поселиться здесь другим водорослям.
Например, бурой водоросли цистозире, всем
известной по прибрежным камням Крыма,
нужно больше света и твердый субстрат —
те же камни, к которым она могла бы
прикрепиться. Филлофора же прекрасно себя
чувствует, и свободно плавая над дном;
волны и течения могут скатывать ее в гряды
и валы, как угодно перекатывать их по дну,
и это водоросли нипочем, потому что она
растет и «вверх ногами»...
Тысячелетиями существуют на
северо-западном шельфе Черного моря
багряные филлофорные джунгли. И только
в последние годы стали замечать, что с
филлофорным полем происходит что-то
неладное. Уменьшились его размеры,
шире стали «лысины», разделяющие гряды.
Запасы филлофоры в отдельных районах,
по некоторым оценкам, сократились более
чем в четыре раза. Сама водоросль,
поднятая на поверхность, с виду часто
какая-то больная. Поредел и животный мир
зарослей. Раньше моряки, добывая
водоросль, вместе с ней поднимали в тралах, к
своему удовольствию и выгоде, изрядное
количество рыбы и мидий, а теперь
жалуются: мидий попадается мало, да и те
мелкие, а рыбы и вовсе почти нет. «Это
крысы уходят с корабля»,— мрачно
заметил один одесский гидробиолог.
Почему так происходит, никто пока не
знает. Может быть, виноваты пестициды,
которые реки смывают с полей. А может
быть,— муть, которую приносят они же.
Главное, что жизненно необходимо
всякой водоросли,— это свет, а
прозрачность воды в этой части моря
уменьшилась за последние годы раз в пять, и
вполне возможно, что на той когда-то
оптимальной глубине, где в свое время
поселилась филлофора, ей теперь просто не
хватает света.
Впрочем, все это хотя и
вызывает тревогу, но близкой катастрофы пока
не предвещает: филлофоры на поле
Зернова еще хватает, чтобы обеспечить ее
добычу.
Вот уже второй раз мы заговорили
о добыче. Но это — отдельная история.
ВОДОРОСЛЕВЫЙ ИОД
И ЧИЛИЙСКАЯ СЕЛИТРА
В первые годы после открытия
филлофор н ого поля оно представляло собой
всего лишь гидробиологическую диковинку,
не обещавшую никакой практической
пользы. Между прочим, в своих публикациях
на эту тему Зернову даже не пришло
в голову подсчитать запасы водоросли, ее
суммарную биомассу, годовую
продукцию — все то, что сейчас волнует
исследователей Черного, да и всякого
другого моря.
Первым полезным свойством
филлофоры, которое привлекло внимание
практиков, была ее способность
концентрировать в своих тканях иод. В тонне
филлофоры до 3 кг иода, в 100 000 раз
больше, чем в морской воде, откуда
водоросль его черпает.
8
Накапливать иод могут и многие
другие водоросли — в них и открыт-то
был этот элемент. Проиэошло это в
начале прошлого века во Франции.
Наполеоновские пушки требовали все больше
пороха, на изготовление которого шла
селитра — сначала калиевая, из Индии, а
потом и натриевая, иэ только что
открытых тогда богатейших месторождений
Чили. Но натриевая селитра гигроскопична,
ее нужно было превращать в
калиевую — для этого ее обрабатывали
золой морских водорослей, в которых
много калия. Иод оставался в маточных
растворах; на их необычные свойства и
обратил внимание французский фармацевт
Бернар Куртуа, которому принадлежала
небольшая селитряная фабрика в
предместье Парижа. После нескольких лет
исследований Куртуа выделил иэ раствора
вещество, которое при нагревании
превращалось в пары «великолепного
фиолетового цвета». В 1В13 году Гей-Люссак
доказал, что это новый химический
элемент, и назвал его иодом. И долгое время
только из морских водорослей его и
добывали. Полукустарные прибрежные
фабрички вырабатывали его в год по нескольку
десятков тонн — по тем временам
этого вполне хватало.
Мы не эря подробно рассказали эту
историю. Заметьте, что в ней
фигурирует чилийская селитра. Как вы сейчас
увидите, полвека спустя она еще раз
сыграла решающую роль в судьбе
водорослевого иода.
Потребность в иоде росла. И тут,
в 60-х годах, выяснилось, что его
гораздо проще и дешевле получать иэ
отходов производства той же чилийской
селитры. Развитию иодно-водорослевой
промышленности это положило конец: она
не смогла выдержать конкуренции.
Селитра породила ее, селитра ее и
погубила. К началу XX века в Чили
производилось 70—80% всего иода,
добываемого в мире.
С тех пор о водорослевом иоде
вспоминали только в крайних случаях, когда
чилийский иод по тем или иным причинам
оказывался недоступным. Например, в
России, где собственного производства иода
не было, в 1915 году пришлось построить
йодный завод в Екатер иное лаве (ныне —
Днепропетровск), и сырьем для него
стала черноморская филлофора. Технологию
получения из нее иода тогда разработал
известный химик, впоследствии академик
Л. В. Писаржевский. Масштабы
производства, впрочем, были мизерными: за четыре
года своего существования завод
выработал всего 217 кг иода.
Следующая, и последняя, попытка
наладить в нашей стране производство
иода из водорослей была сделана в
начале 30-х годов. Три йодных завода —
на Белом море, на Дальнем Востоке и
в Одессе (этот, конечно, работал на
филлофоре)— дали в 1932 году 15 тонн
иода. Но и на этот раз иодно-водо-
рослевая промышленность не выдержала
конкуренции: рядом с ней быстро
развивалась добыча иода иэ попутных вод
нефтяных месторождений, сырья
обильного и дешевого. В скором времени буровые
воды сделались главным источником иода.
А черноморская филлофора так и не
стала его поставщиком — ей было
суждено совсем иное будущее.
АГАРОИД ДЕЛАЮТ В ОДЕССЕ
Действительно ценная особенность
филлофоры — не иод. Ткани ее
необыкновенно богаты фикоколлоидами —
природными студнеобраэующими
веществами. Классический их пример — агар,
который добывают иэ анфельции, тоже
красной водоросли, живущей у нас в
Белом море и на Дальнем Востоке. Очень
близки по составу к агару и фикокол-
лоиды филлофоры — так называемый ага-
роид.
Водоросли-агар он осы в наших морях
насчитываются единицами. Кроме
филлофоры и анфельции, это фурцеллярия на
Балтике, грацилярия на Черном море и
на Дальнем Востоке — вот, пожалуй,
и все. Настолько редкое это свойство, что
даже не всякая филлофора им обладает:
из двух ее видов, образующих основную
массу поля Зернова, филлофора
ребристая, растущая где помельче (до
30-метровой глубины), содержит до 40% ага-
роида, а в очень похожей на нее
филлофоре Броди, занимающей более
глубокие места, агароида вовсе нет.
Вещества типа агара — ценнейший
природный продукт, они нужны везде, где
требуется придать какому-нибудь раствору
свойства студня или сделать его вязким.
Аппретирование тканей, мелование
бумаги, стабилизация разных эмульсий,
изготовление косметических кремов, зубных
паст, разнообразных мазей,
бактериологических питательных сред, гелей для
электрофореза — для всего этого нужны
студнеобразователи. Но главная область
их применения — пищевая
промышленность. Сами по себе фикоколлоиды
организм не усваивает, нет у человека для
этого нужных ферментов. Но даже
ничтожные количества студнеобраэователей при-i
дают пищевым продуктам ценные
свойства. Без них невозможно производство
многих конфет, мармелада, желе, они
предохраняют от засахаривания варенья и
джемы, увеличивают сроки хранения хлеба
и фруктовых тортов, не дают
крошиться мороженому, помогают очищать вина,
пиво и соки...
Везде нужны студнеобразователи,
и везде их не хватает. Годовая
потребность в них страны превышает 3500 тонн,
а вырабатывается втрое меньше — всего
1200 тонн. И половина, 600 тонн в год,
приходится на долю агароида из черно-
9
морской филлофоры — это главное ее
богатство, ради которого ее сейчас
добывают и перерабатывают.
Что же представляет собой такой
полезный и универсальный продукт?
«Точного определения агара,— читаем мы в
солидной монографии «Химия
водорослей»,— дать нельзя из-эа непостоянства
его состава... Сейчас под этим
названием понимают высушенный аморфный же-
латинообразный экстракт из агароносов».
Агароносы же, как следует из их
названия,— не что иное, как водоросли,
содержащие агар. Пока что информации
немного.
Впрочем, кое-что все-таки известно.
Известно, что и агар, и агароид —
вещества полисахаридной природы. Известно,
что состоят они в основном иэ остатков
D-галактозы, соединенных в длинные цепи,
которые и образуют пространственный
костяк студня,— но неизвестно, сколько
таких остатков образуют одну молекулу
и как именно устроен этот костяк; по-
видимому, молекулы могут быть
различного размера, потому что
молекулярный вес у раэны х авторов ук взываете я
разный: от 20 до 150 тысяч для
агара, от 5 до 7 тысяч для агароида. Известно,
что полисахаридные скелеты их молекул
обвешаны разнообразными
функциональными группами, от которых в немалой
степени зависят коллоидные свойства:
например, чем больше в молекуле групп
—OS03H, тем крепче получается студень —
видимо, благодаря им образуются
межмолекулярные связи, которые
стабилизируют пространственную структуру
(впрочем, вычислить свойства какого-нибудь фи-
коколлоида, исходя из его
химического состава, еще никому не удавалось —
пока что здесь господствует чистая
эмпирика).
Все эти неясности отнюдь не мешают
использовать полезные свойства природных
студнеобраэователей. Все они в теплой
воде растворяются, а при охлаждении
раствора образуют студни: агар — при
38—40°С, агароид — при 60°С (этим они
отличаются от желатины: каждая
хозяйка знает, что иэ нее заливного не
получится, пока не поставишь его в
холодильник). Агар дает студень уже при
концентрации менее 1%, агароида
приходится добавлять больше — до 2,5%.
Однако почти весь производимый у нас
агар забирают себе медицинская
промышленность и наука, и пищевикам чаще
всего приходится довольствоваться агарои-
дом. А делают агароид только в одном
месте — на Одесском
опытно-экспериментальном гидролизно-агаровом заводе.
Завод расположен на Пересыпи —
заводской окраине города. Войдя на его
территорию, сразу ощущаешь крепкий
морской запах, эапах иода и водорослей.
Вот она, филлофора,— целые стога ее стоят
на специальной площадке.
Урожай филлофоры собирают,
естественно, на поле — на поле Зернова.
Завод добывает ее сам, для этого у
него есть собственная флотилия из двух
судов: тысячетонного траулера «Поллукс»
и катамарана «Эксперимент» (впрочем, как
шутят здесь, эксперимент оказался
неудачным: получив это судно, заводу вскоре
же пришлось сдать его в ремонт, где
оно по сей день и находится). Семь
месяцев в году, с апреля по октябрь,
разрешена добыча филлофоры, но этих
семи месяцев не всегда хватает. Чтобы
получить тонну агароида, надо достать с
морского дна почти 20 тонн водоросли,
в год получается до 12 000 тонн, для
«Поллукса» это почти сотня рейсов,—
а поле Зернова не рядом, до него в
тихую погоду семь часов хода, а если
шторм, то и идти незачем, потому что
в шторм добыча прекращается. Вот и
бывает, что к концу октября завод оказывается
на голодном пайке, не зная, хватит ли
добытого за сезон сырья, чтобы дотянуть
до апреля...
Технология получения агароида, в
общем-то, нехитрая. Фиплофору,
подсушенную на открытом воздухе, промывают,
обрабатывают соляной кислотой,
нейтрализуют едким натром и потом вываривают
в огромных котлах-диффузорах. В их
открытых жерлах на верхней площадке
цеха бурлит и пенится бурое варево —
раствор агароида. После одного-двух
часов экстракции его фильтруют и сушат на
огромных горячих вращающихся
барабанах. Зеркальная поверхность барабана
понемногу покрывается ломкой бурой
пленкой — это и есть агароид, остается его
отодрать, измельчить и упаковать.
Эта технология создавалась и
отрабатывалась на протяжении многих лет
усилиями сотрудников завода, ученых
Одессы, Кишинева, Киева, Саратова, Москвы.
И все-таки она еще далека от
совершенства: иэ водоросли удается извлечь
только треть содержащегося в ней
агароида. Есть несколько предложений по
усовершенствованию процесса, но пока
неизвестно, какое из них будет реализовано
в проекте реконструкции завода. А проект
такой сейчас разрабатывается: выпуск
агароида должен увеличиться в 4,5 раза —
до 2700 тонн в год, получит завод и
новые суда, и собственный причал.
ПОДХОДЯЩЕЕ МЕСТО ДЛЯ ИОДКИ
Большим неудобством агароидного
производства всегда было неимоверное
количество отходов — вываренной
водоросли, которую здесь называют иод-
кой — еще с тех пор, как из
филлофоры добывали иод. За год на заводе
получается больше 5000 тонн иодки —
что с ней делать? Иодка загромождала
территорию, понемногу разлагалась,
пахла... Вывоз ее на свалку обходился
каждый год в десятки тысяч.
10
Проблему иодки надо было
решать. Взялись за это химики. Ничего
удивительного тут нет: всякий отход, как
было сказано еще в прошлом веке, это
не что иное, как «химическое соединение
в неподходящем для него месте», и
нужно только разобраться, что это эа
соединение, чтобы подыскать для него
место более подходящее.
Примерно так рассуждала, начиная
работу с иодкой, Е. И. Медведева —
ныне профессор, заведующая кафедрой
химии Одесского
инженерно-строительного института.
Раэ уж мы достали со дна
филлофору, нужно вэять от нее все, что
можно. А что можно вэять иэ иодки? С
самого начала было ясно, что ее
главная ценность — белок, богатый самыми
дефицитными незаменимыми
аминокислотами. Прекрасный корм, казалось бы;
однако все попытки скармливать иодку
скоту кончались неудачей: белок этот
животные почему-то совершенно не
усваивали. В чем тут дело, показали
исследования Е. И. Медведевой. Оказалось, что
иодка содержит не простой белок, а гли-
копротеин, то есть белок, связанный с
углеводами. Чтобы белок был усвоен
организмом, он должен быть расщеплен
на составные части — пептиды и
аминокислоты, а углеводы, прочно связанные
с молекулой белка, прикрывают ее, как
защитный чехол, и препятствуют этому.
Значит, нужно как-то снять этот
защитный чехол, и тогда такой
«разжеванный» белок станет доступным для
усвоения. Разрушить углеводный чехол можно
кислотным гидролизом — это хорошо
известный технологический процесс,
узловой момент целой отрасли
промышленности, которая так и называется
гидролизной.
Эти соображения и легли в основу
технологии, которую разработали
Е. И. Медведева и ее сотрудники.
Специально подобранный режим гидролиза
позволяет получить из иодки кормовой
препарат — водорослевый аминопептид,
на 50—60% состоящий из аминокислот,
теперь уже вполне усвояемых. Как
показала проверка, при замене препаратом
части белка в рационах крупного
рогатого скота, свиней, птицы, прудовых рыб
намного увеличиваются привесы,
сокращаются сроки откорма, снижается
заболеваемость животных — в денежном
выражении это означает 2500 рублей
прибыли от каждой тонны препарата. Таким
же способом можно, между прочим,
получать кормовые добавки не только из
иодки, но и иэ других водорослей, богатых
гликопротеинами, поэтому новая
технология запатентована в Англии, Франции,
Норвегии и даже Австралии.
Так было найдено «подходящее
место» для отходов агароидного завода.
Нашлось применение и вторичным отходам,
которые образуются при производстве
самого аминопептида — это в основном
лигнин, который не поддается никакому
гидролизу: им можно наполовину
заменить дефицитную древесную муку при
изготовлении линолеума. Можно добавлять
его и в бетон, прочность которого от
этого намного увеличивается. Так что
технология получилась практически
безотходная — не так уж часто достижимый
идеал современной индустрии.
Пока что, правда, идеал не достигнут
и здесь. Водорослевого аминопептида
произведено всего около двух тонн —
опытные партии, необходимые для
широких производственных испытаний (выпустил
эти партии Николаевский гидролизно-дрож-
жевой завод, специалисты которого вместе
с одесскими учеными опробовали новую
технологию).
А Одесский агароидный завод тем
временем просто перемалывает иодку на
кормовую муку. И то хорошо: хоть
не на свалку идут отходы, а дают вместо
убытков даже кое-какую прибыль. Но
ведь мука эта на самом деле не корм,
а скорее приправа: животные
используют иэ нее только минеральные вещества,
белки же как были недоступны для
усвоения, так и остались...
Между тем уже сейчас иэ иодки
можно было бы получать каждый год
400—500 тонн водорослевого
аминопептида, получая миллионные прибыли.
Массовый выпуск препарата можно начинать
хоть завтра: никакого нового
оборудования не нужно — годится обычное
стандартное, отечественного производства;
есть технические условия, есть
технологическая инструкция, утвержденная тем же
Николаевским гидролизно-дрожжевым
заводом, есть наставления по применению.
Короче говоря, из всех предложений по
комплексному использованию отходов
филлофоры (а есть и другие предложения)
это единственная технология, готовая к
внедрению. Через несколько лет, после
реконструкции и расширения
агароидного завода, можно будет делать по 2—2,5
тысячи тонн препарата в год. Уже
подсчитано: этого хватит, чтобы обеспечить
полноценным кормом все рыбоводные
хозяйства Украины и раз навсегда
ликвидировать дефицит лизина, который
испытывают сейчас карпы и форели,
выращиваемые в водоемах республики.
Филлофора — не только
достопримечательность Черного моря, не только
его украшение. Она еще и большое
наше богатство. Сумеем ли мы,
сохранив это богатство, взять от
филлофоры все, что она может нам дать,—
покажет ближайшее будущее.
А. ИОРДАНСКИЙ,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
Фото Л. С. Сидоре кого
11
i
tio лет назад, в 1883 году, Санкт-Петербургская типография Деклерона
и Евдокимова, которая находилась в доме № 11 по Большой Итальянской улице,
выпустила сочинение доцента Петербургского университета магистра Василия
Васильевича Докучаева «Русский чернозем». В том же году, а точнее — 10 декабря,
ученый публично защитил этот труд, представленный им для получения степени
доктора минералогических наук и геогнозии (термин, бытовавший вместо
современного «геология»). Вывод комиссии: «Защищенное сочинение признано
удовлетворительным». А спустя несколько месяцев за «Русский чернозем» Академия
наук присудила В. В. Докучаеву полную Макарьевскую премию — награду,
которой удостаивались лишь немногие ученые.
«Русский чернозем» издавался в нашей стране семь раз, причем шесть —
в советский период: три раза отдельным изданием и три — в числе других работ
В. В. Докучаева. Общее число экземпляров этой сугубо научной книги достигло
примерно ста тысяч.
Гораздо менее известно советскому читателю |и, видимо, совсем не известно
за рубежом) другое сочинение этого ученого — популярный очерк под тем же
названием «Русский чернозем», напечатанный в журнале «Новь» № 18 за 1885 год.
Ниже мы публикуем фрагменты из него.
Главное, что отличает очерк от книги,— он написан не для ученых —
почвоведов, геологов, ботаников, а для широкой публики. И еще — между строк его
читается: приглядитесь к земле! Приглядитесь, ведь это не только интересно, но и
важно!
Горожане обычно пользуются любым случаем, чтобы побывать на природе.
Мы восхищаемся пейзажами, деревьями и цветами. Но часто ли мы обращаем
внимание на саму землю, на почву! На то, что испокон веков называли земля-
кормилица! Впрочем, к красотам природы все приучены с детства, а земля для
большинства горожан — это книга, написанная на незнакомом языке. Именно
поэтому наибольший интерес в очерке В. В. Докучаева вызывает не сам факт
изложения в популярной форме его взглядов, которые сейчас признаны
бесспорными и многим хорошо известны, а познавательность рассказа о почве,
возможность узнать, понять, разобраться, что же такое — земля. Приглядитесь.
_ «Г/К11 (...) Кто бывал в черноземной
полосе России, кому случалось видеть
РуГГКИИ ЦРОНОЗЙМ там беРега неДавно образованных овра-
г y^^^ww *icpmjjc/v\ гов или лучше — свежие
железнодорожные выемки, тот, наверно, не раз
Проф. В. ДОКУЧАЕВ видел разрез, представленный на рис. 2.
На этом рисунке, схематически
представляющем нам строение (в
поперечном разрезе) типичнейшего
чернозема, отчетливо видно, что сейчас под
дерном (толщиною в 1—2 дюйма)
помещается совершенно однородная
масса А, окрашенная в более или менее
густой темный цвет; ее отдельные
составные части, обыкновенно в форме
неправильных зерен, величиной не
больше десятых долей дюйма, придают
данной массе крупитчатую зернистую
структуру; на «новях» горизонт А почти
сплошь, особенно ближе к дерну,
пронизан мельчайшей, весьма частой сеткой
травянистых корней, которые, по всей
вероятности, и обуславливают
своеобразное строение рассматриваемого нами
тела. Этот-то именно горизонт,
имеющий в среднем толщину около
полутора футов, мы и называем собственно
почвенным горизонтом.
Тот же раэрез показывает нам, с
какою замечательной постепенностью
совершается переход массы А в
горизонт В, также имеющий около полутора
футов мощности. Ввиду того, что этот
последний и по своему строению, и по
своему составу представляет нечто
среднее между почвой А и грунтом
(подпочвой) С, ему следует присвоить
название переходного почвенного
горизонта: и действительно, темная окраска,
столь характерная для почвенного слоя,
здесь постепенно слабеет, зернистость
массы делается менее и менее заметной,
специфический состав почвы более и
более сглаживается и совершенно
незаметно отождествляется с таким же
составом подпочвы. Но, может быть,
самой выдающейся чертой
рассматриваемого нами горизонта служит почти
постоянное присутствие в нем массы
кротовин, изображенных на рисунке в виде
отдельных, большею частию
совершенно изолированных пятен. В огромном
большинстве случаев у кротовин
преобладает, в поперечном разрезе,
овальная или продолговатая форма; реже
они имеют совершенно неправильный
вид и постепенно сливаются с соседней
массой. Наичаще попадаются размеры
кротовин от 3 до 6 дюймов, но
встречаются и такие, короткий диаметр
которых равняется 8 дюймам, длинный же
достигает до 1 '/2 футов и более. Не
менее разнообразно и содержимое
кротовин: одни из них заполнены таким же
черноземом, что входит и в состав
горизонта А, другие — тем же
материалом, из которого слагается
подпочва (С), третьи состоят из вещества
слоя В, т.е. смеси чернозема с грунтом;
наконец, во многих уголках России
попадается и четвертый тип рассматриваемых
нами образований — когда внутренние
стенки кротовин покрываются
выцветами углеизвестковой и углемагнезиаль-
ной солей, то в виде очень мелкой
сетчатой пленки, то в виде сплошного
покрова, обыкновенно толщиною в 1-2
линии*. Этот последний так иногда
разрастался, что углесоли совершенно за-
* 1 линия = 2,54 мм.— Р*д.
полняли полость кротовин, и тогда
чернозем являлся здесь только ничтожной
примесью.
Прибавим к сказанному, что в
переходном горизонте (равно как и в
подпочве) попадается еще множество
трубчатых ходов, диаметр которых
колеблется от 1/2 до 2 и 3 линий. Весьма
вероятно, что одни из этих ходов
принадлежат червям, другие — различного
рода личинкам; но, несомненно,
большинство их — пути травянистых корней,
своеобразные следы которых можно
различать местами на стенках таких
трубочек; они также заполнены, большею
частию, черноземом с выделением
извести. Количество этих трубочек иногда
так велико, что на площади одного
квадратного фута можно насчитать до 60
выходов их, в виде более или менее
темных пятен.
Внизу горизонт В постепенно
сливается с подпочвой С — с той
материнской горной породой, чрез изменение
которой произошла и самая почва. В
подавляющем большинстве местностей
России таким грунтом для чернозема
служит знаменитый «лёсс», который, как
в нашем Туркестане, так и особенно в
Китае, сам является превосходнейшею
почвой. Это — желтовато-светлый,
обыкновенно сильно пористый суглинок,
настолько богатый углекислой известью
(иногда в виде мелких шариков, так
называемых «журавчиков»), что легко и даже
бурно вскипает от действия кислот.
Впрочем, далеко не одна эта порода
служит подпочвой для нашего
чернозема: мы увидим ниже, что ту же роль
могут играть супеси, мергели,
известняки и даже массивные кристаллические
породы, как, например, гранит и другие.
Понятно, что такое коренное изменение
материнской породы (подпочвы) по
необходимости должно отразиться и
действительно весьма существенно
отражается как на составе, так и на структуре
вышележащих почвенных горизонтов,
хотя, конечно, общие черты строения
нашего чернозема остаются теми же
самыми.
Таково нормальное строение
типичного чернозема, начиная от наших
западных границ и кончая европейскими
предгориями Урала: на всем этом
громадном пространстве не найдется ни
одного исключения, если мы только
будем брать почвы на местах сухих и
ровных — там, где они образовались.
t
А
L4
у /
I
vч ' I J *> \. £*
•1А
Но почвенная картина, если можно
так выразиться, совершенно меняется,
когда исследователь попадает в такие уголки
черноземной России, где холмы и долы
составляют существенную часть рельефа.
Чтобы наглядно видеть, как сильно
варьируют в таких местах и характер
залегания нашего чернозема, и его строение,
здесь достаточно будет привести только
два-три примера.
Заглянем на минутку в благодатные
уголки южных частей губерний Киевской
и Каменец-Подольской, или, еще лучше,
в северные уезды Бессарабской губернии,
где черноземные степи приобретают
местами сильно холмистый характер. Здесь,
на дне почти любого оврага и у подножия
мало-мальски резко очерченного холма,
вы, наверное, встретите ряд наносных
отложений, где чернозем несколько раз
переслаивается то с глиной, то с
рухляками, то с суглинком и проч. Здесь между
почвою и подпочвою нет никакой
генетической связи.
Еще характернее условия залегания
растительных почв, какие удавалось нам
не раз наблюдать среди песчаных
пространств, нередко попадающихся в нашей
черноземной области. Одна из таких
местностей представлена на рис. 3.
На рисунке изображен довольно
старый, редкий сосновый бор, среди
которого, на небольшой полянке, виднелся
следующий искусственный разрез: а)
дюнный, весьма мелкий кварцевый песок,
нанесенный ветром, мощность его равна 2-м и
более футам; Ь) растительный песчаный
слой, лежащий на месте своего
образования A—1 '/2 фута); с) коренной слоистый
песок.
Рисунки нз статьи В. В. Докучаева
«Русский чернозем».
На этой странице —
поперечный разрез типичного чернозема.
Черная полоса вверху,
под травой — дерн,
его толщина может быть
от двух до пяти сантиметров.
Ниже дерна видны кротовины
и норы других степных животных.
На соседней странице —
старый сосновый бор,
выросший на песчаной почве
Как в этих двух, так и во всех других
подобных случаях, ненормальность
залегания чернозема и его строения очевидны
сами собою; а потому такие черноземные
почвы и не должны быть принимаемы в
расчет, когда речь идет о «нормальном»
черноземе, его свойствах и
происхождении. (...)
Кроме известного строения и
мощности, рассматриваемый нами чернозем
обладает и еще одним, чрезвычайно
резким и наглядным признаком, который
бросается в глаза при первом взгляде на него.
Это — окраска нашего чернозема: цвет
данной почвы,— будет ли она содержать
в себе до 15% органических веществ или
же их количество не больше 3—4%,—
всегда оказывается более или менее темным,
безусловно темнее дерновых северных
почв. Когда я в первый раз приехал в
самое сердце черноземной полосы, в
Тамбовскую и Саратовскую губернии, когда я
в первый раз увидел там взодранные
«нови»,— я положительно не мог оторваться
от того чрезвычайно приятного,
ласкающего глаз, бархатисто-черного цвета,
которым были покрыты все тамошние
почвы. Прибавим к этому, что достаточно
сделать в жаркое сухое лето несколько верст
по черноземной дороге, чтобы ваше
платье и вы сам и покрылись довольно
густым слоем темной пыли, которая так
тонка, что пробирается даже через белье.
И этому наружному признаку нашего
чернозема местные хозяева придают весьма
важное значение; во время моих
странствований по черноземной полосе России
мне не раэ приходилось слышать от них
такие замечания: «Да, это отличный чер-
14
* Z*i
Jl. . . Я i
*3a
N(f'^^
*f-if-
i«.. . *._-
•йл!
Йа
*-^-f*
mm
ЧЗп
v5»b
"*■ 1
1
нозем: он совершенно черный, а этот
похуже, посветлее... Чем темнее почва,
тем она родимее». Мы увидим несколько
ниже, что это положение, добытое вековым
опытом простыми земледельцами, имеет
глубокое и теоретическое основание. Вот
почему при нанесении почв на карты лучше
и естественнее всего закрашивать их
натуральными почвенными цветами.
Впрочем, здесь необходимо
оговориться, что при изучении окраски
нашего чернозема необходимо быть
чрезвычайно осторожным, так как всякое
цветовое впечатление — величина, крайне
условная; иное дело, смотрите ли вы на
почву влажную или сухую, в полдень, когда
лучи света наиболее вертикальны, или
ранним утром и под вечер, при косом
освещении, наблюдаете ли вы ее по
направлению света или против света, в состоянии
мелкозема или в виде больших кусков,
в соседстве темных или светлоокрашенных
предметов. Во всех этих случаях одна и
та же почва будет производить на вас
различное цветовое впечатление. Ввиду
этого можно и должно сравнивать между
собою почвы по цвету только тогда, когда
они имеют совершенно одинаковое
физическое состояние и находятся при
тождественной внешней обстановке.
О замечательном плодородии
нашего чернозема нам незачем, конечно,
особенно распространяться — оно известно
всякому. Здесь достаточно будет
напомнить читателю, что в черноземной России
немало мест, которые засевались хлебом
непрерывно в течение последних 50—
100 лет, без всякого удобрения, и каждый
раз, при хороших климатических условиях,
дают обильный урожай; с другой стороны,
у нас не редкость, что черноземные
молодые земли дают урожай пшеницы сам-20
и более.
Само собой разумеется, что судить
о родимой способности нашего чернозема
по средним урожаям черноземной полосы
и по сравнению этих урожаев с таковым
же средним, напр., наших прибалтийских
губерний (как это нередко делается) —
величайшая ошибка. Наш Прибалтийский
край никогда не терпит засух, что так часто
случается в черноземной России; весьма
многие эемли Прибалтийского края уже
десятки, чтоб не сказать, сотни лет имеют
правильную — с сильным удобрением
культуру; чего же, спрашивается, стоит,
в конце концов, десятина, получающая,
положим, в течение 50—100 лет
постоянные, иногда весьма дорого стоящие
туки? Ничего подобного не знают наши
степные губернии (Саратовская, Самарская
и многие другие): здесь вечно берут
из земли и решительно ничего не
возвращают ей.
Несравним, в данном отношении,
наш чернозем ни с туркестанским лёссом,
ни с нильским илом: эти последние две
почвы ежегодно получают не только
правильное орошение! но и отличное
минеральное удобрение из тех мутных вод,
которыми они искусственно или
естественно орошаются.
Но, нет сомнения, наиболее важным
и наиболее существенным признаком
рассмотренной нами почвы служит ее
химический характер.
Правда, из имеющихся анализов
видно, что минеральный состав русских
черноземов довольно разнообразен —
15
то они суглинисты, то супесчаны, то богаты
углесолями, то бедны ими и пр.; но, тем
не менее, если сопоставить все имеющиеся
у нас химические анализы типичных
черноземов, с одной стороны, и таких же
северных почв — с другой, то легко
установить между ними целый ряд весьма
характерных особенностей. (...)
Здесь, в химическом характере
рассматриваемых нами почв, особенно
интересна та теснейшая связь, какая существует
между гумусом, с одной стороны, и
важнейшими минеральными составными
частями почв — с другой,— связь, теперь
окончательно установленная проф. К.
Шмидтом.
На основании только что оконченных
и полных анализов почв (всевозможных
типов) Нижегородской губернии, этот
почтенный химик, столь много сделавший по
изучению почв России, между прочим,
так характеризует упомянутые выше
отношения: а) содержание воды и гумуса
в почвах возрастает параллельно
увеличению глины; Ь) содержание азота
соответствует количеству гумуса и воды; с)
количество фосфорной кислоты возрастает
вообще пропорционально с обогащением
почв гумусом и глиной; d) тому же порядку
следуют и количества щелочей; е)
количество солей, фосфатов и гидросиликатов,
разлагаемых горячей 10%-ной соляной
кислотой, также увеличивается
пропорционально содержанию в почвах глины,
гумуса и пр.
Как на основании этих данных, так
и всего вышесказанного можно сделать
два в высшей степени важных заключения.
Первое из них состоит в том, что наши
растительно-наземные почвы,
представителем которых и служит чернозем, не
суть какие-то механические случайные,
безжизненные смеси, а, напротив,
представляют из себя самостоятельные,
определенные и подчиненные известным законам
естественноисторические тела, габитус* и
распространение которых тесно связаны
с их происхождением и внутренним
строением; в этом отношении между почвами
и различного рода организмами существует
весьма естественная аналогия. Во-вторых,
как уже было замечено выше, при
нанесении рассматриваемых нами тел на карты
лучше и естественнее всего пользоваться
их цветом, который так тесно связан с
гумусом, а чрез него и с другими
важнейшими составными частями почв и
который поэтому может служить в
значительной степени масштабом для
определения производительной способности
рассматриваемых нами тел. (...)
Таков общий характер чернозема,
если судить о нем по наиболее типичным
представителям его. (...)
...Относительно той роли, какую играли
* Габитус — общий внешний вид.— Ред.
при образовании чернозема различного
рода организмы... ученые сходятся только
в одном, а именно — что в данном
процессе травянистая растительность, во
всяком случае, принимала важное участие:
из года в год, в течение тысячелетий,
сгнивая на месте, она постепенно
изменяла химически и физически те горные
породы, на которых росла. Повторяю,
относительно участия этого почвообразователя
все согласны; но играли ли при этом
какую-либо роль леса, которые, может
быть, в то время были и распространены
здесь шире? Гг. Гильденштедт, Эверсман
и особенно Рупрехт решительно отрицают
это участие, профессор же Богданов, а
раньше его Пал л ас и некоторые другие
ученые, напротив, ставят в данном случае
леса рядом со степной растительностью.
Где же правда?
Обратимся за разъяснением вопроса
прямо к природе, к современным явлениям
ее.
Теперь известно, что ни
значительные муромские, ни менее обширные ала-
тырские, ни еще более величественные
кавказские и крымские леса чернозема
не образуют; с другой стороны, немало
местностей, где среди типичного
сплошного чернозема встречаются весьма
старые вековые лесные участки на почвах,
почти ничем не отличающихся от лесных
северных земель.
Далее, уже знаменитым Ляйелем
было констатировано, что «покрывающие
сушу леса могут быть так же густы и
высоки, как в Бразилии, и населены мириадами
птиц, четвероногих и насекомых, и все-
таки, по окончании десяти тысяч лет,
пласт чернозема в несколько дюймов
толщиною составит единственный остаток
от всех этих мириад деревьев, листьев,
цветов и плодов».
Конечно, не подлежит никакому
сомнению, что многие из упомянутых фактов
объясняются частию неблагоприятным
рельефом местности, частию же
неудобным составом грунта; но это объяснение
далеко не всегда применимо. Во многих
местах черноземной России рельеф и
грунт под лесом, видимо, оставались те
же самые, что и в соседней степи, а
между тем эта последняя была покрыта
типичным черноземом, лесные же участки
оставались с не менее типичной серой
лесной землею. Характерно, что последняя
(лесная земля) всегда сохраняет
следующее строение:
На поверхности ее лежит
обыкновенно лиственный войлок, состоящий из
мало перегнивших листьев, мелких сучков
и небольшой примеси землистых частей;
все это, однако, настолько компактно,
что войлок легко сдирается рукою; даже
при сильных жарах он остается
обыкновенно сырым; толщина этого растительного
покрова равна 2—4 дюймам.
16
Ниже его следует так называемый
гороховатый или ореховый горизонт,
обыкновенно подзольного или зольного цвета,
с заметным синеватым оттенком; вся эта
масса (*/2 — 1 фут толщиной) легко
распадается на шарики или неправильные
многогранники, величиной, по большей
части, меньше мелкого лесного ореха;
внизу данный горизонт постепенно
сливается с грунтом.
Так как во всех подобных случаях
не только грунт и рельеф, но и климат
и возраст местности оставались, конечно,
в общем, те же самые, что и в соседней
степи, то остается сделать одно
заключение: здесь леса помешали образованию
чернозема. Правда, на это нам могут
возразить: «С другой стороны, известно
немало фактов, свидетельствующих, что
леса встречаются и на черноземе»;
значит, леса могут образовать чернозем...
Но такая постановка вопроса едва ли
правильна: чтобы сделать подобное
заключение, нужно предварительно доказать, что
здесь степей никогда не было, что здесь
лес не поселился уже на готовом
черноземе; и такое соображение тем сильнее,
что черноземы, покрытые лесом, в
громаднейшем большинстве случаев лишены того
характерного «орехового» горизонта,
который так типичен для несомненных
лесных почв.
Не вдаваясь в подробности, заметим
здесь, что причину данного явления (леса
не образуют чернозема) нужно искать в
особой влажности лесного воздуха, в
специальном характере древесных корней
и в характере процессов гниения в лесных
местностях.
Итак, значит, все имеющиеся у нас
факты безусловно говорят, что леса сами
по себе никогда не производили и не могут
производить чернозема.
Несколько большее участие, хотя,
конечно, и далеко не в тех размерах,
которые допускал Дарвин, принимают
некоторые животные в образовании наших
растительно-наземных почв, следовательно
и чернозема.
Напомним прежде всего, что весьма
многие животные, каковы суслики, кроты,
ящерицы, насекомые, черви и проч., и
проч., громадными массами обитают как
на поверхности наших степей, так и в их
почве. Иногда на одной десятине
насчитывают до 1 800 000 личинок хлебного жука
и до 2 800 000 свекловичного жука; иногда
на одном гектаре садовой земли живет до
140 000 неделимых* обыкновенного дожде-
I вого червя, весом до 974 русских фунтов**,
иногда целые квадратные мили
буквально бывают испещрены норками и насыпями
нашего степного суслика... Мне самому не
раэ случалось ночевать в глухих степных
* То есть штук.— Ред.
** 1 русский фунт = 409,51 г.— Ред.
станциях, со всех сторон окруженных
бесконечными степями; стоит в таких
захолустьях выйти в тихую ночь на открытый
воздух, и вы услышите бесконечное
разнообразие звуков и движений мириад
степных обитателей... Буквально степь
стонет...
Понятно, все это, роясь и копошась
в почве, не может не способствовать к
измельчению и лучшему проникновению
в нее воздуха и органических веществ,
что вызывает, в свою очередь, и
сильнейшее выветривание еще неразложившихся
частей почвы, и более правильное
распределение в ней гумуса. Несомненно также,
что большая часть этих организмов, питаясь
живою и мертвою растительностию, не
могут не способствовать к ее быстрому
сгоранию и обогащению почвы (как во время
жизни, так и после смерти) азотистыми
веществами.
Но Дарвин не хочет ограничиться
такой, в сущности, весьма важной ролью
животных при образовании почвы; рядом
соображений и опытов он приходит к тому
заключению, что «весь растительный слой,
покрывающий землю, несколько раз
прошел через кишечный канал дождевых
червей и еще много раз пройдет через
него; вследствие чего,— заключает
Дарвин,— самое название растительный слой
оказывается неподходящим, и было бы
вернее назвать его животным слоем».
Однако согласиться с таким широким
выводом знаменитого ученого невозможно,
даже если мы придадим к работе червей
и деятельность других вышеупомянутых
животных. Причины понятны.
Животные организмы не могут
увеличивать количества гумуса в почве, так
как они питаются готовыми органическими
веществами. Приняв рассматриваемую
нами гипотезу, мь1 не в состоянии будем
объяснить себе ту удивительную
постепенность, с какою совершается в почве
убыль летучих веществ и прибыль
постоянных по мере углубления в почву. Если
все почвы образованы червями, то почему
в одних частях земной поверхности мы
находим черноземы, в других — серые
почвы, в третьих — красно-бурые, едва
отличаемые от грунта? Таким образом,
если и менять название растительный слой,
то никак не на животный, а на
растительно-животный.
Словом, обширный анализ всех
мнений, высказанных сторонниками наземно-
растительного происхождения русского
чернозема, приводит нас к заключению,
что в данном процессе играли если и
не исключительную, то преобладающую
роль степные растения.
Каким образом эта растительность,
так сказать, претворилась в чернозем?
К сожалению, и здесь, в ответах
на данный вопрос, взгляды различных
авторов далеко не одинаковы. Одни, как
Рупрехт, утверждают, что наш чернозем
17
образовался почти исключительно
благодаря тому обстоятельству, что
наземные части растений, после их смерти,
с дождем и весенними водами
просачивались в почву и, таким образом,
обуславливали мало-помалу ее темную
окраску. Другие, как напр. Костычев,
высказывают такую мысль, что наземные
части растений ни химическим путем,
ни механически не могли попасть в грунт
и что наш чернозем образовался
исключительно благодаря гниению
подземных частей степных растений.
Наконец, третьи думают, что образование
чернозема происходило и тем и другим
путем одновременно. Что показывает
нам в данном случае природа?
Я уже заметил выше, что на
каждой десятине нашего чернозема живут и
действуют мильоны резличного рода
мелких организмов, которые в
большинстве случаев делают себе норки и
нередко сами втаскивают в них наземные
части растений. Неужели же по этим
мильонам ходов механически не могут
просачиваться мелКие растительные
остатки? Дальше, благодаря переменам
температуры и влажности наша почва
( и даже гранит) дает трещины, которые
могут соединяться снова, но могут и
остаться таковыми... Кто бывал в степях
и даже на наших северных полях, тот,
конечно, хорошо знаком с этим фактом.
Спрашивается, почему в эти трещины не
могут от времени до времени попадать
различного рода органические
остатки? Наконец, известно, что в почве
благодаря присутствию аммиака имеются
и условия для химического
просачивания.
Но мне могут сказать, что все это
теоретические рассуждения — как
доказать такое просачивание на опыте? На это
я могу, прежде всего, сослаться на
опыты, производившиеся г. Барановым
в агрономической лаборатории
здешнего* университета: брались стеклянные
цилиндры диаметром в 2-3 вершка и
набивались чистым мелом и смесью
чистого каолина и песка в самых
разнообразных пропорциях, причем к
некоторым из них примешивалась и известь;
одни из этих цилиндров имели округлую
форму, другие — форму призмы. Одни
смеси поливались вытяжкой черного
вещества почвы, приготовленной по
способу Грандо (химическое просачивание),
другие — механически взмученными
тонкими частицами чернозема
(механическое просачивание). Что же оказалось?
* Санкт-Петербургского.— Ред.
/
То, что и следовало ожидать: тем и
другим путем просачивание
совершается в весьма значительных размерах,
доходя до 1 '/г% в какие-нибудь 3—5
месяцев. В добавление к этому
вспомним, что делается с землей (на дворе
и в поле), если на ней долгое время
стоят стога; ведь каждому известно, что
она сильно темнеет, конечно, от
просачивающегося гумуса. Словом,
отрицать возможность просачивания
органических веществ в почву — значит
отрицать явления, хорошо известные
всем и каждому.
Но из всего сейчас сказанного
вовсе не следует, что в образовании
чернозема не принимали участия и
подземные части растений травянистых.
Напротив, мною первым было указано, что
во многих местностях России, особенно
на крайнем юге и юго-востоке, участие
подземных частей растений в
рассматриваемом процессе даже преобладало,
если только не было исключительным.
Оно и понятно: главную массу степной
: растительности составляют подземные
части — корневища; степные растения,
так сказать, сидят в земле; притом
корневища их таким образом совершают
процесс гниения, что задняя часть их
сгнивает, а остальные продолжают
расти; очевидно, все это не могло не
способствовать темному окрашиванию той
почвы, где совершаются эти процессы.
Итак, не подлежит никакому
сомнению, что наш чернозем образовался
из степной растительности, и притом как
иэ наземных, так и подземных частей. Но
для образования чернозема еще
недостаточно, чтобы данная местность имела
подходящий грунт и подходящую
растительность: типичный лёсс и не менее
типичная степная флора имеются и во
многих других местностях Западной
Европы и других странах; однако
чернозема мы не встречаем там. Причина
заключается в том, что там нет
подходящего климата, что там нет
известного отношения между ежегодным
приростом и отмиранием дикой
растительности. Только при этом условии, только
при соединении этого условия с
известным характером растительности, грунта
и рельефа местности, и могла появиться
на свет божий та благодатная почва,
которая составляет коренное, ни с чем
несравнимое богатство России и которая
явл яется, еще раз повторяю,
результатом удивительно счастливого, весьма
сложного комплекса целого ряда
физических условий.
последние извесг- г
РНК
обслуживает
сама себя
* МОЛС^т,1Ы РНК О гП I-
р1 жены новые, совершен л "е-
ожидвннн". „ ~ г : i.
Гены эукариот (организмов, клетки которых
содержат ядро) построены наподобие мозаики — смысловые
записи перемежаются в них с ничего не значащими
участками. На таком гене синтезируется полная его
РНКовая копия, которая потом как бы дозревает для
последующей работы — освобождается от незначащих
участков. (Участки эти получили название интронов —
то есть «вставленных внутрь». Процесс дозревания РНК
назван сплайсингом — по аналогии с операцией
сращивания морских канатов.) Процедура дозревания
довольно сложна, она требует, чтобы цепочка РНК была
перерезана в двух местах и затем в двух же местах
сшита. Считалось само собой разумеющимся, что всеми
этими событиями ведают специальные ферменты,
правда, еще не обнаруженные.
Группа биологов в Колорадском университете
(США) изучала сплайсинг в одноклеточных организмах
тетрахименах. Методами генной инженерии был выделен
фрагмент того гена, где записана информация о рибо-
сомальной РНК тетрахимены. Этот фрагмент, состоящий
из интрона и примыкающих к нему смысловых участков,
встроили в плазмиду бактерии и размножили.
И вот первая неожиданность: когда выделили рибо-
сомальную РНК, считанную со встроенного в плазмиду
фрагмента, то оказалось, что она потеряла незначащий
участок. Иными словами, в ней шел сплайсинг. Но ведь
в бактерии нет нужных для этого ферментов — ее
гены не мозаичны, и для ее РНК не требуется
молекулярное редактирование. Однако факт был налицо, и
даже удалось установить некоторые подробности
происходящего — например, то, что выщепляемый интрон
несет на одном конце гуанин, которого вообще в данном
месте гена нет. Это означает, что гуанин был добавлен
к РНК только после считывания гена. Следовательно,
у бактерий есть белки, способные вырезать и сшивать
РНК, добавлять к ней новые основания?
Для проверки был поставлен специальный опыт,
результат которого опубликован в журнале «Cell» A982,
т. 31, с. 147). Результат поразительный: в пробирке,
где нет никаких белков, а была только РНК, гуано-
зинтрифосфат (ГТФ), ионы магния да поваренная соль,
происходили по меньшей мере четыре сложных процесса:
выщеплялся интрон; к одному из его концов
присоединялся ГТФ; выщепленный участок замыкался в кольцо и,
наконец, оставшиеся части гена соединялись друг с
другом в одно целое. Вывод напрашивался только один:
всеми событиями управляла сама РНК! Более того,
оказалось, что именно интрон выступает в роли фермента
или энзима. Авторы работы даже придумали название
для такого РНКового «белка» — рибозим.
Способность нуклеиновой кислоты выполнять
функции белка, очевидно, имеет огромное значение для
понимания того, как появилась и развилась первичная
жизнь на Земле. Важнейшее свойство живого — это
способность воспроизводить себе подобных, в основе
которой лежит копирование нуклеиновых кислот. И раз
уж РНК сама, без помощи белка, способна перестраивать
свою структуру, то почему бы ей не снимать копии с
себя самой? Идеи эти выдвигались и раньше, но теперь,
после открытия само обслуживающейся РНК, они уже
не кажутся фантастическими.
Доктор физико-математических наук
В. ИВАНОВ
19
Резупьтат
Вихри
дают эффект.
Эффект может
быть
еще больше
В прошлом году «Химия и жизнь»
дважды рассказывала о новом принципе
интенсификации теплопередачи,
основанном на организации вихрей, на
искусственной турбулизации потоков у стенок
теппообменных аппаратов («О пользе
вихрей» — 1982, № 1 и «Возвращение к
вихрям» — 1982, № 9]. Использование
этого принципа в метаппургии, химической
промышленности, на транспорте должно
привести к значительной экономии энергии,
снижению металлоемкости теппообменной
аппаратуры.
Редакция получила десятки писем
от организаций, которые заинтересовались
методом, основанным на искусственной
турбулизации потоков. А недавно пришпо
письмо из Московского авиационного
института им. Серго Орджоникидзе, где
работают авторы открытия
«Закономерность изменения теплоотдачи на стенках
каналов с дискретной турбулизацией
потока при вынужденной конвекции» и где
продолжаются исследования нового
метода. Приводим это письмо с небольшими
сокращениями.
«Публикации вызвали интерес со
стороны различных предприятий,
научно-исследовательских организаций и отдельных
лиц. С предложениями о практическом
использовании открытия к нам
обратились:
Волховский алюминиевый завод
им. С. М. Кирова, Чебоксарский завод
промышленных тракторов, Кременчугский
автомобильный завод (АвтоКрАЗ),
Свердловский турбомоторный завод им.
К. Е. Ворошилова, Опытный завод ВНИИГАЗ,
Воскресенское производственное
объединение «Минудобрения», Нижнетагильский
металлургический комбинат им. В. И.
Ленина, Уфимское производственное
объединение «Химпром», Чирчикское
производственное объединение «Электрохимпром»,
Губахинский химический завод, Болохов-
ский химкомбинат синтетических
полупродуктов и витаминов, ПО «Сибэлектротерм»,
Грозненский химический завод им. 50-
летия СССР, Бериславский
машиностроительный завод им. 60-летия Великой
Октябрьской социалистической революции,
Рижский завод «Компрессор», Павловский
завод силикатных стройматериалов,
Северодонецкое ПО «Азот» и ряд других
промышленных предприятий, а также
проектные и научно-исследовательские
институты и вузы — ГИПРОКокс, ВНИПИЧермет-
энергоочистка, УкрНИИХИММАШ,
ГИПРОСталь, ВНИИГидропривод (все —
Харьков), УкрНИИПЛАСТМАШ (Киев),
ГИПРОМЕЗ (Магнитогорск), Уральский
филиал ВТИ, ВНИИ комплексных проблем
машиностроения для животноводства и
кормопроизводства (Москва), Казанский
химико-технологический институт,
Костромской политехнический институт, Ленинград-
Экономмк*, производство
Смерчи и витые
трубы
Всем известна разрушительная сила
зарождающихся в атмосфере
вихрей-смерчей, которые разрушают дома, валят
вековые деревья, опрокидывают автомобили
на дорогах и корабли в море.
Давление в вихре уменьшается по
мере приближения к центру, поэтому смерчи
всасывают в себя пыль, мелкие
предметы, порою даже небольшие деревья и
могут переносить их на значительные
расстояния. Вспомним, как в сказке «Волшебник
изумрудного города» смерч перенес в
волшебную страну даже домик с девочкой
Элли и собакой Тотошкой.
Интенсифицируя вихрями потоки в
теплообменниках, можно уменьшить
массу и габариты теплообменной аппаратуры.
А это весьма заманчиво, особенно для
химической и нефтеперерабатывающей про-
ский технологический институт
целлюлозно-бумажной промышленности, Киевский
технологический институт пищевой
промышленности, Калининский
политехнический институт и т. д.
В поступивших письмах отмечается,
что желание внедрить разработанные в
МАИ трубы с кольцевыми турбулизатора-
ми обусловлено их высокой
эффективностью, простотой изготовления и
меньшей загрязняемостью по сравнению с
гладкими трубами.
Благодаря публикациям журнала с
многими организациями были заключены
договоры на передачу научно-технических
достижений или о социалистическом
содружестве, позволившие организовать
внедрение труб с кольцевыми турбулизато-
рами. К концу 1982 г. экономический
эффект от внедрения этих труб
превысил 2 млн. руб.»
Приятно сообщать о таком эффекте. Однако
он, несомненно, может быть еще больше.
Новый способ теплообмена охотно
применили бы у себя предприятия, на которых постоянно
работают теплообменные аппараты, где нх много.
Это,в первую очередь,химические заводы и
комбинаты. А заводы, выпускающие теплообменники,
пока не проявляют к новинке особого интереса и
продолжают выпускать аппараты старых
образцов, значительно менее эффективные. Теперь дело
за предприятиями химического и нефтяного
машиностроения.
Учитывая большой интерес, который
вызвали прежние публикации об интенсификации
теплообмена, мы предлагаем вниманию
читателей еще одну статью на эту тему — о новых теп-
лообменных аппаратах с турбулизованными
потоками
Редакция
Так устроен теплообменный аппарат с
витыми трубами овального профиля. По
большому диаметру овала трубы
соприкасаются, это определяет высокую
вибрационную прочность конструкции.
21
\
" занрутна трубы
Сложная картина скоростей
в межтрубном пространстве теплообменника
с витыми трубами
мышленности, где на теплообменные
аппараты падает 30—40% и массы, и
стоимости всего технологического
оборудования.
В статье А. Холмской «О пользе
вихрей» («Химия и жизнь», 1982, № 1)
было рассказано о вихрях, которые
генерируются кольцевыми диафрагмами на
трубах и улучшают теплообмен, существенно
не увеличивая гидравлическое
сопротивление теплообменных аппаратов. Однако это
не единственный способ создания вихрей
в теплообменниках.
В 1981 г. золотой медали ВДНХ был
удостоен теплообменный аппарат,
разработанный в Московском авиационном
институте им. Серго Орджоникидзе.
Единственное его отличие от известных аппаратов
состоит в том, что в кожухе
теплообменника расположены не прямые трубы
круглого сечения, а витые, овальные.
Поток теплоносителя, омывающий в
межтрубном пространстве витые трубы,
интенсивно завихряется. Интересно
проследить, как изменяется скорость течения
жидкости в закрученных каналах.
Тангенциальная скорость (ит) в пристенном слое
подчиняется закону, характерному для
движения вращающегося твердого тела:
uT- i—1=const, где г — радиус вращения.
Такое распределение скоростей
наблюдается в смерчах, или вихревых шнурах.
Очевидно, витая труба и представляет
собой по сути дела модель смерча. Но
таких труб много, они плотно упакованы в
межтрубном пространстве, соприкасаясь
друг с другом по большим радиусам
овалов. Смерчи взаимодействуют между
собой, и это взаимодействие определяет
закон распределения тангенциальных
скоростей в ядре потока, здесь он
несколько иной, нежели в пристенном слое.
По-другому меняется продольная
скорость (ui): она возрастает от нуля у
стенки трубы и достигает максимума в
ядре течения. Наконец, в межтрубном
пространстве жидкость совершает еще одно
движение — вращательное, с присущими
ему скоростями (иг).
Такое поле скоростей в поперечном
сечении пучка и определяет непрерывный
и интенсивный обмен порциями жидкости
между пристенным слоем и ядром
потока. А это приводит к резкой
интенсификации теплообмена в аппаратах с витыми
трубами.
Степень интенсификации тепломассо-
переноса в теплообменниках с витыми
трубами по сравнению с обычными
аппаратами зависит от шага закрутки труб
E), отнесенного к максимальному
размеру овального профиля (d)» Коэффициент
теплоотдачи возрастает с уменьшением
отношения S/d, но одновременно
увеличивается и гидравлическое сопротивление.
Например, при S/d=6,2 теплоотдача по
сравнению с гладкотрубными
теплообменниками выше в 1,4 раза, а
гидравлическое сопротивление — в 1,7 раза. Так что
в каждом случае приходится подбирать
оптимальную «закрученность» труб.
Обычно этот оптимум для отношения S/d лежит
между 6 и 12.
Авторы проводили сравнительные
испытания теплообменников с витыми
трубами и обычных теплообменных
аппаратов, набранных из круглых труб. И у тех
22
и У других теплообменников все
параметры трубных пучков были одинаковы;
испытания проводились при одинаковых
расходах теплоносителей, тепловых
мощностях и т. д. Эти испытания подтвердили
очевидные преимущества
теплообменников, внутри которых работают смерчи.
Применение витых труб позволяет в 1,5—
2 раза уменьшить объем теплообменной
аппаратуры без потерь тепловой
мощности и без дополнительных затрат на
прокачку жидкостей.
Уменьшение объема, а значит, и
металлоемкости теплообменной аппаратуры
чрезвычайно важно для химической и
нефтеперерабатывающей промышленности. Но
ценно и другое: смерчи в межтрубном
пространстве, завихренные потоки в витых
трубах более чем в 10 раз увеличивают
перемешивание жидкостей — опять же по
сравнению с круглыми трубами. А
перемешивание выравнивает концентрации и
температуры, снижает термические
напряжения. Значит, повышается надежность
аппарата. И наконец, в теплообменниках с
витыми трубами, в которых в качестве
теплоносителя используется вода, резко
уменьшается отложение солей. Надо ли
говорить, как это важно для технологов.
И последнее, о чем следует
проинформировать читателей. Витые трубы
овального профиля для теплообменников
уже выпускаются в Днепропетровске, на
опытном производстве Всесоюзного
трубного института.
Доктор технических наук
Б. В. ДЗЮБЕНКО,
доктор технических наук
Г. А. ДРЕЙЦЕР
ЧТО МОЖНО ПРОЧИТАТЬ
О НОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ
Дзюбенко Б. В., Вилемас Ю. В.
Авторское Свидетельство СССР № 761820. Б. И., 1980, № 33,
с 194.
Дзюбенко Б. В., Д р е й ц е р Г. А.
Исследование теплообмена и гидравлического
сопротивления в теплообменном аппврате с закруткой потока.—
Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1979,
№ 5, с. 163—171.
Иевлев В. М., Данилов Ю. И.,
Дзюбенко Б. В., Д р е й ц е р Г. А..П а рамонов Н. В.
Теплообмен и гидравлическое сопротивление при
закрученном течении потока в квналах сложной
формы.— В кн.: Теплообмен VI. Материалы VI
Всесоюзной конференции по тепло- и массообмену.
Т. 1, ч. 1. Минск: ИТМО АН БССР, 1980, с. 89—99.
L. КМс -I,
Установка для
очистки артезианской
воды, разработанная
во ВНИИ ВОДГЕО,
Чистая вода
для прудовой
рыбы
Подземные
источники — важный резервуар для
водоснабжения прудов, в
которых разводят рыбу.
Подземные воды, как правило, не
загрязнены ядохимикатами, в
них нет микроорганизмов,
вызывающих рыбьи болезни.
Средняя годовая температура
добываемой из-под земли
воды в центральных районах
нашей страны 8—10? так что
летом артезианские
источники можно использовать для
охлаждения, а зимой для
подогрева поверхностной воды,
поступающей в рыбоводные
пруды.
Однако брать
подземную воду для рыбоводства без
лредварительной подготовки
нельзя. В ней есть ионы за-
кисного железа и другие
металлы, сероводород, много
может быть
установлена прямо на
берегу рыбоводного
пруда; в постоянном
обслуживании и
контроле она не
нуждается
23
двуокиси углерода. При
подъеме воды на поверхность
из-за снижения давления и
повышения температуры
растворимость газов уменьшается
и они выделяются в виде
пузырьков. От обилия этих
пузырьков рыба нередко
гибнет. Еще опасней для
обитателей прудов закисное железо.
Осаждаясь в виде гидроокиси
иа жабрах, оно нарушает
газообмен у рыб, не дает им
дышать. В общем, перед
подачей в пруд подземная вода
должна быть предварительно
очищена от железа,
обогащена кислородом, освобождена
от избыточной углекислоты.
В промышленном и
коммунальном водоснабжении
сейчас широко
распространены установки для очистки
воды от железа аэрацией и
фильтрованием. Эти установки
размещаются в капитальных
зданиях, для их
обслуживания требуется постоянный
персонал. Фильтры приходится
промывать не реже, чем через
день, а расход промывной
воды составляет около 3%
производительности самой
установки. Естественно, что
для рыбоводства такой метод
мало приемлем.
Специально для нужд
рыбоводства ВНИИ ВОДГЕО
разработал установку обезже-
лезивания воды методом
аэрофильтрации. Она
представляет собой стоящую
вертикально металлическую трубу
(диаметром 1,4 м и длиной
около 5 м), заполненную
гравием. Вода из артезианских
скважин подается в трубу
сверху, равномерно
разбрызгивается по всей площади
сечения и стекает тонкой
пленкой по гравию — сначала
крупному, а потом мелкому.
Железо выпадает на зернах гравия
в виде
мелкокристаллического осадка гидроокиси с
влажностью около 80% (в
типовых установках
промышленного и коммунального
водоснабжения образуется
аморфный осадок, содержащий 98%
влаги). Такой аппарат не
требует специального помещения,
его можно поставить прямо
на берегу пруда. Не
требуется и постоянного присутствия
персонала. Лишь раз в месяц
нужно промыть гравий водой,
продувая через него воздух.
Столь значительное
увеличение цикла работы позволяет
уменьшить расход
промывной воды по сравнению с
типовыми установками в 10 раз.
В 1981 —19В2 г.г.
установка ВНИИ ВОДГЕО была
испытана в одном из латвийских
колхозов. Концентрация железа
в артезианской воде
снижалась с 3 до 0,1 мг/л, закисное
железо присутствовало в
очищенной воде лишь в виде
следов. В то же время
происходила интенсивная аэрация
воды; содержание растворенного
кислорода достигало 10 мг/л,
а концентрация двуокиси
углерода уменьшалась на одну
треть.
И рыба в такой воде
чувствовала себя прекрасно.
Как рыба в воде.
«Рыбоводство
и рыболовство»,
1983, № 2, с. 9, 10.
Лошади кушают
селен
Лошади кушают овес...
А также сено, а также свежую
траву на пастбищах. И еще они
любят разные лакомства —
морковь, яблоки, сахар.
Лошадиные рационы
содержат все необходимые
животным компоненты, все
витамины. Но в рационах, как
оказалось, не хватает селена.
Ветеринары утверждают, что этот
элемент защищает
поджелудочную железу, способствует
усвоению и переработке
жиров, удержанию витамина Е в
плазме крови. С недостатком
селена связывают заболевания
мышц у взрослых животных,
дистрофию жеребят, снижение
результатов у рысаков,
неблагополучное течение
беременности у маток. Полагают, что
содержание селена в крови
лошадей должно быть не
меньше 0,065 мкг/мл. А для этого
необходимо, чтобы корм
содержал нужные дозы селена.
В обычных лошадиных
кормах необходимый элемент
обычно присутствует: в овсе
его 0,039 части на миллион,
в сене — 0,027 и свежей
траве — 0,056. Но этого,
оказывается, мало. Специалисты
утверждают, что лошадь должна
получать 0,1 части селена на
миллион частей корма. Так
что селеновый дефицит нужно
восполнять специальными се-
леносодержащими кормовыми
добавками или же
специальными подкормками, например
мукой из жмыха льняного
семени A,082 части Se на
миллион).
Итак, лошади должны
кушать селен. Но в
умеренных дозах. Ибо при
неумеренном потреблении (около 5
частей на миллион) необходимый
элемент становится уже
вредным.
«Feedstuffs»,
19В2, № 46, с. 29
Электролит
приготовлен
автоматом
На Автокомбинате № 1
Главмосавтотранса (совместно
с трестом «Союзстекломон-
таж») разработана и пущена
установка для непрерывного
получения дистиллированной
воды и электролита для
автомобильных аккумуляторов. В
установке использованы
выпускаемые промышленностью
насосы и трубопроводы из
специального стекла,
изготовленные в Чехословакии.
Преимущества стеклянных емкостей
и трубопроводов очевидны:
термохи ми ческая стойкость,
возможность визуально
контролировать процесс,
отсутствие контактов агрессивной
жидкости с металлом.
Установка полностью
автоматизирована — электролит
получается с заданной температурой
и плотностью. И что весьма
важно, ею можно управлять
на расстоянии — с помощью
специальных запорных
клапанов. Это исключает контакт
рабочих с агрессивными
жидкостями и парами.
После пуска установки
срок службы аккумуляторов
на Автокомбинате № 1
увеличился на 14,6% по пробегу и
на 12,1 % по сроку
эксплуатации.
«Автомобильный
транспорт»,
1982, № 12, с. 35.
Полимерная
мышца
Удалось подобрать
полимерную систему, которая
под действием электрического
поля может многократно
сжиматься. Это частично гидроли-
зованный полиакриламидный
гель, погруженный в смесь
воды с ацетоном. Изготовленный
из него цилиндрик (длиной 30 и
диаметром 4 мм) помещали
между двумя платиновыми
электродами. При
напряжении 1 В форма столбика
начинала меняться, а при 1,5 В он
сжимался. Через 10 мин после
снятия напряжения форма и
размеры цилиндра
становились прежними. Исследователи
надеются, что подобные
полимерные гели можно будет
использовать в качестве
искусственной мышцы.
«Science News», 1982, № 18,
с. 282
24
Корм для пчел
В непогоду, когда
пчелы не вылетают из ульев,
и в те дни, когда их выпускать
опасно (например, из-за
разбрызгивания пестицидов), пчел
нужно подкармливать.
Недавно для этого разработан
дешевый искусственный корм —
заменитель цветочной пыльцы.
В его составе богатые
витаминами и минеральными
веществами дрожжи и сахара.
Вскормленные этой смесью
пчелы чувствуют себя
прекрасно и раньше начинают
трудиться, опыляя цветы. А мед
получается не хуже обычного,
даже, пожалуй, вкуснее: в
искусственном корме есть
специальные, улучшающие вкус
меда добавки.
«Agricultural Research»,
т. 31, 1982, № 3, с. 7
Косьба
водяной струей
Эта машина напоминает
поливочную. В ней есть
резервуар для воды и
распылительные насадки, через отверстия
в которых бьют водяные струи.
На том сходство кончается:
струи бьют под таким высоким
давлением, что срезают
траву. Для чего машина и
предназначена.
Преимущества водяной
газонокосилки очевидны: ее
режущему инструменту не
угрожают ни корни, ни
камни. Он никогда не тупится и
не выходит из строя.
«New Scientist», 1982,
№ 1330, с. 301
Дешево,
потому что
сделано
из отходов
Отходы добычи сланца
смешивают с мраморной
крошкой и плавят в печи.
Получается стеклянное волокно,
подобное асбестовому. Оно
стойко в щелочных
растворах, очень прочно и в
несколько раз дешевле
высокосортного асбеста.
«Science Digest»,
1982, № 11, с. 19
Переработанный отстой
сточных вод можно
использовать в производстве
кирпича, заменяя этими отходами
треть сырья. При обжиге
органическая часть отстоя
сгорает — в результате
сокращается время и температура
обжига. Поэтому кирпич
получается дешевле обычного.
К тому же с ним легче
сцепляется строительный раствор.
«Newsweek»,
1982, № 24, с. 4
Бензин со
своего
огорода
Разработан новый
метод превращения этанола в
бензин на цеолитовых
катализаторах. Особенность
процесса в том, что сырьем
может служить не чистый
этиловый спирт, а его водный
раствор, который получается
при ферментации
биологического сырья. Небольшие
установки для производства
бензина по этой схеме можно
строить прямо на
сельскохозяйственных фермах — чтобы
получать горючее чуть ли не
со своего огорода.
«Chemical and Engineering
News», 19B2, № 32, с. 6
В реакторах, в которых
сжигают природный газ, при
неблагоприятных условиях
горения может выделяться
сажа, отравляющая катализатор.
На Чебоксарском агрегатном
заводе в одном из аппаратов
установлен датчик
самообразования. Выделяющаяся сажа
замыкает электрическую цепь,
включая световую и
звуковую сигнализацию. И
оператор принимает необходимые
меры: увеличивает подачу
воздуха, или уменьшает расход
газа, или поднимает
температуру.
«Химическая
промышленность», 1983, № 3, с. 56
Сконструирован фильтр
для очистки воды от
механических примесей. Этот фильтр
самоочищающийся: для
очистки барабан с фильтрующими
элементами приводят во
вращение, и они соединяются
с каналами, по которым
подается промывная вода.
«Technische Rundschau»,
1982, № 4В, с. 28
Построена плавучая
станция для сжигания отходов.
Это двухкорпусное судно с
тремя
высокопроизводительными печами, в которых
поддерживается температура
1250—1500° С
«Chemical and Engineering
News», 19B2, № 49, с. 24
Что можно
прочитать
в журналах
О совершенствовании
поточной линии двойного
суперфосфата («Химическая
промышленность», 19ВЗ, № 1,
с. 11—13).
О металлокомплексном
катализе обрыва цепей
окисления («Химическая
промышленность», 1983, № 2, с. 7—13).
О сегнетоэлектрических
жидких кристаллах и их
применении («Известия вузов.
Химия и химическая
технология», 1982, № 11, с. 1656—
1661).
О стабилизации
полиэтиленовых покрытий против
светового старения («Журнал
прикладной химии», 19В2,
№ 11, с. 2511—2515).
Об очистке галогени-
дов щелочных металлов
методом зонной плавки
(«Неорганические материалы», 1982,
№ 11, с. 1917—1918).
О хроматографических
свойствах туфовых порошков
(«Промышленность Армении»,
1982, Ке 12, с. 35, 36).
О хемилюминесцентном
определении свинца в
воздухе («Украинский химический
журнал», 1982, № 12, с. 1294—
129В).
Об аккумуляторах
тепловой энергии для
солнечных электростанций
(«Гелиотехника», 1982, № 5, с. 27—31).
О легировании
алюминиевых сплавов скандием
(«Цветные металлы», 19В2,
№ 12, с. 96—99).
О биосинтезе
биологически активных соединений
смешанными культурами
микроорганизмов («Прикладная
биохимия и микробиология»,
1982, № 6, с. В35—В49).
25
mm
Цепочки
макромолекул
и цепи Маркова
Доктор технических наук
В. Н. АНДРЕЕВ,
кандидат химических наук
Г. А. АНДРЕЕВА,
доктор технических наук
| А. Я. ИОФФЕ |
Чтобы создать полимерный материал
с заданными свойствами, химикам
приходится тратить огромные усилия. Синтез
мономеров, поиски наилучших условий
полимеризации, изучение свойств
получаемых продуктов — все это отнимает
массу времени и материальных ресурсов.
И после всего, несмотря на наличие
сложных и дорогих приборов, на
использование самых тонких методов исследования,
порой приходится довольствоваться только
приближенными сведениями, не всегда
достаточными для понимания свойств и
строения нового продукта.
Перечень жалоб приведен здесь для
того, чтобы обозначить круг вопросов,
в решении которых математика может
помочь химику-экспериментатору, а порой и
вовсе избавить его от мучений. Чтобы
рассказать о возможностях лишь одного из
ее разделов — теории марковских цепей —
необходимо прежде объяснить, какое
непривычное для хим ика значен ие порой
вкладывается в слова, употребляемые им
ежедневно.
ОПЫТ
Это обыденное слово дл я
математика означает совсем не то, что для
химика. Опыт, или испытание,— одно из
фундаментальных понятий теории вероятности
(а теория марковских цепей ее часть).
Под опытом понимается реализация
некоторого комплекса условий,
поддающегося повторению сколь угодно много раз.
Иными словам и, от всего многообразия
житейского, «кухонного» содержания,
вкладываемого в слово химиком, остается лишь
одно, но действительно важнейшее
требование к опыту — воспроизводимость.
В рамках теории вероятности
исход каждого испытания может зависеть,
а может и не зависеть от результатов
предыдущих испытаний. Теория же цепей
Маркова рассматривает закономерности,
которым подчиняется последовательность
(цепь) зависимых друг от друга опытов
или,— что аналогично,— сменяющих друг
друга состояний системы, находящейся под
воздействием случайных факторов.
Аппарат, разработанный в 1902 году
великим русским математиком А. А.
Марковым, оказался универсальным. Модели,
основанные на марковских цепях, стали
фундаментом теории надежности и теории
массового обслуживания; они успешно
работают в биологии, лингвистике,
психологии, машиностроении, социологии.
Начало приложениям своей теории положил
Марков. Он проанализировал тексты
«Евгения Онегина» и «Детских лет
Багрова-внука» и установил закономерности
сочетания в русском языке буквенных пар
«гласная — согласная» и «гласная — гласная».
Но то была задача лингвистическая,
а у нас речь идет о химии. Прежде чем
переходить к полимерам, придется
обсудить еще один общеизвестный термин.
СОСТОЯНИЕ
Строение полимеров бывает
чрезвычайно сложным. Некоторое представление
об этом дает фотография, помещенная
в начале статьи. На ней изображены
волокна самого распространенного в
природе полимера — целлюлозы (увеличение —
9000 раз). На молекулярном уровне дело
обстоит не намного проще: цепи
разветвляются, переплетаются, сворачиваются в
клубки...
Рассмотрим для начала простейший
вариант сополимеризации: в образовании
макромолекулы участвуют звенья всего
двух типов — А и 6. Если молекула
состоит из двух звеньев, она может
выступать всего в трех обличьях — в виде диад
АА, ВВ и АВ (рис. 1). Трехзвенная
молекула — это уже 10 теоретически
возможных триад (рис. 2). Шесть вариантов на
этом рисунке — линейные структуры,
для которых характерно наличие концевых
звеньев. Остальные относятся к более
сложной сетчатой (она же решетчатая)
структуре.
Естественно, что при большем числе
звеньев, составляющем реальные
макромолекулы (сотни, тысячи), разнообразие
вариантов становится необозримым.
Однако и в этом случае они подразделяются
на линейные, сетчатые, звездо- и
гребнеобразные, схематично отраженные на
рис. 3.
В простейшем, линейном варианте,
однако, структура содержит довольно
ограниченный набор участков различного
строения. Чтобы определить состав и
строение макромолекулы, в этом случае
достаточно пройтись вдоль нее и
подсчитать число разных звеньев, установив
порядок их расположения. Вот здесь-то и
возникает понятие «состояния». Участки
(звенья) макромолекулы соединены
между собой не только материальными,
химическими связями, но и иными —
вероятностными. Дело в том, что при росте
цепи по ходу полимеризации каждое из
звеньев, оказывающееся в данный момент
конечным, не безразлично к выбору сле-
27
®
J9
Q>
i
Днады, могущие возникнуть при
формировании молекулы из двух звеньев:
А и В
дующего партнера. Химические свойства
мономеров неодинаковы, поэтому всегда
существуют определенные предпочтения,
каковые и определяют только что
описанный концевой эффект. Его можно сравнить
с положениями, в которые попадает
путник, странствующий в горной местности.
Шагая по тропинке впервые, он не может
предсказать, когда она попадет на осыпь,
а когда на луг или ледник. Для новичку
эта смена состояний чисто случайная,
вероятностная. В принципе, однако, дело
обстоит не так: луга, как правило,
располагаются ниже, а ледники — выше. То есть
определенные предпочтения в смене
состояний неизбежны, однако каждый, кто
бывал в горах, знает: иногда между
лужайками с альпийскими цветами вдруг
вклинивается каменистый участок. Или
среди камня и льда попадается лужок.
Короче говоря, вероятность встречи
с очередным участком (звеном),
вероятность данного варианта смены состояний
зависит от того, в каком состоянии тропинка
(цепь) находится в данный момент. Более
того, эта вероятность может зависеть и от
предшествовавших состояний (такие
эффекты называют предконцевыми, пред-
предконцевыми и т. д.). %
Вот признак, по которому марковские
цепи делятся на простые и сложные.
Если вероятность последующего состояния
зависит только от предыдущего этапа,
цепь называют простой. Если же взаимно
О О О ф-©^
Я °^:) ©- о--©
Триады, образующиеся при соединении трех
звеньев
связано большее число звеньев (играют
роль пред- и пред-предконцевые
эффекты), цепь сложная.
МАТРИЦА ПЕРЕХОДА
В случае простой цепи Маркова
(концевая модель сополимеризации) для
математического описания состава и
структуры макромолекулы, образуемой из двух
мономеров, достаточно знать четыре
величины:
рАА — вероятность
звена А к звену А;
рАВ — вероятность
звена В к звену А;
рВА —вероятность
звена А к звену В
и рвв, означающую, как читатель уже
догадался, вероятность продолжения цепи,
заканчивающейся звеном В, другим таким
же звеном.
Эти вероятности называются в теории
марковских цепей переходными. Поскольку
присоединение любого звена к
предыдущему неизбежно, переходные вероятности
связаны двумя линейными соотношениями:
присоединения
присоединения
присоединения
Раа+Рав=1
A)
РВА + РВВ=1.
В результате оказывается, что
независимыми можно считать всего две переходные
вероятности, и квадратная матрица,
связывающая все перечисленные величины,
заметно упрощается:
П= |Раа Рав| = |РАА 1_Раа|
Рва Рвв М-Рвв Рвв
B)
То, что здесь написано, называют
матрицей перехода. Адекватно ли отражает
матрица B) процесс сополимеризации?
Нет. Если бы он происходил в соответствии
с ней, не было бы у него конца: все
наличные молекулы мономеров слились бы
в одну фантастическую макромолекулу.
Однако в реальных случаях процесс
конечен, и, чтобы отразить это обстоятельство,
необходимо ввести еще одно, третье
состояние К — конец процесса. В реальной
химической реакции К — обрыв цепи —
происходит при захвате ею посторонней
частицы, или при выбросе активного атома,
или при других очень не простых
событиях. Математика к этим подробностям
безразлична. Ее интересует лишь одно:
какое звено — А или В — находится на
конце цепи в момент ее обрыва. Вероятность
обрыва, когда на конце стоит А,
обозначается рАК, когда В — рвк. Попадая в
конечное состояние, процесс прекращается,
как бы поглощается. Поэтому состояние К
называется поглощающим, а переходные
вероятности из него в состояние А или В,
понятно, равны нулю (цепь оборвалась):
Рка=°. Ркв=°. Ркк=1- C)
С учетом «поглощения» матрица перехода
28
©--О-- .-©--00-®
о-© ®.
Q Q © d О
0-Q-£-
0&
Типы структур, возможные при образовании
макромолекул из большого числа звеньев
примет вид чуть посложнее:
П=
1 О О
Рак РааРав
Рвк Рва Рвв
D)
Цепь Маркова с такой матрицей
перехода также называется поглощающей.
Вот, пожалуй, и все выкладки, которые
нужно знать для вычисления первых
конкретных величин.
к ТЕПЕРЬ — ХИМИЯ
Понятно, что чем реже наступает
поглощающее состояние К (чем меньше
Рак и Рвк)' тем больше средняя длина
макромолекулы. Если эти вероятности
станут пренебрежимо малы, мы опять
вернемся к первоначальной матрице B).
Цепь Маркова с такой матрицей называется
регулярной. Она обладает двумя
примечательными свойствами. Во-первых, с
увеличением числа шагов элементы переходной
матрицы, то есть переходные вероятности,
стремятся к некоторым предельным
значениям, не зависящим от номера строки.
В пределе при п—>оо она будет иметь
одинаковые, совпадающие по значениям
строки. Значения переходных
вероятностей, к которым мы приходим при
большом (практически неограниченном) числе
шагов, называются предельными или
финальными. И при движении вдоль
молекулы мы имеем как раз этот случай.
Не менее интересно и другое
свойство, фактически вытекающее из первого,
но имеющее самостоятельное значение.
Если переходная матрица при большом
числе шагов может быть записана в виде
одной строки, то это означает, что
вероятности состояний не зависят от начального
состояния.
Воспользовавшись результатами
теории регулярных марковских цепей, можно
получить простые выражения:
2—Раа—Рвв
р 1— Ра а
2—Раа—Рвв
E)
Вот и получился первый результат,
полезный для химика. Ведь рА и рв, если
переходить на его язык, не что иное, как
доля звеньев А и В в составе
макромолекулы, иначе говоря, ее состав. А
вычисляется он крайне просто из переходных
вероятностей. Откуда берутся они? Проще
всего — из данных эксперимента. Ведь
реальные полимеры изготовляются на
основе довольно ограниченного набора
мономеров. Эти мономеры, да и большинство
их комбинаций, исследованы весьма
детально. Поэтому переходные вероятности для
какой-то новой комбинации, как правило,
найти можно. А раз так, то по формулам E)
легко предсказать и состав сополимера,
который еще не получен.
Другой вопрос, что реальный
сополимер состоит из молекул конечной длины.
Но оказывается, что длина их, как правило,
достаточно велика, чтобы формулы E)
давали прекрасное приближение к
реальности.
Свойства полимеров определяются
не только брутто-формулой, но и
структурой макромолекул. Оказывается, и здесь
марковские цепи могут принести пользу.
Ведь цепочку молекулы можно делить
не только на простейшие участки А и В,
соответствующие остаткам мономеров.
Задавшись более крупными фрагментами —
диадами, триадами, назовем «состоянием»
попадание на более массивный участок
молекулы. Снова, используя матрицы
(несколько более сложные), можно вычислить
среднее число «встреч» с тем или иным
участком, каковое предстоит нам при
путешествии вдоль макромолекулы. Это
дает нам сведения о ее микроструктуре.
Но можно пойти и дальше. Ведь
никто не запрещает мысленно
расчленить макромолекулу на еще более крупные
участки — блоки. Например, такие, как
ААВВВАВВВВ (сокращенная запись —
А2В3АВ4) или, что делается чаще, — блоки
вида Ап (туплеты) и АВпА или ВАпВ
(кластеры). Очевидно, что туплеты —
составная часть кластеров, представляющая
собой, на химическом языке, фрагмент
гомополимера, вклинившийся в сополимер.
Математический аппарат при этом
существенно не меняется — но какой
химик откажется от информации об
однородных, состоящих лишь из одного
мономера участках в составе сополимера,
который ему лишь предстоит
синтезировать? Ведь если эти участки достаточно
29
rofiota-xtoci
H F H F
I I I I
-c-c—c—c— -
I I I I
И F И F
H F H
I I I
-c—c—c—c-
I I I I
F H F H
Возможности соединения двух молекул
несимметричного мономера (фтористый винил)
велики, сополимер по свойствам может
оказаться близким к смеси двух
отдельных полимеров с формулами Ап и Вп.
ХВОСТЫ, ГОЛОВЫ, КЛУБКИ
Итак, с помощью цепей Маркова
можно получить сведения и о составе
макромолекулы, и о ее строении. Пора,
однако, вспомнить, что речь шла только
о сополимерах с линейными молекулами
и притом состоящих всего из двух
мономеров симметричного строения.
Последнее позволяло обходить вопрос о том,
какими концами предпочитают соединяться
молекулы мономеров при росте цепей.
Но ведь куда чаще встречаются
несимметричные молекулы, у которых следует
различать «голову» и «хвост». А свойства
сополимера существенно меняются в
зависимости от того, сколько звеньев
соединилось «хвост к хвосту», «хвост к голо-
Варианты перехода во фрагменте
решетчатой структуры; маршруты V—1
и Г—2'—2"—4"
не равнозначны
ве» или как-то еще. Мало того, имеет
значение и расположение таких участков
вдоль цепи. Как поступить, читателю уже
ясно: ввести новые состояния, учитывающие
все мыслимые варианты, а дальше снова
пустить в ход аппарат марковских цепей.
Но трудностям, как говорили в старину,
несть числа.
Ведь что получается? Чем более
адекватной мы хотим сделать модель,
тем больше мы вводим переходных
вероятностей. Матрицы, используемые для
расчета, все более разбухают. Получаются
уравнения, которые ни в уме, ни на бумаге
не решит ни один вычислитель. Конечно,
в ход пускаются ЭВМ, и расчет
становится возможным. Но вот беда — в
качестве коэффициентов в уравнениях
фигурируют переходные вероятности. Иногда
они сами, как уже говорилось, поддаются
расчету, иногда единственный путь их
определения — эксперимент. Журналы,
публикующие статьи по физической химии,
полны статей, посвященных измерению
энергетики, а также скоростей как самой
полимеризации, так и ее элементарных
стадий. Опытные данные, добываемые
таким нелегким путем, годятся для
выведения переходных вероятностей, увы, не
всегда. У природы есть для нас в запасе
еще одна трудность. Ведь мы
предполагали, что путешествие вдоль
макромолекулы происходит по сравнительно ровной
трассе. На самом же деле длинные
молекулы представляют собой спутанные
клубки; наша «тропинка» будет изобиловать
крутыми поворотами, подъемами и даже
мертвыми петлями. И на поведение
очередной молекулы мономера,
присоединяющейся в процессе полимеризации к
активному центру, могут влиять не только
ближайшие ее предшественницы, но и весь-
30
ма удаленные (если считать вдоль
спрямленной цепи) фрагменты, оказавшиеся
по соседству из-за зтой самой спутанности.
Этот «эффект соседа» может спутать все
карты при экспериментах по измерению
переходных вероятностей. Ведь «эффект
соседа» предсказать крайне трудно.
Это, разумеется, ограничивает
применимость марковских цепей для расчета
состава и структуры сополимеров, но
отнюдь не сводит ее к нулю. Кроме
линейных макромолекул, удается
рассчитывать и любые другие. Для этого, правда,
приходится очередной раз увеличивать
число подлежащих учету состояний. В
частности, при рассмотрении макромолекул
решетчатого строения (рис. 5) под
«состоянием» можно понимать поворот на 90°
в каждом из узлов решетки. Вероятности
перехода здесь уже будут зависеть от
«предыстории» нашего движения. В данном
случае, например, небезразлично, как
мы попали в точку 4" из 1': по трассе
Г— Г'—3"—4" или через 2' и 2". Каждый
раз вероятность последнего шага перед
точкой 4" будет зависеть не только
от предшествующего, но и от более
ранних состояний.
Может возникнуть вопрос:
марковская ли эта цепь? Марковская. Ведь
вероятности испытаний взаимосвязаны, а
это главное условие. Но поскольку связь
здесь более глубокая, следует говорить
не о простой, а о сложной цепи Маркова.
Математический аппарат таких цепей
разработан еще недостаточно, хотя некоторые
формальные приемы позволяют свести
сложную цепь к простой и пользоваться
уже освоенными методами. Может быть,
эти приемы не так просты, но свести ре-
шетчвтую структуру к линейной тоже
не так просто (для химика).
Как уже говорилось, аппарат цепей
Маркова универсален. Применение его
в различных, мало напоминающих друг
друга областях науки позволяет
обнаруживать сходство самых непохожих явлений
природы, наводить мосты между
смежными областями знания.
В этой статье мы старались, не
скрывая трудностей, рассказать о том, как
применяется метод марковских цепей
для расчета полимеров. Об этом, да и о
прочих сторонах затронутой проблемы
можно прочесть в книгах М. В. Волькен-
штейна: «Перекрестки науки» (М.: Наука,
1972) и «Биофизика» (М.: Наука, 1981).
Успехи, достигнутые в этом деле, можно
проиллюстрировать так: аппарат уже
используется даже при исследовании
биополимеров.
Г
р
г
у<
L
rw^
*t'
,
,
r^
L
г*
и
щ
,,
ы
гч
, I
J
книги
A1 КВАРТАЛ)
Издательство
«X и м и я»
Аверко-Антонович Л. А.,
Кирпичников П. А.р
Смыслова Р. А. Пописупьфидные
опигомеры и герметики на их
основе. 9 л. 50 к.
Амепин А. Г.
Технология серной кислоты. Учебное
пособие для вузов. Изд. 2-е,
перераб. 22 л. 1 р. 10 к.
Аскадский А. А., Мвт-
веев Ю. И. Химическое
строение и физические свойстве
полимеров. 17 л. 2 р. 60 к.
Бортников В. Г. Основы
технологии переработки
пластических мвсс. Учебное
пособие для вузов. 23 л. 95 к.
Дементьев А. Г., Тара-
квнов О. Г. Структура и
свойства пвноппастов. 5,5 л. 60 к.
Дмитриев И. С.
Электрон глазами химике. 7 л. 30 к.
Зайдепь А. Н. Атомно-
рлуоресцентный внализ. 9 л.
I р. 50 к.
Казалв А., Портер Р.
Реакции полимеров под
действием напряжений. Пер. с англ.
33 л. 5 р. 60 к.
Кармышов В. Ф.
Химическая переработке
фосфоритов. 18 л. 1 р. 20 к.
Карякина М. И.г Поп-
цов В. Е. Технология
полимерных покрытий. Учебник для
техникумов. 22 л. 1 р.
Коренман И. М. Новые
титриметрические методы.
5,5 л. 1 р. 10 к.
Крейнгопьд С- У- Ката-
лиметрия в анализе реактивов
и веществ особой чистоты.
4,5 л. 1 р. 50 к.
Крюков Н. П. Аппвраты
воздушного охлаждения.
14 л. 1 р. 10 к.
Крестов Г. А., Бере-
знн Б. Д. Основные понятия
современной химии. 6 л. 20 к.
Кузнецов А. А.,
Судаков Е. Н. Расчеты основных
процессов и аппаратов
переработки углеводородных
газов. 14 л. 1 р.
Кушелев В. П.,
Орлов Г. Г., Сорокин Ю. Г.
Охрана труда в
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности. Учебник для
вузов. 2В л. 1 р. 30 к.
Летюк Л. М.,
Журавлев Г. И. Химия и
технология ферритов. Учебное
пособие для вузов. 16 л. 60 к.
Лукин В. Д., Анцыпо-
вич И. С. Регенерация
адсорбентов. 15 л. 1 р. 10 к.
Пилипенко А. Т., Тана-
найко М. М. Разнопигвндные
и разнометалльные
комплексы и их применение в
аналитической химии. 17 л. 2 р. 50 к.
Розенберг М. Е.
Полимеры на основе винилаце-
тата. 12 л. 65 к.
Тихомиров В. К. Пены.
Теория и практика их
получения и разрушения. Изд. 2-е,
перераб. 20 л. 3 р. 30 к.
Трусов А. Д.
Экономический анвпиз хозяйственной
деятельности предприятий
химической промышленности.
7 л. 60 к.
Уральский М. Л.,
Горелик Р. А.г Буквнов А. М.
Контроль и регулирование
технологических свойств
резиновых смесей. 11 л. 55 к.
Хананашвили Л. М.г
Андрианов К. А. Технология
элементоорганических
мономеров и полимеров. Учебник
для вузов. Изд. 2-е, перераб.
24 л. 1 р. 10 к.
Шабельский В. А.р Мыш-
ленникова В. А. Окраска
методом электроосаждения.
5,5 л. 50 к.
Юдин А. М.,Сучков В. Н.,
Коростепин Ю. А. Химия для
вас. 12 л. 50 к.
31
Источник радикалов
Кандидат химических наук
В. В. СМИРНОВ
Процессы с участием свободных
радикалов встречаются очень часто: это
горение и окисление, фотохимические и
радиохимические реакции, реакции
хлорирования и высокотемпературного распада
органических веществ. Но хотя в цепных
реакциях могут участвовать молекулы
самых различных типов, любой из этих
процессов протекает по одной и той
же схеме.
Все начинается со стадии зарождения
цепи, когда в результате разрыва
химических связей молекулы реагентов
порождают активные частицы — атомы или
свободные радикалы. На следующей стадии
продолжения цепи атомы или свободные
радикалы атакуют молекулы реагентов,
приводя к образованию молекул продуктов
и новых активных частиц, способных
принимать участие в дальнейших реакциях.
Наконец, спустя большее или меньшее
число промежуточных актов превращений
происходит гибель активных частиц — так
называемый обрыв цепи. Тем не менее
каждая активная частица оказывается
способной произвести на свет тысячи молекул
продукта. И задача заключается лишь в том,
чтобы уметь в нужный момент
инициировать процесс, дать ему первоначальный
толчок.
ТРУДНОСТИ ИНИЦИИРОВАНИЯ
Для разрыва связей в большинстве
обычных органических и неорганических
молекул необходимо затратить немалую
энергию, составляющую от 200 до
400 кДж/моль. В результате при
комнатной температуре скорость распада молекул
на атомы и радикалы, как правило,
оказывается ничтожной: например, скорость
распада хлора на атомы составляет около
10г-|8% в сутки. Неудивительно, что
растворы хлора в предельных углеводородах,
не содержащих активных примесей,
оказываются устойчивыми, не изменяются на
протяжении длительного времени.
Эту инертность можно, конечно,
преодолеть, используя нагревание. Так,
в большинстве случаев достаточная
скорость зарождения цепи достигается при
температурах от 200 до 500°С. Но
выигрывая в одном — в скорости
зарождения цепи, мы проигрываем в другом —
в селективности, избирательности процесса.
Дело в том, что при высоких
температурах радикально-цепные реакции дают,
как правило, не одно вещество, а
множество разнообразных продуктов.
Рассмотрим простую, казалось бы,
реакцию хлорирования пропана при
соотношении реагентов 1:1. При низких
температурах этот процесс протекает медленно,
приводя к образованию изопропилхлорида
CH3CHCICH3 с небольшой примесью
нормального пропилхлорида CH3CH2CH2CI.
А при повышенных температурах быстро
образуется уже целвя гамма веществ:
Г^СНзСНОСНз СН2СС12СНз^
СНзСН2СНз+С12 ? CH2ClCHC1CH:i
UCH3CH2CH2CI * CH2CICH2CH2CI
Выделить из такой смеси какой-либо
определенный продукт — конечно,
сложная задача, не говоря о том, что при
этом сырье расходуется нерационально.
А ведь такая ситуация типична для
большинства высокотемпературных процессов,
идущих с участием радикалов.
Правда, существует универсальный
способ разрыва связей в молекулах при
любых температурах путем воздействия
видимого света, ультрафиолета или гамма-
квантов, приводящих к диссоциации многих
прочных молекул. Но и этот способ
зарождения цепи небезупречен: его
применение требует резкого усложнения
конструкции промышленных реакторов,
вынуждает принимать специальные меры
безопасности. В общем, зарождение цепи
представляет собой ключевую проблему
технологии, основанной на применении
радикально-цепных процессов.
ХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
Разрыв химических связей
происходит, конечно, при протекании большинства
химических реакций. И если бы удалось
найти реакции, в ходе которых при
обычных условиях число разрывающихся связей
превышает число образующихся, такая
реакция могла бы в принципе послужить
источником свободных радикалов; на
возможность такого рода еще в 1954 г.
указал академик Н. Н. Семенов, создатель
общей теории цепных процессов.
Экспериментальные результаты полностью
подтвердили правильность этого
предположения.
История открытия насчитывает не
один десяток лет. Всегда считалось, что
при комнатной температуре дихлорэтан
и бензол в темноте с хлором не
реагируют. Но еще в двадцатых годах было
замечено, что добавление этилена
способствует хлорированию названных
веществ. Значение этого наблюдения не было
32
оценено своевременно, и потребовалось
немало времени, чтобы понять:
хлорирование дихлорэтана и бензола вызывают
атомы хлора и радикалы, образующиеся
при взаимодействии хлора с этиленом.
Откуда же берутся эти активные
частицы? По данным современных
исследований, для образования радикалов
необходима определенная ориентация
молекулы хлора и двух молекул олефина. Если она
достигнута, молекулы олефина как бы
растягивают молекулу хлора, связь CI—CI
ослабевает и одновременно возникают
новые связи С—CI:
\/ \/
с с
|| +CI—CI + || ►
с с
\/ \/
с с
|: .. .а. . CI- ■ ■ 1;
С С
/\ /\
с -с
/|\С| /\
В конечном счете образуются
хлорал кильные радикалы, которые реагируют
с молекулами хлора и дают начало цепи:
\/
с
1 +С1г-
С—CI
/\
\/
С—CI
-+- 1 +CI-
С—CI
/\
И если система содержит еще одно
органическое соединение, то оно
вовлекается в цепную реакцию:
СГ+СН2С1—CHfcCI OHCI+CHCI—СН2С1,
CHCI—СН2С1+С12 vCHCl2—СН2С1+СГ
Так был открыт новый
перспективный источник свободных радикалов.
НЕ ТОЛЬКО ХЛОРИРОВАНИЕ
Образование свободных радикалов
i при комнатной температуре не служит
i привилегией одной лишь реакции хлори-
I рования. Исследования, выполненные в Ин-
> ституте химической физики АН СССР, пока-
j зали, что свободные радикалы образуются,
л например, в ходе самопроизвольного окис-
i ления органических веществ:
RH+02 *R'+H02f
RH+OH-HR R'+H—О—О— H+R".
£ 2 «Химия и жизнь» № 6
Легко возникают свободные
радикалы в реакциях с участием фтора:
C2Hb+F2 ►C2K+HF+F'i
C2H«+F2 ^CaW+F",
Hl + F2 F+HF+f.
Представляют интерес и реакции
зарождения цепи с участием метал лоорга-
нических соединений:
С4Н9Мд1+С4Нд1 *2C4H£+Mgl2f
C3H7ClH-LiC2H5 vLia+C3H-f С2Н/.
Оказалось, что самопроизвольное
зарождение цепей происходит даже при
очень низких температурах. Так, удалось
доказать, что свободные радикалы
образуются при взаимодействии растворов
брома и стирола при минус 120°С.
Низкотемпературной генерации свободных
радикалов способствует образование
комплексных соединений. Например, для
разрыва связи С—N в молекуле тетранитро-
метана C(N02L требуется около
160 кДж/моль, а в комплексе тетранитро-
метана с трифениламином для этого
достаточно 110 кДж/моль.
Радикалы возникают даже при
температуре кипения жидкого азота (—196°С),
если на охлаждаемую жидким азотом
поверхность одновременно осаждать
атомы магния и избыток органического
вещества (сам по себе атом магн ия не
может служить инициатором зарождения
цепи, так как в нем все электроны
спарены). Вот некоторые реакции такого
рода, исследованные в лаборатории химии
низких температур химического факультета
МГУ:
OHeCI+Mg *-С4К,+ МдС1\
СбН51+Мд ^СбК+МдГ,
СС14+Мд —->СС1з+МдСГ.
Таким образом, химические реакции
оказались не менее универсальным
источником свободных радикалов, чем
физические воздействия.
Образование свободных радикалов
в результате химических реакций при
низких температурах открывает новые и
подчас необычные возможности для
осуществления цепных процессов. Очень
перспективна низкотемпературная полимеризация;
то же можно сказать о реакциях
окисления, хлорирования и многих других.
Конечно, в этой области пока много
нерешенных проблем. Например, иногда
участвующие в стадии зарождения цепи
более активные вещества расходуются
быстрее, чем менее активные реагенты, и
процесс останавливается задолго до
достижения 100%-ного превращения; есть и
другие нерешенные вопросы.
Однако несомненно, что
инициирование радикальных процессов с помощью
химических реакций при низких
температурах найдет широкое применение в химии
и химической технологии.
33
ж т
<&±Р
Ж
ьл-л
■
^ з
4^ о
^
/
>
I
1
Л.
о
Возможно ли
Великое
объединение!
А. СЕМЕНОВ
«Сначала не было вообще ничего.
Земли еще не было и небосвода, бездна
зияла, трава не росла. К северу и югу
от ничего лежали области холода и
огня — Нифльхейм и Мусспельхейм.
Тепло из Мусспельхейма растопило
часть льда из. Нифльхейма, и из капель
жидкости вырос великан Имир. Что же
Имир ел? Оказалось, что там была и
корова Аудамла. А что же она ела?
Ну, там нашлось еще немного соли...»
Это сюжет из «Младшей Эдды» —
собрания норвежских мифов. Пересказал
его физик-теоретик Стивен Вайнберг
в своей известной книге «Первые три
минуты. Современный взгляд на
происхождение Вселенной» (вышла в свет
в 1977 г. и переведена на русский в
1981 г.). Проблема происхождения
всего сущего приковывала к себе
пристальное внимание уже в древние
времена — правда, поэзия тут
одерживала верх над наукой.
Надо отметить, что вопрос о
начале всех начал столь грандиозен, что
до недавнего времени считалось просто
малопочтенным рассуждать на эту
тему. Конечно, смельчаки все же
находились. Но как и впрямь судить о том,
что происходило миллиарды лет назад?
Единственной опорой в этих
рискованных занятиях могут послужить самые
общие рассуждения и представления о
симметрии Вселенной.
Например, естественно
предположить, что положительных частиц
должно быть в мире столько же, сколько
отрицательных,— с какой стати природе
отдавать предпочтение одному знаку
перед другим? И тут вроде бы полный
порядок: вещество, из которого
сделано все вокруг, в том числе и мы с вами,
нейтрально. Но уже следующий шаг
в том же направлении сталкивает нас
с непонятным.
2'
Всякое вещество состоит из
атомов, а атомы — из положительно
заряженных тяжелых ядер и отрицательно
заряженных легких электронов. Ядро —
это плотно упакованное объединение
положительных протонов и нейтральных
нейтронов. Итак, весь мир вокруг нас
сделан в конечном счете из протонов,
нейтронов и электронов. И вот тут —
внимание! — мы убеждаемся, что
симметрия нарушена. Положительные
протоны в тысячу с лишним раз тяжелее
отрицательных электронов, а ведь есть
и у тех и у других свои античастицы,
в точности равные им по массе:
антипротоны и антиэлектроны (известные
под названием позитронов). Есть то
они есть, но встречаются крайне
редко — лишь в космических лучах да
в экспериментах на ускорителях. Чем
же объяснить такой сдвиг в симметрии?
35
Может быть, есть где-то
антиматерия, состоящая из отрицательных
ядер н положительных электронов, о
которой так любят рассуждать
фантасты? К сожалению, никаких ее
признаков в космосе астрономы найти не
могут. Значит ли это, что природа отдает
предпочтение положительным тяжелым
и отрицательным легким частицам?
Невозможно в это поверить.
Единственно разумное
объяснение сводится к тому, что права на
рождение у всех частиц и античастиц
одинаковы и очень-очень давно, в первые
мгновения после образования
Вселенной, вещество состояло поровну из тех
и других. А вот потом жнзнь
складывалась для них по-разному. Часть
вещества аннигилировала с
антивеществом, а часть дожила до наших дней.
Но для того, чтобы она дожила,
необходимо распасться той части
антивещества, с которой нашему веществу
предстояло бы проаннигилировать.
Вот, следовательно, какой цепи
событий мы обязаны своим нынешним
существованием. Но насколько
правдоподобно предложенное объяснение?
Распадаются лн впрямь антипротоны
и протоны? Попробуем разобраться.
Итак, проблема возникновения и
судьбы всей Вселенной приводит нас
в микромир.
В многочисленной семье
элементарных частиц можно выделить два
независимо существующих мира —
кварков и лептонов. Из кварков
построены адроны — частицы,
участвующие в сильном взаимодействии.
.Пептоны в нем не участвуют, их сфера —
взаимодействия слабое и
электромагнитное* Независимы же эти миры в том
смысле, что их обитатели никогда не
могут друг в друга превращаться. Во
всяком случае, такая точка зрения была
общепринята до недавнего времени.
Что управляет поведением
частиц? Законы сохранения, их довольно
много. Например, еще два века назад
Бенджамин Франклин заметил, что
всегда сохраняется электрический
заряд. Поэтому отрицательно
заряженный электрон не может превратиться
в нейтральное нейтрино, хотя они и
члены одного семейства.
Есть еще законы сохранения ба-
рионного и лептонного зарядов. Бари-
онным зарядом, или, как еще говорят,
числом, обладают барионы — протон,
нейтрон и некоторые другие тяжелые
частицы (от греческого «барюс» —
тяжелый). В отличие от электрического
заряда, барионный ни в каком
взаимодействии не участвует. Его
приписывают частицам для того, чтобы как-то
узаконить наблюдаемое на опыте:
сколько барионов вступило в реакцию,
столько получается в результате, хотя
получиться могут и другие барионы.
Из лептонов известны более
других электрон, позитрон и нейтрино.
Сохранение барионного числа,
например, запрещает положительному
протону вступить в реакцию аннигиляции
с отрицательным электроном, хотя
закон сохранения электрического заряда
не возражает против подобного
процесса.
Получается, что закон сохранения
барионного заряда спас нашу
Вселенную от мгновенной аннигиляции и
воздвиг преграду между
взаимопревращениями частиц из разных семейств —
у кварков есть барионный заряд, а у
лептонов его нет.
Есть у этого закона еще одно
следствие. Он запрещает распад
протона, самого легкого из барионов. Вот
нейтрон чуть потяжелее, и он может
распасться на протон, электрон и
антинейтрино. До распада был барионный
заряд -f I у нейтрона, и после распада
такой же заряд у протона — все
сходится, значит распад может идти.
Протону просто не на что распадаться —
* Подробно о классификации
элементарных частиц было рассказано в статье Г. Тахта-
мышева «Третий шаг в глубь материи» —
см. «Химию и жизнь», 1983, № 5.— Ред.
36
иначе будет нарушен закон сохранения
барионного заряда.
Долгое время закону сохранения
барионного заряда верили
безоговорочно, но в последнее время отношение
к нему несколько изменилось.
Во-первых, оказалось, что некоторые законы
сохранения могут нарушаться —
например, для странности (это еще одна
характеристика элементарных частиц),
и подобные отклонения посеяли
сомнения в абсолютности других законов.
Во-вторых, у элементарных частиц
есть характеристики, сохранение
которых имеет огромный физический смысл,
например электрический заряд или цвет.
С этими свойствами связано
существование электрических и цветовых
(глюонных) полей. Эти поля
воздействуют на другие частицы. Сила
взаимодействия зависит от величины
цветового или электрического заряда; можно
сказать, что такие заряды — источники
взаимодействия. Если нарушится
закон сохранения таких зарядов, то
нарушится и взаимодействие, а значит,
и наш мир станет иным, может быть,
просто исчезнет. В этих случаях
сохранение закона приобретает
фундаментальный характер. Как заметил
академик Я. Б. Зельдович, «грубо говоря,
сохранение электрического заряда
вытекает из существования радиоволн».
Не то дело с барионным
зарядом — он не ведает никакими
основными взаимодействиями. Так
необходимо ли соблюдаться этому закону с
абсблютной строгостью?
Раз посеянное сомнение
расшатывает догмы. Если не считать
сохранение барионного числа строгим
правилом, то можно предположить, что
протоны и антипротоны способны все-таки
распадаться на другие частицы. А если
эти распады шли бы с различной
скоростью, то как раз и могла бы
возникнуть та непонятная асимметрия между
материей и антиматерией во Вселенной,
о которой мы уже говорили. Вот к каким
вселенским событиям может вывести
нас ниточка из микромира!
Надо отметить очень важную
особенность предполагаемого распада
протона: один из кварков протона должен
превратиться в лептон. Ни слабое, ни
сильное взаимодействия не способны
это сделать. У каждого из них своя
сфера деятельности: в сильном
участвуют только кварки и никогда лептоны,
а лептоны взаимодействуют лишь слабо
и электромагнитно. Превращение
кварка в лептон может означать лишь одно:
существует единое «сильно-электро-сла-
бое» взаимодействие, а сильное и
слабое сами по себе — его проявления.
Немаловажный аргумент в пользу
такого единства — создание единой
теории электромагнитного и слабого
взаимодействий*. Эти два взаимодействия,
столь разлцчные в тех условиях, где мы
их наблюдаем, имеют, оказывается,
единую основу на глубинном физическом
уровне. Эта теория подтвердилась уже
многими экспериментами. Теперь на
очереди идея еще более грандиозная —
найти общее сразу у трех
взаимодействий — электромагнитного, слабого и
сильного. Идея эта уже получила
название Великого объединения и
находится в центре внимания современной
физики. (Четвертая из известных нам
сегодня фундаментальных сил —
гравитация пока не подключается, ее
приобщение — по-видимому, следующая
ступень в развитии науки.)
Надо заметить, что идея единства
природы всегда сопутствовала
физическому исследованию, но как бы ни была
заманчива сама идея, совершенно
очевидно, что достичь Великого
объединения очень трудно, ведь в привычных
нам условиях все эти взаимодействия
выглядят очень различными. Однако
наученные опытом поисков
электрослабого объединения физики уже знают,
куда направить усилия: надо проник-
* См. статью «Погоня за бозоном»—
«Химия и жизнь», 1983, № 4.— Ред.
37
нуть на уровень самых малых
расстояний или, что то же самое, в область
огромных энергий. А одно и то же это
вот почему: чтобы проникнуть в глубь
элементарной частицы с помощью
другой частицы, надо разогнать обе до
огромных энергий.
Вот что служит путеводной
звездой в попытках Великого объединения:
подсчитано, что, чем меньше
расстояние между кварками, тем слабее
становится сильное взаимодействие между
ними. Кроме того, из закона Кулона
известно, что электромагнитная сила
увеличивается при сближении зарядов.
И наконец, то же самое происходит
со слабым взаимодействием. И если
зависимость интенсивности всех трех
взаимодействий от энергии воплотить
в графике, fo похоже, что все три
кривые пересекутся в одной точке!
>-tnE.
1Г
Да вот только точка эта лежит
далековато. Масса протона —
примерно миллиард электрон-вольт, или
один ГэВ. Самый мощный современный
ускоритель разгоняет частицы лишь до
500 ГэВ. Точка, где уравниваются по
силе все три взаимодействия, по
расчетам, соответствует энергии миллион
миллиардов ГэВ. (Если обратиться к
системе единиц СИ, то это примерно
сто тысяч джоулей — энергия десяти-
килограммовой гири, летящей со
скоростью сто метров в секунду.)
Представим себе в мечтах самый
большой ускоритель — опоясывающий
земной шар. При современном уровне
развития техники на нем можно
разгонять частицы до десяти миллионов ГэВ.
Может ли ускоритель быть еще более
мощным? Оказывается, есть
принципиальное ограничение: если увеличить
энергию разгоняемых частиц еще в сто
раз, то они при вращении станут
излучать больше энергии, чем дадут им
ускоряющие устройства, и дальнейшее
ускорение станет невозможным. Вот
такая невеселая ситуация. Похоже,
этот путь не приведет нас к Великому
объединению.
Можно пойти другим путем и
прикинуть пространственный масштаб, на
котором сравниваются силы
взаимодействий. Оказывается, нам надо
«заглянуть» на расстояния порядка
10 29 см. Один из авторов идеи
Великого объединения, • американский
теоретик Говард Джорджи, так
иллюстрирует исчезающую малость этих
величин: «Если бы можно было раздуть
один протон до размеров Солнца, то
масштаб объединения был бы меньше
микрона». Кстати, радиус
электрослабого взаимодействия при таком
«раздувании» вырос бы до семисот
километров. Похоже, что мы обречены
наблюдать воздействия различных сил
абсолютно несхожими.
И все-таки возможен эксперимент,
проверяющий справедливость Великого
объединения! Как писал Ж. Фабр,
«крыльям воображения, как бы
заманчив ни казался полет, всегда следует
предпочесть сандалии наблюдаемых
фактов, медленные сандалии на
свинцовой подошве». Мы уже довольно
много рассуждали о законе сохранения
барионного числа и его нарушении.
Но именно в рамках Великого
объединения это нарушение становится
естественным и необходимым: если все три
взаимодействия — электромагнитное,
слабое и сильное — суть одно и то же,
значит, возможны не только
взаимодействия, но и взаимопревращения
кварков и лептонов с нарушением
барионного числа. Следовательно, протон
может распадаться. И следовательно,
распад этот можно зарегистрировать.
38
Но любое предположение о
возможном распаде протона немедленно
приходит в противоречие с тем фактом,
что обычное вещество довольно
стабильно. Ведь оно, как вы помните,
состоит из протонов, нейтронов и
электронов. В организме человека протонов
насчитывается около 1027 штук. Всякий
распад частицы — процесс
вероятностный. При любом среднем времени
жизни найдутся такие, которые проживут
не более секунды. По грубой оценке,
таких недолгожителей будет n/т, где
п — общее число протонов, ат —^ время
жизни. Если бы протон существовал
1016 лет A023 с), то за секунду в нашем
теле распадались бы 1027:102*= 10\ то
есть десятки тысяч протонов. Такая
радиоактивность уже опасна для
здоровья. По выражению американского
физика Мориса Гольдхабера, «мы знаем
своими костями», что среднее время
жизни протона больше, чем 1016 лет.
Теория Великого объединения
предсказывает, что протон живет 10 —
1032 лет.
Смысл этой цифры, а значит,
крайне ничтожная вероятность распада
вытекает из малости радиуса Великого
объединения. Протон состоит из трех
кварков, которые в нем как-то
движутся. В среднем они находятся друг от
друга на расстоянии порядка радиуса
протона. А чтобы сработало единое
«сильно-электро-слабое»
взаимодействие, чтобы кварк превратился в лептон
и из-за этого протон распался,
необходимо, чтобы кварки сблизились на
расстояние, в миллиарды раз меньшее
того, на котором они и так находятся
внутри частицы. Ясно, что, чем меньшее
расстояние должно разделять кварки,
тем меньше вероятность того, что
кварки сблизятся до него в своем
хаотическом движении.
Казалось бы, никаких шансов
дождаться такого редкого события нет.
Наша Вселенная существует «всего-то»
десять миллиардов лет. Но уже
говорилось, что всякий распад частицы —
процесс вероятностный, и десять в
тридцатой степени лет — усредненное
значение. Если взять побольше протонов,
иначе говоря, атомов водорода, то
среди них, конечно, большинство будет
жить примерно среднее время, но
непременно найдутся и такие, которые
распадутся пораньше. Расчеты
показывают, что при времени жизни 1030 лет за
год должен распадаться один протон из
полутора тонн вещества. Ну а если вы
хотите увидеть еще несколько десятков
распадов, то надо взять сотню тонн,
а еще лучше — тысячу.
Теперь совсем несложно
сформулировать задачу для
экспериментаторов: надо налить тысячу тонн воды в
бочку и внимательно наблюдать за ней,
сколько потребуется. Протон
распадется, если это вообще возможно, на
позитрон и нейтрино — это наиболее
вероятный способ распада. А может
быть, и на другие частицы. Все частицы,
родившиеся при этом распаде, будут
двигаться со скоростями, близкими к
световой в вакууме. Когда заряженная
39
частица проходит через какую-нибудь
среду со скоростью, большей скорости
света в среде (как известно, скорость
света в среде меньше, чем в вакууме),
то рождается излучение Вавилова —
Черенкова. Это похоже на звуковой
удар, как при полете самолета,
летящего со скоростью, большей скорости
звука. Эффект Вавилова — Черенкова
сопровождается излучением света. Вот
этот свет и должны зарегистрировать
экспериментаторы.
Но у такой достаточно несложной
экспериментальной задачи есть
существеннейшая помеха — космические лучи.
Из космоса на Землю, на каждый
квадратный сантиметр ее поверхности,
идут сотни и тысячи энергичных частиц
в час, не то что за год. Они будут
пронизывать нашу установку, натыкаться
на атомы воды или любого другого
наполнителя. В таком столкновении будет
рождаться множество энергичных
частиц, и задача о распаде протона станет
аналогичной поиску луча от
электрического фонарика на фоне раскаленного
Солнца.
Чтобы избавиться от космических
помех, нужно загородиться каким-либо
щитом. Но среди космических лучей
встречаются такие энергичные, что и
стальной щит метровой толщины для
них не преграда. Приходится для
защиты использовать саму Землю, то есть
забираться куда-нибудь поглубже в
шахты.
Легко сказать забраться, надо
ведь опускать в шахту тысячу, а то и
больше тонн воды или другого
вещества для рабочего объема установки,
множество приборов, которые должны
будут улавливать черенковский свет,
да еще больше всевозможных
электронных устройств. К тому же просторные
экспериментальные залы под землей не
предусмотрены, приходится
обосновываться в сырых и душных шахтах, где
даже приборам трудновато работать.
И тем не менее столь большое
значение имеет этот эксперимент, что
установки для иего уже созданы во многих
странах.
Главные характеристики для
таких установок — объем вещества, за
которым ведут наблюдение, и толщина
защиты. И так"как плотность
земляного щита во всех случаях различна,
то называют толщину водяной защиты,
которая действовала бы так же, как
этот земляной щит. Уже больше года
работают установки в одной из золотых
шахт США (щит 4,4 км водного
эквивалента), в золотой шахте Кол ар Голд,
Индия (защита 7,6 км). В СССР к
поискам приступили в нейтринной
лаборатории под горой Андырча в Баксанском
ущелье.
Даже через километровые
заслоны прорываются некоторые частицы.
Вспомним о нейтрино: преграда
толщиной в миллион километров лишь
незначительно ослабила бы их поток. Но
хоть и ничтожно малая, а все-таки
есть вероятность взаимодействия
нейтрино с веществом. Из космоса их летят
миллиарды, и за год наблюдения есть
вероятность, что несколько штук
натолкнутся на протоны в подземной
установке. Кроме того, если нейтрино
прореагируют еще раньше, в земной
толще, то образуются мюоны, которые
40
долетят до детекторов и будут в них
зафиксированы. Разобраться во всех
этих «лишних» взаимодействиях совсем
непросто, поэтому и лод щитом проблем
достаточно.
В самой глубокой современной
установке, шахте Колар Голд в Индии,
за год случается несколько сот событий,
в которых замешаны частицы,
прилетевшие извне. А распадов протона
ожидаются, если они вообще возможны,
единицы. Как выделить из множества
событий именно те, что нужны?
И тут нашелся выход — надо
тщательно следить за направлением, в
котором летят продукты реакции: если
частица прилетает извне, то они будут
двигаться преимущественно в том
направлении, куда направлялась
первоначальная частица. От распада
покоящегося протона частицы должны
разлетаться симметрично — это
следствие закона сохранения импульса.
Очень хочется, чтобы читатели
почувствовали, как это непросто: «Взять
бак с водой и смотреть на него, пока
протон не распадется». И, что самое
печальное, если даже получится
ожидаемый результат, то всегда найдутся
скептики, сомневающиеся в том, что
он правильно «выловлен» из
множества помех и неточностей.
Именно этот этап надежд и
сомнений и переживает сейчас физика. На
индийской установке уже
зарегистрировано шесть предположительных
распадов протона (три в 1981 году и три в
1982 году). Об этом объявлено на
нескольких конференциях. Но у авторов
эксперимента пока немало противников.
Все шесть событий произошли вблизи
границ установки, и след одной из
частиц, родившихся при распаде,
доходит до ее края. Авторы эксперимента
уверены, что частица улетала именно в
направлении изнутри наружу. А
скептики говорят, что нельзя исключить
возможность прилета ее извне. Тогда
наблюдаемое событие вовсе не распад,
а просто результат столкновения с
каким-нибудь ядром частицы, залетевшей
извне. Тут уж спор специалистов
переходит на уровень таких тонкостей,
что непосвященным проследить за ним
не удастся. Но главное, участники
эксперимента в шахте Колар Голд
уверены, что они зарегистрировали распад
протона, а многие другие физики еще
сомневаются в этом.
Большие надежды возлагают на
американскую установку в соляной
шахте в штате Огайо — там будут
наблюдать сразу за десятью
тысячами тонн йоды, и распады протона
должны будут происходить не реже, чем
несколько раз в месяц. Установка
заработала несколько месяцев назад.
Итальянцы собираются строить специальный
центр подземных исследований с
детектором на десять тысяч тонн и щитом
толщиной четыре километра. Они не
претендуют на роль первооткрывателей,
но твердо верят в то, что протон
распадается, и собираются тщательно
исследовать различные варианты этого
распада. Кроме того, в подземном
центре будет огромный зал высотой
пятнадцать—двадцать метров, и работать
уже можно будет с комфортом.
...И когда будут устранены
последние сомнения, распад протона станет
непосредственным подтверждением
Великого объединения. Тогда сам факт
существования нашей Вселенной, ее
образования и развития станет
понятнее. Известный теоретик в области
космологии, бельгийский аббат Жорж Ле-
метр пишет: «Эволюцию мира можно
сравнить со зрелищем фейерверка,
который мы застали в момент, когда он
уже кончается: несколько красных
угольков, пепел и дым. Стоя на
остывшем пепле, мы видим медленно
угасающие солнца и пытаемся воскресить
исчезнувшее великолепие начала миров».
Распад протона и есть тот «уголек»,
в мерцании которого надеются
разглядеть отблески былого огня.
41
** . в ^вявявявявШ • %»-•
г . Г " Т
А. А А ♦
l4Ui Avi> д А> A AAA ^i А *>* 1 * А * 4 А *
Маленький
должен
с чего-то
начинать...
БЕСЕДА С ПРОФЕССОРОМ
РУДОЛЬФОМ Л. МЁССБАУЭРОМ
Ядерный гамма-резонанс, или
резонансное ядерное поглощение
гамма-квантов в твердых телах без отдачи, или эффект
Мёссбауэра,— это тончайший метод
исследования вещества, измерений с огромной
точностью. Эффект открыт в 1958 году,
его автору было тогда 29 лет, спустя три
года он получил за свое открытие
Нобелевскую премию.
Эффекту Мёссбауэра посвящено
множество книг и статей, он вошел в
энциклопедии. В «Химии и жизни» тоже были две
публикации: статья Е. Ф. Макарова и
Ю. Ш. Мошковского «Локация молекул»
с предисловием В. И. Гольданского |1966,
№ 8, с. 16—26) и беседа наших
корреспондентов Д. Осокиной и М. Черненко с
Р. Мёссбауэром «Открытие можно было
сделать гораздо раньше, но его почему-то
проглядели» с редакционным пояснением
«Суть эффекта Мёссбауэра» A970, № 2,
с. 26—301.
Прошлой зимой профессор Р. Мёсс-
бауэр, избранный незадолго до того
иностранным членом Академии наук СССР,
приезжал в Москву. Корреспондент
«Химии и жизни» М. Черненко попросил его
ответить на несколько вопросов.
U£JlOBGK Корр. Чем вы сейчас занимаетесь?
должны
есть ли
Экспериментами, которые
приблизить нас к пониманию —
масса у нейтрино.
После гипотезы Паули о нейтрино
в 30-х годах нулевая масса нейтрино не
вызывала сомнений. Потом было великое
множество экспериментов, и такое
нейтрино в них «укладывалось». Так что
необходимости наделить эту частицу какой-то
массой не возникало.
С точки зрения физических теорий
тоже все сходилось: согласно принципу
симметрии получалось, что масса
нейтрино должна быть в точности нулевой.
Удобный и красивый принцип. Мне кажется,
слишком удобный и красивый для хорошо
обоснованной научной теории...
Теперь мы знаем, что в
экспериментах 50—60-х годов не могла быть
достигнута такая чувствительность, чтобы
судить о массе нейтрино. И теоретикам в
последние годы становится все яснее, что
некоторые прежние кардинальные законы
не окончательны. Новые теории строения
элементарных частиц приводят к тому, что
у нейтрино должна быть некоторая
масса покоя. Да только ни один человек
в мире не знает, какая именно...
Вот на такой незыблемой основе мы
уже лет пять пытаемся ее определить.
Наша задача состоит в том, чтобы уловить
превращения одного сорта нейтрино в
другой, например электронного в мюонное,—
так называемые осцилляции нейтрино. За
пять с лишним лет мы завершили две
серии опытов и осцилляции не наблюдали.
Уверены, что если масса нейтрино суще-
42
США»! *w
ствует, то она может быть только ниже
границ, достигнутых в этих измерениях.
Мы надеемся сделать еще более
точные измерени я, т. е. подойти к еще
меньшим значениям массы. Я думаю, что
нижняя граница точности будет у нас что-то
около 0,1 или даже 0,01 электрон-вольта.
Если масса нейтрино еще меньше, то
обнаружить ее — это за пределами
сегодняшних технических возможностей.
Ожидаете ли вы их изменения в ближайшем
будущем?
Ожидание ничего не даст.
Усовершенствование детекторов тоже многого не
даст. Потребуется какая-то новая, я бы
сказал, технология поиска. Значит, прежде
всего — новые идеи. Которых пока ни у
кого нет.
Я хотел бы еще кое-что добавить —
о причинах растущего интереса к нейтрино
в последние годы.
Одна причина заключается в том, что
нейтрино — единственная известная нам
частица, которая не участвует ни в
сильных, ни в электромагнитных
взаимодействиях, господствующих между
элементарными частицами. Изучение слабых
взаимодействий материи относится к
интереснейшим проблемам ядерной физики, и
отсюда повышенный интерес к нейтрино.
Затем — первые успехи в
настойчивых попытках объединить в теории
четыре известных вида взаимодействия
атомных частиц — сильное, электромагнитное,
гравитационное и слабое*. В настойчивых
попытках свести все четыре
взаимодействия к одному — «под одну шляпу»
по-немецки. Для всех этих глубоких
рассуждений и расчетов теоретикам
необходимо знать, есть у нейтрино конечная
масса или нет**.
Следующая причина: за последние
несколько лет стало ясно, что масса
вещества во вселенной гораздо больше,
чем до сих пор считалось. Множество
наблюдаемых галактик движется с
огромными скоростями. Скорости галактик
измерены, по ним рассчитана суммарная
масса всей этой круговерти. Но расчеты не
сходятся, потому что сумма масс,
рассчитанная на основании наблюдаемой
светимости звезд, в 10 раз меньше. Где эта
недостающая масса, в чем она упрятана и
как выглядит — величайшая загадка.
Одно из теоретических подозрений:
просто вся недостающая масса заключена
в нейтрино. Это означало бы, что они
доминируют в нашем космосе, в том чис-
* Об этом подробнее — в статьях А.
Семенова «Погоня за бозоном» в апрельском и
«Возможно ли Великое объединение» в этом номерах
журнала.
"* О проблемах, связанных с нейтрино, см.
также статью Г. С. Воронова «Мы живем в океане
нейтрино», 1902, № 4.
ле преобладают по массе. Другими
словами, что почти все сущее состоит из
нейтрино, а не из тяжелых элементов, как
полагали до сих пор...
И еще одна причина огромного
интереса к нейтринной физике — это
известное уже лет 10 серьезное
противоречие в наших объяснениях того, что
происходит на Солнце.
Мы считаем, что там происходит
термоядерный синтез — как в водородной
бомбе, но в несравненно большем
масштабе: сливаются протоны, и в ядрах гелия
они превращаются в нейтроны. И в таком,
и в обратном превращении (нейтрон в
протон) должны участвовать нейтрино.
И по энергии, излучаемой Солнцем на
Землю, можно рассчитать, сколько этих
нейтрино должно быть. Противоречие же
состоит в том, что результаты
наблюдений дают величину потока нейтрино на
Землю в 3—4 раза меньше, чем должно
быть по расчетам. Причем такая
недостача получается в течение десятилетнего
цикла измерений.
Это может означать, что наши
представления о «производстве» колоссальной
солнечной энергии ошибочны. Что,
разумеется, несколько обескураживает...
Другую возможность объяснения
ищут в упомянутых выше осцилляциях —
превращениях нейтрино одного сорта в
другой. На Солнце образуются нейтрино
электронные, на их поимку и настроены
земные приборы. Но, может быть, по пути
к Земле с ними что-то происходит? Если
у нейтрино есть масса, то оно может
превращаться в нейтрино мюонное и в
таком виде пройти незамеченным через
установки экспериментаторов.
Я отношусь к этой задаче несколько
скептически, потому что сегодняшние
хлор-аргоновые детекторы могут поймать
нейтрино только самых высоких энергий,
а это лишь побочные ветви нейтринного
потока от Солнца.
Сейчас делаются попытки улавливать
и менее энергичные солнечные нейтрино,
которых гораздо больше. Для этого нужны
совершенно новые детекторы на галлий-
германиевой основе. Эксперимент
получается необычайно сложным и завязан
на очень сложную химию. Можно
представить его так: в 50 тоннах галлия вам
надо найти и извлечь единственный атом,
превратившийся под действием нейтрино
в атом германия.
Это не буквально так, я
гиперболизировал ситуацию, но все же
представьте себе, какая нужна химия, чтобы, так
сказать, перебрать 50 тонн галлия атом за
атомом. Начнем с того, что легко ли
раздобыть 50 тонн галлия...
Такого рода эксперименты начаты и у
вас в Советском Союзе*, и в других стра-
* Речь идет о Бакса некой нейтринной
обсерватории Института ядерных исследований АН СССР.
43
нах, но пройдет еще немало лет, прежде
чем можно будет говорить хоть о каких-
нибудь результатах.
Нам сказали в Институте химфиэики, что вы
занимаетесь и совсем другими вещами —
биологическими макромолекулами. Это верно?
Да. Уже несколько лет мы ставим
опыты, цель которых — изучить
движения, совершающиеся в макромолекулах.
Метод измерений — мой старый, гамма-
резонансный; он оказался прекрасным
средством для таких исследований. В
молекулах белков — в ферментах, в миоглоби-
не и гемоглобине — совершаются
значительные и сильные движения. В том числе
внутри самой макромолекулы. Эти
движения чрезвычайно важны для
биологических функций молекулы.
Весьма упрощенную картину можно
представить себе так, что макромолекула
совершает как бы дыхательные движения
(показывает двумя руками) — наподобие
раковины, которая раскрывается,
захватывает нечто, снова закрывается — и
остается запертой. Это упрощенная,
подчеркиваю, крайне упрощенная модель. Мы
пытаемся узнать, что именно там внутри
молекулы происходит. Какие именно
движения совершают ее части.
Как они двигаются или почему?
Только «как». Можно сказать, что мы
изучаем кинематику, хотя и знаем кое-что
о силах, удерживающих атомы в молекуле.
Н будете их изучать применительно к
движениям молекулы?
Ну, это можно назвать конечной
целью, от который мы сегодня еще
невероятно далеки. Это же молекулы не из
двух или трех, или даже десяти атомов,
а из десятков и сотен тысяч атомов!
Очень может быть, что для описания
движений в таком механизме нужны
совсем другие методы, никому пока не
известные. С меньшим числом параметров
и с большим, так сказать, содержанием.
А пока что, на нынешней стадии,
пытаются прояснить, как происходит процесс
в целом. Прежде всего — как он зависит
от температуры. При низких
температурах белковые молекулы ведут себя как
кристаллы, как будто они твердые. Только
при повышении температуры в какой-то
определенной точке весь «механизм»
внезапно включается, макромолекула
начинает двигаться и биологический процесс
запускается.
Мы пытаемся эти движения
различать, измерять, понимать их. А
назначение их как биологических функций — это
будет уже следующий шаг. Но это уже
скорее вопрос для биологов.
Движения атомов в макромолекуле
измеряются количественно?
Да, но смотря что считать
количественным. Мы не можем зафиксировать
перемещение любого атома, но,
например, перемещения атома железа в миогло-
бине можем охарактеризовать в деталях.
Но не всех других атомов, разумеется!
А в чем причины этих движений — это
уже другой вопрос. Его сейчас интенсивно
изучают молекулярные биологи.
Как вы относитесь к премудрому вопросу о
«тайне жизни», до которой, может быть, недалеко
уже?...
Отношусь с осторожностью. Не надо
думать, будто физика может
конкурировать с биологией. Что-де вот мы сейчас,
засучив рукава, полгода поворочаем —
и запросто получим все, к чему биологи
пробирались двадцать лет. Нет, они тоже
не такие глупые... Если говорить
серьезно, то вот что: думать надо вместе. У нас
есть хорошая техника и методы,
которыми мы неплохо владеем. У биологов есть
понимание, что именно важно и почему.
Что надо изучать. Так вот, биологи и
радиохимики, физики, бактериологи должны
сгребать воедино множество своих
проблем и прокручивать их вместе. Для
каждого лично это значит — с теми, кто
какие-то аспекты проблемы понимает лучше,
чем ты сам. И привнести свое — то, что
лучше других знаешь ты. И пусть другие,
посмотрев на дело со своей, как бы с
другой стороны, тоже над ним подумают.
Одним словом, непочатый край работы для
всех1 Но ведь маленький человек должен
с чего-то начинать.
Скажите, пожалуйста, о вашем сотрудничестве
в этой области с коллегами в Советском Союзе. В чем
его суть, смысла?
С Институтом химической физики,
где в отделе профессора Гольданского с
его многими-многими сотрудниками,
которых трудно даже пересчитать,
занимаются тем же, что и мы, работаем сообща
лет 1 5. Сначала были известные
формальные трудности с поездками научных
работников от вас в Мюнхен и из Мюнхена
сюда, но постепенно это упрощалось.
Наша общая работа для обеих сторон
интересна, обе стороны что-то дают и что-то
берут.
Вот пример: у нас в Мюнхене есть
приборы большей точности и установка
глубокого холода, дающая более низкие
температуры. Но мы не можем изготовить
такие биокристаллы, о которых я говорил,
мы их получаем из Москвы. Иногда это
образец, который существует в мире в
единственном экземпляре!
И сейчас мы обсуждали с коллегами
эксперимент, в котором нужно облучить
белковый кристалл при сверхнизкой
температуре. Нужна кобальтовая установка, и,
если она найдется поблизости от
Мюнхена, мы позвоним в Москву, и в ближайший
44
приезд кто-то из сотрудников, моих или
Химфизики, его привезет. Типичный
пример сегодняшней науки...
Верно лн что персонал вашего института в
Мюнхене невелик?
Да. Можно сказать, что мы
работаем примерно с десятой частью
персонала, который я вижу здесь. У нас очень
трудно найти научного работника. И
положение продолжает ухудшаться: все меньше
дают средств на науку, а зарплату
сотруднику надо платить. Значит, все меньше
остается денег на инвестиции, на
приобретение оборудования. Постепенно
наметилась тенденция число научных работников
сокращать драконовскими мерами, пытаясь
сохранить возможности лабораторий путем
автоматизации. Приборы перенасыщаются
электроникой, чтобы был поменьше
персонал...
Приток новых кадров в научную
работу с течением времени уменьшается.
Пока отпускаемые на науку средства
растут, соотношение между зарплатой и
капитальными затратами роли не играет. Но
когда вам начинают средства урезать — тут вы
неизбежно попадаете в ножницы...
Сказывается демография: если прирост
населения невелик, то сначала приходится думать о тех
рабочих местах, где делают хлеб, железо, одежду...
Совершенно верно. Мне кажется, что
расход средств на науку в масштабе
страны объясняется не только организацией
дела или планированием. Действуют и более
простые законы. Например,
демографическая ситуация, о которой вы сказали.
Из писем
D редакцию
Не
дилетантство, а
профессионализм!
Письмо А. Пацука
«Профессионализм и дилетантство»
(«Химия и жизнь», 1982, № 10,
с. 84) вызывает недоумение,
так как оно содержит
методологические погрешности и
неправильные утверждения,
субъективно направлено на
защиту дилетантства в науке,
на предоставление права
дилетантам публикации своих
необоснованных гипотез, на
порицание профессионализма как
гонителя нового.
Дилетантство в науке не может
успешно конкурировать с
профессионализмом, как это
утверждает автор, так как это
противоречит реальной
действительности.
Изобретение может
сделать и дилетант, но все
законы науки и важнейшие
научные открытия сделаны
отнюдь не дилетантами, а
учеными-профессионалами.
Дилетант обычно поверхностно
знаком с основами
какой-либо науки, и поэтому от
него трудно ожидать
плодотворных научно обоснованных идей
или гипотез. По этому
поводу академик А. Б. Миг-
дал справедливо заметил: «Без
профессиональных качеств не
только нельзя сделать научную
работу, но без них не может
возникнуть сколько-нибудь
разумная идея» («Химия и
.жизнь», 1979, № 12, с. 8).
Методологическая концепция
мышления А. Пацука
построена на неправильном понимании
им сущности гипотезы. Автор
утверждает: «...принято
считать, что всякая гипотеза
состоит из двух частей —
собственно утверждения и
доказательства его истинности». Эта
формулировка содержит
неточности, влекущие за собой
последствия, к которым автор и
стремится. Прежде всего, не
«принято считать», а это автор так
считает. Далее, дело в том,
что гипотеза — это не
утверждение, а научно
обоснованное предположение о
закономерной связи и причинной
обусловленности
определенных сущностей, явлений
(процессов), характере их
построения, изменения и развития.
Как известно, утверждения,
заверения, клятвы и т. д. не
являются научными
аргументами.
Всякая научная идея или
гипотеза, как правило, должна
иметь основание, то есть
«зацепку», содержать конкретную
деталь (или детали)
теоретического или фактического
(экспериментального) характеров
об истинности содержания,
механизма процесса или
возможности его осуществления.
Такая гипотеза именуется
рабочей гипотезой, и если она
связана с важными для науки
или практики целями, то ее,
выражаясь языком автора
письма, «одевают в одежды»,
то есть проверяют
экспериментально, и она может после
этого превратиться в теорию.
Ни один ученый-профессионал
не решится назвать такую
рабочую гипотезу абсурдом или
нелепицей, не отвергнет ее
сходу, так как она
обоснована.
Именно обоснованные
рабочие гипотезы, а не
утверждения вносят вклад в
развитие науки и техники,
именно они достойны публикации в
научных журналах и всяческой
поддержки. Что же касается
необоснованных, построенных
лишь на одних утверждениях
«гипотез» настырных
дилетантов, то они безусловно
должны отвергаться как
несостоятельные, бесплодные и
отвергаться прежде всего
профессионалами без боязни быть
обвиненными в зажиме «новых»
идей.
Кандидат химических наук
В. Г. ЗОЛОТАРЬ
45
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
РАЦИОНАЛЬНОЕ I
ЗЕРНО
При испытании нового I
лекарственного препарата об я- I
за те ль но выясняют, как он дей- I
ствует на живые клетки. Не- |
которые лекарства этой про- I
верки не выдерживают: ток- I
си чески й эффект оказывается I
очень сильным, клетки гибнут. I
Недавно, как сообщил журнал 1
«Science News» A982, т. 122,
№ 5), испытания не выдержал I
антибиотик адриамицин. Он I
поражал клетки сердца. Но I
поскольку на этот препарат I
возлагали ' надежды как на I
средство против некоторых pa- I
новых заболеваний, его реше- I
но было модифицировать. I
Молекулы адриамицина ев я- I
зал и с зернами некоего син- I
тетического полимера. По- I
скольку эти зерна гораздо I
крупнее клетки, внутрь клетки I
антибиотик попасть уже не мог. I
Однако его действие на мем- I
браны раковых клеток сохра- I
н я лось. В дальнейшем предпо- I
лагается соединить адриами- I
цин с макромолекулами бел- |
ков — они ведь тоже поли- I
меры, хотя и не синтетические. I
МИРОВАЯ
РЕКОРДИСТКА № 289
Рекорды фиксируются I
не только в спорте. Среди мно- I
гообразных высших мировых I
достижений есть и такой: ка- I
кая корова даст больше мол о- I
ка. Еще недавно этот рекорд I
равнялся 181 тонне за коровью I
жизнь. Теперь он уверенно I
побит. Голштинско-фризская |
ассоциация фермеров сооб- ,
щи л а, что на ферме «Maciel» I
в Калифорнии корова под но- I
мером 289 к 17-летнему воз- I
расту выдала 189 тонн молока, i
которое содержало в себе I
5945 кг чистого жира. По ходу, I
таи сказать, состязания был I
установлен и промежуточный I
рекорд: в семилетнем воз- I
расте № 289 показала самый I
высокий надой за лактацию I
C05 дней), а именно |
15,3 тонны.
Надо полагать, за ре- I
кордисткой ухаживали, жизнь I
у нее была спокойная и сытая. I
И, может быть, одного только I
ей не хватало — чтоб называли I
.ее добрым коровьим именем... I
ЧИСТОЕ ВРЕМЯ
ЖИЗНИ '
Есть такое животное — I
полосатая ящерица; ее можно I
встретить и в высокогорье, i
и в долинах. Понятно, что
образ жизни зависит от условий:
ящерицы-горцы вынуждены
надолго впадать в зимнее
оцепенение, замедлив до
минимума жизненные процессы.
А их сородичи в это время
резвятся в долинах...
Справедливая природа
не засчитывает ящерицам
время спячки в общий срок жизни.
Наблюдения, проведенные
в Армении и описанные в
журнале «Экология» A982, № 2),
показали, что календарные
сроки — от появления из яйца
до смерти — составляют у них
в среднем 7 лет, вдвое дольше,
чем у ящериц того же вида,
живущих в благодатных
долинах. И потомства они
приносят вдвое больше...
МУСОР —
ПО ПНЕВМОТРАКТУ
Пневматическая почта
известна давно: 130 лет назад,
в 1853 г., первая подобная
установка с протяженностью
трубопроводов около ста
метров начала работать на
лондонском телеграфе. Позже
пневмотранспорт стали
использовать в промышленности для
перемещения сыпучих
материалов. А недавно, как
сообщило Шведское
международное пресс-бюро, разработана I '
пневмосистема для сбора
бытовых отходов. В двух жилых I
районах близ Стокгольма уже
работают такие системы, при- ■
чем к большей из них
подсоединено почти 8000 квартир.
Мусор доставляется воздухом
в специальные контейнеры по
трубопроводу диаметром
0,35 м. А для районов
старой застройки проектируются |
подобные системы с гибкими
трубами вдвое меньшего
диаметра.
ДЕШЕВО И КРАСИВО
Сейчас, летом, это уже
не так актуально: батареи
центрального отопления
останутся холодными до осени,
и думать о них как-то неохота.
Но сообщение о новых
батареях, сделанных в отличие от
традиционных не из чугуна,
а из алюминия, пришло из
Будапешта в разгар зимы. Такие
радиаторы начал выпускать d
один из венгерских заводов, .с
Утверждают, что они обходят- -i
ся не дороже чугунных, но о
в отличие от них могут укра- -с
сить квартиру. Ведь анодиро- -с
ванием алюминию можно при- -ь
46
4
дать практически любой цвет. J
Сейчас завод выпускает pa-1
диаторы четырех цветов: бе- ]
I лые, темно-красные,
серебристые и желтые.
1 АВТОМАТИЧЕСКАЯ '
СТРИЖКА
I
I Стрижка в овцеводст- i
ве — период пиковых нагру- |
зок. Даже при наличии элект- I
I р и чес ко го инструмента и стри- I
' галей высшей квалификации, I
I работающих на грани- рекор- I
I да. В Австралии, например, I
в последние годы хронически
не хватает рабочих рук в сезон
заготовки шерсти, а на ней,
|на шерсти, в немалой степени
зиждется национальное 6ла- I
госостояние. И не случайно ]
именно здесь разработан пер- I
вый стригальный автомат для I
I овец, состоящий из целого 1
[ комплекса устройств. Овца |
заходит в автомат мохнатая, I
[ а выходит голенькая. Как сооб- ]
I щает журнал «Agriculture I
Engineering», 1982, т. 63,№ 6,
I экспериментальный автомат J
I ловит овцу, фиксирует (не при- J
I чиняя ей вреда благодаря сен- ]
I сорным датчикам), стрижет, I
I сортирует шерсть и прессует
I ее. Скорость стрижки
достигает метра в секунду. Так что
овца и опомниться не успе- '
вает... I
ХОРОШ ЛИ ХЛЕБ I
, с винным
БЕЛКОМ
Хлеб и молодое вино — ,
I исконная пища французских
крестьян в винодельческих I
■ районах. И грузинских тоже, j
А недавно, как сообщил жур- 1
|нал «Известия АН
Грузинской ССР» A982, т. 8, № 6), j
исследовали свойства хлеба, .
1 выпеченного из муки с до6ав- ]
|кой белка, полученного из
отходов виноделия. Смесь та- ,
. кого белка с пшеничным в со- |
отношении 3:7 по биологи- .
ческой ценности приближается I
к идеальному белку, а всего
лишь 5%-ная добавка бел ко- i
вого концентрата повышает j
биологическую ценность обыч-
I ного пшеничного хлеба почти 1
1 на треть. О вкусовых качест- I
I вах такого хлеба пока ничего I
1 не сообщается — видимо, по- I
тому, что первые опыты с «вин-
нобелковым» хлебом, естест- '
венно, проводили пока только
на лабораторных животных.
ЧОВОСТИ ОТОВСЮ 'У
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НА МЕЛКИЕ ОСКОЛКИ
|На мелкие осколки, как
стеклянную банку, удалось
разбить ядро урана физикам
из лаборатории имени Э. Лоу-
ренса. На ускорителе «Бе-
I валак» они разгоняли пред-
I варительно освобожденные от
1 части электронов атомы тяже-
J лейшего из природных эле-
I ментов. Дополнительно обод-
I ранные в процессе ускорения
ионы урана приобретали
заряд + 91 или + 92. Эти голые
или почти голые ядра, уско-
| ренные до огромных скоро-
I стей, направляли в толстые
I слои ядерных фотоэмульсий
I в надежде зарегистрировать
I новые ядерные реакции и,
I естественно, их продукты. Бы-
I ло зафиксировано чуть больше
I 150 взаимодействий ядер. При-
I мерно в половине случаев это
I было классическое деление
I налетевшего ядра на две более
I или менее равные части.
I Но в некоторых случаях ядра
I раскалывались на множество
I легких осколков, и это случа-
I лось тем чаще, чем больше
I была их энергия.
I Параллель с разбитым
I баллончиком электролампы или
I обычной стеклянной банкой
I почти полная. Об этой рабо-
I те сообщил в конце прошло-
3 го года журнал «Science News»
(т. 122, № 15).
ПАЛЬМА-
САМОБРАНКА
В тропических лесах
Южной Америки обитает
около двух миллионов видов
растений и животных. Меньше
половины их описано учеными,
и уж совсем ничтожная доля
подвергалась сколько-нибудь
серьезному изучению. Так что
исследователей флоры и
фауны Амазонии еще ждет немало
сюрпризов. Недавно,
например, было обнаружено, что
плоды одной из здешних
пальм — Jessenia bataua — по
аминокислотному составу
почти не уступают мясу и
далеко превосходят сою.
Содержащееся в них масло очень
похоже на оливковое, а сок
по своей питательности
близок к женскому молоку. Как
сообщает журнал «New
Scientist» A982, т. 96, № 1328),
в Бразилии и Колумбии уже
предпринимаются попытки
культивировать эту
замечательную пальму.
47
Теки» огня и природа
Остановите серу!
Кандидат химических наук
И. Н. ЛОЗАНОВСКАЯ.
кандидат химических наук
А. Л. РАБИНОВИЧ
Тревожные сообщения о том, что в
гидросферу из года в год поступает все
больше соединений серы, в печати давно
уже не редкость. Среди многочисленных
антропогенных загрязнений, поступающих
в Мировой океан и водоемы суши, именно
соединениям серы по общей их массе
принадлежит одно из первых мест.
Глобальный круговорот серы,
которая как-никак составляет около 0,1 % массы
земной коры, существовал^сегда.
Соединения серы поступали в биосферу при
выветривании содержащих серу горных пород,
в результате вулканической деятельности,
в составе остатков животных и растений и
т. п. Речной и подземный сток, ветер и
атмосферные осадки выносили соединения
серы с территории суши в океан, где она
частично усваивалась микроорганизмами, а
в основном накапливалась в водах океана
и в донных отложениях. Долгое время
Мировой океан успешно справлялся с этой
нагрузкой: ведь сера земной коры, прочно
связанная в малорастворимые соединения,
высвобождалась исподволь, постепенно, не
нарушая сложнейшей системы
экологических равновесий в «безотходном
производстве» земной биосферы. А если в
результате каких-нибудь природных катаклизмов
в одном из регионов планеты поступление
серы в океан резко возрастало, его воды
играли роль гигантской буферной системы,
поглощая, сглаживая этот «всплеск».
Однако во второй половине XX века
возрастающее использование содержащего
серу сырья — самородной серы,
сульфидных руд, нефти, бурого и каменного угля
и т. д.— резко увеличило поступление
серы в биосферу. Содержание серы в
атмосфере повысилось настолько, что
сообщения о сернокислотных дождях
перекочевали из научной периодики на первые
полосы газе-, а вынос серы в гидросферу
достиг таких масштабов, что химический
состав природных вод сегодня стоит на
грани необратимых изменений.
Попробуем же хотя бы
приблизительно взвесить те массы серы, которые выносят
с суши реки, подземные воды, ледники
(не касаясь других путей ее поступления
в Мировой океан). А заодно и оценить
тот вклад, который вносит в этот процесс
человек.
ПИРАМИДЫ,
НИЗВЕРГАЮЩИЕСЯ В ОКЕАН
Основные массы серы поступают в
Мировой океан в форме сульфат-ионов.
Каждый кубометр воды европейских рек
сегодня содержит их в среднем до 24 г,
североамериканских — 20 г, африканских
— 11,9 г, азиатских — 8,4 г. Значительно
меньше сульфатов в речных водах Южной
Америки D,3 г/м3) и Австралии B,6 г/м3).
Заметим, что уже эти цифры позволяют
связать вынос серы в гидросферу с
уровнем развития экономики на том или ином
материке.
Значительные количества серы
попадают в океан с твердым стоком —
взвешенными веществами и наносами, в которых
сера находится преимущественно в
сульфидной форме. Ежегодный вынос
сульфидной серы в Мировой океан достигает
9 млн. т.
Наконец, некоторое количество серы
поступает в океан в составе органических
веществ речного стока. Органической серы
в природных водах не так уж много,
однако в наше время поверхностные воды
часто загрязняются нефтепродуктами и
другими содержащими серу органическими
соединениями. В сумме органическая сера
речного стока добавляет к загрязнению
океана еще 3,4 млн. т.
В общем получается, что с
поверхностными водами с территории суши в
гидросферу ежегодно поступает 163 млн. т
серы. Еще 63 млн. т выносит в Мировой
океан подземный сток. Кое-что добавляет
и ледниковый сток Арктики и Антарктиды,
где сера в форме сульфатов входит в
состав моренного материала. По подсчетам
гидрологов , ледниковый сток и
разрушение береговой полосы увеличивают вынос
серы еще на 2 млн. т. Около 1,5 млн. т.
приносит в океан ветер.
Словом, по самым скромным
подсчетам, суммарный поток серы с территории
суши в океан составляет около 230
миллионов тонн в год. Представьте себе пирамиду,
о которой не смел мечтать ни один
фараон,— пирамиду с основанием в 1
квадратный километр и высотой почти 1,3
километра! Такая пирамида серы ежегодно
низвергается в Мировой океан, и без того
перегруженный миллионами тонн других отходов,
выбросов, загрязнений...
СЕРА В ВОДОЕМАХ СУШИ
Если до использования водных
богатств океана человечеству еще очень
далеко, то без пресной воды экономика
планеты не просуществовала бы и дня. Даже
непродолжительные перебои в
водоснабжении ставят промышленность,
коммунальное и сельское хозяйство на грань
катастрофы. Поэтому еще большую опасность пред-
48
ставляет накопление огромных масс
соединений серы в пресных водах суши —
реках, озерах, болотах, водохранилищах. Уже
сегодня возрастание концентрации серы в
поверхностных водах нередко затрудняет
и ограничивает водопользование.
В условиях относительного застоя,
пониженной интенсивности водообмена,
которые наблюдаются во многих водоемах
суши, накопление соединений серы приводит
к нарушениям биологического равновесия,
к трансформации биоценозов. Накопление
серы в биосфере уже давно привело к
практически полному отказу от применения
серных удобрений — потребность
культурных растений в сере в наши дни в несколько
раз перекрывается ее поступлением в почву
с осадками. А в странах с влажным и
прохладным климатом, для которых
характерны кислые почвы, сернокислотные
дожди губят и посевы, и самые почвы,
повышая их кислотность, что ведет к утрате
плодородия.
В водоемах суши сера накапливается
главным образом также в виде сульфатов.
Для пресных озер мира среднее
содержание сульфатной серы составляет от 4 г/м3
в Северной Америке до 1,67 г/м в Азии,
Африке и Австралии; в воде соленых озер
ее содержится от 5,6 до 40 г/м3.
Значительные количества серы
накапливаются на дне озер и особенно
водохранилищ в составе наносов, поступающих
со всей водосборной площади,— их
ежегодное количество составляет более
18 млрд. т, в том числе до 11,3 млн. т
серы.
В целом подсчитано, что в пресные
воды суши, самые необходимые для нас,
самые драгоценные, ежегодно поступает
до 340 млн. т серы — почти в полтора
раза больше, чем в Мировой океан.
Долго ли пресная вода останется пресной?
ИСТОЧНИК СЕРЫ — ЧЕЛОВЕК
Главный виновник загрязнения
природных вод серой — человек, его
производственная деятельность. Это прежде
всего энергетика, угледобывающая
промышленность, черная и цветная металлургия
и связанная с ними горнодобывающая
промышленность, химия и нефтехимия и,
наконец, сельское хозяйство.
К концу 70-х годов на нашей
планете добывалось ежегодно не менее
3,6 млрд. т каменного и бурого угля,
содержащего в среднем около 1 % серы,—
это значит, что вместе с топливом на
поверхность Земли извлекается около
36 млн. т серы.
Почти вся сера, содержащаяся в угле,
выделяется при его сгорании в виде
газов — SO2 и SOi, а остальное переходит в
золу и шлаки. Ежегодно только из угля
выделяется в атмосферу около 34 млн. т
серы, которая затем попадает с осадками
в реки или в почву. В конечном счете в
почву и воду переходят и те 1,8 млн. т
серы, которые содержатся в золе и шлаках,
остающихся после сжигания угля. Сама
добыча угля тоже сопровождается
поступлением в природные воды сульфатной
серы, содержащейся в шахтных водах.
В Мировой океан только добыча и
сжигание угля, по самым скромным
подсчетам, поставляют 26 млн. т серы.
Предприятия химической и
нефтехимической промышленности «обогащают»
водный сток серой главным образом в
результате производства серной кислоты
и минеральных удобрений. В 1980 г.
мировое производство серной кислоты
составило почти 130 млн. т — зто соответствует
43 млн. т серы, пущенной в технологический
оборот. Серная кислота и продукты ее
переработки служат и, по-видимому, еще
долго будут служить одним из основных
поставщиков сульфат-ионов в
поверхностные и подземные воды.
Почти половина всей серной кислоты,
производимой в мире, расходуется на
получение минеральных удобрений. Вместе
с удобрениями в 1980 г. в почву внесено
20,6 млн. т серы. Примерно две трети этого
количества задерживается в верхних
горизонтах почвы и подстилающих породах, но
почти 6 млн. т серы минеральных
удобрений ежегодно поступает в водный сток.
Вся остальная продукция химической
и нефтехимической промышленности при
ее использовании различными отраслями
экономики добавляет в водный сток еще
более 33 млн. т серы.
В процессе добы ч и, обо гащен и я и
транспортировки сульфидных руд черных
и цветных металлов в поверхностные воды
ежегодно поступает еще около 2,2 млн. т
серы (и зто не считая серы отходящих
газов, образующихся в процессе
переработки сульфидов, не считая серы
рудничных вод).
Существенный вклад в загрязнение
серой природных водоемов вносят соли,
растворенные в сбросных, коллекторных и
дренажных водах оросительных систем.
По мнению известного почвоведа члена-
корреспондента АН СССР В. А. Ковды,
при современных темпах развития
орошаемого земледелия человечество
начнет ощущать глобальное воздействие
этих солевых масс не далее чем через
50—100 лет. Уже сегодня общий вынос в
реки сульфатной серы с орошаемых полей
составляет 1,8 млн. т в год. Есть все
основания предполагать, что еще столько же серы
выносится из верхних почвенных
горизонтов в подземный сток. Следовательно,
орошение в целом увеличивает
антропогенный вклад в вынос серы в Мировой океан
еще на 3,6 млн. т в год.
Если подытожить все эти цифры, то
окажется, что только перечисленные
отрасли экономики ежегодно поставляют
в Мировой океан более 70 млн. т серы,
то есть примерно треть всего ее годового
выноса. Не меньший, если не больший
49
вклад вносят эти отрасли и в запасы которые, разумеется, содержат серу,
серы, накопленные в водоемах суши. Немало ее и в тех 5 млн. т нефти и
Нельзя забывать и о тех промышлен- нефтепродуктов, которые по тем или иным
ных отходах и мусоре, которые выбрасы- причинам ежегодно попадают в океани-
ваются непосредственно в океаны и моря и ческие воды.
Этот перечень, к сожалению, можно
продолжать неопределенно долго...
Наибольшую опасность сегодня
представляет локальное загрязнение
антропогенной серой почв и природных вод в
промышленно развитых регионах планеты.
Но завтра под угрозой окажутся не
отдельные регионы, а целые материки. Уже в наши
дни с каждого квадратного километра
территории Европы и Северной Америки в
гидросферу выносится ежегодно около
2,2 т серы, тогда как с территории Азии
и Южной Америки — только 0,9 т,
Африки — 0,53 т, Австралии и Океании — 0,27 т.
Каковы бы ни были геологические
особенности того или иного материка, такие
резкие перепады в выносе серы можно
объяснить только антропогенным вкладом
промышленно развитых государств...
БОГАТСТВО,
ПУЩЕННОЕ НА ВЕТЕР
Где же выход? Прежде всего, в
коренном изменении подхода к технологии,
лежащего сейчас в основе
промышленности.
Уменьшение или хотя бы
стабилизация потока антропогенной серы в
окружающую среду невозможны без внедрения
новых, безотходных процессов, в первую
очередь в тех отраслях экономики, выбросы
которых содержат максимальное
количество соединений серы и, следовательно,
наиболее опасны в экологическом отношении.
Поскольку внедрение новой технологии
требует больших затрат и длительных
сроков (как правило, не менее 10—15 лет),
этим необходимо заниматься уже
сегодня. Пути для этого есть, и пути
многообещающие.
Вот только один из них. Утилизируя
двуокись серы, содержащуюся в отходящих
газах теплоэнергетики и металлургии,
можно получить столько серной кислоты,
сколько ее ежегодно производят все
сернокислотные заводы нашей страны, то есть, по
сути дела, удвоить производство этого
ценнейшего продукта большой химии. Уже
существуют промышленные установки для
каталитической очистки отходящих газов,
которые позволяют извлекать из дыма до
98—99% SO_> при любом, даже самом
незначительном его содержании и окислять
его до SO*, превращая вредный
промышленный выброс в серную кислоту.
Использовать полученную таким способом
кислоту в промышленности сложно: она
содержит различные примеси, зачастую
получается разбавленной. Зато в сельском
хозяйстве она может найти неограниченный
рынок сбыта, так как это прекрасный
химический мелиорант для почв содового
засоления. Для химической мелиорации
годится серная кислота, сколь угодно
разбавленная, практически с любыми
примесями. Это позволяет строить более
экономичные упрощенные установки для
утилизации SO*, которые можно
установить на любой сельской электростанции
или котельной.
Так смыкаются проблемы экономии
сырья, охраны окружающей среды,
повышения плодородия почвы.
51
Гипотезы
Загрязнение —
адаптация —
уродства
Доктор медицинских наук
Ю. С. РОТЕНБЕРГ
ЭПИДЕМИЯ УРОДСТВ
В 1981 году в журнале
«Иностранная литература» была напечатана повесть
итальянской писательницы Лауры Конти
_«3аяц с лицом девочки» — страшная
полудокументальная история о трагедии,
постигшей жителей местности Севезо,
вблизи Милана. Здесь в результате
аварии на химическом заводе произошел
выброс 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диокси-
на (или просто диоксина, как его
называют для краткости), побочного продукта,
образующегося в ходе синтеза одного
из самых распространенных гербицидов —
2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты
B,4,5-Т).
Диоксин — одно из самых
ядовитых небелковых соединений искусственного
происхождения, даже ничтожная его
примесь чрезвычайно опасна, и готовый
гербицид тщательнейшим образом от него
очищают. Вот этот отброс производства и
обрушился на жителей Севезо. Сотни
человек погибли, среди оставшихся в
живых невиданно (в 7 раз!) возросла
заболеваемость раком. Но этого мало:
катастрофа наложила свою печать и на еще не
родившихся детей, потому что диоксин
обладает к тому же и сильным
тератогенным действием, то есть способностью
вызывать нарушения внутриутробного
развития плода. Долго еще будут жить
рожденные в Севезо люди с заячьей
губой и волчьим нёбом, с недоразвитыми
конечностями, с тяжелыми нарушениями
нервной деятельности. Угроза для
будущего поколения была столь велика и
реальна, что сам папа римский разрешил
аборты женщинам, ставшим жертвами
катастрофы,— беспрецедентный случай в
католической Италии.
А история с талидомидом? На улицах
городов ФРГ, Канады, Англии до сих пор
можно встретить коляски, где сидят или
лежат беспомощные жертвы этого
препарата, который широко прописывали
беременным женщинам во многих западных
странах и который тоже, как оказалось,
обладает тератогенным действием. По
самым скромным подсчетам, за 2—3 года,
прошедшие от начала широкого
применения талидомида до его запрещения,
родилось 7—10 тысяч детей с тяжелейшими
пороками развития.
Но еще страшнее то, что постоянно
растет число случаев рождения детей с
не столь резко выраженными пороками
развития, которые невозможно связать
с действием того или иного
определенного тератогена. В литературе отсутствует
сколько-нибудь полная статистика на этот
счет, но даже отрывочные данные по
отдельным странам и регионам Земли не
могут не вызывать беспокойства. В развитых
индустриальных странах Запада частота
рождения детей с различными
нарушениями развития составляет от 3,5 до 7% и
имеет постоянную тенденцию к
повышению. Так, по последним данным, в США
более 5% жизнеспособных
новорожденных имеют или серьезные анатомические
дефекты, или грубые функциональные
расстройства, а еще около 2,5% рождаются
с дефектами, несовместимыми с жизнью.
Рождение неполноценных детей сегодня
уже превратилось в серьезную
общечеловеческую проблему.
ТЕРАТОГЕНЫ
В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
В чем же причины рождения детей
с пороками развития? Есть все основания,
чтобы с достаточной уверенностью
ответить: одна из таких причин — изменение
химического состава окружающей
человека среды.
Сегодня уже известно несколько
десятков соединений с четко установленной
тератогенной активностью, которая
обычно сочетается с эмбриотоксичностью, то
есть со способностью вызывать гибель
плода в материнской утробе. Это уже
упоминавшиеся талидомид и диоксин,
тестостерон, свинец, хлоропрен, ртуть,
этиленимин, бензол, многие пестициды,
сероуглерод, некоторые противораковые и
противодиабетические средства, даже
витамин D. Общеизвестно тератогенное и
эмбриотоксическое действие этанола
(помните мальчика, который «до трех лет
головку не держал», в кинофильме
«Доживем до понедельника»?).
Все эти вещества здесь намеренно
перечислены без всякого порядка и
системы, чтобы отчетливее проявилось
отсутствие видимой связи между их
химической структурой и тератогенной
активностью. Действительно, в списке
фигурируют органические соединения и металлы,
лекарства и пестициды. Число и
разнообразие тератогенов непрерывно растет.
По имеющимся данным, их сегодня
больше 500.
Почему же такие разные вещества
оказывают губительное действие на
развивающийся плод? О механизмах их дей-
52
ствия известно, к сожалению, немного.
Некоторая ясность (или по крайней мере
иллюзия ее) существует лишь для
ограниченного круга соединений. Талидомид,
по-видимому, нарушает обмен глутамино-
вой кислоты. Противораковые препараты
нарушают процессы деления любых быстро
делящихся клеток и, следовательно,
эмбриональных тоже. Алкилирующие
соединения связываются с нуклеиновыми
кислотами. По существу, это все. А бензол?
А ацетон или этанол (между прочим,
естественные продукты реакций,
происходящих в здоровом организме)?
Удовлетворительного объяснения нет.
Подчеркнем сразу, что речь идет
здесь не о ярко выраженных
отравлениях материнского организма, которые тоже
могут приводить к аномалиям развития
или к гибели плода. Нет, мы имеем в
виду лишь те эффекты, которые
проявляются при воздействии очень малых доз
химических агентов, когда никаких
проявлений отравления ожидать не приходится.
Отметим и еще один важный факт:
разнообразные нарушения развития у
детей могут наблюдаться (и наблюдаются!)
при действии тератогенных веществ не на
мать, а на отца, что очень хорошо
известно, в частности, применительно к
алкоголю. Это тоже свидетельствует о том, что
дело отнюдь не сводится к
непосредственному влиянию тератогена на
развивающуюся яйцеклетку или плод. Сложность
проблемы в том и состоит, что механизм его
действия, очевидно, должен быть
достаточно универсальным, чтобы объяснить и
огромное разнообразие химической
структуры активных в этом отношении веществ,
и широкий спектр наблюдаемых и в
эксперименте, и в клинике пороков развития,
и уже упомянутое действие через
посредство не только матерей, но и отцов.
АДАПТАЦИЯ: НОВЫЕ БЕЛКИ
Отвлечемся на время от аномалий
развития и обратимся к проблеме, не
имеющей на первый взгляд никакой
связи с химическим тератогенезом, а именно
к проблеме меж- и внутривидовых
скрещиваний. Заметим сразу, что автор не
специалист в этой области (тем приятнее ему
поговорить на эту тему), и поэтому
подавляющее большинство приведенных ниже
примеров прямо заимствовано из
вышедшей в 1980 г. книги известного
советского эколога академика С. С. Шварца
«Экологические закономерности эволюции».
Рассмат рива я п роб л ему в ид ообра-
зования, Шварц отмечает, что «подвиды
одного вида скрещиваются и дают вполне
плодовитое потомство. Виды или
бесплодны (при скрещивании.— Ю. Р.), или дают
потомство не вполне плодовитое». И
действительно, общеизвестно, например, что в
результате скрещивания осла с кобылицей
или жеребца с ослицей рождаются мулы
или лошаки — животные очень полезные,
но, увы, бесплодные. Что же касается,
скажем, скрещивания представителей
семейства собачьих с кошачьими, то оно
вообще не удается.
Однако для темы этой статьи
наибольший интерес представляют
приводимые Шварцем примеры, из которых
следует, что разнообразные нарушения фер-
тильности (плодовитости) нередки и внутри
одного вида — в тех случаях, когда
скрещиваемые особи адаптированы к
различным условиям существования. Анализируя
огромный фактический материал, Шварц
убедительно показывает, что
гибридизация особей одного вида, относящихся к
популяциям, адаптированным к разным
природным условиям (горы — равнины,
полярные — тропические районы, сухой —
влажный климат), приводит к высокой
смертности потомства, к высокой
заболеваемости его злокачественными опухолями
и к другим неблагоприятным
последствиям — в том числе и к возникновению
аномалий развития!
Очень важно, что это наблюдается
практически на всех ступенях
эволюционной лестницы — от растений до
млекопитающих. Так, при гибридизации
популяций леопардовой лягушки, обитающей в
холодных и теплых районах, смертность
потомства достигает 100%; в Альпах
горные формы полевок не скрещиваются с
равнинными; обитающие в теплых и
холодных водах популяции рыб из рода Xipho-
phorus (к которому относятся меченосцы
и пецилии) дают бесплодное потомство...
В чем же причина такой явной
разобщенности различных популяций одних и
тех же видов? Шварц предполагает — и с
ним трудно не согласиться,— что «основу
различий близких видов животных
составляют биохимические отличия,
определяющие специфику их взаимосвязи с внешней
средой». Действительно, разные условия
среды обитания приводят не только к
явным морфофункциональным различиям
между популяциями, но и к
существенным отличиям их на клеточном,
субклеточном и молекулярном уровнях, что и лежит
в основе так называемой биохимической
адаптации.
Главный путь такой адаптации —
появление новых форм белков, прежде всего
ферментов, которые, в отличие от
исходных форм, имеют иной оптимум рН и
температуры, отличаются от них своим
сродством к субстратам, аминокислотным
составом и т. д. (При этом способность
вырабатывать новые формы белков далеко не
всегда передается по наследству — это
происходит лишь в тех случаях, когда
подвергаются мутациям гены половых клеток;
во всех же остальных случаях,— а их,
разумеется, подавляющее большинство,—
приобретенные свойства потомству не
передаются.)
53
Новые формы белков, о которых
идет речь,— это, по существу, изофер-
менты, которым была посвящена
обстоятельная статья Л. И. Корочкина в № 8
«Химии и жизни» за прошлый год. Из
приведенных в этой статье фактов следует,
например, что изменение ферментного
спектра лактатдегидрогеназы играет
чрезвычайно важную роль в процессе эволю-
ционно запрограммированной адаптации
эмбриона к жизни вне тела матери: в
тканях эмбриона преобладает «медленная»
форма фермента, лучше работающая в
условиях недостатка кислорода, а в
тканях взрослого организма — «быстрые»
фракции, требующие обильного
кислородного снабжения.
В последнее десятилетие все чаще
появляются данные, свидетельствующие о
том, что молекулярным механизмам,
связанным с изменением свойств отдельных
ферментативных белков, принадлежит
важная роль и в адаптации к химическим
факторам среды. Так, совершенно достоверно
установлено, что поступление в организм
практически любых химических
соединений вызывает ответный синтез
соответствующих ферментов, нужных для их
биотрансформации. Подчеркнем, что речь
идет именно о наработке новых молекул
ферментных белков, а не об активации
уже существующих: это многократно
доказано.
Это явление, получившее название
субстратной индукции, лучше всего изучено
применительно к так называемым
неспецифическим микросомальным оксида-
зам — системе ферментов, связанных с
цитохромом Р-450. (О таких ферментах,
главная функция которых — переработка
чужеродных веществ, попадающих в
организм, подробно говорилось в статье
«Принцип Митридата, или Как
приспособиться к загрязнению среды»,
напечатанной в № 12 «Химии и жизни» за 1980 год.)
К наиболее активным индукторам микросо-
мальных оксидаз относятся различные
фармакологические препараты, многие
канцерогены, хлорированные бифенилы, в том
числе и уже упоминавшийся диоксин,
который в изолированных клетках печени
вызывает синтез новых молекул цитохрома
Р-450 и связанных с ним ферментов уже
в гомеопатическом разведении 10~|4 М.
Для нас, однако, в данном случае
важен не сам факт субстратной индукции,
то есть увеличения количества
ферментов, нормально присутствующих в клетке,
а биосинтез новых их форм, а также
появление совершенно новых ферментов, в
которых эволюция ранее не нуждалась.
Например, недавно было установлено, что
у животных, подвергнутых длительному
воздействию малых концентраций ртути
или свинца, в клетках крови появляются
ранее не определявшиеся формы
фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.
А вот еще один любопытный факт:
уже более десяти лет назад был
обнаружен новый интересный класс белков —
металлотионеины, содержащие необычно
много серы в виде сульфгидрильных
(тиоловых) групп. Основная функция их —
связывание высокотоксичных металлов с
образованием меркаптидов. Поступающие
в организм ртуть, кадмий, медь, цинк
запускают биосинтез этих удивительных
белков, причем каждый металл стимулирует
синтез своего специфичного к нему ме-
таллотионеина.
ЦЕНА АДАПТАЦИИ —
НЕСОВМЕСТИМОСТЬ!
Но появление новых форм белков
влечет за собой не только изменения
ферментативных потенций организма, но и —
совершенно естественно — изменение его
иммунологического профиля, поскольку
каждая белковая молекула обладает
своими, строго индивидуальными антигенными
свойствами. В то же время антигенные
свойства белков потомства определяются
генетически, их не могут затронуть
адаптивные изменения в родительском
организме, происходящие на уровне
соматических клеток. И весьма вероятно, что в
результате такой биохимической адаптации
матери может возникнуть тканевая
несовместимость между ее адаптированным
организмом и неадаптированным плодом,
которая должна приводить к
иммунологической атаке на плод. А это не может
не вызвать нарушений в его развитии —
подобно тому, как возникают подобные
аномалии у новорожденных, родители
которых различаются по резус-фактору
крови (правда, здесь нужно оговориться, что
аналогия эта не совсем полная: наличие
или отсутствие резус-фактора
детерминировано генетически, мы же говорим о
ненаследственных, благоприобретенных
изменениях иммунологического статуса
организма). Естественно, что различный
уровень подобной антигенной перестройки
повлечет за собой и разную степень
нарушений — от легких отклонений до
грубых аномалий.
Возможно, именно антигенной
несовместимостью и могут быть объяснены
описанные выше нарушения плодовитости
и развития потомства у животных,
адаптированных к различным условиям среды.
Такая же несовместимость может
наблюдаться и у человека. Настоящая статья и
представляет собой попытку
сформулировать гипотезу, согласно которой рост
нарушений фертильности, и в частности
пороков развития у детей, не что иное, как
результат все более часто встречающихся
изменений иммунного статуса родителей
вследствие их адаптации к
возрастающему химическому загрязнению
окружающей среды.
У рассматриваемой проблемы есть
и еще один важный аспект. По данным
Всемирной организации здравоохранения,
54
около 20% населения развитых стран
мира страдают от тех или иных форм
аллергических заболеваний — от сравнительно
безобидного (хотя и малоприятного)
сенного насморка до тяжелой бронхиальной
астмы. При этом специфический аллерген,
то есть фактор, вызвавший
сенсибилизацию организма, удается выявить далеко
не всегда, а точнее, всего лишь в 1 5—30%
всех случаев аллергий. Так может быть,
по крайней мере в части случаев такого
специфического аллергена просто нет,
а есть те самые адаптивные изменения,
о которых шла речь выше? Если такое
предположение подтвердится, это будет
означать необходимость совершенно
новых подходов к профилактике и лечению
аллергических заболеваний.
ВЫХОД МОЖЕТ БЫТЬ НАЙДЕН
Значит ли все вышесказанное, что
человечество обречено платить столь
тяжелую дань за адаптацию к изменившейся
среде? Думаю, что положение не так уж
безнадежно.
Сейчас во всем мире, и в первую
очередь в нашей стране, идет интенсивная
борьба за улучшение качества
окружающей среды. Ужесточаются требования к
установлению предельно допустимых
концентраций новых химических соединений,
понижаются многие существующие ПДК,
усиливается контроль за соблюдением
гигиенических норм, все шире
применяются безотходные и малоотходные
технологические процессы. Можно надеяться,
что все это приведет к уменьшению
химического загрязнения среды, а значит,
и к снижению интенсивности
адаптационных процессов, приводящих к столь
печальным последствиям.
В качестве же временной меры уже
сейчас можно говорить о
прогнозировании появления детей с пороками
развития, основанном на диагностике
иммунологического статуса родителей. В нашей
стране давно существует и с каждым годом
получает все более широкое развитие сеть
генетических консультаций, куда могут
обращаться будущие родители. Правда,
сегодня эти консультации предсказывают
лишь вероятность появления у потомства
наследственных дефектов; однако можно
и расширить функции таких консультаций,
перейти и к оценке иммуносовместимости
родителей. Возможно, здесь найдут
применение те методы, без помощи которых
уже сейчас не производится ни одна
операция по трансплантации органов; нельзя
исключить и появления совершенно новых
подходов: не зря иммунология и
иммунохимия относятся к наиболее бурно
развивающимся отраслям биологии и медицины.
В частности, в практике работы
подобных консультаций может быть
использован и такой твердо установленный в
последние годы факт. Выяснено, что
развитие адаптации человека и животных к
факторам окружающей среды, в том числе
и к факторам химическим, имеет ярко
выраженный фазовый характер. Вот лишь
два примера. Как показали
многочисленные работы врачей-профпатологов,
основанные на анализе огромного
статистического материала по общей (то есть не
связанной непосредственно с
производственными вредностями) заболеваемости
рабочих химических предприятий, она
подчиняется четкой закономерности. В течение
первых нескольких лет работы общая
заболеваемость растет; но через 3—5 лет
она снижается и на этом низком уровне,
не превышающем, как правило, уровня
заболеваемости контрольных групп
населения, может оставаться очень долгое время.
С другой стороны, в экспериментах
на животных, подвергнутых длительному
воздействию низких концентраций
мутагенов, удается наблюдать периодически
возникающие и затем вновь исчезающие
нарушения хромосомного аппарата клеток.
В применении к прогнозированию
нарушений фертильности, связанных с
процессами адаптации, это означает, что в каждом
данном случае могут существовать
благоприятные и неблагоприятные для
продолжения рода периоды. Учитывая это
обстоятельство, врачи смогут давать
будущим родителям более эффективные
рекомендации...
Сейчас пока еще трудно предвидеть,
какие именно подходы позволят наиболее
успешно преодолевать те неблагоприятные
последствия адаптации, о которых
говорилось в статье. Но так или иначе
человечество, надо полагать, справится и с этой
проблемой.
55
Лет десять назад мировую прессу
взбудоражила весть: «Наполеона отравили!» Мол,
после разгрома при Ватерлоо, когда
низложенного императора сослали на далекий остров
Святой Елены, «охранявшие» его там англичане...
А как же иначе — до ссылки Бонапарт
обладал отменным здоровьем, энергией и
работоспособностью, а на острове вдруг стал
жаловаться на слабость, озноб, рези в животе.
Опасаться живого Наполеона тогда,
действительно, имелись немалые основания.
Вспомните. Спустя всего три недели после бегства
с острова Эльбы Франция снова лежала у его
ног. О том, сколь глубоко в сознание
современников внедрился его образ, свидетельствует
даже то, что в гоголевских «Мертвых душах»
общество губернского города N обсуждает
вопрос: «...не есть ли Чичиков переодетый
Наполеон... И не выпустили ли опять Наполеона из
острова?»
Пребывая на острове Святой Елены, сам
узник был склонен объяснять припадки озноба,
кровотечения, истощение сил и распухание
конечностей тем, что предрасположен к раку.
Ведь его отец, небогатый корсиканский
дворянин, умер от злокачественной опухоли.
Посмертное вскрытие тела Наполеона выявило
изъязвление желудка. Возможно, что это могло быть
некоей предварительной стадией рака. Однако
невесть какая точность была у диагностики в
далеком 1821 году.
Зато ныне в руках медиков и
криминалистов появился нейтронно-активационный
анализ. Химические элементы, облученные
нейтронами, превращаются в радиоизотопы с
коротким периодом полураспада. Они столь
радиоактивны, что даже крошечная толика
элемента порождает регистрируемое прибором
излучение. Достаточен образец массой с
небольшой человеческий волосок.
Волосы Наполеона и были использованы
для анализов: пучок, срезанный с его уже
холодного чела неким обожателем и
хранившийся полтораста лет в музее.
Нейтронно-активационный анализ подтвердил криминальную
версию. Мышьяк в волосах Наполеона
присутствовал в количестве, указывающем на
возможность отравления.
Какова была концентрация мышьяка во
всем организме, мы не знаем. Но весьма
правдоподобной выглядела гипотеза о том, что
Наполеона свели в могилу сперва малые дозы
мышьяка, а затем, когда здоровье ослабело,
будто бы сурьма и ртуть, активно
действовавшие на уже изъязвленную мышьяком слизистую
поверхность желудка, сделали остальное.
Однако в этой версии нет существенного звена. В
ней не было ответа на вопрос: «Кто убил
Наполеона?»
Девятнадцатый век — все же не
шестнадцатый, и отравители вроде Екатерины
Медичи в Европе перевелись. К тому же вместе
с Наполеоном на Святую Елену отправилось
около двадцати человек, среди которых были
его личный врач и повар. Все люди ему
хорошо известные, преданные, покинувшие
родину совершенно добровольно. Таких
закоренелых бонапартистов никакой суммой не
подкупить. И еще: никто из них, возвратившись
во Францию после 1821 года, внезапно не
разбогател»— это тоже проверили.
Журнал «New Scientist» A982, т. 96, № 1327)
полагает, что гипотеза оставалась
незавершенной, пока доктора Дэвида Джонса, физикохи-
мика из Университета в Ньюкасле-на-Тайне
(Англия), не пригласили выступить в научно-популяр-
В этом доме на острове Святой Елены
Наполеон провел последние шесть лет своей
жизни
ной передаче по шотландскому радио. Что-то
вроде «Круглого стола» о незаурядных
возможностях современной химии.
Почему только современной, спросил
Джонс. А в прошлом? Скажем, история
неорганических красителей. Стоит рассказать,
например, что швед Карл-Вильгельм Шееле
предложил в 1775 году искусственный зеленый
пигмент, который своей дешевизной, яркостью и
прочностью произвел революцию в красильном
деле. Эта «шееле в а зеленка» вытеснила всех
своих предшественников в текстильной и
бумажной промышленности. Кстати, что случилось с
ней дальше? Сегодня-то ее почему-то не
применяют...
И Дэвид Джонс погрузился в историю
химии. В архивах он нашел множество жалоб,
написанных на пожелтевшей бумаге начала
XIX века. В них говорилось о мучениях, которые
испытывали те, кто долго общался с «шеелевой
зеленкой». Жалобы кончились в 1893 году, когда
итальянский химик Э. Джозио вынес вердикт:
в мучениях виноват мышьяк. А точнее говоря,
арсенит меди — основа зеленого пигмента
Шееле . Разлагаясь он выделял мышьяк, который
-и делал свое черное дело. Отказаться от «шее-
левой зеленки» было теперь нетрудно:
появились другие яркие и дешевые красители.
«Шеелева зеленка» в свое время особым
успехом пользовалась в обойной
промышленности. И Дэвид Джонс, выступая по
шотландскому радио, сказал: «Если меня слушает кто-
нибудь из историков, то не сообщит ли он.
56
Спальня
Наполеона;
справа —
фрагмент рисунка
обоев; внизу —
светлые части
розетки содержат
мышьяк
(увеличено)
какие стены были в последнем узилище
Наполеона на Святой Елене? Были они крашеными или
оклеены обоями? И какого цвета? Может быть,
зто поможет нам открыть одну небольшую
историческую тайну?»
Сперва на радио прислали брошюрку,
описывающую дом-музей на Святой Елене, где
опальный император провел последние годы.
В брошюре была фотография, на которой
видны обои его комнаты. Обычные для того
времени бежевые обои с зеленовато-коричневыми
не то звездочками, не то розетками.
Конечно, это были уже не те самые обои.
Устроители музея заменили их новыми, изготовленными
по современной технологии. Но рисунок
реставраторы воспроизвели точно, пользуясь
подлинным образцом.
И тут пришло письмо от
радиослушательницы Ширли Бредли. «Дорогой сэр! —
сообщала она.— У меня есть старенький блокнот
1823—1829 года, в который вклеен образчик
обоев. А рядом написано следующее: «Этот
кусочек обоев взят со стены комнаты, откуда
дух Наполеона отошел к господу, его
создавшему».
И вот в руках Дэвида Джонса клочок обоев
в шесть квадратных сантиметров. Рисунок на
клочке точь-в-точь такой, что и на фото в
брошюрке. И теперь можно было выяснить
химический состав краски. Этим занялся Кен Ледин-
гем, сотрудник лаборатории им. Кельвина при
Университете в Глазго, работавший там же, где
раньше изучали наполеоновские волосы.
Первый же анализ при помощи
рентгеновской флюоресцентной спектроскопии
подтвердил: мышьяк в кусочке обоев есть! Но
триумф был омрачен последующими
исследованиями. Стало ясно, что не только клочок
обоев, но и весь блокнот содержит немного
мышьяка. Те, кто занимается историей бумаги
(есть и такие специалисты), сообщили, что в
XIX веке мышьяк часто загрязнял продукцию
бумажной промышленности. Пришлось со
всеми предосторожностями отдирать кусочек обоев
от странички и анализировать их порознь.
Потом выяснилось, что центральная
звездочка на обрывке обоев, где мышьяк будто
бы сконцентрировался, содержит еще и свинец.
А свинец поглощает рентгеновские лучи и тем
самым искажает весь спектр. И наконец, совсем
уж возмутительно: излучение лицевой стороны
бумаги дало другой спектр, чем оборотной.
Ледингему пришлось немало поломать
голову, прежде чем его осенило. Звездочка на
обоях состоит из нескольких слоев красителя,
причем большая часть свинца пряталась в
среднем слое. Он-то и экранировал глубокие слои,
не пропуская наружу их рентгеновское
излучение. К миссис Бредли полетело письмо с
57
мольбой дать разрешение соскрести с обоев
немножко красителя для дальнейшего анализа,
и она — добрая душа! — не отказала.
Вот окончательные результаты анализов:
центральная зеленая звездочка в образчике
обоев, нанесенная аре ен и том меди, содержит 1,5 г
мышьяка на 1 м2 поверхности, а бежевый фон —
лишь 0,04 г/м2. По фото в брошюре
можно было установить плотность, с которой
звездочки были разбросаны по обойному фону.
А отсюда — вычислить, что на каждый
квадратный метр стен наполеоновской спальни
приходилось около 0,12 г мышьяка.
Много это или мало? Сколько нужно
мышьяка, чтобы отправить к праотцам здорового
человека? В химической и медицинской
литературе XIX в. были описания болезней,
вызванных мышьяком, но авторы статей отделывались
такими формулировками, как
«высокомышьяковистый», «большое количество» и тому
подобное. А вот в одном британском поместье
викторианской эпохи в обоях было примерно 6 г
мышьяка на 1 м2. И его владелец
подвергался в 50 раз большему риску, чем
французский император. Но лорд предпочитал
итальянский климат и иа берегах туманного
Альбиона бывал редко. Вроде бы получалось, что для
того, чтобы мышьяк из обоев на острове
Святой Елены перекочевал в волосы Наполеона,
изгнаннику следовало то и дело биться головой
о стеиу.
Снова тупик. Роясь в библиотеке, Дэвид
Джонс натолкнулся на статью, опубликованную
в 1893 г. В ней американский химик описал
20 случаев, когда люди жаловались на
желудочные и кишечные болезни, а после
устранения из комнат обоев выздоравливали.
Химик утверждал, что обои иногда содержали
лишь 0,015 г мышьяка на 1 м2. Это много
меньше, чем в последней спальне императора.
Тут в следствие включился наполеоновед
Стен Форшуфвуд. Он поднял архивы,
порылся в мемуарах и дневниках и нашел: то один,
то другой человек из свиты Наполеона
жаловался на приступы озноба, желудочные неполадки,
опухание конечностей. Симптомы те же, что у их
кумира. Выходит, что таинственные отравители
хотели умертвить всех бонапартистов на острове,
или же, скорее всего, никакого заговора не было.
Немаловажно и следующее обстоятельство.
Геральдическим знаком дома Бонапартов были
золотые пчелы на зеленом фоне. Наполеон
любил появляться в зеленой одежде,
изукрашенной такими эмблемами. А в его
апартаментах висели зеленые гардины. Так что «шеелева
зеленка» могла одаривать императора
мышьяком и в пору его славы.
Последний же удар по гипотезе заговора
нанесла плесень. Выяснилось, что в 1819 г. был
сделан заказ на смену обоев в резиденции
экс-императора. В деловых записях говорилось,
что невероятная сырость и плесень привели
предыдущие обои в полную негодность.
«Плесневая» проблема не решена здесь и сейчас.
Остров — один из самых удаленных от
континентов клочков суши. До ближайшей Африки —
около полутора тысяч километров, а до Южной
Америки — вдвое больше. Субтропики, средняя
годовая температура +23°С.
Словом, рай для плесени Scopulariopsis
bevcaulis, и сейчас процветающей на острове.
Специалисты заявили, что эта плесень умеет
избавляться от неприятного для нее мышьяка,
перерабатывая его в парообразный триметил-
арсин, который выделяется в воздух.
Совсем недавно лондонский патолог
Р. Шенталь указал на микроскопический
грибок fusarium, который в сырых
местообитаниях выделяет так называемый трикотецен. Это
довольно сильный токсин. Во всяком случае
у экспериментальных животных грибок весьма
быстро повреждал стенки желудка со всеми
следующими отсюда неприятностями. Но
досаждал ли трикотецен Наполеону — пока
неясно.
Итак, получается, что в последние свои
дни Наполеон, вероятно, страдал мышьяковым
отравлением. Преднамеренных убийц, скорее
всего, не было.
Не преподнесет ли сюрприз еще что-то?
Б. СИЛКИ Н
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
ДОВЕРЯЙ,
НО ПРОВЕРЯЙ
Контрольные работы
занимают довольно большую
часть учебного времени.
Сотрудники университета штата
Иллинойс решили на опыте
установить золотую середину
между собственно обучением
и проверкой результата.
Провели эксперимент в области
органической химии, но не
химический, а скорее
педагогический. Студентам двух
потоков читали один и тот же курс,
рассчитанный на год. Все: от
практикума до
рекомендованных списков литературы,—
было одинаково, за
единственным исключением. В
одном случае контрольные
работы устраивали еженедельно,
HOBCCTh ОТОВСЮДУ
тратя на это 19% времени,
в другом — раз в две
недели A4%). Более частые
проверки оказались нужны,
средние оценки в «недельной»
группе оказались на 8% выше.
Мораль: большинству
студентов лишний контроль по
меньшей мере не повредит...
КОМУ НУЖНА
ОКРУЖАЮЩАЯ
СРЕДА!
Опрос общественного
мнения показал, что жители
штата Калифорния на этот
вопрос ответить не могут. Опрос
был проведен студентами
факультета общественных наук
Калифорнийского университе-
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
та по случаю перебоев со
снабжением бензином. Из данных,
приведенных в журнале
«Energy Si stems and Policy»
A982, т. 6, № 1), следует,
в частности, что большинство
жителей штата высказались
за ослабление требований по
охране окружающей среды,
поскольку это позволило бы
перевести большее число
тепловых электростанций на
твердое топливо. Почти все были
также явными противниками
строительства атомных
станций. Из анализа полученных
ответов выяснилось, что
население штата не в состоянии
трезво оценить опасность за-
гр язнени я окружающей
среды и не знакомо с
политикой правительства по этому
вопросу.
58
F'; 13ТЭСТЛЯ
Мышь —
фабрика
гормона
г
гормо1
ипетк
титк м«ш«
обычных.
Один из номеров журнала «Nature» вышел с
интригующей фотографией на обложке — на ней были
изображены две мыши, одна из которых вдвое крупнее
другой. Это результат экспериментов группы
американских биологов во главе с Р. Пальмитером и Р. Бринстером,
которые с помощью методов генной инженерии сумели
существенно изменить фенотип мыши («Nature», 1982,
т. 300, № 5893, с. 611).
Эксперимент проводился так. Сначала был создан
искусственный ген, состоявший из регуляториого
участка — промотора одного из генов мыши — и структурного
гена, кодирующего гормон роста крысы. По 600 копий
искусственного гена ввели в женские пронуклеусы
яйцеклеток мышей и потом имплантировали эти яйцеклетки
мышам, выполнявшим роль приемных матерей. Из
170 яйцеклеток родился 21 мышонок. У семи из них
была обнаружена экспрессия гена гормона роста крысы —
другими словами, крысиные гены заработали в мышином
организме. И только одна из семи мышей выросла
нормального размера — остальные были значительно
крупнее, да и росли быстрее обычных. Это и понятно:
у таких «трансгенных» мышей в сыворотке крови было
очень много гормона роста — у некоторых в 800 раз
больше нормы!
До сих пор экспрессию чужеродных генов,
введенных в пронуклеус яйца, удалось доказать уже шести
группам исследователей (PNAS, 1981, 78, 5016; PNAS,
1981, 78, 6378). Однако впервые введение чужеродной
ДНК вызвало такой ярко выраженный внешний (фено-
типический) эффект. Кроме того, поскольку удалось
показать, что 10 из 19 потомков одного из трансгенных
самцов унаследовали «чужой» гормон роста, это может
быть свидетельством того, что таким путем удастся
добиться наследования запрограммированных
исследователями свойств.
Возможно, подобный подход найдет практическое
применение, например в животноводстве: для
стимуляции роста животных или для увеличения их молочной
продуктивности (поскольку гормон роста может
воздействовать на те же рецепторы, что и гормон пролактин,
регулирующий лактацию).
Трансгенных животных можно будет использовать
и для получения гормона роста: уровень его в крови
трансгенных мышей в 10—100 раз выше, чем в специально
созданных для этой цели культурах микроорганизмов.
Не исключено, что удастся таким же путем заставить
организм животных продуцировать и другие
биологически активные вещества, в частности те, которые в
процессе созревания должны модифицироваться, то есть
подвергаться химическим изменениям: именно это
создает трудности для использования в качестве их
продуцентов, например, клеток дрожжей, не обладающих
нужными для модификации биохимическими системами.
И наконец, успех этих экспериментов вновь
заставляет задуматься о возможной перспективе применения
такой методики для исправления генетических
нарушений...
Кандидат биологических наук
В. КОРЖ
59
эжю
Земля и ее обитатели
О геологической
роли птиц
Когда весной или в начале лета
попадаешь в лес, радует птичий гам — все
вокруг звенит голосами птиц. Порой думают,
будто их здесь видимо-невидимо. Но если
это впечатление изложить строгим языком
цифр, то окажется, что не так уж и велика
птичья орава. В наземных экосистемах
пернатые отнюдь не самые значительные
преобразователи энергии и переносчики
вещества. Их энергетические потребности не
превышают долей процента первичной
продукции растительности. Птицам
природа вменила в обязанность регулировать
численность насекомых и других
беспозвоночных существ, разносить семена, а в
тропиках — даже опылять растения и еще
множество других, очень важных с точки
зрения наземной экосистемы дел. Совсем
иная роль у морских птиц, например в
антарктических и субантарктических водах,
где недавно был завершен большой цикл
исследований роли птиц в экосистемах.
На острове Южная Георгия, площадь
которого около 3800 квадратных
километров, проживает всего пятьсот человек. И на
этом же сравнительно небольшом острове
в сезон гнездования собирается 31
миллион морских птиц. Общий их вес, или, как
говорят экологи, биомасса, составляет
54 тысячи тонн. К тому же все эти
пингвины, альбатросы и буревестники не
гнездятся на острове равномерно, а сгрудились
в основном на побережье. Можете
представить, какой шум стоит в их колониях.
Орнитологи тщательно (конечно, в
пределах возможного) подсчитали, сколько
птиц каждого вида прилетает на остров,
учли их аппетит, расходы на полеты и
другие птичьи дела, а потом прикинули,
сколько же пищи надо всей этой толпе. Числа
получились астрономические. Одним
только золотоволосым пингвинам, отнюдь не
самым крупным обитателям острова —
всего-то около пяти килограммов весом, на
116 дней, пока они здесь пребывают,
необходимо 916 миллиардов килокалорий.
Всего же за период гнездования местные
птицы потребляют 1,2- 1012 килокалорий,
или 1 200 000 000 000 килокалорий.
Каждый ли из нас может прочитать это число?
Из чего же складываются эти
калории? Их основу — 88 процентов —
составляет криль. Да-да, тот самый криль, на
котором отъедаются великаны-киты и
который мы покупаем в магазинах в виде пасты
«Океан» или креветочного масла. Птицы
острова Южная Георгия за сезон
гнездования съедают полтора миллиона тонн этого
самого криля. На втором месте в птичьем
рационе копеподы — вес лоногие рачки
длиной до 5 мм. Их в птичьих клювах
исчезает свыше 100 тысяч тонн.
Но особого урона морские
сообщества не терпят. Ибо птицы потребляют
лишь незначительную часть биомассы
обитателей моря. Кроме того, пернатые
в некоторой степени удобряют океан
своими экскрементами. Значительная же часть
потребленного вещества в их животах
переносится на сушу — туда, где они
гнездятся.
К сожалению, роль морских птиц в
наземных экосистемах Южной Георгии
пока не исследована, но такого рода работы
шли на другом субантарктическом
острове — Марион. На 100 квадратных
километрах здесь гнездится около пяти
миллионов морских птиц с биомассой 9000 тонн.
Причем эта цифра охватила только птиц,
гнездящихся на поверхности грунта, а ведь
есть и такие, которые выводят птенцов в
норах. Так вот, только первые оставляют
на острове 33 000 тонн продуктов своей
жизнедеятельности (гуано, перья, скорлупа
яиц, трупики погибших взрослых птиц и
птенцов). В сухом весе это примерно
400 кг удобрений на 1 гектар гнездовых
колоний. Птицы приносят на остров 570 тонн
азота, 194 тонны кальция, 96 тонн
фосфора, 80 тонн калия и множество других
химических элементов. Понятно, что
основная часть этих удобрений смывается
водой, тем самым замыкая круговорот
«океан — суша — океан».
Масштабы прямо-таки геологические.
О. МИХАЛЕВИЧ
61
Живь-
Орляк
В сосновых борах и
смешанных лесах, на вырубках
и опушках, на полянках и среди
кустарника всегда можно
набрести на заросли крупных,
перистых ярко-зеленых листьев
папоротника — орляка
обыкновенного.
Если присмотреться
повнимательнее, такой лист чем-
то похож на орлиное крыло.
Вот откуда и родовое, и
видовое имя орляка — Pteridium
aquilinum: «птерон» —
по-гречески крыло, a aquila —
по-латыни орел. Да и русское слово
«папоротник» имеет сходное
происхождение: в древнем пра-
славянском языке слово
«порть» означало крыло, а
приставка «па» указывала на
подобие. А если копнуть чуть
поглубже, выясняется, что корень
«пор» в том же праславянском
языке означал «летать» — вот
откуда и «перо», и «парить»
(и даже не столь благозвучное
«переть» из известной
каждому трамвайной идиомы
«куда прешь?»: в древнеславян-
ском языке слово «перти»,
то есть, по-нынешнему,
«переть», означало вполне
достойное «двигаться вперед»).
И еще. Если сделать срез
корневища орляка, то на нем
будут видны два сосудистых
пучка, рисунок которых
напоминает силуэт орла в
полете: вот, может быть, и еще
один источник названия
нашего папоротника-орляка.
На зиму листья у
папоротников отмирают, а
весной рождаются новые.
Сначала молодой листок похож на
спиральную плоскую
пружинку. Постепенно пружинка
раскручивается, подрастает и
превращается во взрослый лист.
И даже когда лист уже стал
большим, совсем плоским
и прямым, его верхняя часть
все еще некоторое время
продолжает подрастать. Обычно
листья растений растут,
удлиняясь от основания, а у
папоротников они растут
верхушкой, как стебли. Поэтому,
строго по-ботанически, листья
папоротников вовсе не листья,
а скорее стебли, их и
называют не листьями, а вайямн:
«вай я» по-гречески —
пальмовая ветвь. Тоже похоже, не
правда ли?
Лист папоротника
интересен не только этим. Если
взглянуть на него снизу, то
иногда можно заметить
прикрытые его загнутым краем
узкие коричневые полосы.
Приглядевшись повнимательнее,
мы увидим, что они состоят
из кучек каких-то маленьких
плоских мешочков. Это
спорангии — орган неполового
размножения, в них рождаются
и хранятся мельчайшие
буроватые споры папоротника.
Споры — зародыши
папоротника. Но это не семена:
62
если семя — результат
многократного деления
оплодотворенной яйцеклетки, то
спора — итог простого деления
клеток спорангия. Из семени
вырастает точная копия
породившего его растения, а из
споры появляется всего лишь
маленький заросток — зеленая
пластинка сердцевидной
формы величиной с арбузное
семечко, совершенно не
похожая на своего «родителя».
На нижней стороне заростка
и образуются настоящие
половые органы папоротника:
женские — архегонии с
яйцеклеткой, мужские — антеридии
со сперматозоидами.
Для прорастания спор
папоротника должны
сложиться особо благоприятные
условия, и в дело идет лишь
ничтожная доля спор. Поэтому
папоротники и вынуждены
производить их в несметных
количествах : только на одном
листке орляка в спорангиях
можно насчитать до 300
миллионов cnopl
В подходящей
обстановке, например во время дождя,
мужские половые клетки
попадают в воду и устремляются
к яйцеклеткам. Наиболее
удачливые ели в а юте я с ними,
отдавая свои хромосомы.
Оплодотворение произошло,
начинается интенсивное деление
клеток — папоротник идет
в рост. Весь этот брачный
процесс происходит скромно
и стыдливо, незаметно для
постороннего глаза, без
торжественных церемоний и
парадных аксессуаров в виде
ярких ароматных цветков.
Потому споровые растения
Линней назвал тайнобрачными.
Такая таинственность
всегда удивляла людей,
привыкших к тому, что растения
обязаны зацветать и приносить
плоды. Это порождало
многочисленные легенды. Одна из
них, распространенная у всех
народов Европы, утверждала,
что папоротник цветет только
раз в году, в ночь накануне
праздника Ивана Купала
(с 6 на 7 июля), и цветок его
светится волшебным светом,
а кто найдет его, тот станет
сильным и красивым и
откроются ему подземные
клады . Так родился веселый
народный праздник с ночным
гуляньем, с песнями и
плясками, с разжиганием костров,
через которые перепрыгивали,
взявшись за руки, молодые
пары.
Корневища орляка —
г целый склад полезных ве-
i ществ. Здесь много
крахмала — до 46%, есть дубильные
вещества, эфирные масла,
алкалоиды, сапонины, благодаря
которым корневище при
растирании с водой дает хорошую
пену и иногда применяется
как мыло. В золе орляка много
поташа, который можно
использовать для производства
стекла и мыла, для
отбеливания, промывания и окраски
шерсти. Богатые крахмалом
корневища идут на корм
свиньям, но для крупного рогатого
скота и лошадей они ядовиты
и в свежем, и в сушеном виде.
Фитонциды орляка
тормозят рост растений-соседей.
И совсем не выносят нх
многие насекомые. Это часто
используется для борьбы и с
домашними паразитами:
листьями орляка набивают матрацы
и под у ш ки, раскладывают и х
по углам, и из помещения
исчезают мухи, тараканы и
пауки. Папоротник помогает еще
и сохранять фрукты:
завернутые в его листья яблоки
и груши долго не гниют и не
покрываются плесенью.
Уже давно у нас в стране
ведутся заготовки молодых
ростков орляка. Они выходят
из земли только к концу
весны — орляк просыпается от
зимнего сна несколько позже
других папоротников. Успеть
собрать ростки нужно
побыстрее, потому что они съедобны
только до 10—15-дневного
возраста. Такие ростки,
напоминающие по вкусу жареные
грибы, издавна используют в
пищу таежники нашего Дальнего
Востока, жители Кореи и
Японии. Их можно употреблять
и в свежем, и в соленом виде.
Ростки очищают, промывают
несколько раз в воде, чтобы
удалить дубильные вещества
и горечь, а потом обжаривают
с сухарями, добавляют в
салаты, подают как гарнир к
разным блюдам. А недавно
кооператоры Приморья стали
вы пускать местны й дели ка-
тес — «папоротник ,
обжаренный в масле».
Заготавливают орляк
тысячами тонн — в Приморье,
на Камчатке, в Горном Алтае.
А потребителей он находит
и у нас, и за рубежом,
особенно в Японии.
Папоротники очень
разнообразны. Только в подкласс
многоножковых, к которому
принадлежит и орляк, входят
300 родов и до 10 000 видов
папоротников. Папоротники,
растущие на территории СССР,
относятся к 8 семействам,
а видов их лишь на Дальнем
Востоке насчитывается 88.
К тому же семейству,
что и орляк, относится один
из самых распространенных
в нашей стране видов — дриоп-
терис, или щитовник мужской.
Это единственный
представитель папоротников, который
удостоен включения в нашу
фармакопею: его корневище
содержит вещества, пагубно
действующие на ленточных
глистов человека и животных:
солитеров, бычьего, свиного
и карликового ленточных
глистов. В состав действующего
начала мужского
папоротника — филицина входят
вещества фенольной природы — фло-
роглюциды, которые
вызывают у паразитов паралич
мускулатуры, в результате чего те
погибают и выбрасываются
из организма.
Исследования
последних лет показали, что и многие
другие виды из рода дриоп-
терис — щитовники
толстокорневищный, бородчатый,
амурский — обладают не
меньшими достоинствами: в их
корневищах тоже много филицина
(до 40—60% в экстракте);
а щитовник пахучий входит
в рецепты тибетской медицины
и медицины народов Севера.
Обильны запасы
местных видов папоротников в
Японии и Финляндии, Австралии
и Северной Америке. Сейчас
они активно изучаются.
Когда-то папоротники
господствовали на нашей
планете. Расцвет их пришелся на
каменноугольный период,
около 300 млн. лет назад. И
сейчас на срезах пластов
каменного угля нередко можно
увидеть отпечатки их перистых
листьев. Тогдашние
папоротники были могучими
древовидными растениями, рядом с
ними современные выглядят
карликами. Если наш орляк может
вытянуться до 1,5—2 м, то его
древние родственники
поднимались вверх н на 30 м.
И все-таки надо отдать
должное большой жизненной силе
папоротников, которые
выстояли до наших дней и на
равных сосуществуют с
растениями, стоящими на
эволюционной лестнице значительно
выше. Сдавая позиции по росту
и обилию, они никак не
желают уступать ни пяди
земли — немного найдется
сейчас растений, столь широко
расселившихся по планете.
Не случайно папоротники
относят к
растениям-космополитам. Правда, в лучшем
значении этого слова: родина для
них — вся наша Земля.
Б. СИМКПН
63
КЛУБ
ЮНЫЙ
ХИМИК
В выпуске:
Управляем
равновесием
Для чего
на кухне
холодильник
Лак и политура
Объясните
эксперимент
Управляем
равновесием
Известно, что необратимых реакций
не существует: в любой реагирующей
системе рано или поздно наступает
динамическое равновесие между исходными
веществами и продуктами реакции, хотя оно
и может быть сильно сдвинуто в ту или
иную сторону. И обычно главная цель
химиков заключается в том, чтобы сместить
равновесие в сторону образования нужных
веществ, что достигается правильным
подбором условий; более того, иногда таким
образом удается даже изменять
направление реакций, которые принято считать
вообще необратимыми. Предлагаемые
ниже задачи как раз и основаны на примерах
управления химическим равновесием.
ЗАДАЧА 1
При пропускании избытка паров воды
над раскаленным веществом А получено
4 г твердого продукта Б и 1,235 л
газообразного вещества В (объем измерялся при
20еС и 740 мм рт. ст.), которое полностью
поглощается разбавленным водным
раствором вещества А, взятом в таком же
количестве, как и в начале процесса; при этом
образуется 8,4 г вещества Г. При
упаривании образовавшегося раствора на кипящей
водяной бане вновь получается вещество А
в исходном количестве.
Назовите вещества А, Б, В и Г,
учитывая, что они все растворимы в воде,
и напишите уравнения соответствующих
реакций. Почему эти реакции не протекают
в противоположном направлении?
ЗАДАЧА 2
При прокаливании соли А в токе
хлористого водорода до окончания реакции
образуется 2,58 л летучих продуктов (объем
измерялся при 350°С и 750 мм рт. ст.),
поглощаемых водой с выделением
большого количества тепла. Этот раствор
реагирует с водным раствором твердого
продукта реакции Б, в результате чего
получается 11,65 г осадка, нерастворимого в
азотной кислоте. То же количество вещества
Б дает с избытком раствора сульфата
серебра 26 г белого осадка, часть которого
растворяется в аммиачной воде.
Сколько соли А было взято для
прокаливания и почему реакция идет до конца?
ЗАДАЧА 3
В производстве интегральных
микросхем используется следующий способ
получения пленок сверхчистого германия:
подложку, на которой необходимо вырастить
микросхему, и образец германия
располагают в противоположных концах
запаянной стеклянной трубки, из которой откачан
воздух, но содержится несколько
кристалликов иода. Затем трубку нагревают так,
чтобы на конце, где находится образец
германия, температура была равна 300°С,
а в зоне подложки — 250°С; спустя
некоторое время всю трубку нагревают
равномерно до 600еС и пары иода откачивают.
В результате на подложке получается
пленка германия заданной толщины, а часть
германия оседает на стенках трубки.
На каких химических реакциях и
равновесиях основан этот способ? Каковы
максимально возможные потери германия,
если пары иода откачивать при 300°С, при
250°С? Масса исходного германия — 1,450 г,
иода — 0,063 г.
(Решения — на стр. 67)
Клуб Юный химик
ЛОИЮСТЪ РУК
Для чего
на кухне
холодильник
Конечно, для того,
чтобы хранить в нем
продукты, скажете вы. Но
не только для этого
может пригодиться
обычный домашний
холодильник. Если вам нужна
дистиллированная вода
(для опытов, для
наполнения
аккумулятора), то вы ее можете
получить прямо дома, на
кухне.
Обычно для
перегонки воды служат
специальные дистилляторы.
Но не всякий может
дома собрать такой прибор.
Да и стоит ли огород
городить, если
дистиллированная вода нужна
редко и в ограниченных
количествах? А ведь тот
лед, который
скапливается на морозильной
камере холодильника, как
раз и представляет собой
дистиллированную воду.
Чтобы получать
дистиллированную воду
удовлетворительного
качества, камеру
холодильника после очередного
оттаивания нужно
тщательно вымыть, вытереть
насухо и затем не
хранить в ней
неупакованные продукты. Когда на
камере вновь нарастет
слой льда, все продукты
из камеры надо убрать,
а находящуюся под
ней ванночку тщательно
вымыть и вытереть. В
этой ванночке как раз
и будет скапливаться
дистиллированная
вода. Обычно холодильник
оттаивают раз в две
недели, и при этом каждый
раз можно получать
около 2 литров воды.
Каково качество
дистиллированной воды,
получаемой при
оттаивании холодильника? О
содержании солей в воде
(а обычно нужно
избавляться именно от них)
можно судить по ее рН
или по удельному
электрическому
сопротивлению: идеально чистая
вода должна иметь рН 7 и
удельное сопротивление
2 • 107Ом • см. Чем
сильнее рН отличается в ту
или иную сторону от 7
и чем меньше удельное
сопротивление, тем
больше примесей содержит
вода. Скажем, обычная
водопроводная вода
имеет удельное
сопротивление порядка 103 Ом • см,
а хорошая
дистиллированная вода — не менее
5 • 105 Ом • см. По этому
показателю вода из
холодильника занимает
промежуточное положение
между водой из крана и
из фабричного
дистиллятора: ее удельное
сопротивление равно
примерно 5-10 Ом • см.
Водопроводная вода
имеет рН 5; вода,
полученная с помощью
дистиллятора Д-1, — рН 6,20;
вода из холодильника —
рН 6,52.
Значит, качество
дистиллированной воды,
полученной при
оттаивании домашнего
холодильника, вполне
удовлетворительное. Однако
нельзя забывать о том, что
она может содержать
летучие органические
примеси, выделившиеся
из хранившихся в
холодильнике продуктов.
С. РУСАКОВ
Клуб Юный химии
3 «Химия и жизнь» № 6
65
ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ
Лак
и политура
Тем, кто любит мастерить, могут
понадобиться лак и политура. Эти
материалы можно, конечно, купить в
хозяйственном магазине. Ну а если в
нужный момент их в продаже нет?
Лучшая основа для
приготовления лака и политуры — природная
смола шеллак. Но настоящий шеллак —
дорогой и редкий импортный продукт,
и поэтому в промышленности его с
успехом заменяют искусственной смолой,
получаемой конденсацией фенола с фор
мальдегидом, в результате чего
образуется полимер линейного строения,
хорошо растворимый в органических
растворителях (так называемый «ново-
лак») и легко окрашиваемый в любые
тона анилиновыми красителями.
Такой искусственный шеллак
можно легко приготовить в школьном
химическом кружке. Сначала взвесьте
100 г фенола и с помощью мензурки
отмерьте 75 мл 40%-ного раствора
формальдегида. (ОСТОРОЖНО! Работать
надо под тягой, надев резиновые
перчатки, поскольку фенол ядовит, а
формальдегид сильно раздражает органы
дыхания.) Поместите фенол в колбу
объемом не менее 500 мл с обратным
холодильником (это может быть просто
широкая и длинная стеклянная трубка),
добавьте к нему формалин и три капли
(не больше!) концентрированной
соляной кислоты, а потом нагрейте на
водяной бане до 90— 100°С Начинается
энергичная реакция, и смесь сильно
вспенивается; при этом необходимо
следить за тем, чтобы ее не выбросило
через обратный холодильник,— если пена
попадет в трубку, колбу необходимо
быстро охладить/ и затем нагреть вновь.
После того как вспенивание
прекратилось, смесь нужно нагревать еще
20—30 минут.
Затем содержимое колбы
необходимо вылить в фарфоровый стакан;
когда жидкость расслоится, верхний
(водный) слой следует слить, а густой
нижний слой осторожно нагревать
2—3 минуты при 200°С, определяя
температуру с помощью термометра,
шарик которого погружен в смолу.
Продукт следует горячим разлить по
чистым жестяным баночкам из-под
сапожного крема.
Чтобы приготовить из
полученной смолы лак или политуру, ее
необходимо растворить в этиловом спирте
(денатурате ): чтобы сделать лак, на
40 г смолы н\жно взять 75 мл спирта,
а для приготовления политуры на 20 г
смолы нужно взять 100 мл спирта.
И, ПАРАВЯН
возможны
ВАРИАНТЫ
Объясните
эксперимент
Хочу предложить
юным химикам сделать
один эксперимент и
объяснить его
результаты.
Возьмите немного
хлорной извести,
добавьте к ней немного бромида
калия и средства дли
ванн «Кедр». Все
тщательно перемешайте и
поместите в стакан, а
затем добавьте
небольшими порциями немного
раствора этилового
спирта и перемешайте
содержимое стакана
стеклянной палочкой.
Какие явления
будут при этом
наблюдаться? При каком
соотношении реагентов? Можно
ли выделить
получившееся вещество и как
именно? Что это за вещество?
Что произойдет, если
вместо бромида калия
взять иодид? Какие у вас
соображения
относительно механизма
произошедшей реакции (или
реакций)?
и. вагнер, ,
Караганда i
Клуб Юный химик
66
(См. стр. 641
ЗАДАЧА 1
Прежде всего приведем объем газа
В к нормальным условиям:
P,V,T0 740- 1,235- 273
V0 = -
760
U2 л,
Т,Р0 293-
что соответствует 0,05 моль; тогда при
выделении 1 моль газа В образуется
4:0,05 = 80 г продукта Б. Вместе с тем,
когда вещество А поглощает 1 моль газа В,
образуется 8,4:0,05 = 168 г вещества Г.
Запишем уравнения реакций:
80 г 1 моль
хА *уБ + В,
1 моль 168 г
хА + В > zr.
Вычтем первое уравнение из второго
и получим:
168 г 80 г
2В >гГ ^уБ
Теперь видно, что разность 168—80=
=88 г соответствует 2 моль газа В, а 1 моль
газа В составляет 44 г, то есть этот газ —
СОг; из этого следует, что вещество
А — средняя соль угольной кислоты,
которая может поглощать СО-2 с
образованием кислой соли. А так как 1 моль
средней соли соответствует 1 моль СОг
и 2 моль щелочи, то 2 моль щелочи
составляют 80 г, и это, значит, NaOH.
Итак, вещество А — ЫагСОз, Б —
NaOH, В — С02? Г — NaHCOs, и реакции
между ними идут так:
ЫагСОз+НзО (избыток) 5°° C»2NaOH+CO,t,
Na2CO* -h СО2 + Н20 *2NaHC03,
2NeHCOs J^^Na^COa-f С02|+Н20.
Обратимость двух последних реакций
известна, а вот первая реакция кажется
необычной: принято считать, что она всегда
идет необратимо, до конца, но только
справа налево, а не слева направо.
Однако не надо забывать про условия:
про избыток паров воды и высокую
температуру, а также про то, что избыток
СОз удаляется из зоны реакции.
ЗАДАЧА 2
Как и в предыдущей задаче, начнем
с того, что приведем объем газа к
нормальным условиям:
P.V,To
V0 = -
Т.Ро
750- 2,58- 273 , _
" 623- 760- = 1'12л'
что соответствует 0,05 моль газообразных
продуктов. Очевидно, что твердый
устойчивый к нагреванию продукт (соль Б) пред-
Клуб Юный химик
V
ставляет собой хлорид, из раствора
которого сульфат серебра осаждает
нерастворимый хлорид серебра, растворимый
в водном аммиаке. А так как часть осадка
не растворяется, то она, значит, содержит
сульфат-ионы (из AgL>SO»).
Условия задачи позволяют
предполагать, что 11,65 г осадка, нерастворимого
в азотной кислоте, представляет собой
сульфат, образованный катионом,
содержащимся в соли Б. Нерастворимые сульфаты
дают только двухвалентные металлы
(стронций, барий, свинец и т. д.), и поэтому
формулу этого сульфата можно в общем
виде записать MSO4. Тогда учитывая, что
в реакции МС12 с Ag2S04 на 1 моль
MS04 получается 2 моль AgCI, можно
составить пропорцию
mMSQ4 = H.65
mMSO,-T-2mAga 26
откуда узнаем, что атомная масса
металла равна 137, что соответствует барию.
Проверим это, считая, что 0,05 моль
газообразных продуктов представляют
собой пары H2S04(S0.4+H20). Действительно,
11,65:0,05=233, что соответствует
молекулярной массе BaS04- И так как все
продукты прокаливания теперь известны,
можно записать уравнение реакции:
t°
BaS04-f2HCI (избыток) vBaCl2-f SO3+H2O.
В этом случае протеканию реакции
до конца слева направо способствуют
особые условия — высокая температура
и избыток хлористого водорода.
ЗАДАЧА 3
При 300°С германий реагирует с
иодом, давая дииодид: Ge-j-h —^Geb,
который, диффундируя в другой конец
трубки, при 250°С диспролорционирует по
схеме: 2Gel2 *-Gel4-fGe. В результате на
подложке осаждается пленка чистого
германия. Но тетраиодид, диффундируя в
горячий конец трубки, начинает
взаимодействовать с германием, давая дииодид, так
как при 250° С равновесие второй реакции
смещено влево: Дииодид же,
диффундируя в холодный конец трубки, вновь
диспропорционирует, и слой германия на
подложке растет.
В трубке содержится 1,450:72,5=
=0,02 моль германия и 0,063:127=
=0,005 моль иода. При 600°С равновесие
реакции германия с иодом сильно
сдвинуто в сторону исходных веществ и из
трубки откачиваются только пары иода.
Если откачку производить при 300°С,
когда в газовой фазе находится дииодид,
потери германия составят 1,450- @,005:2)=
=0,0036 г, а при 250°С, когда в газовой
фазе находится тетраиодид, потери будут
вдвое меньшими, так как 1,450- @,005:4)=
=0,0018 г.
В. ЗАГОРСКИЙ
67
Проблемы и методы
современной науки
Я и Не-Я
Доктор медицинских наук
В. Т. БАХУР
Сравнение психики с зеркалом не
ново. Словно зеркало, индивидуальное
человеческое сознание отражает
беспредельный мир. Тем самым оно выступает как
бы в качестве «носителя» этого мира. Не
случайно иные мыслители попадали в
тенета абсурдной идеи солипсизма —
убеждения, будто психика не отражает вещи, но
творит их. Все дело именно в том, что
каждый из нас наделен специфическим и
трудно передаваемым чувством
собственной суверенности; каждому присуще
сознание личного переживания всей
поступающей извне информации. О чем бы я ни
думал, я никогда не забываю о том, что
это думаю я, а не кто-то другой. Это
обстоятельство, собственно, и делает
индивидуальное «я» каждого человека
своеобразным центром мира.
Ясно, что чувство субъективности
должно возникать каким-то очень
непростым путем. Поставим вопрос более
конкретно: что лежит в основе этого чувства?
Какие нейрофизиологические механизмы
ответственны за формирование у человека
его самосознания — чувства «я», каков его
материальный субстрат? Дано ли оно нам
первично, от начала нашего
индивидуального существования или складывается
постепенно? И можно ли его вычленить из
всего, что составляет содержание нашей
психики?
1. ПРОБУЖДАЮЩИЙСЯ МОЗГ
Для ответа нужно было бы привести
организм в такое состояние, чтобы высшие
проявления психики, связанные с
упорядоченным логическим мышлением, оказались
на время отключенными и наблюдатель
получил бы возможность обозревать ее
низшие, глубинные слои. Дело в том, что
индивидуальное сознание нельзя
представить себе как нерасчленимое целое.
Скорее это многоэтажная, многоуровневая
структура (некоторые исследователи
насчитывают в ней до двадцати «этажей»!).
Чтобы расслоить ее, нет надобности
изобретать какие-то изысканные эксперименты.
Многоэтажность сознания можно
наблюдать непосредственно — при
восстановлении сознания после травмы мозга, после
обморока, после выхода из наркоза.
Подробное описание постепенного
пробуждения сознания сделал известный
русский физиолог А. А. Герцен, сам
страдавший обмороками.
Сначала возникает неопределенное,
смутное ощущение «существования
вообще» — некое сумеречное и еще вполне
безличное сознание. Затем выплывают
более оформленные представления,
зыбкие образы текут без всякого порядка,
как если бы грезящий видел фильм,
смонтированный из снятых наугад и не
связанных друг с другом кадров. При этом
субъект не знает, принадлежат они
внешнему или внутреннему миру,
действительность это или иллюзия. Грань между «я» и
«не-я» отсутствует. Далее происходит
постепенное обособление самосознания, хотя
понимания ситуации — времени,
пространственных отношений,
причинно-следственных связей — все еще нет. И лишь
затем чувство «я» окончательно
реставрируется вместе с ясным осознанием
окружающего мира.
Итак, примитивное, не соотнесенное с
«самостью» чувство бытия в мире,
переживаемое в первые моменты
восстановления сознания,— вот фон, на котором
постепенно прорисовывается осознание
мира и обособленного от него «я». Иногда
такое первичное чувство бытия возникает
при внезапном пробуждении от глубокого
сна. О нем писал Марсель Пруст:
«...Проснувшись ночью, я не мог понять, где я,
в первую секунду я не мог даже
сообразить, кто я такой; меня не покидало лишь
первобытно простое ощущение того, что я
существую,— подобное ощущение может
биться и в груди у животного».
Наконец, наблюдения над
психическими больными тоже как будто говорят
о том, что чувство «я» надстраивается над
нижележащими этажами. Так по крайней
мере считает известный французский
психиатр Анри Эй. Он приводит пример с
68
пациентом, выздоравливающим после
острого инфекционного психоза.
Медленно и как бы на ощупь индивидуальное
«я» находит себя в окружающем мире.
Происходит движение сознания по
вертикали через все слои, напоминающие то, о чем
мы только что говорили,— только
совершается оно не в считанные секунды, как при
пробуждении от сна, а за несколько недель.
Таковы в самом кратком изложении
данные, заставляющие предполагать, что в
основе субъективности лежит
неопределенное, недифференцированное чувство
существования в мире, когда еще нет ни
отграничения «я» от «не-я», ни
полноценного осознания внешнего мира.
2. ИСТОЧНИК СВЕТА
Спрашивается: какие структуры мозга
формируют это «бессознательное
сознание» — примитивное чувство бытия?
Попробуем сперва его проанализировать.
Оказывается, оно может быть расчленено
на еще более простые
психофизиологические компоненты.
Прежде всего чувство бытия
предполагает (и включает в себя)
определенный уровень бодрствования: в угасшем
сознании нет никаких чувств. Далее, оно
связано с простейшими эмоциональными
ощущениями («приятно», «неприятно»,
«больно») — это бывает, например, при
восстановлении сознания после травматического
шока. Наконец, чувство бытия в той или
иной мере интегрирует ощущения,
связанные с раздражением внешних рецепторов
(слух, зрение и т. д.).
Очевидно, для того чтобы выяснить
местопребывание интересующей нас
низшей ступени сознания, нужно по крайней
мере знать, от чего зависит бодрствование
и где формируются эмоции и ощущения.
На эти вопросы мы можем ответить.
Последние три десятилетия внимание
нейрофизиологов привлекает особая система
нервных клеток с густо переплетенными
волокнами, расположенная по длиннику
мозгового ствола, включая продолговатый и
средний мозг, а также зрительные бугры.
Системе этой присвоено чисто
морфологическое и маловыразительное наименование
сетчатой, или ретикулярной, формации.
Классическая физиология мозга,
традиционно приписывающая каждому участку
центральной нервной системы конкретную
функцию, столкнулась в лице
ретикулярной формации с парадоксальным
явлением: она, эта формация, заведует всем
на свете и ничем в частности. Дело в
том (это поняли сравнительно недавно),
что сетчатая формация активизирует
Другие отделы мозга, то есть служит для них
чем-то вроде энергетической подстанции.
Электротехнические сравнения в
нейрофизиологии — дурной тон, но без них
иногда трудно обойтись.
Сетчатая формация отвечает за
состояние бодрствования.
Две другие составные части того, что
мы назвали чувством бытия, подлежат
ведению подкорки. Термин «подкорковая
область» означает совокупность образований,
расположенных между верхним этажом
мозга, то есть полушариями, и нижним —
стволом; сюда входят зрительные бугры,
гипоталамус, четверохолмие и другие
нервные узлы. Прямые эксперименты
(вживление электродов в узлы подкорки у
подопытного животного) показывают, что
именно здесь совершается первичная
интеграция сигналов, идущих из органов чувств,
и возникают первичные эмоции.
Например, выяснилось, что
раздражение таламических ядер (таламус, или
чертог,— другое название зрительного бугра)
вызывает вспышки гневливости или близкие
к ним картины эмоционального
возбуждения. Боковые отделы таламуса играют роль
полисенсорных образований — здесь
происходит первичный синтез слуховых,
зрительных и других сигналов, как бы
формируется первичный образ мира. Интегра-
тивным центром высокого
функционального уровня оказалась и подушка таламуса.
Ретикулярная формация ствола и
подкорка — таков, следовательно,
анатомический субстрат первичного сознания, или
чувства бытия в мире. Этот вывод опять-таки
можно подкрепить ссылками на больных,
в частности людей, перенесших
нейрохирургические операции. В начале прошлого
века английский врач Паркинсон описал
болезнь, которою он сам страдал,—
дрожательный паралич. В наше время открылась
возможность более или менее успешно
лечить паркинсонизм хирургическим путем,
воздействуя на определенные участки
подкорки. Но во время операции иногда
наблюдается странное явление: у пациентов
нарушается чувство реальности их
собственного существования.
3. ПУТЬ К СЕБЕ
Куда сложней вопрос, где коренится
«я» в собственном смысле слова.
Одна из самых сложных задач, с
которой столкнулись науки, изучающие
психическую деятельность человека, состоит в
том, чтобы связать информацию,
получаемую человеком, так сказать, от самого
себя, с результатом объективных
наблюдений. Связать психологию с физиологией.
И когда речь идет о поисках материальной
основы, на которой возникает интегратор
психики, то, что объединяет все
сознательные акты, превращая их в жизнь личности,—
эта задача вновь предстает перед ученым
с небывалой остротой.
Здесь нужно сделать одну важную
оговорку. Сознание невозможно оторвать
от его субстрата — мозгового вещества. Но
связь функции и морфологии не следует
понимать упрощенно. Мозг не
«продуцирует» сознание; данные нейрофизиологии,
биохимии, электроэнцефалографии и т. д.
не поддаются прямой интерпретации в
терминах психики. Выражаясь фигурально,
функция «парит» над морфологическим
субстратом; те или иные отделы мозга,
группы клеток, проводящие пути
обеспечивают определенные свойства и
компоненты сознания, которое, однако, не
сводимо к своему материальному носителю;
и структура сознания отнюдь не копирует;
структуру мозга.
Чтобы представить себе, каким
образом над первичным чувством бытия
надстраиваются высшие уровни
индивидуального сознания, нужно, очевидно, привлечь
данные о созревании мозговых структур у
ребенка, осторожно сопоставив их с
данными возрастной психологии.
Аморфное, «облаковидное» чувство
бытия стереотипно. Осознающее себя
«я» — уникально. Не будет натяжкой пред*
положить, что и механизмы обеспечения
первичного чувства бытия формируются
однотипно, то есть более или менее
одинаково у всех людей; другими словами,
они фенотипически предопределены.
Субстрат этой низшей формы самосознания —
подкорковые ядра — оказывается в основ-
-ном сформированным уже к моменту
рождения человека. Что же касается
развитого «я», то оно в значительной мере не
наследуется, а приобретается. Его
морфологическому субстрату еще предстоит
созреть. Этим субстратом, по убеждению
подавляющего большинства
нейрофизиологов, психологов, психиатров, является
«мозговой плащ» — большие полушария с их
массой белого вещества и относительно
тонким слоем клетчатого серого вещества,
называемого корой.
Пожалуй, наиболее очевидное
субъективное свидетельство моего «я» о
самом себе — сознание непрерывности моей
личности во времени. Лев Толстой помнил
себя в шестимесячном возрасте. У
большинства людей непрерывная память о себе
восходит к четырем-пяти годам. Это пока
еще очень зыбкое «я». Лишь постепенно
первичное сознание бытия в мире
персонифицируется, то есть становится чувством
личного присутствия в мире. Под влиянием
элементарной жизненной практики,
манипуляций ребенка предметами — тех как
будто бессмысленных движений, которые
совершает малыш, хватаясь за что попало,—
происходит отграничение системы «я» от
системы «не-я». Личность осознает себя
в единстве с миром и в оппозиции к
нему. Словно из пеленок, из хаоса
впечатлений высвобождается индивидуальное «я».
Таким образом, процесс «индивидуации»
можно представить себе как некое
восхождение: психологически — от безличного
чувства бытия к самосознанию, нейрофи-
зиологически — от первичных функций
подкорковых образований к сложному и
согласованному функционированию подкорки и
коры.
Познай самого себя — этот древний
призыв своеобразно осуществляет каждый
из нас на пороге жизни.
4. «Я» И ЕГО ДВОЙНИК
Заметим, что при этом нарушается
функциональная симметрия мозга.
Подкорковые образования представляют собой
парные органы. Правый и левый
зрительные бугры в принципе тождественны: они
и построены одинаково, и функционируют
однотипно. Это же можно сказать о двух
половинках четверохолмия, правом и левом
бледном шаре и других ядрах подкорки.
Мозговых полушарий тоже два; однако
правое «поет» не в унисон с левым.
Мы коснулись темы, весьма живо
обсуждаемой в последние годы. Скажем о
ней два слова. Восемьдесят лет назад
было сделано важное открытие: обнаружено,
что центры речи у правшей (то есть у
большинства людей) располагаются только
в левом полушарии,- в правом их нет. У
левшей — наоборот. Так было выяснено, что
полушария, построенные как будто
одинаково, в функциональном отношении не
вполне симметричны: отправления более
низкого уровня (двигательные,
чувствительные и др.) представлены в обеих половинах,
зато высшие функции (речь, письмо, счет)
локализуются только на одной стороне.
Складывалось впечатление, что психикой в
узком смысле слова — мышлением —
ведает лишь одно полушарие, чаще всего
левое.
За минувшие 10—15 лет эта теория
сильно изменилась: все оказалось гораздо
сложней. Но главный тезис — что загадка
формирования речи и абстрактного
мышления скорее всего связана именно с этим
70
свойством мозга, с его асимметрией,—
остается незыблемым. Решающие данные
были получены после того, как удалось
произвести первые операции расщепления
мозолистого тела. Так называется
перемычка между полушариями; операция
предотвращает распространение судорожных
разрядов с одного полушария на другое у
больных с тяжелыми формами эпилепсии.
Блокировать связь можно и
нехирургическим путем. Так или иначе,
разъединенные половины мозга начинают
функционировать независимо друг от друга, и это
позволяет изучать каждое в отдельности.
Другой путь исследований — наблюдения
над больными с изолированными
поражениями правого и левого полушарий.
Оказалось, что образ
действительности, формируемый с одной стороны,
отличается от совокупной картины, которую
создают обе половины вместе. Другими
словами, левый образ отличается от
правого. «Я» правой половины имеет своего
двойника в левой, но поразительно, что они
не совпадают. Дело дошло до того, что
некоторые ученые, и притом весьма
авторитетные, заговорили о возможности
формирования (у людей с «расщепленным»
мозгом) двух независимых индивидуальных
сознаний. Две души в одной голове! Не
напоминает ли это нам известные случаи
раздвоения личности у психических
больных?
Сейчас уже стало почти тривиальным
представление о том, что левое
полушарие ответственно за отвлеченное, знаково-
символическое и в том числе вербальное
(речевое) мышление, в правом же по
преимуществу формируется мышление
образное, интуитивно-чувственное. Левое
главным образом анализирует; правое создает
синтетические, целостные образы. (Для
простоты изложения мы говорим здесь
только о правшах.) Но, конечно, не
следует думать, будто различия эти
абсолютны: правильнее будет говорить о
взаимодополнении при обеспечении той или иной
конкретной функции. Возьмем, к примеру,
речь. Хотя механизмы ее локализованы
слева, нельзя утверждать, что правое
полушарие не имеет к речевой деятельности
никакого отношения. Достаточно сказать, что,
например, музыкально-интонационная
сторона устной речи (ритмика, нюансировка
и мелодика фразы), как выяснилось,
обеспечены структурами правого полушария;
оно же участвует и в формировании
письменного языка.
Можно было бы привести другие
любопытные соображения, подсказанные
фактом функциональной асимметрии мозга.
Например, некоторые исследователи
предполагают (мы имеем в виду работы Н. Н.
Брагиной и Т. А. Доброхотовой), что
индивидуальное (психофизиологическое) время
человека должно обладать свойством энан-
тиоморфности, то есть признаками
«левого» и «правого». Время человека как бы
течет слева направо. Реальное физическое
время есть непрерывное превращение
будущего в прошлое. Аналогично этому
психофизиологическое время «перетекает» из
левого полушария, где формируется образ
будущего — предполагаемого,
ожидаемого, планируемого, в правое полушарие, в
котором отпечатывается образ прошлого —
пережитого, образ, насыщенный
конкретным чувственным содержанием. Будущее
время — «левое», прошлое — «правое».
Все это имеет непосредственное
отношение к нашему вопросу, ибо
окончательно сознание «я», как уже сказано,
складывается в коре больших полушарий.
Система «я» (противопоставляемая системе
«не-я») немыслима без индивидуального
пространства и времени и неотторжима от
механизмов вербального мышления. Мы
вправе предположить, что оба полушария
вносят свой, неодинаковый вклад в
формирование чувства личности. Левополушарное
«я» более абстрактное и в большей мере
устремленное в будущее: это «я»
надеющееся, прогнозирующее, рассчитывающее
наперед свои поступки и события
внешнего мира. Правополушарное «я» —
конкретно-чувственное самоотражение
индивидуума в мире, «я», богатое своим
прошлым. Но обе половины принадлежат
одному и тому же мозгу. Поэтому у нас все-
таки не два «я», а одно: личность — по
крайней мере у здорового человека —
всегда осознает себя единой, нераздельной и
непрерывной во времени.
5. СУЩЕСТВУЕТ ЛИ «Я»
У ЖИВОТНЫХ!
Возникновение двух функциональных
систем индивидуального сознания —
системы «я» и системы «не-я» — означает
колоссальный скачок на пути эволюции
психики. И конечно, не следует забывать,
что становление высших уровней «я» —
четкого сознания своего личного присутствия
в мире, понимания реальности других
личностей — есть в большей мере
результат социального развития человека. У детей,
выросших вне человеческого окружения,
чувство «я» оказывается почти не
выкристаллизованным из первичного чувства
бытия. По своему психическому облику они
гораздо больше походят на воспитавших
их зверей, чем на людей.
Тогда возникает вопрос:
существует ли чувство собственного «я» у животных?
Здесь мы вступаем в зыбкую область
гипотез. Поэтому ограничимся немногими
сугубо предварительными соображениями.
Возможность сознания (и
самосознания) хочется прежде всего поставить в связь
со степенью совершенства нервной
системы. Какого совершенства? Разумеется,
морфологического. Более совершенной
структурой мы привыкли считать более
сложную. Представим себе на минуту
человека, чья нервная система
представлена одним спинным мозгом. Такой «с пи нал ь-
71
ный» человек окажется абсолютно
беспомощным. В лучшем случае он будет
хаотически двигать конечностями. Но у муравья
нервная система еще примитивней: это
просто цепочка ганглиев. А между тем со
своей жалкой нервной организацией
муравей обнаруживает способность к
поразительно сложным формам поведения,
которые трудно свести к чисто инстинктивным,
автоматизированным актам.
Вправе ли мы отвергать у него какую
бы то ни было возможность хотя бы
примитивнейшего «самосознания»? Может быть,
правильнее говорить о различных типах или
уровнях субъективности, надстроенной в
одном случае на ганглионарную нервную
систему насекомых, в другом — на
центральную нервную систему позвоночных
животных, в третьем — на высоко
совершенную, снабженную развитым мозговым
плащом центральную нервную систему
человека?
Несколько более уверенно можно
говорить о филогенетических младших
братьях человека — высших животных.
В том, что первая ступень субъективности,
простейшее чувство бытия в мире, присуща
им, быть может, не в меньшей степени,
чем нам, сомневаться почти не
приходится. Хотя бы потому, что подкорковые
образования мозга развиты у них
достаточно хорошо. А самосознание? В последнее
время получены кое-какие данные о
функциональной асимметрии больших
полушарий у высших животных; есть какие-то
намеки на «праволапость» и «леволапость»
(аналогично праворукости и леворукости у
человека — наиболее очевидному
признаку мозговой асимметрии). Наблюдения над
животными заставляют предполагать, что у
них есть механизмы простейшего
выделения своей индивидуальности. Но
речевое мышление, этот продукт социального
бытия, у животных отсутствует. Этот порог
Непреодолим. И он дает нам право
утверждать, что «я» животного, если оно
существует, должно очень сильно отличаться
от человеческого «я».
ЧТО ЧИТАТЬ О ФИЗИОЛОГИИ СОЗНАНИЯ
И САМОСОЗНАНИЯ У ЧЕЛОВЕКА
Герцен А. А. Общая физиология души. Спб..
1890.
Дельгадо X. Мозг и сознание. М., 1971.
Спиркин А. Г. Сознание и самосознание, м.,
1972.
Брагина Н. Н., Доброхотова. Т. А.
Функциональная асимметрия мозга и индивидуальное
пространство и время человека.— Вопросы философии,
1978. № 3.
Б а х у р В. Т. К вопросу о «ейрофиэ но логически к
механизмах чувства собственного «я».— Вопросы
психологии, 1980, № 5.
Консультации
БЕТАИН И БЕТАНИН
В заметке про свеклу
(нв третьей странице обложки
впрельского номера за
прошлый год) упомянут бетвин,
благодаря которому свекла
обладает целебными свойствами.
Однако ■ литературе мне
попадалось другое нвзввние —
бетвнин. Может быть, это
разные вещества!
С. Харитонов,
Саратов
Бетаин и бетанин
действительно разные вещества,
хотя оба они обнаружены
в свекле и названы в ее честь:
латинское имя свеклы —
Beta vulgaris. Свекольный
бетаин (глицинбетаин), являясь
донором метильных групп,
способен регулировать обмен
жиров в организме и
приостанавливать развитие
атеросклероза. Он образуется в
корнеплоде из простейшей
алифатической аминокислоты гли ко
кола (глицина). А вот бетанин
к аминокислотам отношения
не имеет. Это красящее
вещество фиолетового цвета,
которое придает столовой
свекле ее характерную
окраску. Возможно, надо бы сказать
во множественном числе —
красящие вещества,
поскольку, вполне вероятно, это
несколько соединений из группы
антоцианов, однако состав
пока твердо не установлен. Зато
определенно известно, что
бетанина в столовой свекле
намного больше, чем бетаина:
если второго лишь 0,1—0,25 мг
на 100 г су ж ого вещества, то
первого — до 140 мг.
По-видимому, бетанин
также является
физиологически активным веществом,
хотя его действие на организм
человека изучено далеко не
достаточно. Имеются, в
частности, сведения о том, что
бетанин способен тормозить
развитие не ко то рыж опухолей
(см., например, «Каталог
мировой коллекции ВИР». Вып.
187, Л., 1976). Однако
рекомендовать его как лекарство
было бы, конечно,
преждевременным.
Между тем свекольный
бетаин достаточно давно и
успешно используется в
фармации — на его основе делают
препараты для лечения
некоторый желудочных
заболеваний. Так, ацидин-пепсин
(в Венгрии выпускается под
названием бетацид, в ЧССР —
аципепсол, в СФРЮ — пеп-
самин) содержит хлористую
соль бетаина и фермент
пепсин. Это лекарство применяют
при гастритах с пониженной
кислотностью, так как в
желудке из соли бетаина выделяется
необходимая в данном случае
соляная кислота.
72
Страницы истории
Дебют
Борис ВОЛОДИН
4
Думаете, Павлов с Афанасьевым
растаяли от присужденной награды? И от
отзыва академика Овсянникова, меж строк
которого виднелась протянутая учителева
рука?
Много ль надо! Получив желтенькую
кругляшку величиной с империал, либо еще
прежде вручения, подойти, улыбнуться,
подержаться за длань, поблагодарить,
спросить — не считает ли патрон
возможным представить работу Обществу
естествоиспытателей,— ах, как же, как же,
будет украшением и заседания, и «Трудов»,
издаваемых Обществом. Все как в басенках,
любимых с детства: забудем прошлое,
уставим общий лад, а там благосклонность
станет покровительством...
Черта с два! Ни Иван Петрович, ни
Михаил Иванович ту медаль с красивым
Гением, несущим лавровый венок
«Преуспевшему», вживе и в руках не держали:
не явились на акт за вручением. И целый
год не изволили обратиться к Филиппу
Васильевичу с просьбой о докладе. И
натурально, то Карл Федорович Кесслер,
председатель Общества естествоиспытателей, то
Андрей Николаевич Бекетов, декан
факультета, спрашивали — дескать, где это вы
удачнейших своих питомцев прячете? Что
ответить — в медики подались, другими
науками заняты?.. Словом, в январе 1В76-го
Филиппу Васильевичу пришлось открыть
заседание зоологической секции Общества
рефератом «серебряного» сочинения
лаборанта Великого и студента Лебедева «Об
отделении панкреатического сока», а коли
честнее — так о невозможности по
результатам, полученным авторами; ответить
на данный вопрос.
И на сей раз в зале очутились все
тогдашние физиологи
Медико-хирургической. Приват-доцент Ворошилов, чопорный
аккуратист, назначенный временно на
опустелую кафедру читать курс до
конкурса,— его-то Филипп Васильевич и
поддерживал на эту вакансию. Засим другой, более
надежный конкурент на вакантную
кафедру: приват-доцент князь Иван Романович
Тарханов (по-настоящему-то он Рамазович
и Тархан-Моуравов,— по слухам, потомок
какого-то знаменитого правителя). Вальяж-
Окончание. Начало в предыдущем номере.
ный красавец, глаза — маслины, вороная
шевелюра волной. Только что воротился в
родные пенаты после трехлетней
командировки — от Бернара, Шарко, Ранвье, Марея,
Гольца — воистину из всех столиц Европы.
А уж эрудит!
Ветеринарная кафедра особняком.
Барственный ироничный Устимович и — в
военных полукафтанах, словно к бою,— вся
его компания будущих докторов медицины:
Чирьев, Афанасьев, Павлов.
...Сообщение, для вящей скромности,
сделал Лебедев, и — скверно. Нервничал,
говорил лишнее, сбивался из-за
язвительных реплик. Из-за этого с непривычной
для себя быстротою поднялся Ворошилов.
Похвалил идею, воздал руководителю,
слегка посетовал, что опыты
немногочисленны, выразил пожелания на будущее.
Тут Павлов вскочил было, тряхнул
бородищей, ожег синим взглядом — сейчас
пойдет: замысел нелеп, исполнение дурно,
без хорошего метода нечего соваться. Но
его Афанасьев придержал. Пошептались, и
он сел, улыбающийся: победителям к лицу
быть великодушными.
Филипп Васильевич с
председательского места оборотился к ним: «Ну, а вы
отчего, господа, не спешите? Будем рады в
следующем заседании услышать, наконец, и
ваше сообщение».
И 28 февраля услышали. Даже не
одно — два: у господ соавторов возникли
расхождения. Часть результатов Павлов
считает ненадежными и не
заслуживающими обсуждения (целые опыты!). Но
Афанасьев не согласен, строит из них выводы
и намерен искать подтверждений таким-то
способом — прелюбопытная дискуссия.
Филипп Васильевич слово им предоставил
почти в самом начале, а свой собственный
доклад передвинул на седьмое место.
И, господи, каким прекрасным получилось
это заседание!
Изысканные выкладки Владимира
Николаевича Великого о ветвлении
электрического тока в мозжечке. Опыты доктора
Гиляревского — свидетельства отсутствия
сосудодвигательных центров в больших
полушариях, очень своевременные. И
остальное недурственно. И публики человек
шестьдесят — знали, что предстоит
большая физиологическая сенсация.
Час настал — взошел сам на кафедру.
— Сообщение наше, совместное с
господином Истоминым,— Филипп
Васильевич поклонился соавтору,—
посвящено исследованию образования мочевины
в работающих мышцах. Нами произведено
пятьдесят опытов на собаках с
соответствующим числом анализов количества
мочевины в крови, взятой до работы и
после нее. Анализы выполнялись Валерианом
Аркадьевичем, как известно, хорошо
владеющим нужными методиками. Подробное
изложение работы и относящиеся к ней
таблицы будут помещены в Бюллетене
Императорской Академии наук.
73
Сделал паузу. Посмотрел в глаза
коллегам: поняли, что работу считает
завершенной? Поняли.
— Суть нашего труда такова. До сих
пор на основании многочисленных
исследований считалось, что мочевина
количественно не увеличивается во время
работы мышц. Тем более, что при обычных
исследованиях над целым организмом
продукты распадения белков могли быть
отнесены на счет то одного, то другого
органа...
5
Никогда он так не жаждал
признания, как в этот вечер. Ни в одну его
работу не было прежде вложено столько
лихорадочной изобретательности и
отчаянного труда, взамен обычного неспешного
наблюдения. Еще в юности, в Дерпте,
учили его всматриваться в любой предмет,
стократ виденный, будто ничто в нем не
знакомо: свежий глаз — искусство
натуралиста! И сколько раз оно его
вознаграждало. К примеру, четыре года назад,
в Самаре, в экспедиции, предпринятой ради
затеянных Обществом работ по
искусственному разведению стерляди для пустеющих
рек, он ставил опыты со стерляжьей икрой
и обнаружил, что некоторые яйца почему-
то светлее и больше объемом и внутри у
них этакий черный поясок. Схватил лучшую
свою лупу и увидел как бы стволики с
почками. А в чистой воде икринки через
несколько часов лопнули и оттуда показались
целые колонии мелких, не более двух
миллиметров, животных. Паразиты,
похожие на гидроидов,— за этим классом ни-
Зданне Ветеринарного института
Медико-хирургической академии
чего подобного не водилось! Оборудовал
крошечный, три дюйма на четыре,
аквариум, населил его разной
микроскопической речной живностью, создал должную
среду. Удалось описать три стадии
развития. Только вот паразит остался
безымянным: самому изобретать нечто вроде «Сог-
dylophora Owsjannikowi» неловко, а другие
не догадались предложить. Газеты
открытие прославили: найдена причина, отчего
уловы падают! Другому такая находка —
счастье всей жизни, а ему она за спиной
обернулась в укоризну: вот оно, его
настоящее-то дело — стерлядка да икорка...
Но еще обиднее этих злопыхательств
были почти дружелюбные суждения, что
гистолог-то и эмбриолог он безупречный, но
ни одной собственной физиологической
идеи не родил, вкуса к хорошим
вивисекциям не проявил и его работа о
расположении сосудистого центра— вся на
методиках Дитмара и Циона. А ведь наука —
не сенат. Право на место в ней не
подтвердят ни должности, ни классный чин,
ни анненская лента, через левое плечо
под фрак надеваемая. Главное же —
разрослась нвука, и вправду на все тебя не
хватает. Оттого он и согласился пойти с
Менделеевым к графу Дмитрию
Андреевичу Толстому — министру, обер-прокурору
Синода и академическому президенту.
Поддакивал, что надо воротить Сеченова из
Одессы в Петербург, поделить предметы
университетской кафедры: Ивану
Михайловичу физиологию, ему, Овсянникову,—
гистологию.
74
Но при сем невыносимо жаждалось
доказать напоследок, что выбор его не
вынужденный, не от слабости, а разумный,
добровольный. Что мог и остаться, если
бы хотел. И что ничем не хуже того,
ныне отсутствующего вивисектора.
И вдруг — идея ошеломительного
живосечения: измерить с помощью
особенных снарядов процесс диссимиляции в
отдельно взятых работающих ногах.
Пригласить для сего Истомина, прозябающего
в неудачной службе,— он студентом еще
помогал Циону показывать на
изолированной печени, что синтез мочевины в ней и
происходит. Да использовать машинку
своего учителя Клода Бернара.
Милый учитель как-то при нем
осчастливил чрезвычайной радостью старца Ран-
шеваля, отставного военного врача,
который каждый полдень минута в минуту
приходил в лабораторию Коллеж де Франс
лишь ради трепетной надежды, что
гениальный мэтр доверит еще разик подержать
расширяющий рану крючок и к высокой
науке прибавится капелька его, раншевале-
вых, усердий. А тут его наградили большим
делом: крутить колесо, от которого через
привод вращалось другое, вроде
велосипедного, с педалями. Старик пыхтел не
столько от труда, как от волнения,— к
рычагам колеса были привязаны ноги
распластанной собаки: «Осторожнее, мсье Ран-
шеваль, они должны равномерно бежать,
а не дергаться!» А сам мэтр мучился из-
за канюли, которая в тот день все
грозила выскочить из лимфатического
протока,— они собирали оттекающую из
движущейся ноги лимфу.
Два учителя: И. Ф. Циои (слева)
и Ф. В. Овсянников
Такую же машину Истомин с
университетским механиком сделали
превосходно. Возни хватило, правда, со вторым
снарядом, который должен был, подобно
сердцу, поддавать кровь в работающие
ноги. Чтобы от других органов
мочевина не поступала, собаку надлежало в опыте
разрубить пополам, внутренности убрать и
мигом присоединить к сосудам задней
половины насос, дабы кровь непрерывно
прокачивалась через ноги, работающие
благодаря вращению машинки и во время
опыта, пожалуй, еще живущие сами по
себе. Да кровь надобно еще и подогревать,
поддерживать хотя бы приблизительно
постоянную температуру... Всем досталось —
и Истомину, и Великому, и служителю,
и механику, и ему самому, разумеется.
Однако надо было предвидеть
возражения. Первое, конечно, будет, что
движения мышц происходят без влияния нервных
возбуждений. Но коли уже набили руку, то
можно попытаться присоединять к своему
насосу не только лапы.
— Не довольствуясь этими
исследованиями,— повествовал с нарочитым
бесстрастием Филипп Васильевич,— мы
предприняли другой ряд опытов, много более
сложный, при котором движения мышц
совершались под влиянием нервного
возбуждения.
Теперь-то он позволил себе
улыбнуться и еще пожалел мысленно, что триумфа,
наверняка предстоявшего, не увидит милый
человек Иван Михайлович Сеченов — он же
на себе изучал, как изменяется в крови
75
количество мочевины при разном питании.
Если бы министерская телега катилась
побыстрей, то сегодня, закончив доклад,
можно было бы сесть с Иваном
Михайловичем рядышком и без слов, без жестов,
лишь про себя передать ему дело, зная,
что, законченное, оно само за себя сказало.
Он взял паузу. Длинную, очень
длинную, такую, чтобы главный сюрприз
прозвучал громом:
— Во втором ряду опытов мы,
напротив, удаляли на уровне тех же
поясничных позвонков не переднюю, а всю
заднюю половину животного со всеми
брюшными органами. Передняя же половина с
сердцем и легкими оставалась нетронутою,
Собаки были предварительно кураризиро-
ваны. Дыхание поддерживалось
нагнетанием воздуха в трахею, кровообращение —
биениями собственного сердца животного.
Некоторые собаки в подобных опытах жили
до тридцати минут, и, следовательно, при
этом имела место работа мышц.
Именно — мышцы сердца, хотя и с резкими
нарушениями, а также musculi intercostales
externi et intern i*, поскольку дыхательные
движения, обеспечиваемые этими
мышцами, сохранялись. И во всех этих опытах,
как и в предыдущих, сравнение анализов
указало увеличение мочевины в крови
относительно нормального уровня. '
Оглядел слушателей — ошеломлены!
Терапевт Чудновский поймал его взгляд и
поднял ладони в жесте молитвенного
восхищения. Бекетов тоже кивнул ободряюще.
Перевел взгляд на физиологов;
однако Тарханов почему-то смотрел себе под
ноги, Устимович — в сторону, Чирьев
шептался с Павловым, а у этого бурсака
глаза раскрыты широко, но будто бы в ужасе.
Что-то получилось не так.
Глянул на часы и, словно для
соблюдения регламента, прервал себя тремя
осторожными оборотами:
— К сожалению, во всех случаях
одинаковое отношение между
продолжительностью работы мышц и количеством
выделенной мочевины нам вывести не удалось.
Тем не менее результаты пятидесяти
опытов сходны по тенденции. Данные
химических исследований отдельно сообщит
господин Истомин, а сейчас, милостивые
государи, вам будет продемонстрирован
один из наших опытов...
6
После заседания, как только Иван
Петрович смог, наконец, подумать о
случившемся спокойно, у него и отпечатался
довольно обоснованный вывод, что тайные
мечтания о будущей профессуре теперь-то
наверняка сделались несбыточными. Во
всяком случае — надолго.
Ни горевать, ни сетовать, ни тем
более изобретать, как все поправить, он не
стал. А повторись все происшедшее
сначала, он, и заранее будущее зная, ничего
* Межреберных мышц, наружных и
внутренних.
76
бы не поменял. Вот разве только не стал
бы в перерыве, перед докладом
академика, брать папироску из кожаной
сигарочницы, любезно протянутой князем
Тархановым, да еще хвалить табак, что душист.
Приват-доцент тоненьким тенорком пел
хвалу его вы-сокой строгости, 66-личающей
нё-дюжинность таланта,— в довольно
чистой петербургской речи князя все-таки
проскакивали кавказские ударения.
Доверительно поведал, что Ворошилов твердо
решил уехать в Казань и профессор
Ковалевский, второй конкурент на вакансию,
обещал снять свою кандидатуру...
Но главное — Иван Петрович не дал
бы согласия идти к князю Ивану
Романовичу в ассистенты.
...А что только не успели они тогда
обсудить — за какие-то двадцать минут,
пока зала проветривалась, а коридор
наполнялся дымом. С полуфразы, с л ол ус
лова понимали друг друга. Почти
ровесники — три года разницы. Поклонники цио-
нова мастерства («Илья Фадеевич говорил
мне в Париже, что давно обещал вам это
место»), приверженцы одних идей.
Поговорили о панкреатической железе, конечно.
И о лености Устимовича — всем хорош,
да никуда не торопится. И о принципе
опыта без повреждений, чтобы процесс
предстал в натуре. Упомянута была и
встреча на Кавказе с Александром Дюма-
отцом, о коей в академии ходили
разные легенды,— писатель гостил у
Тархановых, когда приват-доценту было
двенадцать лет. Но, увы, колокольчик пресек
эту сладкую беседу.
Первые минуты Иван Петрович почти
не слушал академика — он был в
четырехкомнатном раю экспериментальной
медицины, что на Нижегородской улице,
мысленно трогал тамошние инструменты и
замечательный людвиговский кимограф
(кафедре Устимовича досталось только то, что
было отправлено Ционом на чердак). Даже
кое-что переставил, чтобы поудобнее
устроить свой будущий ассистентский
уголок. И к Филиппу Васильевичу он в те минуты
испытывал лишь чувство благодарности за
то, что его элегическое бормотание о
продуктах распадения белков, каковые при
обычных исследованиях невозможно
отнести за счет определенного органа, не
слишком отвлекало от такого приятного
времяпрепровождения.
И вдруг как обухом: «Мы
производили наши исследования над мышцами
задних конечностей собаки, предварительно
отрезав их от животного на уровне
поясничных позвонков, в аппарате, где они
двигались искусственно...»
Оцепенело дальше слушал:
«...Кровь... в arteria aorta... с помощью
особого нагревательного снаряда с
термометром...», «производились с теплым
препаратом и кровью при движении...
отдельно — при покое», «удаляли всю заднюю
половину...»
Оглянулся — врачи восхищены. Но
Тарханов смотрит в пол. Шепнул Чирьеву,
сидевшему обок: «Неужели не понимает,
что это уже мочевина трупа?» Сергей
Иванович зло хмыкнул: «Вот и скажите!»
И когда после демонстрации опыта
Иван Петрович поднялся, Тарханов
замахал ему ладонью: «Не надо! Сядьте!»
Не сел.
...В протоколе заседания
зоологической секции Санкт-Петербургского
Общества естествоиспытателей, имевшего быть
28 февраля 1876 года, сообщениям Ивана
Петровича и его соавтора отведено
полторы строки: «Павлов и Афанасьев говорили
о своих исследованиях над поджелудочной
железой». Докладу доктора
Гиляровского — строк пятьдесят, реферату
Великого — пять страниц, а выступлений по
докладу Овсянникова нет вовсе. Они
очутились в протоколе другого заседания,
следующего, будто были произнесены не
тотчас, а после сообщения Истомина,
завершенного так: «При определении
мочевины в крови я был поражен
несоответствием количества работы, производимой
мышцей, с количеством мочевины,
выделенной в одинаковое время». После чего
следует: «На это сообщение возражали
г. г. Афанасьев, Тарханов, Павлов».
Протоколы — документ печатный,
однако Иван Петрович, которому его
феноменальная память ни разу не отказала за
всю восьмидесятишестилетнюю жизнь,
рассказывал ученикам, что выскочил сразу
после демонстрации эксперимента — первым,
прямо к машинке с собачьими ногами, и,
к ужасу аудитории, назвал опыт академика
дурацким:
— При чем же тут работа, когда лапы
отрезаны и вяртятся пассивно?! — От
неистовства у него выскочило рязанское
«вяртятся».
И услышал ласковый тенорок своего
нового, час назад приобретенного патрона:
— Да-ра-гой господин Павлов, можно
ли так неуважительно о сложнейшей
работе старшего коллеги? Бесспорно, в
подобных опытах многое способно вызвать
возражения. И все же нельзя не признать, что
известная степень работы мышц в опыте
нашего! дорогого! Филиппа! Васильевича!
i была! Ибо не только активные движения
, мускулатуры, но также и пассивные пред-
> ставляют собой... И хотя, конечно же, обмен
\ белка при пассивных движениях не тот,
i но все-таки...
А дальше, кажется, про установку
L Людвига и Шмидта для анализа обмена
i газов в изолированной мышце,— «если па-
i мять мне не изменяет, «Труды Лейпциг-
> ского физиологического института», том
: за 1868 год, страница первая»,— а также
> о Сальвиоли, показавшем способность изо-
i лированнои почки сохранять основные
> функции,— «те же труды, год 1874-й».
Беда была в том, что Иван Петрович
и ни разу еще не бывал на Кавказе. И не
мелькнуло у него догадки, что в Иване
Романовиче действует с молоком матери
впитанный рефлекс охранения седин
старейшины от поругания. Что князь грудью своей
прикрыл высокочтимого учителя,
духовного наставника их обоих и многих
других. Оттого-то после заседания Иван
Петрович и сказал Ивану Романовичу, что готов
служить науке, но не «лицам».
— И с теми, кто служит лицам,
никаких дел у меня нет и не будет, честь
имею кланяться!
7
Без места он не остался. Чирьев в
апреле защитил диссертацию и тотчас был
откомандирован за границу к Людвигу,
Марею и прочим. Вознаграждение на
ветеринарной кафедре такое же: триста в год.
Комнатки темней и поменьше, приборы
похуже — да уж привык к ним. Зато никто
не мешает. Константин Николаевич Усти-
мович явится к самому началу очередной
лекции — если не опоздает, озарит светской
улыбкой: «Ах, Иван Петрович, все у вас
всегда готово!» А господин ассистент
только что в мыле прибежал из акушерской
клиники или из детской, и все у него готово
только потому, что из квартиры на
Васильевском острове, где жил с братом, в шесть
утра выскочил и весь маршрут — с двумя
переходами Невы по льду — рысью.
Озябнуть некогда, лишь бы до клиники
все сделать, чтоб на последнюю минуту
осталось только для патрона собаку из
собачника привести либо прихватить лягушку
из бочки, что стоит в лаборатории
Тарханова. Зато отчитает Устимович свое — и
в клуб. И ты сам всему хозяин.
...Ровно год спустя Иван Петрович
представил Обществу естествоиспытателей
два новых своих сообщения об опытах,
сделанных минувшей осенью и зимой.
Полстранички, отведенные каждому из них в
печатном отчете, и состоявшееся наконец
избрание Ивана Петровича в члены-сотрудники
свидетельствовали, что Филипп Васильевич
вновь решил зла не помнить. Однако свое
сообщение студент Павлов предварил
фразой, которая прозвучала бы значительно —
если бы только на нее обратили внимание:
«Мы надеемся,— сказал он,— что
сообщаемое говорит само за себя благодаря
своему многообещающему значению».
И далее пошел повествовать об опытах,
в коих изучал механизм приспособления
кровяного давление к водной нагрузке.
Главные опыты он поставил по
необычайно простой и, право, остроумной
методе, без всякого кураре. Он приучил
подопытную собаку спокойно, чуть ли не с
радостью переносить неприятные
манипуляции: выдрессировал ее тем, что в клетке
заставлял изрядно попоститься, а во время
опыта кормил. И дворняга нетерпеливо
ждала — когда же ее, наконец, приведут
на поводке в лабораторию. Она сама вспры-
77
гивала на доску операционного стола.
Терпела привязывание, разрез артерии и боль
от трубки, вставленной в сосуд, потому
что знала: ей сейчас поставят мясную
похлебку, да еще и обласкают. И оттого не
давала в эксперименте никаких
посторонних реакций, из-за которых давление у
животных скачет бесконтрольно.
Профессор Устимович подтвердил,
что он сам сему свидетель. Опыт сочли
изящным. Первую громкую фразу, как
всякие вступления, никто не запомнил.
Никто не усмотрел вызова, бросаемого
всей тогдашней практике разрушительного
эксперимента.
Вызов был услышан месяц спустя,
когда в майском номере
«Военно-медицинского журнала» за 1877 год состоялся,
наконец, печатный дебют Ивана Петровича:
статья в полтора листа «О сосудистых
центрах в спинном мозгу». Ее название
возвещало всякому сведущему, что оспаривается
теория академика Овсянникова о
единственности центра, точное расположение
которого Филипп Васильевич установил.
Статья была помещена в разделе, в
том году и учрежденном в журнале для
обзоров новейших проблем медицинской
науки. Каждый такой обзор состоял из
нескольких глав и печатался обычно в двух
номерах. Обзор Ивана Петровича был по
счету третьим, и над ним сначала стояло
заглавие «Важнейшие работы по
иннервации сосудов и кровообращению вообще»
и лишь затем подзаголовок «I. О
сосудистых центрах в спинном мозгу». Видимо,
продолжение должно было последовать
в июньском номере.
Но продолжения не последовало.
Писанная бисерным почерком тетрадь
Ивана Петровича с конспектами множества
немецких и французских работ «по
кровообращению вообще» и сохранившиеся
черновики говорят, что труд был долгим:
не один, верно, месяц. Мог ли он приняться
за него в ущерб уже начатым изысканиям,
без определенной надежды, что сочинение
увидит свет?
Мир был тесен. Редакция обреталась
в домашних апартаментах главного
военно-медицинского инспектора Козлова на
Конногвардейском бульваре. Ближние
авторы, советчики и рекомендатели — в
Медико-хирургической академии. Страсти еще
не остыли, симпатии и антипатии не
переменились. Устимовичу все недосуг было
разобрать работы Овсянникова, да и
хлопот не оберешься. А у Ивана Петровича
и пыл, и свои идеи.
В них, в своих идеях, и была причина
того, что статья не пришлась по вкусу ни
противникам, ни сторонникам Филиппа
Васильевича, ибо не о счетах меж ними думал
Иван Петрович, а о физиологии.
Он не ставил под сомнение точность
овсянниковской работы: строго
локализованное близ четверохолмия скопление
клеток, разрушение которых включало сосудо-
двигат.ельные рефлексы, было
реальностью. Он препарировал метод — тот
«отрицательный опыт», на основе которого
делался вывод о единственности этого
центра. Причем стократ важнее вопроса,
уникален центр или есть кроме него и
другие, был для него именно принцип
постановки эксперимента и еще выше — то,
что принцип создавало: образ научной
мысли. Так уж Иван Петрович был устроен,
что ему по каждому поводу надо было
сформулировать свое «верую», а потом
еще и проверить, истинно ли оно. И начало
статьи звучало у него так: «...Естественные
науки — лучшая прикладная логика, где
правильность умственных процессов
санкционируется получением таких результатов,
которые дают возможность предсказывать
явления несомненным безошибочным
образом».
Редактору «Военно-медицинского
журнала» Николаю Илларионовичу
Козлову некогда было проходиться
карандашом по статье. Поблагодарим судьбу за
это, ибо в живой словесности 28-летнего
Павлова по сей час слышна та страсть, с
которой он осмыслял свое дело:
«То обстоятельство, что наука так
строго обходится с массами доводов,
говорит только в ее пользу: значит, она не
имеет надобности хвататься за первый
подвернувшийся благоприятный факт,
значит, она надеется, действительно,
утвердиться на незыблемом. Не думай, что
упавшие «истины», отставленные в сторону
доводы — пропащий труд. Если это плод
добросовестного исследования, то в них
непременно содержится часть истины, и она
будет выделена. А чем дольше и упорнее
держалось ложное представление, тем
большая победа одержана, тем освещен
более обширный и более таинственный
отдел явлений природы... Чем дольше
держались ошибки, тем перед более мудрой
загадкой стояла наука. И поправка этой
ошибки есть шаг к решению этой загадки».
Кстати, в той статье Иван Петрович
высказал блестящую догадку, что в
нервном аппарате существует иерархия
управляющих систем, которую невозможно
выявить приемами разрушительной
вивисекции,— лишь спустя сто лет догадка будет
подтверждена!
Университетские коллеги,
несомненно, усмотрели в статье попытку всех
поучать, плод дурного воспитания, молоко,
не обсохшее на губах несносного «вечного
студента», который без году неделя в
физиологии, а пытается бросить тень на труд
своего недавнего учителя, гордость
российской науки. Нашлись, видимо,
авторитетные уста, сказавшие Козлову веские
слова.
А Иван Петрович тем временем на
деньги, полученные за ассистентскую
службу, отправился в Бреславль к Рудольфу Гей-
денгайну. С поездки этой началась новая
глава его жизни, причем некоторые собы-
78
тия оказались неожиданными для
петербургских коллег, ибо в знаменитом пфлю-
геровском «Архиве общей физиологии
человека и животных» за следующий, 1878 год
вдруг оказались опубликованы четыре статьи
«И. Павлова из Санкт-Петербурга».
Первая — об исследованиях, которые
Иван Петрович выполнил за два месяца
у Гейденгайна. Здесь, впрочем, ничего
удивительного не было. Но остальные три —
о работах, доложенных в Петербурге еще
прежде поездки: о тех, которым в Трудах
Общества естествоиспытателей было
отведено на каждую от полутора до
пятнадцати строк.
Да полно, что за счеты!
Книги
Кухня
Стагирита
В. П. Визги н.
Генезис n структура кмлмтвтмвмз-
ма Аристотеле. М.: Наука,
1982. 429 с.
Долгое время
считалось, что лишь преодоление
Аристотеля создало
возможность появления науки
нового времени. Однако сегодня
интерес к Аристотелю
неожиданно стал возрождаться, и это
явление тесно связано с
происходящим сейчас процессом
методологизации науки —
стремлением выяснить ее
основания, ее фундамент. И вот
выясняется, что
исследовательская программа,
разработанная Аристотелем, органически
входит в современную науку,
а осознание аристотелевых
принципов объяснения
явлений природы помогает понять
современные возможности
стратегии научного поиска.
Автор книги не ставит
себе целью спроектировать
великого философа из Стагиры
на современность. Историк
науки В. П. Визги н
рассматривает Аристотеля
исторически, как противника Платона
и Демокрита.
С именем Аристотеля
связана первая
антиредукционистская
исследовательская программа. И Платон,
и Демокрит предложили
(каждый свою) программу
редукции, сведения свойств вещей
к свойствам составляющих их
структурных первоэлементов.
Но ни идеальные
геометрические тела Платона, ни атомы
Демокрита с их крючочками-
связями не обладают теми
качествами, которыми обладает
реальное вещество.
Как может возникнуть
новое качество из того, что
этим качеством не обладало?
Именно такой вопрос ставит
ь.п. визгин
ч~ "^Генезис
и
структура
квалитативизма
Аристотеля
е/\з
Г\ /V
Аристотель и требует отказа
от редукции физических
свойств к математическим
структурам. Он впервые
систематически начинает
употреблять качественные описания.
Отсюда и предлагаемое
автором книги определение
философии Аристотеля: квалн-
тативизм.
Слово вроде бы уж
очень нерусское, но что здесь
придумаешь — «качествен-
ничество», что ли? А вместе
с тем именно в качественном
подходе — огромное уважение
Аристотеля к эмпирии, к ее
научной организованности.
Возникает логика качественных
описаний (Аристотель недаром
стал основателем логики
силлогизмов). Через качества
описываются разные превращения
вещей: генезис (возникновение
качественно новой вещи), мик-
сис (смешение веществ и
возникновение новых свойств).
Наконец, элементарные качества
выступают у Аристотеля как
самостоятельно существующие
начала всех вещей. Именно
качества позволяют жестко
классифицировать явления.
В этих исходных
положениях Аристотеля —
будущие химия и биология, еще
не вышедшие на уровень
исследования молекулярных
механизмов, то есть не
обратившиеся еще к программам
Платона и Демокрита. Но
обязательно ли такое обращение
должно вести к разрыву с
программой Аристотеля? Может
быть, науке не хватает именно
синтеза всех трех программ?
Квалитативизм
Аристотеля — это еще и
представление о том, что есть знание,
о том, как чувственное
восприятие качеств единичного
оказывается «толчком к
знанию, которое есть мышление
об общем».
Очень сложно
отношение между качеством и
формой, ибо с этой проблемой
тесно связаны мировоззренческие
установки Аристотеля и
совсем близко от нее находится
вопрос о существенных
качествах, необходимо
связанных с сущностью предмета.
Наконец, важнейшее
место в книге занимает
проблема качественного
изменения. Именно возможность
описания таких процессов и
решает успех аристотелевского
подхода в научных
исследованиях. «Хорошее»
(прогрессивное?) изменение Аристотель
называет пепсисом, который
есть актуализация
возможностей данного тела,
«приготовления» из него
завершенной вещи. Надо отдать
должное В. П. Визгину, увидевшему
заключенный в понятии пепси-
са образ кухни. Качественное
изменение оказывается по
Аристотелю процессом
«варки» — приготовления пищи.
Это не просто эффектная
метафора, это точное
определение основного
представления аристотелианства о
качественных изменениях
вещей. Физико-химический
Космос мыслится им как
обобщенная кухня, где кипятятся,
жарятся, варятся и пекутся
вещества и предметы, чтобы в
результате они могли
приобрести новые качества.
Мир — это кухня. Вот
самое емкое выражение сути
аристотелевского
представления о мире. Об этом
представлении можно узнать
довольно много, если прочесть
книгу «Генезис и структура
квалитативизма Аристотеля»,
преодолев немалые
технические трудности, вызванные
сложностью и непривычностью
предмета.
Ю. А. ШРЕЙДЕР
79
Учитесь переводить
Эсперанто —
для химиков.
Краткие итоги
Печатавшийся в прошлом году, в
номерах с седьмого по десятый, экспресс-
курс эсперанто вызвал, судя ло письмам,
немалый интерес у читателей; во всяком
случае, откликов было очень много. Одних
лишь зачетных работ пришло более
четырехсот. А опыт подсказывает, что далеко
не все читатели, выполняющие то или
иное задание, присылают свои работы в
редакцию...
Сейчас — краткие итоги. По просьбе
редакции, их подводят преподаватель
эсперанто И. ГОНЧАРОВА, принимавшая
энергичное участие в проверке зачетных
заданий, и кандидат химических нвук
А. ГОНЧАРОВ, председатель
научно-технической комиссии Ассоциации советских
эсперантистов.
«Очень хотелось бы прочитать в
журнале обзор писем-откликов и узнать,
каков общий уровень успехов в изучении
международного языка» — так написал
в редакцию Ю. В. Шевченко из Киева.
Сразу же скажем, что общий уровень
высокий. Если прибегать к школьной
терминологии, то учащиеся показали
стопроцентную успеваемость: не было повода
поставить хоть кому-то
неудовлетворительную оценку. Все работы зачтены, всем,
кто трудился над ними,— большое
спасибо.
К сожалению, сделать какой-либо
статистический анализ оказалось
невозможно, поскольку далеко не все сообщили,
чем они занимаются, сколько им лет, какая
у них специальность. Известно, впрочем,
что среди тех, кто прислал отклики и
зачетные задания, есть научные работники,
инженеры, врачи, много студентов и
несколько десятков
школьников-старшеклассников. География самая широкая — от
Бреста до Владивостока. Есть и письма
из-за рубежа, в частности из Болгарии,
Югославии, Италии, США, Великобритании.
Некоторые из них содержат просьбу об
использовании курса «Эсперанто — для
химиков» при подготовке аналогичных
курсов в своих, национальных изданиях —
и не только для химиков. И в очень
многих письмах — благодарность автору
Б. Г. Колкеру за оригинальную и простую
методику, за удачный подбор текстов
и за комментарии, которые, по мнению
Е. Г. Анцуповой из гор. Учалы Башкирской
АССР, давали дополнительный импульс
к учебе.
А еще читатели отмечают, что все
оказалось правдой: язык — доступный,
красивый, с богатыми возможностями; тексты
для перевода — понятные; зачетное
задание — несложное. Иностранные языки
после эсперанто и вправду кажутся не такими
трудными. «Теперь мне стало гораздо
интереснее на уроках английского язы-
'ка»,— пишет студент А. Збирник из
Ворошиловграда.
И лишь один читатель
неудовлетворен, но на свой лад. Инженер В. И. Незо-
вибатько (тоже из Ворошиловграда) пишет:
«Следовало бы добавить к курсу сведения
об употреблении...»— н далее список
частных вопросов грамматики эсперанто.
Что ж, такое недовольство свидетельствует
о стремлении не бросать начатое. «Ni
volas lerni plu!» — сообщают супруги
Смирновы из Ленинграда, что, как известно
многим читателям «Химии и жизни»,
означает: «Хотим учиться дальше!»
Среди предложений — дать
грамматическое приложение к курсу,
напечатать краткие словари не только по химии,
но и по близким к ней наукам (физике,
математике, биологии, медицине и т. п.).
Научный сотрудник из Москвы С. Н. Золин
считает, что надо печатать на эсперанто
всевозможные справочные данные, и
предлагает разработанную им миниатюрную
таблицу на эсперанто с переводными
коэффициентами основных физических
единиц, имеющих хождение в разных
областях науки и техники. Есть пожелание
печатать на эсперанто научную фантастику
(Ю. В. Тендельманг, Волгоград) и вообще
различные тексты для практики (И. Н.
Арканов, Ленинград), поскольку литературу
на эсперанто найти непросто.
Вообще за публикацию хотя бы
кратких сообщений на эсперанто (не
только в «Химии и жизни») ратуют
многие; более скромная просьба — давать
рефераты статей или по меньшей мере
оглавление. В. К Лаврентьев из Ярославля
желал бы получать еженедельную газету
на эсперанто, пусть и небольшого фор-
80
мата, но обязательно издаваемую в
Советском Союзе. А москвичка Т. В. Смолина
рассматривает вопрос во всемирном
масштабе: «Если бы каждый, кто сдает статьи
в научную печать, излагал их также на
эсперанто, то через несколько лет не
осталось бы научных сотрудников, не
владеющих эсперанто; каждый журнал печатался
бы в двух вариантах — на своем языке
и на международном. И проблема языка
была бы решена...»
Ну, до решения языковой проблемы
еще далеко. А пока вернемся к
журнальному курсу и продолжим разговор о
зачетных работах.
Первое задание, как вы помните,
обязательное: перевод текста. Первые
полтораста работ оказались настолько
хорошими, что проверяющим почти нечего
было исправлять. Забыв уже, как учились
сами, проверяющие не без гордости
думали, что, должно быть, эсперанто и
впрямь очень легкий язык. Однако потом
все пришло в норму: появились и ошибки.
Не столько, конечно, сколько делают
изучающие английский или французский,
но все-таки...
В общем, большинство читателей
справились с первым заданием как
минимум на твердую четверку. А были и такие,
для которых и пятерка оказалось бы
недостаточным баллом.
Сейчас вам предлагается образец
перевода для самопроверки. Сравните его
с оригиналом A982, № 10, с. 75) и с вашим
собственным переводом (независимо от
того, прислали вы его в редакцию для
проверки или нет). Имейте в виду, что наш
перевод не эталонный, что возможны,
как и во всяком переводе, разнообразные
варианты, лишь бы, во-первых, не терялся
смысл оригинала и, во-вторых, соблюдались
нормы русского языка. Итак:
ПРЕИМУЩЕСТВА
КЕРАМИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
Керамические материалы благодаря
своим высоким характеристикам найдут,
возможно, применение в производстве
двигателей, топливных элементов, бытовых
приборов и других изделий.
Керамика, например карбид и нитрид
кремния, уже привлекла внимание своей
надежностью при высоких температурах.
Сплавы, используемые в настоящее время
в турбинных двигателях, теряют прочность
и подвергаются окислительной коррозии,
когда температура превышает 1035° С. Но
такие тепловые двигатели, как дизельные
и газотурбинные, эффективнее преобразуют
энергию топлива в механическую работу
при более высокой температуре. Например,
если температуру на входе увеличить до
1400° С по сравнению с нынешними 900° С,
то удалось бы достичь сокращения
расхода топлива иа 30 процентов.
Таким образом, благодаря
использованию керамических материалов можно
будет во многих случаях уменьшить
потребление топлива.
Применение керамических деталей
с повышенным сопротивлением коррозии
может привести к созданию двигателей,
способных работать иа многих видах
топлива.
Преимущество керамических
материалов заключается в их способности
выдерживать очень высокие температуры, а ведь чем
выше температура, тем полнее сгорает
топливо и при его сгорании образуется меньше
веществ, загрязняющих окружающую среду.
Самым главным препятствием иа пути
широкого применения керамических деталей
остается высокая стоимость керамики. Хотя
сырье для ее изготовления стоит
относительно дешево, производство деталей из
керамики обходится дороже, чем из металлов.
Поэтому необходимо, чтобы ученые и далее
изучали эту проблему, стараясь изменить
нынешнее положение.
О втором, необязательном задании
(написать короткий рассказ на свободную
тему или реферат статьи) говорить
труднее — уже по той причине, что оно
необязательное и поэтому его выполнили далеко
не все, а лишь каждый четвертый. К тому
же работы трудно сопоставлять:
некоторые заключаются в нескольких строчках,
не всегда даже грамотных, другие
представляют собою квалифицированные
рефераты научных статей, хоть помещай
в реферативный сборник—если б он
существовал. Есть даже рассказ на хорошем
эсперанто (Г. Ф. Шориков, Новокуйбы-
шевск), перевод песни (студент Э. Ахметзя-
нов, Казань), стихи (москвич Мельников),
эсперанто-версия отрывка из «Слова о
полку Игореве» (А. А. Рябов, гор. Красногорск
Московской обл.)...
Как бы то ни было, все работы —
короткие и длинные, удачные и не
совсем — все они свидетельствуют об усердии
авторов и искреннем их желании постичь
язык. Честь и хвала им за это.
Вот, собственно, и все. Поблагодарив
еще раз читателей, приславших в «Химию
и жизнь» отклики и задания, сообщим
напоследок несколько новостей. Вышел
стотысячным тиражом зсперанто-русский
словарь Е. А. Бокарева (М.: Русский язык,
1982); возможно, что тираж еще не
распродан. Издательство АПН выпустило на
эсперанто брошюру «Защитить мир,
предотвратить ядерную войну». Университет
дружбы народов им. Патриса Лумумбы
издал учебное пособие «Основы
интерлингвистики». Тартуский университет
объявил о ежегодном выпуске сборников
статей по интерлингвистике, и первый сборник
уже увидел свет.
81
.«•AMI"; <.Ъ
Вещи и вещества
Дырка, обитая
бронзой
Сравнительно недавно при рытье
котлована для московского универмага
«Детский мир» строители нашли груды
специально обожженного древесного
угля — классического топлива для
металлургии дококсовых времен. Это значило,
что здесь когда-то был крупный центр
литейного производства.
Неудивительно — рядом Пушечная улица, а улицы
старой Москвы назывались достаточно
красноречиво. Кузнецкий мост, например, или
Сыромятники. Кузнецкий мост, кстати, рядом.
Увидеть, каким был главный арсенал
Московской Руси, можно в Музее истории
и реконструкции Москвы, на акварели
А. М. Васнецова «Пушечно-литейный двор
в XV! в.». Писано в 1918 году, однако
фантазия художника основывалась на
кропотливой работе со старыми планами и
документами.
«ДВОР, ЧТО ПУШЕЧНЫМ
ПРОЗВАЛИ»
Пушечный двор, основанный в самом
конце XV в., не был, как известно, первым
государственным пушечно-литейным
заводом в Москве. До него была Пушечная
изба, поставленная в 1479 г. у «трех мостов
из Фроловских (Спасских) ворот в Кнтай-
город», то есть в непосредственной
близости от Кремля. Для литья пушек по
итальянским образцам был выписан из
Венеции механик, инженер и архитектор
Аристотель Фиорованти. Два его
детища'— Успенский собор Кремля и
Пушечная изба (собор и изба!) — остались в
истории нашего государства.
Как выглядела Пушечная изба,
сказать трудно — не сохранилось не только
изображений, но и описаний, достаточно
подробных. Да и 'просуществовала она
всего десять лет — до первого большого
пожара. Но это не смогло задержать
развития русской артиллерии:
производство пушек вскоре было налажено на новом
Пушечном дворе, вынесенном за пределы
Китай-города. Возможно, в этом (уже тог-
82
да!) проявилось стремление относить
промышленные предприятия подальше от
жилых массивов?
Однако сами пушкари-литейщики
(литцы, как тогда говорили) ставили свои
дома поближе к месту работы. На берегу
реки Неглинки появилась пушкарская
слобода, а по-соседству с ней и кузнецкая,
жители которой делали нужный при литье
и доводке литых пушек инструмент.
Большое круглое здание с высокой
конусообразной крышей в центре акварели
Васнецова — амбар с плавильными печами.
Историки считают, что таких амбаров было
два. Художник же изобразил только один.
Почему? Несомненно, все, что касалось
Пушечного двора, следовало хранить в
секрете от иностранных «гостей» и
путешественников. Их записки и планы,
безусловно, были важным источником военной
информации в те неспешные времена.
По прошествии веков эти самые
записки стали документами истории. Можно
предполагать, что А. М. Васнецов
пользовался планом Москвы 1610 г. Не потому
ли изображен один плавильный амбар?
А может, все дело в композиции —
художник всегда остается художником.
Пушкари числились служилыми
людьми, подчинялись Пушкарскому
приказу. Служба эта была наследственной,
известны целые династии мастеров. Уже
в 1483 г. появляются в документах имена
московских пушкарей Якова Булгака и Ми-
кулы Кречетника. Интересно, что маетер-
литец в XV! веке был не только
конструктором и изготовителем своих орудий, но
и артиллеристом. Во время похода русской
армии на Казань в 1506 г. вместе с войсками
были посланы несколько русских и
иноземных специалистов. Разбитое под Казанью
войско потеряло пушки и припасы. Один
из пушкарей: с риском для жизни спас
свои пушки, на что великий князь
Василий !!! гневно сказал ему: «Ты берег
наряд, а не берег себя... Знай же, что люди
искусные мне дороже пушек. Я ни во что
не ставлю потерю их, лишь бы у меня
остались люди, умеющие лить пушки и
обходиться с ними»...
Мастера-оружейники высоко
ценились на Руси и в более поздние времена.
Хотя первоначально они делали...
тюфяки — самые первые русские орудия
назывались тюфяками. Название пошло от
турецкого слова «туфенк», означающего
ружье. Стволы тюфяков склепывали из
кованых полос железа, соединяемых
железными обручами примерно так, как
бочонки. Такие пушки нередко разрывались,
не выдержав давления пороховых газов.
Начиная с XV! в. стволы пушек стали
отливать из бронзы. Как колокола,
которыми Русь славилась издавна. Технику литья
i в значительной мере заимствовали у ко-
l локольных мастеров.
Для тех, кому некогда вникать в тон-
i кости литейного дела, приведем краткий
старинный рецепт: «Возьми дырку, обей
ее бронзой, и ты получишь пушку». Этот
рецепт может показаться шуткой, но, как
и во всякой шутке, здесь есть доля истины...
И ЛИТЦЫ, И ИСПЫТАТЕЛИ
Как и колокола, пушки в XV! в.
отливали по глиняным моделям. Суть метода
описана в «Химии и жизни» A982, № 9),
в статье о колоколах. Для оружейников
очень важна была модель дырки:
стержень, обмотанный веревкой и
обмазанный глиной. Его устанавливали по центру
глиняного же кожуха, скрепленного
обручами. Диаметр стержня и определял
калибр орудия, соотношение диаметров
«дырки» и кожуха — прочность ствола.
К пушечной бронзе предъявлялись
несколько иные требования, чем к
колокольной. В ней искали сочетание
достаточно высокой твердости с необходимой
вязкостью. Сопротивление износу,
максимальная плотность литья (отсутствие скрытых
дефектов), стойкость против коррозии —
вещи само собой разумеющиеся, но не
очень-то легко достижимые. Русские
литцы нашли оптимальное соотношение
металлов: 89—91 % меди и 9—11 % олова.
(В колокольной бронзе олова больше,
в среднем 20%.)
Плавили пушечную бронзу в
открытых пламенных печах, которые топили
обожженным древесным углем.
Расплавленный металл перемешивали деревянной
мешалкой и, когда его температура
достигала 1100—1150°С, тонкой струйкой
заливали в форму — дырка обрастала бронзой.
Вот мы говорим о градусах,
процентах, но эти «премудрости» литцам
были незнакомы. В работе они опирались
на собственный опыт и наблюдательность.
Понятно, что у каждого мастера были свои
производственные секреты, но известно,
что наиболее важные отливки велись
коллективно. Значит, литцы могли перенять
друг у друга приемы работы. Естественно,
были у мастеров и подмастерья, ученики,
преемники.
Индивидуальность мастера
проявлялась в основном не в работе с металлом,
а на более ранней стадии формовки
модели. Старинные мастера не знали
стандарта. Никогда они не повторяли не только
чужих моделей, но и своих, за
исключением редких случаев, когда нужно было
восстановить потерянное в бою орудие.
Обычно отливки отличались друг от друга
не только внешним убранством —
практически все их технические и боевые
характеристики зависели от воли и знаний
мастера. По собственному усмотрению
он назначал длину, толщину, калибр
орудия, наружные очертания и, конечно,
украшения. Припасы для таких орудий тоже,
естественно, были строго
индивидуальными. Хорошо это или плохо, не нам судить.
С одной стороны, унификация, взаимозаме-
83
•„»r^'
Акварель А. М. Васнецова
сПушечно-литейный двор в XVI в.»
A918 г.)
н я ем ость деталей, возможность
фабриковать единые для всех орудий заряды —
это благо и для промышленности, и для
артиллеристов. Но, с другой стороны,
старинные пушки вряд ли при этом стали бы
достоянием музеев, свидетельством
таланта, предметами материальной культуры...
Об этом особый разговор — чуть позже.
Литцам приходилось быть и первыми
испытателями своих пушек. В XV—XV! вв.
пробу стрельбой проводил сам мастер,
и это было суровой проверкой
конструкторского и литейного мастерства. В
царствование Ивана Грозного пушкарь
Николай Немчин погиб при разрыве ствола
орудия — пушечных дел мастера головой
отвечали за качество работы. А брак
при отливке пушек был неизбежен. Чаще
всего из-за перекоса стержня в кожухе,
при литье толщина ствола была не совсем
одинакова. Сохранился указ Петра ! по
этому поводу: «А буде маетеры (...) учнут
пушки лить опять кривороты и со всякими
охулками, худые и к делу не годны (...)
быть из них кому повешену»... Так-то.
В царствование Петра I вводится
регламентация полковых пушек. "Начиная
работу, пушкари прежде всего должны
были составить смету и пояснительную
записку к ней, «сказку» (почти до конца
XIX века у этого слова был особый —
канцелярский смысл, вспомните
«ревизскую сказку» в «Мертвых душах»).
«Сказку» составляли на все припасы и
приспособления, при этом использовали
имеющиеся в распоряжении Пушкарского
приказа руководства и справочники.
ОТСТУПЛЕНИЕ БРОНЗЫ
Уже в XV! веке началась частичная
замена бронзы чугуном, а после 1700 г.
пушечные производства начали строить
поближе к местам залегания руд — в
Олонецком крае и на Урале. Здесь делали
и пушки, и ядра, применяя при этом новый
способ формовки пустотелых и массивных
предметов — по разъемным моделям.
Московский Пушечный двор
просуществовал до 1802 г. Каменные амбары
разобрали, оборудование частью вывезли, частью
переплавили. Камень же использовали при
строительстве моста через Яузу на
переезде с Солянки в Таганку (ныне Астахов
мост). Ко времени нашествия Наполеона
на вооружении русской армии сохранялись
еще и бронзовые пушки, но преобладали
чугунные.
Слово «пушка» для людей, далеких
от артиллерии, было общим,
объединяющим орудия всех типов. А артиллеристы
и тогда различали пушки, мортиры,
гаубицы... В наши дни собственно пушка —
это артиллерийское орудие с настильной
84
a
траекторией для стрельбы по открытым
целям, калибром более 60 мм. Длина
ствола у пушки — 30—70 калибров. У мортир
и гаубиц ствол короче.
Орудия более легкие, чем пушки,
с удлиненным стволом и меньшим
калибром назывались пищалями (кстати, были
и ружья-пищали). Весьма сложны и
разнообразны по конструкции были
скорострельные орудия — органы и сороки. Одним из
изобретателей таких новых
артиллерийских орудий был первопечатник Иван
Федоров. В сохранившемся письме,
датированном 1583 годом, Федоров описывал
складную пушку, которую можно разбирать
почти на 200 частей. Судя по письму,
это было многоствольное орудие, в
котором отдельные стволы соединялись
общей рамой. После воспламенения заряда
первого ствола огонь быстро передавался
к последующим, и происходила стрельба,
близкая к залповой.
Для осады крепостей требовались
орудия большого калибра. Легенда
приписывает их изобретение, как и
изобретение пороха, монаху Бертольду
Шварцу (XIV век)...
КОРОТКО О «ЦАРЬ-ПУШКЕ»
В двойном имени знаменитого ору-
\ дия есть по меньшей мере одна неточность.
) Соотношение длины ее ствола и калибра
о однозначно говорит о том, что это не пуш-
Схема изготовления
формы для отливки
старинных пушек (а)
и эскиз собранной
формы (б)
ка, а мортира. Кстати, название пушки
идет не от грандиозных ее размеров
(длина — 5,34 м, калибр — 89 см, вес — 40 т),
а от изображения на стволе: конная фигу-
га кроткого царя Федора Иоанновича
(барельеф) на правой стороне ствола.
Рельефные изображения на лафете вряд
ли заслуживают особого разговора:
лафет был отлит значительно позже —
в 1835 г.
Самая знаменитая русская пушка
оказалась на удивление мирной: из нее
никогда не было сделано ни одного
выстрела.
Есть мнение, что ее отлили и
установили близ торговых рядов на Красной
площади специально в расчете на
любопытные взгляды иноземных гостей, и
«Царь-пушка» стала своеобразным пугалом.
А может, просто не судьба была
«Царь-пушке» воевать? Выстрелить-то она
б могла. Ее создатель — мастер Андрей
Чохов за 60 с лишним лет работы отлил
более 20 тяжелых орудий, и все они
отличались надежностью и долговечностью.
Некоторые из них использовали и в
Северной войне 1700—1723 гг., почти через сто
лет после смерти мастера. Петр I
распорядился хранить вечно орудия Чохова,
а уж Петр-то знал толк в пушках. Поэтому
предположение о чисто декоративном
(декоративно-пугающем) предназначении
«Царь-пушки» кажется не вполне
обоснованным. Она предназначалась для стрельбы.
85
1шщ$;~'
-'•ж -ЛТ£ *^"v* .*?»\* "JS Деталь украшения «Царь-пушки», которая
■^^ V^ff"^^ *r<v*^*^3l Аала имя пР°славлениОМУ 0РУДию' Д°
реставрации
Та же деталь после реставрации
Стрельбы ядрами и дробом — так
называли мелкие куски железа или камня. Отсюда
другое имя «Царь-пушки» — Дробовик.
А вот ядра, что сейчас лежат рядом с нею,
действительно декоративные: их диаметр
больше пушечного калибра.
СОХРАНЕННАЯ
КРАСОТА
Многие старинные пушки богато
украшены барельефами и горельефами.
Нередко на стволах отливали фигурку
животного или птицы, в честь которых
орудия иногда получали название: «Волк»,
«Орел», «Лисица», «Лев», «Единорог».
Нам сегодня может показаться, что эти
фигурки — только украшения, но это не
так: видимо, они помогали прицеливаться.
Ручки на стволе традиционно отливали
в виде дельфинов, а шишку на казенной
части — в виде виноградной грозди (и
называлась она «винград»). Винград и
дельфины облегчали перемещение ствола.
Старинные мастера умели
привносить красоту во все, что делали, но не
делали они бесполезных «сувениров».
Современные авиаконструкторы считают, что
некрасивый самолет не полетит... Может
быть, и пушечных дел мастера верили,
что некрасивая пушка не будет стрелять?
СОХРАНЕННЫЕ
ПУШКИ
Что порох нужно хранить сухим,
всякий знает. Но и пушки, особенно
старинные, хорошо бы хранить не на открытом
воздухе.
Строящееся здание Арсенала в
Кремле Петр I предназначал для двух целей:
оно должно было служить и складом ору-
86
Фрагмент декоративного убранства лафета
«Царь-пушки» до реставрации
Тот же фрагмент после реставрации
жия, и военным музеем. При Петре I!
A727—1730 гг.) в еще незавершенном
здании Арсенала хранились 964 медные
и чугунные пушки. Но потом многочислен-
ные российские императрицы забыли,
кажется, не только о старинных пушках,*
но и о самом Кремле...
И все же благодаря Петру ! мы
можем рассмотреть старинные пушки, и
сегодня стоящие около Арсенала. Эпоха
перемен в России стала переломной и в
искусстве литья. Бомбардиру Преображенского
полка было ясно, что старинные пушки
надобны не только для «куриозу», но и для
науки. Уровень практических знаний о
свойствах металлов в те далекие времена
был высок, и кто знает, какие еще
секреты, нужные металлургам, откроют в
будущем эти орудия.
Все это делает старинные пушки
предметом особой заботы реставраторов.
КАК И ЧЕМ ЧИНИЛИ
КРЕМЛЕВСКИЕ ПУШКИ
Нас ничуть не удивляет разговор
о реставрации картин, книг, посуды,
но пушки... Они стояли спокойно столько
лет, и с ними, казалось бы, ничего не могло
произойти. Оловянистые бронзы обладают
довольно высокой коррозионной
стойкостью, однако под воздействием
кислорода поверхность бронзы начинает
окисляться. Особенно интенсивно этот процесс
протекает в загрязненном или морском
воздухе. В результате на бронзе
появляются разноцветные пятна патины. «Химия
и жизнь» о ней писала — в № 6 за 1972 г.,
поэтому здесь — кратко.
Состав патины сложен. Внутренний
слой ее — это в основном закись меди
куприт Си^О, а наружный состоит из
всевозможных комбинаций брошантита
87
CuS04- 3Cu(OHJ( антлерита CuS04-
- 2Cu(OHJ( малахита СиСОз- Cu(OHJi
азурита 2CuC03- Си(ОН)г и некоторых
других минералов. Для старинных памятников
характерна патина темно-зеленого или
синевато-зеленого цвета. Различие оттенков
зависит от состава патины, ее возраста,
а также от состава самой бронзы.
Казалось бы, особых проблем нет:
естественная патина надежно
предохраняет металл бронзовых пушек в любых
атмосферных условиях. Но кремлевские
пушки, как и их чугунные лафеты, были
когда-то выкрашены черной масляной
краской. И пушки, и лафеты казались отлитыми
из одного материала, так что ни о какой
естественной патине не могло быть и речи.
Наиболее угрожающим было
положение чугунных лафетов. Они подверглись
столь сильной коррозии, что начали
разрушаться, литые декоративные детали были
частично утеряны...
Группа специалистов Военной
академии имени Ф. Э. Дзержинского
разработала методы очистки бронзовых стволов
старинных пушек. Масляная краска была
осторожно удалена, при этом естественную
патину по возможности сохраняли.
Поверхность орудия очищали специальными
щетками, обезжиривали ацетоном, а затем
многократно промывали горячей водой
и нейтральными моющими средствами.
Одной из первых (после проб)
вычистили «Царь-пушку». До реставрации
знаменитое орудие было разноцветным —
так проявила себя неоднородность
бронзового сплава. Из-за этого каждый
участок требовал подбора своего
патинирующего состава — только так можно было
добиться единой окраски ствола. За «Царь-
пушкой» последовали другие.
Приведем некоторые традиционные
рецепты, помогающие получить патину
разных оттенков:
светло-коричневая пленка —
погружение на две-три минуты при температуре
90—95° С в раствор сульфата меди и пер-
манганата калия (можно наносить кистью);
темно-коричневая пленка —
погружение на 6—7 минут при комнатной
температуре в раствор H^SeOa и NaOH;
зеленая пленка — распыление с
краскопульта раствора сернокислого
аммония при температуре 16° С...
Недостатка в рецептах реставраторы
не ощущали. Оставалось приготовить
растворы и применить их именно там, где
нужно. Только вот для выполнения этой
простой программы пришлось много раз
определять состав различных участков
поверхности и из множества рецептов
выбирать единственный, что тоже не всегда
удавалось с первой попытки. Последним
этапом работы была ручная полировка
стволов для уплотнения патины.
Еще более трудная задача ожидала
специалистов при реставрации чугунных
лафетов: кое-где слой ржавчины достигал
10—15 миллиметров. Лафеты приходилось
разбирать полностью. Те, что сохранились
лучше, чистили пескоструйными и
дробеструйными аппаратами, а недостающие
детали декоративного узора отливали
заново на Мытищинском заводе
художественного литья. Сначала примеряли к
лафету модель из податливого олова, а уж
потом, учтя все изгибы и поправки, по ней
отливали чугунную деталь. Все крепежные
детали делали заново.
Очень важно было предотвратить
щелевую коррозию в накладном
орнаменте: попадая под детали, вода сильнее
разрушает чугун. Ржавчина, увеличиваясь
в объеме, давит на детали узора и
отрывает их от лафета. Чтобы этого не
произошло, все стыки при сборке тщательно
загерметизировали, а отреставрированные
детали лафетов покрыли двумя защитными
слоями грунта на эпоксидной основе,
а потом — двумя слоями черной полиуре-
тановой эмали. После сборки лафеты
дополнительно покрывали декоративной
эмалью — под чугун.
Теперь старинным орудиям
надолго ничто не угрожает — ни
атмосферные осадки, ни бесчисленные
прикосновения посетителей кремлевских музеев.
Лишь бы не царапали, не продирали
покрытия!
И все же у старинных пушек есть
враги — это голуби и воробьи. На
антивоенных плакатах нередко изображают
как символ гнездо голубя в стволе пушки...
В действительности же гнезда голубей
для старинных орудий — беда. Птичий
помет разрушает патину, в местах его
скопления появляются очаги коррозии,
да и внешний вид памятника страдает.
А старая поговорка «стрелять из пушек
по воробьям» приобретает несколько иной
^смысл...
А еще замечено, что близ некоторых
предприятий тяжелой индустрии патина
утончается и нарушается. Выходит, что
сохранность бронзовых предметов
старины так же, как и наше здоровье, зависит
и от воздуха—от того, что в нем есть.
С. КОНСТАНТИНОВА
Заряды
и снаряды
Без заряда (снаряда) заметки — о том, когда и чем.
любая пушка — игрушка. Начнем с пороха, поскольку
А ведь и старинные пушки, любой снаряд из ствола вы-
ставшие музейными экспо на- та л киваете я пороховыми га-
тами, когда-то стреляли. Эти зами.
88
КОМКОВАТЫЙ
И ЗЕРНЕНЫЙ
Старинные пушки
заряжали (снаряжали) черным или
дымным порохом. Поэтому
здесь только о нем. К
сожалению, имя человека,
выдумавшего порох, неизвестно;
знаем только, что впервые
порох изобретен в Китае.
Дата появления пороха
на Руси тоже не отмечена
в летописях, но известно, что
еще в XIV веке для
«огненного боя» использовали
пороховую мякоть — смесь
измельченных в порошок селитры,
серы и угля. Правда, от мякоти
уже в XV веке пришлось отт
казаться из-за того, что при
перевозке нарушался ее
состав, терялась однородность.
Мякоть сменил комковатый
черный порох. Вот как
описано его производство в
рукописи XV века: «Сила пороха
происходит от жара серы и
холода селитры, которые
терпеть не могут друг друга»...
Но, кроме этих компонентов,
черный порох содержит и
уголь. В уже цитированной
рукописи описан процесс его
приготовления и смешения
составных частей пороха:
«Уголь добывается
обжиганием в пекарных печах сосны
или липы без сучьев.
Составные части измельчаются
деревянными пестами, а затем
пороховую массу сжимают
в комья в небольших сосудах
и сушат. Далее комья
размалывают на мелкие кусочки».
В XVII веке
комковатый порох уступил место
зерне ному. Это сделало его
более однородным и позволило
уменьшить заряды. Для
удобства порох развешивали в
полотняные мешочки —
картузы. С начала XIX века до
введения нарезной
артиллерии применяли порох с
размерами зерен около 2,5 мм
в диаметре.
ПРОСТО ЯДРО
Пушечные ядра всегда
интересовали людей с
фантазией. Барон Мюнхгаузен
путешествовал верхом на ядре.
«Из пушки на Луну» —
называется один из известнейших
романов Жюля Верна.
Заметим, что снаряд для этого
фантастического полета был
устроен очень сложно. А
обычное пушечное ядро устроено
просто. Это шарообразный
сплошной снаряд. Самые
первые ядра делали из кричного
железа и свинца, для больших
орудий годились и каменные
ядра. Начиная с XV века на
Руси начали отливать ядра
из .чугуна. Перед стрельбой их
обычно калили на огне.
Отливали ядра, а потом и бомбы
в земляных или металлических
формах. С появлением в
середине прошлого века
бронированных судов, против
которых были почти бессильны
разрывные снаряды, вновь
вспомнили о литых ядрах. При
обороне Севастополя в 1854—
1855 гг. против броненосцев
использовали ядра из
закаленного чугуна.
ВМЕСТО ЯДРА
В конце XVII века на
смену ядрам пришли
разрывные снаряды — бомбы и
гранаты. Сначала ими стреляли
только из короткоствольных
мортир и гаубиц, но в XVIII в.
бомбы стали использовать и
при стрельбе из пушек.
Старинные бомбы и гранаты
различались только по весу: до
пуда — гранаты, более пуда —
бомбы. И те и другие — полые.
Отливали их из чугуна,
оставляя полость для пороха и
отверстие для зарядной трубки.
Последние делали из дерева;
по существу зарядная
трубка — это чашечка,
заполненная медленно горящим
составом, который при выстреле
воспламенялся пороховыми
газами.
Если помните, именно
разрывная граната нанесла
смертельную рану Андрею
Болконскому на Бородинском
поле. «Граната, как волчок,
дымясь вертелась между ним
и лежащим адъютантом...»
«ПОРА ДОБРАТЬСЯ
ДО КАРТЕЧИ!»
Действительно, пора и
о картечи. Прототипом ее
служили двойные заряды
пушек, когда вслед за ядром
орудие заряжали камнями
(каменная картечь), кусочками
металла или гвоздями
(«ежовый выстрел»).
Позже картечь стали
делать в виде свинцовых или
железных пуль, которые
помещали в полотняные мешки.
Вместе с деревянным
поддоном мешочки, составлявшие
один заряд, оплетали
веревками. Отсюда — «вязанная
картечь». Применяли и
металлические оболочки с
металлическими же поддонами.
В XIX веке предпочтение
стали отдавать чугунной картечи.
В одном заряде было от 80 до
300 картечин, пересыпанных
сухими опилками. Шрапнель —
разновидность картечи с
пороховым зарядом внутри
металлической оболочки.
Шрапнелью стреляли уже из орудий
с нарезными стволами.
МОСКОВСКИЕ
«ТРИУМФЫ»
Начали порохом и
закончим им же. Порох
участвовал не только в жарких
баталиях, но в фейерверках
в честь праздников и побед.
Двойные или тройные смеси
селитры, серы и угля —
главный материал пиротехников.
Цветовые эффекты
достигаются добавкой соединений
стронция, бария и других
элементов, дающих цветное пламя.
Со времен Петра I
искусство русских пиротехников
поражало даже много
повидавших иноземных гостей. «На
двух особых столбах сияло по
короне, между ними двигался
горящий Лев; сначала Лев
коснулся одного столба, и он
опрокинулся, затем перешел
к другому столбу, и этот тоже
покачнулся, как будто
готовясь упасть. Тогда из горящего
Орла, который словно парил
в вышине, вылетела ракета,
попала во Льва и зажгла его,
после чего он разлетелся на
куски и исчез; между тем
наклоненный Львом столб
с короною поднялся и снова
стал отвесно». Так описал
датский посланник торжества
в Москве в 1709 году после
победы над шведами. Лев
символ изировал поверженного
Карла I, Орел — Петра и его
войско.
89
•"■ >
< is
Сказка
Я понятно говорю!
Владимир ТРЕТЬЯКОВ
Друзьям-математикам
Стена кабинета стала вспучиваться, выступы появились и исчезли. Кто-
то просился на прием. Немолодой дельтоид, приемщик тезария, пошевелил
передними конечностями и мысленно продублировал разрешение войти.
Посетитель возник и прожестикулировал приветствие. Приемщик в ответ
лишь слегка преобразился: он уже догадался, что перед ним автор неплановой
разработки, а с ними непросто общаться.
«Показывайте», — устало подумал он по второму каналу. Рабочая фаза
подходила к концу, но дел оставалось много, и приемщик продолжал служебную
деятельность по другим каналам: классификацию — по
первому,инвентаризацию — по третьему, изъятие за истечением срока годности — по четвертому.
Сдатчик тем временем пошел завихрениями, покрылся дымкой, но вскоре
стабилизировался и дошел до упорядоченных волн.
«Не понимаю, — задумался приемщик, — какое это имеет отношение?.,»
«Позвольте объясниться словесно, — перебил его мысль сдатчик. — Мой
материал, как видите, с трудом поддается иллюстрированию. Дело в том, что я
придумал совершенно новую математику».
Заявление было рассчитано на внешний эффект, и этой цели оно достигло:
по поверхности приемщика прокатилась колющая волнл электрокинеза.
«Продолжайте», — приемщик примирительно сдеформировался.
«У нас и в тезарии заносят, и молодежи в память вводят, что математика —
наука неточная. Что все формы в ней размазанные, все числа — размытые».
«А то как же? — завибрировал приемщик. — В мире все неустойчиво,
неопределенно, изменчиво. Каков мир — такова и наука».
Посетитель слегка испарился, но овладел собою и погасил тепловые
флуктуации.
«Опять эти жеваные-пережеванные мысли! Неточные числа, размытые тела...
[ Неужто нам, дельтоидам, не хватит воображения представить себе другой мир,
[ в котором границы личности не размазываются из-за телепатической связи? Мир,
i в котором у каждого живого существа — свой набор конечностей? Где количество
1 не стыдится определенности, где числа неаморфны?»
В другой обстановке хранителя тезария, может, и прошибла бы эта про-
и чувствованная тирада. Но сейчас он стоял на страже науки, чистоту которой по-
э сетитель пытался осквернить.
«Допустим, что вы правы,— официальным тоном подумал приемщик.
- — Но что взамен?»
«Я дошел до точки! — гордо промыслил сдатчик.— До точки как понятия.
G Это такой крошечный, совсем невидимый плазменный сгусток. Я волнуюсь, прости-
эт те за нестационарность. Если для вас приемлемо, разрешите перейти на
акустики ческую связь».
И заговорил:
— Вдумайтесь только: точка! И каждой соответствует число! И не какое-
*н нибудь размазанное, а точечное! Сколько же чисел сразу появится, может быть,
эб бесконечно много...
Взгляд приемщика запылал негодованием от сотрясения основ. Миг — и раз-
Bq работка полыхнула. Но автор этого не заметил, он говорил:
— Вы спросите: а что мы выиграем от такого обилия чисел и точек? Очень
нм много! Математика выберется из болота скользкой неопределенности и зыбкой
он конечности. Она станет точной наукой. Вроде акустической фонетики. Там столько
91
звуков, и все друг от друга отличаются. Но самое главное — у нас появится
отношение равенства!
«Это уже не наглость, а невежество, — подумал хранитель, еще не выпуская
из-под контроля окислительные реакции.— Итак, вы открыли, что сами себе
равны. У вас есть еще что-нибудь или закончим общение?»
— Да не то я имею в виду! Я сам себе не равен, а тождествен. А равенство —
штука посложнее. Пусть у нас есть сгусток, неотличимый от другого сгустка, а
этот другой — от третьего. И если первый от третьего тоже никогда не отличишь,
то перед нами равенство. Вот вы говорили: каков мир — такова и наука. А вдруг
есть планета с точечной математикой — как мы наладим с ней космический
контакт?
«Все ясно, — подумал хранитель без всякой блокировки. — Этого типа надо
срочно запрятать в магнитную ловушку. И вморозить в него кое-какие понятия,
которые он слабо усвоил в школе».
Тлеющие разряды избороздили посетителя вдоль и поперек. Отрицательные
эмоции распирали его. Пришлось выпустить несколько протуберанцев — слегка
полегчало. Да и хранитель тезария едва справлялся со своими процессами:
внутренние напряжения достигли в нем почти пробойных значений. Из чувства
самосохранения он разрядился речью, перейдя на акустическую связь по всем четырем
каналам:
— Всяких я на своем посту повидал, но, знаете, надо хоть каких-то основ
придерживаться, иначе это может далеко завести... Я понятно говорю?
— Куда уж яснее, — угрюмо громыхнул посетитель. До белого каления
оба еще не дошли, но люминесцировали отчетливо: приемщик — розово, сдатчик —
сиренево.
— Где вы видели в природе такие числа? — продолжал ревнитель научной
чистоты. — Посмотрите сквозь стены. Ну как, есть там что-нибудь, кроме
аморфных пятен и вихрей, разряжений и сгущений? Попробуйте-ка сосчитать их на
досуге. И поищите заодно два равных сгустка, порознь равные третьему. Когда
найдете, тащите сюда — я признаю вашу правоту и принесу извинения. Да что
там далеко ходить — на меня посмотрите. Посчитайте-ка мои конечности. Ну, и
сколько же в точности получилось? То-то же. Я уж не спрашиваю, сколько меня
самого: коллектор, классификатор, запоминатель, технический контролер,
приемщик, уничтожитель малоценных разработок. И многое что другое. Иногда
приходится быть даже выставителем особенно нахальных сдатчиков.
И он выразительно посмотрел на собеседника.
— Не трудитесь,— прошипел тот и сделал попытку забрать свою
драгоценную разработку, не зная, что она уже испепелена. А обнаружив это, не смог
сдержать негодования, и разряд грозовой силы, уравнивающий взгляды и
потенциалы, потряс обоих. Стены лопнули и впустили хаос окружающей среды.
Очнувшись, хранитель тезария прежде всего взглянул на ряды разработок.
«Стоят, и молния их не берет! — с восхищением подумал он. — Вот что такое
незыблемые научные основы!» Потом занялся собой. Конечно, беседы с
авторами, вправление сбившихся набекрень мозгов, испытание авторов и их трудов
на прочность — все это дела привычные, но привести себя в порядок не мешало.
«Всякому дельтоиду свойственно стремление к идеалу,— соображал он,
упорядочиваясь.— Кто-то рано или поздно должен был додуматься и до идеальных
точечных чисел. Может, и не надо было сжигать рукопись, пусть бы себе
хранилась? Впрочем, если автор прочный, опять придет...»
А незадачливый автор очнулся уже в ионосфере. Было не по себе. Может
быть, потому, что он себя едва узнавал. «И что я набросился на размытые числа?
Я же этих точек и в глаза не видел. Правда, разработка пропала, ну да все
равно она не по моей категории...»
Он посмотрел на небо. В ту же минуту хранитель, корректор, контролер,
классификатор, приемщик и уничтожитель закончил структурную перестройку
и тоже устремил свой взгляд ввысь. Все три светила уже зашли, звездная каша
была размазана по черному небу, густея" с востока и разжижаясь к западу. Она
плыла и переливалась, и ни единая мерцающая точка не нарушала гармонии
дельтианского неба.
92
AT
Короткие заметки
Шоколад —
еда не из лучших
Робинзона Крузо, попавшего на
необитаемый остров, голод не мучил: вокруг было
полно всякой снеди. «Больше всего было дынь.
А по стволам деревьев вились виноградные
лозы...» А что если нынешних моряков, летчиков
или космонавтов немилостивая судьба
забросит туда, где дынями и виноградом, как
говорится, и не пахнет?
В 1936 году один из первых в нашей
стране аварийных пищевых запасов был таким: 300 г
шоколада, 300 г галет и 340 г мясных
консервов, что в сумме давало 3052 ккал. Ныне в ходу
так называемый носимый аварийный запас из
двух компонентов: 300 г шоколада и 60 г
поваренной соли в полиэтиленовом мешочке.
Заметили, что и там и там шоколад?
Вот его плюсы: отличный вкус и высокая
энергоемкость — более 500 ккал в ста граммах.
Эти достоинства как бы вытеснили минусы:
небольшой срок хранения, размягчение даже при
слабом нагреве и то, что человека, съевшего,
скажем, полплитки шоколада, донимает жажда.
А это плохо, если робинзонада разыгрывается
в пустыне. Да и вообще, что происходит в
организме человека, питающегося одним
шоколадом?
Первое исследование такого рода
опубликовано в журнале «Космическая биология и
авиакосмическая медицина» A983, № 1).
Семеро мужчин в течение пяти дней ели только
шоколад, но не до отвала, а те самые триста
граммов шоколада «Спорт» из носимого
аварийного запаса. Примерно половина этого
шоколада состоит из углеводов, а треть — из
жиров. В день каждому испытуемому разрешали
выпить по литру воды. Эксперимент шел, так
сказать, без отрыва от производства —
испытуемые выполняли свою обычную работу,
добираясь туда обычным городским транспортом.
Так вот, выяснилось, что шоколад отнюдь
не идеальная палочка-выручалочка для робин-
зонов — он не только усиливает жажду, но и
стимулирует образование кетоновых тел,
которые могут вызвать головокружение, головную
боль, чувство общей слабости. И при всем при
том шоколад не предотвращал наступления
белковой недостаточности и деминерализации
организма.
Может, лучше вообще не есть пять дней?
С. КРАСНОСЕЛЬСКИЙ
Рыба под
новокаином
Аквариумные рыбы, надо сказать,
неплохо устроились. Они передвигаются по белу
свету со скоростью, которая не снилась и
дельфинам. Они хорошо чувствуют себя в
городских условиях, обеспечив себе — конечно,
руками человека — сносные условия для жизни.
А человеку, коль скоро он взял на себя
заботу об этих существах, приходится ломать
голову над тем, как создать рыбкам комфорт.
Не только в аквариуме, но и при перевозке.
Ведь когда они устают от путешествия, их не
уговоришь потерпеть.
Чтобы облегчить им тяготы пути, в воду,
предназначенную для перевозки, надо добавить
новокаин (об этом новом способе сообщил
журнал «Рыбоводство и рыболовство», 1983,
№ 1, с. 27). Одурманенные, в прямом смысле
этого слова, рыбки легко переносят трудную
дорогу. Под наркозом они могут находиться
от двух до семи суток. Кстати, норму посадки
(то есть количество рыб в банке определенного
объема) можно увеличить вдвое.
Конечно, концентрация новокаина должна
быть невысокой: всего 1 мл на 5—7,5 л воды.
Чтобы не повредить рыбам, его добавляют
постепенно: смешивают со 150—200 мл воды,
делят раствор на три части и подливают в воду
с перерывом в 30 минут. По окончании
путешествия рыб постепенно переводят в чистую
воду.
«Новокаиновая ванна» помогла решить
еще одну проблему. Раньше при перевозке в
воду приходилось добавлять антибиотики —
чтобы не размножались бактерии. А новокаин
и сам подавляет рост микробов. Между прочим,
не исключено, что таким образом можно
будет не только перевозить рыбок, но и
лечить их.
Интересно бы узнать, сколько новокаина
накапливается в самих рыбах и как быстро эта
доза выводится из организма. Ведь людям
приходится перевозить не только обитателей
аквариума, но и зеркальных карпов.
Н. ПРОШИН
93
Короткие заметки
Как спят дельфины
Давно миновали те времена, когда считали,
будто сон — это полное расслабление и
отключение сознания. Теперь не только
нейрофизиологам, но и читателям популярной литературы
хорошо известно, что сон — тоже достаточно
активное состояние. И все же активность мозга
во время сна существенно меньше, чем в
часы бодрствования, а тело-то уж очевидно
расслаблено.
В таком случае вопрос: как спят
дельфины и вообще морские млекопитающие?
Рыбам-то что, у них жабры. А когда и как
расслабляться дельфину, если ему для каждого
вдоха надо всплывать к поверхности?
Исследования показали, что механизм сна
у дельфина необычен и, возможно, уникален:
на электроэнцефалограмме отчетливо видно, что
полушария мозга спят, если можно так сказать,
по очереди: пока одно отдыхает, другое
бодрствует. Однако такое объяснение вызывает
новые и, может быть, еще более сложные
вопросы. Например: разделение функций между
полушариями головного мозга достоверно доказано
не только для человека, но и для животных.
Значит, дельфин, у которого сейчас не спит
правое полушарие, не совсем та личность, что тот
же дельфин, но с бодрствующим левым
полушарием. Когда нечто подобное происходит с
человеком (повреждаются связи между
полушариями), то самый вероятный исход —
расщепление сознания и раздвоение личности. А как
же выкручивается дельфин? Он вроде бы от
раздвоения не страдает...
Сон по очереди, одно полушарие за
другим,— не единственная возможность поспать для
морских млекопитающих. Недавно найдена и
исследована другая форма отдыха — сон
урывками («Журнал эволюционной биохимии и
физиологии», 1982, т. 18, № 2). Так отдыхает
ламантин, ближайший родственник дельфина: он
успевает крепко соснуть между вдохами.
Действительно, изощрена природа...
И. ХРАЛЩОВА
94
Короткие заметки
Какая будет погода
Каждое утро, читая газеты и слушая
радиопередачи, мы с нетерпением ждем
момента, когда прозвучит сообщение о погоде на
сегодняшний день. И совершенно искренне
убеждены, что утренний прогноз погоды
действительно помогает нам принять верное
решение, и если вдруг оказываемся под ливнем
без зонта, то почем зря честим метеорологов...
При этом мы, конечно, исходим из
убеждения, что совершенно верно понимаем смысл
сообщения о погоде и на его основании
принимаем совершенно верное решение. Конечно,
когда мы собираемся отправиться в далекие
края в отпуск или в командировку, то самым
тщательным образом изучаем
метеорологические сводки и самым тщательным образом
продумываем свою экипировку; в этом случае
ошибки, конечно, сводятся к минимуму. Но так
ли мы внимательны и мудры в будничной
обстановке, когда знакомимся с прогнозом в
утренней спешке?
Этот чисто психологический аспект
проблемы достоверности прогнозов погоды
исследовали сотрудники голландского Королевского
института метеорологии. Чтобы результаты
эксперимента можно было считать
убедительными, в качестве испытуемых были привлечены
лица, относящиеся к разным слоям общества
(а не студенты-добровольцы, чаще всего
используемые психологами в качестве «подопытных
кроликов»). Этим испытуемым давали
ознакомиться с прогнозами погоды, а потом
предлагали возможно точнее воспроизвести их
содержание и сообщить экспериментаторам — какое
решение они приняли бы на основе полученной
информации.
И что же выяснилось? Оказалось, что
испытуемые запоминали не более половины
всей информации о погоде. Что же касается
принятых ими решений, то они были верными
на три четверти. На первый взгляд — неплохо.
Но ведь и действуя наугад, человек будет
принимать верные решения в половине случаев...
Дополнительный анализ результатов этого
исследования показал, что эффективность
использования информации о погоде повышается,
если сообщение в предельно сжатой форме
несет только самые существенные сведения.
Например, мы ни за что не ошибемся, если
услышим по радио: «Сегодня дождливо и
холодно. Одевайтесь потеплее и не забудьте взять
с собой зонтик»...
Ю ТАМБОВЦБВ
рщг,
Ю. М. ГРИГОРЬЕВУ, Вольск Саратовской обл.: Процессы типа
//+ + f//-* #2 называются рекомбинацией атомов, причем такие ре-
акции относят обычно к тримолекулярным, так как в них участвует
и третья частица, отводящая избыток энергии.
К. КРИС АН У, Киев: Получать фосфор в домашних условиях,
восстанавливая его соединения углем, — это, простите,
несерьезно, и не только из-за опасности, но и потому, что тут нужна
вакуумная печь с температурой за тысячу градусов и устройство
для конденсации паров фосфора.
А. КОРОВИНУ, Свердловская обл.: В цветной фотографии есть
общее правило — пользоваться при возможности только
рекомендациями завода-изготовителя; всякое упрощение заведомо
ухудшит качество снимков.
А. Я- ПИЧУГИ НУ, Москва: В книгах Э. Бреполя «Теория и
практика ювелирного дела» (М.: Машиностроение, 1982) и А. В.
Флерова «Технология художественной обработки металлов» (М.:
Высшая школа, 1968) вы найдете расшифровку многих марок цветных
металлов.
Ф. А. ХИСАМУТДИНОВУ, Кривой Рог: Красители для капрона,
конечно, есть, их предполагали продавать и для домашнего
пользования, даже реклама была. но. похоже, дело заглохло..,
Н. Н. ШЕСТОПАЛОВОЙ, Днепропетровск: Черные чернила для
авторучек готовят обычно из смеси красителей, например из
кислотных — голубого легкосмываемого плюс оранжевый
светопрочный плюс ярко-красный.
Н. П. АЛЕКСАНДРОВУ, Москва: Защищать кровлю от
обрастания мхом и лишайником, добавляя в краску ядохимикаты,
недопустимо, ибо дождевая вода, как известно, стекает с крыш на
землю, а иногда нам на голову...
М. СЕВАСТЬЯНОВОЙ, Ростов-на-Дону: Если кожа темнеет под
золотым кольцом, то это свидетельствует не о какой-то
неведомой болезни кожи, а о том лишь, что золото — невысокой пробы
и в нем много меди, которая и вступает в реакцию с некоторыми
веществами пота.
С. П. КОТОВУ, Новосибирск: Заинтересовавшие вас
аббревиатуры ЖТФ и ЖЭТФ расшифровываются как «Журнал технической
физики» и «Журнал экспериментальной и теоретической физики»^
А. И. ОРЛОВСКОЙ, Волынская обл.: Согласно нормативным
материалам Министерства торговли СССР об отходах продуктов
при холодной кулинарной обработке, на несъедобную часть
приходится (понятно, в среднем) в картошке 28. в капусте и в морковке
20, в огурцах только 7 процентов.
Т. И-ВОЙ, Карельская АССР: Примите, пожалуйста, во внимание,
что солнце, как и мороз, полезно в меру, а летний Кавказ для
северянина примерно то же, что зимнее Заполярье для жителя
субтропиков...
Редакционная коллегия:
И. В. Петрянов-Соколов
(главный редактор),
П. Ф. Баденков,
В. Е. Жвирблис
(зав. отделом хим. наук),
М. Н. Колосов,
Л. А. Костандов,
В. А. Легасов,
В. В. Листов,
В. С Люба ров
(главный художник),
Л. И. Мазур,
В. И. Рабинович
(ответственный секретарь),
М. И. Рохлин
(зам. главного редактора),
Н. Н. Семенов,
А. С. Хохлов,
Н. М. Эмануэль,
Г. А. Ягодин
Редакция:
М. А. Гуревич,
Л. А. Емельянова,
К 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. Поли щук,
B. В. Станцо,
C. Ф. Старикович,
Т. А. Сулаева
(эав. редакцией),
М. Б. Черненко,
В. К. Черникова
Номер оформили
художники:
В. М. Адамова,
А. В. Астрин,
Г. Ш. Басы ров,
Р. Г. Бикмухаметова,
Е. А. Ельская,
Е. С. Поливанов
Корректоры
Л. С. Зенович, Л. Н. Лещевв.
Сдаио ■ набор 20.04. 1983 г.
Т-09920.
Подписано а печать 19.05.1983 г.
Бумага 70ХЮ8'/м>- Печать офсетная.
Усл.-печ. п. 8,4. Усл.-кр. отт. 7854 тыс.
Уч.-изд. л. 11,4.
Бум. л. 3,0. Тираж 330 000 экз.
Цена 65 коп. Заказ 984.
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 «Союэполиграфпром»
Государственного комитета СССР
по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли
г. Чехов Московской обл.
ч
Издательство «Науке»,
имия и жизнь», 1983
Про щавель
Нетрудно предвидеть, с какою кислою
миной кое-кто прочтет заголовок: тоже, мол,
выискался овощ. Ни виду, ни насыщения, и при
одной мысли о нем во рту оскомина.
Повременим, однако, и с осуждением, и с похвалами,
взвесим за и против, а уж что перетянет —
пусть каждый решит для себя.
Против, само собой, высокая кислотность,
из-за которой не во всякой диете щавелю
находится место. И самое обидное, что непонятно
до сих пор, зачем- вообще нужна растению эта
щавелевая кислота. Поговаривали даже, будто
она — не более чем отброс при обмене веществ.
И хотя большинство специалистов этого крайнего
взгляда не разделяет, об истинном назначении
и они определенно не высказываются.
Между прочим, щавелевой кислоты много
в черешках да в старых листьях, которые не
очень-то идут в пищу, а в молодых, похожих
на копья, нежных листочках ее меньше даже,
чем яблочной кислоты. Зато из-за высокой
кислотности щавель хорошо сохраняет витамины
при консервировании и готовке. А витаминов
в нем не так уж мало... Стоп. Мы перешли к
доводам за, так что давайте с красной строки.
Если взять таблицу, в которой написано,
сколько витаминов в каких овощах, и провести
пальцем вдоль столбца, посвященного
витамину Bi, то самое большое число окажется в
строчке «щавель». По другим витаминам этот
овощ рекордов не ставил, но и в грязь лицом
не ударял, особенно в части каротина, рутина
и аскорбиновой кислоты. А по содержанию
белков и минеральных элементов иная капуста
ему позавидует. Недаром в старые времена,
когда не было еще в заводе возить раннюю
капусту на север России из благодатных южных
долин, на щи, без которых обед не обед, шел
главным образом щавель — пока своя капуста
не поспеет. Кстати, этимологи, по-разному
трактуя происхождение слова щавель, чаще
всего возводят его к тем же щам.
Не так уж много зелени достается нам
в начале сезона, а щавель дает первый урожай
буквально через две-три недели после того,
как оттает почва. А потом и второй урожай,
и третий. Надо ли пренебрегать такой щедрой
культурой, к тому же самой ранней из всех, что
растут в открытом грунте? Конечно, в отличие
от, скажем, салата, сырой щавель не очень-то
едят, разве что когда потянет на кисленькое.
Но дети жуют молодые листики с охотой —
луговые ли, огородные, все равно. Видимо,
не хватает чего-то их молодым организмам из
того, что есть в щавеле; а если так, не будем
препятствовать. Диетологи говорят что
непроизвольно желаемое, как правило, полезно.
И не только детям.
Но как все-таки быть с кислотностью,
которая не всем по душе и по медицинским
показаниям? А так, наверное, что наряду с
ходовым у нас огородным щавелем надо бы
выращивать по примеру некоторых стран и так
называемый шпинатный щавель, с тонкими узкими
листьями. В нем всего-то 0,2% щавелевой
кислоты, было бы о чем говорить. Есть его
можно в сыром виде, не морщась и не опасаясь
за последствия. Когда такой диетический щавель
с отдельных индивидуальных грядок перейдет
на колхозные огороды — вот тогда, надо думать,
кислое отношение к нему исчезнет. И рухнут
доводы против. Останутся за, за и только за.
'/J/
надену
беленькое
платьице...
В первый летний месяц,
безусловно, уместно
поговорить о платье. Не как о
комплекте одежды, а в более
узком, обиходном смысле: я
надену беленькое платьице...
Кто постарше, хорошо
помнит, что еще два
десятилетия назад в ходу были
летние платья из ситца и льна,
крепдешина и крепсатина,
крепжоржета и шифона.
Потом эти красивые слова стали
потихоньку исчезать из
обихода, потому что на смену
тканям из хлопчатобумажных,
льняных и шелковых нитей
пришла всесильная синтетика.
Непродолжительное время
одевающийся мир (или по
крайней мере его лучшая
половина) был от нее в восторге
(нейлоновый век1), но затем
последовало отрезвление,
своего рода ситцево-крепдеши-
новая ностальгия.
В короткой заметке не
дашь исторического обзора
проблемы, экономического,
технологического,
гигиенического, эстетического, наконец,
анализа, какого она
заслуживает. Скажем лишь, что
возврата к ситчику пятидесятых
годов, по-видимому, нет. И
сейчас легкая промышленн ость
всего мира делает упор на так
называемые натуралоподоб-
ные ткани.
Натуралоподобные —
скрепя сердце примем этот
несколько тяжеловесный
термин — значит похожие на
натуральные: по переплетению
нитей, внешнему виду,
гигиеническим свойствам. Но
почему лишь подобные, а не
натуральные? По многим
причинам. Во-первых, по
экономическим. В легкой
промышленности, как и в тяжелой, остро
стоит проблема
материалоемкости: нужно экономить
природные материалы, к тому же
синтетика, добавленная к
натуральному волокну,
позволяет сделать ткань, когда
нужно, разреженнее, легче. Во-
вторых, есть причины
технологические: играя на
добавках, на смешении волокон с
разными свойствами, легче,
чем прежде, управлять
свойствами ткани — прочностью,.
эластичностью, склонностью
к усадке. Наконец, что самое
важное, натуралоподобное
платьице по многим
параметрам не уступает натуральному,
а по многим и превосходит его.
Гигроскоп ичность,
способность впитывать влагу
должна быть у ткани для летнего
платья, по оценкам
гигиенистов, не меньше 7%.
Современные материалы из
объемных нитей полностью
отвечают этому требованию. Кстати,
объемная нить по сравнению
с обычной, плоской позволяет
в пять раз увеличить
воздухопроницаемость (проще
говоря, продуваемость) летнего
платья — до 400 л/м2» сек.
А у современных разреженных
тканей (в обиходе — марле-
вок) этот важнейший для
лета показатель достигает
1500 л/м2- сек.
Однако довольно цифр,
платья из них не сошьешь.
Главное в одежде все-таки
удобство, чувство комфорта,
чувство уверенности, которые
она дает (или, увы, наоборот,
которых она нас лишает).
А о какой уверенности может
идти речь, если все время
тревожишься, не помнется
ли юбка, не станет ли
беленькое платьице желтеньким
после первой же стирки?
Натуралоподобные, в отличие от
большинства натуральных, не
мнутся, легко стираются. И еще
психологическими
исследованиями неопровержимо
доказано, что в красивом,
удобном, модном, любимом платье
у человека быстрее реакция,
выше точность восприятия.
А в платьях ходят не
только на свидания, но и на
работу.
l Издательство « Наука»
I «Химии и жизнь», 1983 г., М 6
I —96 стр.
Индекс 71050
' Цена 65 кол.