Text
                    химия и жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР
1973


Зиартноц —памятник архитекторы древней Армении (VII век). Деталь фриза наружной аркады. «Следы на камне» — под таким .и/гоповком в газетах нередко П >.' .. -ItOTCA < jOGllU HUЯ ( археологических находках. о наскальных рисунках, примитивных каменных орудиях, /\; -wi, - хинах древних сооружений. Так же названа заметка об одном из самых современных методов нанесения изображений на камень, напечатанная в этом номере журнала
химия и жизнь Портреты Элемент № 3 Страницы разных мнений Последние известия 9 Проблемы и методы 10 современной науки Последние известия 15 16 20 22 Информация 28 29 30 Новости отовсюду 32 Экономика, производство 34 И химия — и жизнь! 38 40 45 Проблемы и методы 49 современной науки Мастерские науки 52 Интервью 54 Из дальних поездок 56 Земпя и ее обитатели 62 Словарь науки 65 Кпуб Юный химик 66 Литературные страницы 70 Гипотезы 80 Учитесь переводить 83 84 92 Консультации 94 96 Б. Н. ВОЛГИН. Смейся, студент! М. ЧЕРНЕНКО Вместо послесловия... 3. А. ШАБАРОВА. К синтезу гена — химическим путем? К. К. ШВАРЦ. Оптическая память машин В. ЗЯБЛОВ. Реакция в магнитном поле Г. ШИНГАРЕВ. Человек, который видел электроны М. М. КРАЮШКИН. Два рождения адамантана — углеводорода со структурой алмаза И. Г. МИНЕЕВА, Д. А. МИНЕЕВ. Торий В. САХАРОВ. Абрау-Дюрсо, Массандра, Пуркары: как сохранить почву? П. ПЕТРОВ. О барханах, фресках и глубоком бурении К. И. ГАЛАНШИН. Бумага знакомая и незнакомая X. А. ВЕЛЬНЕР. Пусть н природа работает... М. КРИВИЧ. Камень с горы Ара- гац. Следы на камне A. Б. ГЕРЧИКОВ. Что такое ЭХО К. М. ХАЙЛОВ. Еда, приготовленная соседями B. ЧЕРНИКОВА. О море — романтично и точно Т. С. ПЕТИПА: «Пытаюсь искать свой путь» В. ЛЕВИН. На коралловых рнфах Тихого океана И. ДУЭЛЬ. Странные глубоководные существа Т. АУЭРБАХ. Металлы А. АЗИМОВ. Некролог 3. Ю. ЧЕРЕЙСКИЙ. Рак: гликолиз плюс повреждение мембраны? Немецкий — для химиков Е. КРЕЧЕТ. «I/ега del cristallino», или короткий рассказ о венецианском стекле Новые книжки К. САМОПАНЩИКОВ. Соленая зола кха ИЛ ОБЛОЖКЕ — рисунок к статье /С К. Шварца «Оптическая память машин» ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР Март 1973 Год издания 9-й Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, Л. А. Костандов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (от ветственный секретарь), М. И. Рохлии (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора) B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Г. М. А. B. Е. A. Д. О. И. о. м. Д. Н. в. в. C. Ф. Т. А. B. К. Володин, Гуревич, Жвирблис, Иорданский, Коломийцева, Либкин, Осокина, Станцо, Стариковнч, Сулаева, Черникова
W&*^ Быстрый рост потока информации порождает потребность в новых формах обучения. Какими они должны быть! Однозначного ответа на этот вопрос еще нет. Высказываются разные мнения, ставятся эксперименты... СТРАНИЦЫ РАЗНЫХ МНЕНИЙ б н волгин СМЕЙСЯ, СТУДЕНТ! Поступь научно-технической революции захватывает и производство, и науку, и высшие учебные заведения. Сведения, сообщаемые студентам, постоянно обновляются, их объем увеличивается. Укрупняются читаемые курсы, под прессом ограниченного числа отведенных часов излагаемый материал все уплотняется. Количество информации, обрушивающееся на студенческие головы в каждую единицу времени, с каждым годом растет. И традиционные методы обучения не всегда гарантируют хорошее усвоение знаний. Этим и объясняется интенсивный поиск новых методов и форм обучения, который происходит в последнее время практически во всех странах мира. Программированное обучение, гипнопедия и суггестопедия, «сверхзапоминание»... Постоянно возрастающая умственная и психическая нагрузка часто приводит учащихся к переутомлению. Известно, что человеческий о$гъ#мал способен справляться с повышенными нагрузками только в определенных пределах. И в определенных условиях, добавим мы. Одно из них — воздействие положительных эмоций. Все знают: хорошее настроение даже в процессе труда физического значительно повышает производительность (по научным данным, на двадцать процентов). А при умственной работе оно —главное условие большой отдачи. Особенно при работе творческой. Вряд ли у кого есть сомнение в том, что студенты занимаются именно творческой работой. В газете «Известия» есть рубрика «В большой профессорской». Профессор Б. Ф. Порш- нев выступил там со статьей, где он пишет: «Извольте работать, молодые люди... Оценивать работу студентов в вузе надо по труду». И добавляет иронически: «Где эксперимент, доказавший, что от прибавления свободного времени человек становится умнее, что мысль его делается острее?» Здесь профессор Б. Ф. Поршнев прав. Тако- s
го эксперимента нет... Но значит ли это, что преподаватель может сказать себе: «Ага! Теперь мне все ясно. Студенты должны много работать. А мой долг—-добиваться от них результатов этой работы». Нет, долг преподавателя не только требовать, но прежде всего создать студентам возможность длительной, интенсивной работы. Свою антитезу мы сформулировали бы так: «Но сначала позаботьтесь о наилучших условиях для работы студентов, а потом уже требуйте от них результатов». Под условиями мы подразумеваем, конечно, и современное оборудование лабораторий и аудиторий, и научную квалификацию преподавателей, и, кроме того, уровень эмоций, получаемых студентами во время учебного процесса. Часто говорят об эмоциональности и холодной рассудочности как об антиподах. А ведь человек сложен, и мир сложен. Даже противоположные качества иногда выступают в диалектическом единстве, подкрепляя друг друга: эмоциональность помогает холодной рассудочности найти верную дорогу, а рассудочность в свою очередь выверяет наши эмоциональные порывы. В учебном процессе важно и то и другое. У нас же возобладала холодная рассудочность, не уравновешенная эмоциями. Закладывается это, увы, еще в программах, где в погоне за количеством позитивных знаний почти не даются, скажем, история техники, борьба идей; за пределами программы остается мудрость откровений древних и новых мыслителей... БЕЗ ЭМОЦИЙ БЫТЬ НЕ МОЖЕТ ИСКАНИЯ ИСТИНЫ Нужна ли требовательность к студентам? Да. Нужно ли воспитывать в них сознательность, опираться на нее? Безусловно. Но нельзя доводить дело до того, чтобы студент работал как бы под свист бича, под угрожающие оклики: «Мы тебя к зачету не допустим! Стипендии лишим!» В высшей школе, к сожалению, еще не всегда задумываются о роли эмоционального воздействия на студентов в процессе учебы. Между уровнем нагрузки и эмоциональным восприятием учащихся существуют ножницы. Естественна радость перехода с курса на курс, радость получения хорошей оценки на экзаменах. Но этого мало! Тем более, что существуют еще и отрицательные эмоции: не лучшим образом действует постоянная боязнь не успеть во время подготовить материал к контрольной работе, выучить все, что нужно к экзаменам. «...без «человеческих эмоций» никогда не бывало, нет и быть не может человеческого искания истины», — писал В. И. Ленин. Активная умственная работа обязательно сопровождается такими эмоциями, как любознательность, удивление, восторг первооткрывателя, чувство уверенности или, напротив, сомнения в своих силах. Только те внешние воздействия на человека, которые вызывают эмоции, могут привести и приводят к развитию тех или иных свойств личности. Поэтому не будет преувеличением сказать, что форма лекции, степень ее положительного эмоционального воздействия определенным образом влияют на развитие умственных способностей студента. В ПРОКРУСТОВОМ ЛОЖЕ МЕТОДИК Многие преподаватели относят эмоции к области сентиментального. Дескать, студенты— не кисейные барышни; им нужны не эмоции, а обыкновенная трудовая дисциплина! Но зачем одно противопоставлять другому?.. Как будто возможна трудовая дисциплина хотя бы без эмоции удовлетворения от соблюдения этой самой дисциплины! Все мы часто бываем рабами формальной логики. Зажатый в прокрустово ложе методик, преподаватель во время лекции не может себе позволить длительного отступления от темы, не может привести интересное воспоминание, рассказать шуточную историю, если на них нужны минут пятнадцать-двадцать. Календарное планирование тематики каждой лекции, контроль за фактическим ее ходом становятся все более жесткими. Мы кидаемся в погоню за каждой недоиспользованной минуткой и стараемся загрузить и ее до предела. Но, может быть, иное отступление важнее планового тематического изложения? Может быть, оно не только интереснее, но и полезнее? Вот, например, как оценивает воздействие на студентов лекций талантливого математика и педагога П. Л. Чебышева создатель первой крупной отечественной алгебраической школы Д. А. Граве: «Особенно интересны были отступления П. Л. Чебышева от темы лекции, в которых он рассказывал о своих встречах с известными математиками и о предметах их бесед. Тогда вся аудитория настораживалась, стараясь не пропустить ни слова». Есть статистические данные: сразу же после окончания лекции студенты воспроизводят при письменном опросе 45—62 процента ее со- 4
держания; через три-четыре дня—33—45; через неделю — 29—34; через две недели — 25— 30, через восемь недель—18—20 процентов. Всего одну пятую часть изложенного материала! У нас нет конкретных числовых данных, показывающих, насколько повышают положительные эмоции начальный уровень усвоения, затормаживают процесс забывания. Но сам факт их благотворного влияния на процесс усвоения несомненен. НАПРАВЛЯЮЩАЯ РАБОТА ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ЗАМАСКИРОВАНА Именно в этом направлении нами ведется поиск. Конечно, не только нами. Приведу любопытный пример. В Болгарии недавно разработан новый метод сверхбыстрого изучения иностранного языка — его-то и назвали непонятным словом «суггестопедия» (так называется обучение посредством внушения). Главное условие при применении этого метода — стремление освободить учащихся от малейшего психического травмирования. Такие «неизбежные» спутники учебы, как боязнь зачета, экзамена, ответственности, полностью исключаются. На занятиях господствует дружелюбная обстановка, не соблюдаются даже внешние признаки порядка: студенты, отвечая, не встают, свободно подают реплики преподавателю и один другому. Преподаватель втягивает каждого студента в общий разговор исподволь, незаметно, учитывая каждый раз его индивидуальность и характер. Но при этом очень важно, чтобы студенты любили преподавателя, а сам педагог свято верил в успех своего метода. В преподавание введены даже элементы игры — у всех учащихся есть прозвища, они изображают определенный человеческий тип... Направляющая работа преподавателя предельно замаскирована, учебный процесс протекает без поправок и замечаний. И вот результат: происходит расторможение личности обучающегося, что, с нашей точки зрения, является одним из важнейших условий правильной организации учебы. СТИМУЛЯТОРЫ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ЭМОЦИЙ Да, и описанный выше болгарский и наш собственный опыт преподавательской работы позволяют сделать вывод: усиление положительных эмоциональных воздействий на учащихся— правомерный элемент научной организации труда в вузе. Учебный процесс необходимо сделать не только информационно емким, но и эмоционально насыщенным. Даже оставаясь в рамках традиционного метода обучения, можно добиться немалых результатов, если искать пути, как интереснее и живее подать учащимся материал. Например, создать у студентов ощущение, что они соучастники исследования; вместо того чтобы просто излагать студентам то, что уже известно в науке, решать с ними научную проблему как бы заново. Широко применять технические средства обучения: контроль знаний с помощью машины, пленочный проектор, диапроектор... Положительное эмоциональное воздействие на учащихся самого факта применения этих технических устройств уже определенно доказано. Мы пытались найти и дополнительные стимуляторы положительных эмоций. Цель была очевидной: снять утомление слушателей в ходе самой лекции, чтобы излагаемый в дальнейшем материал лучше воспринимался. При минимальном расходе «пропадающего зря» времени... Каждый знает, что самый быстрый и лучший способ немножко перевести дух, отвлечься — это шутка, смех. Смех снимает нервное напряжение. При чтении лекции далеко не всегда удается экспромт, не всегда к месту будет и наспех придуманная шутка... Ведь всякое бывает! И чувство юмора может подвести. А что если подходящую шутку или короткий рассказ приготовить заранее, даже если они и не очень-то связаны с темой лекции? Здесь может сослужить свою службу и изобразительный юмор — несколько шутливых кадров из диафильма, рисунки из серии «Без слов»... В одном из московских вузов мы провели эксперимент: в серьезный учебный диафильм вмонтировали не относящиеся к делу шуточные кадры. Таких кадров мы показали пять- шесть за двухчасовую лекцию. На них ушли две-три минуты, но утомление слушателей было снято: эти «перебивки» помогли сохранить высокий темп подачи материала до конца лекции. Чтобы проверить, действительно ли удался наш опыт, мы провели анкетные опросы среди студентов (результаты его приведены в таблице на сгр. 6). Анонимный опрос слушателей проводился систематически в процессе чтения курса и после сдачи последнего экзамена. Подавляющее большинство (более девяноста процентов опрошенных) оценили применение художест венного юмора на лекциях положительно. Ар число опрошенных студентов входили не толь ко любители любых развлечений — таких как 5
Идет лекция. Читается специальный технический курс. Ровно звучит голос лектора, сменяются кадры учебного диафильма. Среди серьезных кадров появляются и такие... Если вероятность равна единице, то событие называется достоверным ПОНРАВИЛИСЬ ЛИ СТУДЕНТАМ ЮМОРИСТИЧЕСКИЕ КАДРЫ, ВКЛЮЧЕННЫЕ В УЧЕБНЫЙ ДИАФИЛЬМ? ОБ ЭТОМ ГОВОРЯТ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРОСА.. 1 1 I ~ 5 1 ^ ^ 1 сз с. 1 а — 1 о с 1 ^ н = 1 1 1 1 ^ 1 3 4 5 Юмористические кадры, включенные в учебный диафильм мнение: оживляют лекцъ ю. пооышают настроение ЛЬ 42 40 48 47 51 нет 1 3 — ] 1 безразлично 2 1 — 1 — мнение: отвлекают или даже раздражают своей неуместностью да 1 2 1 1 нет 41 42 45 47 51 безразлично 4 ] ] 1 — Целесообразно ли] п да 42 40 44 47 51 рименить? иет безразлично I 2 2 2 1 1 1 2 ^ 1 — 1 раз немного, — но и очень серьезные молодые люди. Тогда мы пошли на более рискованный опыт: вся лекция сопровождалась трансляцией тихой музыки... Мы рассуждали так: ведь музыка — наиболее универсальный генератор эмоций. Может быть, и она окажет помощь преподавателю?! Нововведение вызвало горячее одобрение студентов. Эксперименты эти впервые были поставлены несколько лет назад. Сейчас уже немало преподавателей читает курсы лекций под тихие звуки музыкального сопровождения. ОТВЕТ СКЕПТИКАМ Но большая часть преподавателей относится к нашим опытам довольно скептически. Многие из них считают, что лектор, пользующий- Дефектным считается изделие, не укладывающееся по каким-либо параметрам в границы допусков. Понятие дефекта тесно связано с выбранными критериями годности ся таким музыкальным фоном, показывающий студентам смешные картинки, несерьезно выглядит в глазах слушателей, подрывает свой авторитет! Понять таких скептиков можно: все новое пугает; и нам тоже в начале этих опытов было очень трудно преодолеть психологический барьер боязни подрыва авторитета... Наши опасения вскоре развеялись. Способствовало этому строгое чтение лекционного материала в высоком темпе; подчеркнуто безразличное собственное отношение и к музыкальному фону, и к юмористическим интермедиям в учебных диафильмах. Мы старались создать у слушателей впечатление, что все это обычное, само собой разумеющееся дело. И все же и музыка, и юмор — это лишь фон... Ни музыка, ни смех слабую по содержанию лекцию не украсят, скорее наоборот, по закону контраста подчеркнут ее неглубокость, корявость, убожество. В чем же главное? Сомнений нет: наиболее мощный и полезный вид положительных эмоций у слушателей, благотворно влияющий на качество учебного процесса, — это их увлеченность изучаемым предметом, основой своей будущей специальности. Одна из главных задач преподавателя — развить такую увлеченность. Мы справедливо ждем, чтобы лекция была четко направлена идеологически, строга научно, совершенна методически. Но можно ли говорить о совершенстве той лекции, которая не увлекает, не заинтересовывает слушателя? Ведь еще издревле считалось прерогативой учителя увлечь ученика мудростью своих откровений. В докладе на торжественном заседании, посвященном 100-летию со дня рожде- б
При бросании монеты вероятность появления орла и решки одинакова, поэтому во многих житейских делах этот способ считается справедливым Редко какая система продолжает функционировать при возникновении нерасчетного варианта иия В. И, Ленина, генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев привел мудрую фразу древних: «Ученик — это не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь». Чтобы зажечь этот факел, требуется по меньшей мере гореть самому. В любое изложение объективных истин необходимо, осознанно или неосознанно, подключать свое личное «я», свое субъективное восприятие, свои ощущения и волнения. Словом, вкладывать свою душу. Здесь мы в долгу перед студентами. И один из способов выполнить свой долг — это дать студентам больше эмоций — хороших и разных. Радость помогает учебе. Радость творчества, радость успехов, радость ощущения заботы о твоей радости учителей и наставников. Так, нам кажется, можно возразить скептикам... Для выработки оптимального решения требуется с помощью системы датчиков определить внешние условия Вместо послесловия, или собственные впечатления о суггестопедическом методе Его испытывали и на мне. Целый месяц я ходил нз занятия по английскому языку, участвуя (в скромной роли одного из добровольных подопытных кроликов) в эксперименте, поставленном в Московском государственном педагогическом институте иностранных языков имени Тореза на кафедре, которой заведует Светлана Ивановна Мельник. Всего занятий было двадцать — четыре раза в неделю, каждое по четыре часа с получасовым перерывом для чая. Мы ничего не учили, ничего не писали и у нас не было домашних заданий. Сначала мы ничего не читали, а потом — не ття каждом занятии — понемногу читали вслух тексты сценок, которые перед тем% или после того разыгрывали. На занятиях мы непринужденно сидели в креслах, пели песенки — иногда смешные, иногда лиричные — и даже водили хоровод с
преподавательницей — Мариной Андреевной Майоровой. Мы — это группа из семи человек: шесть мужчин от 32 до 46 лет и одна очень молодая женщина, а по роду занятий — 4 преподавателя естественных и технических наук в вузах, 1 административный работник, I студентка и 1 журналист. В течение этого месяца двое из нас только учились, двое частично работали и трое работали с полной нагрузкой. Эксперимент проводился с целью сравнения разных методик ускоренного обучения язык>, анализом его результатов занимаются профессионалы; я же рискну поделиться впечатлениями — о том» что видел собственными глазами и испытал, так сказать, на собственной шкуре. Прежде всего следует ответить на естественный вопрос: что эти самые «кролики» знали по-английски раньше? Двое знали явно довольно много, однако объяснялись неуверенно. Четверо знали, что называется, десять слов, нз них один (нижеподписавшийся) никогда в жиз- ин английского языка не учил, даже в школе. Седьмая же, украшение нашей группы, не знала до этого вообще ничего — ни единого английского слова. Как ее решились взять в эту группу, поражаюсь до сих пор; объяснение может быть только од- • но — абсолютная уверенность экспериментаторов в том, что должно было получиться. И на четвертом занятии мы увидели чудо: наша соученица, не имевшая ни малейшего понятия ни об одном хитроумном правиле чтения английских слов, начала без запинки и почти без ошибок читать вслух английский текст... Еще через два занятия произошло следующее чудо: она вполне связно рассказала по-английски, какую бы ей хотелось иметь квартиру, в каком районе Москвы и почему... Все мы изо дня в день испытывали замечательное ощущение — радость узнавания чужого языка и желание забираться в него все дальше. Отдаю себе отчет в том, что всем, кто «сдавал» когда-либо «знаки» и «тысячи», понять нас будет трудно. И очень скоро мы заговорили по-англнйскн... Пусть довольно примитивно, с ошибками, и наверное, с не вполне оксфордским произношением. Но зато теперь я берусь объясниться по-английски (с доброжелательным и терпеливым собеседником!) на следующие темы н в следующих ситуациях: 1. Знакомство, сведения о себе, о своей работе. 2. Дом, квартира, обстановка, приглашение в гости. 3. Беседа в гостях. Комплименты, приветствия, подарки, погода, семья, родственники и друзья, блюда и напитки, домашние животные. 4. Прогулка. 5. Мой город и моя страна. 6. Отпуск, путешествие, командировка. В поезде, в аэропорту, на самолете, в гостинице. 7. Обычаи и достопримечательности. 8. Переговоры с деловыми партнерами, а также 9. Песенки, шуткн, несколько смешных историй и 10. Собственные впечатления о суггестопедическом методе. Все это мы продекламировали, проиграли и пропели за 20 занятий. Ручаюсь, что множество фраз и словечек мы будем помнить, что называется, и на страшном суде, начиная от скептического по woman hates shopping, с трезвой репликой some just pretend, they do... и кончая better to see once than to hear ten times, — целиком и полностью относящимся ко всему, о чем здесь рассказано. Я не знаю всех, кто с замечательным энтузиазмом делает это новое дело, не знаю их проблем и трудностей. Могу лишь пожелать от всей души — пусть им сопутствует успех. И хорошо бы — поскорее; чтоб не очень долго раскачиваться и согласовывать... М. ЧЕРНЕНКО 8
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ К СИНТЕЗУ ГЕНА —ХИМИЧЕСКИМ ПУТЕМ! В Московском государственном университете предложен метод химического сшивания на матрице отдельных нуклеотид- ных блоков в цепь типа ДНК. В своем знаменитом синтезе гена лауреат Нобелевской премии X. Г. Корана сочетал два подхода — химический и биологический. Сначала он чисто химическим путем синтезировал 10—12-членные олигонуклеотиды. А затем последовательно формировал из таких блоков двухцепочечную молекулу ДНК. Для этого нуклеотиды помещали в водный раствор, где между ними возникало комплементарное взаимодействие. Два блока прочно укреплялись на третьем с помощью водородных связей: Д»НК AMTASA И теперь оставалось лишь заделать разрыв между блоками. Эту работу проделывал фермент ДНК-лигаза. Далее следовало новое наращивание концов, и результатом подобной блочной сборки стал полный синтез 77-членного гена. Первоначально Корана пытался использовать для решения задачи только химические методы. Но попытка оказалась неудачной: синтезировать олигонуклеотиды, содержащие более 20 членов, не удалось. Поэтому и пришлось прибегнуть к методу ферментативного сшивания блоков. тежду тем было бы очень заманчиво отказаться от использования фермента в процессе синтеза: известно, как капризны ферменты в работе и как трудно их выделять в активной форме. Естественно, трудности эти еще возрастут, когда реакцию потребуется вести в более крупных масштабах. Поэтому появилась идея смоделировать чисто химическим путем функции, выполняемые ДНК-лигазой. Такие работы были начаты в МГУ на кафедре химии природных соединений и в межфакультетской лаборатории биоорганической химии. (К тому времени, когда Корана сообщил о синтезе гена, здесь уже были разработаны первые модели ферментных систем.) Были сформулированы требования к процессу химического сшивания блоков. Вот важнейшие из них. Два блока должны быть закреплены на третьем в совершенно определенной позиции: фосфатный остаток одного должен быть обращен к гидроксильному концу другого (именно так ориентировались блоки в синтезе Кораны, так как только при таком расположении фермент может сшивать их). Концевые группы блоков должны быть заранее активированы, то есть потенциально готовы образовать друг с другом химическую связь. (Активация, однвко, должна проявляться только в момент сближения блоков нужными концами.) Этого добились, навесив на фосфатные концы блоков по аминокислотной группе, в результате чего фосфор перешел в активную форму. Блоки надо не только прав ильно ориентировать, но и максимально сблизить. Поэтому их размещали на матрице, комплементарной блокам. Матрицей послужила цепь полинуклеотида поли-У (полиуридиловая кислота). А для синтеза были взяты трехчленные блоки — аминокислотные амиды тридезоксиаденилатов. Блоки скрепляются с матрицей водородными связями, при этом они могут перемещаться вдоль нее, сближаясь друг с другом. При сближении происходит следующее: гидроксильный конец одного блока отдает протон, который легко акцептируется амидофосфатной группировкой другого конца. В результате от двух соседних блоков отделяется аминокислота, а между гидроксилом и фосфатной группой образуется прочная -т- -NH*k a X А А А А А -МЦ,* X А А А А А "HR ft WHR Разрыв между блоками ликвидирован, можно приступать к следующему соединению. Такая реакция в основных чертах моделирует работу фермента: она подобна энзиматическому катализу, идет направленно с результате строго специфического сближения концевых групп; сращивание цепи происходит в водной среде, при нейтральных значениях рН — следовательно, услови.: близки к природным. Моделирование ферментативного сшивания уже дало первые результаты. Из трехчленных блоков удалось построить шести- и девятичленные блоки. Конечно, о чисто химическом синтезе целого гена говорить еще не приходится, но принципиальная возможность получить его с помощью описанных или подобных им * методов, по-видимому, уже не вызывает сомнения. Доктор химических наук 3. А. ШАБАРОВА * Еще один путь химического соединения олигонуклео- тидов на матрице предложен недавно в Новосибирском институте органической химии АН СССР. Для активации фосфатного остатка новосибирские ученые ис- лользуют водорастворимый карбодиимид.— Ред. 9
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ Член корреспондент ОПТИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ МАШИН АН Латвийской ССР К. К. ШВАРЦ 1. ИЗ СРАВНЕНИЯ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА С ПАМЯТЬЮ ЭВМ СЛЕДУЕТ, ЧТО МАШИННУЮ ПАМЯТЬ НУЖНО СИЛЬНО УСОВЕРШЕНСТВОВАТЬ Лучшие электронно-вычислительные машины имеют память емкостью в несколько десятков миллионов бит (бит — это единица емкости информации; одна буква устной речи соответствует в среднем примерно 1,5 бит, а буква письменного текста — 5 бит). Емкость информации нашего мозга, по оценкам кибернетиков и биологов, равна примерно тысяче миллиардов A012) бит. Выходит, что человек — гораздо более емкая информационная система, чем современные ЭВМ. Но ЭВМ обладают и немалыми преимуществами. Их быстродействие в десятки тысяч раз превышает скорость работы мозга. Машины менее «капризны», чем человек, — они безоговорочно выполняют любую программу, от решения математических уравнений до перевода текста с одного языка на другой. Словом, надо умножать достоинства ЭВМ и избавляться от недостатков. Важнейшая задача вычислительной техники - увеличить емкость памяти электронных машин. Предлагаются разные способы решения этой проблемы. Один из них будет рассмотрен в этой статье. о ПАМЯТЬ МАШИН МОЖНО СДЕЛАТЬ БОЛЕЕ ЕМКОЙ, ИСПОЛЬЗОВАВ ДЛЯ ЗАПИСИ И ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ МЕТОД ГОЛОГРАФИИ Голография родилась всего четверть века назад в работах английского физика Д. Габора как новый способ записи изображения предметов. Это способ двухступенчатый: сначала создают голограмму предмета, а затем воспроизводят изображение. Для получения голограммы необх^химы дна луча лазера: один (предметный л>ч) освещает снимаемый объект и рассеивается им, второй (опорный луч) прямо направляется на фотопластинку. Благодаря особым свинствам излучения лазера (строго постоянная длина волны света и постоянство фазы колебания, что вместе называют когерентностью) фотопластинка регистрирует совместное действие предметного и опорного лучей. Это картина сложения, или интерференции, световых лучей и есть голограмма. Проявленная фотопластинка-голограмма состоит из почерненных и светлых участков (интерференционных максимумов и минимумов). Система темных и светлых пятен и есть «засекреченное» изображение предмета. Чтобы увидеть то, что запечатлено на голограмме, ее освещают лучом лазера. Голограмма распределяет световой поток точно так же, как рассеивал свет сам сфотографированный предмет. Физики говорят, что голограмма восстанавливает волновой фронт рассеянного предметом света. В этом заключается секрет того, что больше всего поражает зрителя,—объемности голографического изображения. На одной фотопластинке мож*то записать одновременно много голограмм - для этого надо, чтобы толщина фоточувствительного слоя эмульсии была больше ргестоягий между интерференционными максимумами. Тгют~ фотоэмульсию, а заодно голограммы на ней называют толстыми. Как получают толстые голограммы? На светочувствительную среду последовательно (или даже одновременно) направляют предметные и опорные лучи с различными углами наклона. При этом в фотоэмульсии образуются различно ориентированные почерненные и прозрачные участки, или пространственные интерференционные картины. В наиболее простом случае голограмма состоит из почерненных и прозрачных полос, расположенных в толще эмульсии перпендикулярно к поверхности пластинки. Освещая толстую голограмму лазером, можно в зависимости от угла падения луча последовательно воспроизвести все записанные изображения. Угловая зависимость позво- и
Так получают и так рассматривакт голограмму ляет записать в одной толстой светочувствительной среде около тысячи разных изображений! Толстые голограммы впервые были получены членом-корреспондентом АН СССР Ю. Н. Денисюком, который в 1970 году за исследования в области голографии был удостоен Ленинской премии *. Итак, голография позволила получать истинно пространственные изображения предметов. Это открывает огромные возможности для художественной и научной фотографии, для телевидения и кино. Однако самым важным применением голографии стала оптическая переработка информации. Это позволяет дать ЭВМ память, в сотни тысяч раз более емкую, чем память сегодняшних машин. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ГОЛОГРАФИИ ПОТРЕБОВАЛО СОЗДАТЬ НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ МАШИН Обычные серебряные фотоматериалы не всегда можно использовать для записи голограмм. Светочувствительный слой пластинки * О работах Ю. Н. Денисюка см. «Химия и жизнь», 1971, № 4.— Pea. далеко не однороден, и это мешает различать тонкие изменения в почернениях на голограмме. Кроме того, и это, пожалуй, самое важное, обычные фотоматериалы требуют специального проявления и, значит, большой затраты времени. А работа ЭВМ предполагает высокое быстродействие. Поэтому необходимы фо- тохромные материалы, позволяющие получать изображение, минуя стадию проявления. То есть речь идет о прямом фотографическом процессе. Известно немало бессеребряных материалов, в той или иной степени заменяющих обычную фотопластинку: это органические соединения, пластмассы, полупроводники, ионные кристаллы. Такие фотохромные вещества усиленно ищут сейчас во всем мире. Недавно появилось сообщение, что фирма «Carsonlab» (США) создала на фотохром- ных кристаллах бромистого калия первое запоминающее устройство с объемными голограммами. Специально обработанный кристалл КВг (по химическим свойствам это соединение близко к хлористому натрию, обычной поваренной соли) позволяет осуществить прямой фотографический процесс. Кристалл содержит определенные светочувствительные дефекты: в его регулярной кристаллической решетке 12
ФОТОХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ-m Дефекты (F-центры) в кристаллах бромистого калия и их фотохимическое превращение В толстой фотоэмульсии можно записать сразу много голограмм. Для этого фотопластинку надо освещать лучами лазера, меняя их угол падения. В эмульсии образуются полосы почернения (интерференционные максимумы), по-разному наклоненные к поверхности. На рисунке изображены две пары опорных и предметных лучей 1—2 и 3—4, которые освещают пластинку под разными углами. Так в эмульсии возникают по-разному ориентированные интерференционные картины часть отрицательных ионов брома заменена электронами. Дефекты сказываются на цвете кристалла: в отличие от обычного, бесцветного бромистого калия он окрашен в синий цвет. Зависимость окраски от дефектов в структуре кристалла известна давно. Нарушения в кристаллической решетке так и называют F-центрами («центрами окраски» — от немецкого Farbe— цвет). В основе фотохромного эффекта лежат вызванные светом реакции, изменяющие дефектную структуру кристалла и меняющие соответственно его цвет. Простейшая фотохимическая реакция в кристаллах выглядит так. Под действием света от F-ценгра отрывается электрон. Такой свободный электрон может прилипнуть к другому дефекту, в том числе и к другому F-центру. В результате исчезает один F-центр и образуется новый дефект — центр с двумя электронами, F'-центр. При достаточной интенсивности света и продолжительном его действии на кристалл можно все F-центры преобразовать в Г'-центры. При таком преобразовании цвет кристалла, естественно, меняется. Эта игра цвета и создает изображение предмета, не требующее специального проявления. Фотохромные кристаллы, так же как обычная фотопластинка, воспроизводят различные оттенки изображения, соответствующие распределению яркости в потоке света, отражаемого предметом. Зоны потока, яркость которых выше, вызывают в фотохромиом материале более сильное изменение окраски, а менее яркие—меньшее. Таким образом, прямой фотографический процесс позволяет получить сразу нормальное позитивное изображение. Интересно, что записанное изображение можно стереть и вновь использовать кристалл для записи. Запись информации на кристалл КВг ведут при температуре выше комнатной, хранят и считывают запись при комнатной температуре. А стирают записанное с помощью 13
Так записывают информацию в фотохромном кристалле и так ее прочитывают. Запись идет при изменяющихся наклонах лазерных лучей A, 3— опорные лучи, 2 и 4 — предметные лучи), при этом в одном и том же объеме кристалла можно записать очень много информации. Восстанавливается записанная информация тоже с помощью лазерного луча A, 3), меняющего угол паоения на кристалл. При каждом новом наклоне воспроизводится только та информация, которая записана в кристалл именно под данным углом обратной термической реакции — нагревая кристалл сильнее, чем при записи. При этом восстанавливается исходная структура и окраска кристалла. В других случаях для стирания записей используют, например, совместное действие света и электрического поля. В ОПТИЧЕСКУЮ ЯЧЕЙКУ ПАМЯТИ МОЖНО ЗАПИСАТЬ С ПОМОЩЬЮ ГОЛОГРАФИИ 25 МИЛЛИАРДОВ БИТ ИНФОРМАЦИИ — ЭТО УЖЕ ПРИБЛИЖАЕТСЯ К ОБЪЕМУ ИНФОРМАЦИИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО МОЗГА А теперь представим, что надо переписать в кристалл КВг содержание целой книги. Для записи используют неоновый газовый лазер, генерирующий красный свет (свет такой длины волны поглощается F-центрами бромистого калия). Луч лазера освещает страницу книги. Отраженный от страницы свет и второй луч лазера (опорный) проецируются на фотохромный кристалл, создавая в нем интерференционную картину, то есть голограмму. Изображение страницы текста, содержащей информацию примерно в 10 000 бит, занимает на поверхности кристалла площадь всего в один квадратный миллиметр. Значит, в кристалле с гранью 50X50 мм2 (толщина такого кристалла 2,5 мм — примерно как у толстой фотоэмульсии) можно последовательно записать 2500 страниц текста, что соответствует информации в 25 миллионов бит. Кристалл размером меньше спичечной коробки по емкости записанной информации заменяет пять книг по пятьсот страниц! Однако это еще не предел. Мы можем увеличить плотность записи, использовав угловую зависимость, и в каждом участке кристалла на площади 1 мм2 записать под разными углами еще 1000 страниц текста. При этом в объеме кристалла будут образовываться тысячи объемных дифракционных решеток, ориентированных под разными углами. Таким способом в тот же кристалл можно уместить изображение 2,5 миллионов страниц, или 25 миллиардов биг информации: это уже приближается к объему информации нашего мозга. Для сравнения укажем, что в Государственной библиотеке СССР им. В. И. Ленина 14
в Москве хранится информация объемом в десять тысяч миллиардов A0!3) бит. В будущем всю информацию этой крупнейшей в мире библиотеки можно будет записать на каких-нибудь нескольких тысячах кристаллов. Естественно, возникает вопрос, как извлечь из кристалла записанное. Это происходит так же, как при демонстрации голограмм. На кристалл под определенным углом направляется опорный луч лазера, который, рассеиваясь на объемных дифракционных решетках, восстанавливает изображение. Естественно, что воспроизводится именно та страница, которая записана под данным углом. Мы рассмотрели лишь одну из возможностей, которые открывает голография для современ- До сих пор все попытки раскрыть механизм воздействия магнитного поля на ход химического процесса не имели успеха: было трудно объяснить, каким способом магнитное поле может направленно воздействовать на реагирующие частицы. Однако недавно появилось сообщение о том, что это удалось сделать для одной реакции, на результат которой магнитное поле оказывает существенное влияние («Известия Академии наук СССР», серия химическая, 1972, вып. 9, стр. 2128). Это реакция между пентафтор- бензилбромидом и бутиллитием: C6F5CH2Br + C4H9Li -+ C6F5CH2C4H9 (A) + + C6F5CH2CH2C6F5 (Б). В отсутствие магнитного поля («в магнитном поле Земли» — уточняют авторы) продукты А и Б образуются в соотношении 4,5:1. Но если реакция идет в магнитном поле напряженностью 15 000 эрстед, соотношение А:Б становится равным 6:1, то есть существенно меняется. Почему так происходит? Вообще говоря, согласно принятым представлениям о механизме химических реакций, процесс должен идти через промежуточное образование иона С4Нэ—, атакующего молекулу пента- фторбензилбромида. Но так можно объяснить лишь возникновение продукта А. Значит, в действительности ной вычислительной техники. Очень важно компактно записать как можно больше информации. Но не менее важно широко и гибко оперировать ею. И тут снова помогает голография: опираясь на методы современной оптики и общей теории информации, она позволяет вести сложные математические операции, идентифицировать изображения и так далее. Не стоит и говорить, какие возможности открывает это для создания ассоциативной памяти вычислительных машин и самых совершенных систем управления. Мы на пороге революции в вычислительной технике. процесс идет иначе: пентафторбензилбромид сначала реагирует с ионом С^э-, в результате чего образуются радикалы C6F5CH2*h C^g*, которые затем и соединяются в различных комбинациях, давая не только продукт А, но и продукт Б. Но так как эти радикалы образуются одновременно, в ходе одного процесса, то они тотчас же оказываются заключенными в «клетку», образованную молекулами растворителя (см. «Химию и жизнь», 1971, №11, стр. 9), и это уменьшает вероятность образования продукта Б. Чем меньше радикалов выйдет на свободу, тем продукта Б будет меньше. И вот, оказывается, внешнее магнитное поле воздействует на вновь образующиеся пары радикалов таким образом, что у них становится заметно меньше шансов перейти в энергетическое состояние, -соторое служит пропуском на свободу,— тут действуют барьеры, установленные законами квантовой механики. А раз так. то большее число радикалов остается внутри клеток и соотношение между количествами продуктов А и Б изменяется. Возможно, этим же механизмом удастся объяснить и удивительные результаты магнитной обработки воды. В. ЗЯБЛОВ ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ • ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ РЕАКЦИЯ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ Обнаружена реакция, на результат которой оказывает влияние внешнее магнитное поле. 15
ПОРТРЕТЫ Геннадий ШИНГАРЕВ ЧЕЛОВЕК, КОТОРЫЙ ВИДЕЛ ЭЛЕКТРОНЫ С именем Льва Владимировича Писаржевско- го — выдающегося ученого, умершего тридцать пять лет назад, в марте 1938 года,— связано становление электронной химии. Это имя вошло в учебники; каждый химик, в какой бы области он ни работал, слышал его хотя бы краем уха. Гораздо меньше сведений сохранилось о Писаржевском — человеке: круг людей, знавших его, поредел; его ученики по большей части успели уступить место собственным ученикам. Слушатели Писаржевского, очевидцы его блестящих выступлений сохранили о них яркие, но, к сожалению, немногочисленные воспоминания. Эти воспоминания погребены в старых журналах, и собрать их нелегко. В памяти современников Писаржевский запечатлелся прежде всего как блестящий лектор, поистине завораживавший свою аудиторию. Говорил он быстро, страстно, вибрирующим и по-южному певучим голосом. Любил неожиданные образы, иногда несколько цветистые. С фотографий на нас глядит узкое и нервное лицо с необыкновенно живыми глазами. Лицо ученого, оно могло бы быть и лицом артиста. Писаржевский был худощавый, стремительный в движениях человек, полный своеобразного и неуловимого изящества. Изящны были его тонкие руки, похожие на руки музыканта. Жестикулируя, он взмахивал ими над головой, точно дирижер; кусты бровей взлетали на лоб, черные глаза сверкали фанатически и вдохновенно. Артистическая внешность соответствовала артистизму натуры Писаржевского. Не случайно он всю жизнь увлекался живописью. Это был тип ученого с сильно развитым воображением, и н.едаром известный химик Д. П. Коновалов, прослушав программную речь Писаржевского с изложением основ электронно-ионной теории, сказал ему: «Да вы, батюшка, собственными глазами видите эти ваши электроны!» Писаржевский был сыном кишиневского нотариуса. Когда ему исполнилось восемь лет, отец умер. Мать с четырьмя детьми перебралась в Одессу. Здесь будущего химика ожидала обыкновенная судьба мальчика из приличной, но лишенной достатка семьи: гимназия, зарабатывание на жизнь уроками, в перспективе— полуголодное существование в университете. По этому пути и двинулся Писаржевский, правда, не без нечаянных зигзагов. В шестом классе он вдруг объявил себя толстовцем, надел посконную рубаху и стал проповедовать тщету и бессмысленность наук и искусств. Претворяя в жизнь свои взгляды, он демонстративно провалился на экзаменах и, к ужасу и огорчению матери, был оставлен на второй год. Это не помешало ему в следующем году увлечься живописью, извести на краски все деньги, заработанные уроками, и загромоздить тесную квартиру черноморскими пейзажами. В старших классах Писаржевского захватила поэзия; на торжественном акте он блестяще продекламировал Виргилия, но разочаровал растроганного латиниста, заявив, что предпочитает служить народу — станет земским врачом. С этой мечтой он поступил в 1891 году на естественный факультет одесского Новороссийского университета, намереваясь затем перевестись на медицинский. Но однажды ему попалась книжка под названием «Основы химии», сочинение петербургского профессора Дмитрия Менделеева. Медицина была забыта. Теперь он целыми днями раздувал меха в университетском подвале, в лаборатории, и корпел над первым самостоятельным исследованием— химическим анализом метеорита. Немного спустя он выступил в химическом кружке с докладом о теории электролитической диссоциации Сванте Аррениуса. Теория эта в то время только что появилась и рассматривалась всеми уважающими себя химиками как более чем сомнительная новация. 2 Химия и Жизнь, № 3 17
Юный Писаржевский с восторгом неофита излагал немногочисленным слушателям учение Аррениуса. Об этом стоит упомянуть не только потому, что теории электролитической диссоциации было суждено во многом определить весь его дальнейший путь в науке. Докладчик вступил в ожесточенный спор с председателем кружка, профессором П. Г. Мелико- вым. Следствием этого было то, что он стал любимым учеником Меликова, а позднее — его ближайшим сотрудником. Окончив курс, он был командирован, по тогдашней традиции, за границу для усовершенствования в науках и проработал около двух лет в физико-химическом институте при лейп- цигском университете. Институтом руководил один из отцов электрохимии Вильгельм Оствальд. Тридцати лет от роду, в 1904 году, Лев Писаржевский занял кафедру общей химии Юрьевского — ныне Тартуского — университета. В описываемое время старинный, гордый своими традициями, но несколько замшелый университет потрясали неслыханные события. Близился Пятый год; под сводами академической аулы —• актового зала — кипели революционные сходки. Местная профессорская корпорация развалилась: старики демонстрировали свою верность монархическому режиму, молодые симпатизировали революции. Нечего и говорить о том, что Писаржевский оказался в числе последних. Вскоре ему пришлось покинуть Юрьев. Следующая страница его жизни — Киев, кафедра неорганической химии Политехнического института. Пребывание Писаржевского в нем тоже оказалось недолгим. В начале 1911 года революционное брожение вновь, и на сей раз с удвоенной силой, потрясло все высшие учебные заведения империи. В разгар правительственных репрессий совет Политехнического института послал протестующую телеграмму в Петербург, министру просвещения Кассо. Телеграмму подписали деканы трех факультетов. Кассо ответил им приказом об увольнении. Тогда девять преподавателей института демонстративно подали в отставку. Среди них был Писаржевский. Он уехал в Москву. И здесь вместе с микробиологом Л. Л. Тарасевичем и зоопсихологом В. П. Вагнером он основал научно-популярный журнал «Природа», который надолго пережил своих основателей: не так давно этому журналу исполнилось шестьдесят лет. Некоторое время Лев Владимирович преподавал химию на Бестужевских женских курсах, знаменитых тем, что они приютили под своей кровлей не одного опального ученого. Там ему удалось, наконец, завершить свою докторскую диссертацию. Она называлась «Свободная энергия химической реакции и растворитель». В 1913 году Писаржевский обосновался в Екатеринославе — нынешнем Днепропетровске. Здесь он и прожил всю остальную жизнь. Здесь он совершил лучшее и главное в своей жизни — осуществил синтез физики и ионной химии. Он основал в екатеринославском Горном институте кафедру электронной химии, которая после революции превратилась в первый в нашей стране Институт физической химии. Здесь же благодаря его усилиям был организован Политехнический институт, из которого впоследствии вырос Днепропетровский университет. В этом городе Писаржевский встретил февральскую революцию. Политические воззрения Льва Владимировича всегда отдавали некоторым романтизмом. Этому романтизму он обязан курьезным эпизодом своей жизни — кратковременным пребыванием в стане эсеров. Некоторое время он даже состоял членом эсеровской фракции в городской думе. Отрезвление наступило очень скоро. Писаржевский расстался с крикливыми рыцарями ультрареволюционной фразы из-за несогласия с их программой и тактикой. Он вернулся в науку. Двадцать лет подряд он читал в Горном институте лекции, которые получили громкую известность далеко за пределами института и города. Захолустный Ека- теринослав стал своеобразной столицей электрохимии. Все преподавание химии было радикально перестроено. Уже в начале двадцатых годов вышли в свет первые издания учебников Писаржевского «Введение в химию» и «Основы неорганической химии», написанные на весьма необычном для того времени электронно-ионном языке. В послесловии к одному из них говорилось: «Границы владений электрона в химии все более расширяются. В физике электрон стал уже не меньшей реальностью, чем атом и молекула в химии. Но в химии он еще не нашел себе такого широкого применения, как эти последние. Завоевание химии электроном только еще начинается». В 1930 году Лев Писаржевский был удостоен премии имени Ленина за работы по физической химии. Он стал академиком, его имя было присвоено Украинскому физико-химическому институту, который он основал. В своем городе он сделался чем-то вроде живой легенды. 18
В день его похорон гигантская процессия шла за гробом, который несли розовощекие студенты и седые старики, еще помнившие Менделеева. Как и у всякого крупного ученого, в творческом наследии Льва Владимировича Писар- жевского можно найти некую руководящую нить. Вопрос, занимавший его всю жизнь, формулировался так: каким образом в растворе электролита химическая энергия переходит в электрическую? Нельзя сказать, чтобы этот вопрос был вовсе чужд тогдашней науке. Законы протекания тока в гальванических элементах были установлены еще Фарадеем. В 1887 году в Германии было провозглашено рождение новой науки— физической химии, возник первый в мире физико-химический журнал, основанный Оствальдом, и в этом журнале двадцативосьмилетний швед Аррениус напечатал первый эскиз своей знаменитой теории. Теория электролитической диссоциации окончательно утвердила в химии представление об ионах — электрически заряженных обломках молекул. Тем не менее ясного понимания, как именно возникает ток в растворах, откуда он берется, еще не было. Одним из первых Писаржевский понял, что возникновение электрической энергии в растворе связано не только с распадом молекулы растворенного вещества на ионы, но с распадом самого атома —с превращением нейтрального атома в ион и свободный электрон. Впоследствии он говорил, что эта идея пришла ему в голову в 1914 году, во время лекции, которую он читал для кружка инженеров. Признание, чрезвычайно характерное в устах ученого, для которого общение с учащейся аудиторией является непосредственным продолжением научного поиска, а иногда и предваряет его. В этой лекции (она называлась «Физическая химия и одна из ее очередных задач») замечательный химик сформулировал главное положение своей электронно-ионной теории: ионы — это атомы или группы атомов, которые утратили часть электронов или приобрели лишние электроны. Теперь для него стало ясно, в чем состоит принцип действия гальванического элемента. Он сводится к перемещению свободных электронов от одной пластинки элемента к другой. Автор электронно-ионной теории скромно рассматривал ее как дополнение к теории электролитической диссоциации. Между тем главная его заслуга состоит в том, что свои электрохимические представления он смело распространил на более широкую область чисто химических реакций. В 1923 году вышла обобщающая работа Писаржевского «Электрон в химии растворов и в электрохимии», написанная вместе с женой и неизменной сотрудницей— Мальвиной Розенберг. Труд этот, по словам самого Писаржевского, представляет собой «эскиз электрической стороны жизни химической реакции». Там приведено определение сущности реакций окисления и восстановления, сформулированное Писаржевским и ставшее одним из фундаментальных определений химии XX века. В гальваническом источнике тока один полюс теряет электроны, другой их накапливает. На одном полюсе (аноде) происходит окисление, на другом (катоде)—восстановление. Оба процесса разделены в пространстве и более или менее наглядны; движение электронов можно непосредственно наблюдать — это и есть ток в гальваническом элементе. Понадобилось незаурядное воображение Писаржевского, чтобы тот же самый механизм передвижения электронов постулировать для любой химической реакции окисления и восстановления— узреть, как выразился Коновалов, электроны собственными глазами. Нужна была немалая интуиция, чтобы понять, что и чисто химическая реакция сопровождается высвобождением электрической энергии, с той лишь разницей, что и потеря электронов, и их приобретение происходят в одном и том же месте. Потому-то и нельзя получить электрический ток в пробирке. Вот это определение в том виде, как оно приводится в руководстве по неорганической химии Л. В. Писаржевского, изданном в Екате- ринославе в 1922 году: «Окисление — это приобретение положительного заряда или потеря отрицательного, восстановление -— потеря положительного или приобретение отрицательного заряда... Таким образом, с электронно-ионной точки зрения ионные процессы окисления и восстановления сводятся к очень простой схеме: окисление — это потеря электронов, восстановление — приобретение последних». Эта простая фраза заслуживает, чтобы ее выбили золотыми буквами на памятнике Льву Писаржевскому. 2* 19
Кандидат химических наук М. М. КРАЮШКИН ДВА РОЖДЕНИЯ АДАМАНТ АН А- УГЛЕВОДОРОДА СО СТРУКТУРОЙ АЛМАЗА Адамантан — это насыщенный циклический углеводород, замечательный тем, что входяйле в его состав атомы углерода имеют то же пространственное расположение, что и в кристалле алмаза. Вот как можно изобразить структуру молекулы этого вещества: Если собрать модель молекулы адамантана, то мы увидим, что это на редкость симметричная конструкция — почти идеальный шар. Но сколько бы мы ни любовались адаманта- ном (вернее, его молекулярным строением, потому что само вещество ничуть не похоже на сверкающий алмаз — это ничем не примечательный белый порошок), мы не увидим в нем ничего такого, что принципиально выделяло бы его из ряда прочих насыщенных циклических углеводородов и позволило заподозрить наличие у него каких-либо особых химических свойств. Ведь изящество структуры еше не основание для того, чтобы делать для вещества исключение из хорошо разработанной теории реакционной способности органических веществ... РОЖДЕНИЕ ПЕРВОЕ Адамантан был открыт в 1933 году чехословацкими химиками С. Ландой и В. Махачеком при изучении состава нефти Годонинского месторождения. Из тонны этой нефти они выделили несколько граммов тугоплавкого, но летучего вещества и установили его состав и строение. Подивившись элегантности структуры этого углеводорода, ученые дали ему название, которое сразу же привилось. Надо полагать, что у химиков того времени было много других срочных дел, так как они не потрудились проверить химические свойства открытого вещества. Впрочем, чего можно было от него ожидать? Казалось совершенно несомненным, что адамантан, как и все прочие насыщенные циклические углеводороды, будет устойчив к действию большинства реагентов, например окислителей. Пожалуй, он станет реагировать с хлором; но реакции углеводородов с галогенами идут по радикальному механизму, то есть с промежуточным образованием агрессивных частиц — радикалов, в результате чего, как правило, возникают маловразумительные смеси веществ. Так стоит ли тратить силы и время на сомнительное удовольствие изучать малоинтересные химические свойства чрезвычайно труднодоступного вещества? Наверное, именно поэтому исследователи долгое время не обращали на адамантан особого внимания, если не считать синтетиков. Последние, впрочем, довольно быстро убедились, что выделять граммы адамантана из тонн нефти — детская забава в сравнении с буквально каторжной синтетической работой. Горы реагентов, израсходованные на первых стадиях синтеза этого вещества, превращались где-то на двадцатой стадии в пыль, которой порой недоставало даже для анализа... Куда уж тут изучать химические свойства продукта! И вот химики окончательно махнули рукой на адамантан, причислив его на основе чисто теоретических соображений к малоинтересным в химическом отношении веществам. Да и чего тут сомневаться? Ведь доказано же экспериментально, что очень похожие на адамантан углеводороды химически инертны. 20
РОЖДЕНИЕ ВТОРОЕ Только в 1957 году молодой американский химик П. Шляйер обнаружил, что при обработке гидрированного дициклопеитадиена хлористым или бромистым алюминием всего в одну стадию с выходом 12% образуется адамантан: А исходное соединение получается тоже крайне просто, в две стадии, из широко распространенного химического реактива — циклопента- диена. Через три года фирма «Дюпон» взяла патент на сходный процесс, в результате которого адамантан образуется уже с выходом 42%. Так вещество со структурой алмаза совершенно неожиданно стало доступным. Но если теперь любой химик мог получить нужное количество адамантана буквально за несколько дней нехитрой работы, то почему бы все-таки не проверить его химические свойства и не убедиться лишний раз в справедливости утверждений теории? Поначалу все шло как по писаному; адамантан действительно с трудом окислялся, давал сложные смеси продуктов при обработке хлором... Но химик из ФРГ Г. Штеттер обратил внимание на незамеченную ранее работу С. Ланды, в которой утверждалось, что адамантан легко реагирует с жидким бромом, давая с выходом почти 100% бромадамантан: Экспериментальная проверка полностью подтвердила справедливость этого невероятного сообщения: ведь подобные структуры вообще не бромируются! Дальнейшие исследования привели к еще более удивительным результатам. Оказалось, что бромирование адамантана идет не по обычному для всех углеводородов радикальному пути, а по ионному механизму, то есть с промежуточным образованием ионов; сам бромадамантан, в отличие от галоидопроиз- водньгх всех прочих аналогичных углеводородов, легко вступает в дальнейшие химические превращения. Скажем, атом брома в его молекуле легко обменивается на гидроксильную группу, на аминогруппу... Одним словом, адамантан оказался во всех отношениях непонятным исключением из теории. Дело в том, что молекулы углеводородов того же типа, что и адамантан, должны в ходе ионных реакций на какое-то мгновенье становиться хотя бы частично плоскими, и чем с большим трудом это происходит, тем медленнее идет соответствующий процесс. С этой точки зрения казалось совершенно невероятным, чтобы жестко сшитый трехмерный каркас адамантана был вообще способен деформироваться. Значит, нужно было либо подвергнуть ревизии теорию, до сих пор не знавшую исключений, либо как-то объяснить необычное поведение адамантана и его производных. Это объяснение оказалось неожиданно простым, и пересматривать теорию не пришлось. Чтобы в ходе реакции молекула стала более плоской, химические связи должны деформироваться. В обычных молекулах деформируются в основном связи, непосредственно примыкающие к реакционному центру, в результате чего возникают чрезвычайно сильные местные напряжения. А вот в изящной высокосимметричной молекуле адамантана напряжения не концентрируются, а равномерно распределяются по всему скелету. В результате этот углеводород с неожиданной легкостью и вступает в ионные реакции. Сейчас синтезировано уже более тысячи разнообразнейших производных адамантана, многие из которых представляют не только академический, но и практический интерес. Например, солянокислая соль аминоадамантана, получившая фирменное название «амантидин», оказалась эффективным средством для профилактики гриппа. Но ни одно из этих веществ не стало бы известным, если бы химики безоговорочно принимали на веру предсказания теории и не стремились проверить их справедливость на опыте... 21
ЭЛЕМЕНТ №.. Кандидаты геолого-минералогических наук И. Г. МИНЕЕВА, Д. А. МИНЕЕВ ТОРИЙ Тории — один из немногих радиоактивных элементов, открытых задолго до появления самого понятия «радиоактивность». Любопытно, что название этого элемента появилось на тридцать лет раньше, чем он был в действительности открыт. СНАЧАЛА БЫЛО ИМЯ Выдающегося шведского ученого Пенса Якоба Берцелиуса справедливо называли некоронованным королем химиков первой половины XIX столетия. Человек энциклопедических знаний и превосходный аналитик, Берцелиус работал очень плодотворно и почти никогда ае ошибался. Авторитет его был так высок, что большинство химиков его времени, прежде чем обнародовать результат какой-либо важной работы, посылали сообщение о ней в Стокгольм к Берцелиусу. В его лаборатории были определены атомные веса большинства известных тогда элементов (около 50), выделены в сзободном состоянии церий и кальций, стронций и барий, кремний и цирконий, открыты селен и торий. Но именно при открытии тсрия непогрешимый Берцелиус совершил две ошибки. В 1815 году, анализируя редкий минерал, найденный в округе Фалюн (Швеция), Берцелиус обнаружил в нем окись нового элемента; этот элемент был назван торием — в честь всемогущего древнескандинавского божества Тора (по преданию, Тор был коллегой Марса и Юпитера одновременно — богом войны, грома и молнии). Прошло десять лет, прежде чем Берцелиус обнаружил свою ошибку: вещество, которое он считал окисью тория, на самом деле оказалось фосфатом уже известного иттрия. «Похоронив» торий, Берцелиус же его «воскресил». Через три года из Норвегии ему прислали еще один редкий минерал, который теперь называют торитом (ThSi04). Торит содержит до 77% окиси тория Th62. Обнаружить столь явный компонент Берцелиусу не составило особого труда. Исследовав выделенную землю, Берцелиус убедился, что это окись нового элемента, к которому и перешло название «торий». Получить чистый металлический торий Берцелиусу не удалось. Правда, он восстановил калием фтористые соединения нового элемента и получил серый металлический порошок, сильно загрязненный примесями. Из-за этих примесей произошла вторая ошибка, вернее, серия ошибок — при описании свойств элементарного тория... Чистый препарат тория был получен лишь в 1882 году другим известным шведским химиком, первооткрывателем скандия Ларсом Фредериком Нильсоном. Следующее важное событие в истории элемента № 90 произошло в 1898 году, когда не* зависимо друг от друга и практически одно- 22
временно Мария Кюри и немецкий ученый Герберт Шмидт обнаружили, что торий радиоактивен. Кюри отметила тогда же, что активность чистого тория даже выше активности урана... Именно радиоактивность — основная причина нынешнего повышенного интереса к элементу № 90. Торий все шире используется в атомной энергетике как сырье для получения первичного ядерного горючего; но не будем забегать вперед. ...КРОМЕ РАДИОАКТИВНОСТИ Совершенно очевидно, что первое знакомство с торием не сулило человечеству ничего особенного. Обычный серо-белый металл, довольно тугоплавкий (температура плавления 1750°С), но малопрочный и очень неустойчивый к действию коррозии. К примеру, в горячей воде скорость коррозии тория и сплавов на его основе в сотни раз выше, чем у алюминия. Следовательно, в качестве конструкционного материала или основы для конструкционных материалов торий не представлял интереса. Вскоре выяснилось, что добавки тория упрочняют сплавы па основе железа и меди, но никаких особых преимуществ перед другими легирующими элементами торий не имел. Прошло много лет, прежде чем легирование торием приобрело практическое значение. В авиационной и оборонной технике наших дней широко используются многокомпонентные сплавы на основе магния. Наряду с цинком, марганцем, цирконием в их состав входят торий и редкоземельные элементы. Торий заметно повышает прочность и жаростойкость этих легких сплавов, из которых делают ответственные детали реактивных самолетов, ракет, электронных устройств... Сейчас торий используют и как катализатор— в процессах органического синтеза и крекинга нефти, а также при получении жидкого топлива из угля. Но все это, если можно так выразиться, приобретения XX века. В XIX же веке выход в практику нашло лишь одно соединение элемента № 90 — его двуокись ТИОг- Ее применяли в производстве газокалильных сеток. В конце XIX века газовое освещение было распространено больше, чем электрическое. Изобретенные видным австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом колпачки из окислов церия и тория увеличивали яркость и преобразовывали спектр пламени газовых рожков, свет их становился ярче, ровнее. Из двуокиси тория — соединения весьма ту- Молот Тора — «символ веры» древних скандинавов и германцев. Государственный исторический музей (Стокгольм) гоплавкого — пробовали делать и тигли для выплавки редких металлов. Но, выдерживая высочайшие температуры, это вещество частично растворялось во многих жидких металлах и загрязняло их. Потому тигли из ТЬОг широкого распространения не получили. ИСТОЧНИКИ ТОРИЯ Вероятно, разговор о практическом применении тория был бы вообще беспредметным, если бы человечество располагало лишь торием, заключенным в торите. Минерал этот очень богат, но редок, так же как и другой богатый ториевын минерал торианит (Th, UH2, содержащий от 45 до 93 Th02. Однако еще в конце прошлого века при уча- 23
стии К. Ауэра фон Вельсбаха на атлантическом побережье Бразилии были начаты разработки монацитовых песков. Минерал монацит— важнейший источник и редкоземельных элементов, и тория. В общем виде формулу этого минерала обычно пишут так: (Се, Th)P04, но он содержит кроме церия еще и лантан, и празеодим, и неодим, и другие редкие земли. А кроме тория — уран. Тория в монаците, как правило, содержится от 2,5 до 12%. Богатые монацитовые россыпи помимо Бразилии есть в Индии. США, Австралии, Малайзии. Известны и жильные месторождения этого минерала — на юге Африки. Упоминавшиеся выше торит и торианит (и разновидность последнего — ураноториа- нит) тоже считаются промышленными минералами тория, но их доля в мировом производстве этого элемента совершенно незначительна. Самое известное месторождение ура- ноторианита находится на острове Мадагаскар. Считать торий очень уж редким металлом было бы неправильно. В земной коре его 8-10_4% — примерно столько же, сколько свинца. Но ториевое сырье — это всегда сырье комплексное. С ПЛЯЖА НА КОМБИНАТ Монацит — минерал прочный, устойчивый против выветривания. При выветривании горных пород, особенно интенсивном в тропической и субтропической зонах, когда почти все минералы разрушаются и растворяются, монацит не изменяется. Ручьи и реки уносят его к морю вместе с другими устойчивыми минералами— цирконом, кварцем, минералами титана. Волны морей и океанов довершают работу по разрушению и сортировке минералов, накопившихся в прибрежной зоне. Под их влиянием происходит концентрирование тяжелых минералов, отчего пески пляжей приобретают темную окраску. Так на пляжах формируются монацитовые россыпи. Но, естественно, и там монацитовыи песок перемешан с кварцевым, цирконовым, рутиловым... Поэтому первая стадия производства тория — получение чистого монацитового концентрата. Для отделения монацита используют разные способы и приспособления. Первоначально грубо отделяют его на дезинтеграторах и концентрационных столах, используя разницу в плотности минералов и их смачиваемости раз* личными жидкостями. Тонкого разделения 24 Эрнст Резерфорд. 6 января 1900 г. открыл эманацию тория; е ноябре 1902 г. вместе с Фредериком Содди выдвинул теорию радиоактивного распада элементов и сформулировал закон радиоактивных превращений в ряду тория достигают путем электромагнитной и электростатической сепарации. Полученный таким образом концентрат содержит 95—98% монацита. После этого начинается самое сложное; отделение тория чрезвычайно затруднено, поскольку монацит содержит элементы, по свойствам близкие к торию: редкоземельные металлы, уран... Расскажем о выделении тория в самых общих чертах. Прежде всего минерал «вскрывают». Для этого в промышленных условиях монаиит обрабатывают горячими концентрированными растворами серной кислоты или едкого натра. Образующиеся в первом случае сульфаты тория, урана и редких земель растворимы в воде. В случае же щелочного вскрытия ценнейшие компоненты монацита остаются в осадке в виде твердых гидроокисей, которые затем превращают в растворимые соединения. «Отлучение» урана и тория от редких земель происходит на следующей стадии. Сей-
Мария Кюри: «Я пыталась выяснить, могут ли какие-нибудь вещества, кроме соединений урана, делать воздух проводником электричества... Ториевые соединения очень активны... Лучи тория обладают большей проникающей способностью, чем лучи урана» час для этого в основном используют процессы экстракции. Чаще всего из водных растворов торий и уран экстрагируют не смешивающимся с водой трибутилфосфатом. Разделение урана и тория происходит на стадии избирательной реэкстракции. При определенных условиях торий из органического растворителя перетягивается в водный раствор азотной кислоты, а уран остается в органической фазе. Хотим еще раз подчеркнуть, что здесь описана лишь принципиальная схема — на практике все обстоит значительно сложнее. После того как торий отделен, нужно превратит^ его соединения в металл. Распространены два способа: восстановление двуокиси Th02 или тетрафторида ThF4 металлическим кальцием и электролиз расплавленных галоге- нидов тория. Обычно продуктом этих превращений бывает ториевый порошок, который затем спекают в вакууме при температуре 1100— 1350°С Многочисленные сложности ториевого производства усугубляются необходимостью надежной радиационной защиты. ТОРИЙ И РАДИОАКТИВНОСТЬ Радиоактивность -— важнейшее свойство тория. Но первые же глубокие исследования этого явления на новом объекте дали неожиданные результаты. Радиоактивность тория отличалась странным непостоянством: хлопнет ли дверь, чихнет или закурит экспериментатор, и интенсивность излучения меняется. Первыми натолкнулись на эту странность, начав работу с торием, два молодых профессора Монреальского университета — Эрнст Резерфорд и Р. Б. Оуэне. Они очень удивились, когда после тщательного проветривания лаборатории радиоактивность тория стала вовсе незаметной! Радиоактивность зависит от движения воздуха?! Естественно было предположить, что активность «сдувается» с тория потому, что в при цессе распада образуется радиоактивный газообразный продукт. Он был обнаружен, изучен и назван тороном. Сейчас это название употребляется сравнительно редко — торон больше известен как изотоп радон-220. Вскоре, в 1902 году, в той же монреальской Мак-Хиллской лаборатории Ф. Содди выделил из раствора ториевой соли еще один новый радиоактивный продукт — торий-Х. То- рий-Х обнаруживали везде, где присутствовал торий, но после отделения от тория интенсивность его излучения быстро падала. Меньше чем за четыре дня она уменьшилась вдвое и продолжала падать в полном соответствии с геометрической прогрессией! Так в физику пришло понятие о периоде полураспада. Позже было установлено, что торий-Х представляет собой сравнительно короткоживущий изотоп радий-224... Со временем были обнаружены достаточно многочисленные продукты алхимических превращений тория. Резерфорд изучил их, установил генетические связи. На основе этих исследований им был сформулирован закон радиоактивных превращений, а в мае 1903 года ученый предложил схему последовательных распадов естественного радиоактивного ряда тория. Торий оказался родоначальником довольно большого семейства. «Родоначальник», «семейство»— эти слова приведены здесь керади образа, а как общепринятые научные термины. В своем семействе торий можно было бы назвать еще и патриархом — он отличает- 25
ся наибольшим долголетием в этом ряду. Период полураспада тория-232 (а практически весь природный торий — это изотоп 232Th) 13,9 миллиарда лет. Век всех «отпрысков знатного рода» несравненно короче: самый долго- живущий из них — мезоторий-1 (радий-228) имеет период полураспада 6,7 года. Большинство же изотопов ториевого ряда «живет» всего дни, часы, минуты, секунды, а иногда и миллисекунды. Конечный продукт распада тория-232 — свинец, как и у урана. Но «урановый» свинец и «ториевый» свинец не совсем одно и то же. Торий в конце концов превращается в свинец-208, а уран — в свииец-206. Постоянство скорости распада и совместное присутствие в минералах материнских и дочерних изотопов (в определённом радиоактивном равновесии) позволило еще в 1904 году установить, что с их помощью можно измерять геологический возраст. Первым эту идею высказал один из светлейших умов своего времени Пьер Кюри. ТОРИЙ РАДИОАКТИВНЫЙ Предыдущую главу можно было бы несколько высокопарно, но в общем точно назвать «служение радиоактивного тория чистой науке». Но науке положено поворачиваться лицом к практике. Первая попытка использовать на практике радиоактивность тория была предпринята в 1913 году. Его «дитя» — мезо- торий стали применять в производстве светящихся красок, которыми наносили цифры на циферблаты часов. Спустя несколько лет обнаружили, что со временем циферблаты перестают светиться (причину мы знаем: относительно малое время жизни мезотория). Но не это стало причиной спешного изгнания ме- зотория из лакокрасочного производства: в те же двадцатые годы заметно увеличилась смертность среди работниц, выписывавших кисточками цифры на циферблатах. Патологоанатомы констатировали накопление мезо- тория в костях погибших. Выяснилось, что, как многие рисовальщики, работницы заостряли концы кисточек губами. При этом они проглатывали за год до 1,75 грамма краски и с ней почти 10 мг мезотория... Но мезоторий все-таки не сам торий. А как обстоит дело с ним? Как ни странно, поступление тория в желудочно-кишечный тракт (тяжелый металл, к тому же радиоактивный!) не вызывает отравления. Объясняется это тем, что в желудке — кислая среда, и в этих условиях соединения тория гидролизуются. Конечным продукт — нерастворимая гидроокись то- Радиоактиеное семейство тория рия, которая выводится из организма. Острое отравление способна вызвать лишь нереальная доза в 100 граммов тория... Выходит, что кушать торий не столь опасно, как дорого: упомянутое количество элемента № 90 стоит около четырех долларов. И все же есть торий не следует даже очень богатым людям. Чрезвычайно опасно попадание тория в кровь. В этом, к сожалению, люди убедились не сразу. В двадцатых — тридцатых годах при заболеваниях печени и селезенки для диагностических целей применяли препарат «торотраст», включавший окись тория. Врачи, уверенные в нетоксичности ториевых препаратов, прописывали торотраст тысячам пациентов. И тут начались неприятности. Несколько человек погибли от заболевания кроветворной системы, у некоторых возникли специфические опухоли. Оказалось, что, попадая в кровь в ре^ зультате инъекций, торий осаждает протеин и тем способствует закупорке капилляров. Отлагаясь в костях близ кроветворных тканей, природный торий-232 становится источником гораздо более опасных для организма изотопов— мезотория, тория-228, торона... Естественно, что торотраст был спешно изъят из употребления. Как видим, первые попытки применить радиоактивный торий на практике закончились неудачно. Элементом первостепенной важности, стратегическим металлом торий стал лишь после второй мировой войны. Как и всякий четно-четный изотоп (четное число протонов и нейтронов), торий-232 не способен делиться тепловыми нейтронами и быть ядерным горючим. Но под действием тех же нейтронов с торием происходит вот что: «Th + 'п Л *з Th Р; 2ззРа Р_; ,ззи 26 1
А уран-233 — отличное ядерное горючее, поддерживающее цепную реакцию. Уран-233 имеет некоторые преимущества перед другими видами ядерного горючего: при делении его ядер выделяется больше нейтронов. Каждый нейтрон, поглощенный ядром плутония-239 или ураиа-233, дает 2,03—2,06 новых нейтрона. А уран-233 — намного больше—2,37! Применение тория в качестве ядерного горючего затруднено прежде всего тем, что в побочных реакциях образуются изотопы с высокой активностью. Главный из таких загрязнителей — уран-232 — сильный гамма-излучатель с периодом полураспада 73,6 года. Тем не менее ториевые ядерные реакторы есть уже в нескольких странах. В частности, компания «Эдисон» готовит для реакторов тепловыделяющие элементы, в которых соотношение тория и урана больше 15: 1. (Уран играет роль своеобразной запальной свечи.) Пока годовой расход металлического тория во всех реакторах капиталистических стран не превышает нескольких сотен килограммов. Его использованию препятствует и то обстоятельство, что торий дороже урана. Уран легче выделить. Некоторые рудные урановые минералы (уранит, урановая смолка)—это простые окислы урана. У тория таких простых минералов (имеющих промышленное значение) нет. А попутное выделение из редкоземельных минералов, как мы уже знаем, осложнено сходством тория с элементами семейства лантана. Тем не менее, о ториевой ядерной энергетике следует думать всерьез. Запасы этого элемента только в редкоземельных рудах втрое превышают все мировые запасы урана. Это неминуемо приведет к увеличению роли торие- вого ядерного горючего в энергетике будущего. Поскольку в основной статье речь шла почти исключительно о тории и продуктах его распада, здесь естественно рассказать коротко о важнейших его соединениях. Впрочем, эпитет «важнейшие», видимо, не совсем уместен: только одно соединение элемента № 90 — его двуокись Th02 — имеет самостоятельное применение, остальные же важны лишь для науки и... для производства тория. окислы Белый тугоплавкий порошок двуокиси тория имеет структуру флюорита. Его получают при сжигании тория. То же самое вещество — ТЬОг образует защитную пленку на корродирующем, окисляющемся тории. Th02 — соединение довольно прочное и весьма термостойкое. Достаточно сказать, что остаток сгоревшей калильной сетки газового фонаря представляет собой в основном двуокись тория. Существование двух других кислородных соединений элемента № 90 остается дискуссионным. Моноокись тория ThO, видимо, все-таки существует. В литературе описана ее кристаллическая Что вы знаете и чего не знаете о тории и его соединениях решетка, аналогичная pemeiKe хлористого натрия. Под действием перекиси водорода образуется перекись тория, которой раньше приписывали формулу ТЬгОу. Сейчас установлено, что состав этого вещества значительно сложнее, поскольку в его молекулу входят и захваченные из раствора анионы. ГИДРООКИСЬ Нерастворимое в воде соединение состава Th(OHL имеет щелочной характер и потому, растворяясь в кислотах, не растворяется в щелочах. Начинает выпадать в осадок уже при рН, равном 3,5, в то время как гидроокиси трехвалентных редких земель делают то же лишь при рН 7—8. Это свойство используют для грубого разделения редкоземельных элементов и тория. ГАЛОГЕНИДЫ Их известно довольно много: три хлорида, три бромида, три йодида и фторид (валентности тория в этих соединениях: 4 + , 3+ и 2 + ). Хлориды и фторид бесцветны, бромиды и йодиды желтого цвета. Безводный тетрахлорид очень гигроскопичен. Для практики наиболее важны фтсрид ThF4 и йодид TJ4. Первый используют для получения тория электролизом и для расплавления его в азотной кислоте — чистый торий в чистой РШОз не растворяется, необходима добавка фторида. Тетрайодид же используют для получения тория высокой чистоты, поскольку при температуре выше 900е С это соединение способно к термической диссоциации: ThJ4->Th + 2J2 ГИДРИДЫ При нагревании тория в атмосфере водорода до 400—600° С образуется его гидрид ТЬНг. Если, не меняя условий, начать снижать температуру, то при 250—320° С происходит дальнейшее насыщение тория водородом и образуется гидрид состава Th4His. Иногда гидриды тория применяют для получения высокочистого тория. 27
ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ф СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ 4-я конференция по химии экстракции (теория и новые методы экстракционного разделения в аналитической химии и гидрометаллургии). Май. Донецк. (Научный совет АН УССР по аналитической химии) 2-я конференция по перемешиванию в жидких средах. Май. Черкассы. (Научный совет АН СССР по проблеме «Теоретические основы химической технологии») 6-й семинар по применению колебательных спектров к исследованию неорганических и координационных соединений. Май. Тбилиси. (Грузинский политехнический институт) Семинар по гидродинамическому воздействию малых полимерных добавок. Май. Москва. (Институт проблем механики АН СССР) 5-е совещание по физической химии и электрохимии расплавленных солей, оксидных расплавов и твердых электролитов. Май. Свердловск. (Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР) Совещание по химии полисахаридов. Май. Москва. (Институт органической химии АН СССР) Симпозиум «Ферментативные превращения углеводов в тканях и лк регуляция». Май. Ленинград. (Всесоюзное биохимическое общество) # МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ 15-я международная конференция по координационной химии. Июнь. СССР, Москва. 12-й конгресс Международного газового союза. Июнь. Франция, Ницца. Конференция по производству пластмасс в развивающихся странах. Июнь. Великобритания, Лондон. Всемирный конгресс по применению ультразвука в медицине. Июнь, Нидерланды, Роттердам. Международный симпозиум по опреснению морской воды. Июнь. Великобритания, Лондон. Конгресс стран Европы по химическому оборудованию («АХЕМА-73»). Июнь. ФРГ, Франкфурт-на-Майне. Международный симпозиум по атеросклерозу. Июнь. Западный Берлин. 5-я международная конференция по раковым заболеваниям. Июнь — июль. Италия, Перу д ж а. 10-й конгресс Европейской ассоциации по диализу и трансплантации. Июнь. Австрия, Вена. 3-й симпозиум стран Балтийского моря по морской биологии. Июнь. Финляндия, Хельсинки. 3-я конференция по керамическим материалам. Июнь. ФРГ, Баден-Ба- ден. • ВДНХ СССР В апреле в павильоне «Химическая промышленность» будут проведены: совещание «Новые методы и приборы для физико-механических испытаний каучука, резины и резиновых изделий»; встреча «Теоретические проблемы диффузионной кинетики». С мая по июль в том же павильоне будут проходить: тематическая выставка «Герметики и их применение в народном хозяйстве»; смотр технических видов бумаги и картона. • книги В ближайшее время выходят в издательстве «X ими я»: Алексеев В. Н. Курс качественного химического полумикроанализа. Изд. 5-е. 1 р. 64 к. Аскадский А. А. Деформация полимеров. 3 р. 24 к. Батлер Дж. Н. Ионные равновесия. 2 р. 94 к. Голованов О. В. системы оперативного управления химическими производствами. 88 к. Гурьянова Е. Н., Гольдштейн И. П.. Ромм И. П. донорно-акцепторная связь. 2 р. 74 к. Жоров Ю. М. Расчеты и исследования химических процессов нефтепереработки. 1 р. 44 к. Курс физической химии. Изд. 2-е. В двух томах. Т. 2. 1 р. 64 к. Перегуд Е. А., Гернет Е. В. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Изд. 3-е. 1 р. 86 к. Перепечко И. И. Акустические методы исследования полимеров. 1 р. 74 к. Свойства полимеров при высоких давлениях. 1 р. 24 к Скорчелетти В. В. Теоретическая электрохимия. Изд. 4-е. 2 р. 45 к. Химические добавки к полимерам. Справочник. 1 р. 30 к. Издательство «М и р» выпустило книгу Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. В трех частях. 6 р. 13 к. Это — наиболее популярный за рубежом учебник неорганической химии, который используют во многих университетах. Его авторы, известные ученые, рассматривают неорганическую химию с позиций метода молекулярных орбиталей (этот метод почти не представлен в других учебных курсах). Заказы на книгу можно направлять по адресу: 129820, Москва И-1Ш ГСП, 1-й Рижский пер., 2, издательство «Мир», Отдел распространения. • СООБЩЕНИЯ С 1 января 1973 г. организован Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного научного центра АН СССР. В Академии нЪук Азербайджанской ССР организован Институт нефтехимического синтеза (гор. Сумгаит). При Президиуме АН СССР создана Комиссия по синхротронному излучению. Ее цель — подготовить программу и организовать работы с использованием синхротрон- ного излучения для решения проблем физики, химии и биологии. Председатель новой комиссии — член-корреспондент АН СССР В. И. ГОЛЬДАНСКИЙ. • НАЗНАЧЕНИЯ Доктор физико-математических наук М. М. ЗАРИПОВ назначен председателем Президиума Казанского филиала АН СССР. Доктор химических наук О. В. КРЫЛОВ утвержден заместителем директора Института химической физики АН СССР. • НАГРАЖДЕНИЯ Высшие награды Академии наук СССР — золотые медали имени М. В. Ломоносова — присуждены: академику Н. И. МУСХЕЛИШВИ- ЛИ — за выдающиеся достижения в области математики и механики; профессору М. ШТЕЕНБЕКУ (ГДР), иностранному члену АН СССР — за выдающиеся достижения в области физики плазмы и прикладной физики. Премия имени В. Л. Комарова 1972 г. присуждена доктору биологических наук Л. И. МАЛЫШЕВУ (Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО АН СССР) за серию научных работ по изучению высокогорной флоры Южной Сибири. 28
В. САХАРОВ, Молдавский НИИ почвоведения и агрохимии им. Н. А. Димо АБРАУ-ДЮРСО, МАССАНДРА, ПУРКАРЫ: КАК СОХРАНИТЬ ПОЧВУ? Патриарх американской фантастики Хьюго Гернсбек в двадцатых годах нашего века писал в романе «Ральф 124С 41+» об удивительной агротехнике 2660-го года, позволяющей прокормить, вопреки страхам мальтузианцев, многочисленных жителей Земли. Достаточно перед посевом полить почву раствором «термидона», как она мгновенно приобретает свойства чернозема... Таких препаратов еще нет. Но уже несколько десятилетий ведутся исследования так называемых физических удобрений — полимерных материалов, которые прочно скрепляют мелкие почвенные частицы. Бесструктурная, распыленная почва облагораживается, становится устойчивой к разрушающему действию воды и ветра; для растений же создается благоприятный водно-воздушный режим. Химическая промышленность уже поставляет полимерные материалы и поверхностно-активные вещества, позволяющие существенно снизить потери влаги на испарение и сток. Вода сохраняется и накапливается в почве, растения эффективно используют минеральные удобрения, а эрозионные потери почвы значительно уменьшаются. Почему же такие вещества применяются еще редко? Потому, что их пока мало. Однако ценность их очевидна, и совершенно ясно, что в недалеком будущем они появятся в достаточном количестве. Поэтому уже сейчас надо накапливать сведения — как их применять, что они дают. Наиболее выгодно применять полимерные добавки под интенсивные культуры, например цитрусовые, виноград, табак. К тому же очень важно сохранить, уберечь от эрозии ценнейшие микрорайоны, такие как Абрау-Дюрсо на 29
Лг*л Л' Кавказе, Массандра в Крыму, Пуркары, Чу- май. Романешты в Молдавии. Поэтому мы и пытались использовать полиакриламид (ПАА) и другой структурообразователь — К-4 в первую очередь на виноградниках. Выяснилось, что в зимне-весенний период потери воды в стоке уменьшились в три с лишним раза по сравнению с обычной обработкой, а потери почвы — более чем в четыре раза. И летом ливневые дожди тоже значительно меньше смывают почву. Словом, совершенно очевидно, что полимеры сберегают ее. А вместе с тем они сокращают испарение влаги, содержание которой в метровом слое возрастает на 15—20%. Улучшается и структура почв — это отчетливо видно на снимках. Слева: так выглядит почва* обработанная полиакриламидом. Справа—соседний участок, где почва не была обработана полимерами. (Оба снимка сделаны в одном масштабе.) Внесение полимеров в поверхностный слой почвы затруднений не вызывает — для этого не требуется особого оборудования; скажем, их можно вносить одновременно с гербицидами, используя серийную гербицидно-амми- ачную машину. Затраты на обработку почв полимерными материалами окупаются за 3—4 года только благодаря прибавке урожая. На самом деле экономическая эффективность намного выше— ведь надо учитывать и противоэрозион- ный эффект. В опытах за шесть лет было сохранено около 70 000 тонн плодороднейшей почвы. А сохраненная почва—это и дополниг тельная продукция и дополнительная при* быль. О БАРХАНАХ, ФРЕСКАХ И ГЛУБОКОМ БУРЕНИИ Сначала формула: (—СН2^СН~СНа—СН—С! 12-СН—)л. COONa C=N COONa Потом название: К-4. Далее Олч.шнфроБка: неполно омыленный полиакрилонитрил в водных растворах NaOH. И, наконец, внешний вид: желтоватая чаеподобная жидкость. Поначалу этот препарат разрабатывали с одной цечью — закрепить подвижные пески в пустыне. Работа эта велась в Институте химии Академии наук Узбекской ССР После испарения растворителя (воды) полимер склеивает отдель- 30
ные песчинки. Образовавшаяся пористая корка не боится эрозии и выветривания. Она не мешает приживаться растениям. Под такой кровлей температура зимой на 3 градуса выше, а летом на 6—8 градусов ниже, чем на поверхности. И, кроме того, содержание влаги в такой почве увеличивается. Естественно, что бархан, обработанный полимерным дождем, за год покрывается обильной растительностью. Вскоре выяснилось, что К-4 годится не только для пустынь. Его вносили в почву во многих районах, и почти всюду уменьшалась эрозия почвы, увеличивались урожаи. А потом препаратом К-4 стали интересоваться не только агрономы. Множество любопытных и оесь- ма деликатных способов используют археологи, чтобы сохралить уникальные памятники старины. Сейчас к ним ппибавился еще один — обработка препаратом К-4. Заключается она в том, что после очистки трещины и выбоины на росписи заделывают мастикой из лёсса и К-4, а затем закрепляют роспись, используя слабый раствор того же вещества. И после многократной пропитки настенные росписи становятся прочными, а естественный цвет и фактура полностью сохраняются. Следующее применение К-4 — в глубоком бурении, где необходим надежный стабилизатор буровых растворов, который поддерживал бы частицы глины но взое- шениом состоянии. К-4 оказался именно таким стабилизатором. Буровики быстро использовали новинку, и это дало экономию около миллиона рублей в год. За работы по исследованию препарата К-4 и его применению в буровой технике группе ученых во главе с академиком АН Узбекской ССР К. С. Ахметовым присуждена республиканская премия имени Бируни. А еще этот раствор может служить клеем (ведь склеивает же он пустынные пески!). Видимо, им будут широко пользоваться полиграфисты. К-4 нашел применение и в керамической промышленности. Возможно, его удастся использовать для борьбы с пылью — он превращает тонкую зловредную пыль в монолит... Уже сейчас этот препарат нужен многим; однако делают его пока мало, и стоит он дорого. Делать его будут больше, но как быть с ценой? В городе Навои производят искусственное волокно нитрон. А из отходов производства, как показали новые исследования, тоже можно получить водорастворимый полимер, более дешевый. Его назвали К-9. П. ПЕТРОВ ' />/' t.4< (*imt't 31
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ БУТЫЛКИ, КОТОРЫЕ НЕ НАДО СДАВАТЬ Стеклянная бутылка — довольно тяжелая вещь: например, пол- литровая бутылка весит около 500 г. Особенно ощутимым это становится, когда приходит время их сдавать. Недавно в ФРГ стали изготовлять суперлегкие, как их сейчас там называют, бутылки — весом не более 195 г. Сделаны они из какого-то особого стекле, секрет изготовления которого пока неизвестен. Известно только, что новые бутылки не только легки, но и настолько дешевы, что их можно просто выбросить сразу после употребления содержимого — какое облегчение магазинам и покупателям! В отличие от пластмассовой посуды, которую тоже выбрасывают, бутылки обладают тем преимуществом, что стеклянные отходы давно умеют утилизировать. ЗАКУРИМ ЖЕНЬШЕНЬ? Известно, что настой женьшеня снижает кровяное давление, обладает тонизирующим и антиканцерогенным действием. Известно, что у табачного дыма свойства диаметрально противоположны. Английские специалисты табачной промышленности решили соединить лед и пламень... По их мнению, добавка женьшеня в табак ослабит вредное влияние табачного дыма и смол на человеческий организм: дымок женьшене- вой сигареты содержит полезные стероиды, липиды, алкалоиды, гликозиды, масла. Табак можно обрабатывать специально приготовленным экстрактом женьшеня или смешивать с волокнами целебного корня. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ По сообщению журнала «Chemical and Engineering News» A972, № 25), английские биохимики У. Бэллоу и его сотрудница Э. Лоренс выделили из клеток кожи вещество, ингибирующее, то есть тормозящее, их деление — исследователи дали ему название «кэлон». Это оказался белок с молекулярным весом от 30 000 до 50 000, способный расщепляться трипсином и устойчивый к действию пепсина. Предполагается, что каждый вид клеток имеет свой специфичный белок-ингибитор. Однако ингибитор клеточного деления, выделенный из лимфо- идной ткани (селезенки) свиней, рогатого скота и крыс, тормозит и деление лимфоцитов человека. Это позволяет утверждать, что, обладая специфичностью к типу клеток, такие белки не обладают видовой специфичностью. КОМПОТ-ЛЕКАРСТВО Вкусные лекарства нужны и маленьким и большим. Взрослым тоже не так уж приятны пресловутое касторовое масло или английская соль. Именно поэтому в Вильнюсском университете создан лечебный сливово-лактозный компот, аналогичный по действию названным ранее препаратам, а по вкусу ничем не уступающий известному третьему блюду. В его состав входят слива и молочный сахар — лактоза. Компот врачи рекомендуют тем людям, у которых плохая работа желудка стала болезнью. У сливово-лактозного компота есть особенность: в больших дозах он снижает аппетит и поэтому может быть включен в список средств против ожирения. Новый лечебный напиток противопоказан только тем людям, которые страдают врожденным отсутствием фермента лактазы в организме. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ ПЛАСТМАССУ Различные полимерные материалы широко используются сейчас в хирургии — ими заменяют вышедшие из строя живые ткани. Но, как правило, при этом возникает опасность тромбоза: при контакте полимера с кровью кровь сворачивается и закупоривает сосуды. Сейчас, кажется, создан единственный пластик, не имеющий этого недостатка. Он не раздражает живые ткани и хорошо совмещается с ними, а кроме того, не препятствует обмену веществ, так как сквозь него легко проходят молекулы воды, кислорода, Сахаров. Как сообщает журнал «Industrial Research» A971, № 10, 21), этот пластик изготовлен на основе полистирола. РАДИО СОХРАНЯЕТ СЕМЕНА Ультракороткие волны все шире используют для борьбы с вредными насекомыми. В опытах, проведенных недавно в США, зараженную насекомыми пшеницу облучали УКВ в течение десяти секунд. После такой обработки погибло 82% молоди зернового точильщика, 88% зерновой моли и 90% рисового долгоносика. ДЕЙТЕРИЙ И РЫБЬЯ ПАМЯТЬ Способность к запоминанию была на 20% лучше у красноперок, которые жили в аквариуме с высоким содержанием тяжелой воды («Urania», 1972, № 7). Рыбки должны были отличать вход в стеклянный канал по его яркой окраске; в случае успеха им дева- 32
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ли по червяку. Улучшение способностей к запоминанию цвета проявлялось через 4—6 недель после начала опыта. Ученые из Института мозга во Франкфурте-на-Май- не, проводившие эти опыты, считают, что плазма рыбьего организма насыщается дейтерием уже через два часа после добавления тяжелой воды, и поэтому можно предполагать, что «молекулы памяти», если они существуют, почему-то предпочитают дейтерий обычному водороду. ДЫМ И ДОМ Можно ли из дыма построить дсм? Можно: ведь дым содержит мельчайшие частички золы, способной служить основой для создания строительных блоков, а дымовые газы — двуокись серы, из которой, как показали недавние исследования («Chemical Engineering», {972, № 12), может быгь изготовлен заменитель строительного картона. Чтобы получить такой картсн, дымовые газы вводят во взаимодействие с гашеной известью; образующийся в результате сульфит кальция после специальной обработки смешивают с 10—30% полиэтилена высокой плотности и эту массу формуют. НЕ СЛИШКОМ ЛИ МНОГО АНТИБИОТИКОВ! С профилактической целью, чтобы предохранить животных от заболеваний, в корма нередко добавляют антибиотики. Однако они могут принести вред, во-первых, самим животным и, во-вторых, людям, которые едят мясо и пьют молоко. И вот недавно FDA (американская организация, контролирующая пищевые продукты и медикаменты) объявила, что она намерена запретить добавки антибиотиков в корма в гом случае, если фирмы до 1973 г. не докажут, что такие добавки безопасны. Если же этого доказать не удастся, то животным, как и людям, антибиотики будут давать лишь для лечения, по рецепту врача. ПЛАТИНА — ПРОТИВ РАКА! Некоторые комплексные соединения платины замедляют рост злокачественных опухолей у животных. Они применимы, например, при одном из лейкозов и саркоме Уокера. Действуют эти соединения примерно тзк же, как и хорошо известные в онкологии алкилируюшие агенты; они тормозят репликацию (удвоение) ДНК опухолевых клеток, тем самым замедляя их размножение. Одно из соединений платины (бис- дихлордиаминоплатина) вскоре будет передано для клинических испытаний — об этом сообщил итальянский журнал «Rassegna». ВОДА СОЧИТСЯ СКВОЗЬ АСФАЛЬТ Дождевая вода, попавшая на дорожное покрытие, стекает обычно в канализационный коллектор. Чем больше асфальтовых мостовых и бетонных шоссе, тем меньше резервы подземных вод... Как сообщает выходящий в Женеве журнал «La Revue Poly- technique» A972, № 1304), создано дорожное покрытие, сквозь которое свободно просачивается вода. Это пористый асфальт толщиной примерно в 6,5 см. Он пропускает столько воды, что практически не требует строительства дренажных систем. Пористый асфальт прочен — по нему могут ездить даже тяжелые грузовики. Он переносит многократное замораживание и оттаивание, не теряя своих свойств. ОЧИСТКА ХОЛОДОМ Есть такой способ опреснения зо- ды — вымораживание. Солей во льду остается совсем немного. и после таяния получается довольно чистая пресная вода. Подобный способ предложено использовать и для иной цели, а именно для очистки сточных вод. Английский журнал «Chemical Week» сообщает об экспериментальной установке, через которую пропускают в сутки 10 000 л сточных вод. При кристаллизации на поверхности ледяной глыбы остаются соли и органические продукты; их соскабливают, а лед расплавляют. Этот способ, судя по предварительным данным, экономически более выгоден, чем традиционная химическая очистка воды. В ХОЛОДНУЮ ВОДУ... были брошены керамические детали, нагретые до 1200° С, но никаких трещин после этого на них не появилось. Такая устойчивость к переменным температурным нагрузкам объясняется чрезвычайно низким коэффициентом расширения нового керамического материала — всего 2,7- !С~6. Этот материал получен из смеси нитрида кремния с корундом. 3 Химия и Жионь, № 3 33
ЭКОНОМИКА, ПРОИЗВОДСТВО Министр целлюлозно-бумажной промышленности СССР К. И. ГАЛАНШИН БУМАГА ЗНАКОМАЯ И НЕЗНАКОМАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ — отрасль, без которой невозможно представить развитие экономики и вообще жизнь современного общества, Мы привыкли говорить, что бумага — хлеб культуры. Но, наряду с давно известной и привычной продукцией, наша отрасль выпускает бумагу и картон около тысячи видов, с самыми различными свойствами, самого различного назначения: бумаги электроизоляционные и для конденсаторов, для защиты металлов от коррозии, для размножения технической документации, фильтрующие и упаковочные материалы, санитарно-бытовые изделия и многое другое. Созданы бумаги, помогающие решать математические задачи и анализировать сложные смеси веществ, бумаги кровеостанав- ливающие и бактерицидные, водостойкие и па- роводонепроницаемые. Наконец, древесная целлюлоза — важное химическое сырье в производстве искусственных волокон, эфиров, различных смол- Расширение производства целлюлозно-бумажной продукции обещает большой экономический эффект. В прошлом пятилетии на 700 тысяч тонн возрос выпуск тарного картона, заменившего деревянные ящики, и не потребовалось вводить мощности по заготовке 13—14 миллионов кубометров древесины в год, по ее переработке в пиломатериалы и тару. Экономия составила 700 миллионов рублей. Отечественная автотракторная промышленность получила высококачественные фильтрующие материалы из картона, и экономия благодаря увеличению моторесурса двигателей достигла 10 миллионов рублей. Производство бумаги и картона в развитых капиталистических странах удваивается через каждые 15—20 лет. А в Советском Союзе, занимающем первое место в мире по запасам древесины, оно удваивается, начиная с 1950 года, через каждые 10 лет. В этой пятилетке рост производства целлюлозно-бумажной продукции предусмотрен более высокий, чем по промышленности в целом; при этом более 90% прироста мы должны получить благодаря повышению производительности труда. И все же в 1975 году мы еще будем отставать по уровню развития целлюлозно-бумажной промышленности от передовых капиталистических стран и, по-видимому, не сможем полностью удовлетворять потребности народного хозяйства. Только непрерывный научно-технический прогресс в производстве целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них позволит решить эту сложную задачу. СРЕДИ СЛОЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВ целлюлозно-бумажной промышленности бесспорно самые сложные — это многоступенчатые процессы получения волокнистых полуфабрикатов. Здесь исходное сырье должно превратиться в материал, отвечающий жестким требованиям по химической чистоте, физическим свойствам, механической прочности- Эти требования весьма разнообразны и зависят от назначения полуфабриката: для картона главное — прочность, для химической целлюлозы— чистота. В последние годы прогресс мирового производства волокнистых полуфабрикатов шел по нескольким направлениям. Это в первую очередь ужесточение технологических параметров, создание непрерывно действующих аппаратов большой единичной мощности. Еще десять лет назад сульфат-целлюлозные заводы были оборудованы в основном периодическими варочными котлами с суточной производительностью не более ста тонн, а также небольшими установками периодического действия для промывки целлюлозы и регенерации химикатов. А сейчас уже созданы и работают непрерывные технологические линии с единичной мощностью до тысячи тонн целлюлозы в сутки. Большие единичные мощности оборудования требуют создания новых материалов и конструкций с исключительно высо- 3* 35
кой надежностью, ибо даже при кратковременных простоях такого оборудования потери оказываются весьма ощутимыми. Научно-исследовательские институты отрасли ищут новые пути интенсификации производства. Например, после резкого сжатия щепы из внутренних пор древесины быстро удаляется воздух, при этом варочные растворы впитываются в материал быстрее. Переведение слоя древесной щепы в псевдоожиженное состояние также ускоряет пропитку и нагрев материала. Изучается возможность использования электрогидравлического удара, ультразвуковой обработки древесины. Быстрый подвод реагентов к месту реакции и немедленное удаление продуктов реакции играют решающую роль не только на стадии варки, но и в процессах отбелки и облагораживания целлюлозы. Сейчас на Херсонском целлюлозном заводе испытывается опытная установка по отбелке целлюлозы газообразным хлором. Исследования показали, что этот способ позволит ускорить хлорирование с 35—40 минут до 40—50 секунд без ухудшения качества продукции, позволит значительно сократить объем загрязненных вредными веществами стоков. Однако мы не можем ограничиться совершенствованием известных процессов и технологий. Современные темпы научно-технического прогресса заставляют нас искать новые методы, позволяющие рационально использовать все компоненты древесины, упростить и удешевить производство, исключить образование грязных стоков и газовых выбросов. Такими, например, могут быть химические методы делигнификации древесины с помощью сильных окислителей: азотной кислоты, озона, кислорода, перекиси водорода. Совершенно очевидно, что для создания новых процессов необходимо глубже знать состав и строение древесного комплекса, его физические и химические свойства. Учитывая большое народнохозяйственное значение и сложность вопросов, связанных с рациональным использованием древесного сырья, мы считаем, что было бы целесообразно создать в системе АН СССР специальный институт по проблемам химической переработки древесины. Фундаментальные исследования этого института могли бы стать основой дальнейших изысканий отраслевых институтов целлюлозно-бумажной промышленности. следующий, не менее важный ЭТАП целлюлозно-бумажного производства — обработка к подготовка волокнистых материалов, формование из них бумажного или картонного полотна. До недавнего времени совершенствование процесса размола волокнистых полуфабрикатов шло главным образом по пути создания более рациональных конструкций оборудования, повышения концентрации волокна и использования различных химических добавок, ускоряющих размол. Сейчас и у нас, и за рубежом создают аппараты для размола, основанные на новых физических и физико-химических принципах: ультразвуковые, пульсационные, кавитацион- ные. Это позволяет не только повысить производительность оборудования и снизить расход энергии, но и придать волокну совершенно новые свойства, улучшающие качество бумаги и картона. Дело в том, что в этих аппаратах помимо механического измельчения волокна происходит его расщепление и фибрилляция (активация поверхности), и при формовании бумажного листа связи между волокнами усиливаются. Лучшие современные бумагоделательные машины имеют скорость до 900 метров в минуту при ширине бумажного полотна более 8 метров и производительности свыше 500 тонн бумаги в сутки. Это очень крупные агрегаты: бумагоделательные машины на производстве газетной бумаги Балахнинского, Кон- допожского и Соликамского комбинатов весят около 4200 тонн, потребляют электрическую мощность около 5000 квт, Дальнейшее повышение единичной мощности и совершенствование бумагоделательных машин связаны с новыми принципами формования и сушки. Если раньше бумажное полотно формовали на плоской или цилиндрической сетках, то сейчас появляются более сложные формующие устройства. При значительном уменьшении габаритов оборудования скорость формования должна вырасти до 2000 метров в минуту. Наконец, прогресс в области сушки бумаги и картона связан с применением потоков нагретого воздуха, инфракрасного нагрева и других современных методов- Исключительно большое значение в производстве бумаги и картона приобретает в настоящее время использование вспомогательных химических веществ, незначительные добавки которых интенсифицируют технологические процессы и улучшают качество продукции. Добавка 0,3—0,5 кг полиимина на тонну бумаги ускоряет формование полотна, удаление влаги и поэтому повышает производительность бумагоделательной машины на 5—7%. К тому же почти вдвое уменьшается загряз- 36
ценность стоков: химическая добавка удерживает в бумаге мелкие волокна и частицы наполнителя. Необходимо хотя бы кратко остановиться еще на одном направлении развития бумажного производства — на использовании различных синтетических волокон. Отраслевые научно-исследовательские институты разрабатывают новые виды бумаги с добавками синтетических волокон—фенилона, лавсана, нитрона, винола, полипропилена,— а также бумаги, полностью состоящие из этих волокон. Такие бумаги необходимы для электротехники, фильтрования агрессивных жидкостей и других специальных целей. НАДЕЖНАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД — одна из важнейших задач нашей отрасли. Отечественная целлюлозно-бумажная промышленность потребляет ежедневно несколько миллионов кубометров свежей воды и образует примерно такое же количество сточных вод. До последнего времени очистка стоков совершенствовалась благодаря улучшению конструкций отстойников и аэрационных сооружений, созданию совмещенных аппаратов типа аэротенк-отстойник. Основные же принципы водоочистки существенно не изменялись. Мы считаем, что генеральным направлением в водоочистке должно стать резкое снижение расхода свежей воды, большее использование оборотной воды, а в идеале — создание полностью замкнутых водооборотных систем. Но для этого еще придется решить немало научных и технических задач, связанных с надежной очисткой оборотной воды. Сейчас институты отрасли разрабатывают новые принципы переработки стоков, в том числе электрохимические и электрофизические. Хотелось бы, чтобы и в этих исследованиях приняли участие ученые институтов АН СССР. Особенно важна помощь АН СССР и ее Сибирского отделения для решения проблем Байкала. На Байкальском целлюлозно-бумажном комбинате построены совершенные системы очистки промышленных стоков. Они очищают воду до установленных норм. Но эти сооружения потребовали очень больших капитальных затрат, велики и эксплуатационные расходы — до 50 рублей на тысячу кубометров очищенных стоков. Нам нужна помощь ученых, чтобы совершенствовать очистные сооружения на Байкале, вводить новые мощности по водоочистке с минимальными затратами. В ДЕВЯТОЙ ПЯТИЛЕТКЕ перед нашей отраслью стоят не только проблемы расширения производства, не только проблемы совершенствования технологии выпуска бумаги и очистки стоков, но и сложные задачи, связанные с управлением. Большое значение мы придаем автоматизированным системам управления отдельными агрегатами, технологическими процессами и целыми производствами. Пятилетний план предусматривает создание автоматизированных систем управления на пяти предприятиях и автоматизированных систем управления технологическими процессами на 11 предприятиях. К концу пятилетки мы должны практически закончить и отраслевую АСУ. Здесь основная трудность заключена в математическом обеспечении автоматизированных систем и создании полного комплекта датчиков и регулирующих и исполнительных механизмов, специфичных для целлюлозно-бумажного производства. Математическое моделирование целлюлозно-бумажного производства чрезвычайно затруднено из-за сложности и непостоянства состава и свойств древесины, разнообразия технологических параметров. Сейчас мы уже располагаем достаточно точным математическим описанием наиболее простых технологических процессов: получения варочного раствора, промывки целлюлозы, сжигания шлама. Теперь предстоит сделать шаг к математическим моделям основных производственных процессов, моделям целых технологических потоков и предприятий. ТОЛЬКО ТЕСНАЯ СВЯЗЬ С НАУКОЙ, использование последних достижений химии, физики, механики, экономики, кибернетики позволит отечественной целлюлозно-бумажной промышленности успешно решить сложные задачи девятой пятилетки, дать стране нужное количество типографской бумаги и упаковочных материалов, сырья для химических волокон и товаров народного потребления. 37 08
И ХИМИЯ —И ЖИЗНЬ! ПУСТЬ И ПРИРОДА РАБОТАЕТ... Химия, как известно, может все. Или почти все. Например, можно создать такие производственные процессы, такую технологию, что все сто процентов сырья, поступающего на завод, будут превращаться в разнообразные полезные продукты, не требуя прокладки канализационных коллекторов для сточных вод ипи возведения труб дпя газовых выбросов. Или — на обычных заводах с трубами и коллекторами — можно очистить любые сточные воды от любых загрязнений. Довести степень очистки до того, что из коллектора потечет в реку химически чистая дистиллированная вода. Плохо одно: стоить эта вода будет, наверное, немногим дешевле, чем лунные камни. Экономика заставляет искать компромисс между желанием сделать «скак лучше» и жесткими требованиями финансовых нормативов. О том, как можно и капитал приобрести (или, во всяком случае, сберечь], и чистоту рек соблюсти, по просьбе корреспондента «Химии и жизни» А. Чапковского рассказывает руководитель проблемной лаборатории сантехники Таллинского политехнического института профессор X. А. ВЕЛЬНЕР. Всегда ли мы должны стремиться к возможно более полной очистке сточных вод на очистных сооружениях? Нет, иногда часть этой работы можно переложить на плечи природы. Для этого можно использовать процесс естественного самоочищения — замечательную способность рек и других водоемов естественным путем, благодаря различным физическим, физико-химическим и биологическим факторам, перерабатывать и обезвреживать попадающие в них (в умеренных, разумеется, количествах) загрязнения, заметно улучшая качество своей воды. Правда, нужно сразу сказать: заменить очистку сточных вод самоочищение не может. Обычно сточные воды, особенно промышленные, настолько концентрированы, что очистка необходима. Более того, проектировать очистные сооружения мы обязаны с таким расчетом, чтобы они в крайнем случае могли спра- 38
виться со всеми загрязнениями и дать нужное качество стоков, допускающее их сброс в водоемы. Но ведь очистка сточных вод — не самоцель. Она нужна только для того, чтобы качество воды в реке, куда они сбрасываются, не стало ниже определенных пределов. Например, если река имеет рыбохозяйственное значение, в ней не должна болеть и гибнуть рыба, должны нормально развиваться организмы, которыми эта рыба питается. Если на реке отдыхают и купаются люди или если из нее берут воду для водопровода, то в ней не должно быть вредных для человека веществ и микробов, и так далее. Все эти нормы относятся не к сточным водам, а именно к воде водоема. А какими путями добьются их соблюдения эксплуатационники—-это уж их хозяйское дело. Вот здесь-то и нужно вспомнить о процессах самоочищения. Способность реки перерабатывать загрязнения зависит прежде всего от расхода воды в ней. В многоводных реках сточные воды тут же многократно разбавляются, и даже если концентрация загрязнений в стоках высока, их содержание в речной воде быстро падает. После этого естественные физико-химические и биологические процессы сравнительно легко завершают очистку. Другое дело малые реки или та же большая река в межень: в этом случае степень разбавления невелика, и сбрасывать сильно загрязненные стоки нельзя. Таким образом, зная расход воды в реке и ее перерабатывающую способность, можно подбирать необходимую — и достаточную! — степень очистки сточных вод. Например, в период наименьшего расхода воды дополнительно фильтровать стоки через песчаные фильтры, обрабатывать их на биологических прудах или даже пропускать сквозь активированный уголь. Понятно, что такая очистка будет обходиться недешево. Но эти дополнительные сооружения можно включать лишь ненадолго, а в остальное время, когда расход воды достаточен, очищать стоки только на очистных сооружениях первой ступени — это и проще и дешевле. Такая гибкость в работе очистных сооружений может принести миллионы рублей экономии. Управлять можно не только работой канализационной очистной станции, но и самим процессом самоочищения. Существует немало способов его интенсификации. Один из самых распространенных — механическая аэрация: на поверхности воды устанавливают разные лопастные мешалки, при вращении которых вода перемешивается и насыщается кислородом. Существуют сотни разнообразных конструкций аэраторов. Самые крупные из них устанавливаются на таких больших реках, как Темза (см. заметку «Аэрация Темзы» в № 9 «Химии и жизни» за прошлый год), а аэраторы ромельче можно увидеть на многих подмосковных прудах. Можно назвать и чисто биологические методы, ускоряющие процессы самоочищения. Это прежде всего выращивание водорослей и высших растений, способных поглощать из воды загрязнения. В ФРГ, например, на лимнологической станции Общества Макса Планка (г. Крефельд) испытывалось 50 видов таких растений. Самым перспективным из них оказался озерный камыш. Например, если в воде содержался один из самых неприятных загрязнителей— фенол в концентрации 10 мг/л, то всего лишь несколько десятков камышинок биомассой в 900 г за двое суток извлекали 50 мг фенола. А один из основных показателей загрязненности воды — ВПК (биохимическая потребность в кислороде)—за 14 дней эксперимента снижалась в 3—10 раз. К тому же еще оказалось, что камыш обладает бактерицидными свойствами. Общество Макса Планка получило патент на способ очистки стоков камышом, и уже 15 страи приобрели лицензию на его использование. Очевидно, в будущем станет возможным автоматически управлять процессом самоочищения. В разных точках реки будут установлены датчики, регистрирующие основные показатели качества воды и, как только оно ухудшится, датчики пошлют сигнал на центральную станцию управления, а оттуда — на завод, который или сам изменит режим работы, или подключит дополнительные очистные сооружения. Сейчас создать такую автоматическую систему управления качеством воды крайне сложно: еще не существует надежных приборов-автоматов, способных регистрировать многие основные показатели качества воды. И вообще нужно сказать, что процессы самоочищения и способы их интенсификации еще плохо изучены. Например, не поддается инженерному учету биологический фактор: чтобы исследовать влияние химических веществ на биологию водоема, необходимы длительные систематические наблюдения, а таких наблюдений пока практически не проводилось. Многое в самоочищении остается до сих пор неясным. Но ясно одно: изучить и использовать эти процессы для разработки экономичных мероприятий по защите природы уже сейчас не только можно, но и необходимо. 39
В горах и долинах Армении, как в гигантской минералогической кладовой, собраны практически все встречающиеся на земле камни: туфыг мраморы, базальты, граниты, перпиты, доломиты, известняки. Из этого камня построены прекрасные сооружения древности и современные города республики. Ереванский Институт камня и силикатов — единственная в своем роде научная организация — изучает минеральные богатства республики, разрабатывает новые методы добычи и переработки камня, создает новые материалы на основе природных минералов. О двух работах института рассказано в заметках корреспондента «Химии и жизни» М. КРИВИЧА. КАМЕНЬ С ГОРЫ АРАГАЦ Смягчал он камень радостью труда И непрестанной жаждою исканья, Сложил он храмы и дома из камня И крепости воздвиг, и города... Сильва КАПУТИКЯН ПО ЗАПАСАМ мрамора, гранита, туфа месторождения Армении могут соперничать с самыми богатыми месторождениями мира. По перлиту она вне всякой конкуренции. Говорят, что запасы этого светло-серого, переливающегося, подобно перламутру, вулканического камня на склонах горы Арагац практически неисчерпаемы. Наверное, это все-таки не очень точно — исчерпать можно любые запасы. Скажем так: по предварительным оценкам, разведанные запасы арагацкого перлита превышают 200 миллионов тонн. Впрочем, до недавнего времени этим запасам не придавали серьезного значения. Легкий и непрочный камень, абсолютно непригодный для строительства, даже не числился в списке полезных ископаемых республики. ПЕРЛИТ— аморфная однородная смесь силикатов алюминия, натрия и калия. Отсутствие упорядоченной кристаллической решетки как раз и определяет низкие механические характеристики материала, его непригодность для строительства. Но это же свойство — аморфность — и связанная с аморфностью высокая реакционная способность сделали перлит драгоценным сырьем для многих отраслей промышленности. При нагревании большинства минералов ин- 40
тенсивно выделяются газообразные продукты. Газы прокладывают себе дорогу в пространстве между кристаллами и уходят в атмосферу. А в минералах с аморфной структурой газ не может найти выход. Перлит обладает большой внутренней энергией, большой реакционной способностью, газовыделение при нагреве идет в нем особенно интенсивно. Поэтому нагретый до температуры около 1000° С перлит мгновенно вспучивается, превращается в легкую каменную губку. (Подобным образом в естественных условиях образуется пемза — минерал, по своему химическому составу очень близкий к перлиту, по сути дела вспененный перлит.) Эго свойство камня известно много лет. Но практическое применение оно получило лишь недавно. В Институте камня и силикатов создан новый строительный материал — перли- тостеклопластик, своего рода сэндвич из стекловолокна и вспученного перлита. Тонкие слои стеклопластика придают пористым перлитовым блокам механическую прочность, защищают их от влаги и выветривания. Перлитостеклопластик — красивый декоративный материал. Им отделаны потолки и стены новых зданий в Ереване: гостиницы «Ани», городского автовокзала, русского драматического театра. А еще перлитостеклопластик служит надежной тепловой и звуковой изоляцией. Недаром архитекторы и конструкторы нового купола Бюраканской астрофизической обсерватории выбрали среди массы звукоизолирующих и теплоизолирующих материалов именно перлитовую губку. ЖИДКОЕ СТЕКЛО — сырье десятков производств и целых отраслей — получают довольно сложным путем: силикаты щелочных металлов варят при температуре около 1450° С, прокаливают получившуюся массу в автоклавах, дробят, растворяют в воде, фильтруют. Заведующий лабораторией Института камня кандидат технических наук Г. С. Мелконян до предела упростил этот процесс. Он предложил получать жидкое стекло из перлита. Перлит обрабатывают щелочью в довольно простых аппаратах (бак с мешалкой) при весьма умеренной температуре— 100—200° С. Получается метасиликат натрия — жидкое стекло — и нерастворимый осадок. Для приготовления высококачественного стекла нужен чистый кварцевый песок, нехватка которого уже остро ощущается во многих странах, а также сода, известняк или доломит. Как тщательно ни перемешивают шихту перед варкой, добиться полной ее однородности не удается. А химически неоднородное стекло — это брак. Во время варки стекла химические реакции идут в твердой фазе. Чтобы их ускорить, нужно усилить взаимную диффузию компонентов шихты, а для этого — поднять температуру в стекловарной печи. Но тогда стеклянная масса станет менее вязкой, резко усложнится и без того сложная работа стеклодувов. К тому же повышение температуры шихты на несколько сотен градусов требует больших затрат, сказывается на стоимости готового стекла. В общем, неоднородность шихты — одна из главных проблем стекольной промышленности. Г. С. Мелконян разработал жидкую стекловарную шихту. Она состоит из двух компонентов— жидкого стекла (на основе перлита) и тонкой суспензии окиси кальция. При их смешении образуется абсолютно однородная масса, пригодная для варки высших сортов стекла, вплоть до оптического, вплоть до хрусталя. Недавно в Армении пущен Арзнинский завод «Хрусталь». Пока он работает на привозном кварцевом песке, но это продлится недолго. В скором времени завод полностью перейдет на производство хрусталя из перлита. ИНСТИТУТ КАМНЯ И СИЛИКАТОВ продолжает исследования по комплексному использованию арагацких перлитов. Из дешевого, но поистине драгоценного камня там уже получили химически стойкое стекловолокно и стекловату, наполнители для бумаги, цеолиты для глубокой осушки газов, разделения газовых смесей и крекинга нефти, получили удобрения, фильтрующие порошки, отбеливатели, моющие вещества. И есть оенрвания полагать что этот список еще будет продолжен. 41 о*
Этим методом, разработанным в Институте камня, можно решать и технические задачи: кроить металлические листы, размечать плиты. Справа — фотооригинал и копия на камне; электронное долото точно воспроизвело лицо девушки, но придало портрету новые черты; они похожи и непохожи - фотография и барельеф
СЛЕДЫ НА КАМНЕ Следы на камне. Так называют заметки, рассказывающие об археологических находках: о наскальных рисунках, примитивных каменных орудиях, развалинах древних жилищ и храмов. Здесь же речь пойдет об одном из самых современных методов нанесения следов на камень. Этот метод и аппарат, позволяющий переносить любое изображение на каменную или металлическую поверхность, разработали ученые и инженеры ереванского Научно-исследовательского института камня и силикатов. Луч света миллиметр за миллиметром ощупывает, обегает поверхность оригинала — фо- 43 тографйи, рисунка, схемы, чертежа. Синхронно с движением луча ползет массивная каменная плита. А по плите постукивает острое металлическое долото, оставляя за собой следы — точки. В тот момент, когда световой луч находит на оригинале светлое пятно, следы на камне заметнее — они глубже и чаще. Когда луч попадает в тень, долото не касается камня. Принцип действия аппарата довольно прост. Свет отражается от оригинала и падает на чувствительный фоторезистор. Если луч отразится от светлого участка, в фотоэлементе возникает значительный электрический ток, если же луч, рыская по оригиналу, упрется в темное
пятно, тока не будет или же он будет очень мал. Электрические импульсы текут в электронный блок, где они усиливаются и накапливаются в конденсаторах. А конденсаторы разряжаются на электромагнитную катушку, в которой движется долото — керн. Согласно законам электромагнитной индукции, электрический ток выталкивает стержень из катушки. Светлые участки оригинала, как уже говорилось, вызывают ток в обмотке, поэтому долото быстро и сильно барабанит по камню, а тени и полутени остаются и на камне тенями или полутенями. Электрическое долото не может ошибиться, не может нарушить пропорций копии и оригинала. А если надо, оно сделает копию уменьшенную или увеличенную, причем в любом НЕСКОЛЬКО МЕСЯЦЕВ назад на химическом комбинате в белорусском городе Новополоцке начато производство синтетического полиакрилового волокна нитрон, или, как его называют, искусственной шерсти. (О свойствах нитрона и методах его получения рассказано в № 3 «Химии и жизни» за 1972 г.— Ред.) НЕЗАДОЛГО ДО ПУСКА технологической линии нитрона на комбинате был освоен выпуск основного сырья для производства нитрона — нитрила акриловой кислоты. Впервые в нашей стране это вещество получаюг здесь прямым синтезом— из пропилена и аммиака. Комбинат выпускает также отделочные препараты для синтетических волокон. НОВОПОЛОЦКИЙ НИТРОН предполагают использовать не только для производства немнущихся костюмных масштабе. Чтобы изменить масштаб, достаточно перестроить несложное механическое устройство, которое регулирует движение стола с каменной плитой. С помощью аппарата, созданного в Институте камня, можно решать технические задачи, например кроить металлические листы, размечать плиты. А можно создавать произведения монументального искусства — переносить на камень орнаменты, рисунки, портреты. Возможно, у нового изобразительного средства найдутся противники среди художников и скульпторов: машинное «искусство» обычно не вызывает симпатий. Но ведь это всего-навсего удобный способ копирования, сильно облегчающий древний тяжелый труд художников по камню. тканей и трикотажа. Из него будут делать диэлектрические материалы, химически стойкую одежду, фильтровальные ткани, приводные ремни, отделочные материалы для салонов автомобилей, самолетов, теплоходов. ПУЩЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ линия нитрона — первая из двух строящихся. Семь агрегатов составят первую очередь комплекса производительностью 25 тысяч тонн синтетического волокна в год. (Примерно столько же шерсти можно получить от 6—7 миллионов овец.) На комбинате предусмотрено строительство второй очереди такой же мощности. А. И. НЕДЕШЕВ НОВЫЕ ЗАВОДЫ БЕЛОРУССКИЙ НИТРОН 44
С помощью ЭХО эту сложную деталь можно изготовить в несколько раз быстрее, нежели обычным фрезерованием. Слева - заготовка, справа — готовая деталь Кандидат технических наук А. Б. ГЕРЧИКОВ ЧТО ТАКОЕ ЭХО Читатель может решить, что статья посвящена акустическому эффекту, возникающему в густом лесу, горном ущелье или огромном пустом зале. Чтобы не дезориентировать читателя, сразу же сообщаем: речь здесь пойдет об электрохимической обработке (ЭХО) металлов и сплавов в машиностроении, а абсолютное созвучие слова «эхо» и технической аббревиатуры — чистая случайность. С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ ЭХО Современная техника, особенно авиация и космонавтика, потребовала создать совершенно новые конструкционные материалы — сверхлегкие и сверхпрочные, коррозионностой- кие и жаропрочные, твердые и пластичные, упругие и вязкие. Когда они были созданы, возник вопрос, как их обрабатывать. Традиционные методы резания с помощью резцов, фрез и сверл оказались бессильными, когда потребовалось обрабатывать сверхтвердые металлические сплавы, металлокерамику, полупроводники, алмазы, карбиды, стекла. И в машиностроение пришли новые для этой отрасли способы: ультразвуковая, электроконтактная, электроискровая обработки. В машиностроении стали применять электронные пушки и лазеры. Наконец, для изготовления особенно сложных деталей из трудно обрабатываемых материалов использовали эффект анодного растворения металлов в электролите, "пли электрохимическую обработку, или ЭХО- Этот метод, пожалуй, наиболее универсален, наиболее перспективен из всех новейших методов, проникших за последние годы з машиностроение. О нем и пойдет речь ниже. ЕЩЕ НЕ ЭХО Из сплава, который практически не поддается резанию, нужно выточить деталь, имеющую тонкие стенки, ребра жесткости, пазы, углубления самой различной формы. Каждое углубление надо выбирать фрезой, но фрезы тупятся и ломаются, металл крошится, тонкие стенки и перегородки рушатся. Заготовка за заготовкой идут в брак... Решить эту задачу можно по-иному. Покрыть лаком или краской те части заготовки, которые должны остаться в готовой детали, погрузить заготовку в горячую смесь агрессивных кислот, сдобренную различными активными добавками, и оставить там на несколько суток. Агрессивная среда сделает то, что не под силу фрезе и резцу- Но, увы, форма вытравленных углублений будет лишь отдаленно напоминать строгую графику чертежа. Вместо четких кромок получатся округлые, а то и бесформенные переходы, толщина тонких стенок будет разной, в ребрах появятся незапланированные отверстия. В общем, химическое травление— процесс неконтролируемый и неуправляемый. Годен он лишь для обдирки — грубой обработки, скажем, чтобы снять с заготовки более или менее равномерный слой материала. 45 "^
Электрохимическое анодное травление несравненно точнее и производительнее. Металл под действием постоянного электрического тока растворяется значительно быстрее, ч£м в самой агрессивной среде. Можно заранее хотя бы приблизительно подсчитать, с какой скоростью материал будет удаляться с поверхности. Наконец, электролит несравненно менее агрессивен, чем травильные растворы. Значит, меньше опасность протравливания, разрушения тонких стенок. Но по точности обработки анодное травление никак не может сравниться с обычным фрезерованием. Части детали, расположенные ближе к катоду, растворяются быстрее: путь ионов, переносящих заряд, короче, сопротивление пробегу меньше — объяснение, хотя и несколько грубое, но довольно наглядное. По мере растворения детали она все больше и больше удаляется от катода, скорость обработки падает. Словом, анодное травление, которое давно уже применяется для электрополировки металлов, для изготовления металлографических шлифов, для доводки печатных схем, никак нельзя считать методом точной (как говорят, размерной) обработки металлов. Словом, это еще не ЭХО. ТРИУМФ ЭХО ЭХО как точный метод, ЭХО в современном его виде возник в 1928 году, когда изобретатели В. Н. Гусев и Л. П. Рожков ввели в анодное травление два принципиальных новшества. Во-первых, они сделали фигурный (по форме вытравливаемого углубления) катод подвижным: он все время преследовал удаляющуюся от него при анодном растворении поверхность детали. Наконец, в тонкий зазор между катодом и деталью они стали прокачивать под большим давлением электролит. Скорость растворения детали стала постоянной и контролируемой величиной. Энергичное перемешивание электролита позволило резко увеличить плотность тока, а значит, и быстроту обработки. Продвигая фасонный электрод в глубь детали, можно в десятки раз сократить время обработки по сравнению с обычным фрезерованием, получать готовые детали самой сложной формы с высокой чистотой поверхности, недостижимой при обычном резании. В начале пятидесятых годов, когда в авиационной промышленности стали обрабатывать жаропрочные сплавы на основе никеля, а затем титановые и кобальтовые сплавы, началось триумфальное шествие ЭХО. ЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ЭХО Для обработки каждого металла нужен свой специфический электролит, содержащий ионы, которые определяют проводимость раствора, катализируют нужные анодные ц катодные реакции. Дело еще более усложняется тем обстоятельством, что объектами ЭХО чаще всего бывают сложные многокомпонентные сплавы. Сцороод, идеального универсального электролита для электрохимической размерной обработки быть не может. Существует несколько растворов, каждый из которых более или менее подходит для обработки определенной группы сплавов: обычных инструментальных сталей, титановых сплавов, твердых сплавов и других материалов. Главное требование ко всем электролитам — строгое постоянство ионного состава. А для этого необходимо, чтобы продукты растворения, не задерживаясь в растворе, уходили в осадок, чтобы на катоде выделялся только водород (но не ионы металлов). Желательно также, чтобы электролит был достаточно электропроводен, имел низкую вязкость, не менял своих свойств при изменении температуры, был дешев, не ядовит, не агрессивен, содержал минимальное число компонентов... Обычно для ЭХО применяют растворы солей щелочных металлов — NaCI, NaNC>3, КС1, Na2S04 — со специальными стабилизирующими добавками. СТАНКИ ДЛЯ ЭХО В первые годы появления ЭХО специальных станков, разумеется, не было. Под ЭХО переделывали металлорежущие станки. Между тем, новый способ обработки материалов предъявлял новые требования к станкам: они должны обладать большой жесткостью — при изготовлении крупных деталей сила давления электролита может достигать нескольких тонн; электроды должны двигаться с прецизионной точностью, без вибраций и толчков; наконец, многие узлы должны быть изготовлены из антикоррозионных материалов. Такие станки уже созданы, их несколько типов. В одних станках для ЭХО электролит прокачивают между электродами (анодно-гид- равлическая обработка), в других — вращается катод, омываемый струей электролита (анодно-механическая обработка). Существуют станки, в которых в качестве обрабатывающего катода используется абразивный круг с токопроводящей связкой. В этом случае поверхность детали не только электро- 46
ПОДАЧА СТОЛА Один из методов ЭХО — анодно- механическая обработка. На вращающийся диск-катод подают струю электролита. На поверхности катода остается тонкая пленка жидкости. Если приблизить диск к детали-аноду на толщину слоя электролита, на электродах начнутся электрохимические процессы: деталь будет растворяться, на катоде будет выделяться водород. Диск можно изготовить из токопроводящего абразивного материала. В этом случае помимо электрохимического растворения детали происходит механическая шлифовка. Такая разновибность ЭХО называется анодно-абразивной обработкой химически растворяется, но и шлифуется механически. А еще есть множество узко специализированных станков для специальных случаев ЭХО: скругления кромок, резки с помощью проволочного электрода, снятия заусенцев, обработки тел вращения. Знакомство с каждым из этих станков уведет нас далеко в сторону от глазной темы, ТЕХНОЛОГИЯ ЭХО Современная теоретическая электрохимия достаточно достоверно объясняет механизмы электродных реакций для чистых металлов и простых электролитов (не белее двух компонентов). Но даже в сравнительно простых процессах электроосаждения металлов многое приходится подбирать эмпирически. Недаром в гальванике столько профессиональных тайн и производственных секретов. Что уж говорить об ЭХО, где плотности тока в 100—1000 раз выше изученных, где имеют дело со сложными сплавами, где электролит до предела насыщен водородом! В общем, все главные технологические параметры ЭХО подобраны опытным путем. Приведем эти параметры отдельно для анодно-гидравлического и анодно-механического процессов. Анодно-гидравлическая обработка: напряжение 12—18 в, плотность тока 50—120 а/см2, скорость подачи катода 1—3 мм/мин, зазор между деталью и катодом 0,08—0,25 мм, давление электролита 8—16 атмосфер. Анодно-механическая обработка: напряжение 6—9 в, плотность тока 250—300 а/см2, скорость 4—7 мм/мин, зазор 0,01—0,02 мм. ЭКОНОМИКА ЭХО Случаи, когда материал нельзя обработать традиционными методами резания, когда единственный выход из положения — это ЭХО, — такие случаи рассматривать не стоит. Здесь ЭХО выше экономики. А в остальных случаях вопрос о применении ЭХО должен решаться после детального экономического расчета. Электроимпульсная обработка не может составить конкуренции ЭХО ни по производительности, ни по чистоте обработки. Единственное преимущество электроимпульсных методов — дешевое оборудование. Скорость резания металла на токарных, фрезерных и сверлильных станках в несколько раз выше, чем скорость растворения при ЭХО. Металлорежущие станки дешевле станков для ЭХО примерно в 5—6 раз. Зато электрохимическим способом можно за одну операцию обработать очень большую поверхность, заменив таким образом несколько операций резания. Механическая обработка точнее ЭХО, однако сложные криволинейные поверхности высокой чистоты лучше готовить на станках ЭХО. Наконец, для работы на электрохимических станках не нужна высокая квалификация токаря или фрезеровщика, ЭХО требует значительно меньше квалифицированного ручного труда, чем классическая металлообработка... Список «за» и «против» можно продолжить. Однако ограничимся сказанным, добавив к этому одно общее соображение: как и все современные промышленные методы, ЭХО стоит использовать лишь тогда, когда это зщоддо. 47
ВПУСТИТЕ ЭХО В СВОИ ДОМ... Сложный метод ЭХО, доступный лишь крупным металлообрабатывающим предприятиям, можно, предельно упростив, использовать и в домашней мастерской. Сломалась ручка ножа. Лезвие из добротной закаленной стали можно еше использовать, надо только приделать новую рукоять. Но для этого необходимо прошить в лезвии несколько отверстий под винты или заклепки. А закаленную сталь, как известно, сверло не берет. Эта задача легко решается с помощью ЭХО. Сначала нужно приготовить станок. Камера: стеклянный или пластмассовый сосуд, на дне которого уместится лезвие. Электрооборудование: понижающий трансформатор, выключатель и выпрямитель из четырех полупроводниковых диодов, рассчитанных на максимальный ток 10 ампер. Устройство для подачи электролита: резиновая груша с клапаном, как у пульверизатора, нлн На вклейке — станок для электрохимической обработки и схема ЭХО (анодно- гидравлического способа). В камере станка установлена обрабатываемая деталь — анод. К ней подводится обрабатывающий инструмент — катод. В зазор между электродами под давлением по$аетс% насос с резиновой диафрагмой. Катод: медная или стальная трубка примерно с диаметр прошиваемых отверстий. Электролит: раствор поваренной соли B00 г/л). Вспомогательные материалы: резиновая трубка, изоляционная лента, текстолитовая пластинка с отверстиями. Соберите установку, как показано на рисунке. Текстолитовую пластинку прикрепите к лезвню изоляционной лентой. Опустите в отверстие пластинки ка год, так чтобы между концом трубки и лезвием был зазор 0,3—0,4 мм. Включите ток и начинайте быстро прокачивать электролит. Лезвие под трубкой начнет растворяться, сначала получится лунка, затем сквозное отверстие. Если лезвие толстое, через некоторое время катод придется немного опустить, предварительно выключив ток. Переставляя катод по планке, можно прошить в лезвии столько отверстий, сколько нужно. электролит. При включении постоянного электрического тока анод начинает растворяться. По мере его растворения катод движется в глубь детали. Во время обработки на электродах выделяются продукты электрохимических и химических реакций — нерастворимые гидроокиси и комплексные соли, растворимые Просверленное с помощью ЭХО лезвие можно отполировать, и тоже электрохимическим способом. Электролит для полировки: орго- фосфорная кислота (удельного веса 1,55)—88%. кристаллический хромовый ангидрид—10%, вода — 2%- Перед полировкой электролит нужно примерно в течение часа нагревать при температуре 100—120° С, так чтобы его оранжевая окраска превратилась в желтую. Рабочая температура электролита 60е С. Повесьте лезвие в ванночке, по обе его стороны (на расстоянии около 100 мм) укрепите стальные катодные пластины. Включите ток (напряжение 12 в). Приближайте катодные пластины к лезвию до тех пор, пока на нем не появятся первые пузырьки кислорода. После этого электроды следует чуть развести и оставить под током иа 20 мииут. Этого времени достаточно, чтобы хорошо отполировать нож из закаленной стали. соли, водород. Электролит выносит эти вещества из зоны реакции. Водород удаляется с помощью вентиляторов. Растворимые вещества переводят в осадок специальными химическими добавками. Осадок отделяют от электролита центрифугированием или флотацией Домашний станок для ЭХО 48
ПЛИВЛЛЕКТРОПИТА
>4Г ВЕНЕЦИАНСКОЕ СТЕКЛО, ЧТО ЭТО ТАКОЕ? Ответить на з от вопро> коро в двух ioeav w легко, печом что венецианское стекло ■ не один вио издсаий a t к >рее целый набор способов обработки стекла Некоторые из ч и\ спокО(>у>в венецианцы за и.г гвовали у своих прсди/ественнииов сириш м/ v // ()pi HIK. pii.4i. Ult\ 1| м i i p\ ueKoiophte солди r.t ( a utt fl наиболее значше ыл>'.и /.. u*p - auev acttetiiwHt i:ttx ли. юдув'н, ntlitie'it Я ю л)цн- ь и в конце MY ыка и .ве< , • tu тогда \hu\ipo\i 1>аривы р<> " CHOtOf) IW.UfUi ttUH пЛЛ',), 4lti и прозрачного, ki ^ .*.'.<V\ . ек i г До юго времени и.<^ ain из аекла были , j. j г ии и ч , '■ прозрачны im н и, л/ю # ^ ,v#- f-i* *-^ ш TV l*-V4. I «H ***w ^ hk to,. ,
, // .. ./ •/ ifiM ././;ы//« с. гр i. цовию i pi'itt It Ш .,i ЧЧ1Ы1) '>/T< ti(*K. H"'i<h \ . ЦвьЧ-Ц'Ч1 . . . AJ" /'(/. YM /« /v/Wi I J LlttHO " /■ HOt)'"> ■» . n/jwr ш/ \p\fcni no ( en linq . ■»//, 1/ '^M/fl.. .</ m i. >4lt{U ( лцвл CT(f\U)t)t/et...^i at и //.; i re к -ш ста nt rie ie>'. вес .'itpi 1KU. С .UKll .'</. i. et ()Ы .).i\ ..Of)'»/, Ktli<LUtt!tl>. (I )Ч ЦП. Hi II , /\ . .a 0-' w. ( it cp .. n » / и i/w ' .. w /. in. tut'i i"> . ''Ill i // (hi >л г yte'i>thieihtn>te uncippMtui Некоторые tu 4'ttx икделий tt.ionpirMcuhi .nh'Cb ни вклейке. О 00:Ч\ подробно ОО ItiKHi h еенеьцаиа кик егек вн)увон pCU rhu :i>teucrc4 в с nil he K.l'tra del insiiilliiio, и .и hop* \ pjt ГКО <> аеш'ЦШоп ho\t l h ^: 11Д ■nI'jIIh
t'.\, **...»
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ ЕДА, ПРИГОТОВЛЕННАЯ СОСЕДЯМИ (биохимия сообществ) К. М. ХАЙЛОВ Биохимия — химия жизни. Долгое время понятие «жизнь» относили только к организму и клетке. Но теперь биология знает и другие живые системы, например сообщества организмов. Известны и так называемые биокосные системы, в которых жизнь взаимодействует с неорганической, мертвой средой. Такова биосфера. На протяжении большей части своей истории биохимия организмов настойчиво развивалась как бы вглубь: сначала к процессам в клетке, затем к надмолекулярным и, наконец, к явлениям молекулярным и атомным. Дойдя донизу, эта наука оказалась в несколько неясном положении: что же дальше? Биохимии там, дальше, вроде бы и нет. Вместе с тем биохимия стала как бы подниматься по лестнице — пошла вверх от организмов, начала изучать зависимость живых существ от среды обитания. Некоторое время казалось, что сведения о влиянии природных факторов на физиологию и биохимию растений и животных имеют подчиненное значение и не могут составить предмет самостоятельной дисциплины. Однако жизнь рассудила иначе — возникла биохимия сообществ. Она занялась фундаментальнейшими явлениями, которые наряду с другими определяют облик биосферы, ее стабильность. Чтобы понять, о чем пойдет речь, начнем с истоков новой ветви науки. СТРАННЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ То, что морская вода обладает какими-то особыми свойствами, доказывалось давно: некоторые обитатели царства Нептуна хорошо росли в лабораториях в морской воде, взятой из одного места, и не развивались в другой морской же воде. Шло время. И выяснилось, что эти странные свойства появляются у воды лишь после того, как в ней поживут какие-то морские существа. Например, в воде, взятой из мест обитания фукусов, хорошо себя чувствует зеленая водоросль ульва. А в воде, где нет органических выделений фукусов, талломы (листья) ульвы становятся уродливыми. В морской воде растворены, казалось бы, самые неожиданные вещества. В 1952 году в океане нашли витамин С и витамин Bi2. Потом морские витамины стали открывать один за другим. Выяснилось, что витамином Bi2 насыщают океан сине-зеленые водоросли и некоторые бактерии, а витамином В2 (рибофлавином) — ульва и цистозира. Выделяют витамины морские губки и другие члены океанской семьи. Море несет не только жизнь. Оно может и погубить. Во время красного прилива (вспышка размножения некоторых одноклеточных водорослей) погибают огромные косяки рыб. Их смерть никак не связана с кислородным голоданием, рыб губят ядовитые выделения водорослей. Когда подобные явления стали изучать внимательно, оказалось, что все живые существа выделяют в воду продукты своей жизнедеятельности — внешние метаболиты. Выяснилось, что метаболиты действуют на обитателей моря, находясь в воде в ничтожных концентрациях, иногда порядка тысячных долей миллиграмма в литре. Естественно, что перед биологами встало множество вопросов. Прежде всего спрашивалось: зачем морские организмы «выбрасывают за борт» органические вещества, и не только токсичные для них самих, но и полезные? Велики ли такие потери? Да и потери ли это? Ответы начали искать во многих морских На вклейке — схема «метаболического котла» морского сообщества организмов. Если вы заглянете под воду у крутого берега Баренцева моря, то увидите лес из медленно колышущихся водорослей — макрофитов* Чуть глубже пояса макрофитов сидят морские ежи, а немного поодаль — моллюски и другие животные. И макрофиты, и крошечные одноклеточные водоросли, парящие в воде, снабжают животных разнообразным меню. Черные пунктирные линии и изображают то, что биологи обычно называют схемой пищевых связей в сообществе, то есть невидимые потоки еды. Здесь и твердая пища, и органика, растворенная в воде, и неорганические соединения, которые тоже входят в меню всех морских организмов 49
лабораториях мира экологи, физиологи, биохимики и просто химики. Результаты были удивительными: все без исключения группы морских организмов выделяют в воду часть продуктов своего обмена веществ. И это не патология, а нормальная жизненная функция. Оказалось, что водоросли выделяют треть синтезированного ими органического вещества. Как же могущественный естественный отбор допускает такие бесхозяйственные траты? Это выглядело нелепо до тех пор, пока организмы изучали каждый в отдельности, вне связи с другими. В реальных морских биоценозах— сообществах, где одни растения или животные теряют вещество, а другие его приобретают, — все становится на свое место: никаких потерь нет, ОБМЕН ВЕЩЕСТВ, ИДУЩИЙ ЧЕРЕЗ ВОДУ Обмен свободных метаболитов через водную среду, или, говоря короче, экологический метаболизм, свойствен и наземным и водным биоценозам. Но в море он выражен ярче. Объяснение этому простое: в море больше организмов, стоящих на низших ступенях эволюционного ряда, у которых обмен веществ более открыт во внешнюю среду. Это не роскошь, а необходимость. Без такого обмена веществ не могут жить тысячи и тысячи видов. Все дело в различной направленности биохимических синтезов. Например, часть одноклеточных водорослей вообще неспособна к синтезу витамина Bi2, а другие водоросли и бактерии синтезируют его в избытке. И, конечно, не бескорыстно: они получают пептиды, аминокислоты и другие соединения, которыми их снабжают одноклеточные растеньица в обмен на Bi2. Иногда выделения водорослей вдвое увеличивают фотосинтез сопутствующих видов. Мне часто задают вопрос: как же возможен обмен веществ через воду, если концентрация растворенной органики ничтожна? И действительно, в океанской воде всего 0,5—1,0 мг/л растворенного органического вещества (РОВ). В прибрежных районах органики немного больше — от 10 до 30 мг/л. Но ведь о значении вещества нельзя судить только по его концентрации. Более важны скорости его оборота, которые могут быть очень велики. Например, концентрация ацетата в воде озер обычно от 5 до 150 мкг/л, а время пребывания его молекул в воде от получаса до 9 часов. Ацетат был бы полностью потреблен прямо на глазах, если бы не было его пополнения. Между тем время оборота «малосъедобной» и биохимически стойкой части РОВ -- так называемого водного гумуса — громадно — в среднем около 3000 лет. Как это ни парадоксально на первый взгляд, но самую серьезную роль в экологическом метаболизме играют как раз те вещества, концентрации которых минимальны. Хотя каждое низкоорганизованное существо Принципиальная схема пищевых (трофических) связей в морском сообществе организмов < \ \ РАСТВОРЕННОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ. ВЕЩЕСГВО РОВ ±^ ТЙ 4 • 1 iff *и I N11' , \ %, Уштёраи\\ Z. ш 3fc \1 со* fc"N АС Т РИТ/ ОТМЕРШАЯ ' органика/ I т ^> СВЯЗИ ПРИ УЧАСТИИ РОБ ^ СВЯЗИ ПРИ УЧАСТИИ СОгиОг СВЯЗИТИПА-ХИЩНИК-ЖЕРТВА" ' j^~"T K -ЖИВОТНЫЕ ~» СВЯЗИ ПРИ УЧАСТИИ АПРИТА *i > *2 ,*3 /К0НСУМЕНТЬ|/ V РЗНЕШНЕМЕТА&ОЛИЧЕСКИЕ J СВЯЗИ ТРОФИЧЕСКИЕ СВЯЗИ 50
выделяет в воду и потребляет из нее обширный набор соединений, меню разных видов специализировано. Например, ульва потребляет мочевину из воды в 10—15 раз интенсивнее, чем другие многоклеточные водоросли. Моллюски и ракообразные поглощают некоторые метаболиты в сто и тысячу раз быстрее, чем другие органические соединения такого же молекулярного веса. И что самое важное, в сообществах все эти специализированные обмены веществ замыкаются в одну общую целесообразную, сбалансированную сеть. ЗЫБКАЯ СЕТЬ Едва ли здесь стоит рассказывать о подробностях метаболического обмена. В нем участвуют тысячи видов организмов и тысячи химических соединений. Но при всем этом разнообразии метаболический обмен подчиняется относительно простым правилам: законам кинетики, законам биохимии. Структуру метаболической сети, при всей ее сложности, тоже можно охарактеризовать в главных чертах. Попробуем это сделать с помощью рисунка. На странице 50 показаны важнейшие метаболические циклы — С02 и 02 (неорганические метаболиты) и цикл растворенного органического вещества. Оба они связаны с еще одной формой обмена веществ в сообществе — с обменом типа хищник — жертва, когда один вид морских организмов питается другим видом (темные центральные стрелки). Человек, знакомый со схемой обмена веществ в клетке, сразу увидит, как сильно отличается она от того, что показано на нашем рисунке. Но он уловит и принципиальное подобие схем: и тут и там работают системы с обратными связями, и тут и там действуют регуляторные механизмы с участием растворенных веществ. И самое главное, у обеих метаболических систем есть общее свойство: динамическая стабильность, способность противостоять внешним воздействиям. Именно это сходство принципиально уподобляет, сближает молодую биохимию сообществ и традиционную биохимию организмов. Кратко можно сказать, что речь идет о сходстве обмена веществ в живых системах разного ранга. Если считать организм, биоценоз, экосистему основными уровнями организации жизни, то какой из типов обмена веществ следует считать главным? До недавнего времени понятие «жизнь» ассоциировалось только с ооганизма- ми и главным признавался цикл биохимических процессов в организме и особенно з клетке. Такая точка зрения отражена в большинстве учебников. Однако в последнее время стали считать, что жизнь — свойство не трлькр организмов, а живой природы в целом и, следовательно, всех уровней ее организации. Ины- Иерархическая модель трех типов обмана веществ. (Для читателей, незнакомых с термином «оиотоп», впервые встречающимся в нашем журнале, поясняем, что это участок сушки или водоема с однотипными условиями среды.) ЭКОСИСТЕМА ^ ч Биогеоценозу -ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА УРОВНЕ ОРГАНИЗМА -ОЬМЕНБИОЦЕ ИОТИЧЕСКИИ, ОБМЕН С0г , \ \ V 0г,Н20иОРГА- \\ НИЧЕСКИМИ \ 4V 6Е14Е.СТВАМИ v \ &>- ОБМЕН БИОГЕННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ В &И0Ц£Н03£ ^ Uu БИОТОПЬ _ -*- 51 06
ми словами, все системы в природе равноправны t~ А это означает, что нет главного, центрального уровня обмена веществ, к которому в конечном счете сводится биохимическая сущность жизни. Это означает, что появилось несоответствие между смыслом давно устаревших понятий «обмен веществ», «общая биохимия», «химия жизни». Прежде эти понятия жестко связывались с клеткой, а теперь сильно расширились. В общую биохимию должны войти и классический раздел, посвященный организмам, и биохимия биосферы. Во всем сказанном нет, пожалуй, особой новизны, Биогеохимия — наука давно известная, экология тоже. Чем они занимаются — не сек- Доктор биологических наук Кирилл Михайлович Хайлов, написавший для нашего журнала статью об экологической биохимии, работает в Севастополе, в ИНБЮМе — Институте биологии южных морей. Здесь он руководит исследованием обмена веществ между организмами морских сообществ. Эта область — одна из многих точек роста современной биологии моря, науки, сочетающей романтику кругосветных плаваний со скрупулезностью физико- химических дисциплин. Сейчас в гидробиологии происходят важные перемены, и эти перемены влекут за собой перестройку целых подразделений ИНБЮМа. У Института биологии южных морей давняя история. Основали его сто лет назад Н. Н. Миклухо-Маклай и А. О. Ковалевский как морскую биологическую станцию российской Академии наук. В работе станции принимали участие видные русские биологи, гидрологи, океанографы. Постепенно биостанция превратилась в крупный исследовательский центр, насчитывающий десятки отделов, сотни сотрудников. Отсюда выходят работы, к которым с вниманием относятся гидробиологи все- рет. И тем не менее налицо удивительный факт, который и заставил меня написать эту статью: в умах специалистов по биохимии организмов их область знания остается единственной серьезной биохимией. Даже перед лицом нынешнего кризиса биосферы, возикше- го из-за неумелого вмешательства человека именно в обмен веществ природы, в университетских курсах биохимии все по-прежнему остается на одном лишь организменном и даже клеточном уровне. А ведь рациональные отношения человека с биосферой могут опираться только на самое совершенное знание химизма всех ее уровней. Опасно предаваться иллюзии, будто биохимия сообществ проста и тривиальна. Надо не упустить время. го мира. Здесь защищают интереснейшие диссертации. Здесь жизнь моря исследуется во всех ее проявлениях — от простейших водорослей до высокоорганизованных представителей подводной флоры, от низших живых организмов до крупнейших морских обитателей. Здесь выясняют, как происходит обрастание морских судов и портовых сооружений и ищут способы борьбы с этим бедствием. Здесь задаются вопросом, почему некоторые рыбы плавают быстрее всех на свете, и пытаются сформулировать рецепты быстрого скольжения в воде. Здесь изучают биологическую продуктивность моря и строят планы рационального ее использования. Здесь изучают вред, который наносят морским водам разнообразные загрязнения, и вырабатывают способы борьбы с этой опасностью... И в этой мозаике исследований все четче проступает новый, самый современный взгляд на море — не как на сумму тысяч разнообразных факторов живой и неживой природы, а как на единое целое, как на огромный совершенный организм, в котором отдельные структуры функционируют в полной гармонии и в тесной МАСТЕРСКИЕ НАУКИ О МОРЕ- РОМАНТИЧНО И ТОЧНО
зависимости друг от друга. Словом, утверждается представление о море как о единой, большой системе, говоря языком кибернетиков. Соответственно становится неизбежной и новая система изучения моря — во всем многообразии отдельных его связей и во всей невероятной сложности функционирования системы в целом. Такое поведение можно изучать только комплексно, одним биологам здесь не справиться — их труд сливается с трудом химиков, физиков, математиков и других специалистов. Контуры такой коллективной работы уже вырисовываются. Их предстоит еще уточнять и обосновывать. Впрочем, главное просматривается достаточно четко. Ясно, что потребуется колоссальная экспериментаторская работа, которая поможет проследить и количественно оценить все важнейшие связи, существующие в морской среде (проделать этот анализ надо не в лабораторных условиях, а в естественных— это обязательно!). Следующим этапом станет построение на основе полученных данных общей модели круговорота вещества и энергии в море. А вслед за этим наступит время, когда человек сможет контролировать продукцию отдельных природных систем. Такую работу можно было бы назвать титанической, но назовем ее скромнее — очень сложной. Требующей массы времени, знаний, сил. Биологами в содружестве с математиками уже построены некоторые сложные модели (это сделали, например, лауреаты Государственной премии Е. М. Крохин, Ф. В. Крогиус и В. В. Меншуткин для камчатского озера Дальнее). А теперь и севастопольский ИНБЮМ нацелился на такую работу. Здесь хотят создать комплексную модель моря, для начала сравнительно небольшого, например Азовского. В создании комплексной модели моря примет участие Гидрофизический институт АН УССР. А в самом ИНБЮМе работа сосредоточится в новом отделе функционирования экологических систем. Возглавит этот отдел Тамара Сергеевна Петипа. Мы хотим поближе познакомить читателей «Химии и жизни» с руководителем этого отдела. Привлекает то, что говорят о ней коллеги,— ее называют энтузиасткой, беспредельно увлеченной^наукой, упорной и постоянной в достижении цели, человеком «со своим видением моря». Научная биография Петипа не совсем обычна. Долгие годы собирала она материал о питании и энергетическом балансе планктонных рачков, собирала так тщательно, придирчиво, кропотливо, что многие, наконец, засомневались, будет ли вообще диссертация. Но защита все-таки состоялась и защита достаточно необычная. Ученый совет Института океанологии АН СССР в Москве голосовал дважды на одном заседании: сначала было констатировано, что диссертация отвечает уровню кандидатской, а затем, вторым голосованием,— уровню докторской. Т. С. Петипа стала в Севастополе первой женщиной — доктором наук. А спустя несколько лет ее избрали членом-корреспондентом АН УССР. Но оказалось, что познакомить читателей с Тамарой Сергеевной совсем не просто. Она недолюбливает встречи с прессой («Опять будете спрашивать, не родственница ли я Мариусу Петипа? Да, правнучка, но что из этого?»), ее добросовестность и воспитанная научной работой осторожность пресекают всякие просьбы собеседника оценить возможный ход работы даже на ближайшее будущее («приезжайте в Севастополь через год, будут первые конкретные результаты, тогда и поговорим»), не любит фотографироваться (снимок, который мы публикуем, был сделан буквально в последний момент). Вот почему такой лаконичной получалась беседа с заведующим новым отделом Института биологии южных морей. Конечно, спустя какое-то время наш журнал подробнее расскажет о работе этого отдела. А пока мы печатаем (на следующей странице) интервью, точнее, анкету, на которую ответила Тамара Сергеевна Петипа. И печатаем с удовольствием, так как этот материал оказался как нельзя кстати в номере журнала, выходящего в преддверии праздника всех наших женщин. Б. ЧЕРНИКОВА, специальный корреспондент «Химии и жизни» Севастополь — Москва 53 >
ИНТЕРВЬЮ ТАМАРА СЕРГЕЕВНА ПЕТИПА: «ПЫТАЮСЬ ИСКАТЬ СВОЙ ПУТЬ» Труднее ли женщине в науке, чем мужчине? Приходится ли вам страдать от недоверия к себе, как к специалисту? Как вы представляете завершен- но состояние той науки, которой занимаетесь? Главная цель, к которой вы стремитесь в своих исследованиях? Если бы вы не пошли в биологию, чем бы вы занялись? Вы много путешествуете? Зачем еы путешествуете? Самые яркие впечатления, вынесенные вами из экспедиции? Какой путь вы ищете в исследованиях — обязательно свой, оригинальный, илн считаете, что важнее уловить общую тенденцию и развивать ее? Трудно или легко в науке мужчинам, я не знаю. Поэтому и сравнить положение женщины здесь мне не с чем. Во всяком случае, на отсутствие равноправия не жалуюсь и страдать от недоверия коллег-мужчин мне не приходилось. Если верить философам, то завершенной науки быть не может. В ближайшем же будущем основным результатом гидробиологии могло бы стать открытие закономерностей функционирования морских экосистем. Это дало бы людям почти неограниченные возможности в использовании пищевых ресурсов моря. Путь к этой цели лежит через комплексные исследования. Метод математического моделирования и многостороннего (биологического, химического, физического) анализа позволит объективно оценить ресурсы моря. А затем, естественно, откроется и возможность создания управляемых морских хозяйств. Лично для меня в этой работе интересно изучение пищевых зависимостей между организмами в экологической системе моря. Я как раз вначале занялась техникой, поступила в Московский энергетический институт. Но все-таки биология привлекала больше, и я (перешла на биофак в Ростовский университет. Довольно много. Интересно... Да и специальность требует. Их очень много. Встречи с Жаком Ивом Кусто в Монакском океанографическом институте. Знакомство с искусством Новой Гвинеи. Атоллы с их удивительными коралловыми рифами. Джунгли, которые я впервые увидела на тропических островах в Тихом океане. Джунгли меня поразили: влажная, зеленая, сплошная стена без просветов, а внутри что-то трещит и шипит. На одном острове мы увидели древовидные папоротники — им по тысяче лет, они огромной высоты, их завитки не уступают по величине голове ребенка... Пытаюсь искать свой путь. 54
Что больше всего цените в сотрудниках? Трудолюбие, аккуратность, честность. Что вам больше всего помнится Я все помню, что и как делала. из вашей научной деятельности? Наяболее интересные люди, кото- Филарет Дмитриевич Мордухай-Болтовский, биолог, он заве- рые вам встречались? довал кафедрой в Ростовском университете. Замечательный человек. Эрудит, оптимист, бесконечно увлеченный наукой. Он научил меня работать, научил видеть в природе прекрасное. Как он знал астрономию, как любил русскую поэзию!.. Какой исследовательский иисти- Конечно, институт по изучению моря. Собрала бы там лучших тут вы бы создали, будь ни то специалистов — гидробиологов, гидрологов, химиков, гидро- ваша воля? физиков, математиков. Дала бы им первоклассное оборудование, исследовательские корабли.- Обязательно бы подумала о самой эффективной организации труда. Кто дли вас образец в науке? Нильс Бор. В нем поразительно сочетались интуиция и логическое мышление. Это был настоящий творец нового в науке. Такие люди рождаются раз в столетие. Самая дорогая для вас проделан- Та, которая еще не признана. пая работа? Как вы проводите свободное Четгаю книги — художественные, научно-популярные («Химию время? и жизнью кстати, тоже выписываю), хожу в походы, Смотрю фильмы, спектакли, шью для себя. И еще, говорят, подолгу гуляете у моря с собакой... 55
ИЙ?А Ц)Д11ЧВГ1 &3*s^''^ —c:j&;*^pp *W* Бе/^г острова Самоа. Таким он и представляется всем, читавшим книгу Ф. и Р. Л. Стивенсонов «Жизнь на Самоа» ИЗ ДАЛЬНИХ ПОЕЗДОК НА КОРАЛЛОВЫХ РИФАХ ТИХОГО ОКЕАНА «Химия и жизнь» не раз писала о неисчислимых богатствах Мирового океана. Одна из этих публикаций A972, № 6] была посвящена химикам Дальнего Востока, разрабатывающим методы добычи металлов из морской воды и исследующим химический состав морских животных. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию отрывки из дневника Валерия ЛЕВИНА, участника шестого рейса научно-исследовательского судна «Дмитрий Менделеев», состоявшегося в 1971 году. Группа, в которую входил автор дневника, собирала для химического исследования животных, обитающих на коралловых рифах Тихого океана. 56
ВЛАДИВОСТОК 18 июня Сегодня начался наш рейс. Несколько слов о судне, которое стало нашим домом на ближайшие месяцы. «Дмитрий Менделеев» — одно из уникальной серии исследовательских судов, начатой в 1966 году «Академиком Курчатовым». Великолепно оборудованные лаборатории и каюты с установками кондиционирования воздуха, подруливающие устройства, придающие семитысячетонной махине великолепную маневренность, успокоители качки, позволяющие нормально работать в любой шторм; собственная ЭВМ «Минск-22». МАДАНГ 8 июля Подходим к Мадацгу — одному из основных портов Новой Гвинеи. Как только заканчиваются формальности, выбегаем в город. И тут выясняется, что Маданг — всего-навсего небольшой городок, даже просто поселок. Но удивительно красивый: масса великолепной зелени, могучие деревья с огромными красными цветами, коттеджи на зеленых лужайках, блестящие гофрированные цистерны для воды... В ближайшие дни должны начаться подводные работы, первые погружения на коралловых рифах. Поэтому в Маданге мы стараемся выяснить конкретные условия работы под водой, узнать об опасных животных, которые тут могут встретиться. Как оказалось, эта предосторожность не была излишней. Мы познакомились с врачом ма- дангского госпиталя, очень разговорчивым пожилым англичанином. Уж кто как не он должен знать обо всех несчастных случаях! Выяснилось, что опаснее известных нам ядовитых рыб — крылаток, бугорчаток — и даже акул здесь считаются крокодилы. Зловещее английское «крокодайл» то и дело звучало и в разговоре с председателем ма- дангского клуба подводников. Нам объяснили, что крокодилов много в прибрежной полосе, особенно опасны места с темным коралловым песком: именно здесь зарегистрировано больше всего несчастных случаев. Конечно, я и раньше знал, что некоторые виды крокодилов любят соленую воду и могут заплывать далеко в море. Но одно дело читать об этом в справочнике, и совсем другое услышать, что при первом же погружении можешь нос к носу встретиться с этим малосимпатичным созданием. К счастью, крокодилы нам не попадались... БУХТА КОНСТАНТИН (БЕРЕГ МАКЛАЯ) 9—10 июля Утром вышли из Маданга к бухте Константин. Минуло всего около двух часов, и вот уже рядом новый берег — темно-зеленый, покрытый густой растительностью. Только когда судно подходит почти вплотную к берегу, за низким, поросшим пальмами мыском открывается крохотная уютная бухточка. За пальмами чуть виднеются крыши. Это деревня Бонгу, в которой жил когда-то Маклай. Берег пуст, и это сперва удивляет и даже обижает— не каждый же день к этой деревне подходит громадный красавец-теплоход. Только через полчаса на узкой долбленке с балансиром к нам подплывает папуас средних лет. Он очень медленно движется вдоль судна, молча внимательно разглядывает его. Через некоторое время на таких же лодках подходит ватага ребятишек, слышится сдержанный говор, смех. А берег по-прежнему пуст, только на краю пляжа возникает несколько неподвижных темных фигур... Только потом я узнал, что такой недостаток восторженных приветствий вызван отнюдь не отсутствием доброжелательности и любопытства, а крайней сдержанностью чувств, присущей местным жителям... ...Все наше водолазное имущество погружено в рабочую шлюпку — мотодори, или, как мы ее запросто называем, «дорку». Кран осторожно опускает дорку на воду, двигатель чихает, дорка делает проверочный круг и подходит к трапу. Мы рассаживаемся и медленно трогаемся вдоль берега, держа курс на высту- 57
пающий в отдалении мысок. Выбрав место, осторожно подходим к берегу, бросаем якорь. Наконец-то можжги под воду. Люди, видевшие лишь белые известковые скелеты кораллов — сувениры или музейные экспонаты, — всегда удивляются, впервые увидев живой риф. Колонии кораллов сливаются, переходят друг в друга; сливаются и цвета — зеленоватые, желтоватые, коричневатые. У самой поверхности краски более яркие, но уже на двухметровой глубине они тускнеют, а дальше вниз, на крутой стенке, все кажется одинакового голубовато-зеленого цвета. Я приблизил маску вплотную к коралловому кусту. Он весь пронизан крохотными отверстиями, и в каждом из этих отверстий, я знаю это, скрывается крохотное животное — коралловый полип. Отдельный полип может быть меньше миллиметра, но, объединяясь и наращивая свои внешние известковые скелеты, крошечные полипы создали и эту колонию, и весь этот риф, и множество ему подобных. Возникает странное, двойственное чувство. С одной стороны, знаешь, что риф живой; с другой стороны, он кажется не живее булыжника. Эту кажущуюся безжизненность колоний кораллов лишь подчеркивают рыбы, суетящиеся между неподвижными каменными ветвями. А вот и что-то новенькое. На песчаной прогалине лежит морской огурец — голотурия. Голотурия похожа на нашего обычного дальневосточного трепанга, но только размеры у нее совершенно невероятные —около полуметра в длину, почти 15 сантиметров в диаметре. Беру ее в руки, рассматриваю. Из отверстия на конце тела животного тотчас же выстреливается пучок белых толстых нитей. Нити прилипают к костюму, склеивают пальцы. Это так называемые кювьеровы органы * — они служат голотуриям для защиты. Тщетно пытаясь отодрать мгновенно застывшие нити от перчаток, начинаю понимать, что оружие голотурии достаточно серьезно. Перебираюсь ближе к берегу. Между коралловыми глыбами укрепилась огромная — больше метра в поперечнике — малиновая актиния с толстыми пальцеобразными щупальцами. Из вороха этих щупалец высовывается красная рыбка с двумя желтыми полосами на теле. Рыбка удивительно комична, недаром одно из ее названий — рыба-клоун. Действительно, * Именно нз них впервые выделены голотурины — очень интересные физиологически активные вещества. Впоследствии оказалось, что дальневосточным трепангом вырабатываются родственные вещества — стихопозиды, структура которых была установлена в Тихоокеанском институте .бцоорганнческой. химии Дальневосточного научного центра АН СССР. она все время крутится, смешно подскакивает, зарывается в щупальца актинии: мне вспоминается воробей, блаженно купающийся в пыли на проселочной дороге. Щупальца актинии, смертноносные для 'любого небольшого животного, не причиняют рыбе-клоуну никакого вреда... Чуть дальше лежит морская звезда-кульци- та. Впрочем, ни на какую звезду кульцита не похожа: по форме, величине и даже цвету она напоминает круглый домашний хлеб. А вот и обычные для тропическихг^морей ярко-голубые морские звезды с длинными лучами — это липкий. Многие тропические донные беспозвоночные закованы в настоящую известковую броню. Мы столкнулись с этим вплотную вечером на судне, когда начали обрабатывать собранный улов. Чтобы получить экстракт, необходимый для дальнейшего химического исследования, животных надо сначала измельчить (что делать, наука требует жертв!); эта обычно довольно простая операция вырастает в целую проблему при работе с тропическими животными. Ножницы и ножи тут почти бесполезны. Топор и тот отскакивает от панциря тонкой и нежной на вид звезды... ОСТРОВ НАУРУ 17—19 июля Здесь настоящее ежиное царство, ежиный рай. Громадная береговая плита испещрена пещерками, ямами и ямками, из каждой торчат 30-сантиметровые черные иглы ежей-диадем. Стоит потревожить ежа, как иглы начинают шевелиться: благодаря большой длине размах их колебаний очень велик, еж буквально размахивает иглами. И это не пустое бахвальство. Доставая моллюска, лежащего в ямке возле ежа, я на мгновение потерял бдительность и легко прикоснулся к иглам. Результат меня поразил. Вся рука оказалась буквально нашпигованной отломившимися кончиками игл. Особенно меня удивило, как легко иглы прошли сквозь толстенную кожаную перчатку. У меня было потом достаточно времени для размышлений о коварстве обитателей тро- 58
пиков: вытаскивать ежиные иглы — занятие нелегкое, каждая игла покрыта массой направленных назад мельчайших зубчиков... НОВЫЕ ГЕБРИДЫ 29—30 июля Стали на якорь в бухте Вила острова Эфате, который входит в состав архипелага Новые Гебриды. Новые Гебриды — кондоминиум (система совместного владения и управления) Англии и Франции. Это, разумеется, приводит к неудобствам — две миссии, две администрации, два бюджета, два официальных языка... Недаром местные жители с горькой иронией называют свою систему управления «пандемониумом»— кромешным адом. Пожалуй, только в весьма сложном вопросе с уличным движением, которое в Англии левостороннее, а во Франции правостороннее, достигнуто разумное соглашение, и все машины движутся по правой стороне. ...Подводные работы мы начали с рифов, находящихся у самого входа в бухту. Кораллы, несмотря на большое количество всевозможного мусора — банок, бутылок и прочих свидетельств могущества цивилизации, находились на первый взгляд в неплохом состоянии. Но здесь мы впервые встретились с печально известным «терновым венцом» — морской звездой акантастером. Это очень крупная, иногда почти метровая, звезда, обычно с 16 лучами, покрытыми длинными острыми шипами. Поднятая со дна, она подгибает лучи, превращаясь в большой колючий шар. Акантастер поедает живые кораллы, уничтожая рифы, и вспышка численности этих зловещих звезд в последние годы привлекает пристальное внимание ученых и мировой общественности. Звезд пытаются уничтожать разными способами, вплоть до впрыскивания им формалина, но и эти меры не помогают. Дело не в звездах, а в человеке, который ослабляет кораллы, нуждающиеся для нормальной жизнедеятельности в очень чистой воде. Замечательный исследователь моря Жак Ив Кусто заявил по этому поводу: «Звезды только делают свое дело, которое делали от начала мира, — уничтожают кораллы, находящиеся в плохом состоянии; сейчас повсюду кораллы умирают». Нашествие «тернового венца» — грозный симптом тяжелого заболевания моря, и вылечить его можно, только устранив причину болезни — потребительское отношение человека к природе, когда, оправдываясь нуждами сегодняшнего дня, он забывает о дне завтрашнем. НОВАЯ КАЛЕДОНИЯ 26—28 августа Днем подошли к причалу в Нумеа. Швартовка «Менделеева» — очень эффектное зрелище. Благодаря подруливающему устройству и активному рулю огромное судно может двигаться даже вперед бортом. Вот и сейчас у причальной стенки стояло несколько судов, и между ними оставалось пространство, на вид гораздо меньшее длины нашего судна. И все-таки «Менделеев» как-то удивительно ловко втиснулся в этот промежуток. ...На следующий день отправляемся на рифы. Дорка взяла курс на едва заметный на горизонте островок, и через два часа начались работы по привычному плану: предварительная разведка, затем количественный учет живности на глубинах до 20 метров и, наконец, самое интересное — свободный поиск. Я плыву, внимательно разглядывая дно, осматривая и собирая интересных животных. Переворачиваю камень... и отдергиваю руку, так как лежащий рядом другой бесформенный камень вдруг шевелится и отодвигается чуть в сторону. Это она, бугорчатка. Бугорчатку (она же синанцейя, камень-рыба) я множество раз видел на фотографиях, а потом разглядывал в аквариумах Сингапура и Нумеа. Ни одно описание, ни один рисунок не может дать представления о внешности этой удивительной рыбины. Даже в ярко освещенном аквариуме, разглядывая ее вплотную, с трудом удается себя убедить в том, что лежащий на дне бесформенный предмет — не обломок камня, не кусок коряги, а живое существо. В естественных же условиях заметить неподвижную бугорчатку — а она всегда неподвижна— практически невозможно. Вместе с тем, 59 8Г;
это, по-видимому, самая ядовитая из всех рыб: укол ее шипов вызывает нестерпимую боль, не прекращающуюся несколько дней, и либо приводит к смерти, либо делает человека инвалидом на всю жизнь. Везде, где водится-бугорчатка,— а она широко распространена в тропической части Тихого и Индийского океанов — она вызывает ужас и отвращение. Моя канна (емкость для сбора животных) была полна, и я не без внутреннего облегчения отказался от мысли поймать бугорчатку, о чем нас давно просил кинооператор, который как раз снимал фильм об опасных животных тропических морей. Но, вернувшись на дорку, я узнал, что бугорчатку все-таки поймали. И поймали с помощью банального резинового сапога, в который удалось загнать эту опасную, но очень плохо плавающую рыбу. На следующий день на верхней палубе «Менделеева» установили большой аквариум из оргстекла и бугорчатку долго снимали во всех позициях. ФИДЖИ 6 сентября Сегодня третий день нашего пребывания на Фиджи. Накануне мы весь день работали на интереснейших коралловых рифах в бухте Сувы, столицы Фиджи. Сегодня же основная часть нашего отряда продолжит эту работу, а я и еще четверо биологов отправляемся в мангровые заросли, которые начинаются сразу же за Сувой. Стараемся идти вдоль опушки мангров, выбирая почву потверже. Все время приходится перешагивать через дугообразные подпорные корни деревьев и торчащие из земли ростки. Наконец выбираем место для стоянки и отправляемся на разведку. Пробую пройти глубже в мангры, вдоль реки, но почва становится все податливее, ноги проваливаются по колено, и приходится возвращаться. Иду в сторону моря, но вода настолько мутная, что плавать тут бесполезно — все равно ничего не увидишь. Пытаюсь поймать интереснейшую рыбу — периофтальмуса. Я знал, что периофтальмус может передвигаться по земле и даже прыгать. Но из-за присущей человеку косности мышления передвижение рыбы по суше представлялось мне процессом довольно-таки трудоемким. Поэтому я с трудом мог поверить, что множество носившихся по всем направлениям по илу небольших существ, похожих на взбесившихся черных ящериц, в действительности— желанные рыбы. Все мои попытки накрыть рукой или даже животом эти ускользающие тени ни к чему не привели: тут нужен был сачок, а его не было. ОСТРОВ УПОЛУ (ЗАПАДНОЕ САМОА) 8—10 сентября Подходим к Апии, столице Западного Самоа. Еще издали видны подступающие к берегу горы, покрытые лесом. У берега — белая гряда бурунов, образующихся на мощном барьерном рифе, окружающем остров. Через узкий проход в этом рифе «Менделеев» входит в небольшую, удивительно уютную бухту Апии. На море шторм, здесь же совсем тихо, здесь гладкая прозрачная вода, великолепный, неправдоподобно чистый пирс, аккуратные дома на берегу. И кажется, что все это — и горы, и бухту — я уже видел, читая книгу Стивенсонов «Жизнь на Самоа». С утра отправляемся на экскурсию по острову. Прямо к нашему трапу подкатывает автобус с деревянным кузовом. Конструкция этого кузова бесспорно свидетельствует о том, что автобус изготовлен судостроителем. Скорость нашего сухопутно-морского экипажа тоже примечательна: водитель почему-то ехал только на первой передаче (впрочем, может быть, других передач просто и не было?). На этом странном автобусе мы медленно двигались по дорогам острова, осматривали строящееся здание парламента, плантации какао и ананасов и, наконец, круто свернули наверх — к дому Стивенсонов. Дом деревянный, очень большой и красивый, расположен на огромной зеленой лужайке, за которой сразу же начинаются буйные заросли, поднимающиеся вверх по склону горы. Дом и окружающие его посадки в отличном состоянии, все прибрано, чисто. В этот же день нам обязательно нужно было успеть собрать животных на ближайших рифах, а на вечер был назначен отход «Мен- 60
делеева». Захватив ласты и маски, отправляемся на берег. Здесь, в лагуне рифа, совершенно тихо. Дно чрезвычайно пологое, вначале поросшее «черепаховой травой» — талассией, а затем, с глубины около метра,— песчаное. Животных здесь не слишком много, если не считать голотурий. С ними мы еще раз встретились на обратном пути. Возвращаясь, мы увидели, что по почти обнажившемуся при отливе мелководью бродит множество людей — в основном женщин и детей.— что-то собирающих со дна лагуны. Подойдя к ближайшему мальчишке, я увидел у него в руках небольшой стаканчик, в котором было нечто похожее на сгусток червей. Тут же я понял, что это не черви, а кишочки голотурий. Парень поднимал животное, сдавливал его — и голотурия выбрасывала внутренности. Выдоенная таким образом, она возвращалась в воду, где могла спокойно выращивать себе новые внутренности. Таким образом, если в Японии и на Дальнем Востоке голотурий потрошат и едят только мышцы, то па Самоа поступают как раз наоборот... ОСТРОВ БУТАРИТАРИ 27 сентября Подходит к концу шестой рейс. Сегодня последний рабочий заход, потом стоянка в Токио— и домой, во Владивосток... На Бутаритари мы пришли поздно утром, а выйти из его лагуны, изобилующей мелями, нужно до наступления темноты. Поэтому на работу нам отводится всего несколько часов. А сегодня все воспринимается особенно остро— последний ведь день! Можно бы еще плавать и плавать, но нам уже машут, показывая на «Менделеев»,— пора возвращаться. ...В последний раз опускается стрела кормового крана, и наш катер, подхваченный мощным крюком, взлетает на палубу. Судно дает ход, и вот уже за кормой остается атолл Бутаритари. За кормой остаются 110 дней экспедиции, 40 дней работы на коралловых рифах, 40 незабываемых дней. Если бы в экваториальное лесу на берегах Амазонки вдруг решили построить химическую лабораторию, то сотрудники этой лаборатории были бы, видимо, избавлены от скучного занятия — дистиллировать воду. Достаточно спуститься к реке и набрать из нее столько дистиллированной воды, сколько требуется... Содержание солей в водах Амазонки ничтожно; это обнаружили гидрохимики, пришедшие в джунгли с геологической экспедицией. Объяснение такому феномену видят в следующем. Амазонка — самая большая в мире река. На ее долю приходится шестая часть стока всех рек земного шара (конкретно: более 5000 км3 ежегодно из общих 30 000 кмр). Естественно, что такую реку питают многочисленные полноводные притоки. Полноводные они потому, что в тех краях выпадает много осадков и дожди КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ НА ДАЛЕКОЙ АМАЗОНКЕ... идут не от сезона к сезону, а круглый год, изо дня в день. Эти тропические обильные дожди за многие сотни лет вымыли из почвы минеральные соли. Притоки унесли соли в Амазонку, а она доставила их в океан. И сейчас в реке настолько мало растворимых солей, что вода ее — поистине пресная. Но как же растения, которые живут на берегах Амазонки, приспособились к скудному минеральному пайку? Наверное, это может быть предметом особого исследования. Ясно пока лишь вот что: культурные растения развиваться на такой почве неспособны. Когда пытались расчистить джунгли и устроить плантации, из этого ничего не вышло: обессоленные участки оказались непригодными для земледелия. О. ЛЕОНИДОВ
ЗЕМЛЯ И ЕЕ ОБИТАТЕЛИ Игорь ДУЭЛЬ СТРАННЫЕ ГЛУБОКОВОДНЫЕ СУЩЕСТВА... ДАВЛЕНИЕ Когда на палубу поднимается трал с глубины в один километр, то пойманные рыбы, например макрурус, приходят раздутыми, с выпученными глазами и даже иногда разорванными. Перепад давления оказывается для них слишком велик. А тела жителей 6—8-километровых глубин при подъеме на поверхность почти не претерпевают деформаций. Откуда же такая прочность? У глубоководных рыб плавательный пузырь заполнен не воздухом, а жировой жидкостью. Ее давление уравновешено с наружным, и рыбы не тонут и не всплывают. Как известно, жидкость почти не меняет объема при перепаде давления. Именно это и позволяет глубоководным рыбам выдерживать тяжесть огромной толщи воды, именно поэтому трал приносит их неповрежденными. ЕДА При полной темноте и редком населении на трехразовое ежесуточное питание рассчитывать не приходится. Чтобы выжить, нужно уметь наедаться впрок. Многие глубоководные рыбы, такие как черный пожиратель хиазмо- дон, могут проглотить жертву в несколько раз большую, чем они сами. Их челюсть снабжена системой рычагов, с помощью которых она откидывается далеко вперед и пропускает добычу в глотку. При этом ни одна ткань собственного тела рыбы не повреждается. А желудок этой рыбы похож на резиновый мешок, растягивающийся до внушительных размеров. Среди обитателей глубин есть не только хищники, но и миролюбивые животные. Например, голотурии. Они едят органические вещества из донного ила, толстый слой которого покрывает дно глубоководных желобов. Голотурии не вязнут в мягкой обволакивающей подстилке благодаря выростам, шипам или наполненным жидкостью ножкам. На одной из подводных фотографий группа голотурий напоминает мирно пасущееся на лугу стадо. Луг этот состоит из окислов кремния, углекислого магния и кальция, перемешанных с коллоидными сгустками и отмершей органикой. 62
-48^ Дно Тихого океана местами устилают гигантские зубы вымерших акул. Рядом зуб современной акулы Самая глубоководная из всех пойманных рыб. Ее поймали в Курило-Камчатском желобе на глубине 7579 м Эти морские звезды живут на пятикилометровой глубине Голотурия, поднятая из Курило- Камчатского желоба с глубины 9000 метров Прошло уже пятнадцать лет, а зоологи так и не смогли назвать животное, которое оставило этот спед на илистом дне Тихого океана 63 a<j ^c^u^L-q. j
ПРОДОЛЖЕНИЕ РОДА Принцип жесточайшей экономии, на основе которого природа сконструировала жизнь обитателей глубин, особенно ярко проявляется в хитрых приспособлениях для продолжения рода. В кромешной тьме и при очень редком населении, когда особи разделяют десятки километров, только удача может привести к встрече будущих супругов. Но природа позаботилась о продолжении рода. Самцы многих здешних рыб очень малы. Едва появившись на свет, они прикрепляются к самке, утрачивают основные органы, кроме половых, и до самой смерти питаются соками из тела своей супруги. Такой образ жизни ведут, например, рыбы- удильщики. Столь же рационально подошла природа и к проблеме выращивания потомства. У жителей мелководных районов океана икринки и яйца обычно выметываются прямо в воду. Здесь происходит их оплодотворение, здесь же из них развиваются личинки, которые сами ищут себе пропитание. В глубинах детвора при таком беззаботном отношении родителей была бы обречена на гибель. Поэтому глубоководные мамаши — морские звезды, морские ежи, голотурии — кормят прикрепившихся к их телам детенышей, пока те не смогут жить самостоятельно. НЕИЗВЕСТНЫЕ ЖИВОТНЫЕ Глубины океана принесли немало сенсаций. Одна из них — открытие нового типа животных: погонофор или бородачей. Сотни экземпляров этих обитателей глубин были собраны во время экспедиций «Витязя». Погонофоры живут в тонких хитиновых трубках, из которых торчит борода — пучок щупальцев. Ими погонофора хватает проплывающую мимо живность и, выделяя фермент (его состав пока неизвестен), переваривает пищу прямо в воде. Полезные вещества всасываются в щупальцы. Странный способ питания и отсутствие желудка резко отличают погонофор от других животных, населяющих нашу планету. Бородачи были детально изучены профессором А. В. Ивановым. Двенадцать лет назад он высказал предположение, что погонофоры — очень древние животные. Совсем недавно эта мысль получила подтверждение: трубки погонофор нашли в кембрийских отложениях, возраст которых около 500 миллионов лет. Погонофоры и кистеперые рыбы — не единственные жители глубин, сохранившиеся с очень давних времен. Ведь условия в океанских глубинах более консервативны, чем на суше, и, вероятно, здесь медленнее, чем на суше или в поверхностных слоях океана, шла эволюция. Недавно, например, на глубине шести километров был найден живой моллюск неопилина, относящийся к классу моноплако- фор. Обломки раковин представителей этого класса находили и прежде, но в отложениях, возраст которых 300—500 миллионов лет. Поэтому считали, что моноплакофоры давно вымерли. Находка живой неопилины опровергла это. БИОМАССА ФОРАМИНИФЕР В 1966 году в ходе знаменитого 39-го рейса «Витязя», которым руководил академик Л. А. Зенкевич, когда было открыто сто новых видов глубоководных животных (до этого рейса знали около 300 видов), было сделано открытие, перевернувшее прежние представления о биомассе живых существ в океанских впадинах. Произошло это так. Морские биологи внимательно исследовали фораминиферы. Их кремниевые домики поднимали на поверхность и во время прежних экспедиций. Но почему-то считали, что хозяева домиков мертвы. Когда же содержимое домиков было покрашено бенгальским розовым красителем, от которого примерно через сутки живая плазма фораминифер становится малиновой, выяснилось, что слухи о смерти фораминифер преувеличены. Биомасса живых фораминифер оказалась большей, чем биомасса всех вместе взятых глубоководных соседей. Несмотря на эту поправку, жизнь в океанских глубинах все же небогата. По современным представлениям, плотность тамошнего населения в сто раз меньше, чем в поверхностных водах. Однако не следует думать, что этот вывод окончательный. Океанские глубины пока еще полны тайн. Например, на одном из подводных фотоснимков, полученных Н.Л.Зенкевичем, на глубине трех километров запечатлен след, напоминающий отпечаток тракторной гусеницы. Его ширина — 20 сантиметров. Фотография обошла океанологические и зоологические лаборатории мира, но никто не смог ее расшифровать. Животное, оставившее этот след, пока неизвестно. 6*
На этот раз наша тема — металлы. И сначала, естественно, о самом слове металл. Оно вошло в русский язык в эпоху Петра I вместе со многими техническими словами, заимствованными из немецкого языка. Первоисточник его — древнегреческое металлон — руда, рудник, каменоломня, траншея, а также собственно металл. Это производное от глагола металлао, что означает «исследую, навожу справку». И сам глагол весьма любопытен, он состоит из двух частей — мета (посередине, среди, между) и аллос (другой). Чтобы навести справку, надо находиться среди других людей. В родстве с металлом слова медаль и медальон. Они заимствованы в XVIII веке из французского языка, который в свою очередь взял их из итальянского, а тот из среднелатинского, где medalia означало металлическую монету или пластинку. Так слова путешествуют из одного языка в другой, меняя звучание, а нередко и значение. А теперь — о нескольких любопытных (с точки зрения не только химии) металлах. КОВАЛЬТ Слово восходит к немецкому Ко- bold — так в средневековье называли мифического духа гор, зловредного карлика с огненными глазами. Этот дух, по преданиям, часто забирался в рудники, крал серебряную руду и подбрасывал взамен другую, очень похожую» из которой, однако, серебра не получалось. Эта руда, а вслед за ней и металл, который был выделен в XVIIJ в., были названы именем подземного духа. Слово Kobold восходит к старонемецкому Kobo-Wolda. Первая часто сперва означала хлев, клетку, а затем комнату, дом; вторая (нынешнее walten) — владеть. Итак, кобольд — это проего-на- просто домовой... СЛОВАРЬ НАУКИ МЕТАЛЛЫ НИКЕЛЬ У этого слова много общего с кобальтом. А происходит никель от имени Николай (греческое Ни- колаос — победа народа). Этим именем в Германии называли гнома, двойника кобольда. Он тоже дразнил рудокопов, подбрасывал им вместо медн руду, которую никак не удавалось проплавить. Эту руду называли Kupfernickel: Kupfer — медь, а вторая часть слова — нмя гнома. Это имя дали ему по созвучию греческого слова с немецкими глаголами necken — дразнить н nagen — грызть. СВИНЕЦ О происхождении слова свинец известно немногое. Оно было еще в древнерусском языке (в формах свинь, свинъцъ). Родственны литовское svinas и латышское svins. Недостоверна связь с греческим кюанос — синее вещество и гомеровским кюанеос — стального цвета. Этимологи считают, что эти слова заимствованы нз неизвестного языка. МЕДЬ Происхождение немецкого Kupfer и английского copper бесспорно: от названия острова Кипр, где добывалась медь. Но откуда русское медь? Единого мнения на этот счет нет. А есть такие предположения : от древненемецкого Smida — металл и Smid — кузнец; от древнегреческого смилэ — нож для вырезывания; от ирландского (кельтского) мейн — металл, руда; от старославянского смед — темный; от названия страны Мидии; наконец, от хеттского мити, мнта — красный. Все варианты возможны, но ни один не доказан... ЗОЛОТО Об этом слове лингвисты ' знают гораздо больше. Прежде всего золото в родстве со словом желтый (что вполне естественно), а также зеленый, у которого с желтым — общий корень: оба они восходят к индоевропейскому корню гел — блестеть. От того же корня образовались немецкое Gold и английское gold. А старейшие представители «блестящей» семьи, видимо, санскритские хирангам и хатакам (золото). Хатака — так древние индусы называли сказочную страну и ее обитателей. Удивление может вызвать звуковое различие между хирангам, Gold и золото. Однако родство несомненно. Индийское «р» соответствует «л» в других индоевропейских языках, а славянские «з» и «ж» часто соответствуют германскому «г» (ср. желтый — geib); название же идеальной страны Хатака первоначально звучало Зхатлатка. Одно время считали, что слово золото в родстве с солнцем. Действительно, н звучание близко, и есть общее значение — блеск. Тем не менее солнце, видимо, произошло от другого индоевропейского корня — су (свет). Интересно, что южноевропейские народы сохранили другое обозначение золота. Латинское aurum, родоначальник романских слов, в родстве с именем Авроры — богини утренней зари. Этот корень тоже означает «свет, блеск». Т. АУЭРБАХ 65
клуб lf-ТЗ юный L 1^Н| (ими к IP d Щг\ ХРОМ И НИКЕЛЬ Эти металлы стоят далеко друг от друга в таблице Менделеева, но у нас есть причина, чтобы рассматривать их вместе: и xpoMoiv?, и никелем покрывают металлические вещи, чтобы они не ржавели и были блестящими. Скажем, спинки металлических кроватей покрывают обычно никелем, а блестящие детали автомобилей — хромом. А можно ли точно узнать, и:} какого металла сделано покрытие? Попробуем это сделать. Возьмем кусочек покрытия от старой детали и оставим его на воздухе на несколько дней (зачем это делать, станет ясно позже). Выдержанный на воздухе кусочек металла поместим в пробирку с концентрированной серной кислотой (ОСТОРОЖНО!). Если это был никель, то он сразу начнет растворяться в кислоте, и будет выделяться водород. Если же покрытие хромовое, то скорее всего вначале никаких изменений заметно не будет, и лишь потом ме- ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ ОПЫТЫ С МЕТАЛЛАМИ (продолжение) * талл начнет растворяться в кислоте. Вынув этот кусок из кислоты, сполоснув его в воде и высушив на воздухе, через два-три дня можно будет снова наблюдать тот же эффект. Объяснение: на поверхности хрома образуется тончайшая пленка окиси, которая препятствует взаимодействию кислоты и металла. Но и она растворяется в кислоте, правда, медленно. Когда хром вынут из кислоты, он на воздухе вновь покрывается окисной пленкой. У никеля же такой защитной пленки нет. Но зачем же мы держали металлы на воздухе перед первым опытом, ведь хром был уже давным-давно покрыт слоем окисла! А затем, что покрыта была лишь его наружная сторона, а внутренняя, которая обращена к изделию, с кислородом в контакт не вступала. ОЛОВО В хозяйственных магазинах бывают иногда палочки металлического олова — для пайки. С таким маленьким слитком можно проделать эксперимент: возьмите оловянную палочку двумя руками и согните — раздастся отчетливый хруст. * Начало — в предыдущем номере. 66 У металлического олова такая кристаллическая структура, что при изгибе отдельные кристаллики металла как бы трутся друг о друга и возникает хрустящий звук. Кстати, по этому признаку можно отличить чистое олово от оловянных сплавов, которые применяют при пайке: сплавы при сгибании звуков ие издают. А теперь попробуем воспроизвести промышленный процесс — получение олова из использованных консервных банок (ие зря же их сдают в утиль!). Нам потребуется источник тока — аккумулятор или несколько соединенных последовательно батареек — и концентрированный раствор едкого натра. К положительному полюсу источника тока присоедините кусок жести от консервной банки, к отрицательному — кусок железа (например, большой
гвоздь) и опустите их в раствор щелочи. На железном электроде начнут выделяться пузырьки газа, а верхний слой олова на положительном электроде будет растворяться. Олово, так же как н алюминий, растворяется в щелочи, образуя соль оловянной кислоты — станнат. Сменив подряд несколько кусочков жести, можно получить достаточно концентрированный рас- твор станната. Если немного такого раствора разбавить водой, то образуется муть. Станнаты устойчивы только в сильнощелочных растворах, а при разбавлении они У меня к вам такой вопрос: почему, когда поставят горчичники, на коже появляются краснота и жжение? В. С-в, Баку На этот вопрос можно ответить так: потому же, почему горчица щиплет язык. А если говорить более определенно, то надо обратиться к химии горчичного порошка. В этом порошке, который получают из семян растения горчицы, содержится сииигрин — сложное органическое соединение. И еще в нем есть биологические катализаторы — ферменты, которые начинают действовать только в определенных условиях. А эти условия мы создаем, когда замачиваем горчичники в теплой воде. Обязательно в теплой, потому что в холодной воде ферменты бездеятельны, а в горячей они разрушаются, полностью теряют активность. Итак, горчичники положили в тарелку с теплой водой, и первым принимается за дело фермент ми- росульфатаза. Он помогает присоединить к молекуле синигрипа молекулу воды и при этом от гидролизуются, образуя гидроокись олова, которая и выпадает в осадок. МОЛИБДЕН А откуда мы возьмем этот редкий металл? Из перегоревшей лампочки! Только, пожалуйста, БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ. Аккуратно разбейте стеклянный баллон. Столь же аккуратно отделите остатки перегоревшей спирали (они нам понадобятся для последующих опытов). И, наконец, извлеките металлические подвески, к которым крепится спираль. Они — молибденовые. ДЕТСКИЕ ВОПРОСЫ ОТЧЕГО ОТ ГОРЧИЧНИКОВ ЖЖЕНИЕ? синагрина отщепляется бисульфат калия KHS04. Вслед за тем другой фермент — тиоглюкозндаза — Для опыта воспользуемся тем же источником тока, что и в экспериментах с оловом. Отрицательный полюс оставьте без изменения, а к положительному присоедините кусочек молибдена. Электроды поместите в концентрированную соляную кислоту. Молибденовая проволока начнет растворяться, и вскоре возле нее раствор станет темно-синим. Это образуется молибденовая синь — смешанный окисел молибдена, который получается при электрохимическом окислении. Ю. ВЛАСЕНКО расщепляет остаток сииигрина на два вещества: на глюкозу и эфир, который называется изородановым эфиром аллилового спирта. Он-то и является главным действующим началом горчицы. Этот эфир называют еще аллилгорчичным маслом. Аллилгорчичное масло сильно и остро пахиет, оно раздражает кожу и дыхательные пути, вызывает слезы. А когда ста вят горчичник, то в ответ на раздражение расширяются кровеносные сосуды и кровь приливает к тому месту, где стоит горчичник. На протяжении веков аллилгорчичное масло поставляла только природа. Но в J 855 году это вещество было синтезировано в лаборатории. Два знаменитых химика — француз iЧapceлeн Бертло и русский Николай Николаевич Зинин — сделали это независимо друг от друга. Исходным сырьем послужили йодистый аллил и роданистый калий: C3HbJ-i-KCNS—>C3H5NCS-hKJ. И все же мы по-прежнему пользуемся сииигрином горчичного семени — это и удобнее и дешевле. И. ВОЛЬПЕР
Вряд ли химия стала бы настоящей наукой, если б не стеклянная посуда. Только у стекла есть полный набор свойств, позволяющих делать из него приборы для любых опытов: тут н прозрачность, и химическая стойкость, и устойчивость к нагреву; наконец, стеклу можно придать любую форму — хотите шара, хотите трубки... Достоинств у стекла множество, но есть у иего н серьезный недостаток: стекло хрупко. А осколками можно порезаться. Поэтому искусство химика заключается не только в том, чтобы придумать и поставить опыт, но и в том, чтобы благополучно довести его до конца. Что это значит — стекло хрупко? Вот что: при нагрузке оно сначала упруго деформируется, а потом сразу же разрушается. Поэтому главное при работе со стеклом — чувствовать тот предел, после которого упругая деформация мгновенно сменится разрушением. Этот предел упругости и следует научиться чувствовать руками. Обычно такое «чувство стекла» приходит с многолетним опытом. Но обучение можно ускорить, если хорошо потренироваться Запаситесь полуметровыми стеклянными трубочками и палочками разных диаметров, двумя тряпками и защитными очками. НАДЕНЬТЕ ОЧКИ, возьмите самую тонкую трубочку, оберните ее концы тряпками и убедитесь, что трубочка в руках пружинит, как стальной прутик. Постепенно увеличивайте изгибающее усилие, пока в какой-то момент трубочка не сломается. Постарайтесь запомнить это усилие. А теперь возьмите другую трубочку такого же диаметра и проделайте тот же опыт, но только сведите руки поближе. Вы почувствуете, что трубочка, прежде чем сломаться, пружинит меньше; а если руки свести вплотную (НЕ ЗАБУДЬТЕ ОБЕРНУТЬ СТЕКЛО ТРЯПКОЛ!), то труб- ЛОВКОСТЬ РУК... КАК РАБОТАТЬ СО СТЕКЛОМ И НЕ ПОРЕЗАТЬСЯ ка, практически не согнувчшсь, сразу же сломается. Тот же самый опыт проделайте и с трубками больших диаметров, и со стеклянными палочками. После тренировки вы привыкнете чувствовать, какую предельную нагрузку можно приложить к стеклу, чтобы оно не лопнуло. Этот предел нельзя превышать пи когда вы берете в руку колбу (сколько раз начинающие химики, стараясь покрепче держать колбу, раздавливали ее в руках), ни когда вы вставляете стеклянную трубку в пробку, а пробку — в горло колбы или пробирки. О пределе прочности надо помнить и тогда, когда вы зажимаете колбу или пробирку в лапке штатива. Но как бы ловко вы ни научились обращаться со стеклянной посудой, рано или поздно все равно что-нибудь да разобьется: от этого не застрахован даже самый опытный химик. Что же делать, чтобы не порезаться осколками? Ни в коем случае не сметайте осколки рукой, а заведите для этой цели жесткую щетку и совок. Не трогайте руками острые края осколков, не пытайтесь обламывать руками треснувшие края посуды. Помните: треснувшая посуда становится особенно хрупкой, и ее надо держать в руках очень осторожно. А если вы все-таки порезались, то промойте ранку перекисью водорода, смажьте йодной настойкой и забинтуйте. Если в ранку попала кислота или щелочь, то перед обработкой перекисью их надо удалить (кислоту — слабым раствором питьевой соды, а щелочь — слабым раствором уксусной кислоты) и затем промыть водой. При более серьезных ранениях самое лучшее — как можно быстрее обратиться к врачу. Однако будем надеяться, что до этого дело не дойдет. М. БАТАРЦЕВ 68
Есть единственный природный изотоп урана, ядра которого делятся при облучении любыми нейтронами. Это уран-235, главное горючее атомных реакторов. Его содержание в природном уране очень невелико, всего-иавсего 0,720%- Из какого бы земного месторождения ни добыли уран, в нем всегда около 0,720% изото- па-235. И столько же его оказалось в тех лунных образцах, которые содержат уран. И вот неожиданность: французские ученые нашли близ экватора, в республике Габон, залежи урана с удивительно низким содержанием U-235 — от 0,621 до 0,640%. Куда же подевалось остальное? Ответа на этот вопрос еще нет, зато есть самые невероятные предположения. Например, такое: а вдруг давным-давно пришельцы из далеких миров остановились на Земле, чтобы заправить свои ракеты ядерным горючим? Конечно, Среди безбилетных пассажиров, самовольно занимающих места в трансконтинентальных самолетах, немало комаров. Французский энтомолог Сюлливан, сотрудник Всемирной организации здравоохранения, объявил войну комарам, путешествующим по земному шару. Вот что рассказывает об этом журнал «Sciences et Avenir». Доктор Сюлливан совершил кругосветный полет на пассажирском самолете. В каждом аэропорту, где приземлялся воздушный корабль, энтомолог приносил в пасажирский салон заранее приготовленные сетки с комарами и пристраивал их в излюбленных местах насекомых. А потом пытался уничтожить кровопийц, распрыскивая в самолете различные инсектициды. В следующем аэропорту он подсчитывал число погибших комаров, оценивая эффективность дезинсекции. Не менее важным, чем выбор яда, не опасного для пассажиров и смертельного для комаров, ока- ЧТО НОВОГО В МИРР КУДА ПОДЕВАЛСЯ УРАН? ВОКРУГ СВЕТА С КОМАРАМИ НА БОРТУ зался выбор времени обработки. Пока люки еще не задраены, дезинсекцию начинать рано: места погибших комаров могут занять новые. Обрабатывать самолет по прибытии в аэропорт назначения тоже не очень удобно — пассажиры всегда торопятся. А во время голета мощная вентиляция, вытягивая за борт ядовитый аэрозоль, помогает комарам, спасает им им нужен был именно уран-235, ведь другие природные изотопы для ядерного котла не подходят. И пришельцы извлекли часть этого изотопа... Другая версия, тоже достаточно необычная: в доисторические времена у экватора работал под землей естественный атомный реактор. По расчетам, примерно 1 700 миллионов лет назад содержание U-235 могло быть достаточным, чтобы началась ядерная реакция. И она шла себе потихоньку в залежи, пока сама собой не угасла, когда концентрация изотопа стала слишком низкой, чтобы реакция продолжалась. Конечно, обе эти гипотезы достаточно фантастичны; дело об исчезновении урана-235 еще не закрыто. А вдруг на этих залежах и вправду поработали пришельцы?.. О ОЛЬГИН жизнь. Выяснилось, что обработку лучше всего проводить тогда, когда на табло загорается надпись: «Не курить! Пристегнуть ремни!» Самолет уже закрыт, все пассажиры на местах, циркуляция воздуха достаточна, чтобы аэрозоль достиг мест, где укрываются насекомые, но не столь сильна, чтобы вынести инсектициды из самолета. Опрыскивая самолет в это время — вся операция занимает около четырех минут и ничуть не сказывается на комфорте пассажиров — Сюлливан добивался полного уничтожения подопытных комаров. Не исключено, что в скором будущем авиационный быт пополнится еще одной процедурой: перед полетом по салону пройдет миловидная стюардесса с аэрозольным флаконом в руке. Впрочем, опрыскивать самолет инсектицидом можно будет и автоматически. Л. МАСЛОВА 69
ЛИТЕРАТУРНЫЕ СТРАНИЦЫ Айзек АЗИМОВ НЕКРОЛОГ ОТ АВТОРА Мне стыдно сознаться, что замысел этого рассказа возник у меня в ту минуту, когда я читал в «Нью-Йорк Тайме» некролог о писателе- фантасте, моем товарище по перу. Я читал и думал: неужели и мой некролог, когда он появится, будет таким же длинным! От этой мысли до моего рассказа был только один i^ar... Мой супруг Ланселот имеет привычку читать за завтраком газету. Он выходит к столу, и первое, что я вижу, — это выражение неизменной скуки и легкого замешательства на его худом, отрешенном лице. Он никогда не здоровается. Газета, предусмотрительно развернутая, ждет его на столе, и через мгновение лицо его исчезает. И потом в продолжение всей трапезы я вижу только его руку, которая высовывается из- за газеты, чтобы принять от меня вторую чашку кофе, куда я насыпаю одну ложку сахара. Ровно одну — ни больше и ни меньше. Иначе он испепелит меня своим взглядом. Все это меня давно уже не волнует. По крайней мере за столом царит мчр — и на том спасибо. Но в это утро спокойствие было нарушено. Нежданно-негаданно Ланселот разразился следующей речью: — Хос-споди! Эта дубина Пол Фарбер, а? Загнулся! Я не сразу сообразила, о ком он говорит. Ланселот упоминал однажды это имя — кажется, это был кто-то из их компании. Тоже физик, и, судя по тому, как аттестовал его мой супруг, довольно известный. Во всяком случае, из тех, кто сумел добиться успеха, чего нельзя сказать о моем муже. Отшвырнув газету, он уставился на меня злобным взглядом. — Нет, ты только почитай, что они там наворотили! — проскрежетал он. — Можно подумать, второй Эйнштейн вознесся на небо. И все из-за того, что этого дурака хватил кондрашка. Ланселот встал и вышел из комнаты, недоев яйца, не притронувшись ко второй чашке кофе. Я вздохнула. А что мне еще оставалось делать? Само собой разумеется, настоящее имя мужа не Ланселот Стеббинз: я изменила имя и некоторые подробности, во избежание осложнений. Но в том-то и дело, что, если б назвать моего супруга его подлинным именем, это имя вам все равно ничего бы не сказало. Ланселот обладал удивительной способностью оставаться неизвестным. Это был прямо какой-то талант —ни у кого не вызывать к себе никакого интереса. Все его открытия уже были кем-то открыты до него. А если ему и удавалось открыть что-то новое, то всегда кто- нибудь другой в это время создавал нечто более замечательное, и о Ланселоте никто не вспоминал. На конгрессах его доклады никто не слушал, потому что именно в эту минуту в соседней аудитории кто-то делал более важное сообщение. Все это не могло не повлиять на моего мужа. Он стал другим человеком. Двадцать пять лет назад, когда мы поженились, это был парень что надо. Блестящая партия. Человек состоятельный, только что получивший наследство, и вдобавок уже сложившийся ученый — не лишенный честолюбия, энергичный и подающий большие надежды. Я тоже, по-моему, была очень недурна собой. Только от всей моей красоты ничего уже не осталось. А вот моя замкнутость, моя полная неспособность завоевать успех в обществе, как это полагалось бы жене молодого и многообещающего научного деятеля, — все это осталось при мне. Быть может, этим отчасти объяснялось то, что Ланселот был таким невезучим. Будь у него другая жена, он светил бы по крайней мере ее отраженным светом. 71
Понял ли он это в конце концов? И не потому ли он охладел ко мне после первых счастливых лет нашего брака? От этой мысли мне частенько становилось не по себе, и я осыпала себя упреками. Но иногда я думаю, что виной всему было его тщеславие — тщеславие, которое терзало Ланселота тем сильнее, чем меньше он мог его утолить. Он уволился с факультета и выстроил собственную лабораторию далеко за голодом. Говорил, что хочет наслаждаться чистым воздухом подальше от людей. Денежный вопрос его не тревожил. На физику правительство средств не жалело, поэтому он всегда мог получить столько, сколько нужно. Вдобавок он без всякой меры расходовал наши собственные сбережения. Я пыталась его урезонить. «Послушай, Ланселот,— говорила я. — Мы же, в конце концов, не нуждаемся. Никто тебя не гонит из университета. К чему все это? Дети и спокойная жизнь — вот все, что мне нужно». Но его словно ослепил огонь честолюбия, пожиравший его. В ответ он злобно огрызался: «Есть кое-что поважнее! Меня должны признать! Должны же они наконец понять, кто я такой. Я... я — великий исследователь!» Тогда он еще не решался назвать себя гением. И что же? Ему по-прежнему не везло. В лаборатории кипела работа. За бешеные деньги он нанял наилучших помощников. Сам трудился как вол. А толку никакого. Я еще надеялась, что он все же опомнится и мы вернемся в город и заживем тихо и мирно. Не тут-то было. Едва оправившись от очередного поражения, он снова рвался в бой — штурмовать бастионы славы. Каждый раз он загорался новой надеждой, и каждый раз судьба швыряла его в грязь. Вот тогда он вспоминал о моем существовании. Свои обиды он вымещал на мне. Я не очень отважная женщина, но и мне в конце концов стало ясно, что мы должны расстаться. Должны, но... В этот последний год Ланселот готовился к новому сражению. К последнему — я это поняла. В нем появилось нечто новое, незнакомое мне, — какая-то судорожная напряженность. Иногда он говорил сам с собой, ни с того ни с сего смеялся коротким смешком. Целыми днями не брал в рот ни крошки, не спал по ночам. Дошло до того, что он стал прятать на ночь в нашей спальне лабораторные журналы, словно боялся, что его ограбят собственные сотрудники. Я-то была уверена, что и эта затея обречена на провал. Но теперь он был уже в том возрасте, когда человек должен попять, что это его последняя ставка. Ну что ж, пускай попытает счастья. Расшибет себе в последний раз лоб и бросит все к черту. Я набралась терпения и стала ждать. Тут как раз и произошла эта история с некрологом, который он прочитал в газете. Я забыла сказать, что однажды у нас уже был подобный случай. Тогда я не выдержала и брякнула ему что-то вроде того, что, мол, на худой конец его похвалят в его собственном некрологе. Я, конечно, понимаю, что это не очень-то остроумно. Но тогда мне хотелось отвлечь его, помешать ему утонуть в ощущении полной безысходности, которое делало его совершенно невыносимым. А может быть, я, сама того не понимая, затаила на него злобу. Честно говоря, не знаю. Как бы то ни было, услышав мои слова, он весь перекосился. Колючие брови нависли над его глубоко запавшими глазами; резко повернувшись ко мне, он взвизгнул пронзительным фальцетом: — Но я-то ведь не смогу прочесть свой некролог! Я даже этого лишен! И он плюнул. Плюнул мне в лицо. Я выбежала в свою комнату. Он так и не извинился; несколько дней подряд я старалась с ним не встречаться, потом мало-помалу взаимоотношения восстановились, такие же безрадостные, как и прежде. Никто из нас больше не вспоминал об этом инциденте. И вдруг — опять некролог, и тут мне стало ясно, что это — последняя капля, что в цепи его неудач наступила некая кульминация. Кризис приближался, я это чувствовала и не знала, бояться мне или радоваться. Пожалуй, все-таки надо было радоваться. Терять было нечего: любая перемена могла быть только к лучшему. Перед ленчем он вошел ко мне в комнату, где я сидела за каким-то рукоделием—лишь бы чем-нибудь заняться — и следила краешком глаза за телевизором, опять-таки с единственной целью занять чем-нибудь свой мозг. Он выпалил: — Ты должна мне помочь. Прошло уже лет двадцать, если не больше, с тех пор как он в последний раз обращался ко мне с подобной просьбой — и сердце у меня сжалось. Я увидела, что он возбужден до крайности. На его щеках, всегда бледных, выступила краска. Я пролепетала: 72
— Охотно, если только смогу... — Сможешь. Я отправил моих помощников на месяц в отпуск. С субботы их не будет. Будем работать в лаборатории вдвоем. Имей это в виду, чтобы в следующую неделю ничем другим не заниматься. — Но... Ланселот,— я была в полном замешательстве,— как же я помогу тебе, ведь я ничего не понимаю в этом. — Знаю, — сказал он презрительно, — тебе и не нужно понимать. Будешь выполнять то, что я тебе скажу, вот и все. Я, видишь ли... кое-что открыл... и это даст мне возможность... — Ох, Ланселот! — вырвалось у меня. Сколько раз я уже это слышала. — Слушай меня, дурья башка, и попытайся хоть раз вести себя как взрослый человек. Да, открыл. Но на этот раз меня уже никто не обскачет, потому что идея моего открытия превосходит всякое воображение. Во всем мире ни один физик, будь он даже семи пядей во лбу, никогда не сможет выдумать ничего подобного. Для этого нужно, чтобы сменилось по крайней мере одно поколение... Словом, если мир узнает о моих работах, меня должны признать величайшим ученым всех времен. — Я очень рада, поздравляю тебя, Ланселот. — Должны, я сказал. Могут и не признать. В научном мире заслуги распределяются достаточно несправедливо, я испытал это на собственной шкуре... Но только теперь я уже не буду таким дураком, дудки! Я попридержу открытие. А то, глядишь, кто-нибудь подключится. И кончится тем, что мое имя будет плесневеть в каком-нибудь паршивом учебнике по истории науки, а настоящая слава достанется всем этим молодым да ранним. Он больше не мог сдерживаться. Его буквально распирало. И теперь, когда до осуществления его замысла оставалось всего три дня, он решил, что перед таким ничтожеством, как я, он может открыться без всяких опасений. Он продолжал: — Я подам свое открытие так, что все человечество ахнет. Уж тогда никому не придет в голову упоминать о других — все будут говорить только обо мне. Это уж было слишком. Я перепугалась: а вдруг его ждет новое разочарование? Ведь тогда он окончательно лишится рассудка. — Дорогой, — сказала я, — к чему такая спешка? Давай немного подождем. Ты слишком много работал, передохни. Возьми отпуск. Мы могли бы съездить в Европу. Кстати, я давно собиралась... Он топнул ногой. — Да прекратишь ли ты наконец свою идиотскую болтовню?! В субботу пойдешь со мной в лабораторию. Ясно? Все эти три ночи я почти не смыкала глаз. Он еще никогда не был таким, не было в нем такого ожесточения. Может, он и вправду спятил? Что он задумал? Чего доброго, поставит на мне какой-нибудь безумный эксперимент. Или просто укокошит меня. О чем я только не передумала в эти беспросветные, полные ужаса ночи. Хотела звать полицию, хотела убежать, словом, сама не знаю что. Но приходил рассвет, и я успокаивалась. Нет, сн не был сумасшедшим и не был способен на насилие. Даже когда он плюнул в меня— то был в сущности чисто символический акт. И вообще он никогда не осмеливался поднять на меня руку. И я снова ждала. Наступила суббота. И я покорно, как на заклание, двинулась навстречу неизвестности. Вдвоем мы молча шагали по тропинке, ведущей от дома к лаборатории. Один вид этой лаборатории вселил в меня ужас. Когда мы приблизились к ней, у меня стали подкашиваться ноги, но Ланселот, заметив мое смятение, буркнул: «Да перестань ты озираться, никто тебя не тронет. Твое дело— выполнять мои указания и смотреть, куда я скажу». — Да, милый... На дверях висел замок. Он отомкнул его, и мы оказались в тесной комнатке, сплошь заставленной диковинными приборами, от которых во все стороны тянулись провода. — Ну-с, начнем, — сказал он. — Видишь вон тот стальной тигель? — Да, милый. — Это был высокий и узкий сосуд с толстыми стенками, кое-где покрытыми ржавчиной. Сверху на него была наброшена проволочная сетка. Муж подвел меня к тиглю, и я увидела, что там сидит белая мышка. Передними лапками она упиралась в стенку, пытаясь просунуть мордочку сквозь петли проволочной сетки, и мелко дрожала — не то от страха, не то от любопытства. Я отшатнулась. Все-таки это неприятно — неожиданно увидеть мышь. Ланселот проворчал: — Да не укусит она тебя... Ладно, теперь отойди и следи за мной. Все мои страхи вернулись ко мне. В ужасе я ждала, что вот сейчас вылезет откуда-нибудь стальное чудовище и раздавит меня или 73
ударит молния и превратит меня в кучку пепла... Я зажмурилась. Но ничего особенного не произошло, по крайней мере со мной. Что-то зашипело, как будто пытались разжечь отсыревшую хлопушку, потом я услышала голос Ланселота: «Эй, проснись». Я открыла глаза. Ланселот смотрел на меня. Он сиял. — Ну, как? Ничего не понимая, я беспомощно озиралась вокруг. — Дурочка, — сказал он.— Это же прямо перед твоим носом.' Тут я только заметила, что рядом с тиглем стоит другой, точно такой же. Раньше его тут не было. — Ты имеешь в виду второй тигель? — спросила я. — Это вовсе не второй, это двойник первого. Абсолютная копия, вплоть до последнего атома. Посмотри внимательно. Даже пятна ржавчины одни и те же. — Ты сделал из одного два? — Ну да. Только совершенно необычным способом. Видишь ли, чтобы создать заново материю, нужно затратить колоссальное количество энергии. Например, если ты хочешь удвоить один грамм вещества, то даже при самой совершенной технологии тебе придется полностью расщепить не менее ста граммов урана. Так вот, я открыл, что можно создавать материю с ничтожной затратой энергии, надо только уметь ее приложить. А для этого нужно удваивать объект не в настоящем времени, а в будущем, в какой-либо его точке. Весь фокус, моя... э... моя дорогая, состоит в том, что, создав такой дубликат и перенеся его из будущего в настоящее, я тем самым получаю эффект передвижения во времени! Можете представить себе, насколько велико было его воодушевление, если, обращаясь ко мне, он употребил столь прочувствованный эпитет. — Да, это замечательно. — Я действительно была потрясена.— Скажи мне, а... мышка тоже вернулась? На сей раз ответа не последовало. Я заглянула во второй тигель. И тут меня словно толкнули кулаком в грудь. Мышь лежала на своем месте. Но она была мертва. Ланселот слегка покраснел. — Тут у меня осечка, — пробормотал он.— Понимаешь, я могу возвращать назад живую материю, но она почему-то оказывается мертвой. — Какая досада! Почему? — Пока неизвестно. Я убежден, что объект копируется совершенно точно, с сохранением всей микроструктуры. Это подтверждено при вскрытиях. — Но ты бы мог спросить у... — Я осеклась. Он метнул в меня недобрый взгляд. Черт меня дернул заикнуться об этом. Я же знала: стоит ему пригласить себе кого-нибудь в помощники, и слава непременно достанется другому. Он проговорил с горькой усмешкой: — Да что там, я уже спрашивал. Моих мышек вскрывал опытный биолог. Он ничего не нашел. Разумеется, никто не знает, откуда взялись эти животные. Я постарался своевременно изъять материал... А то еще возникнут какие-нибудь подозрения. Господи! — воскликнул он, — ведь даже мои ассистенты ни о чем не подозревают! — Но зачем тебе понадобилось держать все это в такой тайне? — Зачем? Затем, что я не могу вернуть мышей живыми. Видимо, происходит какой-то ничтожный молекулярный сдвиг. Так вот, если я сейчас опубликую свои результаты, то найдется кто-нибудь другой, кто придумает способ предупредить этот сдвиг. Чуточку усовершенствует мое открытие, но зато ему удастся вернуть живого человека, который доставит информацию о будущем. И слава опять от меня уплывет! Он был прав. У него наверняка нашлись бы последователи. И тогда моему муженьку уже нечего было бы рассчитывать на признание; не помогли бы никакие заслуги. Это уж точно. — М-да, — пробормотал он, обращаясь скорее к самому себе, чем ко мне, — и тем не менее, я не могу больше ждать. Это дело надо обнародовать — но так, чтобы изобретение навсегда было связано с моим именем. Понимаешь, тут нужна сенсация. Любое упоминание о путешествиях во времени должно вызывать в памяти у людей мое имя, кто бы потом ни работал над этим открытием. Так вот, я... подготовил такую сенсацию. Ты тоже должна в ней участвовать. — Я? Но в качестве кого? — В качестве моей вдовы. — Ланселот! — Я схватила его за руку.— О боже... Что ты задумал? Он холодно отстранился.— Успокойся. Я не собираюсь убивать себя. Побуду три дня в будущем и вернусь. — Но ты же умрешь! — Умру не я, умрет мой двойник. Мое подлинное «я» будет жить, как и прежде. Как вот та мышь. 74
Он взглянул на часы. — Ага. Вот. Осталось три секунды. Следи за вторым тиглем. Тут снова раздался шипящий звук, и на моих глазах контейнер с мертвой мышью исчез, как будто его не было. — Куда он делся? — Никуда, — сказал Ланселот. — Это же копия. Мы создали ее в определенной точке будущего, теперь этот момент настал, и она преспокойно закончила свое существование. А первая мышь, которая служила оригиналом, жива и здорова. То же самое произойдет и со мной. Моя копия вернется мертвой. Оригинал, то есть я сам, будет продолжать жить. Потом пройдет три дня, наступит нулевой момент, и моя мертвая копия исчезнет, а оригинал как жил, так и будет жить. Неужели не понятно? — Понятно. Но все-таки рискованно. — Да с чего ты взяла? Ты только представь себе: находят мой труп, врач подтверждает, что я умер. О моей смерти объявляют в газетах, готовится панихида и все такое. Вдруг я появляюсь, живой и невредимый, и рассказываю обо всем! После такого дела я уже буду не просто физиком, который открыл способ передвигаться во времени. Я буду человеком, который воскрес из мертвых! Обо мне заговорит весь мир. Ланселот Стеббинз и путешествия во времени — эти понятия станут неотделимы друг от друга. Никто не посмеет их разъединить. — Ланселот, — сказала я тихо. — Но почему, почему мы не можем просто объявить о твоем открытии? Зачем эти сложности? Ты и так станешь знаменит, и тогда... мы смогли бы переехать в город... — Замолчи! И делай что тебе говорят. Не знаю, когда он успел придумать весь этот план и какую роль сыграл для него тот газетный некролог, но я определенно недооценила умственные способности моего мужа. Хотя он и был феноменальным неудачником, в изобретательности ему нельзя было отказать. Своим сотрудникам он предусмотрительно сообщил, что намерен в их отсутствие провести кое-какие химические эксперименты. Сотрудники должны были подтвердить, что он действительно работал с цианистыми солями и, по всей видимости, отравился. — Ты подскажешь полиции, чтобы она немедленно связалась с моими ассистентами. Где их найти, ты знаешь. Мне не нужно ни убийства, ни самоубийства— никаких подозрений на что-либо такое. Несчастный случай, вот и все. Самый обыкновенный, законный несчастный случай. Как можно скорее получить врачебное свидетельство о смерти и распубликовать в газетах. — Слушай,— сказал я,— а что если они отыщут тебя живого? — Чепуха! Если найден труп, кому, черт возьми, придет в голову искать живого чело века? Я спокойненько буду сидеть в тон комнате. Возьму с собой запас бутербродов... и уборная там рядом. Он вздохнул: — Вот только как быть с моим кофе? Чего доброго, еще потянет запахом из комнаты. Ну да ладно: три дня как-нибудь перебьюсь. Посижу на хлебе и воде. Я слушала его, тщетно пытаясь унять нервную дрожь, которая била меня. — Ну, а если все-таки тебя найдут? Знаешь, это ведь тоже неплохо: сразу два человека — живой и мертвый. Я старалась подготовить и себя. К его неизбежной, как мне казалось, неудаче. Он заорал: — Нет, плохо! Получится дешевый фарс. А я не собираюсь прославиться в качестве героя анекдотов. — Мало ли что может случиться, — осторожно заметила я. — Только не со мной! — Ты всегда так говоришь. А потом... Ланселот побелел от ярости. Зрачки его вонзились в меня. Он схватил меня за локоть и сжал с такой силой, что я чуть не закричала. — Это ты, ты все можешь напортить!— прохрипел он. — Только посмей! Если ты не будешь вести себя как надо, то я... я... — он искал и не мог найти для меня подходящую казнь, — я уничтожу тебя! Охваченная ужасом, я старалась высвободиться, но безуспешно. Гнев придал этому тщедушному человеку чудовищную силу. — Слушай, ты! — проговорил он наконец.— Ты всегда приносила мне несчастье. Но я сам виноват: не надо было на тебе жениться. Это раз. А во-зторых, надо было с тобой развестись. Времени все не было... Но теперь — теперь я стою на пороге небывалого успеха. Вопреки тебе! И клянусь тебе, если и на этот раз испортишь мне всю музыку, я тебя убью. Ты поняла? Убью. В буквальном смысле слова. Я не сомневалась, что он так и сделает. Я пролепетала: — Хорошо. Тогда он отпустил меня. 75
Весь следующий день он копался в своих аппаратах.—Никогда не приходилось транспортировать больше ста граммов живности, — рассеянно пояснил он. Я подумала: «Сорвется. Непременно что-нибудь выйдет не так». На следующее утро все было готово. Он отрегулировал приборы так, что мне оставалось только нажать на рычажок. После этого он заставил меня бессчетное число раз включать и выключать рычажок вхолостую, без тока. — Ну что,— повторял он, — ясно тебе, что надо сделать? — Да, да. — Включай, как только загорится лампочка. Не раньше! «Господи, что-нибудь сломается», —думала я. — Да, — сказала я вслух. Ланселот, в резиновом фартуке поверх рабочей блузы, занял свое место. Он стоял как каменный. Наступило молчание. Вспыхнула лампочка, и... помня е^о уроки, я нажала на рычажок, не успев даже подумать о том, что я делаю. Секундой позже передо мной стояли плечом к плечу два Ланселота, похожие друг на друга как две капли воды, только второй был чуточку взъерошен. Вдруг этот второй обмяк и повалился. — Браво! — воскликнул живой Ланселот, выходя из квадрата, который был нарисован на полу. — Теперь помоги мне. Бери его за ноги. Я подивилась его выдержке. Увидеть свой собственный труп, свое безжизненное тело, приехавшее из послепослезавтрашнего дня! А он и глазом не моргнул. Подхватил его под мышки, как будто взялся за мешок с картофелем. Я ухватилась за обе щиколотки. Меня мутило. Труп был еще теплый. Мы проволокли его по коридору, втащили на лестницу, наконец добрались до комнаты. Там уже было все приготовлено. В причудливо изогнутой реторте булькал раствор, вокруг громоздилось химическое оборудование. Словом, это был образцовый рабочий беспорядок, без сомнения, тщательно продуманный. На столе среди прочих реактивов бросалась в глаза склянка с крупной надписью «Цианистый калий». Вокруг были разбросаны кристаллы яда. Ланселот расположил труп так, чтобы сразу стало ясно, что человек упал со стула. Насыпал ему цианистого калия на фартук, на левую ладонь, несколько кристалликов пристроил на подбородке, «Сразу поймут», — пробормотал он. Напоследок он окинул комнату критическим взглядом. — Ну, кажется, все. Иди домой и звони врачу. Будешь давать объяснения, говори, что я засиделся в лаборатории и ты понесла мне бутерброды. Пришла и... Он указал на бутерброды, валявшиеся на полу, и разбитую тарелку, которую я будто бы уронила. — Теперь выдан слезу. Только не переборщи. В нужный момент я расплакалась — это было нетрудно, ведь все эти дни я была на грани истерики. Теперь все это выплеснулось наружу. Врач повел себя точно так, как предсказал Ланселот. Моментально засек банку с цианистым калием. Нахмурившись, процедил: — Ан-яй-яй! Какая неосторожность! — И зачем только я позволила ему работать одному,— говорила я, глотая слезы.— Взял и отпустил всех помощников в отпуск. — Когда с цианидами обращаются как с поваренной солью, это всегда кончается плохо.— Доктор сокрушенно покачал головой с менторским видом.— Не обижайтесь, миссис Стеббинз, но я вынужден вызвать полицию. Без сомнения, это несчастный случай, но любая насильственная смерть требует полицейского дознания... — Да, да, конечно, вызовите их,— подхватила я. И тут же прикусила язык: такая поспешность могла показаться подозрительной. Явилась полиция. Судебный эксперт, увидев на руке и на подбородке у трупа кристаллы яда, что-то брезгливо промычал. На всю эту компанию случившееся не произвело ни малейшего впечатления. Они записали фамилию, имя, возраст. Осведомились, намерена ли я похоронить покойного за свой счет. Я ответила «да», и они укатили. После этого я стала звонить в редакции газет, связалась с двумя агентствами печати и попросила их, если они будут ссылаться в своих публикациях на полицейский протокол, не особенно нажимать на то, что муж оказался неумелым химиком. Я сказала это тоном убитой горем супруги, которая не хочет, чтобы на репутацию покойного легла какая бы то ни было тень. К тому же он и не химик, добавила я. Его специальность — ядерная физика. И тут я очень удачно ввернула, что у меня давно было предчувствие, будто ему грозит беда. 76
Говоря так, я в точности следовала инструкциям Ланселота. Сработало великолепно: они сейчас же на это клюнули. Несчастный случай с физиком-атомщиком. Что это — шпионы? Рука Москвы? Началось нашествие репортеров. Я вынесла им портрет Ланселота в молодости, водила их по лаборатории. Фотоаппараты щелкали не смолкая. Но никто почему-то не спросил, что находится в комнатке, запертой на замок. Должно быть, ее просто не заметили. Я снабдила их богатым материалом о жизненном пути и научном творчестве покойного. Вспомнила несколько забавных случаев, которые должны были показать, что великий ученый в жизни был простым и скромным человеком. Все это Ланселот заготовил заранее. Я старалась как могла, но тайная тревога не покидала меня. Вот сейчас, думала я, что-нибудь сорвется. Какая-нибудь мелочь нас выдаст. И виноватой окажусь я. Что тогда со мной будет? Ведь он обещал меня убить. Утром я принесла ему газеты. Ланселот набросился на них с алчным блеском в глазах. «Нью-Йорк Тайме» отвела ему целую колонку в углу на первой полосе. «Тайме» не слишком старалась заинтриговать читателей его кончиной; в таком же духе откликнулась «Афтернун пост». Зато какая-то бульварная газетка тиснула огромную шапку через всю страницу: «ТАИНСТВЕННАЯ СМЕРТЬ УЧЕНОГО-АТОМЩИКА». Он залился счастливым смехом. Пробежал все от начала до конца, потом стал перечитывать. Потом сказал: — Не уходи. Послушай, что они пишут. — Да я уже читала. Он принялся читать вслух, не спеша, смакуя похвалы по своему адресу. — Ну, что? — сказал он, когда все газеты были прочитаны.— Скажешь, опять что-нибудь не выйдет? Я проговорила неуверенно: — А что если полиция вернется и начнет выпытывать, что значат эти слова: «грозит беда»? — Отделайся намеками. Скажи, что тебе приснился дурной сон. А там пускай себе занимаются расследованием — время-то пройдет. Действительно, пока все шло как по маслу. И однако я все еще чего-то боялась. Боялась надеяться. Человек — странное существо: вот тогда, когда никакой надежды не может быть, тогда он надеется. Я пробормотала: — Скажи мне, Ланселот, если все кончится хорошо... и ты станешь знаменитым... мы ведь сможем тогда отдохнуть? Вернемся в город и заживем спокойно, а? — Идиотка! Неужели ты не понимаешь, что, когда меня признают, я просто обязан буду продолжать свое дело! Ко мне повалит молодежь. Моя лаборатория превратится в грандиозный научно-исследовательский Институт Времени. Я стану легендарной личностью. Величайшие умы покажутся пигмеями рядом со мной... Выпятив грудь, Ланселот уставился в пустоту сверкающим взором. Он даже привстал на цыпочки. Казалось, он уже видит перед собой мраморный пьедестал, на который его вознесут восхищенные современники. Я вздохнула. Рушились мои последние надежды на крошечный клочок простого человеческого счастья. Я потребовала от агента похоронного бюро оставить гроб с телом Ланселота в лаборатории, с тем чтобы потом перевезти его прямо на Лонг-Айленд, в фамильный склеп семьи Стеббинзов. Отказалась от бальзамирования, мотивировав это тем, что буду держать его в большой холодильной камере, где температура около нуля. Я заявила, что хочу провести эти последние часы возле мужа, что должны еще приехать его сотрудники, но все это прозвучало, по- моему, неубедительно. На лице агента изобразилось холодное неодобрение. Но таковы были инструкции, данные мне Ланселотом. Когда тело Ланселота, парадно убранное, в открытом гробу было выставлено на видном месте, я пошла навестить живого Ланселота. — Знаешь,— сказала я,— похоронный агент недоволен. Он явно что-то подозревает. — Ну и черт с ним,— благодушно отозвался Ланселот. — Да, но... — Пусть себе подозревает на здоровье. Что ты волнуешься? Осталось ждать всего один день. За это время ничего не изменится. А завтра утром тело исчезнет... то есть должно исчезнуть. — Ты думаешь, оно может и не исчезнуть? Так я и знала. Так и знала! — Ну, мало ли что. Может произойти небольшая задержка... или наоборот, чуть раньше. Мне ведь еще не приходилось перемещать такие массивные объекты, и я не совсем уверен, насколько точны в этом отношении мои 77
формулы. Поэтому я и решил оставить тело здесь. — Напрасно. В морге оно по крайней мере исчезло бы при свидетелях. — А здесь, ты думаешь, могут заподозрить обман? — Конечно. Эта мысль его развеселила. — Ну еще бы! Начнут говорить: зачем он отослал ассистентов? Куда потом девался труп? И вообще, как это он умудрился отравиться, ставя какие-то детские опыты? Вся эта история с путешествием во времени — сплошная липа. Он, скажут, принял какую-то гадость, впал в бесчувственное состояние, а врачи решили, что он умер. — Ну да,— сказала я убитым голосом. Как мгновенно он все сообразил! — А потом,— продолжал он,— когда я буду настаивать, что я все-таки на самом деле совершил это путешествие и одновременно был и живым и мертвым, корифеи науки предадут меня анафеме. Я буду всенародно разоблачен, как низкий обманщик, и за одну неделю стану притчей во языцех. Поднимется шум во всем мире. И вот тогда... тогда я предложу публичную демонстрацию опыта в присутствии любой компетентной комиссии. Я потребую, чтобы путешествие во времени транслировалось по международному телевидению! Ну, конечно, общественность настоит на том, чтобы опыт состоялся. Телевизионные кампании тоже пойдут навстречу. Им-то наплевать, что увидят зрители — чудо, которое я совершу, или мой позорный крах. Главное, чтоб было интересно. В зрителях недостатка не будет. И вот тут-то я ударю всем по мозгам. На какой-то миг вся эта феерия меня ослепила. Но сейчас же внутренний голос осадил меня: слишком длинный путь, слишком сложно. Не может быть, чтобы не сорвалось. Вечером приехали два сотрудника моего мужа. Оба старались придать своим лицам выражение подобающей скорби. Ну что ж, вот и еще два свидетеля, которые подтвердят, что видели Ланселота мертвым. Еще два соучастника всей этой путаницы, которая приведет события к неслыханной кульминации. С четырех часов ночи мы оба, в шубах, сидели в холодильной камере, ожидая, когда наступит нулевое время. Ланселот дрожащими руками что-то подкручивал в своих приборах. Портативная вычислительная машина не выключалась ни на минуту. Уму непостижимо, как ему удавалось набирать цифры окоченевшими пальцами. Я чувствовала себя совершенно разбитой. Холодно. Рядом в гробу — мертвое тело, и полнейшая неизвестность впереди. Прошла целая вечность, а мы все еще сидели и ждали. Наконец Ланселот произнес: — Ну вот, все в порядке. Исчезнет, как я и рассчитывал. В крайнем случае опоздает минут на пять — для массы в семьдесят килограммов это совсем неплохая степень точности. Все-таки мой анализ хронодинамиче- ских преобразований великолепен! — Он подмигнул мне, а потом так же бодро подмигнул своему трупу. Я заметила, что его блуза сильно помялась. Он не снимал ее все три дня — видимо, и спал в ней — и она стала такой же изжеванной, как на втором Ланселоте в момент его появления. Ланселот словно угадал мои мысли. Поймав мой взгляд, он перевел глаза на свою блузу. — Гм, надо бы надеть фартук. Этот второй тоже был в нем. — Может, не стоит его надевать?— голос мой прозвучал без всякого выражения. — Нет, надо. Нужна какая-нибудь характерная деталь. Иначе не будет уверенности в том, что это один и тот же человек.—Он пристально поглядел на меня. — А ты по-прежнему считаешь, что произойдет осечка? Я с трудом выдавила из себя: — Не знаю. — Ты, может быть, думаешь, что исчезнет не труп, а я? Я молчала, и голос его сорвался на крик: — Ты что же, не видишь, что счастье мне улыбается?! Не видишь, что все получается как по нотам! Еще немного — и я стану самым великим из всех людей на земле!.. Лучше вскипяти мне воду для кофе,— сказал он, неожиданно успокоившись.— Скоро мой покойничек испарится, а я воскресну. Надо отпраздновать это событие. Он подтолкнул ко мне банку с растворимым кофе — после трехдневного ожидания годился и этот. Я стала возиться с плиткой; залубеневшие пальцы не слушались меня. Он оттолкнул меня и сам поставил на плитку колбу с водой. — Подождем еще немного,— проговорил он, переключив тумблер на отметку «макс». Кинул взгляд на часы, затем уставился на приборы. —Пожалуй, не успеет закипеть Сейчас он исчезнет. Иди сюда. Он встал рядом с гробом. Я медлила. 78
— Иди! — приказал он. Я подошла. С неописуемым наслаждением он смотрел туда, на самого себя. Мы оба не отрывали глаз от трупа. Послышался знакомый звук, и Ланселот крикнул: — Минута в минуту! В одно мгновение мертвое тело пропало. В гробу лежал пустой костюм. Одежда на двойнике была, естественно, не та, в которой он появился. Поэтому она осталась. Брюки, пиджак, под пиджаком рубашка, новый галстук. Туфли опрокинулись, из них торчали носки. А самого человека не было. Я услышала бульканье. Это кипела вода. — Кофе,— сказал Ланселот.— Скорее кофе! Потом вызовем полицию и газетчиков. Я приготовила кофе ему и себе. Зачерпнула для него из сахарницы обязательную чайную ложку — полную, но без верха — ни больше и ни меньше. То было железное правило — даже теперь, когда в этом не было никакого смысла, привычка была сильнее всего. Лично я пью кофе без сахара. Таков мой обычай. Я сделала глоток. Отрадная теплота разлилась по всему моему телу. Ланселот взял в руки чашку. — Ну вот,— тихо произнес он.— Я, наконец, дождался.— И он поднес к губам эту чашку с какой-то скорбной торжественностью. Это были его последние слова. Когда все кончилось, меня охватило какое- то безумие. Я стащила с него одежду и вместо нее напялила то, что лежало в гробу. Как мне удалось поднять его с пола и уложить в гроб, до сих пор не могу понять. Его руки я сложила на груди, как было у того, исчезнувшего. Потом я долго и старательно смывала все следы кофе в раковине и тщательно полоскала сахарницу. Я мыла ее и чашку до тех пор, пока в них не могло остаться и намека на цианистый калий, который я всыпала вместо сахара. Два человека, муж и жена, разделены листом газеты, как стеной. У каждого своя неутоленная жажда счастья. У нее — простого счастья, в котором дети, семья, обычная жизнь, обычное тепло человеческих отношений. Для него — счастье в славе, в непомерной славе. какой не было ни у одного человека его профессии Он — ученый. Он физик-ядерщик (это не случайно). Его рабочую блузу и все остальное я отнесла в мусорный ящик. Раньше я выбросила туда точно такую же одежду двойника, но теперь, естественно, ее там уже не было. Под вечер, когда труп моего мужа вполне остыл, я вызвала агентов похоронного бюро. Они, разумеется, не удивились. Да и чему было удивляться? Мертвец как был, так и остался. Абсолютно тот же самый, даже с цианистым калием в желудке, как и предполагалось. Они заколотили гроб и увезли его. А потом Ланселота зарыли. Но ведь, строго говоря, в момент, когда я его отравила, Ланселот официально уже был мертв. Так что я не уверена, можно ли это считать убийством. Естественно, я не собираюсь консультироваться по этому поводу с юристом. Теперь я обрела желанный покой. Я довольна своей жизнью. Денег у меня достаточно. Хожу в театр. Принимаю друзей. Совесть меня не мучает. Я убеждена, что Ланселоту никогда не удалось бы добиться признания. Когда-нибудь передвижение во времени будет открыто заново, но память о Ланселоте Стеббинзе навсегда исчезнет во мраке забвения. Ведь я же говорила ему, что все его проекты обречены на провал: он не дождется славы. Если бы я не покончила с ним, что-нибудь обязательно вышло бы не так, и тогда он убил бы меня. Нет, я ничуть не раскаиваюсь. По правде говоря, я все ему простила. Все — кроме того, что он плюнул в меня. Но какая ирония судьбы! Прежде чем умереть, он получил от нее дар, какой редко достается людям, и был счастлив. Вопреки тому, что он кричал мне тогда, прежде чем плюнуть,— Ланселот смог прочесть свой собственный некролог. Перевод с английского Геннадия ФАИЗУСОБИЧА Талантливый, эрудированный. Действительно способный совершить великое открытие. И не получающий признания. На вопрос, почему счастье недоступно этим людям, Айзек Азимов отвечает однозначно и точно: персонажи рассказа поражены тягчайшим недугом мира, в котором они живут,— болезнью отчуждения. В этом ми- КРАХ ЛАНСЕЛОТА СТЕББИНЗА 79
ре — высокоразвитом, индустриальном, «процветающем», потребляющем, заваленном едой, питьем, нейлоном, транзисторами, автомобилями,— уничтожилось ощущение самой главной ценности — ценности человека. Жанр фантастики дает писателю право поставить явление жизни в ситуацию, какой не бывает в реальности, чтобы острота этого явления сделалась невыносимой. Ученый Ланселот Стеббинз — «если бы назвать его подлинным именем, это имя вам все равно ничего бы не сказало» — занимается наукой не ради познания природы, не ради тех высоких целей, во имя которых знание шло к своим сегодняшним высотам торным путем, освещенным кострами инквизиций. Стеббинзу все равно, чем заниматься — термоядерной бомбой или путешествиями во времени. Отчуждение извратило в нем рефлекс цели. Ему не важно знание. Его цель — утвердить себя над всеми. Все — пигмеи. Все ничто. Единственная ценность даже не он сам — его слава. Он еще не похож на зверя. Он еще почти респектабелен. Он еще не способен поднять руку на ближнего. И он уже перестал ощушать человека не только в жене, безропотно прожившей рядом с ним безрадостные годы, но и в себе самом. Потому он и тащит труп своего «второго я», и глазом не моргнув («как будто взялся за мешок с картофелем»). Азимов о многом размышляет в этом рассказе. О том, как необходимо исследователю или художнику, чтобы он сам и его близкие верили в его силы, в его творческие возможности. О том, как любому человеку важно обыкновенное душевное тепло. И еще о том, как бесчеловечность по цепной ре-акции убивает человечность в других людях. Она поражает жену Стеббинза, его спутницу, его рабыню. И ей, не ученой, не нужны ни сложные устройства, ни мудреные уравнения. Ей достаточно средства, простого и древнего, как самое убийство. Но главное, о чем думает и о чем предупреждает Азимов,— это то, какой самоубийственно страшной становится наука, когда ее лишают высокой гуманной цели творить свое дело ради людей. Борис ВОЛОДИН ГИПОТЕЗЫ Кандидат химических наук 3. Ю. ЧЕРЕЙСКИЙ РАК: ГЛИКОЛИЗ ПЛЮС ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАНЫ? Почему возникает рак! Несмотря на огромные успехи биологии и медицины, окончательного ответа на этот вопрос нет: известно, правдаг много факторов, способствующих злокачественному перерождению клетки, но первопричина этого процесса (если такая единственная первопричина вообще существует] еще не найдена. Накопленный экспериментальный материал позволяет высказывать по этому поводу самые различные предположения — о них говорилось в статье Дж. Уот- сона «Молекулярная биология и проблема рака», напечатанной в № 1 «Химии и жизни» за этот год. В числе различных подходов к проблеме рака Дж. Уот- сон упомянул и работы выдающегося немецкого биохимика, лауреата Нобелевской премии Отто Варбурга (развиваемая им гипотеза была подробно изложена в его статье «О причинах возникновения рака» — «Химия и жизнь», 1969, № 1). Автор статьи, которую мы предлагаем вниманию читателей, считает, что именно гипотеза Варбурга в сочетании с современными представлениями о роли мембран во внутриклеточных процессах позволяет создать наиболее правдоподобную картину злокачественного перерождения клетки. 80
один из основных источников энергии в организме животных и человека — окисление углеводов. За счет этого процесса организм удовлетворяет более 60% своих энергетических потребностей. При полном окислении 1 грамм-молекулы глюкозы A80 г) до воды и углекислоты выделяется 685 000 калорий — этой энергии достаточно, чтобы нагреть от 0° С до кипения почти семь литров воды! Правда, такое огромное количество энергии клеткам сразу не нужно, и поэтому окисление глюкозы в них идет последовательно, почти в тридцать этапов, на каждом из которых отбирается определенная часть энергии. На первых 11 стадиях распад глюкозы не требует кислорода — идет анаэробный гликолиз, в ходе которого глюкоза расщепляется (путем отнятия водорода) до пировиноградной кислоты. А дальнейший ход реакции зависит уже от присутствия кислорода. Когда его не хватает, анаэробный гликолиз продолжается, и в конечном счете пировиноградная кислога превращается обычно в молочную (молочнокислое брожение). Когда же кислорода достаточно, реакция восстановления пировиноградной кислоты в молочную затормаживается, и вместо нее происходят более энергетически выгодные окислительные превращения пировиноградной кислоты (реакции так называемого цикла Кребса). Если при анаэробном гликолизе выделяется примерно 5—7% общей энергии расп.ада углеводов, то на долю окисления пировиноградной кислоты до С02 и Н20 приходится около 95% общего выхода энергии. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ распада углеводов одинаковы у всех живых организмов — от бактерий до человека. Нормальное соотношение гликолиза и окисления нарушается только в некоторых случаях, и в том числе в раковой клетке. Интенсивность окислительных процессов в ней явно недостаточна, а гликолиз идет намного интенсивнее, чем в нормальной клетке. Раковые клетки способны вести даже аэробный гликолиз, то есть в отличие'от нормальных предпочитают гликолиз даже, при избытке кислорода (такая их особенность носит название эффекта Крэбтри). Этот факт позволил О. Варбургу еще более 40 лет назад высказать гипотезу о том, что недостаток кислорода вызывает повреждение дыхательного аппарата клеток, при котором кислородный обмен в них замещается брожением; это по предположению Варбурга, и есть единственная причина перерождения нормальной клетки в раковую. До сих пор, однако, не удалось найти такого звена дыхания, которое необратимо повреждалось бы в условиях недостатка кисло-- рода. Гипотезе Варбурга противоречит и тот факт, что биохимические процессы, происходящие в раковых клетках и нормальных активно растущих тканях, имеют между собой много общего. В частности, при регенерации удаленной ткани анаэробный гликолиз также преобладает над окислением и также наблюдается эффект Крэбтри. Однако как только регенерация заканчивается, биохимические процессы снова возвращаются к норме. Такие же резкие качественные изменения обмена веществ наблюдаются и в другие критические моменты жизни организма, например в период развития эмбриона, однако и в этом случае впоследствии все приходит в норму. У опухолевых же клеток изменения свойств наследуются всеми последующими поколениями и остаются необратимыми. (И у регенерирующих, и у эмбриональных тканей есть еще одно общее свойство, сближающее их со злокачественными: в них наблюдается большое количество неспециализированных клеток.) По-видимому, одного только недостатка кислорода и перестройки углеводного обмена мало для превращения нормальной клетки в ра- коьую. Необходимо участие еще какого-то фактора, чтобы произошло связанное с таким превращением коренное нарушение процессов регуляции в клетке. По нашему мнению, этим фактором может оказаться нарушение проницаемости клеточных мембран, главным образом мембран митохондрий. МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА, образовавшаяся в клетке в результате гликолиза, не может подвергнуться дальнейшим превращениям, пока в клетку не поступит кислород. Она не может ни окислиться в пировиноградную с дальнейшим превращением последней, ни — из-за нехватки энергии—превратиться в гликоген. (Экспериментально показано, что содержание гликогена в опухоли в десятки раз меньше нормального, в то время как молочной кислоты существенно больше.) Но клетка че может допустить значительного повышения содержания молочной кислоты: это приведет к падению рН и значительно осложнит внутриклеточные процессы. Мышца, например, если в ней накопится большое количество молочной кислоты, просто перестанет работать. Поэтому обычно молочная кислота диффундирует из клетки и вымывается током крови. Но для этого она должна пройти сквозь клеточные мембраны. Ясно, что от состояния мембран» от 81
их проницаемости зависит, удастся ли клетке освободиться от лишней молочной кислоты. Митохондрии почти на 70% состоят из белка— в основном это ферменты, расположенные на митохондриальных мембранах или входящие в их состав. С помощью этих ферментов и происходят гликолиз и окисление углеводов: ферменты дыхательной цепи составляют 30—40% мембранных белков. Белки, входящие в наружный слой мембраны, в значительной степени регулируют ее проницаемость. ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАНЫ, приводящее к изменению ее проницаемости, может быть вызвано различными причинами: механическим раздавливанием, действием электрических импульсов, некоторых химических веществ, проникающей радиации, тепловой денатурацией мембранных белков, действием вирусов и т. д. Вероятно, именно с этим связана множественность причин возникновения рака. Если под действием какого-либо из перечисленных факторов мембрана оказалась поврежденной, молочная кислота не может выйти из клетки. При этом не обязательно должна сразу нарушиться целостность мембраны: для нарушения ее проницаемости на первых стадиях достаточно изменить всего лишь конформацию мембранных белков, то есть форму белковых макромолекул. Накопление молочной кислоты неминуемо должно привести к тому, что буферная система клетки не справится с такой нагрузкой и рН внутри клетки понизится. Внутри нормальной клетки рН составляет 7,3—7,4, а внутри опухолевых всегда меньше — около 7,0. Следует заметить, что падение рН в клетке может быть и непосредственно вызвано конформационными превращениями мембранных белков, независимо от накопления молочной кислоты: известно, что при растяжении молекул полиэлектролитов (а из них в значительной мере состоят мембраны) снижается рН окружающей среды. Очень важная роль в этом, по-видимому, принадлежит ионам кальция, способным вызывать сокращение полипептидных цепей. Падение рН, вероятно, и служит толчком к тем изменениям в регуляции на ферментативном и генетическом уровнях, которые приводят к превращению нормальной клетки в опухолевую. Молочная кислота, как говорилось выше, образуется в больших количествах и в нормальных активно растущих тканях; но в этом случае проницаемость мембран не нарушена и молочная кислота вымывается из клеток током крови. При этом рН в них не должен изменяться и патологических изменений, приводящих к нарушению регуляции, не происходит. Однако тот факт, что активно растущие и эмбриональные ткани испытывают энергетический голод, предопределяет повышенную вероятность возникновения в них рака по сравнению с остальными нормальными тканями, что и подтверждается наблюдениями. КАКИМ ЖЕ ОБРАЗОМ сдвиг рН может привести к глубокой перестройке внутриклеточных процессов? Пока можно высказать лишь некоторые соображения по этому поводу. В нормальной клетке существует равновесие между синтезом ДНК и ее расщеплением. Расщепление ДНК осуществляют два фермен- та-деполимеразы: кислая ДНК-аза, разрушающая огромную молекулу ДНК на крупные фрагменты —дезоксиолигонуклеотиды, и нейтральная ДНК-аза, расщепляющая эти еще достаточно крупные блоки на отдельные кирпичики— ди- и тринуклеотиды. В норме активность нейтральной ДНК-азы в несколько раз выше, чем кислой. В опухолевых же клетках ее активность падает примерно в 10 раз, что, как можно предположить, и является следствием падения рН в клетке (известно, что активность ферментов сильно зависит от рН раствора). Тот факт, что крупные нукле- отидные блоки остаются нерасщепленными, ставит злокачественную клетку энергетически в гораздо более выгодное положение по сравнению с нормальной, ибо синтезировать ДНК из крупных блоков намного легче, чем из ди- и тринуклеотидов, и это способствует резкому возрастанию скорости деления клеток. Падение рН внутри клетки может также подавлять активность гистонов — основных белков, связанных с ДНК. Существует предположение, что гистоны играют роль репрес- соров, блокирующих при необходимости деятельность генов-операторов, которые в свою очередь дают команду структурным генам, ведающим синтезом информационной РНК. Деблокирование этих генов создает условия для нерегулируемого синтеза ДНК и безудержного размножения опухолевых клеток. Таким образом, многие уже установленные свойства и особенности злокачественных клеток можно объяснить с точки зрения нашего предположения о кислородной недостаточности в сочетании с нарушением проницаемости мембран (способствующим падению рН в клетке) как о причинах нарушения регуляции, непосредственно приводящего к перерождению нормальной клетки в злокачественную. 82
УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ НЕМЕЦКИЙ-ДЛЯ ХИМИКОВ WENN E1SBAREN GEMOLKEN WERDEN... ЕСЛИ ПОДОИТЬ БЕЛЫХ МЕДВЕДЕЙ.. Weibliche Eisbaren, Robben, Elche, Polarwolfe, Wale, Moschusochsen und Renntiere — sie alle sind schon von Dr. Bruce Baker, einem kanadischen Experten fur* Che- mie und Technologie der Milch, in ihrem natiirlichen Le- bensraum am Polarkreis gemolken worden. Um gefahrli- chen Tieren die Milch abnehmen zu konnen, wurden sie durch Nahrungskoder angelockt2 und dann mittels aus Spezialgewehren verschossener Betaubungspatronen bis zu 15 min vollig ruhiggestellt. Dr Baker hatte bereits 1962 mt dem Melken begonnen — zunachst um die all- gemeine Zusammensetzung und den Gehalt an Fett- sauren der von den Tieren des Nordens3 abgesonderten Milch zu bestimmen. Danach erweiterte er sein For- schungsprogramm4, um die Menge der in der Milch enthaltenen5 radioaktiven Stoffe, Schadlingsbekampfungs- mittel und anderer Schadstoffe zu messen. Die Untersuchungen haben wahrend der letzten neun Jahre erfreulicherweise ergeben, dafi der Gehalt an Strontium 90 und Caesium 137 (Produkte radioaktiven Nieder- schlags) rucklaufig ist und unter den als kritisch erkann- ten Werten liegt. Die DDT-Menge dagegen lag iiber der Toleranzgrenze. "Urania", 1972, № 4 Самок белых медведей, тюленей, лосей, полярных волков, китов, овцебыков и северных оленей — всех их доил уже в естественной для животных среде — за полярным кругом — доктор Брюс Бэйкер, канадский эксперт в области химии и технологии молока. Чтобы получить молоко у опасных животных, их приманивали пищей, а затем полностью парализовали на срок до 15 минут, стреляя из специальных ружей усыпляющими патронами. Д-р Бэйкер приступил к доению еще в 1962 г.— сначала для того, чтобы определить общий состав и содержание жирных кислот в молоке северных животных. Затем он расширил программу своих исследований, чтобы измерить содержание в молоке радиоактивных веществ, средств для борьбы с вредителями и других вредных веществ. В исследованиях последних девяти лет радует то, что количество строи- ция-90 и цезия-137 (из радиоактивных осадков) сокращается и находится ниже величин, которые считаются критическими. Количество ДДТ, напротив, превосходит допустимые пределы. КОММЕНТАРИЙ К ПЕРЕВОДУ 1 Обратите внимание на употребление предлога fur в сочетании Expert fur Chemie... Этот предлог помимо общеизвестных значений «за» и «для» имеет в подобных оборотах значение «в области чего-либо». Иногда при переводе fur вообще можно опустить: Insti- tut fur Biologie — институт биологии. 2. То, что по-разному звучит в немецком языке, может очень похоже произноситься в русском. Глагол anlocken— «приманивать» и существительное Kpder — «приманка» в немецком языке слова разного корня; при прямом переводе получается повторение: «приманивали приманкой». Переводя научную литературу (и тем более научно-популярную) , надо соблюдать стилистические нормы. Поэтому Nahrungskoder пришлось передать словом «пища». 3. Если определение выражено существительным в родительном падеже (den Tieren des Nordens), его очень часто бывает удобнее перевести прилагательным — «северные животные». Дело в том, что прилагательные развиты в русском языке лучше, чем в немецком, и они употребляются чаще. Впрочем, ие будет греха, если перевести дословно — «животные севера». 4. Определение, стоящее перед сложным существительным, чаще всего относится ко второму его компоненту, но это правило не обязательное — определение может относиться и к предыдущим компонентам. Sein Forschungspro- gramm — «программа его исследований» (это точнее, нежели «его программа исследований»). Если же вновь вспомнить о том, что русскому языку свойственно обилие прилагательных, то можно добавить еще один вариант перевода: «его исследовательская программа». 5. В немецкой литературе, особенно в научной, распространенные определения попадаются буквально одно за другим. Найти их и, вероятно, перевести вам не составит большого труда; обратите лишь внимание, что начинать перевод распространенного определения надо с причастия, то есть с того слова, которое замыкает оборот в немецком предложении. Л. Н. ПОПОВА 83
I '-ii~tV «.»: я • :'T m «L'ERA DEL CRISTALLINO», или короткий рассказ о венецианском стекле ' >■ ■»' Е. КРЕЧЕТ Стекло — один из старейших материалов, на котором человечество столь успешно демонстрировало и продолжает демонстрировать свой художественный талант. Стекло знали 85
древние египтяне и китайцы, мастера Сирии и Византии. Позднее всему миру стали известны работы русских стеклодувов петровских времен, старинные и современные изделия из Гуся-Хрустального, гутное стекло львовских и таллинских мастеров. Заслуженной славой пользуются английский и голландский хрусталь, французские зеркала и, конечно же, знаменитое стекло чехословацких мастеров. Так вот, Венеция послужила как бы связующим звеном между тем, чего достигли ремесленники древнего Востока, и тем, что потом научились делать со стеклом европейские стеклодувы. ЧТО ЖЕ ЭТО ТАКОЕ- ВЕНЕЦИАНСКОЕ СТЕКЛО? Сейчас, на расстоянии — временном и пространственном, мне кажется, чго венецианское стекло — это застывшая музыка... Понятно, что такое утверждение не дает ясного представления о предмете. Однако дать сразу точный и однозначный ответ на поставленный вопрос нелегко, потому что венецианское стекло — не один вид изделий, а скорее целый набор способов обработки стекла, которые в сочетании с многовековым опытом и мастерством позволили венецианским мастерам создать удивительные по красоте произведения искусства. Венецианское стекло — это тяжелые цветные кубки, расписанные эмалью, и тонкие, прозрачные, как воздух, бокалы, это и нежные вазы, выполненные техникой филиграни, и стеклянные сосуды, очень похожие на фарфор; это и сверкающие, как драгоценные камни, люстры, зеркала, витражи. В отличие от своих предшественников, например египтян, получавших стеклянные изде- J/V*. JL* -Г- 86
л*ия штамповкой, венецианцы почти все это великолепие создали способом выдувания стекла. ФИОЛЕРЫ И АЛХИМИКИ Стеклодувная трубка — главный инструмент стеклодувов — была изобретена в Сирии в начале новой эры. Предполагают, что финикийские купцы, бороздившие в те времена просторы Средиземного моря, завезли трубку в Италию. По-видимому, подходящее сырье для выработки стекла было найдено вблизи Рима, Аквилеи и Конкордии, здесь и возникло стеклодувное ремесло. Однако между V и VII веками местные жители стали покидать города; в страхе перед надвигавшимися с севера варварами оки устремлялись в более безопасные места — ближе к морю. Именно тогда появи- Слева направо: статуэтка и урна, техникой фили сделанные в Древнем Риме. I— воды в форме II век н. з^ ваза, выполненная лись первые поселенцы там, где позднее выросла Венеция; заселен был и остров Мурано, лежащий неподалеку от нее в Адриатическом море. Среди переселенцев было, очевидно, немало стеклодувсув, потому что вскоре эти места — и Венеция, и Мурано — стали известны своими изделиями из стекла. Сначала здесь делали простые бутылки, поэтому стеклодувов называли «фиолеры», то есть изготовляющие бутылки; по-итальянски fiala—бутылка. Несколько позднее стеклодувным делом овладели монахи-бенедиктинцы, до того весьма увлекавшиеся алхимией. Дело в том, что довольно долго венецианские базилики украшали мозаикой из цветного стекла — смальты, которую привозили из Византии; оттуда, собственно, и была завезена мода на подобные украшения. Со временем и обычные ремеслен- mnzr, cocya cfet* ацрцсниш S7
Кувшины из стекла, похожего на фарфор. XVIII век. Чтобы получить такой материал, в стеклянную массу вводили соли олова и свинца Ш^ ^Ч Р8
ники, и бенедиктинцы сами научились изготовлять отличную смальту. Первое сообщение об этом относится к 982 году, принадлежит оно монаху древнейшего в Венеции монастыря Сан Джорджо; судя по запискам, монах был алхимиком и вполне квалифицированным стеклодувом. КРИСТАЛЛ И НО —ЭТО ЗНАЧИТ «ПОХОЖЕЕ НА ГОРНЫЙ ХРУСТАЛЬ» Первые стеклянные изделия местных мастеров были цветными и почти непрозрачными. В стекло специально вводили окислы различных металлов, чтобы окрасить его в темные тона — красный, синий, фиолетовый, зеленый. Делали это потому, что еще не умели как следует обесцвечивать стеклянную массу, и краситель маскировал некрасивый грязновато-серый или зеленый оттенок. На густой фон, который получался после такой окраски, наносили яркий рисунок цветными эмалями, а иногда и золотую роспись. Особенно пышные украшения делали на свадебных и церковных кубках, а также на специально заказанных чашах, предназначавшихся в подарок знатным особам. Эти изделия были, бесспорно, по-своему красивы, но тяжелы и несколько грубоваты. Непрозрачным стекло было вплоть до конца XIV века. А потом в стеклодувном деле произошло очень важное событие. Знаменитый тогда муранский стеклодув Баровьер сумел, наконец, получить прочное, легкое и прозрачное, как горный хрусталь, стекло. Он научился варить стеклянную массу, как повествуют историки, из минералов, богатых кварцем. Кроме того, Баровьер добавлял к ним двуокись марганца. Она обесцвечивала стекло, как стало известно позднее, прежде всего потому, что переводила соединения двухвалентного железа (они и придавали грязновато-зеленый цвет массе) в соединения железа трехвалентного, окрашивающие смесь намного слабее. Это стекло назвали «cristallino», то есть похожее на горный хрусталь. Событие это было, действительно, настолько важным, что наступившую затем эпоху в стеклодувном деле итальянские искусствоведы именуют иногда «Гега del cristallino» — эра [ кристаллино. И неудивительно, ведь после от- [ крытия Баровьера стеклодувы получили как I бы новый материал. Это не замедлило сказать- ► ся на технологии его обработки и на художе- > ственных принципах, в частности, особое вни- [ мание стали уделять форме. Появились изящ- [ ные кувшины для воды, декоративные тарел- [ ки, вазы для фруктов и цветов, лампы. Многие из этих изделий изображены на полотнах Ве- ронезе и Тициана. Создание бесцветного стекла позволило стеклодувам заняться еще одним видом работ— имитацией драгоценных камней. «FAQON DE VENISE» Эпоха Возрождения была, как известно, золотым веком для всей итальянской культуры, высшего совершенства достигло в это время и мастерство венецианских стеклодувов. Одним из наиболее известных их изобретений считают технику филиграни. Само название способа обработки происходит от итальянского слова «fili» — нити; мастера вплавляли в прозрачное стекло цветные или молочно-белые стеклянные нити, располагая их то параллельно, то спирально, а иногда и сеточкой. Это придавало изделию ажурный вид. Примерно тогда же научились делать и так называемое ледяное стекло. Обычно горячее изделие охлаждают очень медленно, в несколько стадий. Если же горячее стекло сразу погрузить в холодную воду, его поверхность на самом деле становится похожей на лед. Ледяное стекло работы современных мастеров 89
Венецианские мастера часто комбинировали несколько технологий и создавали очень сложные по форме, а иногда даже весьма вычурные произведения, например сосуды для воды в форме парусника или настольную лампу в виде коня, и даже стеклянные музыкальные инструменты: например, скрипки. Собственно, не совсем верно называть стеклодувов венецианцами, потому что в конце XIII века почти все мастерские были сосредоточены на острове Мурано. Это была правительственная мера — так надеялись сохранить в строжайшей тайне приемы местных стеклодувов. В 1454 году даже издали закон о смертной казни, которая ждала мастеров, сделавших попытку бежать с острова и передать секреты мастерства гражданам других стран. Все эти меры принимались недаром. Художественное стекло приносило в те времена огромные доходы. В XV—XVI веках мода на изделия венецианцев распространилась по всей Европе, королевские дворы делали в Венеции большие заказы. Но, как ни парадоксально, и мода, и огромный спрос на работы итальянских стеклодувов, и даже правительственные меры привели в конечном счете не к еще большему расцвету, а наоборот, к упадку старинного ремесла в Венеции. Получилось так, что постепенно стеклодувные мастерские стали создавать и в других странах, туда удалось переманить итальянских мастеров. А потом появились и местные талантливые художники. Сначала многие из них пытались имитировать венецианскую технику, именуемую «Fa- gon de Venise»; позже были созданы новые способы обработки стекла — появился богемский хрусталь, французские зеркала, голландские и английские, тоже хрустальные, изделия. Спрос на итальянский товар резко упал... Стеклянные скрипки 90
и снова — тенила В середине прошлого столетия аббат Винчен- цо Дзанетти решил создать на острове Мура- но музей стекла. Он надеялся этим снова привлечь внимание к знаменитым прежде местам. Аббат долго собирал стекло, где только мог, его интересовали и находки археологов, и изделия, принесшие в прошлом славу Италии, и образцы современного искусства. Сейчас у музея богатейшая, уникальная коллекция. Но самое главное, появление музея действительно привлекло внимание к традиционному венецианскому ремеслу. Постепенно была создана группа художников-стеклодувов, среди них, кстати, был и Эрколь Баровьер — потомок знаменитого Баровьера, который сделал стекло прозрачным. Сначала художники только воспроизводили изделия эпохи Возрождения, но вскоре поняли, что подобный путь в общем-то бесплоден. Поэтому они занялись поиском новых форм и новых технологий. Их усилия не пропали даром, венецианские мастерские ожили. На острове Мурано сейчас есть огромный стекольный завод; у 72 плавильных печей работает более 6000 рабочих. Можно было бы назвать это настоящей стекольной индустрией, если бы не одна особенность: почти все здесь по-прежнему делается вручную. И совсем не потому, что нет техники вообще, просто дело венецианских мастеров и поныне остается настоящим искусством; каждая ваза, каждый стакан — единственные в своем роде. Изделия венецианцев отправляют в США, ФРГ, Францию, покупают стекло сами итальянцы, и, конечно, немало красивых вещей увозят с собой многочисленные туристы. ...В самом центре Венеции — в одном из домов, окружающих площадь Святого Марка,— есть небольшая стеклодувная мастерская. Каждый может войти и посмотреть, как делают знаменитое венецианское стекло. Вошла туда и я. Заведение, безусловно, рассчитано, на туристов, но оно, действительно, в уменьшенном виде воспроизводит то, что можно увидеть на острове Мурано. Вся мастерская — небольшой зал с печью. Тут же нехитрый набор инструментов: несколько пинцетов, ножницы, деревянные лопаточки и стеклодувная трубка. Как нам сообщил словоохотливый гид, техника выдувания стеклянных изделий почти не изменилась с тех пор, как эта трубка была изобретена. , ■ В печи стоял широкий круглый сосуд, в нем было расплавленное стекло. Два мастера поочередно демонстрировали вошедшим свое искусство. Концом трубки один из них набрал немного расплава, и на трубке образовался огненный шарик. Стеклодув стал дуть в противоположный конец; чуть позже в ход пошли деревянные лопаточки, ими мастер слегка постукивал по горячему пузырю. И не успели мы как следует сосредоточиться на зрелище, как в руках стеклодува появилась готовая зеленая ваза. Мы стояли, как зачарованные. Видя наш интерес, мастер продолжал: он бросил в расплав несколько желтых стеклянных палочек, подождал, пока они расплавятся, а потом из образовавшейся однородной массы снова взял шарик расплава. Опять был выдут горячий пузырь, опять постукивали лопаточки, и вот перед нами новое произведение — желто-зеленая ваза совершенно другой формы. Ничего, казалось бы, сложного, никаких секретов, все происходило на наших глазах. Однако слова гида о том, что простота эта только кажущаяся, были явно лишними. При мастерской работает выставочный зал, здесь есть образцы всего, что когда-либо делали итальянские стеклодувы, немало и современного стекла — как будто нарочно, чтобы каждый мог сравнить. И я стала сравнивать... Ну что ж, вероятно, правы и авторы тех книг об истории венецианского стекла, которые мне пришлось прочесть, и местный гид, на все лады расхваливавший мастерство своих соотечественников: похоже на то, что древнее искусство венецианцев вступило в новую, не менее замечательную пору. ...И сейчас, вспоминая все, что видела тогда, я не могу отделаться от ощущения, что венецианское стекло — это застывшая музыка. н
НОВЫЕ КНИЖКИ В. Дежкин, Т. Фетисов. Профиль равновесия. «Молодая гвардия», Москва, 1972, 224 стр., 100 000 экз., 52 коп. Нарушение топливного баланса Земли, эрозия почвы; загрязнение водоемов, смог, сведенные леса и обмелевшие реки... Надо ли продолжать этот перечень? Деятельность человека, когда она не учитывает сложившихся связей в природе, приводит к тяжелым, порой необратимым, последствиям. Об этом написано много книг. Названия их тревожны: «До того, как умрет природа», «Оскальпированная земля», «Природа предъявляет счет»... Что прибавляет к ним еще одна книга, в чем ее особенность? В оптимистическом взгляде на будущее. И в обосновании этого оптимизма. Конечно, и в книге В. Дежкина1 и Т. Фетисова приводятся многочисленные примеры безответственного, неразумного отношения к природе. Но, снова и снова подчеркивают авторы, это лишь оборотная сторона технического прогресса. Человечество не может вернуться к первобытному состоянию. Отсюда естественный вывод: «Только с помощью технического прогресса можно бороться с кризисом окружающей среды. Клин вышибают клином...». Пересказ способов вышибания этого клина вряд ли здесь уместен; искренне советуем всем, кто сколько-нибудь интересуется проблемой охраны окружающей среды, прочитать «Профиль равновесия». Эта книга еще раз доказывает, что в сочетании слов «химия» и «жизнь» нет ничего противоестественного! Р. В. Богданов. От молекулы к кристаллу. «Химия», Ленинград, 1972, 128 стр., 70 000 экз., 21 коп. Эта книжка — нз серии популярных брошюр о строении вещества. Она откровенно сложна, в ней и не делается попытки изложить факты общедоступно, используя традиционные приемы популяризации. Автор прямо предупреждает, что его работу следует читать с карандашом в руках. Но, думается, многим читателям и карандаш не поможет... Вот наугад выбранная фраза (стр. 81): «Эффективный заряд можно рассматривать также как меру поляризуемости коваленгной связи, т. е. как долю ионности связи (в %)». Это язык учебника, а не научно-популярногэ издания... В авторском предисловии, четком и динамичном, сказано, что задача книжки — приобщить читателя к научному мышлению. Надо было бы, видимо, добавить — хорошо подготовленного читателя. Педагогу (а возможно, и студенту-химику) эта книга может быть полезна. Но будь она написана вся так, как предисловие, она принесла бы пользу и более широкому кругу читателей. Е. М. Савицкий, В. С. Клячко. Металлы космической эры. «Советская Россия», Москва, 1972, 188 стр., 20 000 экз., 48 коп. Популярные книжки бывают разного свойства. В одних излагаются иовейшие сведения, что называется, с переднего края науки. Цель других — показать, как ученые приходят к открытию. А есть и такие книги, где по возможности просто и без обиняков рассказывается о предмете, излагаются не всегда новые, но во всяком случае полезные сведения. Словом, то, что раньше называли «просветительством». К таким книгам можно отнести «Металлы космической эры». На каждого из нас производится ежегодно полтора центнера металла. Уже одно это может служить достаточным основанием, чтобы назвать наш век веком металла. И, следовательно, писать о металле просветительские книжки... Авторы рассказывают об обыч- 92
ном железе и радиоактивных элементах, о квантовой физике твердого тела и средневековом булате, о сверхчистых металлах и космических проблемах. Рассказывают весьма основательно, но, к сожалению, несколько тяжеловесно. Основательность книги правомерна: Е. М. Савицкий — член-корреспондент АН СССР. А вот тяжеловесность оправдать труд- ...Сверхвысокочастотная плита для [ приготовления пищи лучше всего [ работает в диапазоне 2450 мега- i герц («Electronics», 1972, № 16, ) стр. 69)... ...для приготовления дешевого и з высококачественного штукатурного j раствора используется песок Kail ракумов, подвергнутый обжигу п при 1000° С («Наука и техника», 1 1972, № 12, стр 11)... иа частичке лунного грунта диа- м метром около 580 микрон обна- q ружен кратер, образовавшийся п при ударе микрометеорита («Ме- Л teoritics», 1972, т. I, № 1)... при действии радиолокационных ю сигналов небольшой мощности п. люди слышат звуки, соответ- гэ ствующие частоте модуляции этих ю сигналов («Proceedings of the И IEEE», 1972, т. 60, стр. 51)... клетки, содержащие много ме- ш ланина — пигмента, ответственно- от го за окраску кожи людей,— эи легче поражаются ультра фиолето- ia выми лучами, чем клетки, содер- ж жащие мало меланина («Nature но. Ведь В. С. Клячко — журналист. Н. П. Га в русей ко, В. И. Дебалтов- ская. Химические викторины. «Народна асвета», Минск, 1972, 208 стр., 116000 экз., 37 коп. Существуют ли материалы тверже алмаза? Какое стекло прочнее стали? Из чего состоит белковая молекула? Кто предложил писать структурные формулы? Почему лед легче воды? Двадцать три страницы книги посвящены этим вопросам. Одни вопросы легче, другие труднее, одни серьезны, другие шутливы. Ит что гораздо важнее, одни интересны, а другие скучны. Примеры скучных? Пожалуйста. Что такое энергия ионизашш? Что представляет собой нормальный объем газа? Скучны эти вопросы не сами по себе. Скучны они, приведенные в викторине: вопросы точь-в-точь те же, что задает учитель на уроке... В целом же книга очень полезна. Потому что вряд ли существуют школы, где не проводятся химические вечера, вечера вопросов и ответов, собственно викторины. И часто учитель пытается найти книжку, где были бы собраны такие вопросы (а по возможности и ответы на них). Увы, таких книг мало, многие давно устарели. Поэтому любая добротная книжка по химии, составленная в форме вопросов и ответов, принесет пользу. Даже если не все вопросы интересны. Обзор подготовила М. ФИЛИМОНОВА Пишут,что. New Biology», т. 235, стр. 147)... ...скорость света в вакууме равна 299 792 460 метров в секунду («Природа», 1972, № 12, стр. 18)... ...давление лунной атмосферы колеблется в пределах от Ю-12 до Ю-8 миллиметра ртутного столба («Journal of Vacuum Science and Technology», 1972, т. 9, № 1)... ...специальные эксперименты показали, что виски н красное вино вызывают более сильное ощущение похмелья, нежели водка, джин и белое вино («New scientist», т. 56, стр. 70)... ...железо-марганцевые конкреции, находимые на дне океана, содержат в 100 раз больше космической пыли, чем любая какая-либо земная порода, расположенная иа суше («Marine Technology Society Journal», т, 6, № 4, стр. 34).„ 93
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КЛЕЙ МФ-17 И СТЕКЛОТКДНИ Можно ли применять клей МФ-17 для склеивания стеклотканей, если эти стеклоткани потом необходимо будет использовать и во влажной атмосфере! С. Т. Чернявский, Москва МФ-17— это торговая марка одной из клеевых смол, выпускаемых нашей химической промышленностью. Названа она так потому, что получают смолу конденсацией мочевины с формальдегидом. Но МФ-17 — это еще не клей. Это только клеевая смола, и на воздухе она не затвердеет. Чтобы смола стала клеем, в нее добавляют кислый отвердитель, например хлористый аммоний. Полученный клей применяют для изготовления фанеры и при фанеровке мебели, а также когда склеивают самые различные изделия из древесины или грунтуют их перед отделкой красками и лаками. Если различным клеям поставить оценки по пятибалльной системе за их клеющую способность, то клею МФ-17 за скрепление деталей из дерева придется поставить «удовлетворительно» или «хорошо», а за прочность соединения деталей из стекла — уверенную двойку. Кроме того, клеевая прослойка сильно поглощает влагу, в результате прочность скрепления постепенно уменьшается. Вот почему на вопрос, можно ли клеем МФ-17 склеивать стеклоткани, ответ будет отрицательным. Может возникнуть и другой вполне законный вопрос: если клей поглощает влагу и не так уж хорошо склеивает дерево, то почему же его довольно широко применяют? Ответ будет однозначным: потому что клей МФ-17, да и все мочевиноформальде- гидные клеи, дешевы. На сегодняшний день у нас нет более дешевых клеев. К этому можно добавить еще и то, что клеи бесцветны, светостойки и нетоксичны. Но, конечно, если удастся создать клей с теми же достоинствами, что и МФ-17, но без его недостатков, то кто откажется от такого клея? ЧТО ЗА КОЛЬЦА! Недавно я хотел проделать опыт по выращиванию кристаллов йодистого свинца на границе двух фаз: одной должен был служить студень силикагепя, содержащий ионы свинца, другой — раствор йодистого калия. Однако приготовить смесь соли свинца с жидким стеклом мне не удалось — все время выпадал белый осадок. Тогда я решил заменить силика- гель желатином, к нему я добавил йодистый калий, а когда все застыло, прилил сверху раствор уксуснокислого свинца. На границе фаз сразу же появилось желтое кольцо, которое стало медленно расширяться, а кристаллов йодистого свинца так и не получилось. Я отложил пробирку в сторону и забыл о ней. Через несколько дней, случайно натолкнувшись на пробирку, я с удивлением обнаружил такую картину: поверх желатина был сплошной слой осадка РЫ2, а ниже один за другим, чередуясь, шли слои осадка и чистого прозрачного студня. Я не мог найти объяснения тому, что увидел, поэтому обращаюсь с просьбой помочь мне. В. Е. Волощук, гор. Деревенец Закарпатской обл. В 1896 году подобную картину в тонком слое желатина впервые наблюдал немецкий ученый Р. Ли- зеганг, поэтому такие слоистые образования были позднее названы кольцами Лизеганга. Однако чередующиеся слои разноцвет* ных осадков можно получить но только в желатине или других гелях, такие же процессы протекают на бумаге, в капиллярах, на гипсе. Происходит это в результате так называемых периодических или ритмических химических реакций, то есть тогда, когда продукты реакции в виде осадка выпадают не непрерывно, как в обычных растворах, а через определенные промежутки времени. А так как участники реакции постепенно продвигаются по гелю, то кольца осадка появляются и через определенные промежутки пространства. Исследованием периодических реакций занимались многие химики, ими было создано множество гипотез, объясняющих, почему в определенных условиях химическая реакция протекает столь необычно. Например, по одной из гипотез, появление колец Лизеганга возможно в тех случаях, когда в той или иной среде нет конвективных токов, обычно перемешивающих жидкости,— такие < условия как раз и создаются в . гелях, пористых телах, капилля- - pax. Периодические реакции можно с наблюдать не только в лабора- - тории, гораздо чаще результаты i их работы встречаются в природ- - ных условиях; например, именно с благодаря подобным процессам ь мы можем любоваться красотой n самоцветов — агатами, яшмой, ,г малахитом. Кстати, и при образо- -< вании почечных камней у челове- -* ка идут те же самые периодиче- -; ские реакции. ЧТО ТАКОЕ ИНВЕРТИРОВАННЫЙ САХАР Врач посоветовал мне употреб- -3 пять в пищу инвертированный са-.-б хар. Что это такое! А. 3. Сыса б: гор. Тольятт» <т Вероятно, из школьного курсе >э <pKZ#..M МНОГИЙ ПОМНЯТ; ЧТО КрИ"Ы< 94
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ сталлы некоторых веществ, если на них попадает световой пучок, пропускают лишь часть его, колебания в которой совершаются только в одной плоскости, поэтому такой свет именуют плоско- поляризованным. Этим явлением широко пользуются в химии. Дело в том, что, проходя через растворы органических веществ, плоскополяризованный луч меняется: плоскость поляризации отклоняется от первоначального положения на определенный угол, причем в каждом растворе по- разному, поэтому угол вращения плоскости поляризации (так его именуют химики) — важная характеристика вещества. Так вот, в растворе сахарозы, из которой состоит обычный сахар, плоскость поляризации поворачивается на определенный угол вправо. Если на такой раствор подействовать специальным ферментом — инвер- тазой, то происходит гидролиз сахарозы, то есть молекула ее расщепится на молекулы D-глю- козы и D-фруктозы. Смесь этих двух веществ поворачивает плоскость поляризации влево, то есть в противоположном направлении, поэтому превращение сахарозы в глюкозу и фруктозу называют инверсией сахара, а полученный при этом продукт — ин- вертным (или инвертированным) сахаром. А теперь о том, почему врач рекомендовал применять в пищу инвертный сахар. В организме человека усваивание обычного сахара начинается только после того, как он расщепится на фруктозу и глюкозу. На такую работу необходимо затратить энергию. Поэтому некоторым людям, ослабленном болезнью или тяжелым трудом, советуют принимать инвертный сахар, усваиваемый организмом без затраты лишней энергии. Инвертированный сахар приме- няют не только в медицине. Каждая хозяйка знает, что такое засахаренное варенье; происходит засахаривание оттого, что сахароза обладает способностью выкристаллизовываться из продуктов, в которые она входит. Если же фрукты варят со смесью фруктозы и глюкозы, засахаривания не происходит, поэтому в пищевой промышленности варенья, джемы, конфеты делают на инвертированном сахаре. В. В. ДУДКИНУ, Северодвинск: Гидразин H2NNH2 — это бесцветная прозрачная жидкость; его применяют в органическом синтезе, в производстве некоторых пластмасс, инсектицидов, взрывчатых веществ и реактивных топлив. В. И. ЗУБРИЦКОМУ, гор. Цхинвали: При редакции нет аналитической лаборатории, присылать нам на анализ образцы неопознанных минералов лишено смысла. М. ЧУСОВИТИНУ, Магнитогорск: В состав белой ртутной мази входят амидохлорид ртути, вазелин и ланолин. А. ЧИЧЕЛОВУ, Москва: Фармацевтическая промышленность вновь начала выпускать уро- дан. Р. М. ШУБИНУ, Москва: Неопытный реставратор, даже если он знает точные рецепты, может нанести картине вред, поэтому заочные консультации по реставрации предметов искусства невозможны. Г. АСАТРЯН, Ереван: Повторяем, что адреса магазинов, высылающих книги по почте наложенным платежом, были напечатаны в газете «Книжное обозрение», 1971, № 7, 8, 9. Л. БУ- ЗАНОВУ, не назвавшему своего адреса: Предприятие, где вы работаете, может заказать жаропрочные эмали любых марок через «Союзглавхим», а амиловый спирт — через «Союзглавреактив». Н. ЛИСОВОИ, также не сообщившей, где она живет: Буквы, которые стоят рядом с цифрами на клейме, нанесенном на золотое изделие,— это шифр организации, ставящей клеймо. В. А. ДОЛГОШЕВУ, Куйбышев: Расколовшийся кусок янтаря можно попробовать склеить эпоксидным клеем или, в крайнем случае, клеем БФ-2. Ю. РОЖКО, Комсомольск-на-Амуре, и всем другим читателям, желающим во что бы то ни стало самостоятельно заниматься выделкой шкурок: С технологией этого весьма сложного и вряд ли воспроизводимого в домашних условиях процесса можно ознакомиться в книге Н. В. Черновой «Химия кожевенного и мехового производства», М., 1957. 95
СОЛЕНАЯ ЗОЛА КХА Однажды посолив пищу, человек уже не смог отказаться от этой приправы. Соль прочно вошла в быт почти всех жителей Земли, а иногда, как известно, оказывала немаловажное влияние на их судьбы. Одним соль принесла несметные богатства. Например, финикийцам, которые очень давно научились выпаривать ее из морской воды. И по сей день на побережьи Ливана (где жили финикийцы) есть неглубокие бассейны, перегороженные невысокими каменными стенами. Морская вода попадала туда во время прилива, потом жаркое солнце испаряло влагу и на дне бассейна оставался сероватый слой соли. На торговле этим серым порошком разбогатели финикийские города Тир и Сидон на зависть менее предприимчивым соседям, которые насмешливо звали финикийцев «мел- лахим», то есть соленые. Добыча соли — главное занятие и у некоторых современных народов. И хотя мужчины из африканского племени данакиль не надеются на несметные богатства, соляной промысел все же дает им некоторое преимущество перед соседями. Данакильцы собирают соль в Данакильской пустыне; только им и удалось освоить эту бесплодную землю, где солью покрыты огромные пространства и где, по твердому убеждению соседних племен, живет сам дьявол. Возможно, данакильцы поддерживают эту веру не без умысла... Сами они дьявола не очень-то боятся, вероятно, потому, что знают, как с ним следует обращаться. Правил много, но главные довольно просты: перед походом за солью некоторое время поститься и потом в пустыне молчать. Ну, а уходя с грузом соли, хорошо оставить дьяволу какой-нибудь пустячок на память — пустую бутылку, цветную тряпочку или, еще лучше, монетку. На островах Меланезии соль стала причиной еще более четкого разграничения местного общества, создалась даже своеобразная иерархия. Прибрежные жители считают себя важнее и знатнее тех, кто живет в глубине острова, потому что у жителей побережья есть соль. Каждой семье принадлежит кусок берега, о который плещутся соленые волны. Если люди из внутренних районов заключат с главой такой семьи договор, то и им будет позволено брать соленую воду. Чтобы не очень часто беспокоить важных владельцев моря, островитяне научились сохранять драгоценную жидкость. Морскую воду профильтровывают через пальмовые волокна, после чего она не портится довольно долго. Раз в год жители побережья принимают плату: им приводят упитанных свиней и приносят крупные клубни таро. А в горах Лаоса за соль не только платят, там сама соль — вместо денег. В горы соль приносят из долин, но иногда приток ее иссякает; тогда горцы довольствуются соленой золой, которую умеют готовить только люди из племени кха. Обычно кха бродяжничают, но вот наступает критический момент, и тогда кха — желанные гости в селении. Кха находят в ближайшем лесу одним им известное дерево, затем разводят под ним огромный костер. Пока огонь горит, в него что-то бросают, а когда дерево прогорит, образовавшиеся угли разгребают и из-под них собирают золу, которая почему-то солона на вкус. Кха никому не открывают тайну приготовления этой золы, потому что если все узнают их секрет, то что же останется кха? ...Однажды посолив пищу, человек уже ие смог отказаться от этой приправы. И есть немало уголков на нашей планете, где такое простое, с современной точки зрения, вещество, как соль, продолжает играть важную роль в судьбе людей и их поведении. К. САМОПАНЩИКОВ Адрес редакции: 117333 Москва В-333. Ленинский проспект, 61 Телефоны: 135-52-29, 135-90-20, 135-63-91 При перепечатке ссылка на журнал «Химия и жизнь» обязательна Художественный редактор М. В. Шнейдер. Номер оформили художники Н. В. и Г. И. Нейштадт. Технический редактор Э. И. Михлин Корректоры Е. И. Сорокина, Г. Н. Нелидова Подписано к печати 15/11 1973 г. Т02732. Бумага 84 X 108 Vie- By м. л. 3 + вкл. Усл. печ. л. 10,08. Уч.-изд. л. 11,6 Тираж 175 000 экз. Заказ 11. Цена 30 коп. Московская типография № 13 «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 107005, Москва, Б-5, Денисовский пер., 30.
* :>< «* /Ё^Щ^&Ь' .*■¥ v Bfrf * V "ЛЗЙЙ^СЧ,- * .-'.•/«te? vV—1 ЗЯ* № Ш Ж! '--■w--jfe:»s j i5.^>t. ■;:-. - • -a; -&
Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 И ЛОШАДЬ-НА РЕЗИНОВОМ ХОДУ Не знаю как кому, а профессионалам-конникам подкова может принести счастье. Хорошая, точно подобранная по форме и весу подкова. Мастер-наездник А. М. Попзунова, выигравшая прошлым летом на Гугенотке Большой Всесоюзный приз и установившая при этом три рекорда, рассказывала, что одной из причин успеха была правильная ковка Гугенотки. «Для ответственных выступлений ей были сделаны задние подковы весом 115 граммов при весе передних 240 граммов. Такая разница в весе обеспечила устойчивый ход и помогла обойтись без дополнительных приспособлений»,— рассказывает наездница. Одним словом, точно подобранные подковы имеют для лошади не меньшее значение, чем правильно выбранная длина шипов на бутсах для футболиста. Не удивительно поэтому, что в нескольких странах появились подковы из синтетических материалов. В Венгрии группа скакунов целый сезон выступала на подковах из пластика; один из вмериканских наездников применял нейлоновые подковы для рысаков. С 1970 года эксперименты по выбору синтетического материала для подков ведутся во ВНИИ коневодства. Для конников важны не только традиционные свойства полимеров — легкость, прочность, износостойкость; они предъявляют еще и свое сугубо специфическое требование — ковкость, то есть способность пластика крепиться к копыту обычными ковочными гвоздями. Именно по этой характеристике «не прошел» обычный капрон: подковы из него при ковке разлетались на куски. С большим трудом удалось прибить лишь одну подкову, но и она продержалась всего 17 дней и за это время напоповину стерлась. Значительно удачнее были опыты с другими полиамидными пластиками — капропоном и капропитом. Подковы из них — прочные и легкие (вес всего 78—100 граммов) — за 52 дня эксперимента практически не стерлись. Хороший результат получен и при испытании подков из попиурета- новой резины. Они чуть тяжелее —105—110 граммов, но держапись, в зависимости от интенсивности работы лошадей, в течение 34—79 дней. Обычные же стальные подковы на ипподроме рысакам меняют в среднем раз в две недели... В. СТАНЦО