/
Author: Климачева В. Краснопольская Н. Никитина В. Пузакова А.
Tags: ежегодник наука и человечество
Year: 1962
Text
ИЗДАТЕЛЬСТВО „ЗНАНИЕ"
НАУКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО
ЭТА КНИГА ВВЕДЕТ ВАС В УДИВИТЕЛЬНЫЙ МИР,
ГДЕ РАЗУМ ВОПРОШАЕТ ПРИРОДУ, ГДЕ ПЫТЛИВОЕ
ОКО ВГЛЯДЫВАЕТСЯ В АТОМ И В ПРОСТОРЫ ВСЕЛЕН-
НОЙ. МИР ЭТОТ ЗОВЕТСЯ НАУКОЙ.
В НАШИ ДНИ НАУКА РАЗВИВАЕТСЯ СТРЕМИТЕЛЬНО.
ГОД НЕ ПОХОЖ НА ГОД, И МЫ, ЧАСТО НЕ УСПЕВ
ПРИВЫКНУТЬ К ПОРАЗИВШЕМУ НАС ОТКРЫТИЮ,
ВДРУГ УЗНАЕМ О НОВОМ, ЕЩЕ БОЛЕЕ УДИВИТЕЛЬ-
НОМ.
ЭТА КНИГА ПОКАЖЕТ ВАМ ЛИЦО СОВРЕМЕННОЙ
НАУКИ. ВЫ УЗНАЕТЕ О ПОСЛЕДНИХ ПОБЕДАХ ЧЕЛО-
ВЕЧЕСКОГО ГЕНИЯ И О ПРОБЛЕМАХ, КОТОРЫЕ
СТОЯТ ПЕРЕД НАУКОЙ СЕГОДНЯ.
ДОСТУПНО И ТОЧНО О ГЛАВНОМ В МИРОВОЙ
НАУКЕ-ТАКОВ ДЕВИЗ ЕЖЕГОДНИКА «НАУКА И
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО», ВЫПУСКАЕМОГО ИЗДАТЕЛЬСТВОМ
«ЗНАНИЕ» ВМЕСТЕ С АКАДЕМИЕЙ НАУК СССР.
ЭТА КНИГА —СВОЕОБРАЗНЫЙ ФОРУМ УЧЕНЫХ
ПЯТИ ЧАСТЕЙ СВЕТА-ЕВРОПЫ, АЗИИ, АФРИКИ, АМЕ-
РИКИ И АВСТРАЛИИ, ОБЪЕДИНЕННЫХ ОДНОЙ
ИДЕЕЙ: НАУКА ДОЛЖНА СЛУЖИТЬ МИРУ, ОБЩЕ-
СТВЕННОМУ ПРОГРЕССУ. В АВТОРСКОМ КОЛЛЕКТИВЕ
КНИГИ —ДВЕНАДЦАТЬ ЛАУРЕАТОВ ЛЕНИНСКОЙ
И ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРЕМИЙ, ШЕСТЬ ЛАУРЕАТОВ
НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ. ВИДНЕЙШИЕ УЧЕНЫЕ, ГОР-
ДОСТЬ МИРОВОЙ НАУКИ. ЗНАМЕНАТЕЛЬНО, ЧТО ЭТОТ
ФОРУМ УЧЕНЫХ СОБРАЛСЯ ИМЕННО ТЕПЕРЬ, КОГДА
ВСЕ ПРОГРЕССИВНОЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ОБЪЕДИНЯЕТ-
СЯ В БЛАГОРОДНОЙ БОРЬБЕ ЗА МИР, ЗНАМЕНАТЕЛЬ-
НО ПОТОМУ, ЧТО ВАЖНОЕ СЛОВО В ЭТОЙ БОРЬБЕ
ПРИНАДЛЕЖИТ НАУКЕ.
БОЛЬШИНСТВО АВТОРОВ ГОВОРИТ О СВОИХ ИСКА-
НИЯХ. ОНИ РАССКАЗЫВАЮТ И О ТАКИХ ОТКРЫТИЯХ,
КОТОРЫЕ ЕЩЕ НЕИЗВЕСТНЫ НЕ ТОЛЬКО ШИРОКОМУ
КРУГУ ЧИТАТЕЛЕЙ, НО ДАЖЕ СПЕЦИАЛИСТАМ. НЕ
ВСЕ АВТОРЫ ЕЖЕГОДНИКА-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛИСТЫ. МНОГИЕ ЧИТАТЕЛИ, КОНЕЧНО,
НЕ СОГЛАСЯТСЯ С ФИЛОСОФСКИМИ ПРЕДПОСЫЛКА-
МИ НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ УЧЕНЫХ, НО ПО ДО-
СТОИНСТВУ ОЦЕНЯТ ИХ ВКЛАД В МИРОВУЮ НАУКУ.
НА СТРАНИЦАХ КНИГИ ВЫСТУПАЮТ И ПИСАТЕЛИ-
ПРЕДСТАВИТЕЛИ НАУЧНО-ХУДОЖЕСТВЕННОГО
И НАУЧНО-ПОПУЛЯРНОГО ЖАНРОВ.
ЭТА КНИГА ДЛЯ ПЫТЛИВЫХ И ИЩУЩИХ, ДЛЯ
ТЕХ, КОГО ВОЛНУЮТ ПУТИ ПРОГРЕССА И СУДЬБЫ
МИРА, КТО ХОЧЕТ ЗНАТЬ ПОСЛЕДНЕЕ СЛОВО НАУКИ.
НАУКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО. 1962
11-13 ЯНВАРЯ
В Москве состоялась конфе-
ренция по итогам работы
с гибереллинами— веществами,
вызывающими усиленный рост
и развитие растений. В боль-
шом числе докладов подве-
дены итоги испытаний совет-
ского препарата гпберел-
линовой кислоты, который
уже выпускается нашей про-
мышленностью. Особенно
аффективно действие гиберел-
лина на виноград. Так, обра-
ботка препаратом некоторых
сортов во время цветения
увеличивает вес грозди в 2—3
раза. При обработке гиберел-
лином конопля выросла в 5 мет-
ров высотой и дала волокна
в 2—2,5 раза больше. При
атом качество волокна не ухуд-
шилось. Обработка гиберел-
лином боковых побегов чайного
куста вызвала их активный
рост и позволила получить
прибавку урожая листа до
10—20 процентов в летнее
время и до 60—70 процентов
осенью.
На конференции отмечено
также положительное действие
гибереллина на табак, карто-
фель, некоторые сорта томатов,
огурцов и на многие кормовые
и плодовые культуры.
27 ЯНВАРЯ
Полярный геофизический
институт создан в составе
Кольского филиала Академии
наук СССР. Основная задача
нового научного учреждения
на Крайнем Севере — всесто-
роннее исследование земного
магнетизма, полярных сияний,
космических лучей, ионосферы.
Это полярное сияние сфото-
графировано на базе Поляр-
ного геофизического инсти-
тута, в районе станции
Лопарская.
Ь ФЕВРАЛЯ
В Советском Союзе с помо-
щью усовершенствованной мно-
гоступенчатой ракеты осу-
ществлен запуск искусствен-
ного спутника Земли — самого
тяжелого из всех спутников.
выведенных до тех пор на
орбиту.
Вес его — без учета по-
следней ступени ракеты-но-
сителя — 6483 килограмма. На
борту находилась радиотеле-
метрическая система, которая
контролировала работу разно-
образной аппаратуры спут-
ника.
Параметры его орбиты: пе-
риод обращения 89,8 минуты,
высота перигея 223,5 кило-
метра, высота апогея 327,6
километра, наклонение орбиты
к плоскости экватора 64°57'.
7 ФЕВРАЛЯ
В Дели открылась XIV ассам-
блея Всемирной организации
здравоохранения. В работе ас-
самблеи приняли участие пред-
ставители свыше 100 госу-
дарств мира.
12 ФЕВРАЛЯ
Автоматическая межпла-
нетная станция, запугцен-
ная к Венере,
Выведен на орбиту советский
тяжелый искусственный спут-
ник Земли. В тот же день
со спутника стартовала управ-
ляемая космическая ракета,
которая вывела автоматиче-
скую межпланетную станцию
(АМС) на траекторию к планете
Венера.
Основными задачами этого
запуска были проверка мето-
дов вывода космического Объек-
та на межпланетную трас-
су, проверка сверхдальней
радиосвязи и управления
космической станцией, уточ-
нение масштаба солнечной
системы и исследование' ряда
физических явлений в кос-
мосе.
Подробнее о полете АМС
см. в нашей книге статью ака-
демика АН УССР Н. П. Бара-
башова «Венера — планета за-
гадок» ,
14 ФЕВРАЛЯ
В семействе искусственно
полученных человеком заура-
новых элементов прибавился
еще один «новорожденный» —
элемент ЭД 103. Его получили
в лаборатории имени Лоуренса
Калифорнийского университета
американские физики А.Гьорсо,
Т. Сиккеланд, А. Э. Ларш,
Р. М. Латимер. Период полу-
распада нового элемента —
8 секунд, предположительный
атомный вес не более 257.
Это первый искусственный
элемент, обнаруженный чисто
ядерными, а не химическими
методами. Он был получен
на линейном ускорителе для
тяжелых ионов путем бомбар-
дировки 0,000003 г кали-
форния-9 8 ядрами „бора-10
и бора-11 с энергией около
70 миллионов электроновольт.
103-й элемент предложено
окрестить лоуренсием (Lawren*
cium, химический символ Lw)
в честь основателя лаборато-
рии, лауреата Нобелевской
премии, изобретателя цикло-
трона Э. О. Лоуренса.
15 ФЕВРАЛЯ
Произошло полное солнечное
затмение, прошедшее по тер-
ритории СССР узкой полосой
от Одессы до полуострова Тай-
мыр. В наблюдениях затмения
участвовали все обсерватории
Советского Союза. Специальная
группа ученых наблюдала зат-
мение с самолета, в течение
3 минут 86 секунд «гнав-
шегося» за лунной тенью.
Был получен весьма ценный
научный материал, в том чис-
ле ультрафиолетовые спектры
хромосферы Солнца, прямые
фотографии солнечной короны
и т. д. Во время затмения
в СССР был проведен запуск
серии геофизических ракет.
Полное солнечное затмение
15 февраля 1961 года.
18 ФЕВРАЛЯ
Советские исследователи Ан-
тарктиды открыли новую науч-
ную станцию в районе Земли
Королевы Мод. Станция на-
звана Новолазаревской. Она
расположена «на выходах корен,
ных пород недалеко от оазиса
Ширмахера, в 100 километрах
от края шельфового ледника.
19 ФЕВРАЛЯ
Новый телескоп Крымской
астрофизической обсервато-
рии.
В Крымской астрофизиче-
ской обсерватории Академии
наук СССР закончен монтаж
телескопа с диаметром зеркала
2,6 метра. Телескопу при-
своено имя известного совет-
ского астронома академика
Г. А. Шайна. По номинальной
оптической мощности, завися-
щей от диаметра зеркала, но-
вый советский телескоп зани-
мает первое место в Европе,
а по качеству изображения
звезд не уступает крупнейшему
в мире телескопу обсерватории
Маунт-Паломар (США).
24 ФЕВРАЛЯ
Английскими и австралий-
скими учеными впервые осу-
ществлена сверхдальняя пере-
дача радиосигналов, при кото-
рой использовалось отражение
их от поверхности Луны. Пере"
rn;i • гм; i • _________n><;i
датчиком служил гигантский
радиотелескоп обсерватории
Джодрелл Бэнк (Англия).
Сигнал, посланный телеграф*
ным кодом, был принят радио*
телескопом в Сиднее (Австра-
лия). О средствах, позволяю-
щих посылать мощные радиоим-
пульсы и улавливать их «эхо»,
см. в статье В. Р. Келера «Яр-
че миллиона солнц».
9 МАРТА
В Советском Союзе выведен
на орбиту и в тот же день ус-
пешно совершил посадку в за-
данном районе четвертый кос-
мический корабль-спутник. Вес
корабля без последней ступени
ракеты-носителя 4700 кило-
граммов. Высота перигея ор-
биты 183,5 километра, высота
апогея 248,8 километра, накло-
нение 64°56' к плоскости эква-
тора. На корабле была уста-
новлена кабина с подопытным
животным — собакой Чернуш-
кой и другими биологическими
объектами, а также телеметри-
ческая и телевизионная систе-
мы.
Собака Чернушка, совершив-
шая 9 марша 1961 года по-
лет по орбите вокруг Зем-
ли на четвертом корабле-
спутнике.
Основной целью запуска
была дальнейшая отработка
конструкции корабля-спутника
и установленных на нем систем,
обеспечивающих необходимые
условия для полета человека.
Подробнее об этом см. в статье
профессора В. И. Надо веко го
«Человек в космическом поле-
те» .
12 МАРТА
Американские геологи при-
ступили к выполнению своего
проекта глубинного бурения
земной коры под океаном — так
называемого «проекта Мохол» .
Специальное судно, в кото-
рого производилось пробное
бурение морского дна.
Пробное бурение проводилось
со специальных судов в двух
местах побережья Америки. В
районе города Ла-Холья (штат
Калифорния), где глубина океа-
на составляет 942 метра, было
пробурено пять скважин глу-
биной более 3000 метров. У
острова Гвадалупа на глубине
3500 метров бур погрузился
в дно на 180 метров.
Последняя скважина при.
несла ученым большую неожи-
данность. До сих пор предпо-
лагалось, что под материками
и поблизости от них в земной
коре ниже осадочных пород
залегает многокилометровый
слой гранита, который глубже
сменяется базальтом. Однако
когда о глубины 167 метров
под дном был поднят образец
породы, то оказалось, что он
состоит из чистейшего базаль-
та!
18 МАРТА
Вода пришла в пустыню...
Подземную реку обнаружили
геологи в безводной Мирзор-
абадской котловине Таджики-
стана. Скважина глубиной
80 метров дает ежесекундно
500 литров воды. О том, как
наука помогает осваивать
пустыни, рассказывается в
статье члена-корреспондента
АН Туркменской ССР В. Н. Ку-
нина.
25 МАРТА4 АПРЕЛЯ
В Советском Союзе выведен
на орбиту пятый корабль-спут-
ник. Период обращения его
вокруг Земли 88,42 минуты,
высота перигея 178,1 кило-
метра, высота апогея 247
километров, Наклонение орбиты
к плоскости экватора 64°54'.
Вес спутника 4695 килограммов
(без учета веса последней сту-
пени ракеты - носителя). В
кабине корабля — подопытное
животное — собака Звездочка и
другие биологические объекты.
После выполнения намечен-
ной программы исследований
корабль-спутник в тот же день
по команде приземлился в за-
данном районе.
Целые мыши, побывавшие в
космосе и благополучно вер-
нувшиеся на Землю.
2 АПРЕЛЯ
Самолет полярной авиации
доставил из Арктики в Ленин-
град персонал научной дрей-
фующей станции «Северный
полюс-9» . Эта станция начала
свой дрейф 28 апреля 1960 года
в районе островов Де-Лонга
и закончила его в Центральной
Арктике, в 400 километрах
от Северного полюса, пройдя
путь в 2500 километров. За
11с лишним месяцев проведено
почти 2,5 тысячи наблюдений
над погодой, около 300 изме-
рений глубины океана.
Дрейфующая станция «Северный полюс - 9».
На сессии Общего собрания
Отделения биологических наук
АН СССР сотрудник Института
биохимии кандидат биологи-
ческих наук А. С. Спирин сде-
лал доклад «Макромолекуляр-
ная структура рибонуклеино-
вых кислот (РНК)» . Это пер-
вое подробное сообщение о вы-
дающемся достижении совет-
ской науки в исследовании
сложных процессов биосинтеза
белка. Изучение макрострукту-
ры рибонуклеиновых кислот в
растворах позволило дать об-
щую схему строения молекул
этих соединений, играющих
важную роль в синтезе белка
живым организмом. Удалось
получить электронно-микроско-
пические фотографии отдель-
ных молекул РНК, наглядно
подтвердившие выводы иссле-
дователя. Подробно о достиже-
ниях советской и зарубежной
науки в этой области А. С. Спи-
рин рассказывает в статье
«РНК: некоторые пробле-
мы».
7 АПРЕЛЯ
Американские ученые впер-
вые приняли радиосигнал, пос-
ланный с Земли и отраженный
от Солнца. Систематическая
радиолокация Солнца предпри-
нята в Стэнфордском универ-
ситете и в Массачузетском тех-
нологическом институте с целью
исследовать связь между харак-
тером отражения от Солнца
земных радиосигналов и солнеч-
ной активностью. Установлено,
что во время солнечных вспы-
шек отраженный сигнал замет-
но усиливается. Этот экспери-
мент позволит более точно
предсказывать изменения сол-
нечной активности, прослежи-
вать путь опасных для космо-
навтов облаков частиц, выбра-
сываемых в межпланетное
пространство при извержениях
на Солнце.
ПЕРВЫЙ
ЧЕЛОВЕК
В КОСМИ-
ЧЕСКОМ
ПРОСТРАН-
СТВЕ
12 АПРЕЛЯ
IOGI
19 АПРЕЛЯ
Закончился продолжавший-
ся почти по л года 33-й рейс
экспедиционного судна Акаде-
мии наук СССР «Витязь»
в Индийском океане. За этот
рейс пройдено около 27 тысяч
морских миль. Открыт ряд
ранее неизвестных подводных
гор высотой 2—2,5 километра.
Гидрологи экспедиции выпол-
нили обширные исследования
Загадочный обитатели таин-
ственных морских глубин...
гигантских «рек без берегов» —
главнейших течений Индий-
ского океана: Сомалийского,
Муссонного и Экваториального.
Биологи обнаружили ряд редких
и совсем неизвестных науке
животных, составили карты
распределения фауны.
Об исследовании океана см.
статью члена-корреспондента
АН СССР Л. А. Зенкевича.
В 9 час. 7 мин. по московскому времени с космодрома Байконур в
Казахстане поднялся космический корабль-спутник «Восток». Совершив
полет вокруг земного шара, он через 108 минут благополучно вернулся
на Землю. На борту корабля находился летчик-космонавт майор Юрий
Алексеевич Гагарин.
Период обращения корабля-спутника вокруг Земли составлял 89,1 ми-
нуты, минимальное удаление от поверхности Земли 181 километр, мак-
симальное — 327 километров. Угол наклона орбиты к плоскости экватора
64°57'. Вес космического корабля-спутника 4725 килограммов (без учета
последней ступени ракеты-носителя), общая мощность двигателей раке-
ты 20 миллионов лошадиных сил.
На протяжении всего полета с космонавтом поддерживалась двухсто-
ронняя радиосвязь.
После успешного проведения намеченных исследований и выполне-
ния программы полета в 10 час. 55 мин. по московскому времени ко-
рабль-спутник «Восток» совершил благополучную посадку в заданном
районе Советского Союза — близ деревни Смеловка Терновского района
Саратовской области.
Президиум Верховного Совета СССР постановил ежегодно в этот день,
12 апреля, отмечать День космонавтики.
Летчик-космонавт Герой Советского Союза Ю. А. Гагарин написал
для ежегодника «Наука и человечество. 1962» специальную статью о своем
полете.
22 АПРЕЛЯ
Во всех газетах Советского
Союза опубликовано сообщение
о присуждении Ленинских пре-
мий 1961 года за наиболее
выдающиеся работы в области
науки и техники. За научные
достижения высокой награды
удостоены:
— академик А. Ф. Иоффе
(посмертно) — за исследования
свойств полупроводников и раз-
работку теории термоэлектри-
ческих генераторов;
— академик Н. М. Страхов
за разработку теории литоге-
неза — образования осадочных
пород, в том числе крупнейших
месторождений полезных иско-
паемых;
— профессор А. В. Иванов
за одну из самых замечатель-
ных работ в зоологии — иссле-
дование нового типа живот-
ных —погонофор. Об этой рабо-
те и о других новейших откры-
тиях в зоологии см. статью
А. В. Иванова
— академик В. П. Волгин—
за разработку истории домарк-
совых социалистических уче-
ний;
— доктора медицинских наук
Н. М. Амосов, Н. В. Антелава,
Л. К. Богуш, И. С. Колесников,
Б. Э. Линдберг, В. И. Струч-
ков, Ф. Г. Углов — за разра-
ботку и внедрение в широкую
медицинскую практику ориги-
нальных методов хирургическо-
го лечения тяжелых заболева-
ний легких;
— действительный член
Академии медицинских наук
СССР Н. В. Коновалов — за
исследование и разработку ме-
тодов лечения тяжелого забо-
левания нервной системы —
гепато-церебральной дистро-
фии, которая считалась неизле-
чимой.
вЛСивое исиопаемое» — рыба
латимериП) недавно обнару-
женная и исследованная зо-
ологами.
5 М А Я
В 17 час. 34 мин. по москов-
скому времени с мыса Канаве-
рал (США) была запущена
по баллистической траектории
ракета, на борту которой нахо-
дился пилот Алан Шепард.
Через 15 минут После запуска
капсула с пилотом, отделив-
шись от ракеты, упала в Атлан-
тический океан и была подо-
брана авианосцем. Ракета до-
стигла максимальной высоты
115 миль (около 185,1 кило-
метра).
О Шепарде и других амери-
канских космонавтах подробнее
рассказано в статье «Амери-
канские космонавты» .
11 М А Я
В Советском Союзе произве-
дена радиолокация планеты
Венера.
Основными целями при
этом были: уточнение раз-
меров солнечной системы, ис-
следование физических свойств
поверхности Венеры, а так-
же определение периода ее вра-
щения вокруг оси.
Облака Иенеры состоят из
мсльчайшиаг капелек...
12 ИЮНЯ
В Москве открылось Всесоюз-
ное совещание научных работ-
ников. С докладом «Советская
наука и строительство комму-
низма» выступил президент
Академии наук СССР академик
М. В. Келдыш.
На совещании говорилось об
огромных перспективах разви-
тия науки, о возросшей ее
роли в практике коммунистиче-
ского строительства. Научные,
работники единодушно одобри-
ли постановление ЦК КПСС
и Совета Министров СССР
«О мерах по улучшению коор-
динации научно-исследователь-
ских работ в стране и деятель-
ности Академии наук СССР» .
Совещание приняло обраще-
ние ко всем работникам науки
СССР, в котором призвало их
шире применять в народном
хозяйстве последние научные
достижения, еще теснее свя-
зать свою работу с практикой,
обеспечить завоевание совет-
ской наукой первого места
в мире.
19 ИЮНЯ
На заседании английского
Королевского географического
общества советскому ученому,
доктору геологр-географических
наук М. М. Сомову вручена
высшая награда общества —
медаль Патронессы — за иссле-
дования в Арктике и Антарк-
тике.
3-12 ИЮЛЯ
В Ленинграде проходил IV
Всесоюзный съезд математиков.
В работе съезда приняли уча-
стие ученые Венгрии, Польши,
США, Франции, ФРГ и дру-
гих стран. Съезд подвел итоги
развития математики в СССР
за пять лет и наметил перспек-
тивы дальнейшей работы.
Огромный интерес вызвал до-
клад академика А. Н. Колмо-
горова и профессора В. М. Глу-
шкова о повои теории автома-
тов. Член-корреспондент АН
СССР Л. В. Канторович сооб-
щил об успехах в развитии
математической экономики. О
все большем проникновении
математики в жизнь расска-
зано в статье академика АН
УССР Б. В. Гнеденко «Мате-
матика вокруг нас» .
Это — не абстрактная фи-
гу У а-» а математическая по-
верхность.
10 июля
Коллектив ученых Крымской
астрофизической обсерватории
во главе с ее директором чле-
ном-корреспондентом АН СССР
А. Б. Северным получил на
вновь установленном зеркаль-
ном телескопе первые снимки
внегалактических туманностей.
Сочетание мощного рефлектора
с электронно-оптическим пре-
образователем дало возмож-
ность фотографировать далекие
звездные системы. Уже пер-
вые снимки, в частности
фотографии внегалактиче-
ской туманности «Мессие-52»,
находящейся от нас на расстоя-
нии порядка 10 миллионов
световых лет, убедили в том,
что новый телескоп поможет
советским астрономам решить
многие загадки вселенной.
14 ИЮЛЯ
В конференц-зале Главной
астрономической обсерватории
в Пулкове ученые выслушали
сообщение известного совет-
ского астронома профессора
И. А. Козырева. Докладчик
заявил, что в результате иссле-
дований и измерений ряда спек-
трограмм ему удалось обнару-
жить на Венере, помимо свече-
ния ионосферы, еще не извест-
ное до сих пор науке постоян-
ное свечение нижних слоев
атмосферы на ночной стороне
планеты. Облачный слой Вене-
ры постоянно светится с такой
же яркостью, с какой у нас
на Земле облака освещаются
полной Луной. По мнению
ученого, это явление объяс-
няется химическими процесса-
ми, происходящими при обра-
зовании формальдегида из угле-
кислого газа.
Продолжая исследование пла-
нет солнечной системы,
Н. А. Козырев в апреле 1962 го-
да сообщил о том, что, по его
наблюдениям, на Марсе суще-
ствует вода в виде льда и снега.
20 ИЮЛЯ
Работая в Киевском истори-
ческом музее, известный совет-
ский археолог академик
Б. А. Рыбаков закончил рас-
шифровку загадочных знаков
на славянском кувшине IV века.
О том, что дало науке это
открытие, Б. А. Рыбаков под-
робно рассказывает в своей
статье «Календарь древних
славян» .
Славянский кувшин IV века
с календарными знаками.
21 ИЮЛЯ
С мыса Канаверал (США)
запущена ракета с пилотом
Вирджилом Гриссомом на бор-
ту. Ракета поднялась по балли-
стической траектории на высоту
118 миль (около 188,8 кило-
метра) и через 16 минут опусти-
лась в Атлантическом океане.
Кабина о аппаратурой утону-
ла, пилот спасен вертолетом.
23 ИЮЛЯ
Сотрудник Гарвардской обсер-
ватории (США) С. А. Вильсон
открыл новую комету, полу-
чившую обозначение «1961 d».
Два дня спустя комету наблю-
дали сотрудники метеорологиче-
ской станции Хаджи Обегана
(Таджикистан).
1OG1
1OG1
НИИ
19G1
Новую комету было трудно
наблюдать, потому что она
появлялась только на рассвете,
в лучах утренней зари.
28 ИЮЛЯ
Впервые в истории астроно-
мической науки группа сотруд-
ников Бюраканской астрофи-
зической обсерватории Акаде-
мии наук Армении под руко-
водством академика В. А. Ам-
барцумяна открыла большое
скопление белых карликов—
Мощная аппаратура Бгора-
нанской астрофизической об-
серватории помогает ученым
раскрывать загадки космоса.
сверхплотных звезд, обладаю-
щих низкой светимостью и
сверхвысокой температурой.
Скопление обнаружено в созвез-
дии Лиры, на расстоянии почти
800 световых лет от Земли.
По своему возрасту оно пре-
восходит все другие известные
скопления нашей Галактики.
е
31 июля-
4 АВГУСТА
Митохондрии — „химические
фабрики" клетки — при уве-
личении в 40 тысяч раз.
В Стокгольме проходил
I Международный биофизиче-
ский конгресс, в работе кото-
рого приняло участие около
900 ученых из 82 стран
мира.
Конгресс обсудил самые раз-
нообразные проблемы биофизи-
ки и смежных с ней наук. При-
нято решение организовать
Международный союз по чис-
той и прикладной биофизике.
О том, как биофизика раскры-
вает тайны живого организма,
можно прочитать в статье
члена-корреспондента АН СССР
Г. М. Франка.
2 АВГУСТА
В Кишиневе Состоялось тор-
жественное открытие нового
научного учреждения — Акаде-
мии наук Молдавской ССР.
Отныне в СССР нет ни одной
союзной республики, которая
не имела бы своей академии
наук, а также университета.
6 АВГУСТА
В 9 часов по московскому
времени в Советском Союзе
с космодрома Байконур про-
изведен запуск космического
корабля-спутника «Восток-2».
На борту корабля находился
летчик-космонавт майор Гер-
ман Степанович Титов.
Минимальное удаление ко-
рабля-спутника от Земли 178
километров, максимальное —
257 километров, угол наклона
орбиты к экватору 64°56'.
Вес корабля-спутника «Восток-
2» (без учета веса последней
ступени ракеты-носителя)
4781 килограмм.
Космический корабль-спут-
ник «Восток-2», совершил бо-
лее 17 оборотов вокруг земного
шара в течение 25 час. 18 мин.
и пролетел свыше 700 тысяч
километров. В соответствии с
утвержденным полетным за-
данием посадка корабля-спут-
ника была произведена в за-
,7г тГ. С.
данном районе Советского Сою-
за, недалеко от исторического
места посадки корабля-спут-
ника « Восток-1».
Новый очерк Героя Совет-
ского Союза Г. С. Титова о его
полете см. в разделе «Вселен-
ная».
10-16 АВГУСТА
В Москве состоялся V Между-
народный биохимический кон-
гресс. В его работе приняло
участие около 5 тысяч ученых
из 57 стран мира. Главная
задача конгресса — всесторон-
не рассмотреть взаимосвязь
строения и функций молекул,
их групп и элементов живой
клетки. На конгрессе впервые
была высказана идея о спосо-
бах расшифровки кода наслед-
ственности. Подробнее об «этом
рассказано в статье академика
В. А. Энгельгардта «Биохи-
мический код».
29 АВГУСТА
В Атлантику отправилось
советское исследовательское
судно «Михаил Ломоносов».
Это одиннадцатая экспедиция
корабля науки. На его борту
16 лабораторий, в которых
работают 60 ученых.
30 АВГУСТА
Астрономы Пулковской об-
серватории провели непосред-
ственное измерение структуры
и распределения яркости ра-
дио га ла кт нкп «Лебедь-А».
Этот источник радиоизлучения,
самый мощный из внегалакти-
ческих, удален от Земли более
Ти тпв.
чем на полмиллиарда световых
лет.
Радиоастрономы определи-
ли координаты и установили
относительную мощность обеих
радиоизлучающих областей,
из которых состоит радиогалак-
тика «Лебедь-А».
Ь СЕНТЯБРЯ
В Зальцбурге открылась кон-
ференция по физике плазмы.
Здесь собралось 500 ученых,
представляющих 28 стран и
7 международных организаций.
На обсуждение конференции
представлено 476 докладов.
4-15 СЕНТЯБРЯ
В Киото (Япония) проходила
международная конференция по
космическим лучам. В ней уча-
ствовало более 200 ученых из
27 стран. На конференции под-
ведены итоги работ по косми-
ческому излучению во всем
мире за истекшие два года —
с предыдущей конференции
в Москве. Как и прежде, косми-
ческие лучи исследовались
в двух аспектах: изучались,
во-первых, связанные с ними
геофизические и астрофизиче-
ские явления, во-вторых, взаи-
модействие элементарных час-
тиц, входящих в состав косми-
ческих лучей и обладающих
высокой энергией, не доступ-
ной современным ускорителям.
По последним данным (март
1962 года), мощнейшие косми-
ческие частицы обладают энер-
гией свыше 100 триллионов
электроновольт. Такие части-
цы были обнаружены докто-
ром Масотоси Косиба и его сот-
рудниками (Чикагский универ-
ситет) по следам на фотопла-
стинках, поднятых в ноябре
1961 года на американском
воздушном шаре «Скатхук».
5-17 СЕНТЯБРЯ
В городе Стоу (США) про-
ходила VII Пагуошская конфе-
ренция ученых. Среди ее участ-
ников такие видные деятели
мировой науки, как академики
А. А. Благонравов, И. Е. Тамм,
А. В. Топчиев, Г. Наджаков
(Болгария), президент Аме-
риканской национальной акаде-
мии наук Д. Бронк, профессор
Ротблат (Англия) и другие.
Одним из основателей Па-
гуошского движения — движе-
ния ученых за мир, против
угрозы ядерной войны, против
использования достижений нау-
ки в военных целях — являет-
ся известный английский фило-
Г.НИ • I9GI • 1<М»1 • 19GI
соф и математик Бертран Рас-
сел. Мы публикуем впервые
переведенную на русский язык
главу из его книги «Есть ли
у человека будущее?» («Has
Man a Future?», Лондон, 1961),
которая посвящена идеям Па-
гуошского движения и путям
развития человечества.
6 СЕНТЯБРЯ
Эти пленочные теплицы,
где стекло заменено синте-
тическим покрытием,— один
из многих примеров того,
что дает наука сельскому
хозяйству.
В Тбилиси открылось научно-
техническое совещание, посвя-
щенное применению радиоэлек-
троники в сельском хозяйстве.
В работе совещания приняло
участие около 500 видных со-
ветских ученых и специалистов.
О некоторых интереснейших
путях применения электроники
и других достижений науки
для повышения урожаев вы
можете прочитать в статье
кандидата сельскохозяйствен-
ных наук И. Б. Ревута «Физика
и прогресс в земледелии».
13 СЕНТЯБРЯ
С мыса Канаверал (США)
запущена космическая ракета,
которая вывела на орбиту кап-
сулу с «механическим космо-
навтом» . Капсула совершила
один оборот вокруг Земли и
Фотоснимок заката, солнца,
сделанный американским
космонавтом ^ж, Гленном во
время его космического поле-
та.
опустилась на парашюте в Ат-
лантический океан в районе
Бермудских островов, где была
подобрана американским эсмин-
цем. Полет по орбите продол-
жался 1 час 46 мин. Вес капсу-
лы 2 тонны.
Это был один из этапов под-
готовки орбитального полета
первого американского космо-
навта Джона Гленна, который
состоялся 20 февраля 1962 года.
14 — 22 СЕНТЯБРЯ
В Софии состоялась VII
Международная конференция
по физике высоких энергий.
В ее работе участвовали уче-
ные из ГДР, Румынии, Венг-
рии, Чехословакии, Болгарии,
СССР, Польши и КНР. Боль-
шой интерес участников выз-
вало сообщение члена-коррес-
пондента АН СССР Д. И. Бло-
хинцева о взаимодействии пи-
мезонов с нуклонами при высо-
ких энергиях.
В нашей книге публикуется
статья Д. И. Блохинцева
об элементарных частицах,
где изложены основные по-
ложения софийского доклада.
28 (СЕНТЯБРЯ
К
В Комитете по делам изобре-
тений и открытий при Совете
Министров СССР состоялось
торжественное вручение группе
советских ученых дипломов
за исследования в биологии.
Пути влияния на пол потом-
ства живых организмов изу-
чает член-корреспондент АН
СССР Б. Л. Астауров. Его
работы приближают тот день,
когда человек сможет регулиро-
вать пол сельскохозяйственных
животных.
Исследования профессора
П. А. Генкеля и Е. 3. Окниной
открывают пути воспитания
морозоустойчивости у плодо-
вых растений и улучшения
сортности злаковых и других
культур.
Биологи Е. Л. Розенфельд
и И. С. Лукомская впервые
выделили новый устойчивый
фермент, который позволяет
получать вещества вполне оп-
ределенной структуры, заме-
няющие кровь.
Группе ученых во главе с
профессором Б. Н. Степаненко
удалось выделить из корней
растений препарат эремуран.
Этот препарат содержит в себе
маннозу — ценнейшую состав-
ную часть многих медицин-
ских препаратов.
5 ОКТЯБРЯ
В Болгарии закончено строи-
тельство и проведены испыта-
9ОКТЯБ Р Я
Первый в Болгарии научно-
исследовательский атомный
реактор.
ния первого в стране атомного
реактора. Все оборудование
реактора поставлено Советским
Союзом.
Атомный реактор в Салас-
пилсе (Латвийская ССР).
в Институте теоретической
и экспериментальной физики
Академии наук СССР запущен
новый ускоритель элементар-
ных частиц с жесткой фокуси-
ровкой. По номинальиой мощ-
ности — 7 миллиардов элек-
троновольт — он занимает чет-
вертое место в мире.
В тот же день близ Риги
вошел в строй первый в При-
балтике атомный реактор. Уче-
ные Латвии, Литвы, Эстонии
получили возможность прово-
дить у себя экспериментальные
исследования в области ядерной
физики.
10 ОКТЯБРЯ
В Комитете по делам изобре-
тений и открытий при Совете
Министров СССР состоялось
вручение дипломов за открытие
академику А. Л. Курсанову
и кандидату биологических
наук М. Н. Запраметову. Уче-
ными установлено неизвестное
ранее свойство органических
соединений — катехинов. Эти
вещества высокой биологиче-
ской активности, как оказалось,
укрепляют стенки кровеносных
капилляров и восстанавливают
нарушенную проницаемость
этих мельчайших сосудов.
Катехины, получаемые глав-
ным образом из листьев чая
в виде витаминов группы Р,
могут применяться для лечения
и профилактики различных
заболеваний.
17 ОКТЯБРЯ
Поднят государственный
флаг СССР над только что
открывшейся полярной стан-
цией «Северный полюс-10».
Полярники были высажены на
дрейфующий лед с атомохода
«Ленин» .
Атомоход „Ленин" в высоких широтах Арктики.
^ПРАВДА
"^Овгаи Паатвального Комитата
О ПРОГРАММЕ КОММУНИСТИЧЕСКОЙ партии
СОВЕТСКОГО СОЮЗА
резолюция ххн съезда кпсс
(Прии.та адамагаасиа II аатаСда 1«»| гада)
XXU съезд /Соммртпкти'мсхо* партии Советского Сотая, заслуигае
доклад товарища Н. С. Хрущева о Программе КПСС, рассмотрев проект
Программы, внесенный Центральным Комитетом, постановляет:
Принято Программу Коммунистической партии Соеетехот Союза.
ПРО ГРАММА
коммунистической ПАРТИИ советского союза
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ПЕРЕХОД ОТ КАПИТАЛИЗМА К КОММУНИЗМУ-
17—31 ОКТЯБРЯ 1 9 G 1 ГОД А
В МОСКВЕ ПРОХОДИЛ XXII СЪЕЗД КОММУНИСТИ-
ЧЕСКОЙ ПАРТИИ СОВЕТСКОГО СОЮЗА-СЪЕЗД НАУЧ-
НОГО КОММУНИЗМА.
СЪЕЗД ПРИНЯЛ НОВУЮ ПРОГРАММУ КПСС-ДОКУ-
МЕНТ, В КОТОРОМ СФОРМУЛИРОВАНЫ НАУЧНО ОБОС-
НОВАННЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ПОСТРОЕНИЯ В
СССР КОММУНИСТИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА.
ХХН СЪЕЗД КПСС УТВЕРДИЛ ТАКЖЕ УСТАВ КОМ-
МУНИСТИЧЕСКОЙ ПАРТИИ СОВЕТСКОГО СОЮЗА.
СВОИМИ МЫСЛЯМИ О ПУТЯХ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕ-
СТВА, О ЕГО СВЕТЛОМ БУДУЩЕМ, О РОЛИ НАУКИ ДЛЯ
СЧАСТЬЯ ЛЮДЕЙ НА ЗЕМЛЕ ДЕЛЯТСЯ В ЭТОЙ КНИГЕ
АКАДЕМИК Н. Н. СЕМЕНОВ И ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ
АН СССР ,Г. П. ФРАНЦОВ
1«JG1
1!>G1
1OG1
1 НОЯБРЯ
Опубликовано сообщение
о том, что ученые радиацион-
ной лаборатории Калифорний-
ского университета (США)
открыли новую элементарную
частицу, которую они назвали
омега-мезоном.
Частица электрически нейт-
ральна, имеет среднее время
жизни около 10~и секунды и
массу в 1540 раз большую, чем
масса электрона.
Представления современной
физики о мире элементарных
частиц подробно изложены
в специально для нашей книги
написанной статье знамени-
того немецкого ученого В. Гей-
зенберга.
5 НОЯБРЯ
Успешно завершен опыт не-
прерывного управления слож-
ным «химическим процессом на
расстоянии в течение 48 ча-
сов.
Электронная вычислительная
машина «Киев», находящаяся
в вычислительном центре АН
УССР, регулировала из сто-
лицы Украины работу агре-
гата на Славянском содовом
комбинате, в 630 километрах
от Киева.
Специальная цифровая уста-
новка, смонтированная в за-
водской диспетчерской, пе-
редавала по телетайпу в Киев
информацию о работе одной
из химических колонн, в кото-
рой протекает основной процесс
получения соды. Вычислитель-
ная машина, заменившая аппа-
ратчика, в поисках наиболее
выгодной технологии выпол-
нила свыше миллиарда опера-
ций. .
Она передавала команды по
проводам в Донбасс.
1 ДЕКАБРЯ
Первое Всесоюзное совеща-
ние по кибернетике состоялось
в Тбилиси.
8-9 ДЕКАБРЯ
Обратная сторона Луны,
впервые сфотографированная
советской автоматической
межпланетной станцией.
В Государственном астроно-
мическом институте имени
П. К. Штернберга проходило
Всесоюзное совещание астро-
номов по исследованию Луны,
Марса и Венеры. Оживленную
дискуссию вызвал доклад
В. С. Троицкого, посвященный
радионаблюдениям темпера-
туры Луны.
Группе астрономов при по-
мощи радиоволн удалось ис-
следовать поверхностный слой
Луны до глубины 1 мет-
ра. Установлено, что поверх-
ность Луны — не пылевая, а
представляет собой очень лег-
кую пористую массу. Опреде-
лено, что температура на по-
верхности Луны ночью минус
150°С, днем — плюс 115°С. На
глубине 0,5 метра темпера-
тура постоянная — минус 50°C.
Автоматическая камера,
опущенная с борта „Витя-
зя**, сфотографировала зага-
дочный след па дне океана.
10 ДЕКАБРЯ
В Стокгольме состоялась
ежегодная церемония вручения
Нобелевских премий за науч-
ные достижения.
Премии по физике вручены
немецкому ученому Рудоль-
фу Мёссбауэру за открытие
нового физического эффек-
та и американцу Роберту Гоф-
штадтеру — за его исследования
в Стэнфордском университете,
позволившие впервые экспери-
ментально получить сведения
о размерах ядерной частицы
протона.
Статья Р. Мёссбауэра, на-
писанная для нашего ежегод-
ника, публикуется в разделе
«Частицы».
Нобелевская премия в обла-
сти биологии вручена руково-
дителю лаборатории фотосин-
теза Калифорнийского уни-
верситета (США) Мелвину
Кэлвину.
Работы Кэлвина способ-
ствуют расшифровке фото-
синтеза и приближают вре-
мя, когда искусственный фо-
тосинтез будет осуществлен
вне растения.
23 ДЕКАБРЯ
Во Владивосток из своего
34-го рейса вернулось экспе-
диционное судно Академии
наук СССР «Витязь» .
Подведен итог двенадцати-
летним исследованиям Тихого
океана, начатым еще в 1949
году.
В результате 34-го рейса зна-
чительно уточнена картина
циркуляции вод океана. Опре-
делены высокие значения ско-
ростей—до 2,5 узла (4,6 км/час)
в глубинных струях.
Выполнены и другие важные
исследования по физической
океанологии, химии моря, био-
океанографии и так далее.
НАУКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО 1962
ДОСТУПНО
и точ н о
О ГЛАВНОМ
В МИРОВОЙ
НАУКЕ
Мстислав Всеволодович Келдыш,
Президент Академии наук СССР
Достижения науки производят полный переворот в жизни нашей
эпохи.
Овладение энергией атомного ядра, возможности реализации широ-
кого класса процессов управления, начало проникновения в космичес-
кое пространство - это далеко идущие по своим последствиям в буду-
щем завоевания науки.
Свойства атомного ядра все больше и больше используются для
мирной энергетики и в самых различных областях науки, техники, ме-
дицины.
Нельзя не упомянуть о той революции в науке и технике,которая
происходит в связи с объединением методов математики и электрони-
ки. Наиболее ярко это выразилось в создании за последние два деся-
тилетия быстродействующих электронных вычислительных машин,способ-
ных производить сотни тысяч операций в секунду. Благодаря этому
стали доступны столь сложные вычисления,которые раньше немыслимо
было произвести. Это создало совершенно новые возможности для при-
менения математических методов в естествознании и технике.Электрон-
ные машины открывают широкие возможности в автоматизации производ-
ства и управлении им, в управлении транспортом; открываются пер-
спективы их использования в управлении народным хозяйством и даже
в таких областях, как перевод с одного языка на другой.
Среди важнейших достижений науки и техники последнего времени
следует отметить создание антибиотиков, имеющих громадное значение
для медицины, и бурное развитие промышленности полимеров,позволя-
ющее получать все более разнообразные материалы. Мы являемся сви-
детелями крупнейших открытий в биологии, которая, используя мето-
ды физики и химии, начинает глубоко проникать в молекулярную при-
роду жизненных процессов и структуру живой материи.
Давно ли полет человека в космос казался неосуществимой меч-
той? Достижения советской науки и техники позволили нашим славным
соотечественникам Ю.А.Гагарину и Г.С.Титову в 1961 году открыть
пути в космические дали. Позднее, в 1962 году, полеты в' космос со-
вершили американские космонавты Д.Гленн и М.Карпентер.
А в августе 1962 года два славных сына нашей Родины - А.Г.Ни-
колаев и П.Р.Попович - первым групповым многодневным полетом вок-
руг Земли открыли новую страницу в завоевании космоса.
Пройдет время, и человек сможет свободно совершать путешествия
к другим планетам солнечной системы, а может быть, и далеко за ее
пределы. Сейчас трудно предугадать все, что принесет человечеству
проникновение в космос. Несомненно, что науке откроются многие за-
гадки вселенной. Мы встретимся с новыми явлениями природы. Многие
из процессов, происходящих на далеких небесных телах, будут вос-
произведены в земных условиях. Уже сейчас ученые работают над осу-
ществлением на Земле термоядерной реакции - самого могучего источ-
ника энергии. В природе эта реакция происходит в недрах Солнца и
звезд. Возможно, мы встретим на других планетах новые формы жизни,
и это не только поможет раскрыть загадки происхождения жизни на
Земле, но может иметь и далеко идущие практические применения.
Для нашего времени характерно, что научные достижения очень
быстро претворяются в жизнь.
В прошлом между научным открытием и его применением в практи-
ке проходили десятки и сотни лет. Например, со времени открытия
электрического тока до его первого практического использования
прошло почти полстолетия. С момента открытия деления ядер урана
до постройки первого ядерного реактора прошло немногим больше трех
лет. За четверть века далеко продвинулось изучение свойств атомно-
го ядра. Не так давно многие ученые считали невероятным овладение
внутриядерной энергией и ее использование. А теперь атомная энер-
гия властно вторгается в разнообразные области науки и техники. У
нас на глазах новые успехи физики приводят ко все более удивитель-
ным применениям электроники. В дальнейшем промежуток времени меж-
ду научным открытием и его практическим применением будет все бо-
лее сокращаться. Отчасти поэтому в наше время очень важно быстрее
и лучше знакомить самую широкую общественность с открытиями прин-
ципиального значения, с высокими достижениями науки.
Наука играет великую роль в прогрессе человечества. Потому ее
значение высоко поднято в Советской стране, которая строит самое
совершенное общество на Земле - коммунизм. В замечательном доку-
менте нашей эпохи - в новой Программе КПСС, программе построения
коммунистического общества, развитию науки и ее применениям отве-
дено очень большое место; наука теснейшим образом связывается с
движением человечества вперед.
Ежегодник “Наука и человечество", который будет выходить с
1962 года, предназначен для широкого круга читателей. Его задача -
освещать важнейшие достижения всей мировой науки за 1-2 истекших
года, показывать не только достижения науки, но и их социальное
значение. Ежегодник призван раскрывать могучую силу и многогран-
ность современной научной мысли, грандиозные перспективы использо-
вания новейших достижений науки для блага человечества. Одна из
важнейших задач ежегодника - вызывать интерес читателя к принципи-
альным вопросам, касающимся значения науки в нашу эпоху. Уже в
первом выпуске ежегодника рассказано о целом ряде крупнейших от-
крытий современности.
Авторы статей первого выпуска ежегодника - крупнейшие ученые,
специалисты в различных отраслях знаний. В книге помещено привет-
ствие Президента-исполнителя Всемирного Совета Мира Дж.Д.Бернала,
статьи Бертрана Рассела, профессоров В.Гейзенберга и Р.Л.Мёссбауэ-
ра, академиков В.А.Энгельгардта и Н.Н.Семенова, Президента Акаде-
мии медицинских наук СССР Н.Н.Блохина и других ученых о достижени-
ях науки и ее связи с жизнью.
Проблемам изучения космоса посвящен раздел "Вселенная” первого
выпуска ежегодника "Наука и человечество". В частности, здесь го-
ворится о некоторых научных результатах космических полетов Ю.А.
Гагарина и Г.С.Титова, публикуются их впечатления о полетах. В
других статьях освещаются итоги предварительного изучения планет
солнечной системы астрономическими и радиоастрономическими метода-
ми, современное состояние наших знаний о планете Венера.
Много интересного мы узнаем в области микроструктуры материи.
Изучение структуры атомного ядра, природы элементарных частиц и их
взаимодействий открывает далеко идущие перспективы в области новых
источников энергии. На этом пути открыт ряд важнейших свойств ма-
терии и явлений микромира, результаты изучения которых все шире
используются в различных областях науки, техники и медицины. В
разделе "Частицы" первого выпуска ежегодника помещены статьи, рас-
сказывающие о современном состоянии теории элементарных частиц и
показывающие, как применяются на практике, в частности для изуче-
ния структуры твердых тел,, вновь открытые физические явления.
Передовые ученые всех стран активно борются за использование
достижений науки для блага человечества, за всеобщий мир и прог-
ресс. Наука должна объединять ученых в их благородной борьбе за
мир, в их созидательном творчестве. Научные исследования должны
все больше преодолевать национальные границы.
Хочется выразить надежду, что издание ежегодника "Наука и че-
ловечество" послужит благо-родным целям мира и прогресса человечес-
тва
Джон Десмонд Бернал,
Президент-исполнитель
Всемирного Совета Мира
Я приветствую издание первого выпуска ежегодника “Наука и че-
ловечество'*. Я надеюсь, что эта книга поможет читателям, которых
она найдет во всех странах мира, осознать огромные гуманистичес-
кие возможности науки и понять природу тех сил,которые в настоящее
время препятствуют развитию и использованию человеческих знаний.
Чем скорее мы все убедимся в неограниченных возможностях нау-
ки творить добро, и не в каком-то далеком будущем, а сегодня и
завтра, тем скорее народы мира отвергнут ложный и губительный
путь, который ведет науку к войне и разрушению. Сейчас на военные
приготовления идет больше средств, чем тратят на жизнь сотни мил-
лионов людей, живущих в слаборазвитых странах мира. Если бы мы до-
бились полного и всеобщего разоружения, то это означало бы, что
никто в мире больше не будет голодать. А для самой науки это зна-
чило бы, что интенсивность научного поиска удвоится и утроится,
что в науку из всех стран устремится все больше и больше новых ис-
следователей, тех, кто из-за угнетения и реакции до сих пор пребы-
вает в невежестве. И эти новые силы пришли бы в науку в то самое
время, когда в каждой ее области, от ядерной физики до биологии,
делаются революционные открытия.
Я надеюсь, что объединенные силы общественного мнения,которое
сейчас убеждается в достижениях науки и образования в социалисти-
ческих странах, и прежде всего в Советском Союзе, потребуют, что-
бы все силы науки во всем мире были направлены не на разрушение и
войну, а на созидание и мир.
1962
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
1а. В. ТОПЧИЕВ.1
академик
(председатель)
А. И. БЕРГ,
академик
(заместитель председателя)
Г. И. АЙДИНОВ,
писатель
В. В. БЕЛОУСОВ,
ч л е н-к орреспондент
Академии наук СССР
Н. Н. БЛОХИН,
действительный член
Академии медицинских
наук СССР
Д. И. БЛОХИНЦЕВ,
ч л е н-к орреспондент
Академии наук СССР
И. П. ГЕРАСИМОВ,
академик
Б. В. ГНЕДЕНКО,
академик
Академии наук УССР
И. А. ЕФРЕМОВ,
профессор
В. Н. 3 А Й Ч И К О В,
общественный деятель
М. В. К Е Л Д Ы Ш,
академик
В. В. КОРТУНОВ,
общественный деятель
А. С. МОНИН,
общественный деятель
А. Н. НЕСМЕЯНОВ,
а кадемик
В. В. П АРИН,
действительный член
Академии медицинских
наук СССР
П. А. РЕБИНДЕР,
академик
Н. Н. СЕМЕНОВ,
академик
В. А. ФОК,
академик
Г. П. ФРАНЦОВ,
ч л е н-к орреспондент
Академии наук СССР
В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ,
академик
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР
В. Р. КЕЛЕР
НАУКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО-1962
мире ми ого сил великих,
Но сильнее человека
Нет в природе ничего
СОФОКЛ
СЕМЕНОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
(р. 1896) — физик и физико-
химик, академик, директор Ин-
ститута химической физики
АН СССР, академик-секретарь
Отделения химических наук
АН СССР, член Лондонского
королевского общества.
Родился в Саратове в семье
служащего. В 1917 окончил
Петроградский университет.
Семенову было 24 года, когда
его назначили заведующим ла-
бораторией электронных явле-
ний Физико-технического ин-
ститута в Ленинграде. В 1931
переходит в Институт химиче-
ской физики АН СССР. К «тому
времени Н. Н. Семенов был уже
профессором (с 1928), а год
спустя его избирают академи-
ком.
В 1934 выходит первое изда-
ние знаменитой впоследствии
монографии Семенова «Цеп-
ные реакции». Годом позже
монографию перепечатывают
в Англии. В 1941 Н.Н. Семе-
нов за работы по теории цеп-
ных реакций удостаивается
Государственной премии, а в
1956 ему (и англичанину Хин-
шельвуду) присуждается Нобе-
левская премия.
Н. Н. Семенов — крупный
общественный деятель. С 1960
он председатель правления Все-
союзного общества по распро-
странению политических и
научных знаний.
ГУМАНИЗМ
НАУКИ
Избавить всех людей от тяжелого физического труда, а
также от труда однообразного, монотонного, не требующе-
го работы мысли; сделать так, чтобы все были обеспечены
пищей, одеждой, жильем, то есть сделать всех людей
подлинно свободными, приобщить их в меру способно-
стей к радостям творчества, к наслаждению культурны-
ми, духовными ценностями, — не есть ли это основная
гуманистическая идея, близкая всем честным людям?
Современная наука и техника открывают все новые ве-
ликие перспективы для того, чтобы полностью материаль-
но обеспечить всех людей в меру их разумных потребно-
стей. И будь на всем земном шаре социальный строй, при
котором власть принадлежит подлинным творцам матери-
альных ценностей — трудящимся, человечество уже се-
годня могло бы жить вполне обеспеченно и пользоваться
всеми благами цивилизации.
Решение каких основных научных и технико-экономи-
ческих проблем определяет в первую очередь благосостоя-
ние людей?
Основное значение для уровня промышленности, сель-
ского хозяйства, быта людей имеет энерговооруженность,
особенно количество электроэнергии. Сейчас в среднем
по всему миру на одного человека приходится всего около
0,1 установленного киловатта. Это очень мало. При такой
электровооруженности тяжелый физический труд человека
неизбежен, особенно в слаборазвитых в экономическом от-
ношении странах.
Несомненно, однако, что природные ресурсы позволяют
во много раз поднять эту величину. Примером тому может
служить Советский Союз, увеличивший за годы своего
существования количество вырабатываемой электроэнер-
гии в 160 с лишним раз.
Если бы выработка электроэнергии во всех странах
мира возрастала такими же темпами, как сейчас в СССР,
то можно было бы к 2000 году более чем в 50 раз увели-
чить количество производимой электроэнергии.
Выработка электроэнергии может быть увеличена за
счет повышения КПД электростанций и путем раскры-
тия новых источников энергии.
Намечается много путей повышения КПД электростанций. В частности, очень большие перспек-
тивы в этом отношении обещает топливный элемент, работающий на нефтяном и угольном сырье,—
здесь коэффициент преобразования химической энергии топлива в электрическую может прибли-
жаться к 100 процентам. Кроме того, топливный элемент может работать автономно и, таким об-
разом, в высшей степени пригоден для электрификации транспорта, сельскохозяйственных и строи-,
тельных машин.
Запасы ископаемого топлива выявлены еще не полностью.
И все же современные источники энергии — запасы угля и нефти, залежи урана и тория — не
беспредельны. Поэтому, естественно, встает вопрос о новых источниках энергии.
Ни с чем не сравнимые возможности открылись бы перед человечеством, если бы удалось осущест-
вить управляемую термоядерную реакцию. Это казалось невозможным — при такой реакции выде-
ляются громадные количества тепла, и температура зоны реакции достигает сотен миллионов граду-
сов. Само собой разумеется, что стенки «термоядерной топки» мгновенно превратятся в пар.
Физики (насколько я знаю, первыми это сделали советские физики) выдвинули принцип магнит-
ной изоляции, уменьшающей теплопередачу к стенкам и делающей процесс осуществимым. Мощным
импульсом тока удалось на мгновение нагреть вещество до температур, недостаточных для начала
термоядерной реакции, но позволяющих уже проверить основные принципы магнитной изоляции.
Однако в настоящее время вопрос об осуществлении непрерывной регулируемой термоядерной реакции
еще далек от решения. Здесь нужны дополнительные новые идеи. Когда эта важная проблема
будет решена — завтра или через много лет, точно сказать сейчас нельзя, но я думаю, что это про-
изойдет еще в XX веке.
Какие следствия повлечет за собой освоение термоядерной реакции?
При термоядерных процессах энергия выделяется за счет превращения легких ядер, в основном
ядер дейтерия (тяжелого изотопа водорода), в более устойчивые ядра гелия. Превращение одного
грамма дейтерия даст примерно в 10 миллионов раз больше энергии, чем сгорание грамма угля.
Дейтерий содержится в обыкновенной воде в количестве —45b00 от ее веса и может быть из-
влечен вполне разработанными способами. Таким образом, в одном литре простой воды потенциально
содержится энергия, равная теплоте сгорания 160 килограммов угля, а в кубе воды со стороной в
230 метров — ресурсы, энергетически эквивалентные всей мировой ежегодной добыче угля.
Современная технология зачастую требует высоких температур. Существующие их источники
и дороги, и недостаточно эффективны. Дело существенно изменится, когда будет освоена управляемая
термоядерная реакция. Наряду с электроэнергией будут получаться в качестве «отходов производства»
очень высокие температуры. Все вещества при этих температурах будут разлагаться на атомы, нахо-
дящиеся в газообразном состоянии. Быстрое охлаждение таких химических систем может приводить
к образованию разнообразных соединений. В частности, получение этим путем из воздуха окислов
азота для удобрений, вероятно, будет наиболее дешевым способом фиксации азота воздуха.
Здесь уместно заметить также, что электроэнергия, полученная при термоядерной реакции, будет
очень дешева и доступна. Это приведет к коренному перевороту в химической и металлургической
промышленности. Их основой станут электрохимические процессы получения неорганических и орга-
нических продуктов, процессы в электроразряде и под действием проникающего излучения, а также
электротермия.
Есть ли предел для повышения общей мощности электростанций, если термоядерная энергия станет
доступной?
Я думаю, что такой предел существует. Определяется он перегревом поверхности Земли и атмосферы
в результате выделения тепла при термоядерных реакциях. Когда выделяющееся от термоядерных
котлов тепло составит 10 процентов от солнечной энергии, падающей на Землю, средняя температура
на Земле повысится, по-видимому, на 7 градусов. Это, вероятно, вызовет бурное таяние снегов Арк-
тики и Антарктики, может грозить всемирным потопом и другими неприятными последствиями.
Поэтому вряд ли добыча термоядерной энергии будет превышать 5 процентов от солнечной энергии.
Но и это означает, что электроэнергии можно будет получить в 12 500 раз больше, чем сейчас.
Тогда при населении, даже в 10 раз большем, чем теперь, на человека придется по 125 установленных
киловатт — в 1250 раз больше, чем в настоящее время.
Впрочем, здесь нужно сказать, что сейчас электроэнергия составляет лишь около 5 процентов от
общего количества энергии, получаемой человеком. Поэтому при указанном максимальном использо-
вании энергии термоядерной реакции общее потребление энергии на душу населения увеличится
не в 1250, а примерно в 60 раз. Однако и эта цифра колоссальна, особенно если учесть несравненно
большую ценность электрической энергии по сравнению с тепловой.
Таким образом, энергетические ресурсы будут достаточными для полного благоденствия челове-
чества даже при увеличении населения во много десятков раз.
Столь же грандиозные перспективы откроются перед человечеством, если мы научимся превращать
солнечную энергию в электрическую с КПД, несколько большим, чем тот, который имеет место в расте-
ниях. Солнце ежесекундно посылает на Землю 4-1013 (то есть 40 триллионов) больших калорий. Боль-
шая часть этой энергии, правда, рассеивается и отчасти поглощается атмосферой. До поверхности
доходит около 40—50 процентов. Если бы всю эту энергию превратить в электрическую с КПД, ска-
жем, 20 процентов, то мы получили бы больше электроэнергии, чем от предельного использования
термоядерной энергии. Правда, это практически невозможно, ибо тогда пришлось бы всю поверх-
ность суши и воды покрыть фотоэлементами или кассетами со светочувствительной жидкостью.
Однако и десятой доли солнечной энергии было бы достаточно, чтобы полностью обеспечить электро-
энергией население, в десятки раз превышающее современное. Это второй грандиозный потен-
циальный источник энергии.
Конечно, кроме больших технических трудностей, решение задачи потребует значительной научной
работы. Надо разработать такие энергетические катализаторы, которые позволили бы с достаточно
большим КПД превращать солнечную энергию в химическую энергию продуктов реакции. Я думаю,
что задача эта при организованной научной работе окажется разрешимой.
Есть еще один, третий по счету, грандиозный перспективный источник энергии — это подземное
тепло магмы. Здесь нет принципиальных научных вопросов, однако технические трудности исполь-
зования этого источника энергии, вероятно, очень велики.
Итак, мы видим, что, помимо угля, нефти, урана и тория, есть значительно более мощные, прак-
тически неисчерпаемые источники энергии, овладев которыми, мы сможем полностью обеспечить
потребности все увеличивающегося населения земного шара в электроэнергии.
Для обеспечения людей жильем, домашней утварью, одеждой, для строительства ферм, оранжерей,
парников, для устройства водоснабжения, канализации, орошения, для строительства и оборудова-
ния заводов, электростанций, транспорта и так далее нужно много разнообразных материалов. При-
менение термоядерной или солнечной энергии создаст основу для получения материалов в неограни-
ченном количестве. Широкое использование электролиза и электротермии изменит лицо современ-
ной металлургии. Алюминий приобретет большее значение, чем железо. Вероятно, удастся широко
ввести в сферу практического применения бор и другие распространенные материалы.
Огромное применение получат, сплавы большой прочности, жароустойчивости и коррозионной
стойкости. Ассортимент неорганических строительных материалов необычайно расширится. Увели-
чится и коренным образом преобразится производство цемента и бетона; устроенный в любом месте
карьер будет давать полноценный строительный материал.
Однако наиболее характерными материалами будущего станут новые продукты органического
синтеза — полимеры: пластмассы, синтетическое волокно, каучуки, мех и тому подобное. Несом-
ненно, что еще в этом столетии материалы, созданные химией за последние десятки лет, станут
доминирующими и в промышленности, и в строительстве, и в быту. Синтетические полимеры вытес-
нят природные полимерные материалы и сделают излишним культивирование таких растений, как
хлопок и лен. Кроме того, они в значительной мере заменят металлы, будучи столь же прочными,
более коррозионно устойчивыми, более легко обрабатываемыми, а в дальнейшем, быть может, и более
жаропрочными. Поистине переворот произойдет в технике, если наука откроет методы получения
обладающих нужными механическими свойствами неорганических полимеров, для производства кото-
рых сырьевые ресурсы неисчерпаемы.
Масштабы производства органических полимерных материалов определяются источниками
сырья—нефти, природного газа, а также угля, древесины и так далее. В настоящее время нефть
тратится в основном на производство топлива, особенно для наземного, воздушного и водного
транспорта, и в меньшей степени—для тепловых электростанций и на отопление.
Если в результате использования термоядерной и солнечной энергии ресурсы электроэнергии
будут достаточно велики, то все эти направления расхода нефти могут быть сокращены до ми-
нимума. В этом случае ее можно было бы использовать в основном именно как сырье для из-
готовления синтетических полимерных материалов.
Особо важное значение уже сейчас приобретает проблема резкого повышения коррозионной устой-
чивости материалов и, следовательно, удлинения срока жизни изделий. Не менее важна и проблема
повторного использования материалов. Использованные в изделиях материалы — это источники
богатых отвалов, из которых можно с небольшими затратами вновь производить исходный материал.
Наконец, быть может, удастся увеличить в десятки раз прочность материалов и, следовательно,
резко уменьшить их расход. Дело в том, что фактическая прочность современных материалов несрав-
ненно меньше теоретической, если исходить из известных нам химических сил между атомами. Перед
наукой стоит важнейшая задача — точно выяснить причины этого расхождения и методы его ликви-
дации. В этом направлении сделаны лишь первые шаги.
Колоссальные возможности экономии труда человека возникают в результате развития телемеха-
ники, электроники, автоматизации производственных процессов. Автоматические устройства уже
в недалеком будущем обещают революционизировать производство. Их датчики — чувствительные
элементы — в состоянии определять температуру, давление, твердость, состав вещества и десятки,
сотни других свойств и информировать об их изменении управляющие электронные схемы.
Центральным звеном этих схем до сравнительно недавнего времени была электронная радиолампа.
За последние годы мы стали свидетелями революции в области электронной техники, которую совер-
шают полупроводники — маленькие неорганические кристаллы или пленки, заменяющие электрон-
ную лампу. Здесь движение заряженных частиц происходит не в вакууме, а в кристаллической решетке
твердого тела. Полупроводники дают возможность резко уменьшить размеры аппаратуры и в ряде
случаев сделать ее более надежной. Не исключено, что некоторые новые возможности для электрон-
ной техники откроют и органические, полимерные материалы. Практические успехи в этой области,
по-видимому, пока скромны, но многие ученые в разных странах занимаются этим вопросом.
Еще одну революцию в области автоматизации и связи обещает осуществить недавно возникшая
отрасль — квантовая радиофизика и радиоэлектроника. Она основана на существовании особого типа
излучения — так называемого индуцированного излучения. Возможность его предсказал еще в 1917
году А. Эйнштейн. Индуцированное излучение состоит в испускании кванта возбужденной частицей
в результате «удара» о нее аналогичного кванта. При этом кванты могут излучаться веществом
нарастающей цепной лавиной.
В течение десятков лет исследователи проходили мимо возможностей, которые открывает реализа-
ция такого процесса. На пороге открытия уже давно стояли советские ученые, указавшие еще в 1940—
1941 годах на возможность усиления света за счет индуцированного излучения. Однако настоящий
переворот в этой области совершился лишь в начале 50-х годов, когда одновременно в СССР, США
и Канаде был выдвинут новый принцип генерации и усиления излучения, основанный на индуциро-
ванном излучении. Грубо говоря, если создать систему, где возбужденных частиц больше, чем
частиц, в которые они превращаются, испуская квант, и где имеется возможность заставить
испущенный квант долго «бегать» по веществу, то мы и получим желаемый цепной процесс
излучения.
Перспективы квантовой радиофизики поистине огромны. Достаточно указать на такие ее примене-
ния, как создание «атомных» часов, «уходящих» не более чем на секунды за сотни и тысячи лет;
увеличение числа возможных каналов связи в тысячи раз; прием радиоизлучения из отдаденнейших
уголков вселенной.
Особенно поражают воображение световые пучки, которые удается получить с помощью оптиче-
ских квантовых генераторов. Эти пучки могут быть сконцентрированы на столь малой площади, что
создается световое давление в миллионы атмосфер. В принципе уже сейчас можно было бы установить
с помощью таких пучков света связь с объектами, находящимися от нас на расстоянии ц несколько
световых лет.
Особо важные перспективы открывает перед человечеством быстрое развитие математической логи-
ки и использование электронных счетных машин. Если машины, производящие механическую работу,
избавляют человека от тяжелого физического труда, то электронно-вычислительные машины при-
званы освободить его от таких видов умственного труда, которые не требуют творческой мысли и но-
сят в значительной мере автоматический характер. Сюда относятся, например, управление автомати-
ческими линиями производства, движением транспорта, многие виды канцелярской работы.
Счетные машины ближайшего будущего смогут давать информацию по огромному количеству
вопросов, и притом информацию систематизированную и частично проанализированную. Именно
непрерывное увеличение объема научного материала в результате бурного развития науки затрудняет
широкое, обобщающее научное творчество, усложняет всестороннее рассмотрение явлений, превра-
щая ученых в очень узких специалистов. Электронные машины призваны снять, это противоречие
и позволить человеку в гораздо большей, чем сейчас, степени сосредоточить^ свои умственные силы
на собственно творческом процессе.
Важнейшей проблемой при создании новых электронно-вычислительных машин является увеличе-
ние объема информации, которую могла бы перерабатывать такая машина, сохраняя разумные раз-
меры. В решении этой задачи уже сыграли большую роль полупроводники. Сейчас ожидают серьез-
ного успеха от применения и в этой области квантовой радиоэлектроники, методами которой можно
перерабатывать и передавать огромные потоки информации.
Все расширяющаяся автоматизация производственных процессов в условиях коммунистической
организации общества резко изменит характер трудовой деятельности человека. Рабочий день на
производстве сможет быть сокращен, скажем, до 3—4 часов, что даст необходимый досуг для разно-
образной, прежде всего творческой, деятельности, а также для отдыха, спорта.
Одна из величайших проблем благосостояния людей — это проблема питания. Весьма значитель-
ная часть человечества сейчас недоедает, и есть места, где голод частый гость. Между тем уже одно
улучшение методов обработки, удобрения и ирригации имеющихся пахотных земель до наиболее
высокого современного уровня позволило бы обеспечить высококачественное и абсолютно достаточное
питание не только всему современному населению земного шара, но, по-видимому, и много большему.
В настоящее время при высокой агротехнике, механизации и при достаточном количестве влаги
получают урожаи порядка 15 тонн сухого вещества на гектар. Из них примерно 40 процентов, то есть
6 тонн, может быть непосредственно использовано в пищу человеком. Если же посевы предназначены
на корм скоту, то используются все 15 тонн. Однако из них лишь небольшая часть, а именно около
10 процентов, может быть получена от сельскохозяйственных животных в виде мяса, молока, масла,
сала, яиц (в расчете на сухой вес).
Нормальный рацион человека составляет в день примерно 1 килограмм сухого веса пищи, причем
растительная пища должна составлять около 75 процентов, а животная—25 процентов. Для полноцен-
ного питания 3 миллиардов людей при указанных выше урожаях потребовалось бы всего 130 миллио-
нов гектаров под культуры, потребляемые человеком, и 180 миллионов гектаров под кормовые, а всего
2,2 процента площади земной суши (не считая Антарктиды). Это в 4—4,5 раза меньше, чем сейчас
занято под сельскохозяйственными угодьями. К тому же в среднем человек сейчас питается много
хуже, чем по указанной норме. Следовательно, средняя урожайность сейчас во много раз ниже возмож-
ной. Уже существующие угодья могли бы прокормить население по крайней мере в 5 раз большее,
чем сейчас. Но я не вижу причин, почему мы не сможем в будущем освоить, например, до 30 процен-
тов суши под посевы.
В этой связи стоит рассмотреть вопрос о предельно возможных урожаях. КПД фотосинтеза по отно-
шению к общей падающей на Землю солнечной радиации составляет около 10 процентов. Зная среднее
количество падающей на каждый гектар за время вегетационного периода энергии, можно подсчитать
максимально возможную урожайность с гектара. Она оказывается примерно в 5—6 раз больше, чем
указанные 15 тонн сухого вещества. Таким образом, при должной организации сельского хозяйства
можно обеспечить полноценное питание населения, в десятки раз большего, чем сейчас.
Какие же главные, решающие, глубоко принципиальные проблемы науки стоят сейчас перед
нами? Я вижу две такие проблемы.
Одна — из области физики — создание теории элементарных частиц и теории поля. Это касается
едва ли не самой важной из тайн природы, определяющей основы мироздания. Я думаю, что огром-
ную роль в изучении и решении этого вопроса будут играть эксперименты в космосе.
Вторая главная задача лежит в области химии и биологии. Это — познание молекулярно-физико-
химических основ процессов, происходящих в живых организмах. За последние годы в эту отрасль
биохимии и биологии устремилось множество квалифицированных физиков и химиков. Были достиг-
нуты большие успехи, которые, однако, надо считать пока лишь расчисткой входа в эту огромную
и мощную область.
Мы довольно много узнали о молекулярном строении важнейших биополимерных веществ, состав-
ляющих основу организма, — таких, как белки, нуклеиновые кислоты. Мы кое-что узнали о работе
и строении ферментов, хлоро пластов. За последнее время мы сильно продвинулись вперед в понимании
природы наследственности, механизма репродукции и белкового синтеза в организме. Недавние работы
в этой области привели к расшифровке кода, в соответствии с которым строится молекула белка.
Мы знаем некоторые факты из области работы мозга и нервов.
Но если серьезно говорить, мы пока лишь начали фиксировать строение и стадии процессов, а само-
го главного — их химического механизма — мы еще не понимаем. А это и есть главная задача.
Мы знаем, например, что некоторые химические вещества оказывают необычайно сильное мутацион-
ное воздействие на организмы. Начало этим работам было положено советскими учсными. После обра-
ботки такими веществами семян вырастающие из них растения обладают многими новыми свойствами
и даже по внешнему виду резко отличаются от материнского растения и между собой. При этом среди
множества изменений всегда находятся такие, которые могут оказаться полезными. В противопо-
ложность действию рентгеновских лучей никакого разрушения организмов практически не проис-
ходит. Но каков химический механизм этого воздействия, мы себе даже не представляем. А между тем
если бы его узнать, то такой метод воздействия стал бы основным для селекции и гораздо более ши-
роким, чем ее обычные методы.
Зная химические механизмы отдельных биологических процессов, можно было бы рационально выби-
рать сильные и специфически действующие вещества для сельского хозяйства, а также для медицины.
Несомненно, что лишь на этом пути лежат перспективы лечения рака и сердечно-сосудистых заболе-
ваний, обеспечения здоровой старости и долголетия.
Но есть в этой области исследований и другая сторона. Выясняя механизм различных процес-
сов в живых организмах, можно учиться у природы новым физико-химическим принципам и ис-
пользовать их для создания совсем новых типов химических материалов, технологических процессов
и машин. Конечно, было бы совершенной утопией пытаться копировать эти процессы, но можно
их моделировать. Ведь изучение механики полета птицы привело к созданию крыла самолета,
к появлению авиации.
Ферменты живых организмов обладают замечательными свойствами, которые отличают их от
самых лучших катализаторов, применяемых в химии. Это прежде всего их поразительная активность
и специфичность. Они заставляют даже самые инертные вещества реагировать при обычных темпера-
турах и давлениях. Так, с помощью ферментов некоторые бактерии легко усваивают атмосферный
азот, в то время как на искусственных катализаторах образование аммиака из азота и водорода про-
исходит лишь при высоких температурах и давлениях.
В процессе эволюции живые организмы по необходимости научились быть очень экономными
и используют ничтожные дозы катализаторов для переработки большого количества «сырья» .
Наконец, важнейшей особенностью каталитических систем живых организмов является то,
что с их помощью создаются сложнейшие полимерные молекулы строго определенного состава
и структуры.
Исследуя механизм действия ферментов, быть может, удастся синтезировать катализаторы гораздо
более простые, несколько менее специфичные, но зато и гораздо более мощные, чем ферменты.
Это произвело бы переворот в химической промышленности.
Изучение механизма действия хлоропластов, быть может, позволит разработать катализаторы для
фотохимического использования солнечной энергии и преобразования ее в электрическую. Познание
механизма действия мышц позволит создать совершенно новые машины, работающие по принципу
мышечного сокращения. Исследование механизма нервного возбуждения и работы мозговых клеток
даст возможность построить малогабаритные счетно-решающие устройства. Знание механизма
действия клубеньковых бактерий поможет создать эффективные катализаторы связывания атмосфер-
ного азота. Пока все это —фантазия, но сколько фантазий уже превратилось в реальность с раз-
витием пауки!
Уже сейчас развитие химии катализаторов подтверждает возможность создания систем, близких
к ферментам. Так, действие недавно открытых комплексных катализаторов полимеризации уже
в какой-то степени напоминает действие ферментов. С их помощью полимеризация этилена, про-
пилена и других веществ идет при атмосферном давлении и комнатной температуре, что раньше
было невозможно.
Некоторые из этих катализаторов по эффективности действия напоминают микроэлементы. Так,
в некоторых системах, содержащих ванадий, ничтожное количество этого элемента позволяет полу-
чить большое количество полимера (до тонны на грамм ванадия). Отметим, кстати, что в комплексных
катализаторах используются соединения тех же самых элементов, что и в биокатализе.
Но, пожалуй, самой важной особенностью катализаторов полимеризации является то, что они
способны образовывать полимеры с особым пространственным расположением мономерных звеньев
(так называемые стереоспецифические полимеры), обладающие особенно ценными свойствами» Ката-
лизаторы действуют как матрицы, на которых реагирующие молекулы мономеров укладываются
только вполне определенным образом. Это свойство катализаторов, хотя еще далеко не в полной мере,
напоминает свойства ферментов, синтезирующих упорядоченные молекулы белков»
Возможности, открытые перед наукой и техникой, поистине необычайны, и я, конечно, привел здесь
очень небольшое число из стоящих перед нами перспективных задач»
Удовлетворение материальных потребностей само по себе еще недостаточно для счастливой жизни
людей» Человек по природе своей не только потребитель, но и творец материальных и духовных ценно-
стей. Потребность в творческой деятельности—не только одна из самых благородных, но и одна из
самых первичных, глубоких и неискоренимых потребностей человека. Творческая деятельность в боль-
шом или малом — в сущности, главное и непременное условие подлинного счастья каждого человека,
достойного этого имени.
Наша величайшая задача — приобщить к разнообразной творческой деятельности широчайшие
массы людей»
Некоторые, быть может, не согласятся с тем пониманием счастья, о котором я говорю» Конечно,
многие люди сегодня видят счастье не в активной творческой деятельности, а в том, чтобы, отойдя
от дел или после рабочего дня, предаваться иным радостям жизни — тихим или, наоборот, бурным.
Но я лично твердо убежден, что подобное понимание счастья происходит или от духовной бедности
и опустошенности личности, или из-за отсутствия общественных условий, которые обеспечивали бы
выявление и развитие творческих стремлений и способностей, потенциально существующих в каждом
нормальном человеке» Одним словом, для того чтобы каждый человек мог проявить свои творческие
силы и получить от этого наслаждение, необходим определенный уровень знаний, эстетических вкусов,
наконец, морали, нравственного отношения к обществу и к самому себе» А для этого нужны такие
экономические и социальные условия, которые обеспечивали бы возможность для всестороннего
развитие и творческой деятельности всех людей.
При социализме забота о каждом человеке, об удовлетворении его материальных и культур-
ных потребностей, о максимальном развитии его творческого потенциала является главной
целью общества»
Следует иметь в виду, что не только материальное благосостояние определяет возможности духов-
ного, творческого развития масс, но и, наоборот, творческая деятельность масс, в свою очередь,
в решающей степени определяет материальный прогресс общества»
В настоящее время перед нашим народом стоит задача воспитать нового человека коммунистиче-
ского общества, превратить каждого человека во всесторонне развитую личность, способную к инди-
видуальной творческой деятельности, личность глубоко сознательную, вдохновленную гуманистиче-
скими ИДвЯМ1Гт
Основным звеном в создании материально-технической базы коммунизма является автоматизация.
На Западе есть немало людей, которые считают, что технический прогресс, особенно в эпоху массо-
вой автоматизации, приводит к дегуманизации труда, к опустошению и даже вырождению челове-
ческой личности. Для капиталистических стран это верно. Еще в прошлом веке Маркс отмечал, что
труд наемного рабочего на капиталистическом предприятии утрачивает творческие элементы, которые
безусловно были присущи труду ремесленников в феодальном обществе.
У нас, в социалистическом обществе, мы ищем и находим решение этой проблемы, хотя оконча-
тельно она будет решена лишь па высшей, коммунистической фазе. Во-первых, автоматизация про-
изводства у нас приводит не к безработице, а к облегчению труда и увеличению досуга рабочих. Во-
вторых, сам труд и досуг все более насыщаются творческим и потому гуманистическим содер-
жанием, главным образом в результате широкой, многообразной и творческой самодеятельности масс.
Надо сказать, что в наши дни индивидуальное творчество органически связано с коллективом. Я
хотел бы пояснить это на примере научного творчества в области естествознания. В ходе бурного раз-
вития естествознания, при огромном увеличении числа научных работников, столь типичном для
последних десятилетий, характер научного творчества меняется на глазах. Теперь талант выдающе-
гося ученого проявляется только через коллектив, с ним связанный, через школу, им созданную, через
производственников, воплощающих в жизнь его теории, то есть через творческую деятельность мно-
гих и многих людей. Вне большого коллектива соратников, помощников и последователей современ-
ный деятель науки рискует оказаться совершенно бесплодным, как бы ни была велика его индиви-
дуальная одаренность.
Возрастание роли научных коллективов мы наблюдаем и в капиталистическом обществе. Однако,
если там объединение ученых в коллективы связано с интересами господствующего класса, которому
служит наука, то в условиях социалистического общества это продиктовано иными причинами.
Прежде всего — законами нашего общественного и экономического развития, необходимостью
решения научных задач в масштабах всей страны, самим призванием науки служить подъему мате-
риального благосостояния народа.
Социализм несет с собой все более широкое участие народных масс в научно-техническом творче-
стве, создание коллективов, объединяющих специалистов п шпрокие слои трудящихся. Научно-тех-
ническая самодеятельность рабочих (движение рационализаторов производства, рабочее изобрета-
тельство, соревнование за звание коллективов коммунистического труда) приобрела у нас за послед-
нее время поистине массовые масштабы. Наряду с дипломированными инженерами и учеными у нас
творцами новой техники во все возрастающей степени становятся передовые рабочие — новаторы
производства.
В СССР уже давно существуют заводские научно-технические общества, в которые объединяются
инженеры и рабочие. В последнее время появились новые формы научно-технической самодеятельно-
сти рабочих-исследователей, проводящих в свободное время по собственной инициативе и согласно
собственным творческим идеям проектные и исследовательские работы в цехах, заводских лабора-
ториях, конструкторских бюро. Общественные организации рабочих, которые имеют у нас шпрокие
права контроля пад деятельностью администрации, активно участвуют в выработке технической
политики предприятия. Все больше повышается обще-
образовательный уровень, особенно молодых рабочих. Со-
здается новый тип организации, объединяющей крупный
завод и высшее техническое заведение (завод-втуз).
Существуют и другие массовые формы получения знаний
рабочими и колхозниками. Прежде всего это лекционная
деятельность Общества по распространению политических
и научных знаний. Это Общество объединяет более мил-
лиона лекторов из числа интеллигенции, передовых рабо-
чих и колхозников, которые ежегодно бесплатно читают
около 10 миллионов лекций во всех уголках нашей страны.
Можно сказать, что труд наших рабочих и крестьян с
каждым годом все более наполняется духовным содержа-
нием и превращается в труд осмысленный и творческий.
Именно на путях широкого развития народного образо-
вания и многообразной массовой самодеятельности в ра-
бочих, колхозных коллективах и создаются постепенно ус-
ловия для реализации одного из самых гуманистических
чаяний человечества — превращения каждого человека
во всесторонне развитую гармоническую личность. Конеч-
но, и в нашей стране мы находимся лишь на начальной ста-
дии этого процесса, но мы стараемся обеспечить и здесь
быстрые темпы развития. Это одна из основных задач на-
шего общества.
Мне хотелось бы закончить тем, как я мыслю положение
науки в будущем коммунистическом обществе. Сейчас науку
развивают большие и все растущие коллективы профессио-
нальных ученых. В будущем интерес к науке, научная лю-
бительская самодеятельность охватят широкие массы лю-
дей, которые будут работать для собственного удовольст-
вия в свободное время в общественных лабораториях. При
этом будет происходить «естественный отбор» наиболее
способных и зараженных страстью к науке людей, к тому
же не скованных профессиональной ограниченностью.
Этот будущий громадный общественный сектор науки,
быть может, послужит развитию науки не в меньшей
степени, чем профессиональный. Я мыслю будущую науку
как всенародное общественное дело, удовлетворяющее из-
вечную потребность людей в духовном творчестве.
РАССЕЛ БЕРТРАН
(р. 1872)— английский мате-
матик, философ и литератор.
Книги, статьи, новеллы лор-
да Рассела переведены на мно-
гие языки. На русском выхо-
дили: «Человеческое познание»
(1957) и «Почему я не хри-
стианин» (1968). В филосо-
фии Рассел прошел путь от объ-
ективного идеализма в духе
Платона до субъективного идеа-
лизма, близкого к махизму.
В области Социологии он отри-
цает существование историче-
ских закономерностей и рас-
сматривает историю как цепь
случайностей, вытекающих из
столкновений отдельных людей,
поведение которых определяют
низменные инстинкты, кореня-
щиеся в природе человека.
Б. Рассел — внук знамени-
того государственного дея-
теля графа Дж. Рассела. В до-
ме деда он зачитывался произ-
ведениями своего крестного
отца Джона Стюарта Милля.
Несмотря на преклонный воз-
раст, Рассел полон кипучей
энергии. Весь мир с восхище-
нием следит за активной борь-
бой Рассела против атомного
вооружения, за мирное сосу-
ществование между народами.
Б. Рассел — лауреат Нобе-
левской премии (1950) по ли-
тературе.
РАЗУМ
ПРОТИВ
БЕЗУМИЯ
«Человек, или homo sapiens, как он несколько высоко-
мерно себя называет, является самым интересным и в то
же время самым противным из всех видов животных, оби-
тающих на планете Земля».
Так мог бы начать последнюю главу отчета о нашей
флоре и фауне философски настроенный марсианский био-
лог. Нам, существам с чрезвычайно сложными инстинк-
тами и эмоциями, трудно обрести беспристрастие и ши-
роту взглядов, которые были бы естественны для гостя
из иного мира. Но время от времени полезно попытаться
рассуждать так, как это сделал бы наш вымышленный
марсианин, и в свете такого подхода оценить прошлое,
настоящее и будущее (если оно будет) нашего вида, а так-
же все хорошее и плохое, что человек совершил, совершает
и может совершить впоследствии для жизни на Земле, а в
будущем, возможно, и вне ее. Нри таком исследовании
временные увлечения теряют свою значимость, подобно
тому как небольшие холмы выглядят плоскими с самолета;
в то же время непреходящие ценности выступают явствен-
нее, чем при более ограниченной точке зрения.
Первоначально человек не имел особых надежд выжить
во всеобщей борьбе за существование. Это был еще мало
распространенный вид, менее подвижный, чем обезьяна,
в лазании по деревьям для спасения от хищников; почти
лишенный естественной защиты от холода в виде шер-
сти; с очень долго продолжающимся периодом возмужа-
ния. В добывании пищи он с трудом выдерживал сопер-
ничество с другими видами. Единственным его преимуще-
ством на первых порах был мозг. Постепенно оказалось,
что это преимущество обладает свойством накапливаться.
Именно оно превратило человека из затравленного беглеца
во Властелина Земли.
Ранние ступени этого превращения относятся к доисто-
рическому периоду, и об их последовательности мы можем
только строить догадки. Человек научился укрощать огонь,
несший с собой, хоть и в меньшей степени, те же опас-
ности, как в наши дни высвобождение ядерной энер-
гии. Огонь улучшил питание человека и, поддерживаемый
у входа в пещеру, обеспечил ему безопасность во время сна.
Человек изобрел копье, лук и стрелы. Он копал западни, из которых тщетно пытались выбраться
разъяренные мамонты. Он приручил животных и еще на заре истории начал возделывать растения.
Однако среди всех его приобретений было одно важнейшее — речь. Можно предположить, что раз-
говорная речь постепенно развилась из чисто животных выкриков. Письменность, вначале пе связан-
ная с речью, возникла из информационных рисунков, которые постепенно подвергались все большей и
большей стилизации. Огромное значение речи заключалось в том, что она сделала возможной передачу
накопленного опыта. То, чему научилось одно поколение, могло быть целиком передано следующему.
Обучение смогло в значительной степени заменить личный опыт. Письменность еще в большей сте-
пени, чем речь, позволила создавать хранилища знаний и заменить память записями. Именно эта
возможность сохранять все познанное каждой отдельной личностью больше, чем что-либо
иное, обусловила прогресс человечества. Было время, когда происходило биологическое совер-
шенствование мозга, с соответствующим улучшением наследственных способностей. Но это вре-
мя кончилось около 500000 лет назад. С тех пор природный ум увеличился ненамного, если во-
обще увеличился, и дальнейший прогресс человечества зависел лишь от приобретенных навыков,
передававшихся посредством традиций и воспитания. Основы этого, может быть, неосознанно
были заложены еще в доисторические времена, но именно они сделали возможным постоянно уско-
ряющийся прогресс человеческих знаний и умения. Этот прогресс за последние пять столетий был
значительнее, чем за всю предыдущую летописную историю человека. Одно из несчастий наше-
го времени и состоит в том, что привычный способ, мышления не может угнаться за развитием
техники, и в результате, по мере того как растет техническое совершенство, разум скудеет.
Из глубин тысячелетий, когда способность человека выжить была под большим сомнением, он
вышел обогащенный полезными навыками, инстинктами и привычками, приобретенными пм в его
прошлой борьбе за жизнь. Он все еще должен был бороться с такими опасностями, как голод, навод-
нения, извержения вулканов. Вся история его борьбы с голодом изложена в Книге Бытия. Против
наводнений он пытался применять два способа. Китайцы на заре своей истории строили дамбы вдоль
Желтой реки, в то время как в Западной Азии, судя по легенде о Ноевом ковчеге, полагали, что луч-
шим спасением является праведная жизнь. Такая же точка зрения существовала в отношении вулка-
нических извержений. Свое литературное выражение она получила в предании о гибели Содома и Го-
морры.
До наших дней две эти теории — китайская и западноазиатская — соперничают между собой,
причем точка зрения китайцев постепенно одерживает верх. Однако последние события показывают,
что праведная жизнь (в не совсем обычном понимании этого слова) столь же необходима для того,
чтобы выжить, как и дамбы.
Победив стихийные бедствия, человек принес в свой новый мир совокупность инстинктов и эмоций,
которые позволили ему выжить. Ему были необходимы большая стойкость и страстная решимость
выжить во что бы то ни стало. Он постоянно должен был быть настороже, всегда всего опасаться
и в критический момент смело смотреть страху в глаза.
Что же ему было делать с этими привычками и эмоциями, когда прежние опасности были преодо-
лены? Человек нашел решение, но, к несчастью, не очень удачное. Враждебность и подозрительность,
которые до сих пор он обращал против львов и тигров, он обратил теперь против своих собратьев —
людей. Не против всех, поскольку многие навыки, которые помогли ему выжить, требовали общест-
венного сотрудничества,— а только против тех, кто находился за пределами общественной ячейки,
к которой он принадлежал. Так, сочетая внутриплеменную сплоченность и межплеменные войны,
человек в течение веков примирял необходимость общественного сотрудничества с инстинктивной
жестокостью и недоверием, которые в нем воспитала борьба. Испокон веков и до наших дней мастер-
ство, рожденное разумом, постоянно изменяло окружающую среду, тогда как инстинкты и эмоции
оставались в основном такими же, какими они сложились раньше, подстать более дикому и прими-
тивному миру.
То, что человек перенес свой страх и подозрительность на соперничающие группы людей, породило
новую степень стадности. Человек — не столь общественное существо, как муравьи или пчелы, кото-
рые, очевидно, никогда не испытывают побуждения действовать антиобщественно. Люди нередко
убивали своих королей, в то время как пчелы никогда не убивают своих маток1. Муравей, случайно
вторгшийся в чужой муравейник, немедленно предается смерти, и против этого не протестуют ника-
кие «пацифисты» . В мире животных не существует инакомыслящих меньшинств — общественная
сплоченность неизменно руководит поведением каждой особи. У человека дело обстоит иначе.
Первобытный человек, вероятно, не знал более обширной социальной ячейки, чем род. Можно пред-
положить, что в результате угрозы со стороны врагов род развился в племя, которое имело — или
считало, что имело,— общего предка. Войны приводили к объединению племен и затем к образованию
наций, империй и союзов. Часто необходимая общественная сплоченность ослабевала, и это неизменно
кончалось поражением. Вследствие этого, отчасти путем естественного отбора, отчасти понимая соб-
ственную выгоду, человек постепенно развил в себе способность сотрудничать в больших группах
и проявлять такую стадность, которой были лишены его предки.
Мир, в котором мы живем, сформировался на протяжении 6000 лет войн. Как правило, потерпев-
шие поражение народы истреблялись или сильно уменьшались в численности. Успех в войне зависел
от разнообразных факторов, но наиболее важными были более многочисленное население, более
развитая техника, более совершенная общественная сплоченность и большее усердие.
С чисто биологической точки зрения можно считать прогрессом все, что ведет к росту количества
людей, которые могут прожить на данной территории. С этой весьма узкой точки зрения многие войны
следует рассматривать как имевшие благотворное действие. Римляне, вероятно, сильно увеличили
население большей части Западной Римской империи. Колумб и его преемники способствовали
тому, что западное полушарие предоставляет пропитание во много раз большему числу людей, чем
во времена индейцев, до открытия Америки. В Китае и Индии огромный рост населения стал возможен
благодаря установлению, после многовековых войн, власти центральных правительств.
Однако отнюдь не всегда войны приводили к таким результатам. Монголы причинили непоправи-
мый ущерб Персии, а турки — империи халифов. Развалины в ныне пустынных областях Северной
1 Если не считать тех случаев, когда это делается в соответствии с законами улья; спорадическое тирано-
убийство им неизвестно.—Прим, автора.
Африки красноречиво свидетельствуют о том вреде, который был нанесен падением Рима. Восстание
тайпинов, по приблизительной оценке, повлекло большее число человеческих жертв, чем первая
мировая война. Во всех этих случаях победа принадлежала мепее цивилизованной стороне. Однако
в общем, несмотря на эти примеры противного, войны прошлого, вероятно, способствовали скорее
увеличению, чем уменьшению людского населения нашей планеты.
Однако, кроме биологической, есть еще и иная точка зрения. С точки зрения простой численности
муравьи добились в сотни раз больших успехов, чем человек. В Австралии я видел огромные области,
не заселенные человеком, но изобилующие бесчисленными полчищами термитов. И все же мы не счи-
таем на этом основании термитов высшими по сравнению с собой существами. Человек имеет и другие
достоинства, помимо тех, которые сделали его наиболее многочисленным из всех крупных млекопита-
ющих. Эти достоинства, принадлежащие исключительно человеку, могут быть в совокупности названы
культурными. Они присущи скорее отдельным личностям, чем обществу в целом, и связаны с поняти-
ями, 'Совершенно отличными от общественной сплоченности и способности выигрывать войны.
Разделение человечества на соперничающие и зачастую враждующие нации до неузнаваемости
исказило национальные понятия о том, кто заслуживает почестей. Самые величественные памятники
в Англии воздвигнуты Нельсону и Веллингтону, которых мы чтим за их искусство в истреблении ино-
странцев. Как ни странно, иностранцы не проявляют такого же восхищения англичанами, проявив-
шими такую одаренность. Если спросить любого образованного не англичанина, кого он считает
гордостью Англии, то он с большей вероятностью назовет Шекспира, Ньютона и Дарвина, чем Нель-
сона и Веллингтона. Истребление чужестранцев, может быть, и становилось иногда необходимым в ин-
тересах человечества вообще, но даже п в этих оправданных случаях носило характер полицейских мер
и часто порождалось лишь национальной гордостью и жадностью. Человеческая раса заслуживает
уважения вовсе не за свое мастерство в человекоубийстве.
Когда, как предсказывает египетская Книга Мертвых, последний человек предстанет перед Верхов-
ным судьей подземного царства и выскажет свое сожаление об уничтожении человеческой расы, любо-
пытно, какие доводы он сможет привести в подтверждение этого?
Хотелось бы, чтобы он мог сказать, что человеческая жизнь была в общем счастливой. Но до сих пор,
во всяком случае с того времени, как появилось сельское хозяйство, социальное неравенство и орга-
низованные войны, большинство человечества вело жизнь, полную лишений и тяжкого труда, кото-
рую время от времени обрывали трагические бедствия. В будущем, быть может, все будет обстоять
иначе, так как чуточка мудрости могла бы сделать жизнь всех людей счастливой. Но кто может ска-
зать, обретут ли люди эту чуточку мудрости? А пока что наш последний человек будет вынужден
представить на рассмотрение Озириса не рассказ о всеобщем счастье, а нечто другое.
Если бы я оказался человеком, возносящим молитву Озирису о продолжении человеческого рода,
я бы сказал:
«О справедливый и непреклонный судья! Приговор, вынесенный моему роду, слишком хорошо им
заслужен, и особенно теперь. Но не все мы виновны, и мало кто из нас не обладает лучшими возмож-
ностями, чем те, которые обстоятельства позволили развить. Не забудь, что мы лишь недавно вы-
шли из трясины древнего невежества и многовековой борьбы за существование. Бблыпую часть того,
что мы знаем, мы открыли на протяжении последних две-
надцати поколений. Многих из нас, опьяненных нашей
новой властью над природой, увлекло стремление полу-
чить власть над другими людьми. Это —блуждающий ого-
нек, манящий нас в ту же трясину, из которой мы час-
тично выходим. Но этот ложный путь не поглотил всей
нашей энергии. То, что нам удалось узнать о мире, в
котором мы живем, о туманностях и атомах, о великом и
малом, превосходит все, что казалось возможным до нас.
Ты возразишь, что знание не есть благо, если оно не на-
ходится в руках тех, кто достаточно мудр, чтобы употреб-
лять его во благо. Но и такая мудрость существует, хотя
она и редко встречается и не столь могущественна, чтобы
влиять на события. Мудрецы и пророки давно проповедова-
ли тЩету и безумие раздоров, и, если мы прислушаемся к
ним, мы придем к новому счастью.
Великие люди научили нас не только тому, чего следует
избегать. Они также показали нам, что человек способен
создать мир сияющей красоты и непреходящего величия.
Подумай о поэтах, композиторах, художниках, о людях,
чьи духовные видения стали доступны миру в зданиях,
полных царственной роскоши. Все это царство воображе-
ния могло бы принадлежать нам. И человеческие отноше-
ния могли бы обладать красотой, присущей лирической
поэзии. Многие люди испытывают некоторое подобие
этой возможности в любви между мужчиной и женщиной.
Но нет никаких причин к тому, чтобы эта красота огра-
ничивалась столь узкими пределами, — она могла бы, как
в Хоральной Симфонии, объять весь мир.
Все это посильно человеку, и если будет предоставлено
время, будущие эпохи смогут этого достигнуть.
Поэтому, о Всемогущий Озирис, мы молим тебя даро-
вать нам отсрочку, чтобы мы могли, освободившись от
стародавних заблуждений, войти в мир света, любви и
красоты» •
Быть может, наша мольба будет услышана. Во всяком
случае, именно благодаря этим возможностям, существую-
щим, насколько мы знаем, только для человека, наш род
достоин того, чтобы сохраниться на Земле.
ФРАН ЦО В ГЕОРГИЙ ПАВЛОВИЧ
(р. 1903)— философ, историк
религии и атеизма, член-кор-
респондент АН СССР, ректор
Академии общественных наук,
председатель Советской социо-
логической ассоциации.
Когда зловещая рука бло-
кады сжимала Ленинград, уче-
ные героического города про-
должали свою научную работу
и отдавали последние силы
делу обороны. Среди них был
директор Музея истории рели-
гии профессор Г. П. Францов.
Его страстные статьи в печати
поднимали дух защитников го-
рода, вселяли уверенность в
победе.
Г. П. Францов родился в
Москве в семье врача, детство
провел в Иванове и Самаре.
В 1924 он окончил Ленин-
градский университет и был
оставлен в аспирантуре. В
1929 получил степень канди-
дата, а в 1938 — доктора исто-
рических наук. В 1968 избран
членом-корреспондентом А Н
СССР.
Перу Францова принадлежат
широко известные научные ра-
боты, в том числе «У исто-
ков религии и свободомыс-
лия». Большое место в жизни
Г. П. Францова занимает так-
же активная общественная
деятельность.
ПУТЬ
ЧЕЛОВЕ-
ЧЕСТВА
Передовая общественная мысль давно уже поставила
вопрос о прогрессе, как один из основных вопросов науки
об обществе и научного мировоззрения. Важнейший вы-
вод современной общественной мысли состоит в том, что
развившийся человеческий труд и великие победы науки
дают реальную возможность в наше время создать изоби-
лие материальных и духовных благ для всех без исключе-
ния людей на Земле. Но это возможно лишь при высокой
социальной организации общества. В этом ключ решения
современной проблемы прогресса.
Когда научная мысль впервые почувствовала свою силу
после долгих столетий тяжелого и тревожного сна средне-
вековья, был сделан вывод о том, что прогресс — это раз-
витие человеческого разума и знания. Эта идея стала зна-
менем французских просветителей XVIII века. Наиболее
полно ее выразил Кондорсе, ею были воодушевлены дея-
тели французской революции 1789 года.
Но XIX век разочаровал всех, кто воспевал чудодейст-
венную, обновляющую силу научной мысли. Доведенный
до изнеможения тяжелой физической работой, живущий в
нечеловеческих условиях уродливых предместий больших
городов, рабочий люд своими битвами начала XIX века
напомнил всем, что существует острейшая социальная
проблема, без разрешения которой невозможен прог-
ресс.
Социалисты-утописты первыми заявили, что необходима
новая организация общества и что социальная справедли-
вость достижима. Фурье, Сен-Симон высказали гениаль-
ные догадки о том, что само по себе развитие индустрии
и рост образования недостаточны, необходимо изменение
социальной организации общества.
В Европе, уставшей и еще не оправившейся от наполео-
новских войн, Сен-Симон в 1819 году, раздумывая о том,
что огромные людские силы тратятся на обеспечение
господства меньшинства над большинством, писал о че-
ловечестве: «Судите поэтому, чего достигло бы оно, если
бы не растрачивалось напрасно ни одного усилия, если
бы люди, перестав господствовать одни над другими, орга-
низовались, чтобы оказывать объединенное воздействие на
природу, и если бы народы в своих взаимоотношениях придерживались той же системы >. Этот вопрос
великого мечтателя был обращен к далекому будущему.
Социологи и экономисты XIX века, далекие от идей социализма, старались решить проблему про-
гресса по-своему, с помощью эволюционных схем, рассуждая об экономическом росте, о развитии
техники, торговли, науки, о накоплении богатства. Оно-де принесет счастье народам.
Но эти теории оказались несостоятельными, пройдя проверку временем. На политической карте
и сегодня есть страны, где средняя продолжительность человеческой жизни не превышает 30 лет,
а годовой доход на душу населения обеспечивает лишь полуголодное, нищенское существование.
И в самых богатых странах капитализма много нищих, много людей, отрезанных от цивилизации
в самых ее центрах. В США еще 8 миллионов неграмотных, социологи и юристы бьются там над
ужасной проблемой детской преступности и юношеского алкоголизма. Богатство немногих не излечило
общество от страшных недугов, а усугубило их.
Некоторые круги интеллигенции на Западе изверились в теориях прогресса. Немало горьких слов
было написано по адресу тех мечтателей прошлого, которые думали, что развитие науки принесет
человечеству счастье, довольство, нравственное совершенство. Время от времени на Западе появля-
лись «пророки» , предвещавшие гибель человечеству, твердившие, что нет никакого нравственного
совершенствования человека, его-де звериная природа неизменна, и наука дает лишь новые средства
для удовлетворения старых, уродливых и разрушительных страстей.
Коренной поворот во взглядах на прогресс произошел, когда с научной глубиной было доказано,
что только общественное богатство, создаваемое всеми и для всех, способно открыть величайшие
возможности для прогресса человечества. Революционное учение Маркса, Энгельса, Ленина указало
путь прогресса человечества, который включает экономическое развитие, коренное изменение социаль-
ной организации общества, освободившегося от эксплуатации человека человеком, рост научного
знания и моральное совершенствование людей, сбросивших все виды угнетения.
Новый общественный строй был создан на земле более 40 лет назад, и этот строй успешно развивал-
ся, преодолевая огромные трудности и сопротивление реакционных сил. Социалистический строй
вышел за пределы одной страны, по пути строительства нового общества пошли многие народы,
создав мировую систему социализма. Советский Союз вступил в период развернутого строитель-
ства коммунизма. В изменившихся исторических условиях следовало точно определить этап,
которого достигло человечество по пути прогрессивного развития, вскрыть его перспективы, тенден-
ции и реальные возможности, дать критику тем лженаучным «теориям», которыми пытались
заслонить свет истины.
В чем суть сегодняшнего этапа развития человеческого общества, каковы пути в будущее, каково
это будущее? На этот вопрос ответила марксистско-ленинская теория. Глубоко научный ответ содер-
жится в Программе КПСС.
Человечество выслушало уже достаточно рецептов морального совершенствования индивидуума,
благих пожеланий о распространении знаний, а также уверений в том, что экономический рост в кон-
це концов изменит уровень жизни всего населения. Надо было найти реальный путь решения всех
этих проблем, отбросив иллюзии.
И марксистско-ленинское учение подготовило ответ о путях прогрессивного развития человечества.
Уничтожение эксплуатации человека человеком — первая заповедь современного прогресса во всех
областях общественной жизни. Экономический прогресс человечества состоит в том, чтобы богатство
стало достоянием общества, всех его членов, а не немногих привилегированных людей. Моральный
прогресс неразрывно связан с полной ликвидацией всякой возможности паразитизма в обществе.
Высшая точка интеллектуального прогресса — наполнение труда человека огромным творческим
содержанием, уничтожение различий между умственным и физическим трудом.
Таковы важнейшие заповеди прогресса современного общества. Эти выводы изложены в Программе
КПСС, в которой содержится научный анализ перспектив развития Советского Союза, стран ми-
ровой системы социализма, капиталистических стран, а также народов, которые сегодня одерживают
победы на арене борьбы за свою независимость.
Эти выводы замечательны и тем, что они опираются также на достижения естественных наук. Без
учета возможностей применения в жизни выводов науки о природе нельзя глубоко изучить перспек-
тивы общественного развития. Без этого нельзя создать современную научную теорию прогресса.
С другой стороны, анализ возможностей применения выводов современной науки о природе в жизни
человечества неизбежно порождает вопрос о социальных условиях, необходимых для реализации
этих возможностей и успешного развития фундаментальных исследований. Мы добиваемся синтеза,
соединения науки о природе и науки об обществе, устанавливая их единую социальную роль, их
значение в прогрессивном развитии человечества. Коренной вопрос, который должны решать наука
об обществе и наука о природе, — это вопрос прогрессивного развития человечества, обеспечения
человеческого счастья.
Науки о природе вскрывают и указывают те средства, которые могут и должны быть поставлены
на службу человеку во имя его счастья и благополучия. В этом состоит величайший моральный и обще-
ственный долг современного естествознания.
В истории мировой общественной мысли долгое время шли споры о соотношении науки и этики»
Некоторые мыслители склонялись к выводу, что эти сферы деятельности человеческого сознания не
имеют между собой ничего общего, что объективный научный анализ и моральная оценка даже враж-
дебны друг другу. Но сейчас уже многим ясно, что подлинная наука не может быть враждебна морали,
гуманизм и наука должны быть тесно связаны.
Мы стремимся к тому, чтобы наука наполнилась великим моральным содержанием, ибо долг ее
деятелей — работать во имя человека, для его счастья.
Эта идея научного коммунизма последовательно проведена в Программе КПСС, которая не только
анализирует путь прогресса человеческого общества, но и показывает, в чем залог прогресса самой
науки, какие великие возможности для развития общества открывает полное ее применение к жизни.
Славная роль современной марксистско-ленинской науки состоит в том, что она четко, с помощью
точного, объективного анализа общественной жизни обосновала социальный идеал современного
человечества — установление Мира, Труда, Свободы, Равенства, Братства и Счастья всех народов.
Мечта о всеобщем мире насчитывает столетия. Но дорога к миру была закрыта густым туманом иллю-
зий. Одни мыслители считали, что для воплощения этой мечты нужно коренное изменение греховной
природы человека. Другие утверждали, что необходимо изменить политическую организацию обще-
ства — создать «мировое государство» .
Коммунисты говорят, что для достижения всеобщего мира надо изменить социальную и экономи-
ческую организацию общества, которая порождает войны. Но и сейчас можно добиться мира в усло-
виях сосуществования на земле двух систем. В современных исторических условиях активная борьба
народов за мир может и должна его обеспечить. Разработка вопросов войны и мира — великий вклад
марксистско-ленинской науки, обогащающий духовную и политическую жизнь человечества.
Труд... Мрачная легенда древности объявила его тяжелым проклятием человека. Многие мыслители
и поныне думают, что счастливое будущее человека состоит лишь в том, чтобы до минимума сокра-
тить время, занятое трудом, максимально увеличить время досуга, dolce farniente — «прекрас-
ного ничегонеделанья» . Кое-кто из социалистов-утопистов мечтал о таком времени, когда труд пре-
вратится в забаву, в игру.
Марксизм-ленинизм — единственная научная теория, которая на основе всестороннего изучения
труда и его роли в истории человеческого общества показала путь, ведущий к освобождению труда
от оков эксплуатации, к созданию свободного коммунистического строя. Идеи, всесторонне освещаю-
щие труд, пронизывают все три составные части марксизма. Развитие труда, условий и форм произ-
водства — коренная проблема марксистской политической экономии; изучение общественного труда
создало научную социологию; без философского осмысления трудовой деятельности человека была
бы немыслима и марксистская философия, этика.
Вся марксистско-ленинская теория неразрывно связана с обоснованием великой роли трудящихся
масс в истории, с освещением путей завоевания ими счастливого будущего. Учение же о коммунисти-
ческом труде увенчивает величественное здание теории научного коммунизма. Разработка основ этого
учения—бессмертная заслуга В. И. Ленина, гениальная мысль которого глубоко проникла в явления
сегодняшнего дня и указывала пути к будущему.
В. И. Ленин писал, что «первый коммунистический субботник, устроенный 10 мая 1919 года желез-
нодорожными рабочими Московско-Казанской железной дороги в Москве, имеет большее историче-
ское значение, чем любая победа Гинденбурга или Фоша и англичан в империалистской войне 1914—
1918 годов»1. Победам милитаристов, империалистов Ленин противопоставлял наши победы в труде.
Коммунисты указали путь превращения труда в источник творческого, интеллектуального и мораль-
ного удовлетворения, в первейшую жизненную потребность человека—созидателя и творца.
Свобода... Сколько гимнов было пропето в ее честь и славу, сколько философских и политических
трактатов написано о ней! В течение столетий человечество в мучительной борьбе выстрадало идею
свободы. И мы знаем сегодня, что такое свобода.
Разумеется, человек никогда не приобретает какую-то «абсолютную свободу» от действия законов
природы—физики, химии, биологии. «Не в воображаемой независимости от законов природы заклю-
чается свобода,—писал Энгельс,—а в познании этих законов и в основанной на этом знании возмож-
ности планомерно заставлять законы природы действовать для определенных целей» . Период строи-
1 В. И. Ленин. Соч.. т. 29, стр. 391.
тельства коммунизма означает гигантский шаг человечества по пути овладения силами природы, не-
бывалый расцвет науки и техники .Ъез этого не может быть человеческой свободы, ибо люди, задав-
ленные силами природы, остаются ее невольниками. Без этого человек не может встать во весь свой
исполинский рост.
Для развития нашего общества характерна не стихийность, а растущая сознательность и органи-
зованность. Без высокой сознательности и организованности не может быть свободы. Стихийность
лишает человека свободы, принижает его личность, умаляет его возможности. Яркий показатель
того, как человек овладевает могучими общественными силами,—наше плановое хозяйство. У нас
человек давно перестал чувствовать себя ничтожной песчинкой в хаосе бурь, «спадов» и «подъемов»
хозяйственной стихии, как это имеет место при капитализме. Сознательное отношение к своему труду,
активное участие в разработке планов развития народного хозяйства — характерная черта совет-
ского человека. В период, когда непрерывно возрастают инициатива, творческая самостоятельность
людей в труде и во всех сферах общественной жизни, огромную роль играет партия коммунистов как
организатор и вдохновитель всей сознательной творческой деятельности масс.
Бурное развитие промышленности позволит советскому человеку стать подлинным господином
природы, создаст изобилие, которое будет означать свободу от тяжкой заботы о «хлебе насущном» .
В нашей стране во все большем масштабе происходит удовлетворение индивидуальных потребностей
человека за счет общественных фондов, за счет общественного богатства. Об этом мечтал еще фран-
цузский мыслитель XVIII века Жан-Жак Руссо — один из наиболее страстных певцов свободы.
Он писал: «Чем лучше государство организовано, тем более в сознании граждан дела общественные
преобладают над частными. Частных дел остается меньше, потому что из суммы общего блага предо-
ставляется более значительная часть для благосостояния каждого индивидуума и ему меньше надо
предаваться частным заботам» .
Груз «частных забот» может снять с плеч простого человека только общество, которое накопило
общее благо и предоставляет его каждому индивидууму. Мы идем к тому, что, создав изобилие мате-
риальных благ, общество окончательно освободит человека от каждодневной заботы о средствах
индивидуального существования.
У нас ликвидированы эксплуататорские классы, нет эксплуатации человека человеком. Следователь-
но, исчез главный мотив для подавления одних в интересах других, исчезла причина несвободное™
человека. Пока человек влачит на себе цепи эксплуатации, он не может быть свободным «Экономиче-
ская необходимость, суровая и неумолимая, сгибает человека, попавшего в нужду, не дает ему воз-
можности свободно решать, выбирать свой путь, проявлять свою свободу воли.
Мы не признаем только одной свободы — свободы жить за чужой счет, свободы эксплуатации,
паразитизма и тунеядства. Мы не признаем за человеком «права» заявлять: хочу — тружусь, хочу—
не тружусь. Ибо на самом деле это стремление в переводе на язык общественных отношений означает:
хочу — тружусь, а хочу — живу за чужой счет, за счет тех, кто трудится.
Мы в корне и самым решительным образом враждебны строю, при котором одни живут за счет дру-
гих. Мы не собираемся допускать даже частичных, пусть даже микроскопических «реставраций»
подобных отношений в нашей стране. Всякое воспевание таких отношений с помощью художествен-
ного слова, искусства нам глубоко чуждо. Паразитический взгляд на мир и на человеческие отно-
шения вызывает у нас отвращение. Свободу от труда мы не признаем ни как юридическую, ни как
моральную норму общественной жизни. Всякое желание поживиться за счет другого, оттеснить или
нарушить законные интересы других, прикрываясь какими-то особыми правами своей собственной
индивидуальности, есть мерзкий эгоизм и крайний индивидуализм. Это — все то же стремление пожить
за чужой счет.
Мы идем к обществу, в котором не будет места никакому принуждению и великой силой, дисципли-
нирующей людей, станет лишь убеждение. Это и есть полная свобода человека, которого отличает
высокий уровень развития сознания, знания и морального долга.
Уничтожение эксплуатации человека человеком создает и предпосылки для полного равенства.
XVHI век провозгласил абстрактное, юридическое равенство людей. На деле это означало лишь уни-
чтожение правовых привилегий знатности и преимуществ владения землей. В XX веке люди живут
и борются под знаменем завоевания фактического равенства для всех. И когда уничтожено деление лю-
дей на собственников и неимущих, когда торжествует общественная собственность,.тогда откры-
вается, путь к полному равенству.
Уже Гракх Бабеф, создавший «заговор равных» в годы французской революции, знал, что без
общественной собственности недостижимо равенство. Уже великие русские просветители XIX века
говорили, что формальное равенство прав — это лишь признание права каждого есть на золотой та-
релке. Но понадобился долгий путь борьбы масс и огромных научных открытий законов общества,
чтобы общественная собственность стала реальностью, а ее развитие указало возможность установ-
ления полного равенства. Уничтожение всяких различий в жизни и труде людей в городе и деревне,
уничтожение различий в уровне жизни различных наций и народностей, уничтожение различий между
умственным и физическим трудом, когда умственный труд перестает быть привилегией одних, а физи-
ческий — тяжким бременем других,— тогда достигается полное фактическое равенство людей. Этот
вывод обоснован наукой и жизнью, практикой нашего строительства нового общества.
В обществе, в котором будут осуществлены свобода и равенство, все отношения между людьми
будут построены на началах подлинного братства. Братская взаимопомощь станет основой отноше-
ний людей в труде, в процессе производства, основой тех связей, которыми объединяют индивиду-
умов искусство и наука, основой семейных уз, взаимных отношений поколений, всех сфер взаимодей-
ствия людей в большом и малом.
Восставшему в 1789 году народу Парижа казалось, что от века братства людей его отделяют лишь
рвы, окружающие Бастилию. Но Бастилия была взята, а к братству людей, казалось, ведет нескон-
чаемый путь. И народам начали нашептывать, что братство — только иллюзия, красивое слово с ту-
манным содержанием.
Для того чтобы наука могла сказать свое слово о братстве, потребовалось изучение общественных
связей между людьми, выделение в многообразии этих связей главнейших, ведущих. В этом великая
заслуга марксизма-ленинизма. В обществе люди вступают друг с другом в самые разнообразные связи—
в семейные отношения, их объединяют также национальные связи, в жизни проявляются и
общие склонности людей, которые объединяют их, например, в области искусства, спорта.
Но все эти многообразные связи имеют одну основу, без которой они не могли бы ни существовать,
ни развиваться. Эта основа, по выражению Ленина, — «отношения между людьми по участию их
в общественном труде» • Труд — основа общества, без отношении людей в процессе труда нет ника-
кого общества, степень развития труда определяет ступени истории общества. Эти отношения не зави-
сят от сознания людей. Но осознание сущности этих отношений, их природы имеет огромное значе-
ние для сознательной исторической деятельности людей.
Уничтожение эксплуататорского строя и переход к новым отношениям людей в труде — величай-
ший переворот в истории человечества. Воспитательная работа партии отныне направлена на то, что-
бы трудящиеся глубоко поняли сущность новых общественных отношений и свои задачи. Организа-
торская работа направлена на упрочение и развитие этих новых отношений между людьми.
Новый тип общественных отношений исключает собственность одной группы людей на средства
производства, возможность одним присваивать труд других. Самый совершенный тип отношений
между людьми — это отношения между свободными, всесторонне развитыми и высокосознательными
людьми, отношения, которые основаны на дружбе и товариществе. «Слово «товарищ» ,— говорил
Н. С. Хрущев на XXII съезде партии,— выражает и единомыслие, и равенство, и братство, и ува-
жение, и сотрудничество» • Таковы коммунистические отношения, и к ним мы идем. Н. С. Хрущев
добавил, что у нас уже сейчас «все отчетливее видны ростки нового в характере труда, во взаимо-
отношениях работников производства» . На знамени нашего общества начертаны слова: «Человек
человеку — друг, товарищ и брат».
Общество, в котором осуществляется принцип «каждый по способностям, каждому по потреб-
ностям» , закладывает прочную основу человеческого счастья. В этом обществе все люди без исклю-
чения обретут подлинное счастье — смогут развернуть все свои способности в творческом труде и
беспредельно их развивать. Об этом, как о высшем благе, как о самой большой ценности челове-
ческой жизни, мечтали передовые люди на протяжении веков. Мы создали общество, которое требует
от всех трудиться по способностям. Это закон нашей жизни и ее моральная норма. И это есть вели-
чайшее достижение человечества. Только личный труд, идейность и моральные качества определяют
в этом обществе престиж, авторитет каждого. Моральная требовательность становится все выше
со стороны общества, и такие качества, как честность, неподкупность, преданность общественному
долгу, высокая идейность, приобретают значение немеркнущих ценностей.
Создать общество, в котором не будет удачливого хищника и обездоленного, проклинающего
свою судьбу,— это и значит заложить прочную основу для человеческого счастья. Обеспечить гармо-
нию, единство личных и общественных интересов — это значит создать фундамент счастья индиви-
дуума. В течение веков жизнь строилась так, что материальное богатство одних предполагало нищету
других, и даже духовное богатство, накопленное на одном полюсе, неизменно предполагало тяжелые
страдания и тяжкое бремя безрадостного труда на другом. Творческий труд, радость созидания
изменяют представления о человеческом счастье и создают основу высокого морального удовлетворе-
ния, глубокого наслаждения жизнью, раскрывают ее огромную ценность.
Строя социализм, мы смогли воспитать новую психологию человека, вырастить поколение актив-
ных строителей коммунистического общества, которые своей жизнью и своим трудом наглядно
показывают, на какие великие подвиги способен по-настоящему свободный человек. Мы ведем борьбу
за полноценного человека, за свободу его мысли, воли и дела. Величие и счастье человека возможны
лишь тогда, когда он хозяин своей судьбы и когда он хорошо знает, что человек — это звучит гордо.
Наука имеет ныне возможность формировать убеждения человека, превращать их в моральные
побуждения для деятельности во имя реального достижения этих великих идеалов. Она помогает
людям оценить настоящее по сравнению с прошлым, понять объективно возможное в будущем, она
подсказывает направление деятельности людей для того, чтобы в жизни победили именно эти
тенденции.
Теория прогресса дает человечеству уверенность в своем будущем. Эта уверенность становится исто-
рической силой, если она опирается на знание законов развития, на понимание людьми тех возмож-
ностей, которые открывает действительность для их деятельности. Значение теории прогресса изме-
ряется тем, насколько верно она выявляет исторические возможности людей, указывает им реальный
путь для борьбы. Именно в этом и состоит величайшая сила научного коммунизма.
В нашей философско-исторической концепции, в нашей теории общественного прогресса важное
место занимает проблема рождения социалистического общества, его успешного развития и сосуще-
ствования со странами капитализма. В истории человечества период мирного сосуществования и со-
ревнования двух систем призван сыграть важнейшую роль. Это одно из основных положений совре-
менной научной теории прогресса общества. Развитие этого ленинского положения — выдающийся
успех Коммунистической партии Советского Союза, марксистского учения об обществе.
В период мирного сосуществования человечество выясняет, каким путем идти ему вперед, реши-
тельно переоценивает старые взгляды, порожденные веками господства эксплуататорского строя,
изучает опыт строительства нового общества. Возрастает воздействие социалистических стран
на все стороны общественной жизни населения Земли, идеи коммунизма успешно борются с идеями
буржуазного общества.
Некоторые представители западной интеллигенции выражают такое опасение: если период мир-
ного сосуществования есть период острой идеологической борьбы, то не значит ли, что весь он должен
быть занят «холодной войной», которая в конце концов перерастает и в «горячую» ?
Такие опасения, поскольку они относятся к политике мировой социалистической системы, Совет-
ского Союза, лишены всякого основания, ибо они игнорируют основные положения марксистско-
ленинской теории современного общественного развития.
Во-первых, не всякая идеологическая борьба становится «холодной войной». Нельзя путать эти
два понятия. «Холодная война» , по нашему мнению, есть идеологическая подготовка войны. Сто-
ронники «холодной войны» с помощью идеологических средств стараются создать убеждение в неиз-
бежности, неотвратимости или даже желательности вооруженного конфликта. Мы не считаем воору-
женное столкновение неизбежным и ведем идейную борьбу во имя истины, в целях разоблачения лож-
ных и вредных предрассудков, за победу передового научного мировоззрения.
Мы хорошо знаем, что с помощью пушек или бомб нельзя доказать правду одного мировоззрения
и ложность другого. Идеи коммунизма побеждают и победят окончательно потому, что они правильно
отражают объективные интересы общественного развития, служат коренным интересам огромного
большинства человечества. Сводить великие идейные битвы современности к подготовке военных кон-
фликтов могут только люди, поистине нищие духом.
Во-вторых, идеологические битвы, которые ведут коммунисты, отнюдь не имеют тенденции пере-
растать в войны, как твердят сторонники пресловутого «антикоммунизма». К кровавым сражениям
стремятся только те люди, которые не верят в силу своего идейного оружия, своих аргументов. Они,
эти люди, считают, что судьбы человечества определяются в конечном счете на полях битв, силой
оружия. Такая мысль в корне противоречит марксистскому пониманию общественного развития,
научной теории прогресса.
Маркс и Ленин неопровержимо доказали, что вопрос о переходе общества с одной ступени развития
на другую, в конечном счете, решается в важнейшей сфере деятельности человека — в производ.
стве. Ленин сформулировал замечательный социологический закон, вскрывающий главное в про-
цессе смены одной исторической формации другой: «Производительность труда, это, в последнем
счете, самое важное, самое главное для победы нового общественного строя... Капитализм может
быть окончательно побежден и будет окончательно побежден тем, что социализм создает новую, го-
раздо более высокую производительность труда. Это — дело очень трудное и очень долгое, но оно
начато, вот в чем самое главное»1.
Таким образом, каждая новая формация побеждает потому, что она несет с собой рост произво-
дительности труда, для чего необходима его новая организация, новые социальные отношения, соот-
ветствующие новым возможностям производительных сил. Это — важнейшая сторона марксистско-
ленинского учения о прогрессе.
Ленинская мысль о самой главной причине победы нового строя над старым вскрывает основу
прогрессивного развития общества, усугубляет понимание его предыдущей истории и путей в буду-
щее.
Если говорить о прошлом, то древние рабовладельческие государства, затерянные среди моря пле-
мен, живших родовым строем, побеждали именно потому, что они создали бблыпую силу производи-
тельности труда, чем мог это сделать первобытный строй.
Частичное освобождение непосредственного производителя по сравнению с положением раба,
некоторая инициатива, заинтересованность в труде у крепостного создали новую производительную
силу труда и означали в конечном итоге победу феодализма над рабовладельческим строем. Новый
рост производительных возможностей труда принес капитализм. Таковы важнейшие выводы истори-
ческой науки, которая вносит свой существенный вклад в научную теорию прогресса.
Наше время становления и развития коммунистической формации человеческого общества — новый
этап в истории труда и развитии его производительной силы. Программа КПСС раскрывает замеча-
тельные перспективы развития промышленности и сельского хозяйства, науки и техники социали-
стического общества. Еще никогда в истории производительный труд не был делом добровольно
объединенных трудящихся, сознательно использующих передовую науку и технику. Теперь это время
наступает.
1 В. И. Ленин. Соч., т. 29, стр. 394.
В нашем обществе процесс созидания материально-технической базы коммунизма вызывает огром-
ную творческую инициативу трудящихся, их энтузиазм и новаторское дерзание. В условиях социа-
листического общества развитие производительной силы труда означает повышение роли каждого
работника в процессе материального производства. А это означает, в свою очередь, повышение его
роли в обществе, в общественной жизни. Скромный труженик, добившийся успехов в производитель-
ном труде на общее благо, становится общественным деятелем, делом которого гордятся и к слову
которого прислушивается вся страна. Развитие всех возможностей и способностей трудящегося чело-
века — важная задача общества в период строительства коммунизма.
Никогда еще человечество не ставило себе столь величественных воспитательных задач, и никогда
эти задачи не были так непосредственно связаны с производительным трудом, с ростом его огромных
творческих возможностей. Экономические задачи общества непосредственно связываются с задачами
воспитательными и организаторскими. Гармоническое прогрессивное развитие общества и человека —
важнейшее требование нового общественного строя.
Социализм имеет огромные преимущества, которые позволяют ему обогнать капитализм в важней-
шей сфере деятельности человека — в производительном труде. Коммунизм полностью устраняет
расточительство, присущее капитализму с его анархией производства. «С общественной точки зрения,—
писал Маркс,—производительность труда возрастает также с его экономией. Последняя включает
в себя не только экономию средств произвддства, но и устранение всякого бесполезного труда. Хотя
капиталистический способ производства принуждает к экономии в каждом отдельном предприятии,
тем не менее его анархическая система конкуренции вызывает безмерное расточение общественных
средств производства и рабочих сил, а также множество функций, в настоящее время неустранимых,
хотя по существу дела излишних»1.
Расточительство при всем скопидомстве буржуа — извечная характерная черта капитализма. Эта
черта находит свое выражение и в социальной психологии, создаваемой капитализмом. Ныне капита-
лизм растрачивает огромные средства на подготовку войн. Милитаризм, например, поглощает огром-
ную долю бюджета ряда капиталистических стран. Но не только в этом состоит расточительство капи-
тализма. Профессор Джон Бернал в книге «Мир без войны» правильно выступает против «необду-
манного предположения, будто нынешний масштаб расточительства является неотъемлемой сторо-
ной индустриальной цивилизации. Эта цивилизация развивалась до сих пор под влиянием жажды
наживы.•• Но такая увеличивающаяся растрата ресурсов вовсе не обязательна. Можно развивать
индустрию, которая рационально, а не расточительно использует как материальные, так и челове-
ческие ресурсы».
Для капитализма характерно и постоянное недоиспользование производственных мощностей — тоже
своего рода расточительство средств труда. Интенсификация труда достигает при капитализме огром-
ной напряженности, она высасывает из человека жизненные силы, обрекает его на износ. Но капита-
лизм не использует возможности трудящегося, не дает простора развитию его способностей. Вот тот
важнейший пункт, в котором капитализм в первую очередь неизбежно должен уступить социализму.
1 К. Маркс. Капитал, т. 1, стр. 532.
Социологи давно уже говорят о «деспиритуализации» труда рабочего в капиталистическом произ-
водстве, они подчеркивают, что труд рабочего в условиях капитализма потерял свою «духовную цен-
ность» . Перенося соревнование в сферу производства, социализм выявляет огромные возможности
не только техники, но и главной производительной силы — самого человека, ибо осуществляет
наиболее совершенную форму соединения человека и средств труда, открывает безграничные возмож-
ности для развития производительности труда. Эти важные выводы политической экономии и социо-
логии основаны на экономическом анализе капиталистического и социалистического общества.
Наши противники хорошо знают, что выявление основного преимущества социализма — харак-
терная черта периода мирного сосуществования. Не случайно поэтому в американской реакционной
печати совсем недавно вновь появились рассуждения о том, что гонка вооружений приносит моно-
полиям не только прибыли, но и ту «пользу» , что отвлекает значительные силы СССР от произво-
дительного труда, а следовательно, несколько отдаляет тот момент, когда социалистическое общество
перегонит США в технико-экономическом отношении. Н. С. Хрущев давно уже разоблачил именно
такую стратегическую линию сторонников «холодной войны» , которые открыто заявляют, что их
корыстные интересы находятся в непримиримом противоречии со всякими реальными проектами
всеобщего и полного разоружения.
Сторонники научного коммунизма, верные учению Маркса и Ленина, стремятся именно в сфере
производительного труда победить капитализм, ибо они знают, что это и будет окончательная побе-
да нового строя. Наши противники идут на величайшее извращение марксистско-ленинского уче-
ния об обществе, когда приписывают коммунизму стремление перенести битву из сферы производ-
ства на поля сражений. За оружие хватаются лишь реакционные авантюристические силы капита-
листического мира, которые знают, что честное соревнование не к их выгоде.
Коммунистам не нужна война пи для распространения их идей, ни для распространения социали-
стического общественного строя. Это — важнейшая позиция коммунизма в развернувшейся ныне
идеологической борьбе на мировой арене. Поэтому они стоят за мирное сосуществование государств
с различным общественным строем. В период мирного сосуществования история решает, по какому
пути пойдет все человечество.
В отчетном докладе ЦК КПСС XXII съезду партии Н. С. Хрущев выдвинул на первый план одно
из коренных положений ленинизма об особенностях современного мирового развития: «Сегодня
еще больше, чем прежде, сохраняют значение указания В. И. Ленина о том, что главное свое воздей-
ствие на международное развитие социализм оказывает своими хозяйственными успехами. Возрастаю-
щее всестороннее воздействие строительства социализма и коммунизма на народы несоциалистиче-
ских стран — это фактор, который революционизирует, ускоряет развитие всего человечества по пути
прогресса» х.
Таков ответ материалистической теории развития общества на один из коренных вопросов, постав-
ленных современным мировым развитием.
1 Н. С. Хрущев. Отчетный доклад ЦК КПСС XXII съезду КПСС. «Материалы ХХП съезда КПСС».
М., Госполитиздат, 1961, стр. 10—11.
В прошлом, в период перехода от одной классово-антагонистической формации к другой, у власти
стояли эксплуататорские классы, для которых единственным способом распространить новый способ
производства или удержать от гибели порядки, порожденные старым строем, были войны, завоева-
ния, захваты чужих земель.
Историческая наука сделала важные выводы, анализируя эту проблему. Установление рабовла-
дельческого способа производства связано было с войнами за захват рабов, территорий, достояний
соседних племен. Без захвата все новых и новых масс рабов невозможно было тогда расширенное
воспроизводство •
Установление на земле феодального способа производства сопровождалось завоеваниями, кровопро-
литными войнами между варварскими королевствами и рабовладельческими империями. Без этого
невозможно было окончательное крушение рабовладельческого строя и распространение феодализма.
Капиталистический способ производства с самого своего рождения также был связан с закабалением
народов и стран, с кровавым грабежом.
Социализм в захватнических войнах не нуждается. Вооруженной рукой социализм ограждает свои
великие достижения от происков всех, кто хотел бы восстановить власть эксплуататоров. Но распро-
страняется по земле социализм не с помощью войн, а благодаря примеру, ибо он показывает образец
самой высокой, совершенной социальной организации общества.
Ленин, развивая теорию социалистической революции, подчеркивал две важнейшие революцион-
ные задачи: отстоять вооруженной рукой власть трудящихся от покушений империалистов и показать
пример строительства нового общества, построить новые экономические отношения. Ленин подчер-
кивал, что эти две стороны задачи осуществления социалистического переворота связаны неразрывно
и отличают нашу революцию от всех предыдущих, в которых довольно стороны разрушительной.
Для буржуазных революций характерна была именно сторона разрушительная, а не созидательная.
Их задача состояла в разрушении той политической надстройки, которая мешала развитию произво-
дительных сил буржуазного общества. Надо было устранить с политической арены феодально-абсо-
лютистские силы, которые мешали победе новых буржуазных отношений, вызревавших в недрах фео-
дального строя. Вот почему разрушительная сторона определяет содержание буржуазных революций.
Иное дело — социалистическая революция, которая не только разрушает старый, но создает новый
экономический и общественный строй, ранее на земле не существовавший. В результате революции
осуществляется строительство новой экономики и новых социальных отношений.
Вот почему Ленин подчеркивает созидательные задачи нашей революции и величайшее всемирно-
историческое значение разрешения нами этих задач. Он говорил, что «социализм имеет силу примера»,
указывал, что «надо показать практически, на примере значение коммунизма» . Это крайне важная,
характерная черта прогрессивного развития общества в нашу эпоху. Для мобилизации субъективного
фактора, для направления по правильному руслу энергии масс пример строительства нового общества
имеет огромное значение.
С развитием капитализма все больше назревают объективные причины для социалистической рево-
люции, обостряются непримиримые противоречия между развитием производительных сил и старыми
производственными отношениями. Когда создаются необходимые объективные условия, судьбу
старого общественного строя определяют трудящиеся массы своей борьбой, и для этой борьбы огром-
ное значение имеет сила примера.
Вот почему Ленин подчеркивал значение нашего примера социалистического строительства в меж-
дународном масштабе и указывал, что вторая половина победы в международном масштабе — это
успехи нашего хозяйственного строительства, воздействие нашего примера на все население Земли.
Опираясь на достигнутые хозяйственные успехи нашей страны, Ленин в мае 1921 года формули-
рует следующее важное положение, содержащее итог пройденного пути и перспективу на будущее:
«Сейчас главное свое воздействие на международную революцию мы оказываем своей хозяйствен-
ной политикой. Все на Советскую Российскую республику смотрят, все трудящиеся во всех странах
мира без всякого исключения и без всякого преувеличения. Это достигнуто. Замолчать, скрыть капи-
талисты ничего не могут, они больше всего ловят поэтому наши хозяйственные ошибки и нашу сла-
бость. На это поприще борьба перенесена во всемирном масштабе. Решим мы эту задачу — и тогда
мы выиграли в международном масштабе наверняка и окончательно»1.
Таким образом, борьба между социализмом и капитализмом во всемирном масштабе перенеслась
на поприще соревнования в главнейшей сфере деятельности человека — в производстве. Эта борьба
все более расширялась и углублялась, она составляет содержание периода мирного сосуществования
и определяет место этого периода в истории прогрессивного развития человечества. Ныне мы можем
говорить о новом, высшем этапе этой борьбы, когда наши успехи в хозяйственном строительстве
поистине огромны.
Таковы некоторые черты решения проблемы мирного сосуществования в свете марксистско-ленин-
ской теории общественного прогресса. Прогрессивное развитие современного человечества в
значительной степени зависит от силы и глубины влияния примера строительства нового обще-
ства на многомиллионные массы населения Земли. В этом заключается важнейшая сторона
современного прогресса.
Марксистской теории прогресса глубоко чужды всякие представления о фатальности обществен-
ного развития. Вопросы прогрессивного развития общества решают в конечном счете народные
массы своей активной деятельностью. Только различного рода вульгаризаторы марксизма, главным
образом сторонники так называемого «экономического материализма» сводили прогресс к фаталь-
ному самодвижению производительных сил без участия людей, без классов и классовой борьбы.
Революционный марксизм-ленинизм всегда считал, что решающая сила прогресса—борьба клас-
сов, народных масс. Сила примера имеет огромное значение именно для того, чтобы массы пришли
в движение, чтобы они ясно видели путь борьбы, реальные возможности4 которые открывает перед
ними историческая обстановка. Прогрессивное развитие никогда не совершалось без первооткрыва-
телей пути, за которыми, осваивая их опыт, двигались широкие массы. Что же касается социализма,
то ленинизм учит, что это — живое творчество масс. В этом суть его прогрессивного развития.
Наша эпоха перехода от капитализма к коммунизму навсегда останется в идейной истории челове-
чества как период одного из наиболее ярких взлетов научной мысли. Как звезды на рассвете, бледнеют
1 В. И. Ленин. Соя., т. 32, стр, 413.
теперь великие завоевания научной мысли, сделанные в эпоху, когда на смену средневековью при-
ходило буржуазное общество. Многие ученые смутно предчувствовали тогда, что наступает такое
время, когда наука будет нужна обществу в неизмеримо большей степени, чем в эпоху феодализма.
Некоторые из тех, кто пролагал пути новой науке, были одеты в монашеские рясы и не сознавали,
что они пошли на разрыв со средневековым мировоззрением. Они чувствовали веление наступающего
времени, хотя и не понимали отчетливо, чтд это за время и каким тенденциям общественного раз-
вития они отдали свое дарование.
Взлет научной мысли, который пережило человечество на рубеже двух эпох — феодализма и капи-
тализма, уже превзойден новыми открытиями. Они величественны, огромно их значение для исто-
рических судеб человечества. И так же, как тогда, на рубеже средневековья и нового времени, многие
из творцов новой науки о природе на Западе не понимают, какой эпохе будут служить их достижения.
Им кажется, что они верно служат старым богам и не порывают со старым буржуазным мировоззре-
нием. Они пугаются, когда им говорят, что их наука послужит новому миру, а не тому дряхлому строю,
с которым они не желают ссориться. Но объективно их творческая деятельность служит в той или
иной мере науке нового мира. Об этом не знал Коперник, лишь смутно догадывался Эйнштейн. Копер-
ник, как известно, свой гениальный труд посвятил... папе Павлу IV. Но история науки именно с появ-
лением труда Коперника начинает главу о новом научном мировоззрении, гибели старой средневе-
ковой идеологии.
Великие научные открытия современности также являются провозвестниками окончательной победы
нового мира и нового мировоззрения. В отличие от эпохи, когда происходила смена средневековья
буржуазным обществом, в наше время уже существует на земле и бурно развивается тот строй, кото-
рый сменил капитализм. И это целиком определяет духовное развитие всего человечества.
Борьба новых идей со старыми ведется во всех сферах человеческого сознания, она достигла
большой остроты, и в этой борьбе новое мировоззрение становится могучей неодолимой силой.
В начале нашего века В. И. Ленин сказал свое веское слово о ломке старых теорий великими откры-
тиями в физике, о кризисе в естествознании, особенно наглядно показавшем относительность
наших знаний. Из этого кризиса родятся великие победы материалистической диалектики. Возникают
и развиваются новые научные дисциплины, новые стороны диалектики природы становятся доступ-
ными познанию.
Эта гигантская работа человеческой мысли год от года становится все более плодотворной.
Научное творчество далеко ушло от труда одиночки, замкнувшегося в своем кабинете. Коллек-
тивность, объединение усилий целых армий специалистов стали важнейшим условием успешного
развития научного знания. Плоды, результаты научного исследования стали зримыми, наглядны-
ми для миллионов простых людей. Таковы полеты Юрия Гагарина и Германа Титова, Андрияна Ни-
колаева и Павла Поповича, подготовленные успешным развитием десятков отраслей советской
науки и техники.
Наука вошла в обиход повседневной жизни советского человека. Индустриальный и земледельче-
ский труд ныне неотделим от ее развития. В социалистическом мире она становится стороной обще-
ственного производства.
Полный сил и энергии мир социализма одерживает огром-
ные победы и в области науки о природе и в области на-
уки об обществе. Обе эти великие отрасли человеческого
знания объединяются единой социальной ролью и единым
мировоззрением, основная заповедь которого: служить
человеку, его благу и развитию всех его творческих сил.
Дальновидные люди за рубежами социалистического
мира все яснее понимают, что подлинной науке стало
невыносимо тесно в социальных рамках капиталистиче-
ского строя, предвзятые догмы философского идеализма
мешают сделать смелые выводы из научных исследова-
ний, корысть монополий уродует научные изыскания,
указывая им узкие тропы вместо столбовой дороги про-
гресса; политика милитаризации тяжелыми цепями сковы-
вает научную мысль.
Сегодня, как никогда, обнажается социальная роль
науки, ее место в обществе и общественной борьбе. На-
ука помогает мирному созидательному труду людей в со-
циалистических странах. С другой стороны, с помощью
науки империалисты могут развязать истребительную
войну. Вновь могут запылать печи Освенцима.
Уже многим ученым на Западе ясно, что грубая корысть
хищников уродует развитие науки, что «холодная война»
мешает объединить усилия научных работников разных
стран во имя решения важнейших проблем. Уже сегодня
можно добиться согласия огромного большинства ученых
всего мира по важнейшему вопросу современности — о пол-
ном и всеобщем разоружении. Решение этой проблемы,
которая поставлена Советским Союзом, является важным
условием прогресса современного общества и, в частности,
успешного развития самой науки.
Все более широкие слои ученых капиталистических стран
выступают против политики милитаризма и подготовки
войн, за мир и разоружение. Согласие ученых всех стран
по этому жизненному вопросу современности явилось бы
важным и главным итогом развития науки. Активное
участие ученых в борьбе за мир и разоружение означало
бы дальнейший рост значения науки для будущего чело-
вечества, для его прогресса.
Сквозь адамантовы проникнув
огражденья,
Мой гений свет несет; для
наблюденья
Рожден, живет он вечным
властелином.
Джордано Бруно
ЧЕЛОВЕК
БЛОХИН Николай Николаевич (р. 1912) — хирург, профессор,
директор Института экспериментальной и клинической онко*
логии АМН СССР, президент Академии медицинских наук
СССР.
Родился в городе Лукоянове (ныне Горьковская область).
Н. Н. Блохин пошел по стопам отца — врача. Окончив
Нижегородский медицинский институт (1934), он сразу по*
святил себя хирургии. В 1938 в госпитальной хирургиче-
ской клинике он защитил кандидатскую диссертацию, а с
начала Великой Отечественной воины стал во главе госпита-
ля на тысячу коек. С 1962 Блохин директор института,
который под его руководством становится крупнейшим на*
учно-исследовательским учреждением.
В 1953 Н. Н. Блохина избирают членом-корреспондентом,
а в 1960 — действительным членом Академии медицинских
наук СССР и ее президентом. Наряду с государственной и
научной деятельностью Блохин ведет большую обществен-
ную работу. Он член Советского комитета защиты мира,
президент института советско-американских отношений,
вице-президент Международной противораковой организации.
НЕСТУРХ Михаил Федорович (р. 1895) — антрополог и примато-
лог, доктор биологических наук, профессор, заведующий
лабораторией антропогенеза Института и Музея антрополо-
гии Московского университета.
Родился в городе Пскове.
В 1913 поступил на естественное отделение физико-матема-
тического факультета Новороссийского университета и
три года спустя досрочно его закончил. В лабораториях
ученых павловской школы выполнил свои первые научные
исследования по физиологии. Все дальнейшие работы
М. Ф. Нестурха посвящены антропологии и приматологии,
исследованиям родства человека с обезьянами и полуобезь-
янами, ископаемым приматам — предкам человека.
Работая с 1928 в Институте антропологии МГУ, Нестурх
одновременно читает курсы студентам МГУ, ведет разно-
стороннюю научную, педагогическую и популяризаторскую
деятельность. Широко известны его книги «Происхождение
человека» и «Человеческие расы».
М. Ф. Нестурх — председатель секции антропологии Мо-
сковского общества испытателей природы.
ЛИКИ Луис Сеймур Базетт (р. 1903) — магистр искусств,
доктор философии, доктор наук Оксфордского университе-
та, член Британской академии, хранитель Кориндонского
мемориального музея в Найроби (Кения).
Родился в Кении (Кабете) и все-свои блестящие открытия
о далеком прошлом человека сделал в этой восточноафри-
канской стране. Получив образование в Сент-Джонс-Кол-
ледже (Кембридж), Лики принял участие (1924) в экспеди-
ции в Танганьику. С 1926 по 1935 он руководил восточно-
африканскими археологическими экспедициями, затем изу-
чал обычаи племени кикуйю и после некоторого перерыва,
вызванного войной, снова вернулся к раскопкам.
Об ущелье Олдовай, где ведутся раскопки, и о результатах
этой работы известный голландский антрополог Р. Куниг-
вальд сказал: «Нигде на всем земном шаре эволюция древ-
нейших человеческих культур не прослеживается с такой от-
четливостью, шаг за шагом, как в Олдовае. Мне посчаст-
ливилось ознакомиться с раскопками д-ра Лики, и то, что
я увидел, произвело на меня неизгладимое впечатление».
Лики имеет много научных наград.
РЫБАКОВ Борис Александрович (р. 1908) — историк СССР и
археолог, академик, директор Института археологии АН
СССР.
«Я москвич,— писал Б. Рыбаков, — и с детства впитал в
себя старинные московские поговорки, легенды, воспомина-
ния. Любовь к Москве, к ее то величественной, то уютной
старине определила многое» . Поступив в Московский уни-
верситет, он долго колебался между историей литературы и
археологией. Победила археология, нб до сих пор ученый
не отделяет одно от другого и, изучая древние города, про-
водя раскопки дворцов, мастерских и церквей, не может не
связывать это с летописями и былинами.
В 1932 вышла первая большая работа Рыбакова — «Ра-
димичи». Последующие работы завершились книгой «Реме-
сло древней Руси» (1948). С 1943 Б. А. Рыбаков — про-
фессор Московского университета, а с 19Б8 — акаде-
мик. Две Государственные премии — первая (1949) за
монографию «Ремесло древней Руси» и вторая (1952)
за исследования культуры древней Руси — отметили огром-
ный вклад ученого в древнюю историю русского народа.
ГНЕДЕНКО Борис Владимирович (р. 1912) — математик, профес-
сор, академик АН УССР.
Родился в городе Симбирске (ныне Ульяновск). Окончив
в восемнадцать лет Саратовский университет, Гнеденко
посвятил себя в основном исследовательской работе. Посте-
пенно он становится крупным специалистом по теории
вероятностей, а также в области математической статистики
и истории математики. Математики особенно ценят ту его
работу, которая называется «решением до конца вопроса
об условиях сходимости распределений сумм независимых
слагаемых ко всем возможным для них предельным рас-
пределениям».
С 1937 Гнеденко преподавал в Московском, затем (с 1945) —
во Львовском университетах. В I960 он стал профессором
Киевского университета, а с 1955 одновременно — дирек-
тором Института математики АН УССР.
С 1960 Б. В. Гнеденко — профессор Московского уни-
верситета.
ЯНАГИДА Кзидзюро (р. 1893) — философ, общественный дея-
тель, член Всемирного Совета Мира, председатель Все-
японского общества содействия просвещению рабочих.
Кэндзюро Я наги да родился в глухой японской деревушке
Наммори (префектура Канагава) в крестьянской семье.
Лишь с трудом ему удалось окончить уездное педагогиче-
ское училище (1913). После этого он десять лет работал в
деревне учителем начальной школы, а затем, решившись
на отчаянный шаг, бросил работу и поступил в Киотосский
университет. В 1925 — защита дипломной работы
«Критика марксизма», и вот Янагида — страстный
популяризатор идеалистической философии, последователь
вождя современного японского идеализма Нисида.
Под влиянием событий мировой войны и в результате
раздумий Янагида постепенно переходит на позиции
марксизма. В 1957 в СССР издана в переводе его книга
«Эволюция моего мировоззрения», за нею последовали
еще две. Уже с русского языка книги Янагиды пере-
водятся в других странах.
Николай Николаевич БЛОХИН
Советская
медицина
сегодня
Это было в 1961 году. Весь мир с напряжением и тревогой следил за
первым в истории космическим полетом вокруг Земли, совершаемым
советским человеком. Этот человек — летчик-космонавт Юрий Гагарин —
находился в космическом корабле на расстоянии нескольких сот кило-
метров от Земли. А на Земле группа врачей вела постоянное наблюдение
за его пульсом, дыханием, кровяным давлением, улавливая с помощью
точных приборов малейшие изменения в состоянии его организма.
Современная техника уничтожила расстояние между врачом и его паци-
ентом.
Невольно вспоминается один случай из истории медицины. Некий врач,
исследуя молодую девушку из очень знатного рода и не решаясь выслу-
шивать ее непосредственно ухом, как было тогда принято, применил для
этого сложенный в трубку лист бумаги. Так была изобретена врачебная
трубка — стетоскоп. А ныне врач может всесторонне исследовать боль-
ного, находясь на огромных расстояниях от него.
Благодаря успехам не только медицины, но и ряда других наук, достиг-
нутым за последние годы, медицина приобрела теперь совершенно новые
черты.
Конечно, успехи советской медицины, о которых будет рассказано в
этом очерке, относятся не только непосредственно к 1961 году. Но об
успехах науки за один конкретный год вообще говорить нельзя — каж-
дый серьезный успех не появляется на голом месте, а подготовляется тру-
дами предыдущих лет.
Заглянем в современную операционную. Как сильно отличается рабо-
та хирургов наших дней от того, что делалось, например, во времена
Пирогова! Тогда отсутствие методов обезболивания заставляло развивать
технику операций до предела, чтобы не заставлять больного терпеть лиш-
ние минуты мучений. А отсутствие средств борьбы с инфекцией часто сво-
дило на нет эту высокую технику — больные погибали после операции
от сепсиса и других тяжелых осложнений.
Но что вспоминать прошлый век? Работа современных хирургов несрав-
нимо отличается и от того, что мы видели каких-нибудь 25—30 лет назад.
Современное обезболивание превратилось в специальную науку —
анестезиологию. Хирург, производя операцию, не думает о необходимости
спешить. Наблюдение за больным ведут анестезиологи. Наркоз в боль-
шинстве случаев проводится с помощью особой аппаратуры, позволяющей
полностью управлять дыханием. Можно без риска для жизни больного,
если нужно, вскрыть даже одновременно обе плевральные полости и
спокойно оперировать на легких и сердце.
Еще недавно двустороннее вскрытие плевральных полостей приводило
к нарушению дыхания и гибели больного из-за двустороннего пневмото-
ракса. Теперь все эти опасности вполне преодолимы. В распоряжении ане-
стезиолога имеются такие вещества, как известный яд кураре, которым
американские индейцы смазывали концы своих стрел. Кураре парализует
дыхательную мускулатуру и приводит к гибели человека, но при управ-
ляемом дыхании временный паралич мускулатуры приносит не вред, а
пользу, облегчая работу хирурга и не грозя никакими опасностями для
больного.
При сложных операциях на сердце тело больного может быть искус-
ственно охлаждено на несколько градусов. Это позволяет без большого
66
риска прекращать работу сердца на время операции. Еще больше возмож-
ностей дают хирургу специальные аппараты искусственного кровообраще-
ния. Они берут на себя работу сердца на время, которое необходимо для
того, чтобы хирург свободно оперировал внутри сердца. Такой аппарат
соединяется с крупными кровеносными сосудами тела и выполняет роль
насоса, обеспечивающего кровообращение. В этом случае хирург может
оперировать, как говорят, на сухом сердце, выключенном из кровообра-
щения. Затем аппарат отключается от сосудов больного, и сердце вновь
приступает к исполнению своих обязанностей.
Механическое сшивание кровеносных сосудов осуществляется с помо-
щью приборов, которые разработаны в нашей стране и сейчас получили
распространение в разных странах мира. Прибор буквально в несколько
секунд сшивает тонкой танталовой проволокой кровеносные сосуды раз-
ного диаметра — сшивает так точно и прочно, как никогда не сошьет рука
даже весьма искусного хирурга. Есть возможность ускорить и облегчить
соединение в процессе операции стенок пищевода, желудка, кишечника.
Для этого разработаны специальные сшивающие аппараты.
Хирург получил возможность заменять целые участки крупных сосудов,
пораженных тяжелыми заболеваниями. Произведено уже немало операций,
при которых участки даже таких важных сосудов, как аорта, были заме-
нены трубками из полимеров.
... Пористая трубка из лавсана или дакрона тщательно вшивается в де-
фект кровеносного сосуда. Вот сняты на полсекунды и быстро вновь
наложены зажимы, перекрывающие сосуд. Кровь входит в трубку. Через
все поры в ее стенке просачиваются маленькие кровяные капельки. Это
повторяется несколько раз. И вот уже кровотечение через поры трубки
прекратилось — поры закрылись мелкими сгустками крови. Зажимы сня-
ты, и через новый сосуд идет кровь. А со временем кровяные сгустки в стен-
ках трубки покроются изнутри эндотелием сосуда. Пересаженная труб-
ка станет каркасом сосуда, который будет мало отличаться от других,
здоровых кровеносных сосудов.
Пластмасса применяется не только для протезирования кровеносных
сосудов — многим людям она заменяет удаленную головку бедра или
часть какой-либо другой кости.
Когда присутствуешь при современной сложной хирургической опе-
рации, то кажется, что находишься в лаборатории — столько сложных
приборов ведут наблюдение за состоянием больного. Современная опера-
ция не может быть выполнена хирургом-одиночкой — успех обеспечивает
большой коллектив специалистов, каждый из которых отвечает за свой
участок работы.
Результаты операций зависят не только от искусства хирургов и даже
не только от средств современной техники. Переливание крови, антибио-
тики, многообразные средства стимуляции организма, борьбы с шоком,
с инфекцией — все используется для достижения успеха. •
Надо отметить, что о какой области медицины ни заговоришь — везде
много нового. Взять хотя бы переливание крови. Этот метод вошел в прак-
тику только в XX веке, хотя человечество стремилось использовать его
в течение столетий.
За короткий срок в этой области сделано очень многое. Расскажу толь-
67 ко об одном примере.
ПРЕПАРАТ
ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ
ОЖОГОВ
Лучшее, а иногда и един-
ственное средство лечения
при тяжелых ожогах —
пересадка кожи. Но тка-
ней больного при этом
обычно не хватает, а брать
кожу от другого человека
сложно. В лаборатории
консервирования тканей
Украинского научно-ис-
следовательского институ-
та ортопедии и травмато-
логии впервые разработан
метод, позволяющий обой-
тись без пересадки кожи
живого человека. Из кожи
умершего создается так
называемая биологическая
пленка. Она ускоряет за-
живление ран, облегчает
пересадку собственных
тканей пострадавшего, а
если добавить в ее состав
определенные вещества,
замедляет или приоста-
навливает размножение
микробов в ране.
В 1928 году советский хирург В.Н. Шамов проделал эксперименты на со-
баках, показавшие возможность переливания посмертной крови, то есть
крови, полученной у животного через короткий срок после смерти.
Какие огромные возможности открыли эти опыты! У здоровых людей,
погибших от несчастных случаев, можно получать большие количества
крови, которая обычно берется у доноров. Последующее изучение воп-
роса и применение метода переливания посмертной крови на людях пока-
зали ряд преимуществ такой крови. Оказалось, что эта кровь не требует
прибавления консервантов и при этом сохраняет все свои качества.
Посмертная кровь ныне используется для изготовления многих лечеб-
ных препаратов.
Я упомянул об антибиотиках. Не буду перечислять многих препаратов
этой группы, которые вновь и вновь открываются в последние годы и все
увеличивают наши возможности в борьбе с различными микробами— воз-
будителями болезней человека.
Вторая половина прошлого века была эрой создания микробиологии
как науки. Тогда один за другим были открыты возбудители заразных
болезней. Однако потребовались годы, чтобы найти средства борьбы с
этими вредоносными микроорганизмами.
Были отдельные гениальные догадки на путях борьбы с инфекционными
болезнями, как, например, вакцина против оспы, изобретенная Джен-
нером в конце XVIII века, когда не только не был известен возбудитель
этого заболевания, но вообще никто ничего не знал о существовании виру-
сов, к числу которых относится этот возбудитель.
Однако успех в борьбе с большинством инфекций приходил медленно,
путем длительных поисков средств и методов предупреждения и лече-
ния болезней, средств воздействия на их возбудителей.
Для ликвидации инфекций требовалось провести большие мероприятия,
которые в нашей стране оказались выполнимыми только в советское время.
Широкий размах профилактики, бесплатная медицинская помощь, огром-
ные затраты на здравоохранение — все это сыграло свою роль.
Давно уже ликвидированы в нашей стране чума, холера, оспа, стали
весьма редкими тифозные заболевания, ликвидирована малярия, и сейчас
поставлена задача ликвидации за ближайшие полтора-два десятка лет
туберкулеза как массового заболевания.
Эти огромные успехи представляются особенно наглядными, если вспом-
нить, что еще совсем недавно туберкулез стоял по смертности на первом
месте среди всех заболеваний, а острые инфекционные болезни также
занимали одно из первых мест в этой статистике.
Успехи в борьбе с инфекционными заболеваниями и резкое снижение
ранней детской смертности стали главными причинами значительного
увеличения средней продолжительности жизни советских людей. Как
известно, средняя продолжительность жизни в дореволюционной России
составляла всего 32 года, а в наши дни она достигла 69 лет.
Если вторая половина XIX века явилась эрой микробиологии, то виру-
сология — наука о вирусах, ультрамикроскопических возбудителях
болезней — зародилась лишь в нынешнем столетии и особенно бурно раз-
вивается в последние годы благодаря электронной оптике и другим тех-
ническим достижениям наших дней, благодаря новым успехам иммуноло-
гии и биохимии.
68
Здесь особенно ярко проявляется взаимосвязь различных наук и, в
частности, прямая зависимость успехов медицины от достижений биологии,
химии, физики и других естественных наук. Если изобретение микроскопа
открыло пути для развития микробиологии, то появление электронной
микроскопии привело к открытию вирусов, современные успехи техники
необычайно расширили возможности хирургии и так далее.
Открытие и изучение вирусов позволяет создавать новые вакцины, ко-
торые предупреждают заболевания и ведут к их ликвидации.
В последние годы в нашей стране весьма широко развернулась работа,
направленная на ликвидацию полиомиелита — тяжелого вирусного за-
болевания, поражающего главным образом детей. При полиомиелите
страдает спинной мозг и часто развиваются неисправимые параличи
конечностей.
Использовав опыт создания вакцин против полиомиелита, которым
располагали ученые США, где полиомиелит встречается особенно часто
и носит эпидемический характер, наши вирусологи провели огромную
работу по массовой иммунизации детей живой вакциной, приготовленной
в виде конфет — драже. Масштабы этой работы, проведенной в весьма ко-
роткий срок, были поистине грандиозны, и уже теперь в нашей стране
заболеваемость полиомиелитом так резко снизилась, что есть основания
рассчитывать на полную ликвидацию этого заболевания в течение несколь-
ких ближайших лег.
Однако ряд вирусных болезней еще ждет надежных методов борьбы про-
тив них. Наиболее ярким примером является грипп, которым так часто
болеют люди и который, отрывая их от производства, наносит огромный
ущерб нашему народному хозяйству.
Несмотря на открытие вирусов, вызывающих грипп, пока еще не разра-
ботаны достаточно эффективные меры вакцинации. Этому препятствует
большое число различных видов вируса гриппа — вакцинация против
одного вида не предохраняет от заражения вирусом другого вида. Нет
пока и активных химиотерапевтических препаратов и антибиотиков про-
тивовирусного действия. Это относится не только к вирусу гриппа, но и
к другим вирусам. Все они живут непосредственно в ядре клетки, и
воздействие на них без разрушения клетки очень сложно.
Программа Коммунистической партии Советского Союза, открывающая
невиданные перспективы для советского народа, ставит перед медицинской
наукой в качестве основных задач изыскание и изучение средств преду-
преждения и преодоления многих серьезных заболеваний, и в том числе
вирусных инфекций. В этой области ученым-медикам предстоит большая
работа.
Сейчас причинами смерти людей все чаще становятся сердечно-сосуди-
стые заболевания и злокачественные опухоли. Люди стали жить дольше,
они чаще доживают до того возраста, когда развивается склероз сосудов,
грозящий инфарктами сердца, кровоизлияниями в мозг и другими тяжелы-
ми осложнениями. Рак и ряд других злокачественных опухолей также
чаще встречается у лиц пожилого возраста.
Советскими учеными получено много интересных и важных материалов
о причинах и механизме развития атеросклероза, о связи между
собой таких заболеваний, как гипертоническая болезнь и атеросклероз,
о роли нервной системы в развитии этих болезней, а также о значении
69 других факторов, в частности питания, в патогенезе атеросклероза.
РЯЗАНЬ. На выставке сель-
ских произведений г-н Гофман
представил вполне удовлетво-
рительный образец шерсти, вы-
делываемой мм из хвои.
«ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКАЯ ГА-
ЗЕТА» 19 января 1861 года.
В отделении лучевой терапии
современной больницы.
ИЗОЛИРОВА HHbTF,
ОПУХОЛИ
Ученые Национального
ракового института США
разработали новый способ
изучения опухолей. Опу-
холи изолируются от ок-
ружающих органов и сое-
диняются с организмом
животного-хозяина только
одной артерией и одной
веной, состав крови в ко-
торых легко контролиро-
вать. Этот метод даст воз-
можность более подробно
исследовать процессы ро-
ста и развития опухолей.
Дальнейшее развитие этих исследований, несомненно, будет иметь
большое значение для продления жизни человека.
Мне хочется остановиться особо на проблеме рака, наиболее мне близкой
по моей личной работе.
Несмотря на то, что эта проблема вызывала интерес врачей на протя-
жении столетий, все, что реально сделано в этой области, получено в кон-
це л1л, а главным образом в XX веке. И если сегодня изучение опухо-
лей отстает от изучения инфекционных заболеваний — это отнюдь не след-
ствие меньшего интереса к раку или меньшего упорства ученых в стрем-
лении получить ответ на волнующие их вопросы. Все объясняется чрез-
вычайной сложностью проблемы, требующей очень высокой техники для
исследования процессов, происходящих в недрах клетки.
Выяснение причин заболевания раком затруднено еще и тем, что, как
известно, опухоли возникают спустя длительное время после канцероген-
ных воздействий. Для человека эти сроки достигают 10—15 лет.
1 олько современная молекулярная биология способна разрешить, нако-
нец, проблему злокачественного роста, а также и такие вопросы, как
72
взаимоотношения вируса и клетки, механизмы иммунитета, направленные
изменения наследственности.
Все это требует, конечно, огромного творческого труда целых коллек-
тивов ученых, но именно техника делает решение этих проблем теперь
вполне реальным.
Открытие в самом конце прошлого века рентгеновских лучей, а затем
радия, выдающиеся исследования супругов Жолио-Кюри по искусствен-
ной радиоактивности имели огромное значение для изучения проблемы
рака и разработки новых методов лечения опухолей. Развитие же вирусо-
логии позволило выяснить роль вирусов в возникновении опухолей. На-
чиная с 1911 года уже открыто около 20 канцерогенных — опухолеродных
вирусов, которые, несомненно, вызывают различные виды злокачествен-
ных опухолей у животных.
Давние наблюдения, касающиеся канцерогенных свойств каких-то
продуктов неполного сгорания угля, получили в последнее время развитие
в учении о канцерогенных агентах, химическая природа которых теперь
точно изучена. Известны химические канцерогены, вызывающие опухоле-
вый процесс на месте их воздействия или обладающие избирательным дей-
ствием — вызывающие опухоли всегда в определенных органах или тка-
нях, например в печени, легких и так далее.
В настоящее время исследователи по своему желанию могут искусст-
венно получать у животных самые разнообразные злокачественные опухо-
ли. Это свидетельствует о том, что вредные факторы, содействующие раз-
витию опухолей, уже в значительной степени изучены.
Сейчас ведутся споры о роли вирусов в возникновении злокачественных
опухолей у человека. Пока вирусы, вызывающие рак человека, не обнару-
жены, но известно значительное количество вирусов, вызывающих опу-
холи у птиц, кроликов, мышей и других животных.
Интересные материалы получены о вирусе, вызывающем рак молочных
желез мышей. Рак передается от матери потомству вместе с молоком. По-
лучив этот вирус в первые дни после рождения, мышь заболевает раком
молочной железы лишь во второй половине жизни. В последние годы
открыты вирусы, вызывающие лейкозы у мышей и крыс, а также весьма
интересный вирус, вызывающий у разных видов лабораторных животных
разные типы опухолей (вирус полиомы).
Обилие новых данных об опухолеродных вирусах заставляет думать,
что различные канцерогенные факторы химической или лучевой при-
роды могут оказаться не причинами, а лишь стимуляторами возникнове-
ния опухолей при условии наличия опухолеродных вирусов.
Мы видим, что онкологические исследования тесно смыкаются с иссле-
дованиями в области вирусологии. При этом ясно, что в случае подтверж-
дения вирусной теории злокачественных опухолей откроются широкие
перспективы новых эффективных средств профилактики рака.
В настоящее время изучаются все факторы, имеющие канцерогенное
действие. При этом исследуются не только возможности искусственного
получения опухолей у животных, но и вопросы профилактики вредных воз-
действий канцерогенных агентов на человека.
Государственные мероприятия санитарной инспекции в нашей стране
направлены на предупреждение загрязнения воздуха индустриальных
городов продуктами неполного сгорания угля, которые могут иметь кан-
церогенное действие. По-видимому, именно эти загрязнения вместе с чрез-
73 вычайно большим распространением курения содействовали резкому ро-
МОСКВА. Приступлено
устройству Земледельческого
института в подмосковном име*
нии Петровское-Разумовское.
Наконец-то осуществляется
мысль, поданная еще Петром
Первым.
«МОСКОВСКИЙ КУРЬЕР»
25 января 1861 года.
сту заболеваемости раком легких, отмеченному в последние годы в США и
странах Западной Европы. Ведется также тщательное изучение всех
примесей к пищевым продуктам — красителей, ароматических веществ
и других, чтобы исключить возможность их канцерогенного действия.
Активная борьба советского народа за прекращение опытных взрывов
атомных и водородных бомб тоже имеет прямое отношение к проблеме
профилактики опухолевых заболеваний. Эксперименты показывают, что,
например, ничтожные дозы радиоактивного стронция, который в больших
количествах выбрасывается в атмосферу при взрывах водородных бомб,
попадая в организм животных, приводят к развитию у них костных сар-
ком.
Вопрос о причинах злокачественных опухолей человека нельзя еще
считать окончательно выясненным, но многое уже теперь известно. Это —
результат упорного труда ученых разных стран, активно работающих.
над проблемой рака.
Много нового за последние годы появилось и в лечении рака. В XX
веке были разработаны различные варианты лечебного применения
рентгеновских лучей, радия, радиоактивных изотопов. Развивается и со-
вершенствуется техника лучевой терапии, созданы мощные радиевые
и кобальтовые «пушки» — аппараты для глубокого воздействия гамма-
лучами, бетатроны, линейные ускорители. И здесь успехи физики и тех-
ники пришли на помощь медицине и дали ей возможность сделать новый
шаг вперед.
Начиная с 40-х годов развивается новое направление — разработка
лекарственных методов лечения опухолей. Вначале вошло в практику
применение препаратов половых гормонов при некоторых видах рака,
а вслед за этим была предложена серия химических синтетических препа-
ратов и веществ природного происхождения, оказавшихся эффективными
при лечении отдельных форм злокачественных опухолей.
Советским ученым принадлежит честь открытия и внедрения в практику
таких препаратов, как омаин (для лечения рака кожи), допан (для лече-
ния опухолей лимфатической системы), сарколизин (для лечения некото-
рых опухолей костей, а также семиномы мужского яичка) и других. Ряд
новых препаратов сейчас изучается в эксперименте.
То, что злокачественные опухоли могут излечиваться с помощью лекар-
ственных средств, принципиально важно — в это практически никто не
верил еще 20 лет назад.
Хотя сегодня существуют эффективные лекарственные препараты толь-
ко против некоторых видов опухолей, эти первые успехи открывают
громадные перспективы.
В 1962 году в Москве состоялся VIII Международный противораковый
конгресс, в котором приняли участие около 5 тысяч делегатов из 70 стран.
Этот небывалый по своей представительности научный форум дал возмож-
ность детально обсудить состояние проблемы, обменяться опытом и наме-
тить планы исследований в международном масштабе. Проблема борьбы
против рака, как одна из наиболее сложных научных проблем, требует
сотрудничества ученых разных стран, и Московский конгресс, несомненно,
должен сыграть большую роль в дальнейшей ее разработке.
Злокачественные опухоли сейчас весьма активно изучаются. Все расши-
ряющиеся технические возможности не оставляют сомнений, что в сравни-
тельно недалеком будущем будут достигнуты новые, принципиально важ-
ные успехи.
74
В коротком очерке нет возможности рассказать обо всех достижениях
медицинской науки за последние годы, конечно, тесно связанных с успеха-
ми других наук.
Все более широкое внедрение в медицину современной техники особен-
но отличает настоящий этап медицинской науки. Техника позволяет ви-
деть ультрамикроскопические возбудители болезней, разрезать на части
клетку и изучать ее составные части, создавать все новые вакцины и так
далее.
Техника облегчает изучение состояния больного; она позволяет,
например, в несколько секувд подсчитать количество эритроцитов
и лейкоцитов в крови больного, на что прежде тратилось от 15 до 25
минут.
С помощью новой техники можно проводить тончайшие электрофизиоло-
гические наблюдения, касающиеся функций сердца, мозга и так далее.
Сейчас создаются кибернетические машины, задачей которых является
постановка диагноза заболевания у того или другого больного. Как иногда
говорят, такая машина должна заменить врача.
Дойдя до этого места, я должен сказать, что, всячески поддерживая
внедрение техники в медицину, я не могу согласиться с таким утвержде-
нием.
В общении врача с больным есть много таких сторон, которые требуют
непосредственного человеческого контакта. Как бы ни развивалась техни-
ка медицинских исследований, врач всегда останется врачом, и никакая
самая совершенная машина не заменит его человеческого ума, его знаний,
его умения индивидуально подойти к каждому больному.
Машину можно научить давать ответ о характере заболевания, если ей
точно сообщены все симптомы болезни. Однако если врач знает эти симп-
томы, то он не хуже, а, наверное, лучше машины сможет обобщить эти
данные и поставить диагноз.
Если же это слабый врач, который не сумел правильно разобраться
в симптомах, то он все равно невольно обманет машину и в ответ полу-
чит неправильный диагноз.
Больной нуждается в дружеском общении с врачом. Понимание пере-
живаний больного и влияние умелого Врача на его нервную систему
имеет во многих случаях огромное значение, быть может, большее, чем.
"некоторые лекарства.
В далеком прошлом внушительная врачебная мантия, непонятный для
больных латинский язык, на котором говорили между собой и писали ре-
цепты врачи, влияли на психику больных и позволяли врачам иметь высо-
кий авторитет даже при очень малых возможностях медицины.
В наши дни научная медицина утратила всякую таинственность, и это
неплохо. Но она не должна превращаться в голую технику.
Советской медицине принадлежит честь разработки учения о высшей
нервной деятельности человека. Учение Й. П. Павлова, которым гор-
дится человечество, придает огромное значение правильному воздействию
врача на больного, дружескому, теплому общению с больными.
В заключение мне хочется выразить уверенность в том, что медицина
будущего, безгранично развиваясь технически и обогащаясь все
новыми открытиями, будет по-прежнеМу самой гуманной наукой, а ее
работники полностью сохранят замечательные традиции врачей прош-
лого, целиком отдававших себя служению человеку.
Аппарат Оля сшивания каш-
ни или пищевода.
Искусственные кровеносные
сосуды.
Аппарат для сшивания сердеч-
ной сумки.
Михаил Федорович НЕСТУРХ
Загадка
эволюции
челове-
ческого
мозга
Человек — вершина развития органического мира на Земле. Он зани-
мает особое место в природе благодаря своим общественным качествам,
которые неизмеримо поднимают его над животными. Именно общественные
условия и закономерности вознесли человека над остальным органическим
миром. Они преобразовали его тело и сделали человека приспособленным
к трудовой деятельности в обществе себе подобных.
Напряженная борьба с природой, взаимное общение, без которых невоз-
можно существование человека, изощряют его умственные способности.
На каждом шагу человеку приходится решать сложнейшие жизненные
задачи. На долю органа мышления — головного мозга выпадает первосте-
пенная роль. Высшая нервная деятельность и поведение современного
человека поражают своим богатством.
Но не менее удивителен и сам человеческий мозг, по своим размерам,
сложности строения и разнообразию функций далеко превосходящий
мозг крупных человекообразных обезьян. Сравним, например, их объе-
мы. У взрослого мужчины объем мозга колеблется чаще всего в пределах
от 1200 до 1600 кубических сантиметров при среднем значении в 1450.
Мозг крупных человекообразных обезьян, или антропоидов, имеет объем
от 350 до 550 кубических сантиметров. Выходит, что человеческий мозг
в три раза больше. Примерно такое же соотношение существует и по.весу.
Этого мало. Вес тела крупных антропоидов гораздо больше веса чело-
века. По размерам же головного мозга человек уступает лишь китам и сло-
нам. Поэтому еще более резкое различие получается в отношении веса моз-
га к весу всего тела. Если для человека это отношение составляет 1:35, то
у антропоидов, особенно у более крупных — орангутана и гориллы, оно
падает чуть не до 1:200.
У отдельных людей мозг может весить лишь 1000 граммов, у других —
даже 2000, при среднем значении в 1500 граммов. Таким образом, размах
индивидуальных вариаций веса мозга у человека равен ±33 процентам
от среднего значения. Однако в эволюционном смысле мозг любого нормаль-
ного человека обладает равными потенциальными анатомо-физиологиче-
скими свойствами, соответствующими названию вида «человек разумный»
(Homo sapiens), к которому все мы принадлежим.
Взглянем теперь на поверхность коры больших полушарий головного
мозга человека и антропоидов. Они сходны в общем плане расположения,
обильно покрыты бороздами и извилинами. Но в человеческом мозгу
извилины заметно гуще, здесь они более разветвлены. Лобная, височная
и теменная доли человеческого мозга гораздо больше, чем у антропоидов.
Разительное отличие кроется и в тончайшем строении коры больших
полушарий. В ней у человека насчитывается до 17 миллиардов нервных
клеток — невронов, между тем как у крупных антропоидов количество
их в коре составляет лишь 3—5 миллиардов.
Подобные количественные отличия в своей совокупности обусловливают
и качественное превосходство человеческого мозга. Оно подтверждается
также мощным развитием нижней теменной доли и других специфических
участков коры, связанных* в частности, с членораздельной речью, не го-
воря уже о необыкновенно богатой физиологической активности мозга
человека.
Как объяснить такое выдающееся превосходство? Над этим задумы-
вались лучшие умы человечества. Вспомним, что Чарлз Дарвин назы-
вал человеческий ум «богоподобным». Но в то же время этот крупнейший
биолог, по имени которого прошлое столетие в истории науки о жизни 76
называют «веком Дарвина», писал, что человек в строении своего тела
«носит печать низменного происхождения». Дарвин доказал, что человек
со всеми его атрибутами развился на Земле естественным путем.
С этим не согласился другой крупный английский ученый— А. Уол-
лес, который по-своему разрабатывал теорию эволюции. Подобно Дарви-
ну, он признавал природные закономерности развития животных и расте-
ний. Однако он решительно отрицал возможность естественного превра-
щения обезьяны в человека, столь резко, качественно отличающегося от
всех прочих организмов. По мнению Уоллеса, человеческий ум и само
человеческое тело могли возникнуть только в результате чудесного тво-
рения.
Уоллес считал, что головной мозг человека не мог успеть развить-
ся на основе природных закономерностей за каких-нибудь несколько
сотен тысяч лет четвертичного периода.
Таким образом, в этом отношении Уоллес занял чисто идеалистическую
позицию, хотя эволюцию животного и растительного миров объяснял
с материалистических позиций. Подобное смешение мировоззрений не
составляет исключения — оно было свойственно и позже некоторым вы-
дающимся биологам.
Недавно концепция Уоллеса о невозможности объяснить происхожде-
ние человеческого мозга естественными причинами была вновь извлече-
на на свет. Это сделал американский антрополог Л. Айсли, руководитель
кафедры антропологии Пенсильванского университета, известный свои-
ми исследованиями черепов и других костных остатков древних людей.
Айсли утверждает, что ни учение Дарвина, ни другая эволюционная кон-
цепция не может объяснить быстрых темпов развития мозга у ископаемых
людей.
А ведь и среди животных достаточно примеров быстрого развития
различных органов тела при резких переменах условий, когда тому или
иному виду грозит вымирание. Отдельные органы и ткани могут даже
в процессе развития одной особи, а не только целого вида чрезмерно
разрастаться либо деградировать до минимальных размеров. Непомерно
развитые рога гигантского древнего оленя, огромные клыки махайрода —
ископаемого саблезубого тигра — вот немногие яркие примеры. Извест-
ны черепа ископаемых животных с такой толщей костной ткани, что ма-
ленький головной мозг заключен в самой глубине костяного шара.
Не следует забывать и о том, насколько быстро изменяются в условиях
жесткого искусственного отбора породы животных и растений. Если бы
в природе были обнаружены такие различные животные, как, например,
болонка или спаниель, с одной стороны, и ищейка либо огромная шотланд-
ская собака для охоты на медведя — с другой, то их отнесли бы к раз-
ным видам. Тем не менее это — выведенные человеком разновидности
одного и того же вида. А процесс антропогенеза, или происхождения
человека, проходивший под сильнейшим влиянием общественных условий,
нельзя приравнивать к рядовому видообразованию среди диких животных.
Органы и ткани животных тонко реагируют на влияние внешней среды.
Так как белки, из которых они в своей основе состоят, весьма сложны
по структуре и биохимическим особенностям, то потенциальные возмож-
ности изменения формы и строения живых существ на Земле огромны.
Наблюдающееся разнообразие видов и их подразделений, возникшее в
результате длительной эволюции, далеко не исчерпывает этих возмож-
77 ностей.
Головной мозг обезьян (свер-
ху вниз: коата, гамадрила,
гиббона» орангутана, шим-
панзе) и человека.
Сказанное в особенности относится к головному мозгу и всей нервной
системе, которая в теснейшем содружестве с системой внутренней секреции
объединяет животный организм в физиологическом смысле. А на совершен-
ствование нервной системы сильнейшее влияние оказывает развитие
органов движения. К млекопитающим, у которых эти органы особенно раз-
виты, относятся, например, слоны, многие морские животные. Но совер-
шенно исключительное положение занимают здесь обезьяны с их четырь-
мя хватательными конечностями, а некоторые и с хвостом.
Жизнь на деревьях, требовавшая ловкости и быстроты передвижения
по ветвям, вызвала у обезьяны сильное развитие зрительного, двигатель-
ного и осязательного анализаторов. Сформировались хватательные
стопы с противопоставляющимся большим пальцем, а за ними у большин-
ства обезьян — и хватательные кисти. На подошвах, ладонях, на концах
пальцев образовались сложные узоры из папиллярных, или сосочковых,
линий, имеющих важное значение для осязания.
Такие черты строения, связанные с более тонким приспособлением
к окружающей среде, вызвали энергичное прогрессивное развитие нервной
системы обезьян, в первую очередь коры головного мозга. У древних
человекообразных обезьян, обитавших на деревьях, мозг оказался более
крупным и организованным, чем у низших форм вроде макаков, павианов
и тонкотелов.
Следующей ступени развития головной мозг достиг у наземных форм
человекообразных обезьян плиоценовой эпохи третичного периода,
начавшейся около 12 миллионов лет назад. С изменением климата эти обе-
зьяны были вынуждены жить уже не на деревьях, а на открытой местно-
сти, где было меньше пищи и больше хищных зверей. Перемена жизненной
обстановки, в которой малая биологическая защищенность сразу привела
к гибели многих видов обезьян, очутившихся вместо леса на открытом
степном или гористом пространстве, не могла не вести к мобилизации
всех нервных ресурсов в борьбе за жизнь, за спасение от вымирания.
На малую природную защищенность тела ближайших предков чело-
века особое внимание обратил еще Дарвин. Тонкая кожа и слабый волося-
ной покров, малые размеры клыков и плоские ногти вместо острых ког-
тей, неуклюжесть прямохождения и медленность бега, длительный срок
беременности (вероятно, не менее восьми месяцев), вскармливание моло-
ком беспомощных детенышей... Все это при обилии врагов вокруг могло
привести к вымиранию.
В качестве одной из важных форм жизнедеятельности у некоторых
видов и родов антропоидов возникло и стало развиваться употребление
природных предметов в качестве орудий добывания пищи, средств защи-
ты и даже нападения.
Так антропоиды начали использовать для защиты и нападения палки
и камни. Это помогло развитию хождения на двух ногах, которое они
так или иначе практиковали и раньше, преимущественно на нижних, более
толстых ветвях деревьев, прежде чем спускаться вниз на землю в поисках
добавочных источников питания.
Привычное передвижение на двух ногах привело к изменению положе-
ния черепа. Его основание постепенно стало располагаться почти под
прямым углом к позвоночнику. Для удержания черепа в таком положении
требовалась уже меньшая сила мышц, а в связи с этим ослабел и рельеф
черепа, стенки его стали несколько податливее, открылась лучшая воз-
можность для увеличения мозга.
78
Таким образом, трудная жизненная обстановка не замедлила оказать
стимулирующее воздействие на головной мозг наземных двуногих ан-
тропоидов, живших несколько миллионов лет назад. Среди них были
и предки человека. Костные остатки, в том числе черепа, подобных
антропоидов были открыты еще в 1924 году в Южной Африке, а недавно
их нашли и в Восточной. Первой из этих находок южноафриканский уче-
ный Р. Дарт дал название австралопитека, которое распространилось
на всю группу подобных обезьян.
За истекшие с тех пор десятилетия там же, в Южной Африке,
Р. Дарт и Р. Брум, а в Восточной Африке Л. Лики с женой М. Лики
и Дж. Робинсон нашли много черепов и других костных остатков разных
представителей группы австралопитеков, а также тех животных, которые
служили им пищей. Эти открытия доставили очень ценный материал для
исследования человеческой родословной и приковали пристальное вни-
мание множества ученых к Африканскому материку, который, по мне-
нию Ч. Дарвина, был прародиной человечества. Кстати добавим, что
в Африке в последнее время все чаще находят кости и ископаемых людей,
в том числе очень древних. Сейчас этот континент по своему значению для
антропологии приближается к Азиатскому материку, где до последнего
времени были сделаны почти все находки ископаемых предков человека.
Многочисленные кости и следы жизнедеятельности австралопитеков
показывают, что они достигали роста 145—150 сантиметров и веса, веро-
ятно, 40—50 килограммов, что объем их мозга был в пределах 400—700
кубических сантиметров или немного более. Вели австралопитеки стад-
ный образ жизни. Они совместно добывали служившие им пищей расте-
ния, особенно съедобные корневища, луковицы, клубни. Австралопите-
ки поедали также любых животных, которых только могли поймать и
убить, в том числе насекомых, червей, ракообразных, мелких млекопи-
тающих, например зайцев, и даже антилоп и павианов. Об этом ярко сви-
детельствуют многочисленные находки костей этих животных. Их бедрен-
ные и большие берцовые кости Служили, по-видимому, даже в качестве
оружия. Был найден череп павиана с углублениями от ударов, нанесен-
ных берцовой костью антилопы.
В течение долгих сотен тысяч и даже миллионов лет австралопитеки
регулярно применяли природные предметы — кости, камни, раковины —
в качестве орудий.
Новый образ жизни, непривычный даже для обезьян, заставил более
интенсивно, более быстрым темпом развиваться не только кисти их рук
и остроту зрения, но, что всего важнее,— мозг. Отражалось на нем и
прямохождение. Оно развивало равновесие тела, усложняя соответствую-
щие участки коры головного мозга.
Вот в чем лежит разгадка более быстрой эволюции и усложнения голов-
ного мозга • у австралопитеков по сравнению с антропоидами, остав-
шимися жить на деревьях.
Действительно, предки горилл, шимпанзе, орангутанов и гиббонов за-
шли в своеобразные тупики развития. Эти антропоиды ныне уже настолько
специализированы, что для них, кроме разве шимпанзе, закрыта дорога
к очеловечиванию.
Хотя мозг крупных антропоидов и довольно велик, но он, если можно
так выразиться, «задубел», прочно приспособился к монотонным, мало
меняющимся с эпохи миоцена специфическим условиям влажной и тем-
ной чащи тропического леса.
Череп взрослого австрало-
питека.
Австралопитек (реконструк-
ция).
79
Питекантроп (реконструк-
ция).
Правда, иногда и современные обезьяны в природной обстановке поль-
зуются орудиями. Например, яванские макаки, спустившись с деревьев,
ищут на берегу реки или моря ракообразных, клешни и панцирь которых
разбивают камешками, после чего их бросают. Известны отдельные слу-
чаи, когда шимпанзе на воле разбивал камнем сорванные с дерева орехи.
Все эти действия, хотя и не регулярные, свидетельствуют о больших по-
тенциальных возможностях, позволяющих обезьянам, во всяком случае
высшим, а тем более наземным двуногим, перейти к регулярному употреб-
лению камней, палок или костей вплоть до того, чтобы даже таскать с со-
бой наиболее удобные или подходящие.
Что касается употребления обезьянами орудий в условиях специальных
исследований, то классические опыты Н. Н. Ладыгиной-Котс, И. П. Пав-
лова, немецкого ученого В. Кёлера и американского — Р. Йеркса пока-
зали, насколько выше других обезьян стоят такие антропоиды, как шим-
панзе и гориллы. В новых оригинальных опытах советского ученого
Г. Ф. Хрустова молодой самец шимпанзе Султан сумел разломать пред-
ложенный ему дубовый плоский диск и затем отделить от одной из поло-
винок планку; ее он тут же воткнул в металлическую трубку с заложенной
туда на его глазах конфетой, которую вытолкнул и съел. И так было не
раз. Подобные действия стоят уже на грани выделывания простейших
орудий.
Грандиозный эксперимент, поставленный самой природой над австрало-
питеками, привел их к самой настоящей практической необходимости
применять природные предметы в качестве орудий и оружия; пользование
ими из случайного превращалось в постоянное, регулярное.
Вооружившись, австралопитеки значительно возместили свои природ-
ные недостатки и слабости. Но, несмотря на все это, подавляющее боль-
шинство австралопитеков, обитавших не только в Африке, но и в Азии,
через несколько сотен тысячелетий вымерло, кроме одного самого высоко-
развитого вида.
Энгельс совершенно справедливо указывал, что предок человека далеко
превосходил все прочие виды смышленостью и приспособляемостью.
Энгельс писал о расе, или, употребляя более подходящий термин, о под-
виде. Вероятно, это правильно, так как среди очень высокоразвитых пред-
шественников человека, занимавших большую территорию, могла выде-
литься особой регулярностью и разнообразием употребления орудий одна
из подвидовых групп. Именно у нее-то головной мозг и смог по этой
причине разрастись сильнее, до 800—900 кубических сантиметров, и усо-
вершенствоваться; усложнилась его внутренняя структура, прежде всего
строение коры больших полушарий.
Коротко можно сказать, что таким путем был достигнут «мозговой ру-
беж». Он позволил предкам человека в ежедневной предтрудовой деятель-
ности перешагнуть и «трудовой рубеж»: произошел качественный перелом
развития, переход от простого употребления орудий к их изготовлению.
Между этими двумя функциями — предтрудовой и трудовой — боль-
шая разница. Даже самая примитивная обработка орудия требует уже
новой мыслительной деятельности, хотя бы в виде нескольких умственных
операций, предваряющих трудовые акты. Здесь для нас большой интерес
представляют недавние выводы советского исследователя С. А. Семенова,
изучавшего процесс изготовления орудий каменного века.
Этот ленинградский ученый вместе со своими студентами и сотрудниками
производит в лаборатории и в природной обстановке множество экспери- 80
ментов. Он изготовляет и обрабатывает примитивные орудия, используе
их в трудовых процессах, вплоть до выдалбливания из дерева вполне «су
доходного» челна. Для того чтобы судить о том, как именно использовалось
то или иное древнее орудие ископаемых людей, С. А. Семенов исследует
не только его тип или форму, но и остающиеся на нем следы употребления
и износа. Нередко эти следы можно разглядеть только в лупу.
В результате своих работ Семенов пришел к выводу, что, например,
даже при обкалывании и оббивке шелльского кремневого ручного рубила
нужно было совершить десятки ударных действий. А каждое действие
имеет творческую природу, особенно если учитывать минералогическое
разнообразие исходного материала. Выделка же более позднего мустьер-
ского остроконечника осуществляется доброй сотней трудовых актов,
а для позднепалеолитического кремневого ножа их нужно сотни две.
Но, конечно, дело не столько в количестве трудовых операций и состав-
ляющих их актов, сколько в степени трудности их осуществления —
абсолютной и относительной. Ведь говорят, что начало — половина дела.
Вероятно, какие-нибудь 10—г15трудовыхтворческих актов для питекант-
ропов начала антропогена
были гораздо непривычнее
Усложмекае мозговых процессов
с развитием трудовых опера-
ций: / — шимпанзе соединяет две
палки; 2 — оббивка галеки авст-
ралопитеком; 3 — изготовление
ручного рубила шелльского типа
питекантропом; 4 — изготовле-
и труднее, чем более слож-
ные действия для их потом-
ков шелльской или ашель-
ской культурных эпох.
Поэтому нет ничего уди-
вительного в том, что уже
с самого появления прими-
тивнейших человекоподоб-
ных существ их мозг в
наибольшей мере должен
был подвергнуться влия-
нию новых общественных
факторов, среди которых
главную роль играл труд
в обществе себе подобных.
Теснейшим образом с мы-
слью и трудом был при-
чинно связан и звуковой
язык, оказавшийся немало-
важным фактором быстро-
го и прогрессивного раз-
вития головного мозга.
В основу еще нечлено-
раздельного языка легли,
очевидно, различные зву-
ки, свойственные ближай-
шему предку человека.
Если судить по аналогии
с шимпанзе, то у древней-
ших людей могли быть
два-три десятка исходных
звуков голоса; к их числу
могли присоединяться еще
им остроконечника • среднем
палеолите; б — изготовление
кремневого ножа с роговым
репном в позднем палеолите (по
С, А. Семенову),
81
Неравномерное развитие ко-
ры больших полушарий чело-
веческого мозга: вверху — на-
ружная поверхность, внизу—
внутренняя. Участки, пока-
занные более темным цве-
том, развивались интенсив-
нее других (по Ю, Г. Шевчен-
ко),
ото
МОСКВА. Единственное мес-
то в городе, где принимают
посылки,— это почтамт. При-
ем их происходит почему-то
только в дни отправления поч-
ты, которые можно узнать лишь
из «Календаря» , издаваемого
Академией наук. Календарь
же сей полностью оправдывает
выражение Грибоедова: «Все
врут календари...»
«МОСКОВСКИЕ ВЕДОМОС-
ТИ» 10 января 1861 года.
и так называемые «жизненные шумы» вроде кряхтенья которые, по мнению
профессора В. В. Бунака, имели важное значение для зарождения
речи.
Труд и речь оказались самыми мощными факторами, которые превра-
тили мозг обезьяны в мозг человека. При всем их сходстве в форме и строе-
нии мозг человека поднялся необыкновенно высоко в смысле сложности
и совершенства.
Конечно, труд и речь были не единственными факторами мощного и бы-
строго развития человеческого мозга. Так, можно ли допустить, чтобы
сразу полностью исчез естественный отбор? Вернее было бы считать, что
в течение, вероятно, длительного периода мощный фактор естественного
отбора продолжал действовать в том же направлении, как и по отноше-
нию к мозгу австралопитеков, о чем уже мы говорили. Древнейшие
люди были, несомненно, еще очень долго подвержены прямому влиянию
окружающей природной среды. В то же время они начинали активно
воздействовать на нее, в первую очередь претворяя камень, дерево и
кость в искусственные орудия.
В сложных взаимоотношениях с природой креп общественный труд
и развивалась социальная среда, как средство защиты нового двуногого
общественного существа.
Маркс считал, что существеннейшая особенность человеческого мышле-
ния и действия состоит в преобразовании природы. Это требует беспрерыв-
ного и часто крайнего напряжения умственных и физических сил.
А отсюда опять-таки следует, что в отличие от мозга млекопитающих,
не говоря уже о прочих животных, мозг человека должен был пройти
совершенно особый путь очень быстрого развития. Иначе в трудных
условиях существования, особенно во время ледниковых эпох, все
человечество могло бы и вымереть, как это иногда случалось даже с от-
дельными группами древних людей, не выдержавшими борьбы с лед-
ником, например в ряде мест Западной Европы.
Вот так и получилось, что головной мозг человека чрезвычайно прогрес-
сировал, развиваясь в сложной борьбе социальных и природных факто-
ров. При этом энергично увеличивались и абсолютные и относительные
размеры мозга. Средний объем мозговой коробки питекантропов составлял
900, а у синантропов — 1050 кубических сантиметров. Но уже у неан-
дертальцев размеры мозга достигли нового рубежа в 1400 кубических сан-
тиметров. Значит, человеческий мозг разрастался очень быстро: он сфор-
мировался за какие-нибудь полмиллиона лет.
А отсюда следует, что Уоллес был совершенно неправ, когда отвергал
естественный ход эволюции человека и его мозга. Больше того, новейшие
данные, добытые советскими учеными, раскрывают перед нами ход качест-
венного усовершенствования человеческого мозга в ходе антропогенеза.
Так, в Институте антропологии Московского университета антрополог
Ю. Г. Шевченко изучила тонкое строение коры головного мозга обезьян,
а В. И. Кочеткова — слепки мозговой полости ископаемых людей. Обе
исследовательницы пришли к заключению, что наиболее интенсивно раз-
вивались поля, связанные с речью.
Конечно, судить о том, как изменялось внутреннее строение головного
мозга ископаемых человекоподобных, было бы очень трудно, даже если
бы действительно был найден окаменелый мозг древнего человека. Еще
труднее догадываться о том, как и когда шло бурное нарастание миллиар-
дов невронов в коре больших полушарий. Можно сказать лишь, что
82
очень сильное увеличение числа невронов должно было, очевидно, про-
изойти уже у древнейших человекоподобных, а у неандертальцев, надо
полагать, шло «дозревание» коры и мозга в целом в смысле внутренних
его преобразований.
Правда, некоторые ученые считают, что современный человек произо-
шел не от неандертальца, а от более древних людей. Другие ученые, как,
например, видный американский палеонтолог Г. Осборн, утверждали да-
же извечность вида современного человека и пытались доказать, что че-
ловек произошел вообще не от обезьяны, а от принципиально иных жи-
вотных, обладавших, несмотря на общую примитивность, высокооргани-
зованным мозгом и психикой,— от так называемых «эоантропов», то есть
«людей зари человечества».
Подобными гипотезами идеалистически настроенных ученых пользуются
богословы, чтобы «согласовать» науку с религией, идею эволюции с дог-
матом о божественном творении. В 1958 году, выступая с речью перед
Ватиканской академией наук, папа римский заявил, что «человек не мог
быть потомком животного» и что «родоначальник и предок человека не мог
быть ничем иным, как человеческим существом».
Советские антропологи полностью опровергли эту псевдонаучную кон-
цепцию, основываясь на всей совокупности научных фактов и материали-
стической теории антропогенеза. Идеалистические взгляды на происхож-
дение человека, его мозга и сознания не выдерживают подлинно научной
критики.
Вполне можно утверждать, что развитие головного мозга человека
в процессе антропогенеза состояло в резком количественном и качествен-
ном преобразовании коры больших полушарий и всего мозга без участия
каких бы то ни было сверхъестественных сил. Материальными же, естествен-
ными причинами этого были в первую очередь труд, речь в сочетании с
природными факторами.
В результате исторического развития человеческого мозга им был до-
стигнут последний рубеж, когда кора больших полушарий обрела все
современные миллиарды невронов и когда сформировались ее новые, спе-
цифически человеческие участки. Очевидно, этот сдвиг надо связывать
с беспрестанным воздействием трудовой функции и усложнением хода
общественного производства, с перерастанием звукового языка в члено-
раздельную речь, с интенсивным развитием второй сигнальной системы на
основе первой, с возникновением более отчетливого самосознания.
При появлении кроманьонцев и других групп ископаемых людей,
относящихся к виду современного человека — Homo sapiens, сам труд
поднялся на более высокую ступень, связанную с выделыванием сложных,
составных орудий вроде копья с метательным приспособлением. Все эти
качественные преобразования подняли мозговую деятельность на новую
высоту, одновременно сообщив всем расовым группам человечества
новое коренное анатомо-физиологическое единство.
Ожесточенная борьба между материалистами и идеалистами происхо-
дит сейчас и в вопросе о происхождении человеческого сознания, о взаи-
мосвязи между мозгом и высшей нервной деятельностью.
Одно из распространенных заблуждений состоит в том, что нервные
клетки выполняют свою функцию якобы под влиянием некоего «духовного
начала». Это начало, или «душа», якобы входит в тело человека при рож-
дении и покидает его со смертью. Богословы спорят о том, когда, на какой
83 ступени эволюции появилась эта «душа» у человека.
Неандерталец
(реконструкция) в
ИСПАНИЯ. Марино Мон-
туриот на Барселоны по-
строил подводное еудно «Их-
тионум» для отыскивания н
подъема грузов затонувших ко-
раблей. С пятью пассажира-
ми изобретатель провел под
водой 2*5 часа, наблюдая через
стекла окон за морским дном.
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ» 1 ян-
варя 1861 года.
Не имея возможности противопоставить достижениям современной
научной физиологии высшей нервной деятельности ничего фактического,
некоторые идеалистически настроенные ученые, как, например, англий-
ский физиолог Дж. Экклс, утверждают, что «дух» действует на мозг
и вызывает сознание через мельчайшие разветвления, которыми закан-
чиваются отростки нервных клеток и которыми они соединяются между
собой через так называемые синапсы.
Однако факты, установленные антропологами и физиологами, катего-
рически свидетельствуют о глубоко материальном процессе образования
головного мозга. Чудесного творения и «вдувания души» здесь Не было.
И это справедливо по отношению не только к форме и размерам, но и
к функциям мозга, к высшей нервной деятельности, к сознанию.
Могущество человеческого ума, все богатство сознания выросло в про-
цессе эволюции под влиянием активного труда. Человеческий гений ныне
глубоко проникает в строение головного мозга, благодаря деятельности
которого природа дошла до познания самой себя. Мощное и постоянно
убыстряющееся развитие человеческого общества, усложнение социальной
среды и взаимоотношений с природой вызывают к жизни новейшие очень
важные научно-технические приемы — такие, как кибернетика.
В усложняющейся жизни к человеческому мозгу предъявляется все
больше трудных требований. Многие спрашивают, не будет ли в связи
с этим все сильнее и сильнее разрастаться головной мозг человека, в
особенности кора его больших полушарий?
Антрополог может ответить на это, что видовая эволюция человека,
надо полагать, закончилась. За последние десятки тысяч лет, начиная
с эпохи кроманьонцев, тип строения всего тела человека почти не из-
менился.
Человек вступил уже в такую стадию эволюции, когда интенсив-
ное развитие, в отличие от всех решительно животных, в отличие от
предков людей — питекантропов и неандертальцев, идет в сфере со-
циальной, в сознании, в ходе овладения силами природы.
Завоевывая земной шар, человек везде создает для себя более или менее
одинаковую искусственную среду, которая еще больше будет нужна при
полетах на другие планеты.
Технические приспособления, новые методы познания помогают и будут
далее еще в большей мере помогать человеческому разуму легче и легче
решать всевозможные жизненные задачи, удовлетворять требованиям
неслыханно развивающейся культуры.
Головной мозг современного человека, как мы говорили, обладает
многими миллиардами тонко дифференцированных нервных клеток,
соединенных между собой бесчисленным множеством связей через мель-
чайшие разветвления нервных отростков.
Всего этого достаточно, чтобы мозг и в будущем справился со всеми
трудностями, которые встанут на его пути. Для этого ему не при-
дется увеличивать свои размеры чуть Ли не в два-три раза, как пред-
сказывают некоторые зарубежные ученые. Но в пределах внутривидовых
вариаций небольшая «шлифовка» мозга и его коры, конечно, будет про-
исходить и в дальнейшем.
В этом ограниченном смысле труд, речь, общество будут продолжать
оказывать свое воздействие и на человеческий мозг — продукт развития
животного мира, конечный этап качественно особого процесса формирова-
ния человека.
МЫ ЗНАКОМИМСЯ С ЗИНДЖАНТРОПОМ
(Сквозь треск помех еле-еле слышался голос жены:
— Лангата? Я — Олдовай! Лангата! Ты меня слышишь? Прием.
Я нажал кнопку передачи.
— Олдовай? Я — Лангата! Слышу, только очень плохо. Попробуй
получше настроиться. Прием.
Снова послышался голос жены, на этот раз яснее:
— Так вот слушай. Вчера мы нашли ногу. Да, ногу. Похоже, что это —
новое открытие, не хуже прошлогоднего зицджантропа.
— Замечательно! Много ли нашли?
— Довольно много,— ответила Мери.— Пяточную кость, лодыжку
и еще несколько костей. Когда приедешь посмотреть?
— Уже еду. Прием окончен.
Вот как я узнал об открытии окаменелых остатков древнейшего на Зем-
ле человекоподобного существа — члена семейства, в которое входят
современный человек и его доисторические двоюродные братья австрало-
питеки.
В прошлом году мы с Мери обнаружили череп древнейшего человека
Земли — зицджантропа, который жил в доисторические времена на тер-
ритории современной Танганьики (Восточная Африка). До последнего
времени не был определен точный возраст найденного нами черепа. Те-
перь мы, наконец, получили факты — и факты потрясающие. Так назы-
ваемый калий-аргоновый метод дал возможность определить, что зинджан-
троп жил не просто сотни тысяч лет, а 1 750 000 лет назад!
Эта первая волнующая находка была сделана нами в 1959 году в уще-
лье Олдовай — баснословно богатом скоплении окаменелых остатков,
которое мы исследуем, начиная с 1931 года.
А теперь Мери сообщила, что ущелье, наконец, подарило нам бесцен-
ные остатки нового человекоподобного существа — более древнего,
чем зинджантроп! Правда, было еще рано судить, кто это — человек или
просто человекообразное.
Через час я выехал в Олдовай из Лангата — пригорода Найроби
(Кения), где мы живем. До Олдовая 556 километров, то есть, если повезет,
13 часов езды.
Я сказал «если повезет», потому что в сезон дождей, с марта по июнь,
некоторые участки дороги в Олдовай превращаются в почти непрохо-
димую трясину.
В тоже время в самом ущелье никакой сезон дождей не может устроить
потопа; большей частью оно напоминает гигантскую пыльную яму.
Ближайший источник питьевой воды находится В 54 километрах.
В 1960 году Комитет исследований Национального географического
общества США предоставил нам щедрые ассигнования, и мы решили ра-
ботать круглый год — и в дождь и в сухую погоду. За 13 месяцев произ-
ведено 92 тысячи человеко-часов раскопок — вдвое больше, чем сумели
сделать мы с Мери за все предшествовавшие 30 лет.
А что мы нашли в течение этих 13 месяцев?
Мы нашли так много, что я не знаю, с чего и начать.
Прежде всего, новые остатки нашего старого друга зицджантропа,
которого мы с Мери зовем «зицдж» или еще более нежно — «милый
мальчик».
Сняв тысячи тонн скалистой породы, покрывающей поселение зинд-
85 жантропа, мы обнаружили две кости нижних конечностей одного экзем-
Лум С. Б. ЛИЛ
на 1750000
лет
в прошлое
человека
В руках профессора Л. С. В.
Лика яайоеккая им челюсть
дпевкейшеео па Земле ребенка.
Слева для сравнения—челюсть
современней) взрослого чело»
века.
пляра — большую и малую берцовую — и несколько фрагментов другого.
Мы надеемся найти нижнюю челюсть черепа, обнаруженного нами в
1959 году. Она дала бы возможность определить, умел ли зинджантроп
говорить. А это очень важный показатель его развития. Но даже и без
черепа мы узнали очень много о нашем человеке, жившем тысячи столетий
назад.
Первый череп мы открыли в древнем культурном слое, заключенном
между двумя слоями породы на месте прежней стоянки.
В 1960 году мы обнаружили в этом же слое грубые каменные ору-
дия, служившие для снятия шкур и разрезания мяса. Кроме того, мы
нашли здесь кости животных и каменные рубила для раскалывания моз-
говых костей.
Эти расколотые кости подтвердили наше предположение, что зинджант-
роп и его современники питались преимущественно убитыми ими молоды-
ми животными — большинство костей принадлежало молодым осо-
бям.
Интересно, что более поздние обитатели не раскалывали костей в та-
ком большом количестве. Значит, они были лучше обеспечены пищей,
чем зинджантропы.
ЧЕЛЮСТЬ ТИГРА И ЧЕЛЮСТЬ ЧЕЛОВЕКА
Что же это за новое существо, еще более древнее, чем зинджантроп?
Мне все еще трудно говорить об этом открытии, не переживая заново
волнения, которое охватило тогда всех нас.
Когда я приехал в ущелье, все говорили только о находке драгоценных
костей. Мери обнаружила их в 200 метрах от того места, где был найден
зицджантроп, но глубже. Значит, наше новое человекоподобное существо
жило еще раньше зинджантропа.
Эта находка, как и многие из наших олдовайских открытий, была чисто
случайной.
Несколько недель назад мой сын*Джонатан наткнулся в.слое — са-
мом нижнем и, следовательно, самом древнем слое ущелья — на ока-
меневшую челюсть саблезубого тигра. Оказалось, что эта челюсть —
первая в Восточной Африке находка остатков саблезубого тигра.
Мы решили облазить склон в надежде обнаружить еще и другие
саблевидные зубы. Вскоре мы и в самом деле нашли зуб, но только он
никогда не принадлежал тигру. Опытному глазу Мери было достаточно
одного взгляда.
— Примат!—воскликнула она.
Тогда мы заложили шурф и углубились в слой. Скоро появились но-
вые остатки примата — целая ключица, несколько маленьких осколков
черепа и, наконец, несколько фаланг. А пока я был в Найроби, Мери
прибавила к нашей растущей коллекции драгоценные кости ног. Это
и было то открытие, которое заставило меня сломя голову устремиться
в Олдовай.
Мы начали лихорадочно искать новые остатки этого незнакомого пока
нам существа. Дальнейшие раскопки дали еще несколько кусочков че-
репа и, наконец, большую часть нижней челюсти. Эта челюсть с тринад-
цатью прекрасно сохранившимися зубами — сама по себе увлекательней-
шая повесть.
Так же как зубы зинджантропа год назад, челюсть может много рас-
87 сказать о своем хозяине.
Л. С. S. Лики (стоит слева)
и его коллеги на раскопе.
Череп древнейшего па Земле
ребенка.
САМЫЙ ДРЕВНИЙ РЕБЕНОК НА ЗЕМЛЕ
Челюсть принадлежала ребенку. Вы можете спросить, откуда мы
это знаем? Об этом говорят прежде всего зубы. Любая мать знает, как
растут зубы у ребенка. Сначала, на первом или втором году жизни,
прорезаются молочные зубы. В возрасте от 51/а до 6‘/а лет развиваются
первые постоянные коренные, а в 10—12 лет—вторые коренные.
И наш ископаемый ребенок при жизни не отличался от всех современ-
ных детей. Первые коренные в найденной челюсти порядочно стерты,
вторые уже появились, но стерты очень мало. Третьи коренные, появляю-
щиеся обычно не раньше 16 лет, еще даже не начали прорезаться сквозь
челюсть.
Несомненно, что наш ребенок умер 10—12 лет от роду. Почему он умер?
Это нелегкий вопрос: не забывайте, что мы имеем дело с уликами, кото-
рым более полутора миллионов лет!
Нам кажется, что наш ребенок умер скорее насильственной смертью,
чем от болезни. Мы нашли его теменные кости. На левой теменной кости
остались явственные следы нанесенного удара. Хорошо видно место удара,
пролом в черепе, который проникает до самой внутренней его стенки,
и трещины, расходящиеся от этого пролома.
Предположение, что ребенок упал и ударился о камень, отпадает про-
сто потому, что в болотах, где он жил, не было ни одного камня, если не
считать маленьких каменных орудий, упав на которые нельзя было так
сильно проломить голову.
Остается предположить, что причиной смерти ребенка было то, что
современная полиция называет «ударом, нанесенным тупым предме-
том!.
Однако давайте оставим в стороне наши рассуждения в духе Шерлока
Холмса и посмотрим, что это новое открытие может дать для изучения
развития человека. В конце концов, этот вопрос для нас основной.
В последим* ГОДЫ внимания уче-
ного мира приковано к интерес-
ным и важным открытиям иско-
паемых обезьян и людей в Во-
сточной Африке» особенно а
ущелье Олдовай. Открытия эти сде-
лал английский палеонтолог Луис
Лики и ого ж#иа Мори. На протя-
жении тридцати лот работы в Олдо-
вао им удалось найти несколько
черепов в костных остатков древ-
них человекообразных обезьян и
бросить дополнительный свет на
родословную человека.
Особое значение а зтом отно-
шении имеют последние находки
супругов Лики. Сначала» в 1959 го-
ду, Мери Лики посчастливилось
разыскать часть черепа (без ниж-
ней челюсти) дотоле неведомой
крупной человекообразной обезь-
яны» жившей свыше миллиона
лет назад. Этот череп пришлось
реконструировать из 400 найден-
ных обломков! Затем супруги Ли-
ки нашли очень древние кости и
части черепа 1G—12-летнего ре-
бенка и даже черепную крышку
взрослого человека» похожую иа
череп питекантропа.
Были также найдены в большом
количество очень примитивные
орудия из галок вместо с костя-
ми разных, в том числе редких
ЧЕЛОВЕК ИЛИ ЧЕЛОВЕКООБРАЗНОЕ?
Какое место наш новичок занимает в огромной головоломке окаме-
нелостей Олдовая? Можно ли назвать его человеком и нельзя ли
узнать, когда он жил и как выглядел? Он или зинджантроп — древней-
ший известный нам человек на Земле?
На некоторые из этих вопросов мы можем ответить уже сейчас, а с отве-
том на другие придется подождать.
Прежде всего, когда я называю найденные кости «ребенком», это со-
вершенно не значит, что отец ребенка должен был быть человеком в стро-
гом смысле этого слова. Ученые считают существенным признаком чело-
века изготовление орудий установившегося, постоянного характера, в
отличие от случайного употребления острых палок и камней. Этот уста-
новившийся, постоянный характер орудий и является основным приз-
наком, по которому мы считаем человеком зицджантропа.
Можно ли с уверенностью сказать, что это существо было человеком?
Я должен откровенно ответить: «нет». Мы еще очень мало знаем о нем, а
строить слишком смелые предположения опасно. Но мы можем расска-
зать, чтб именно мы нашли и о чем говорят эти находки.
Прежде всего, мы нашли в этом культурном слое каменные орудия,
хотя и очень простые, но имеющие постоянный характер. Мы нашли
также один костяной инструмент, на котором сохранились следы обработ-
ки какого-то материала, возможно, кожи. 88
Эти каменные орудия были, несомненно, изготовлены «человеком»
в научном понимании этого термина. Более того, нет никаких причин
считать, что родители ребенка не могли изготовить эти орудия. Но нам
нужны неоспоримые доказательства, и пока у нас их нет, , я не могу ска*
зать ничего более определенного.
Я уже говорил, что мы можем считать человеком зинджантропа, так
как у нас нет оснований сомневаться, что именно он изготовил орудия,
найденные при нем. Однако зинджантроп по своему строению стоит
очень близко к южноафриканскому австралопитеку, который еще не был
человеком.
Наш ребенок сильно отличается от австралопитека. Я полагаю, что он
представляет другой тип человекоподобных — я не говорю «человека» —
с немного более развитым мозгом и с зубами, хотя и больших размеров,
но не похожими на зубы австралопитека.
Таким образом, возможно, что во времена слоя I Олдовая, то есть около
1 750 000 лет назад, бок о бок развивались два типа человекоподобных.
Одним из них был зинджантроп — судя по строению тела получеловек.
Другим было крайне примитивное существо, кости и зубы которого все
же имеют признаки, приближающие их к человеческим.
В общем все, что я могу сказать сейчас,— этою, что отец ребенка,
возможно, был человеком в смысле изготовления орудий. Нам предстоит
еще многое узнать. Пока мы не найдем новых костей, мы не можем даже
сказать, был ли наш ребенок мальчиком или девочкой.
Однажды утром, раскапывая культурный слой, в котором.мы нашли
ребенка, Мери воскликнула:
— Опять черепаха! Одни проклятые черепахи и рыбы. И как только
они им не надоедали!
— Действительно,— согласился я.
И в самом деле, это одно из основных различий между культурным
слоем зинджантропа и тем, где мы нашли ребенка. Современники ребенка
оставили после себя огромные количества остатков черепах, рыбы и водя-
ной птицы, которую тоже сравнительно легко поймать. Это наводит на
мысль, что они были плохими охотниками и ловили только малоподвиж-
ных черепах и мелководных рыб, потому что это было легче, чем убивать
других животных. Зинджантроп же как будто умел уже убивать молодняк
антилоп и лошадей.
Но этот разговор об охоте приводит нас к новому открытию в Олдовае,
которое посрамило как зинджантропа, так и его предшественников —
охотников за черепахами.
и иногда науке не известных жи-
вотных, например* жирафа с вет-
вистыми рогами, свиньи и овцы
гигантских размеров* бегемота с
очень высоко стоящими* как пе-
рископы, глазами, слона с бив-
нями в нижней челюсти. Некото-
рые кости были разбиты вдоль*
как будто для извлечения кост-
ного мозга.
Антропологи и археологи сильна
заинтересованы открытиями Лики*
затронувшими важнейшие пробле-
мы происхождения ближайших
предков человека и появления
труда с искусственным изготов-
лением орудий.
Можно ли приписывать найденные-
примитивные орудия новооткрытым,
существам! На это ни сам Лики,-
ни кто другой ответить пока но
в состоянии. Вопрос должны
прояснить дальнейшие открытия.
Но как бы ни были в дальнейшем
истолкованы эти находки* бес-
спорно, что они дадут много но-
вых важных сведений об эволю-
ции человека.
По просьбе редакции ежегодника*
Л. С. Б. Лики любезно разрешил
использовать последние материа-
лы о его открытиях. Здесь пуб-
ликуется перевод его статьи и»
журнала «National Geographic
Magazine» (№ и
ЧЕРЕП, КОТОРЫЙ ИСКАЛИ 100 ЛЕТ
Может быть, эта находка была самой волнующей в 1960 году, потому
что тут мы имеем дело с настоящим человеком.
Чтобы понять значение этого следующего открытия, которое совершен-
но не связано ни с зинджантропом, ни с нашим древнейшим ребенком,
нужно вернуться назад больше чем на 100 лет — к 1846 году. В этом
году была впервые обнаружена культура каменного века. Она была назва-
на «шелль» — по имени местности во Франции, где была найдена.
Самое удивительное в этой культуре, легко опознаваемой по типичным
каменным орудиям, было то, что хотя ее признаки с 1846 года были от-
крыты во многих местах Африки, Азии и Юго-Западной Европы, никто
89 еще не находил черепа шелльского человека. Другими словами, хотя у нас
Череп зинджантропа,
жившего / 750 000 лет назад.
были его орудия и мы знали о нем довольно много, никто еще не мог ска-
зать, как он выглядел.
С самого начала наших раскопок в Олдовае мы находили орудия шелль-
ской культуры на различных уровнях в слое II — непосредственно над
слоем I. Мы знали, что эта широко распространенная культура развива-
лась и в Восточной Африке.
Более того, в 1954 году я нашел два человеческих молочных зуба, свя-
занных с первой из нескольких стадий, на которые разбивается культура
шелля. Эти зубы кажутся огромными по сравнению с зубами современ-
ного человека и заставляют думать, что шелльский человек, как и зинд-
жантроп, должен был иметь массивные челюсти.
В 1960 году мы вернулись на участок рядом со стоянкой зинджантропа,
на котором я когда-то нашел орудия третьей стадии шелля. Мы сделали
небольшой раскоп и наткнулись на шелльский культурный слой с большим
количеством каменных орудий, костей и зубов животных. Но ни одна из
окаменелостей не могла рассказать нам, как выглядел шелльский чело-
век.
После этих работ все, что мы знали о шелльском человеке, и все, -что
знал о нем весь мир, основывалось на этих двух молочных зубах 1954 года.
В первый раз наше везение, кажется, покинуло нас.
Иногда я думаю, что судьба без конца смеется над нами в Олдовае.
Стоило нам прекратить поиски таинственного доисторического человека,
как он нашелся сам.
Случилось это, когда я обходил ущелье с геологом Реймондом Пиккерин-
гом, который составлял для нас подробную карту ущелья. Однажды по-
сле обеда мы с Реем вышли из маленького бокового ущелья в полутора
километрах от нашего лагеря и взобрались на холмик, чтобы поглядеть
на основной раскоп.
Вдруг что-то показалось мне странным. Я сказал Рею, что с холмика
я вижу обнажения слоя II, которых раньше не замечал.
В тот день идти туда было уже поздно. Всю ночь я размышлял, как же
мы могли пропустить это место, работая от него на расстоянии брошенного
камня. Единственным объяснением могла быть только закрывающая обна-
жение растительность.
Рано утром я взял с собой Рея и своего младшего сына Филиппа, и мы
начали продираться сквозь кусты. На верхушке склона у меня появилось
чувство, что сейчас мы увидим что-то важное. Карабкаясь вниз, я, смеясь,
сказал Рею:
— Вот здесь-то мы и найдем череп.
Не успел я окончить фразу, как мой взгляд случайно упал на несколько
обломков костей в маленьком размытом овражке. Череп! Эта мысль первой
пришла в голову. Но потом сразу я усомнился. Нет, не может быть.
Вероятно, это опять окаменевшие остатки черепах, которые мы уже не
раз принимали за черепа.
Но когда я подошел ближе, все мои сомнения исчезли. Это действитель-
но был череп — человеческий череп. Я видел, как окаменевшие части
его торчали из травы и нетронутой земли.
Я встал на колени — и все сомнения исчезли! Несколько минут я не мог
произнести ни одного связного слова. Наконец, мы нашли то, что
наши бесчисленные предшественники искали больше столетия.
Мы нашли человеческий череп в слое II — в слое шелльской куль-
туры!
90
ОХОТНИКИ КАМЕННОГО ВЕКА
Немного успокоившись, я оставил Филиппа и Рея обмерять обнаже-
ние, а сам на предельной скорости помчался за Мерй.
— Скорее, Мери,— начал я. — Там шелльский человек!
Мери скептически посмотрела на меня:
— Что значит шелльский человек?
— Череп, череп! — закричал я.— Я нашел шелльский череп!
Вместе со мной Мери бросилась к месту находки.
Вспоминая об этом, я вижу, насколько случайно было то, что я забрался
именно на этот холмик и стал лениво разглядывать именно этот незнако-
мый мне кусок склона. Как знать, может быть, если бы освещение было
другое, скажем, на полчаса ближе к закату, я вполне мог бы проглядеть
это обнажение и не наткнуться на него еще много месяцев. К тому вре-
мени эрозия могла совсем смыть череп, и он был бы навсегда уничтожен.
Таково мое «везение», которым мои коллеги часто поддразнивают меня,
Мери и ребят, как только мы делаем важное открытие. И я готов согла-
ситься, что везение действительно иногда играет роль. Но не меньшую
роль сыграли и упорные тридцатилетние раскопки, в течение которых мы
ни разу не пришли в отчаяние и не отказались от продолжения поисков.
Любой ученый скажет вам, что никакое везение не может заменить настой-
чивости.
Теперь мы знаем довольно много об образе жизни шелльского человека,
потому что, как я сказал, мы изучали его культурный слой в Олдовае
долгие годы.
Например, мы знаем наверное, что он охотился при помощи бола —
орудия, состоящего из связанных веревкой камней, которое еще исполь-
зуют иногда и в наши дни гаучо Южной Америки и некоторые эскимосы.
Конечно, найти шелльское бола целиком мы не можем, потому что
полосы кожи, соединявшие камни, давно истлели. Но в шелльских куль-
турных слоях мы находим много камней от бола. Безусловно, без этого
оружия шелльскому человеку было бы очень трудно ловить и убивать
тех поистине гигантских животных, кости которых мы находим в его
культурном слое. Можно догадыватьсяг что шелльский Человек применял
бола так же, как оно сейчас применяется в Южной Америке: его швыряют
в животное, веревки опутываются вокруг ног жертвы и стреноживают ее.
Тогда животное легко убить.
Многие камни, применявшиеся шелльским человеком для бола, огром-
ной величины. Значит, охотники были наделены громадной физической
силой. О том же говорит и найденный череп очень большого размера.
Дополнительным доказательством служат и два шелльских молочных
зуба, которые мы нашли в 1954 году. Как я уже говорил, они огромны
по сравнению с зубами современного ребенка.
• Таким образом, мы можем представить себе шелльского человека как
очень мощное существо, прекрасно владевшее охотничьим искусст-
вом. Это позволяло ему не ограничиваться для еды молодыми животными,
которыми приходилось довольствоваться зинджантропу. В шелльских
культурных слоях мы нашли бесчисленные остатки таких огромных жи-
вотных, как гигантский кабан, гигантская жирафа с оленьими рогами,
гигантский баран и другие столь же могучие животные.
Мы обнаружили еще один любопытный факт — шелльский человек лю-
бил яркие цвета. В одном из слоев мы нашли куски красной охры, кото-
91 рые могли быть доставлены только из отдаленного месторождения.
МОДЕЛЬ НЕРВНОЙ
КЛЕТКИ
Действующую электрон-
ную модель нервной клет-
ки — нейрона построили
инженеры специального
конструкторского бюро
при Вильнюсском заводе
счетных машин. Электрон-
ный нейрон воспроизводит
основные свойства нерв-
ной клетки.
Сейчас специалисты заня-
ты созданием целой систе-
мы электронных нейро-
нов. Цель этой работы —*
создание новых констпук-
ций «думающих» машин.
A вта кости ног еще cmapr
ше зинджантропа.
ГИГАНТ ИЗ ГИГАНТОВ
Прошлый год был воистину знаменательным для изучения ископае-
мого человека. Но нельзя сказать, что в наших раскопках отсутствовали
.животные. Прежде всего много волнений принес нам саблезубый тигр.
[Потом мы нашли гигантскую разновидность африканской болотной ан-
тилопы — ситатунга, а также гигантского дикобраза. Но из всех не-
вероятных животных, которых мы раскопали в этом году, самым уди-
вительным был наш динотерий.
Динотерий — это имя ученые дали странному типу вымершего слона,
бивни которого растут из нижней челюсти и направлены вниз, как у мор-
жа. У современного слона бивни растут из верхней челюсти вперед и вверх.
Наука установила несколько ступеней эволюции динотерия. На-
пример, в Восточной Африке мы однажды раскопали остатки маленького
динотерия размером с быка, которые находились в отложениях нижнего
миоцена (около 25 миллионов лет назад). В Центральной Европе динотерий
большего размера был найден в более поздних геологических слоях. За
свою величину центральноевропейский динотерий получил название
«динотериум максимус» — «самый большой». Он держал первенство,
пока в Германии не был обнаружен еще больший динотерий. Ученые
почесали в затылке и окрестили его «динотериумгигантиссимус» — «самый
гигантский». Его бивни достигали 30 сантиметров в длину.
. Боюсь, что теперь перед учеными встала еще более трудная задача,
потому что наш новый олдовайский динотерий посрамил «гигантиссиму-
са» — его бивни имеют в длину полтора метра.
Как назвать такого гиганта? Может быть, правильное предложение
внес д-р Мэттью В. Стерлинг, член Комитета исследований Националь-
ного географического общества QUA. Он предлагает назвать его «мираби-
лис» — «удивительный».
«Мирабилис» обнаружен в самом нижнем горизонте слоя II, где он,
очевидно, погиб в трясине н где его, по-видимому, нашел шелльский
человек, который и разделал его тушу каменными орудиями. Орудия бы-
ли разбросаны рядом со скелетом.
Одной из замечательных черт этого страшного животного была огром-
ная сила. Когда мы что-нибудь жуем, у нас движется вверх и вниз нижняя
челюсть, а верхняя остается на месте. Так же устроена и пасть слона,
в верхней челюсти которого сидят тяжелые бивни. Не то у динотерия.
В отличие от слона, его полутораметровые массивные бивни находились
в нижней челюсти, и для того, чтобы жевать с этим грузом, требовалась
потрясающая мускульная сила.
ИСКОПАЕМЫЕ РАССКАЗЫВАЮТ О ДОИСТОРИЧЕСКОМ КЛИМАТЕ
Ископаемые Олдовая столь же разнообразны, как и многочисленны, и
если мы выкапываем гигантов, то нам попадаются и карлики. В тече-
ние последнего сезона мы собрали кости тысяч крохотных ископаемых
существ — главным образом, челюсти и зубы. Некоторые из этих живот-
ных, в том числе мыши, крысы, землеройки, ящерицы, были та-
кими маленькими, что на ногте моего большого пальца умещалось по
шесть их челюстей.
Вынимать остатки этих миниатюрных созданий из породы — фантасти-
чески кропотливое занятие. Но оно стоит трудов, потому что маленькие
ископаемые животные рассказывают нам очень много интересного о кли-
мате прошлого.
92
Крысы, мыши, ящерицы и другие маленькие животные, живущие в пу-
стынных или полупустынных областях, конечно, очень отличаются от
тех, которые живут в лесах, болотах и лугах. К счастью, окаменевшие
челюсти, зубы и кости даже самых маленьких животных могут быть
определены с точностью до вида. Остатки пустынных животных свиде-
тельствуют о сухом климате, остатки болотных, — наоборот, о влаж-
ном.
Именно такие исследования, поиски и истолкования едва заметных на-
меков и признаков делают нашу работу столь захватывающей. Я часто
слышал, что об археологии говорят как о скучной, даже нудной науке.
Мы с Мери можем сказать, что это совсем не так. Наша работа не усту-
пает по своей увлекательности и напряжению поисков самому запутанно-
му детективу.
Около верхнего горизонта слоя I мы недавно нашли много челюстей пу-
стынных или полупустынных видов грызунов. Значит, влажный климат,
который существовал на всем протяжении периода, соответствующего
этому слою, начал в конце его сменяться более сухим. Это, конечно,
сильно повлияло на образ жизни человека в Олдовае.
На днях мы нашли интересное доказательство изменения климата. Мы
обнаружили целый слой минеральных структур, известных под названием
«песчаная роза». Эти кристаллические структуры, представляющие собой
разновидность кальцита, находят на различной глубине под поверхно-
стью Сахары и других пустынь. Они подтверждают, что такие же усло-
вия существовали в то время и в Олдовае. Даже теперь вокруг нашего
лагеря шныряют маленькие пустынные тушканчики. Иногда я думаю,
что тушканчики — единственные существа, способные жить в Олдовае,
который, как я уже говорил, весь год представляет собой гигантскую пыль-
ную яму.
ДИКИЕ ГОСТИ ОЛДОВАЯ
К нам в ущелье часто забредают звери. Однажды наши собаки с ярост-
ным лаем гнали вниз по ущелью огромного черногривого льва.
В другой раз недалеко от места нашей работы на собакуТутса прыгнул
черно-золотой леопард. Пес страшно завыл, а остальные собаки и я со
всех ног бросились к месту происшествия. Леопард тут же скрылся
В кустах, бросив Тутса с девятью очень опасными ранами.
В прошлом году мы выстроили большое банда, или крытый травой
сарай, который служил членам экспедиции спальней и столовой. Однажды
мы только сели обедать, как я увидел черно-белое пятнистое тело, изви-
вавшееся вдоль балок.
— Бумсленг! — объявил я.
Наш специалист по змеям Джонатан небрежно взял гостя за хвост и от-
нес его в корзинку для сборов. Бумсленг — вероятно, самое ядовитое
пресмыкающееся во всей Африке, если не считать габонской ехидны. О
смертоносности этой змеи не догадывались до начала этого века, потому
что ее ядовитые зубы находятся очень глубоко в пасти и пустить их в дело
змее удается редко. К счастью, у бумсленгов очень добродушный характер.
Помню, как мальчишкой я играл с ними. Теперь я этого не делаю.
Обед наш мог кончиться не так гладко, если бы гостья оказалась од-
ной из плюющихся кобр. Они могут «стрелять»своим ядом, разбрызгивая
его на расстояние больше двух метров. Я сам дважды слеп от их яда на
целый день, потому что подходил к ним слишком близко.
ПЕТЕРБУРГ. М^е% на-
селения Российской империи
находится в крепостном сос-
тоянии. 106 897 помещиков
владеют полноправно 21 979 983
крестьянами обоего пола.
«СОВРЕМЕННИК», фев-
раль 1861 года.
93
МАСАИ И КУХНЯ КАМЕННОГО ВЕКА
К нам часто заходят пастухи племени масаи, которые перегоняют че-
рез ущелье свои стада от одного водопоя к другому. Их всегда очень
интересует наша работа.
Однажды я демонстрировал посетившим нас ученым, как человек камен-
ного века раскалывал кости. Мы сидели кружком на корточках, колотя
по костям каменными орудиями. Я был так поглощен этим занятием, что
не заметил, как поблизости собралась кучка масаи, которые следили за
нами с благоговением. Они, очевидно, думали, что мы совершаем какой-то
таинственный религиозный обряд. Это впечатление с трудом рассеялось,
когда мои почтенные коллеги взяли кости и начали высасывать из них
мозг.
На прошлое рождество я устроил представление. Я приказал для уго-
щения наших рабочих доставить в лагерь барана, которого я собирался
освежевать и разделать при помощи каменных орудий. Кстати, впервые
я начал изготовлять каменные орудия 35 лет назад, считая, что я никогда
полностью не пойму доисторических мастеров, пока не смогу обращаться
с их инструментами не хуже их самих.
Когда барана привезли, я собрал всех рабочих и несколькими ударами
кремня о кремень изготовил простое олдовайское рубило. Это заняло мень-
ше полминуты. Потом этим простейшим инструментом я за двадцать
минут освежевал и разделал тушу. Рабочие были поражены.
ОЛДОВАЙ ОБЕЩАЕТ НОВЫЕ ТАЙНЫ
Когда вы прочтете эту статью, мы снова будем разыскивать в Олдовае
недостающие свидетельства и прослеживать те намеки, о которых сейчас
можно только догадываться. С новой помощью Национального географи-
ческого общества США мы будем искать челюсть зицджантропа, которой
нам еще не хватает, новые остатки древнего ребенка и, конечно, будем
продолжать поиски шелльского человека.
Не знаем, что нам удастся найти. Но за 30 лет, которые мы проработали
в Олдовае, мы убедились, что ущелье каждый сезон преподносит нам
новые сюрпризы. И я уверен, что оно не разочарует нас и теперь.
С глубокой древности человек стремился измерить бег временит опре-
делить точные сроки сезонных работ, согласовать смену времен года на
Земле с астрономическими явлениями. Существовало множество различ-
ных систем календаря, опиравшихся то на солнечный год, то на лунные
месяцы, то на восход Сириуса. Календарь был первой попыткой древнего
человека обратиться к астрономии.
Почти тысячу лет тому назад великий среднеазиатский ученый Абу-
Рейхан аль-Бируни, которого иногда сравнивают по многогранности та-
ланта с Леонардо да Винчи, посвятил большое и очень серьезное исследо-
вание сравнению календарей всех времен и народов. К сожалению, древ-
ние славяне, не имевшие в конце X века своих астрономических сочине-
ний, не могли быть отражены в этом замечательном труде.
Бируни очень смело для своего времени отметил, что астрономия и
календарь долгие века находились в плену религиозных воззрений. «Два
направления — религиозное и научное— с течением времени переплелись,
вследствие чего астрономические учения стали запутанными и ложными...
[Астрономы] использовали понятия своих предшественников, базировав-
шихся на суеверных предрассудках...» — писал Бируни.
Если мы хотим изучить древний славянский календарь, то нам нужно
погрузиться в самую гущу языческих суеверных представлений, частично
слившихся впоследствии с христианскими. Путеводными знаками для
нас будут архаичные народные праздники вроде новогодних гаданий,
разгульной масленицы, хороводов и зеленых березок «семика», «русаль-
ной недели», торжественных костров в ночь на Ивана Ку пал у и несколько
мрачного Ильина дня, когда в честь повелителя молний еще в XIX веке
русские крестьяне закалывали выкормленного всем селом быка. Эти празд-
ники, заполненные заклинательными магическими обрядами, были своего
рода молениями языческим богам об общем благополучии, об урожае,- о
дождях вовремя, об избавлении от грозы и града.
Ряд косвенных данных позволяет думать, что у индоевропейских наро-
дов, в том числе и у славян, древний счет времени был таков. Год делился
на 12 месяцев по 30 дней в каждом; неделя состояла из шести дней. Недо-
стающие до солнечного года 5—6 дней выделялись в особую предпразднич-
ную неделю перед Новым годом.
У многих славянских народов до наших дней сохранились древние до-
христианские названия месяцев, отражающие то состояние природы
(«лютый» — январь или февраль, «листопад»— один из осенних месяцев,
«травень» — май), то важнейшие сельскохозяйственные работы («серпент-
август, месяц жатвы, «паздерник» или «кастрычник» — октябрь, месяц
очистки льна от кострика и тому подобные).
В наших музеях сохранилось много старинных деревянных календарей
в виде граненых палочек, на которых зарубками обозначали дни, а кре-
стами, кружками, фигурами коней и всадников отмечали праздники. В
этих календарях старые языческие праздники были в значительной
степени закрыты христианскими.
К далекой языческой старине принадлежат и славянские сосуды с бере-
гов Днепра, Горыни и Прута, украшенные своеобразным орнаментом и
знаками, напоминающими знаки на резных деревянных календарях. Все
эти находки сделаны в тех местах, где в древности была развита земледель-
ческая культура, и относятся к III—IV векам нашей эры.
Ключом к расшифровке загадочных «черт и резов» послужили для
95 меня находки ленинградского археолога М. А. Тихановой. В селе Лепесов-
Борис Александрович РЫБАКОВ
Календарь
древних
славян
Венчик чаши из ле песо веко го
святилища (II—IV века) с
символами 12 месяцев.
Орнамент на кувшине из се»
ла Малаешты.
ке на Волыни она обнаружила древнее святилище так называемой Чер-
няховской культуры II—IV веков. Алтарь святилища оказался сложен-
ным из осколков больших глиняных чаш. По всему широкому венчику
одной из них шел орнамент из 12 прямоугольных рамок с разными рисун-
ками, составлявшими полный круг.
Число 12 широко распространено во всем мировом фольклоре прежде
всего как число 12 лунных месяцев в году. Поэтому, естественно, у меня
возникло подозрение, что изображенные на лепесовской чаше 12 разных
рисунков, составляющие замкнутый круг,— это символы 12 месяцев.
Среди 12 рисунков есть три косых креста. Их можно сопоставить с
тремя сроками солнечных праздников древних язычников: 25 декабря —
6 января, 25 марта и 24 июня. Недаром такие кресты раньше называли
языческими. На трех других рисунках мы видим земледельческое орудие—
рало, колосья и плетенки льна. Эти рисунки могут быть сопоставлены
с месяцами — апрелем (пахота ралом), августом (уборка урожая) и октяб-
рем (трепка льна).
Распределение месяцев по принципу солнечных знаков совпало с рас-
пределением их по хозяйственным признакам. Каждый из 12 знаков лепе-
совской чаши удалось связать с определенным месяцем.
Каково же было назначение лепесовской чаши — этого великолепного
сосуда из языческого алтаря с изображением символов 12 месяцев?
Среди всех славянских обрядов и праздников мы знаем только один,
когда взор древнего славянина охватывал весь год в целом, все 12 месяцев.
Этр было празднование Нового года, когда славяне произносили заклина-
ния на предстоящий год и гадали о будущем. Число 12 чаще всего встре-
чается именно в новогодней обрядности: 12 «старцев», руководящих ритуа-
лом, 12 снопов, по которым гадают об урожае, вода из 12 колодцев для
подблюдных гаданий; священный огонь «бадняк» горит 12 дней (шесть
дней в конце старого года и шесть в начале нового).
Торжественные новогодние обряды начинались воспоминаниями о
прошлом и пением старинных былин, а завершались гаданиями. Именно
конец «святок», знаменитый «крещенский вечерок», считался наиболее
удобным для того, чтобы вопрошать судьбу.
Для заклинаний и гаданий, связанных с подблюдными песнями, требо-
вались специальные сосуды со священной водой, в которую опускали
золотое кольцо. Аграрно-магический характер этих гаданий выяснен
советскими фольклористами. Одной из главных подблюдных песен была
«Слава хлебу». Вода и золото обязательны для этих новогодних гаданий,
так как вода и солнце обеспечивали древнему славянину урожай.
Лепесовская чаша могла быть именно таким сосудом для новогоднего
гадания об урожае.
Быть может, с этой же аграрной магией связано и то, что в лепе-
совском жертвеннике найдены и остатки сосудов для зерна.
Большие глубокие сосуды в древней Руси именовали «чарами». Не
потому ли гаданье при их помощи называлось «чародейством»?
На крайнем юго-западе славянских земель, на берегу Прута, в раскоп-
ках Г. Б. Федорова в селе Малаешты был найден еще один очень важный
для наших целей предмет — кувшин с процарапанным вокруг всего тулова
неритмичным орнаментом. На нем изображены семь деревьев, а посреди
них три особых знака: молодое деревцо, затем знакомый уже нам по лепе-
совской чаше двойной косой крест (обозначавший там месяц июнь) и знак,
напоминающий стрелу.
96
Что же могут означать молодое деревцо, два креста и стрела?
Думаю, что здесь отражены три крупнейших летних праздника вос-
точных славян, проводившихся в священных рощах: «семик», или Ярило,
Купала и Ильин день. Последовательность символических знаков на ма-
лаештинском кувшине: знак молодого деревца — это день Ярилы (около
4 июня), праздник плодородия земли; два креста — день Купалы (24 июня),
праздник солнца и небесной влаги, вызываемой магически посредством
земной влаги — кладезей; а стрелоподобный знак мог означать день бога-
громовика 20 июля, позднейший Ильин день.
Теперь приступим к анализу главного предмета исследования — кув-
шина IV века из села Ромашки Киевской области, сплошь покрытого
разнообразными загадочными знаками. Кувшин этот был найден в рас-
копках еще в 1899 году, он давно выставлен в залах Киевского ис-
торического музея, но раскрыть символику его знаков удалось только
теперь, после расшифровки сосудов из Лепесовки и Малаешты. Кув-
шин из села Ромашки оказался настоящим календарем, означающим
точные сроки языческих празднеств, сроки молений о дождях, дни
жатвы и тому подобное. Научное значение этих сведений настолько ве-
лико, что нужно подробно изложить все доказательства.
Прежде всего, в орнаменте, штампованном по сырой глине, обращают
на себя внимание знаки, сходные со знаками на кувшине из Малаешты.
Это — схематичное изображение деревца, два косых креста и громовой
знак. Знак этот вырезали на своих избах, чтобы предохранить их от
молнии, северорусские и белорусские крестьяне XIX века в виде
колеса с шестью спицами или шестиугольника с тремя пересекающи-
мися диагоналями.
Последовательность этих трех знаков точно такая же, как и на мала-
ештинском кувшине: первым слева изображено среди вертикальных
струйчатых линий деревцо, символизирующее Ярилин день — «семик»
(май — июнь), вторыми — купальские кресты, а на третьем месте громо-
вый знак — шестиугольник или колесо, соответствующий, очевидно,
перунову дню. Далее, за знаком Перуна, изображены два серпа и нес-
колько колосьев, сложенных так, что они воспроизводят «крестцы» — ти-
пичную укладку снопов на Украине.
Другими словами, здесь вслед за «зелеными святками» июня — июля
обозначено все то, что связано с жатвой (конец июля — начало августа):
серпы, колосья, снопы.
Все сказанное выше требует более подробных доказательств и при-
ведено здесь только лишь для того, чтобы читателю легче было сле-
дить за ходом описания и анализа, когда главная мысль уже обозна-
чена.
С этой целью следует добавить, что рисунки на кувшине располо-
жены двумя горизонтальными поясами, но ритм обоих поясов одинаков —
каждому крупному знаку верхнего пояса (многие из них уже названы мною)
обязательно соответствует та или иная цезура в орнаменте нижнего по-
яса. Верх и низ сопряжены, они взаимно дополняют друг друга.
Важнейшая часть изображений — нижний пояс, состоящий из двух ря-
дов одинаковых квадратиков, штампованных, как и все другие рисунки,
97 по сырой глине до обжига кувшина.
НЕРВЫ
ИЗ МЕТАЛЛА
Более двух лет в лабора-
тории Института усовер-
шенствования врачей под
руководством профессора
Б. В. Огнева и кандидата
технических наук В. Ф.
Гудова ведутся интерес-
ные опыты по замене нер-
вов танталовыми проте-
зами.
5 ноября 1961 года в Ин-
ституте хирургии АМН
СССР были продемонстри-
рованы собаки с протези-
рованными седалищными,
блуждающими и гортан-
ными нервами. Животные
свободно двигались, сади-
лись, ложились — словом,
ничем не отличались от
своих сородичей с естест-
венными нервами. Сейчас
в лаборатории Огнева на-
ходится много собак и
кроликов с искусственны-
ми нервами из тантала.
Эти опыты открывают пе-
ред хирургией широкие
перспективы. В частности,
в тех случаях, когда из-
за разрыва или повреж-
дения нерва наступает па-
ралич органов, такое про-
тезирование открывает
путь к их возрождению.
Недавно новый метод был
успешно применен в од-
ной из ленинградских
клиник.
Всех квадратиков здесь 96. Начиная от ручки кувшина, вправо идут
в два ряда 32 квадратика. Под знаком дерева в верхнем поясе ритм
квадратиков внизу прерывается, и один из них поставлен обособленно
над чертой. Далее опять идут два ряда (14 штампов), прерывающиеся под
купальским знаком — двумя крестами; здесь квадратики верхнего ряда
опускаются вниз, образуя как бы гирлянду из шести штампов. Затем
ряды снова выравниваются, а после 18 штампов опять поставлен один
обособленный квадратик; его особое значение подчеркнуто тем, что он по-
ставлен боком, углом вверх. После этого восемь квадратиков продолжают
два ряда.
НОВАЯ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ
ЧАСТИЦА
В марте 1962 года объяв-
лено о том, что . амери-
канские и европейские
ученые обнаружили но-
вую элементарную части-
цу анти-кси-минус-гипе-
рон. Ее существование
было предсказано ныне
действующей теорией.
Частица была открыта
почти одновременно на
синхротроне с жестокой
фокусировкой в Брукхэй-
венской национальной ла-
боратории (США) и на
протонном синхротроне
Европейской организации
по ядерным исследова-
ниям близ Женевы.
Анти - кси-минус-гиперон
имеет продолжительность
жизни в одну десятимил-
лиардную долю секунды
и в 2585 раз тяжелее
электрона. Новая частица
расцадается на положи-
тельный пи-мезон и нейт-
ральный анти-лямбда-ги-
перон, в свою очередь
распадающийся на анти-
протон и положительный
пи-мезон. Однако слу-
чается это настолько ред-
ко, что для обнаружения
частицы физикам при-
шлось просмотреть 34 тыс.
фотографий явлений» на-
блюдавшихся в пузырько-
вой камере.
Под «громовым знаком» (колесом с шестью спицами) ритм резко обры-
вается. Вместо квадратиков здесь изображены горизонтальные волнистые
линии. До сих пор вертикальные волнистые, струйчатые линии были
только в верхнем поясе, а здесь они потекли горизонтально в одном ниж-
нем поясе, исчезнув совсем из верхнего. Под всем грозовым шестигран-
ником нет квадратиков — их место заняли струйчатые линии.
Возобновляются квадратики под рисунками серпов и снопов, но здесь
они идут только в один ряд, а под ними изображена волнистая линия. За-
канчивается этот ряд в 17 штампов под последним изображением снопов
уже у ручки кувшина.
Как видим, все изменения ритма нижнего пояса изображений строго
следуют важнейшим изображениям верхнего пояса. Думаю, что это
были знаки отдельных дней, которые календарно точно обозначали числа
важнейших языческих празднеств в честь Ярилы, Купалы и Перуна.
Поскольку здесь мы уже переходим в область точных цифр, то все
предыдущие мои предположения и допущения должны быть и могут
быть проверены подсчетами дней. Чем больше будет совпадений с из-
вестными нам календарными датами, тем меньше вероятность ошибки.
За исходную точку подсчета следует взять шестигранное колесо — не-
сомненный громовый знак — и связать с ним единственную дату в году,
когда древние славяне отмечали торжественными празднествами день
бога грома и грозы (позднейший Ильин день)—20 июля.
Этот знак крупно и явственно обозначен на ту лове кувшина; около него
(и только около него) образован разрыв в рядах квадратиков — дней;
именно около этого громового знака меняется направление дождевидных
струйчатых линий. Одним словом, древний славянин, разрисовывавший
по сырой глине кувшин сложнейшей системой знаков, громовому знаку —
колесу придавал особое значение.
Громовый знак точнер других может быть связан с нашим современ-
ным календарем и этнографическими данными.
Итак, примем, как при доказательстве теоремы, что под громовым зна-
ком расположен квадратик, обозначающий 20 июля.
Проверка первая. Если признать, что громовый знак колеса
обозначает Ильин день, то праздник Ивана Купалы (24 июня) должен
100
отстоять от него на 27 дней. Подсчитываем дни — квадраты нижнего
пояса орнамента. От колесовидного знака до двух крестов — ровно 27
квадратиков. Совпадение налицо.
Проверка вторая. Как мы видели выше, один штамп в
нижнем ряду поставлен отдельно и боком, образуя какую-то внутреннюю
грань, не связанную с рисунками верхнего пояса, но тем не менее четкую.
Эта грань приходится на 12 июля. Никакого народного праздника, при-
ходящегося на это число, мы не знаем. Известно только, что подготовка
к Ильину дню начиналась за неделю до самого праздника, и вся эта неделя
носила название Ильинской. Однако 12 июля отстоит от 20 июля не на
неделю (у древних славян, очевидно, шестидневную), а на восемь дней.
Ясность вносит летописный рассказ 983 года. «Повесть временных лет»
рассказывает о том, что в 983 году князь Владимир в Киеве предполагал
отобрать юношей и девушек для жертвоприношений. Заранее ме-
тали жребий; жребий пал на молодого варяга-христианина, оказавшего
сопротивление и убитого в свалке. Церковь отмечает память этого собы-
тия именно 12 июля!
Теперь ясно, что 12 июля, за восемь дней до самого торжества, выбирали
жертвы для грозного Перуна.
Проверка третья. Из русского фольклора известно, что празд-
нику Ивана Купалы предшествовала подготовительная, так называемая
«русальная неделя».
На нашем глиняном календаре гирлянда квадратиков, нарушающая
их ритм, вплотную примыкает ко дню Купалы, предшествуя ему. Эта
гирлянда состоит из шести штампов, считая и самый день Купалы, за-
вершавший эту неделю.
Итак, этнографически хорошо известная русальная неделя точно обоз-
начена на нашем календаре и именно там, где она и должна быть.
Проверка четвертая. На нижнем поясе с квадратными
штампами дней, левее русальной недели и Купалы, есть еще один при-
поднятый над поясом квадратик, расположенный прямо под знаком
дерева и предположительно сопоставленный с «семиком», или Ярилиным
днем.
Определить древнее время «семика» долго было невозможно, так
как этот народный праздник был поставлен церковью в зависимость от
пасхи и праздновался в разные дни, от конца мая до середины июня.
Единственное свидетельство о точно зафиксированном дне—4 июля —
рассматривалось до сих пор как случайное.
Эта дата засвидетельствована автором «Жития святого Оттона» Гер-
бордом, который, со слов Сефрида, описывает праздник у поморян близ
города Пирица 4 июня 1121 года: «Приблизившись, мы увидели около
4 тысяч человек, собравшихся со всей страны. Был какой-то языческий
праздник, и мы испугались, увидев, как безумный народ справлял его иг-
рами, сладострастными телодвижениями и громким криком».
Но и на ромашковском календаре отдельный квадратик, выдвинутый
из рядов под знаком «семицкого дерева», приходится именно на 4 июня.
Полагаю, что приведенных совпадений достаточно, чтобы применять
к ромашковскому кувшину слово календарь без кавычек.
Отсчитывая от наших опорных надежных точек — от Купалы и
Ильина дня, мы получим, что счет дней начинался на кувшине-календаре
2 мая, или по-древнерусски «травня», и заканчивался 7 августа
(«серпня», «зарева»).
<1 сто лепшми
ЛОНДОН. Известный физик
Фарадей прочел перед детской
аудиторией шесть лекций на
тему «Из химической истории
свечи».
«ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ЗА-
ПИСКИ», январь 1861 года.
101
Исходя из того, что все отмеченные на нашем календаре памятные
дни связаны с аграрной магией и что сам календарь завершается рисун-
ками серпов и колосьев (расположенных, как снопы в крестцах), общий
смысл всего календаря следует искать также в области аграрных интересов
древних полян.
Диапазон календаря — от 2 мая до 7 августа. Если мы рассмотрим веге-
тационные сроки важнейших хлебных злаков, которые культивировались
древними черняховцами, то увидим, что этот период года почти точно соот-
ветствует срокам вызревания яровой пшеницы и ячменя и значительно
расходится со сроками вызревания проса, озимой пшеницы и ржи. По
современным данным, в Киевской и Житомирской областях яровая
пшеница дает всходы в среднем 25 апреля — 1 мая, а восковой спелости
достигает 13 — 22 июля. Ячмень всходит 27 апреля — 1 мая и созревает
13—20 июля.
На нашем календаре счет идет от 2 мая, то есть от самых первых, толь-
ко что появившихся всходов. Начало жатвы на календаре — 24 июля,
то есть вскоре по достижении восковой спелости.
2 ИДЯ
20-30 МАЯ
Время от 24 июля до 7 августа — это время жатвы, сушки снопов на
поле и увоза их. Конец календаря означает окончательное завершение
полевых работ. Снопы увезены для обмолота, а на поле осталось лишь не-
сколько последних колосьев, завязанных, по древнему поверью, «Волосу
на бородку». Кстати, в самом конце календарных знаков ромашковского
кувшина изображен одинокий знак колосьев-снопов.
Означают ли что-либо в народном календаре начальная и конечная даты
этого ярового цикла? Есть ли какие-либо праздники, языческие или за-
крывшие их христианские, близкие к 2 мая и к 7 августа?
6 августа по всей Украине и в России широко праздновался церковный
праздник «Преображения», называвшийся в народе «второй спас» и
представлявший собой праздник урожая. Караваи хлеба из новины,
яблоки, пироги и мед выставляли на столе посреди села или приносили
к церкви. На Украине вплоть до XX века это был один из самых торжест-
венных дней в году, день «плодов земных». Разница в один день между 6 и
7 августа ровно ничего не значит, так как мы знаем, что в результате слия-
ния языческих праздников с христианскими некоторые древние празд-
нества кочевали по пасхальной шкале в пределах 35 дней.
Очень вероятно, что «второй спас» прикрыл собой близкий по времени,
но совершенно иной по содержанию древний праздник урожая. Так как
последние колосья в поле завязывались узлом «Волосу на бородку» (а
в Болгарии плетут из соломы «Волосову бороду»), то можно предполагать, 102
что праздник урожая мог быть как-то связан со скотьим богом Волосом,
особенно учитывая то, что слово «скот» означало и богатство вообще и
даже деньги.
Начало календарного счета на нижнем поясе ромашковского кувшина—
2 мая —точно совпадает с русским церковным праздником Бориса и Глеба
(«Борис-день»), возможно, установленным в день какого-то древнего на-
родного праздника первых всходов.
День 2 мая не совпадает с днем смерти святых Бориса и Глеба; праздник
был установлен Владимиром Мономахом в столетнюю годовщину их
смерти, когда эти убитые в усобицах князья были уже канонизированы.
В дальнейшем с именами Бориса и Глеба соединилось много поговорок,
связывающих этот день с аграрными приметами.
Думаю, что Владимир Мономах, учреждая наперекор греческой церкви
этот первый русский национальный праздник, сознательно отошел ото
всех реальных дат и выбрал день, на который приходился какой-то древний
народный праздник, праздник только что пробившихся на свет всходов
яровых посевов.
I
24 ИЮНЯ
12 ИЮЛЯ
В том, что праздник 2 мая (близкий к общеевропейскому празднику вес-
ны) есть праздник всходов, молодых ростков, убеждает и такая деталь:
на древних изображениях Бориса и Глеба XII—XIII веков обязательно
есть схематический рисунок «крина», символизирующий молодой росток.
Теперь наш календарь закреплен на шести точках, что почти полно-
стью исключает элемент случайности.
Аграрный характер отобранного для календарного счета отрезка года
не подлежит сомнению.
Из верхнего пояса нам осталось рассмотреть изображения волнистых
струйчатых вертикальных линий, встречающихся в четырех местах ромаш-
ковского календаря, а после Ильина дня как бы уходящих под землю и
струящихся горизонтально.
Если считать, что кувшин-календарь своими квадратиками-днями, изо-
бражениями серпов и снопов действительно отражал жизнь нивы, ярово-
го пшеничного поля, то истолкование струй, как бы падающих сверху
вниз, мы должны начать с наиболее естественного допущения, что здесь
изображена вода, дождевые струи — то важнейшее, что необходимо
для произрастания злаков.
Совместное рассмотрение всех элементов ромашковского календаря
позволяет изложить их в следующей последовательности.
2 мая — начало счета дней. Появление всходов яровых посевов (пше-
103 ницы и ячменя) на полях.
20—30 мая — период выхода в трубку пшеницы и ячменя. В это время
нужны дожди. На календаре они обозначены, очевидно, для того, чтобы
знать, когда нужно приносить моления русалкам.
4 июня — праздник плодоносящих сил природы, хороводы вокруг
молодой березки. День бога Ярилы (позднее — «семик»).
11—20 июня — снова нивам нужны дожди в период колошения.
К периоду цветения дожди должны постепенно затихать.
19—24 июня — русальная неделя.
24 июня — Купала. Праздник летнего солнцеворота, «перелом года».
Праздник солнца и воды.
4—6 июля — нужны дожди в период молочной спелости зерна.
12 июля — подготовка к празднику бога-громовика (отбор жертв).
15—18 июля — в последний раз, в период восковой спелости зерна,
нужны дожди.
20 июля — праздник божества неба (Перуна?). Моление о прекраще-
нии дождей, гроз и о низведении вод под землю накануне жатвы.
7 августа — праздник урожая, окончания жатвы.
Кувшин-календарь, позволяющий рассчитывать все фазы роста, все
необходимые для урожая природные явления и отмечающий точные
дни языческих праздников, был, по всей вероятности, важной принад-
лежностью ритуала и отражал высокий для того времени уровень агро-
технических знаний славян в IV веке.
Если лепесовские чаши предназначались для новогодних гаданий о
судьбах всего нового года, если миски из Черняхова могли служить
для обрядов при севе (или при жатве?), то ромашковский кувшин-ка-
лендарь и кувшин из Малаешты должны были служить для «зеленых
святок», для весенне-летних обрядов, проводимых в священных рощах,
у родников и источников, на высоких холмах и связанных с богиней-
девой, покровительницей плодородия.
Этот подлинный календарь вносит много нового в изучение язычества.
Во-первых, нам были неизвестны некоторые сроки языческих празд-
ников, так как христианство, приспособившись к ним, приурочило их
к пасхе, а тем самым заставило перемещаться в пределах 35 дней. Пас-
халия была для духовенства одним из средств завоевания авторитета —
ведь никто не мог определить без сложных арифметических расчетов
точные дни важных праздников. В частности, таким «блуждающим»
праздником был «семик» (то есть седьмой четверг по пасхе), или Ярилин
день. Разрозненные сведения у балтийских славян и в Нижнем Новго-
роде о празднике 4 июня трудно было даже связывать с «семиком». Ро-
машковский же календарь выделяет день 4 июня отдельным знаком над
общей строкой рядом с изображением дерева. Срок Ярилцна дня, празд-
ника молодой березки, можно считать установленным.
Во-вторых, календарь приводит все древние праздники в прямую связь
с фазами роста хлебов, солнцем и периодами дождей, необходимых для
полей. Моления колодцам, источникам и рекам, русалкам — «девам
жизни», нимфам воды — все это происходило в определенные календар-
ные сроки, иначе не было бы надобности и точно фиксировать дожди.
В фольклористической литературе много говорится о «вере» в руса-
лок, о «почитании» источников вообще. Древние черняховцы смотрели
на это более практично: водным источникам и русалкам — духам воды
и полей молились в определенные сроки с определенной целью — выз-
вать в нужное время небесную воду, дождь, потребный посевам. Ромаш- 104
ковский календарь — точное расписание тех дней, когда киевские па-
хари должны были обращаться к богам.
К важным памятным дням нужно отнести Ярилин день 4 июня и Купа-
лу 24 июня, с предшествующей ему русальной неделей. Оба дня —
заклинательные праздники с молениями воде и солнцу. На календаре
они расположены между дождевыми периодами. Славянский фольклор
сохранил множество поэтических образов, связанных с этими двумя
важными летними праздниками, когда древние земледельцы делали все
возможное, что, по их представлениям, могло воздействовать на небеса.
Важнейшим весенне-летним праздником составитель календаря, не-
сомненно, считал день 20 июля; его связь с позднейшим Ильиным днем,
одним из самых торжественных праздников в году, не подлежит сомне-
нию — оба они празднуются 20 июля и оба связаны с грозами, особенно
частыми именно в это время года. Громовый знак в виде шестигранного
колеса — это оберег, защита от грозы, от испепеляющей молнии, Ильи-
громовика, разъезжающего по небу в своей огненной колеснице.
Все это вполне объяснимо, так как вторая половина июля у древних
земледельцев-киевлян была самым напряженным временем. Весь урожай,
уже созревший, выстраданный человеческим трудом, вымоленный у на-
вий (предков) и у богов (Ярилы, Купалы), уже готовый к жатве, которая
должна была начаться 24 июля,— весь мог погибнуть от грозовой тучи,
от града, от сильного ливня, выбивающего зерна из спелого колоса. Бла-
годатные дожди, о которых столько раз молился древний пахарь в мае,
июне и даже в середине июля, теперь были губительны. Драматизм по-
ложения усиливался тем, что к этому времени последние хозяйственные
запасы были съедены, а новое «обилие», уже созревшее, почти что посту-
пившее в распоряжение земледельца, могло погибнуть в один час. Одна
гроза могла обречь целые села на голодный год. Не удивительно, что
бессильный перед природой человек искал спасения в заклинаниях,
просил помощи у богов, старался задобрить их. Недаром русские кре-
стьяне приносили в жертву быков вплоть до XIX века. Ильин день празд-
новался без веселых игр, без хороводов, он сохранил суровую сущность
архаического язычества.
Грозным богом грозы и молний мог быть Перун, известный нам по
летописи, но возможно, что это был и Род, архаичное божество все-
ленной, культ которого уходит в далекую старину бронзового века.
Сама система календарных знаков тоже восходит к первым земледель-
цам неолита и бронзового века. Интересно отметить, что на ромашков-
ском календаре отражена ранняя ступень развития земледелия. Хотя
во II—IV веках нашей эры уже существовали озимые посевы, на кален-
даре показаны сроки только для яровых посевов пшеницы и ячменя, то
есть именно тех хлебных злаков, возделывание которых началось на
Киевщине в III тысячелетии до нашей эры.
Если отбросить религиозно-магическую сторону исследованного нами
календаря IV века, связанную с неизбежной для того времени беспомощ-
ностью древнего земледельца перед лицом капризных стихий, если обра-
тить внимание только на одну агротехническую сущность этого кален-
даря, то мы должны будем признать, что наши отдаленные предки уже
за сотни лет до образования Киевской Руси обладали многовековым
земледельческим опытом и смогли очень точно, в днях выразить свои
пожелания относительно наилучшей погоды для своих нив. Недаром
летописец говорил, что поляне были «мужи мудры и смышлены».
Борне Владимирович ГНЕДЕНКО
Математика
вокруг
нас
Так представляют себе Нико-
ла Бурбаки математики, ра-
ботающие под этим псевдо-
нимом.
В наши дни популярно описать важнейшие события, происшедшие
в математике за последний год или за несколько лет, почти невозможно.
Прежде всего, мы сталкиваемся с исключительным разнообразием напра-
влений исследований и их широким размахом. Каждый год в матема-
тических журналах печатается около 10 тысяч оригинальных работ.
Статьи серьезного математического содержания появляются и в боль-
шинстве технических, биологических, экономических, физических и про-
чих периодических изданий. К тому же к оценке работ можно подходить
с очень разных позиций. С одной стороны, их можно расценивать с точ-
ки зрения преодоления значительных трудностей, я бы сказал, спортив-
ного порядка, когда удается вскрыть изолированную закономерность,
непосредственно не связанную ни с общими тенденциями математики
в целом или отдельных ее разделов, ни с развитием современного естест-
вознания или техники. С другой стороны, математические исследования
могут заслуживать высокой оценки за глубокие идеи, которые в будущем
окажут решающее влияние на структуру математики или же приобретут
серьезное прикладное значение. Наконец, математические работы мож-
но рассматривать с точки зрения их непосредственной прикладной цен-
ности. В будущее заглянуть трудно, и поэтому при оценке отдельных
работ неизбежна известная субъективность суждения.
Вот те причины, в силу которых мне кажется целесообразным меньше
всего касаться достижений отдельных ученых, как бы замечательны эти
достижения ни были, а максимальное внимание обратить на общие тен-
денции развития математики и ее связей с практикой во всей широте
этого слова. В последние годы появилось много интересных статей на
эту тему, среди которых я позволю себе напомнить такие, как «Архи-
тектура математики» знаменитого французского математического кол-
лектива, известного под именем Никола Бурбаки, «Математика и будущее
науки» и «Революция в математике» американского ученого Маршалла
Стона, а также «Математика» А. Н. Колмогорова и «Геометрия» А. Д. Алек-
сандрова. Все эти статьи с разных позиций подходят к выяснению особен-
ностей современной математики и движущих пружин ее развития. Ниже
мы в некоторой мере воспользуемся высказанными в них идеями.
В жизни современного общества математика занимает исключительно
важное место. Прежде всего, на ней базируется формулировка законо-
мерностей физики, химии, биологии, все технические и экономические
расчеты. Математика стала подлинным языком современной науки. Изу-
чение явлений природы и технических процессов не только с точки зрения
их качественного своеобразия, но и с количественной стороны неизбежно
требует самого широкого использования математических средств.
Наука и техника развиваются непрерывно. На смену одним техниче-
ским средствам воздействия на природу приходят другие, меняются тех-
нологические процессы, возникают новые отрасли промышленности.
Естествознание открывает новые явления природы и подмечает законо-
мерности, остававшиеся ранее скрытыми от глаз человека. В результате
непрерывно появляются новые проблемы, решение которых требует созда-
ния новых методов математического описания и исследования хода изучае-
мых явлений. Более того, меняется взгляд на роль математики в изучении
природы и в технике.
Все это приводит к прогрессу математики, который, в свою очередь,
дает возможность другим наукам глубже проникать в суть изучаемых
явлений, помогает ртодвигать границы неизвестного и невозможного. 106
Не претендуя на полноту изложения и на исчерпывающий характер
сведений, мы проиллюстрируем в настоящей статье только что высказан-
ные положения.
Возникнув в глубокой древности, математика в своем развитии прошла
большой и сложный путь. На протяжении тысячелетий много раз изменя-
лись ее содержание, характер, руководящие идеи и стиль изложения.
От первичных представлений об отрезке прямой как кратчайшем расстоя-
нии между двумя точками и о целых числах в пределах первого десятка
математика развилась в самостоятельную обширную науку, одной из ха-
рактерных особенностей которой является ее абстрактность, внешняя
обособленность от конкретных вещей окружающего нас мира. Когда-то
люди с величайшим напряжением производили сложение двух-трех
конкретных предметов. Потребовались многие тысячелетия, чтобы подой-
ти к современным нашим знаниям, позволяющим предвычислять движение
небесных тел, рассчитывать внутриатомные явления и по ходу производ-
ственного процесса указывать характер и размер вмешательства, необ-
ходимого, чтобы процесс протекал в желательных нам границах. Электрон-
но-вычислительные машины, способные производить в течение секунды
сотни тысяч и даже миллионы арифметических и логических операций,
пришли на смену камешкам и зарубкам, с помощью которых на заре
человеческой культуры люди производили операцию счета.
Математика не может оставаться неизменной — сам ход общественного
развития толкает ее на совершенствование понятий, на отыскание новых
закономерностей. Действительно, могла ли математика остаться на уровне
средневековья или даже Древней Греции в XVII—XVIII веках, в период
бурного промышленного развития, когда изучение механического движе-
ния превратилось в важнейшую задачу? Мы знаем, что именно в XVII
веке были созданы основы математического анализа. Человечество получи-
ло в руки мощный инструмент математического исследования процессов
и использовало его в разнообразных областях естествознания и развиваю-
щейся техники. Дифференциальное и интегральное исчисления дали воз-
можность точно сформулировать законы механического движения и на их
базе развить теорию движения небесных тел, внешнюю баллистику, рас-
считывать движение элементов машин. Математические расчеты позволили
не только количественно описывать уже происшедшие события, но и пред-
сказывать течение еще не наблюдавшихся.
Точно так же в начале XIX века, когда паровая машина вошла в ши-
рокий обиход, стало необходимостью количественное изучение законо-
мерностей распространения тепла. Математика откликнулась на эту
потребность созданием математической теории распространения тепла
в твердых и жидких средах. Позднее этот процесс обогащения математики
новыми разделами в связи с запросами научной и технической практики
все ускорялся. Волновая теория света и математическая теория распро-
странения электромагнитных колебаний, теория качки корабля и расчет
строительных конструкций— это лишь незначительная часть тех направ-
лений, в которых математический анализ уже в XIX веке принес значи-
тельные успехи. Сейчас даже невозможно представить себе, как обойтись
без систематического использования методов математического анализа,
без возможности предвычислять течение процессов, тщательным расчетом
предварять дорогостоящий эксперимент.
Наш век принес с собой исключительно бурное развитие науки, тех-
ники, экономики. В значительной мере это оказало влияние и на харак-
107
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ЗАСТАВЛЯЕТ БИТЬСЯ
СЕРДЦЕ
Польские инженеры и
врачи сконструировали
электростимулятор, позво-
ляющий автоматически
(без участия врача или
сестры) возбуждать рабо-
ту сердца, если оно вне-
запно перестанет биться.
Если можно опасаться
внезапной остановки серд-
ца, больного помещают в
специальную палату.
Электроды, укрепленные
на грудной клетке, соеди-
няют больного с электро-
стимулятором и электро-
кардиоскопом, который
непрерывно автоматиче-
ски контролирует работу
сердца. При остановке
сердца электростимулятор
начинает посылать элек-
трические импульсы, за-
ставляющие сердце сок-
ращаться.
тер математики, на развитие совсем новых ее разделов. И при этом чем
более гибкими становились методы и средства математики, чем более раз-
нообразные стороны жизни удавалось ей охватить, тем более абстрактный
вид она принимала,тем большее значение приобретали не вычислительные,
а логические ее аспекты. С особенной силой это проявилось, когда совре-
менные вычислительные машины начали входить в обиход не только науч-
ных, но и производственных организаций.
Мы коснемся теперь некоторых направлений математических исследо-
ваний, которые в настоящее время волнуют многих математиков и исследо-
вателей в других областях знания. Полученные здесь результаты отно-
сятся к последним годам. Иногда трудно указать, кто в точности их автор—
теперь вся наука, в том числе и математика, становится все в большей
мере зависимой от труда многих ученых и коллективов. Нередко идея,
возникшая в одной области по совсем частному вопросу, дает обильные
научные всходы в другой области и приводит к появлению новых кон-
цепций, к созданию большого научного направления. Теперь, быть мо-
жет, в большей степени, чем когда-либо в прошлом, прикладные вопросы
заставляют развиваться теоретическую мысль математика и, наоборот,—
математические методы помогают совершенствовать управление производ-
ством, экономикой, проникать в глубь явлений природы.
Огромный размах математических исследований в наше время наряду
с расширением теоретических и прикладных возможностей математики не-
виданно сузил специализацию ученых. Нередко случается, что математики
занимаются настолько далекими областями науки, что теряют возмож-
ность не только в деталях ознакомиться с работами своих коллег, но даже
оценить место этих работ в развитии науки. Вот почему в упомянутой
нами работе коллективного математика Никола Бурбаки первый раздел
назван «Математика или математики?». Само собой разумеется, что этот
вопрос гораздо глубже, чем отсутствие взаимного понимания между дву-
мя или несколькими математиками. Речь идет о другом: сохраняет ли ма- 110
тематика единство предмета исследований и структуры всего своего зда-
ния? Бурбаки и подавляющее большинство математиков отвечают на этот
вопрос утвердительно.
Нужно сказать, что последние годы особенно много дали не только для
развития математики вширь и увеличения ее связей с другими научными
дисциплинами, но и для раскрытия глубоких внутренних связей между
ветвями самой математики, которые еще сравнительно недавно восприни-
мались как совершенно разнородные математические науки. При этом
неизменно выяснялось, что более общий подход, рассмотрение большой .
обобщенной концепции, как правило,приводят к более экономному способу
рассуждений. И это происходит не только потому, что одним ударом удает-
ся получить много результатов, но и потому, что глубокий логический
анализ понятий, с которыми приходится иметь дело, позволяет быстрее
увидеть искомые взаимосвязи.
С таким ходом событий математика столкнулась при развитии теории
множеств в конце прошлого — начале настоящего века. Подобная же кар-
тина имела место в связи с развитием топологии — геометрического языка
современного анализа.
Пожалуй, максимальное воздействие не только на математику,
но и на теоретическую физику оказало развитие функциональ-
ного анализа (кстати сказать, в значительной мере разрабатывавшегося
под влиянием физических воззрений). Расширение понятия пространства
на объекты бесконечномерной природы (бесконечные последовательности,
функции одного и многих переменных), введение понятия расстояния меж-
ду такого рода объектами привело к необычайно тесному слиянию матема-
тического анализа с геометрией и одновременно к единообразию и геомет-
рической прозрачности доказательств.
Естественным шагом в развитии указанных идей явились работы
С. Л. Соболева и французского ученого Лорана Шварца, посвященные
обобщению понятия функции и решения функциональных уравнений. О
функции стало возможно говорить и в тех случаях, когда это понятие
в старом, классическом смысле слова теряло значение. Это революционное
нововведение длительное время подготовлялось физиками, которые с при-
сущей им смелостью дифференцировали разрывные функции, получая ос-
мысленные физические результаты. Введение обобщенных функций в
обиход математики и физики вызвало мощный поток исследований, су-
щественно сказавшийся на трактовке буквально всех ветвей современной
математики.
Ill
Одной из характерных особенностей нашего времени можно и должно
считать массовое внедрение в практику различных автоматических
устройств, способных регулировать течение тех или иных процессов.
С такими устройствами каждый может встретиться на заводах, в научных
лабораториях, на транспорте и так далее. Им поручаются все более и более
сложные операции: управление движением корабля, работой атомной
электростанции, действием приборов на космической станции. Современ-
ный автопилот, например, не только строго выдерживает курс и учитывает
влияние ветра, но и принимает во внимание изменение скорости, необ-
ходимость перемены курса в случае приближения опасности и прочее.
Автоматизация управления производством, технологическим процессом
вызвана серьезной экономической необходимостью. Выяснилось, что руч-
сто лсДшзад jfr
АМЕРИКА. За последние де-
сять лет население Южных
штатов увеличивалось гораздо
медленнее, чем Северных, это
доказывает, что невольниче-
ство противно успехам населе-
ния.
«ТАЙМС», февраль 1861 го-
да.
... <МИ СЧИТАЕМ ,что »Т0
ЗДАНИЕ едино в СВОЕМ
Архитектурном ЗАМИСИЕ...
ное управление механизмами позволяет лишь небольшую долю времени
поддерживать производственный процесс вблизи от того уровня, при кото-
ром наилучшим образом используется оборудование и сырье. Так, систе-
матические наблюдения за бумагоделательными машинами показали,
что при ручном управлении они работают вблизи от оптимального режима
лишь около 10 процентов времени. В остальное время сырье используется
недостаточно рационально, около 20—30 процентов его пропадает,
выпускаемая продукция теряет устойчивость своих свойств, машины ра-
ботают менее производительно. Это убедительно показывает, как важно
автоматизировать управление бумагоделательным и многими другими
процессами.
Основная задача автоматического управления должна заключаться в
быстром учете хода регулируемого процесса и величин, определяющих
его характер, а затем в выборе наиболее рационального регулирова-
ния.
Эта задача в самых разнообразных вариантах теперь встает перед
многочисленными коллективами исследователей.
Сама постановка задачи о выборе наилучшего, или, как говорят, опти-
мального, управления неоднозначна. Дело не только в многообразии
управляемых процессов, но и в том, что в каждом случае можно добивать-
ся различных целей: ускорения процесса, уменьшения затрат сырья, энер-
гии и других.
Само собой разумеется, что математики не могут пройти мимо огромной
проблемы оптимизации управления, стоящей перед всей наукой и интере-
сующей общество с самых различных точек зрения, тем более что эта
проблема сулит интереснейшие новые постановки вопросов самой мате-
матики.
Как всегда случается, подход математиков при этом весьма раз-
личен: одних интересует детальное решение конкретных задач, других
волнует исключительно построение общей теории, которую можно затем
применить к многим частным задачам. Снова необходимо сказать, что до-
стижения тех математиков, которым удалось получить наиболее важные
решения, были подготовлены многочисленными их предшественниками и
современниками, на успехах и неудачах которых выкристаллизовывались
удачные подходы.
Для математики задачи, связанные с разысканием наибольших и наи-
меньших значений, не являются новостью. В классическом анализе,
основы которого изучаются в каждом высшем техническом учебном
заведении, большой раздел посвящен разысканию максимальных и мини-
мальных значений функций. В вариационном исчислении, разработка
которого относится к XVIII веку и которое сыграло центральную роль
в формировании общих принципов механики и физики, задача ставилась
иначе. Требовалось среди всех допустимых функций найти такую, кото-
рая давала бы минимум функционалу, то есть некоторому числу, завися-
щему от выбора функций.
Долгое время исследователи стремились использовать методы класси-
ческого вариационного исчисления для решения задач оптимального регу-
лирования. Однако такое непосредственное применение приводило к зна-
чительному упрощению, а иногда и к искажению истинной постановки
вопроса.
Наиболее интересное из предложенных за последние годы математиче-
ских решений общей задачи оптимального регулирования принадлежит 112
советскому ученому Л. С. Понтрягину совместно с учениками и сотруд-
никами.
Изданная в 1961 году книга Л. С. Понтрягина, В. Г. Болтян-
ского, Р. В. Гамкрелидзе и Е. Ф. Мищенко «Математическая теория оп-
тимальных процессов» содержит подробное изложение новых принципов
и детальное изложение некоторых задач. Значение предложенных
Л. С. Понтрягиным решений таково, что, собственно, нужно говорить
о создании нового, неклассического вариационного исчисления,приспособ-
ленного к вопросам оптимального управления. Классическое вариацион-
ное исчисление при этом укладывается в новую теорию в качестве част-
ного ее проявления.
Вопросы оптимального управления процессами, само собой разумеется,
представляют исключительный интерес не только для производства или,
скажем, транспорта. В не меньшей мере это касается многочисленных
других областей практики. Например, до сих пор вызывает множество
нареканий такой массовый и волнующий всех процесс, как школьное
образование. Буквально во всех странах мира слышны жалобы на то,
что обучение математике в значительном числе случаев не достигает
цели. Точно так же изучение иностранных языков доставляет множество
неприятностей педагогам, учащимся и их родителям. А ведь обучение —
один из древнейших управляемых процессов. Нужно сознаться, что
человечество пока еще не научилось разыскивать оптимальные пути для
управления процессом обучения, особенно массового.
В последнее время много внимания во всех странах стали уделять не
качественным, а количественным методам оценки различных приемов
обучения. Пока еще рано говорить о том, что в этом направлении су-
ществуют серьезные сдвиги, но первые результаты уже получены. Для
примера я укажу на небольшое экспериментальное исследование, касаю-
щееся использования учебных кинофильмов и их влияния на усвоение
материала. Для этой цели был собран и обработан обширный статистиче-
ский материал. При этом выяснилось, что иллюстрирование рассказа
педагога фрагментами из фильмов приводит к лучшим результатам по
сравнению как с неиллюстрированным рассказом, так и с показом филь-
мов целиком.
В связи с поисками надежных способов обучения, обеспечивающих бы-
строе и прочное усвоение, сейчас, как никогда раньше, необходимо внед-
рять в педагогические исследования объективные методы количественного
сравнения.
Одного личного убеждения, не подкрепленного серьезно постав-
ленными и обработанными массовыми экспериментами, теперь недостаточ-
но. А при такой постановке вопроса уже нельзя обойтись без привлечения
математической статистики.
Математические методы и приемы мышления могут быть широко исполь-
зованы в биологии и медицине. Значительная часть биологов и особенно
медиков, к сожалению, убеждена в невозможности и неправомочности
применения математики для изучения процессов, происходящих в живой
природе. Текучесть и сложность живого мира, индивидуальная неповто-
римость отдельных его представителей, по мнению некоторых естество-
испытателей, делают наивной и ошибочной самую идею математической
трактовки живой природы. Зачастую же использование математики в био-
логии встречает отпор из-за боязни подмены биологических закономер-
ИЗ ностей математическими. Конечно, это основано на недоразумении.
Должны вас предупредить,
что детские группы,как
И вооыце вслюч группов-
щина, к теории групп
имеют слмоа отдаленное
атношжниь.-
Физикам, например, хорошо известно, что математика является вер-
ной помощницей естествоиспытателя и в процессе исследования и при
формулировке открытых закономерностей. Почти за двести лет тесного
сотрудничества с математикой физика не потеряла своей специфики, не
была сведена к математике. Там же, где математика стала частью физики,
где без математического метода исследования невозможно развитие физи-
ческих воззрений,—как раз там наше поколение явилось свидетелем изу-
мительных по силе и широте охвата открытий. Математические форму-
лировки закономерностей природы не уводят нас от ее познания, а дают
возможность избежать той неопределенности, которая свойственна сло-
весным высказываниям.
Мы видим, с какими неожиданными дополнительными трудностями
встречается использование математических методов в биологии и медицине.
Тем не менее во многих случаях неизбежно применение математики, ма-
тематическое осмысливание самой постановки биологических эксперимен-
тов и тех сведений, которые должны быть получены в их результате.
Без математики становится невозможно обработать обширный опытный
материал, собираемый порой в уникальных условиях. Для примера ука-
жем, что посылка в космос животных, а затем и человека требовала не
только серьезных материальных затрат, но была связана и с известным
риском. Такого рода эксперимент невозможно повторять сколько угодно
раз по желанию экспериментатора. Поэтому исключительно важно каж-
дую подобную возможность использовать наиболее полно и собрать макси-
мум полезной информации об интересующих нас особенностях поведения
организма.
При этом необходимо, с одной стороны, так построить программу наб-
людений, чтобы не было многократного сбора одних и тех же сведе-
ний, а с другой стороны, так организовать хранение и передачу полу-
ченной информации, чтобы не загромождать запоминающие устройства
и своевременно получать без перегрузки каналов связи все действи-
тельно необходимые данные.
Наконец, данные наблюдений в процессе их получения должны быть
записаны в таком виде, чтобы они были удобны для последующей рас-
шифровки и обработки. Каждый биолог (как, впрочем, и каждый экспе-
риментатор) прекрасно знает, как трудно организовать постановку слож-
ного эксперимента и как часто оказывается, что нужные сведения отсут-
ствуют, а собраны такие данные, которые можно было бы и не собирать.
Одновременно хорошо известно, что обычные записи в журналах наблюде-
ний, историях болезней для своей обработки требуют огромной зат-
раты дополнительного труда и потому нередко остаются почти не
использованными для научных выводов.
Последние годы проникновение математических средств в биологические
исследования идет со все растущей скоростью. В этом нет ничего удиви-
тельного, поскольку биология приступила к изучению регуляции процес-
сов, происходящих в организме, и осуществляемого при этом обмена
информацией между периферическими органами и центральной управляю-
щей системой. Многочисленные научные коллективы буквально во всех
передовых в научном отношении странах мира уделяют также большое
внимание работе нервных клеток и физико-химическим процессам, проис-
ходящим в них в ответ на раздражение.
Оба указанных направления исследований осложняются тем,что каждый
передаваемый сигнал кодируется в виде электрического импульса. В то же 114
время, оказывается, в организме всегда наблюдается некоторый электри-
ческий фон. В результате наблюдателю удается заметить лишь так назы-
ваемый первичный ответ; дальнейшее же поведение сигнала при обычной
обработке наблюдений теряется, и только привлечение методов тео-
рии вероятностей позволяет проследить его судьбу — отделить его от
шума.
Изучение строения аминокислот, вызванное стремлением выяснить
механизм передачи наследственной информации, также привело к
широкому использованию в биохимии теории вероятностей.
Использование математики в биологии не может теперь расцениваться
как какая-то причуда или как стремление подменить биологические зако-
номерности статистическими, а является необходимостью потому, что
биология вплотную подошла к таким простейшим законам движения мате-
рии, которые могут быть исследованы и сформулированы математи-
чески.
Привлечение математических методов для решения многих важных
задач современной медицины вызывается необходимостью оценивать
значимость диагностических признаков, вырабатывать комплексы симпто-
мов, расшифровывать электрокардиограммы, электрокимограммы и
прочие объективные записи поведения организма, строить количественные
теории распространения эпидемий и т. д. Известны многочисленные удач-
ные попытки использовать вычислительную технику для установления
диагноза.
Были составлены программы, позволяющие на основании наблюдае-
мых изменений определенных функций организма выдавать заключения
о возможных в данном случае заболеваниях с указанием на вероятность
каждого из них.
Основное внимание в исследованиях научных центров Москвы, Киева,
Новосибирска и других городов было уделено изучению сердечных забо-
леваний.
Были созданы первые варианты диагностических машин, пока еще осно-
ванные на использовании сравнительно небольшого числа количественных
и качественных признаков. Так, в Киеве создана релейная машина для
диагностики заболеваний сердца. В машину вводится информация об
определенных симптомах, она устанавливает диагноз или указывает
на необходимость дополнительных наблюдений. Иногда машина сооб-
щает, что в данном случае возможна не одна определенная болезнь, а
несколько.
Это может означать, что введенных в машину признаков недоста-
точно или же что возможно одновременное заболевание несколькими бо-
лезнями.
Действие машины проверялось на реальных больных, заболевание кото-
рых было установлено в результате операционного вмешательства. Про-
верка показала, что первоначальная схема была несовершенна. Во-первых,
учитывалось слишком мало признаков, а во-вторых, машине сообщали
только о наличии наблюденных симптомов.
В действительности отсутствие тех или иных симптомов не менее
существенно.
Нет нужды говорить о том, что в области применения математики к ме-
дицинским проблемам мы находимся еще на самой примитивной стадии.
Дальнейшее сотрудничество врачей с математиками и инженерами крайне
115 необходимо .
.. ДВИЖЕНИЕ
НЕЕЕСНЫХ ТЕЛ
В VVD ВЕКЕ
ТАКЖЕ
Подчинилось
МАТЕМАТИЧЕС-
КИМ ЗАКОНАМ-.
Г
...ПРОИЗВОДСТВОМ РУДУТ УПРАВЛЯТЬ
МАТЕМАТИКИ ...
Оно поможет многим медицинским работникам преодолеть инстинк-
тивное недоверие к точному количественному анализу явлений и
вскрыть реальный смысл так называемой «врачебной интуиции».
Интересно отметить, что в хороших врачебных коллективах (как, на-
пример, в Институте грудной хирургии Академии медицинских наук
СССР) систематически проводятся конференции, посвященные обсуждению
наиболее сложных заболеваний. Специалисты детально изучают больного,
а затем все их наблюдения собираются вместе и всесторонне рассматри-
ваются. В сущности, медики при этом рассуждают почти так же, как и ма-
тематики, но остаются лишь на фазе качественного анализа и не исполь-
зуют многие количественные характеристики, имеющиеся у них в ру-
ках.
Применение математических методов в экономических исследованиях,
планировании и организации производства позволяет не только рацио-
нальнее использовать имеющиеся ресурсы сырья, рабочей силы, произ-
водственных мощностей, но и отчетливее уяснить общие экономические
закономерности.
Понятно, что на разных этапах развития страны необходимо доби-
ваться различных целей, а следовательно, и по-разному подходить к
математическому оформлению экономических задач. Таким образом,
математической постановке проблемы должен предшествовать качест-
венный анализ природы экономических явлений.
На этом основании экономисты говорят о необходимости установления
границ применения математики. В действительности же нужно говорить о
точном выяснении предпосылок, на основе которых следует ее применять.
В наши дни все большее и большее число экономистов приходит к мысли
о важности и разумности широкого использования математических
средств в самых разнообразных разделах экономики.
В результате появляется огромное число исследований, в которых
удается не только разрешать чисто экономические задачи, но и так ста-
вить некоторые вопросы, что это приводит к построению новых мате-
матических теорий.
Вопросы эффективности капиталовложений, оптимального размещения
предприятий, рационализации перевозок и загрузки оборудования, оп-
тимального планирования развития как отдельных отраслей народного
хозяйства, так и всего народного хозяйства в целом — все это требует
систематического применения математики. Иначе невозможно отрешиться
от субъективных суждений. Действительно, там, где идет речь о выборе
самого лучшего, наиболее целесообразного пути развития, нельзя огра-
ничиваться только качественными соображениями и словесными рассуж-
дениями.
Необходимо на основе точной постановки задач и строгих рас-
четов найти действительно оптимальный путь.
В настоящее время буквально на каждом шагу возникает множество
задач экономического характера, общих и частных. Как рациональнее
всего организовать снабжение промышленных центров страны каменным
углем, чтобы при минимуме перевозок каждый из них снабжался углем
необходимых марок? Как выбрать трассу железной или шоссейной дороги,
чтобы произвести как можно меньше земляных работ? Как снабжать
сахарные заводы свеклой, чтобы свести к минимуму затраты на перевозку
сырья? 116
Решение подобных больших и малых задач приводит к огромной эко-
номии. Например, рациональный выбор трассы железной дороги поз-
воляет экономить около 10 процентов необходимых на ее строительство
средств.
Точно так же правильное прикрепление к сахарным заводам мест
производства сахарной свеклы уменьшило перевозки по сравнению с
традиционными, освященными годами практики, минимум на 12 про-
центов.
Отметим, что все затронутые нами проблемы в том или ином виде сво-
дятся к разысканию оптимальных решений. В этом нет ничего удиви-
тельного, так как в нахождении оптимальных путей развития заключается
одно из важнейших назначений науки.
Ограничились ли успехи математики только указанными работами?
Конечно, нет. Это лишь малая доля того, что сделано. Большие и
важные результаты получены буквально во всех разделах математической
науки, эа истекшие годы она успешно сотрудничала с физикой и химией,
лингвистикой и техникой, астрономией и физиологией. Выяснилось, что
математические модели могут оказать серьезную помощь в геологиче-
ских исследованиях и продвинуть нас по пути познания закономерно-
стей формирования погоды.
Выявились глубокие связи между математикой и многими други-
ми направлениями практической деятельности, в результате чего от-
крылись пути количественных предсказаний там, где до сих пор были
возможны лишь качественные выводы.
Математические машины выходят из младенческого возраста, и воз-
можности их применения сказочно увеличиваются. Если десять лет назад
нам казалось фантастическим осуществление в течение секунды несколь-
ких тысяч арифметических и логических операций над многозначными
числами, то теперь созданы вычислительные машины, способные произ-
вести миллион сложений за одну секунду. На очереди — создание машин,
которые считают еще в десятки и сотни раз быстрее. Это позволит
переложить на вспомогательные устройства множество новых труд-
нейших задач.
Истекшие пять лет положили начало завоеванию космоса. В 1957 году
человечество приоткрыло туда дверь — советские ученые запустили пер-
вый искусственный спутник Земли. В 1961 году полет в космос совершил
человек.
Имена советских космонавтов — Юрия Гагарина, Германа Титова, Ан-
дрияна Николаева и Павла Поповича хорошо известны людям всей Земли.
Успех космических полетов был подготовлен многими тысячами
тружеников, в том числе и математиков. Теперь, когда на очереди
более сложные полеты вокруг Земли и на другие планеты, перед матема-
тикой возникли новые ответственные задачи. Над их решением математики
работают с полным напряжением сил.
В этой большой и увлекательной работе, как никогда, требуется между-
народное сотрудничество.
Если и до сих пор советские математики широко использовали дости-
жения своих американских, французских, английских, шведских коллег,
а те в свою очередь развивали и применяли результаты труда советских
математиков, то теперь эти связи нужно не только закрепить, но и раз-
вить далее. На этом пути мирного сотрудничества математика быстрее
даст человечеству новые средства для познания и покорения природы.
А ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ
ЧИСЛЕННОСТИ колоний
ГАКГЕРИЙ ПРИВОДИТ* к
РАССМОТРЕНИЮ ДиТ^РЕ-,
РЕНЦИА/ПНЫХ УРАВНЕНИИ
Кандзюро ЯНАГИДА
Наука
и проблема
свободы
Нынешняя эпоха представляет собой особо важный период в истории
человечества. Определяющим моментом в жизни всех народов стало нео-
долимое стремление к свободе. Отсюда рождаются силы исторической
практики, которые, отрицая существующую действительность, преоб-
разовывают среду.
Наша эпоха поистине завершает предысторию человечества и кладет
начало подлинно человеческой истории, совершенно отличной от всего
того, что было раньше. Социалистические революции, национально-
освободительные антиимпериалистические революции, народные демокра-
тические революции сливаются в единый революционный процесс, под-
рывающий и разрушающий капитализм. Все это представляет собой стрем-
ление полностью уничтожить все формы эксплуатации, гнета и господства,
имевшие место на протяжении тысячелетий — со времен рабства. Теперь
идет борьба за создание на Земле нового мира — мира подлинной свободы
и равенства, без классового господства, без национального гнета, без
войн, без всего того, что приносило страдания человечеству.
История всех народов мира сегодня уверенно развивается по пути
к свободе, причем это развитие идет стремительно, революционными, не-
виданными в истории темпами.
Первобытный человек не был свободен. Природа в жизни человечества
с самого начала являлась, с одной стороны, средой, которая давала ему
жизненные ресурсы, а с другой стороны, средой, угрожающей существо-
ванию человека. На этой стадии производительные силы были очень
слабыми, не было научных знаний, и поэтому силы природы скорее огра-
ничивали свободу человека, чем способствовали ее развитию. Не имея
возможности подчинить себе природу, человек вынужден был подчиниться
ей сам. В этих условиях возникла религия, так как жизнь человека была
настолько неустроенна, что он, чувствуя свою беспомощность, не мог жить,
не опираясь на веру в какие-то таинственные силы. Однако религия не
принесла счастья человечеству. Религия — это просто успокаивающее
средство при отсутствии свободы в действительной жизни. Если до сих
пор существуют такие общества, где процветает религия, то это свидетель-
ствует о том, что там люди лишены свободы и счастья.
Грозные силы природы подавляли первобытного человека, и единствен-
ным выходом для поддержания его хотя бы животного существования
было объединение в общину. У человечества в то время не было иного пу-
ти, как трудиться, производить и распределять продукты на общинных
началах. В ту эпоху людям не удавалось производить больше того, что
необходимо было для поддержания их жизни. Поэтому здесь и не могло
возникнуть классового общества, классового угнетения и эксплуатации.
Однако люди не оставались на одной и той же ступени. Развитие шло
крайне медленно, но, так или иначе, господство человека над природой шаг
за шагом возрастало в процессе непрерывной борьбы с ней. Постепенно
увеличивалась производительность и развивалось разделение труда.
На основе разделения труда возникает, с одной стороны, обмен продук-
тов, с другой стороны, появляется частная собственность. С течением
времени община распадается, и во всех уголках мира рано или поздно
наступает новая эра — эра частной собственности. Из общинного бесклас-
сового общества возникает классовое общество, и хотя формы существо-
вания классов, господства и подчинения претерпевали различные из-
менения в зависимости от уровня развития производительных сил, но
после уничтожения первобытного равенства и прекращения общинной 118
взаимопомощи было создано общество с антагонистическими,
классовыми интересами, которое существует и по сей день.
Так человечество переходит от борьбы с природой к борьбе
социальной. В наше время проблема свободы по существу пред-
ставляет собой почти целиком проблему социальную. Свобода
человека в смысле господства над природой неизмеримо возрос-
ла. Однако подобное расширение свободы ничуть не увеличило
нашу свободу, и люди по-прежнему страдают от всевозможных
ограничений, несчастий и неустроенности. И причиной этого
являются социальные отношения.
Безусловно, для подчинения природы важное значение имеет
развитие естественных наук. Но в настоящих условиях успе-
хи естествознания используются господствующими классами
лишь для того, чтобы ввергнуть человечество в величайшие
несчастия. Поэтому нельзя надеяться на решение исторических
задач современности с помощью одних только естественных на-
ук. Подлинная проблема заключается в освобождении внутри
общества.
Но между величайшими достижениями современного естест-
вознания и небывалой по напряженности классовой и нацио-
нально-освободительной борьбой существует глубокая взаимо-
связь. Завоевание космоса было осуществлено впервые в исто-
рии страной, где победил новый, социалистический строй. Ве-
личайшие достижения в овладении внутриатомной энергией в
стране социализма поставлены на службу человеку, а в старом,
капиталистическом мире используются для подготовки чудовищ-
ной войны, рассчитанной на истребление целых народов, если
не всего человечества.
Как же в настоящее время разрешается проблема свободы
человека в смысле победы над силами природы и преодоления
социальных антагонизмов внутри человеческого общества?
Идеалистическая философия проблему свободы всегда рас-
сматривала метафизически, в отрыве от объективных условий
жизни людей, в отрыве от истории человеческого общества. Она
исходила из того, что вопрос о свободе — это или внутренний
вопрос абстрактной личности, или вопрос о человеческой приро-
де вообще. Однако сущность вопроса о свободе может быть вы-
яснена только при конкретно-историческом рассмотрении.
Для нас теперь достижение свободы уже не сводится просто к
освобождению от власти стихийных сил природы. До сих пор
чем больше люди освобождались из-под власти окружающей их
природы, тем больше они подпадали под власть стихийных за-
конов антагонистического общества и его несправедливых со-
циальных отношений.
Объективная диалектика общественного развития, открытая
Марксом и Энгельсом, состоит в том, что человечество в своем
движении к коммунизму — царству свободы — должно было
пройти через эпоху классового общества, через антагонизм клас-
сов, эксплуатацию человека человеком, через национальный и
социальный гнет. Как бы велика ни была власть людей над
119
природой, в условиях частной собственности большинство тру-
дящихся не только продолжает страдать от стихийных бедствий
природы, от голода и эпидемий, но и подвергается таким со-
циальным бедствиям, как война, разорение, кризисы и безрабо-
тица. Чтобы действительно стать свободными, люди должны, на-
конец, добиться освобождения — не от общества, как уверяют
иные идеалисты, но ото всех общественных болезней и потрясений,
для которых в нашу эпоху уже не может быть никаких исто-
рических оправданий.
В отличие от идеалистов материалисты рассматривают сво-
боду не как произвол личности, но как результат овладения
стихийными силами природы и общества. Мы, например, зави-
дуем ловкости дрессировщика, бесстрашию и свободе его обра-
щения с тигром. Но ведь для того чтобы избавиться от страха
перед свирепым зверем, нужно не только изучать его повадки, но
и воспитать свою волю. И тогда прирученный тигр, оставаясь фи-
зически в десять раз сильнее человека, подчиняется ему. Такое
поведение тигра становится необходимостью, и дрессировщик
свободно входит к нему в клетку.
Та же логика существует и в отношении человека к стихий-
ным силам природы и общества. Если он просто будет поступать
наперекор им, то будет уничтожен ими, как неопытный дрес-
сировщик тигром. Свобода, следовательно, состоит не в вообра-
жаемой независимости от естественных и социальных сил, а в ов-
ладении ими, в использовании их соответственно нашим интере-
сам. Именно поэтому материалисты и говорят, что свобода есть
познанная необходимость. Для того чтобы в определенной сте-
пени подчинить себе природу, человечеству понадобились ты-
сячелетия. И осуществить это удалось лишь благодаря кол-
лективным усилиям, коллективному опыту сотен поколений
людей, воплощенному в науке.
Свобода предполагает прежде всего познание того явления, по
отношению к которому хотят быть свободными. Это познание
объективных законов природы и общества, без которого немыс-
лима свобода человека, как раз и является функцией науки.
Однако познание объективной необходимости представляет со-
бой лишь одно из условий, только первое звено человеческой
свободы. Чтобы быть действительно свободным (и не только в
сознании, но и в практической деятельности), мало обладать
знаниями; надо иметь возможность применять эти знания к
жизни и поступать в соответствии с познанной необходимостью.
И здесь мы сталкиваемся еще с одной преградой на пути к че-
ловеческой свободе, а именно — со своекорыстными интересами
эксплуататорских классов. Реакционные общественные силы не
только мешают развитию науки и еще больше распространению
знаний среди простого народа, но и препятствуют использова-
нию и применению , в жизни уже приобретенных знаний, по-
скольку это затрагивает их привилегии.
Рассматривая прогресс человечества в целом, в общем плане,
мы можем вслед за Гегелем и Марксом утверждать, что он од-
новременно является процессом достижения свободы. По срав-
нению с рабом крепостной крестьянин получил большую сво- 120
боду; в свою очередь рабочий современной капиталистической эпохи
пользуется большей свободой, чем средневековый крестьянин. Когда
же после пролетарской революции начинается строительство социали-
стического общества, свобода трудящихся поднимается на новую, выс-
шую ступень, а при осуществлении коммунистических идеалов чело-
вечество достигнет наибольшей свободы.
Развитие производительных сил, освобождая человека из-под власти
природы, на определенном этапе разделяет общество на классы, порож-
дает такое явление, как угнетение трудящихся масс немногочисленными
правящими кругами. Рост производительности труда в этих условиях
приводит к тому, что трудящиеся оказываются обойденными при распре-
делении тех благ, которые дарует человечеству свобода, и жизнь их ста-
новится все более невыносимой. Тогда они поднимаются на борьбу за
свои права, за свою свободу. Эта борьба, конечно, в каждом отдельном
случае не всегда заканчивается полной победой эксплуатируемых клас-
сов. Но и при частичном успехе и даже при поражении участники борьбы
закаляются, становятся сильнее, накапливают силы для конечной победы.
Например, еще нельзя подвести итоги победам, одержанным японским
народом в борьбе против так называемого нового «договора безопасности»—
очередного унизительного соглашения с США. Однако очевидно, что в хо-
де этой борьбы стремительно возросло политическое сознание народа,
многие слои японской интеллигенции приобщились к активной полити-
ческой деятельности. Народ почувствовал себя хозяином своей судьбы,
осознал значение организованных действий и тем самым сделал еще один
шаг по пути к свободе.
Вот почему едва ли будет ошибкой заключить, что история человече-
ства является в определенном смысле историей борьбы за свободу, исто-
рией становления свободы.
Как же выполняла свою историческую миссию наука, какие задачи
она разрешала в процессе завоевания свободы?
Материальная основа для достижения человеческой свободы создавалась
в результате развития производства, развития, связанного с покорением
природы. А покорение природы всегда зависело от развития естественных
наук.
Бесспорно, однако, что при современной системе капиталистического
производства ни автоматизация и рационализация, осуществляемые в
результате прогресса науки и техники, ни связанный с ними рост про-
изводительности труда отнюдь не направлены на увеличение свободы
и счастья рабочего. Результаты научного прогресса используются гос-
подствующими классами для своего обогащения. А для пролетариата они
становятся еще одним источником интенсификации труда и безработицы.
Но в этом виноваты, конечно, не ученые-естествоиспытатели. Это только
временное противоречие, неизбежно возникающее при социальных отно-
шениях капитализма. Когда же ликвидируется частная собственность
на средства производства и они становятся общественным достоянием
всех трудящихся, тогда естественные науки получают возможность прямо
и непосредственно служить своим первоначальным задачам, становятся
мощным фактором достижения человеческой свободы. Благодаря этому
неуклонный рост производительности труда обращается на пользу самим
121 трудящимся, человек все больше покоряет природу, расширяет свое гос-
подство над ее силами. Труд значительно облегчается, сокра-
щается рабочий день, улучшаются условия жизни трудящихся,
стирается различие между физическим и умственным трудом,
между городом и деревней.
Тем самым утверждается социальная основа свободы. В этом
смысле можно сказать, что за исключением социальных отно-
шений нет ничего более важного для свободы человечества, чем
развитие науки. Без развития науки невозможно возрастание
человеческой свободы.
В то же время необходимо иметь в виду, что без определенной
степени свободы невозможно и развитие науки. Связь между
наукой и свободой не сводится к односторонней связи, где одна
сторона является причиной, а другая следствием. Они постоянно
взаимодействуют друг с другом. Относительно слабое развитие
науки, особенно ее применения в производстве, в рабовладельчес-
кую и феодальную эпохи по сравнению с последующими эпо-
хами объясняется не только уровнем развития человеческого ин-
теллекта. Как свидетельствуют открытия Эратосфена, Архимеда,
Герона и Аристотеля, античные ученые были не менее талантливы,
чем современные естествоиспытатели. Но их открытия не нахо-
дили себе практического применения и предавались забвению.
Вот почему мне представляется бесспорным, что там, где нет
свободы действий, нет и свободы мысли, и там, в конечном
счете, нельзя рассчитывать на успешное развитие науки.
Можно даже сказать, что главная причина как того, что
в средневековом обществе тормозилось развитие науки, так
и того, что Восток в развитии науки и техники отставал от Запад-
ной Европы, состояла именно в засилье феодально-клерикальной
реакции, сохранявшей свою власть на Востоке более длительное
время, чем в западноевропейских странах. В Японии, например,
вплоть до эпохи Токугава укрепление феодального строя сопро-
вождалось возрастающим закрепощением и идейным порабощени-
ем трудящихся, превращенных в объект неограниченной эксплуа-
тации. Находясь на самом дне общества, построенного по прин-
ципу пирамиды, на вершине которой стоял сёгун (крупный
феодал.— Ред.), простой человек должен был и в буквальном и в
переносном смысле простираться ниц перед властителями и
оказывать знаки почтения самураям. В противном случае непо-
корному отсекали голову, что, согласно кодексу самураев, не
считалось преступлением. В свою очередь каждый общественный
класс внутри себя также создавал иерархическую лестницу из
низших и высших, в силу различий возраста и пола, социального
происхождения и имущественного положения. Не было в об-
ществе уголка, где люди относились бы друг к другу как равные.
При такой системе люди, не принадлежавшие к правящим
кругам и составлявшие 90 процентов всего населения, звались
только по имени и не имели права на фамилию (например,
в то время я назывался бы только Кэндзюро и не мог иметь
фамилию Янагида). Они не пользовались свободой выбора места
жительства и профессии. Их детям разрешалось наследовать
только профессию родителей. Не говоря уже об отсутствии всякой
свободы слова, собраний и организаций, в стране не допускалась 122
даже свобода вероисповедания: каждый человек принудительно включал-
ся в приход определенного буддийского храма. У крестьян безвоз-
мездно отбиралось в качестве дани до 50—60 процентов урожая, они об-
лагались разного рода налогами и поборами, несли трудовые повинности.
«Не давать мужику ни жить, ни умереть!» — таков был лозунг господ-
ствующих классов, возведенный в принцип управления страной.
Конечно, нельзя сказать, что в таком обществе вообще невозможно раз-
витие науки. Иначе пришлось бы отрицать прогресс в истории, поступа-
тельное развитие общества. И действительно, несмотря на всевозможные
преграды и феодально-клерикальный гнет господствующей власти, подав-
ляющий свободу научной мысли, и на Западе и в Японии к концу эпохи
феодализма естественные науки с неудержимой силой пробивали себе
дорогу. Естественнонаучная мысль с ее рационализмом неизбежно прев-
ращалась в сильного врага феодалов и угрожала перевернуть до основа-
ния отживший общественный порядок. Связанное с прогрессом науки
развитие производительных сил вступило в острые противоречия с фео-
дальными производственными отношениями, что вело к революции.
Буржуазная революция в огромной степени расширила свободу так назы-
ваемого «третьего сословия», обеспечив тем самым огромный скачок в
развитии естественных наук.
Примерно то же происходит и при смене капитализма социализмом.
Нельзя сказать, что в современном капиталистическом обществе ученые
совершенно лишены свободы мысли. Поэтому и при капитализме, несмот-
ря на вопиющие противоречия этого строя, развитие науки продолжает-
ся. Но неоспоримым фактом является то, что условия для развития науки
при капитализме, особенно в его империалистической стадии, значитель-
но хуже, чем в новом, социалистическом обществе.
В эпоху империализма политика господствующих классов приобретает
все более реакционный характер; в обществе, которое кичится своими
традициями и само себя называет «свободным миром», народные массы
лишены подлинной свободы. И, конечно, не случайно прогресс науки
в США замедлился и отстает от замечательных успехов советской науки.
Это отставание свидетельствует не о том, что по своим творческим спо-
собностям американские ученые уступают советским, а скорее о том,
что так называемое «свободное общество» на самом деле представляет собой
лишь ложный фасад общества неравных.
Если естественные науки имеют своей целью освобождение человека
от господства стихийных сил природы, то целью общественных наук
является освобождение его от несправедливостей классового общества.
Следовательно, цель общественных наук, так же как и цель естественных
наук, пожалуй, даже в большей степени, заключается в достижении
свободы.
Там, где нет подлинной науки, невозможно освобождение человека.
Причем научная истина — только одна. Опыт революций, совершенных
народами стран, население которых в общей сложности превышает мил-
лиард человек, показал, что такой истиной является марксизм-ленинизм.
Стоит отклониться вправо или отступить влево от этой единственно пра-
вильной линии — и революция неизбежно закончится поражением.
По мере развития марксистско-ленинской науки и претворения ее идей
в жизнь человек получает все большую степень свободы. В свою очередь,
укрепление свободы плодотворно воздействует на науку, обогащает и
стимулирует ее, делает достижение истины более определенным и быстрым.
Подчинилась земля мне, и я
Одарил ее красотой.
Земля сотворила меня,
Я же землю пересотворил—
Новой, лучшей, прекрасной—
такой
Никогда она не была!
Эдуардас Межелайтис
ЗЕМЛЯ
ОЛЬШАНСКИЙ Михаил Александрович (р. 1908) — агробиолог,
президент Всесоюзной академии сельскохозяйственных
наук имени В. И. Ленина (ВАСХНИЛ).
Родился на Украине, в городе Сарны Ровенской области.
Окончив в 1928 Масловский институт селекции и семено-
водства, поступил во Всесоюзный селекционно-генетический
институт (Одесса), где прошел большой путь от техника
до директора. Там же в 1931 окончил аспирантуру. В годы
войны был директором Куйбышевского сельскохозяйствен-
ного института, в 1946 вернулся в Одессу.
Основные направления научной работы М. А. Ольшан-
ского — агробиология, генетика № селекция.
В 1951 — 1960 М. А. Ольшанский занимает пост вице-
президента ВАСХНИЛ, а с I960 по апрель 1962 — мини-
стра сельского хозяйства СССР. В апреле 1962 изби-
рается президентом ВАСХНИЛ.
М. А. Ольшанский — дважды лауреат Государственной
премии. Первую (1941) он получил за достижения в об-
ласти селекции хлопчатника, вторую (1951)—за работы по
посевам полезащитных лесных полос.
РЕВУТ Исаак Борисович (р. 1909) — кандидат сельскохозяйствен-
ных наук, заместитель директора по научной работе Агро-
физического научно-исследовательского института в Ленин-
граде.
Родился на Украине, в Новом Буге Николаевской
области. Окончив в 1931 агропочвенный факультет Ленин-
градского сельскохозяйственного института, И. Б. Ревут
был зачислен в аспирантуру в Ленинградском отделении
Всесоюзного института удобрений и агропочвоведения.
В 1937 он стал работать с академиком А. Ф. Иоффе во вновь
созданном Агрофизическом институте.
Все годы войны И. Б. Ревут провел в рядах Советской
Армии. В 1946 его демобилизовали, он вернулся в тот
же институт заместителем директора по научной работе.
В 1938 появилась первая научная публикация И. Ревута.
Всего до сих пор он опубликовал около 40 работ.
ЗЕНКЕВИЧ Лев Александрович (р. 1899)—специалист по морской
фауне, член-корреспондент А Н СССР, председатель Океано-
графической комиссии АН СССР.
— До 25 лет я никогда не видел моря, — рассказывает
Зенкевич.—В 1914 году, студентом второго курса, мне
пришлось в одно лето увидеть и Баренцево и Черное моря.
Море сразу очаровало и околдовало меня, и я на всю
жизнь стал его влюбленным рабом.
Таким, вступил Л. А. Зенкевич в науку, окончив в
1916 Московский университет, таким остался поныне.
Когда (в 1930) его избрали профессором Московского
университета, он имел уже солидный стаж работы в Пла-
вучем морском научном институте. В 1949—1952 Зенкевич
возглавлял тихоокеанскую экспедицию на «Витязе».
С 1953 он член Консультативного комитета по морским
наукам при ЮНЕСКО и вице-президент Специального ко-
митета океанографических исследований при Международ-
ном совете научных союзов.
Л. А. Зенкевич — автор многих известных работ об
обитателях морей.
КУНИН Владимир Николаевич (р. 1906) — географ, специалист
по пустыням, профессор, член-корреспондент АН Турк-
менской ССР.
Когда 22-летнего выпускника Ленинградского универси-
тета В. Кунина избрали делегатом съезда геологов в Таш-
кенте, он упросил, чтобы полагавшийся ему бесплатный
билет выписали до Репетека — на добрую тысячу кило-
метров дальше. Там находилась знаменитая Пустынная
станция, и ленинградцу, только что вернувшемуся из
Хибин, очень захотелось посмотреть на пустыню.
Пустыня произвела огромное впечатление на юного
географа, и судьба его была решена. Он стал сотрудни-
ком станции, а затем одним из самых видных деятелей
науки по преобразованию пустынь. «Мне кажется,—
сказал он как-то, — что это небольшое жульничество с би-
летом я, так сказать, искупил за все это время».
Идея, лежащая в основе его научных работ, хорошо
выражена его словами: «Я уверен, что в пределах нашей
Родины нет более выгодных условий для использования
природных ресурсов, чем в зоне пустынь».
ИВАНОВ Артемий Васильевич (р. 1906) — зоолог, профессор
Ленинградского университета, доктор биологических наук,
член Академии естественных наук ГДР.
Когда в зал, где происходила Международная конферен-
ция зоологов, вошел А. В. Иванов, присутствующие —
представители различных стран — устроили ему овацию.
Его открытия признаны всем миром, и не случайно един-
ственным, кто получил Ленинскую премию за достижения
в области зоологии (1961), был именно А. В. Иванов.
Он родился в городе Молодечно (БССР), в семье железно-
дорожного врача. В 1930 окончил физико-математический
факультет Ленинградского университета, затем работал
в Тихоокеанском институте рыбного хозяйства и океаногра-
фии во Владивостоке. В 1934 перешел в Ленинградский уни-
верситет, а в 1950 был избран там профессором. Иванов
не раз участвовал в советских океанографических экспе-
дициях на корабле «Витязь» в Тихом и Индийском океа-
нах. Он автор ряда опубликованных исследований по
гидробиологии, систематике, сравнительной анатомии и
эмбриологии беспозвоночных животных.
АКОШ Карой (р. 1918) — венгерский ученый, психолог, врач,
популяризатор науки.
«Каждый в детстве мечтает о жизни, полной приключе-
ний,— пишет Акош. —Я тоже был таким, и хотя никогда
не переступал границ своей страны (родился и всю жизнь
прожил в Будапеште), но мне кажется, что мои детские
мечты осуществились. Меня увлекает романтика несовер-
шенных открытий, только не в географии, а в области,
относящейся к человеку (физиология, поведение, регули-
рующая деятельность мозга и так далее). И этой роман-
тике я отдан без остатка».
Возможно, отсюда — сочетание в одном лице исследова-
теля и популяризатора. С помощью жены — товарища
по работе и иллюстратора его произведений — К. Акош
написал свыше ста научных и научно-популярных про-
изведений, в том числе книги: «Познание», «По следам
богов», «Неизвестный мир — животные», «Неизвестный
мир — человек» и другие. В 1945 он был батальонным
врачом в венгерском ополчении, сражавшемся против
фашистов.
ДАБЕР Рудольф (р. 1929) — профессор палеоботаники, ди-
ректор Института палеонтологии Берлинского университета
имени А. Гумбольдта (ГДР).
Родился в г. Ландсберге.
Р. Дабер учился в университетах в Галле и Берлине
и в 1952 получил диплом геолога. В 1954 ему присвоили
степень доктора естествознания, а в 1957 он стал доцентом
по курсу палеоботаники и ископаемых углей в Берлинском
университете. В 1961 получает профессорское звание и на-
значается директором Института палеонтологии.
Р. Дабер — член правления Геологического общества
ГДР, член редколлегий ряда журналов, автор монографий:
«Флора нижнего мела» (1953), «Флора верхнего каменно-
угольного периода» -(1955, 1957), «Флора нижнего каменно-
угольного периода» (1959).
ЛИББИ Уиллард Франк (р. 1908) — американский химик и
радиофизик, член Американской академии химии, Шведской
академии наук и др. С 1962 — директор Стейтвидского ин-
ститута геофизики и планетарной физики.
— Одни ученые не знают, что такое скука,—любит
повторять У. Либби.— В наше время одни они истинные
искатели приключений, неутомимо открывающие новые
миры.
У. Ф. Либби родился в Гран-Вэлли (штат Колорадо,
США). Окончив Калифорнийский университет, он полу-
чил диплом бакалавра искусств (1931), а два года спу-
стя — звание доктора физики. С 1933 преподавал сначала
в Калифорнийском, затем — в Принстонском университетах.
В годы войны Либби участвовал в создании первой
американской атомной бомбы. Война не была закончена,
когда он занял пост профессора химии в Чикагском уни-
верситете. С 1954 по 1959 У. Либби был членом комиссии по
атомной энергии США.
За метод определения древности ископаемых предметов
Либби в 1960 удостоен Нобелевской премии по химии.
ТУРКИ Ахмед Риад (р. 1902)—египетский ученый-электрохимик,
директор Национального центра исследований при Прези-
денте О АР, иностранный член АН СССР.
Окончив химический факультет Каирского универси-
тета, А. Р. Турки стал работать в нем преподавателем и
научным сотрудником. С 1953 по 1957 он декан факультета
наук Каирского университета. В 1957 возглавил Наци-
ональный центр исследований — основное научное учреж-
дение в области точных наук, являющееся по существу
Академией наук О АР.
Под руководством А. Р. Турки ведутся научно-исследова-
тельские работы по использованию методов электро-
химии в химических исследованиях, а также по борьбе
с коррозией металлов.
А. Р. Турки выступает за расширение научного сотрудни-
чества между Египтом и СССР. В 1957 он возглавлял
делегацию египетских ученых, посетивших Советский
Союз.
Mixtu Ашсамромч
ОЛЬШАНСКМ!
Успехи
советских
селекци-
онеров
НОВАЯ КАРТА
ТИХОГО ОКЕАНА
В Институте океанологии
АН СССР закончено со-
ставление батиметриче-
ской карты Тихого океана.
Открытия, сделанные уче-
ными на «Витязе», «Оби»
и других советских и ино-
странных судах и отра-
женные на этой карте, со-
вершенно изменили наши
представления о самом
большом океане Земли. С
помощью новой карты
ученые смогут ближе по-
дойти к решению про-
блем истории Земли, об-
разования ее твердой ко-
ры, возраста океана.
Сравнительно недавно, до середины XIX века, в биологической науке
господствовала идея постоянства биологических видов. В природе столь-
ко видов, сколько их создал «творец», утверждал выдающийся естество-
испытатель Карл Линней. И в то же время в практике, вопреки этим
взглядам, выводили новые сорта растений и породы животных, то есть
создавали новые биологические формы. Ведь несомненно, что наблюдаемое
огромное многообразие культурных растений и животных было создано
в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Именно обоб-
щая данные мировой практики селекции, Чарлз Дарвин создал свое
знаменитое учение о происхождении видов путем естественного отбора,
окончательно опровергнув в науке идею постоянства видов.
Мы продолжаем получать все новые доказательства эффективного
влияния условий жизни на изменение наследственности.
Селекционная практика во всех странах, так же как и во времена Лин-
нея, пользовалась и пользуется воздействием условий жизни и вместе
с этим, применяя также приемы скрещивания и отбора, выводит все
лучшие и лучшие сорта растений и породы животных. Несомненно, что
селекция станет еще более могущественной, ее результаты улучшатся и
будут достигнуты в более короткий срок при теоретическом раскрытии
сущности тех процессов, в результате которых создавались раньше и
создаются теперь новые сорта растений и породы животных.
Мичуринское направление в биологии, возглавляемое академиком
Т. Д. Лысенко, исходит из того, что наследственность — это свойство
живого тела требовать определенные условия для своей жизни, своего
развития и определенно реагировать на те или иные условия. Живое тело
само строит себя из неживого; потребность живого тела в тех условиях,
из которых оно само возникло (то есть наследственность), является,
как и сам обмен веществ, свойством, присущим всему живому. Выражая
и основную сущность, можно сказать: жизнь — это обмен веществ
(ассимиляция и диссимиляция), а наследственность — характер обмена
веществ.
Согласно мичуринскому учению, изменение наследственности происхо-
дит вследствие вынужденной ассимиляции живым телом несколько от-
личных условий, в результате чего, соответственно воздействию ассими-
лированных условий, изменяется само живое тело и его потребности;
у организма возникает потребность в таких условиях внешней среды, ка-
кие превратились в нем и при его посредстве в живое тело. В этом и
состоит закон адекватного изменения наследственности.
Исходя изданной концепции, в мичуринской биологии успешно исследу-
ются закономерности оплодотворения, вегетативного и полового размно-
жения; изучаются проблема вида и видообразования, творческая роль от-
бора, гибридизация и другие важные вопросы жизни и развития органи-
ческого мира; в тесном единстве с практикой разрабатываются теория
и способы направленного изменения наследственности растений и живот-
ных путем скрещивания и определенного воспитания. Развитие теории
позволяет более успешно, планово вести селекционную работу.
Ограничусь несколькими примерами, характеризующими результаты
работы советских селекционеров, овладевших мичуринским учением.
Действительный член Всесоюзной академии сельскохозяйственных
наук имени В. И. Ленина (ВАСХНИЛ) П. П. Лукьяненко в Краснодар-
ском институте сельского хозяйства с каждым годом выводит все лучшие
сорта озимой пшеницы. Созданные им в свое время хорошие сорта Ново- 130
украинка 83 и 84, Скороспелка 3, Безостая 4 сейчас заменяются выведен-
'ным им еще лучшим, превосходным сортом озимой пшеницы — Без-
остая 1. Этот сорт превышает по урожайности вытесняемые им сорта
на 10—15 центнеров с гектара, устойчив к полеганию, обладает прекрас-
ными хлебопекарными качествами; относится к сильным пшеницам. Ав
сортоиспытании у талантливого селекционера уже испытываются еще
более выдающиеся сорта.
Исключительных успехов в селекции и семеноводстве подсолнечника
добился действительный член ВАСХНИЛ В. С. Пустовойт во Всесоюзном
институте масличных и эфиромасличных культур. Благодаря внедрению
в производство его сортов и разработанных им приемов семеноводства
страна ежегодно получает дополнительно сотни тысяч тонн растительного
масла. В 1961 году это составило 480 тысяч тонн. Но на селекционных
полях института Пустовойтом уже созданы еще более масличные, более
урожайные по сбору масла сорта. Если высеваемые ныне сорта содержат
48 процентов масла в ядре семени, то выведенные на смену им новые сорта
содержат до 53 процентов масла; в сортоиспытании у Пустовойта есть уже
сорта, содержащие масла 55 и более процентов, а в селекционном питомни-
ке изучаются формы, содержащие масла свыше 60 процентов. Мы видим,
как конвейером создаются все более масличные сорта подсолнеч-
ника.
П. П. Лукьяненко и В. С. Пустовойт в своей селекционной работе
руководствуются мичуринским учением.
Действительный член ВАСХНИЛ Ф. Г. Кириченко во Всесоюзном
селекционно-генетическом институте имени Т. Д. Лысенко вывел сорта
озимой твердой пшеницы. Им создана по существу новая сельскохозяй-
ственная культура для районов с суровыми зимами, где имевшиеся в
природе твердые пшеницы не могли возделываться из-за вымерзания.
Сорт озимой твердой пшеницы Мичуринка уже размножается на площади
в несколько десятков тысяч гектаров. Вдогонку ему идет более урожайный
и более зимостойкий сорт озимой твердой пшеницы Ново-Мичуринка,
а в сортоиспытании института находятся еще более зимостойкие и урожай-
ные сорта. Выведены они так. Путем воспитания при осеннем посеве гибри-
дов яровой твердой пшеницы с озимой мягкой были получены формы твер-
дой озимой пшеницы. Затем эти новые формы были повторно скрещены
с озимой мягкой пшеницей и уже из этих гибридов при направленном вос-
питании растений в условиях осеннего посева были получены указанные
зимостойкие сорта озимой твердой пшеницы.
Интересно, что действительный член ВАСХНИЛ Д. А. Долгушин и
профессор В. Ф. Хитринский в том же институте также получили зимо-
стойкие формы озимой твердой пшеницы. Первый — путем направленного
воспитания гибридов от скрещивания твердой и мягкой яровой пшеницы,
а второй — путем направленного воспитания незимостойкой полуозимой
твердой пшеницы, без всякого скрещивания.
Таким образом, новые зимостойкие озимые формы твердой пшеницы
были созданы всеми тремя экспериментаторами именно путем соответ-
ствующего воспитания в осенних условиях. Скрещивание в двух первых
случаях играло важную, но подсобную роль.
В том же институте селекционер П. Ф. Гаркавый создал сорта озимого
ячменя. До этого на крайнем юге Украины кое-где на небольших площадях
высевались сорта озимого (вернее, полуозимого) ячменя, но эта культура
131 не получала распространения ввиду частого и полного вымерзания недо-
РЕДКАЯ
ХИРУРГИЧЕСКАЯ
ОПЕРАЦИЯ
Хирурги Массачузетского
генерального госпиталя
(город Бостон, США) про-
извели редкую операцию.
Они полностью пришили
12-летнему мальчику пра-
вую руку, отрезанную по-
ездом.
В продолжении шести ча-
сов хирурги соединяли в
операционной кости, кро-
веносные сосуды и ткани
отрезанной руки и тела.
После этой трудной опера-
ции в запястье пришитой
руки стал ощущаться
пульс.
будет ли новый
КАЛЕНДАРЬ?
Возобновила свою работу
Календарная комиссия
при Международном
астрономическом союзе,
основанная еще в 1921 го-
ду Лигой Наций. Задача
комиссии — разработать
проект нового календаря,
который мог бы быть при-
нят во всем мире.
Почему понадобилось пе-
ресматривать ныне дейст-
вующий григорианский
календарь? Он очень не-
совершенен. Главные его
недостатки — неравномер-
ность месяцев и кварталов
и отсутствие постоянной
зависимости между числа-
ми и днями недели. Все
это мешает ритмичности в
хозяйстве, равномерной
оплате труда и т. д. Кро-
ме того, существуют стра-
ны, где приняты иные ка-
лендарные системы. В Ин-
дии, например, около 400
разных календарей! Кста-
ти, именно Индия сейчас
обратилась в ООН с
просьбой вернуться к этой
проблеме.
Самым удобным и строй-
ным календарем, извест-
ным истории, оказался
календарь Великой Фран-
цузской революции, при-
нятый Конвентом в 1793
году. По этому календарю
год начинался со дня
осеннего равноденствия —
22 сентября. Каждый ме-
сяц был равен 30 дням.
К 12 месяцам каждый год
прибавлялось 5 (в високо-
сные годы — 6) дополни-
тельных дней — «санкю-
лотидов». Все празднич-
статочно зимостойких сортов. Выведенный Гаркавым сорт ячменя Одес-
ский 17 (этот сорт относится к двуручкам, то есть может выколашиваться
и при весеннем посеве) сделал культуру озимого ячменя более надежной;
Одесский 17 лучше других сортов переносит зиму и при благополучной
перезимовке дает высокие урожаи, в 1,5—2 раза выше ярового яч-
меня.
В настоящее время Гаркавым выведены озимые сорта ячменя, самые зи-
мостойкие из существующих в мире и, следовательно, более надежные
и урожайные, чем Одесский 17. Озимый ячмень, кроме большой урожай-
ности, имеет и другие хозяйственные преимущества — оптимальный срок
посева его на юге Украины приходится на первую декаду октября, то есть
на 15—20 .дней позже оптимальных сроков посева озимой пшеницы,
созревает же он на 5—10 дней раньше скороспелых сортов озимой пшени-
цы; хорошие урожаи озимого ячменя получаются при посеве по неперепа-
ханной, а только закультивированной стерне кукурузы.
В этом же институте Хитринским путем направленного воспитания
выведены двурядные формы озимого ячменя.
Выдающиеся успехи получены селекционером В. Н. Ремесло на Миро-
новской селекционно-опытной станции Киевской области. Выведенный
им путем направленного изменения твердой яровой пшеницы озимый сорт
мягкой пшеницы Мироновская 264 превосходит по урожайности все райо-
нированные сорта озимой пшеницы в центральной части Украины, а
новый сорт озимой пшеницы, выведенный им путем направленного воспи-
тания из мягкой яровой пшеницы — Мироновская 808, значительно пре-
вышает по урожайности и сорт Мироновская 264. Оба эти сорта обладают
прекрасными хлебопекарными качествами и относятся к сильным пше-
ницам.
На селекционных полях Ремесло можно видеть • новые, еще более
выдающиеся формы озимой мягкой пшеницы, полученные также путем .
направленного изменения из яровой, идущие вслед за уже зарекомендо-
вавшими себя сортами.
Мы привели примеры выдающихся результатов в селекции растений,
уже полученных путем направленного изменения наследственности под
воздействием условий жизни. Самое же главное то, что процесс селекции
идет нарастающим темпом, а это говорит о силе метода.
Такого рода работы проводятся во многих других научных учрежде-
ниях и учебных заведениях. Успешно осуществлены направленные
изменения яровых в озимые в Сибирском институте сельского хозяйства,
в Белорусском институте земледелия, в Институте сельского хозяйства
Юго-Востока, в Институте биологии Карельского филиала АН СССР,
в Белорусской сельскохозяйственной академии, в Свердловском, Киров-
ском, Херсонском и Львовском сельскохозяйственных институтах, в
Ростовском государственном университете и Коми государственном педаго-
гическом институте, на Безенчукской, Фаленковской и Бурятской сель-
скохозяйственных опытных станциях и в ряде других научных учрежде-
ниях и учебных заведениях.
Сотни успешных опытов по направленному изменению наследственно-
сти яровых в озимые проведены в Институте генетики АН СССР и в
Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева
под руководством академика Т. Д. Лысенко. Им настолько хорошо раз-
работаны теория и способы изменения яровых в озимые, что стало воз-
можным в два поколения изменять яровую пшеницу в озимую и, наоборот, 132
озимую в яровую, сохраняя при этом неизмененными сортовые признаки
исходного сорта.
В настоящее время, пользуясь методикой, разработанной Т. Д. Лы-
сенко, любой человек сумеет в 2—3 года изменить яровую пшеницу
в озимую и, наоборот, озимую в яровую. Большая и глубокая теория
отливается в практике в очень простые приемы.
Методика изменения яровой пшеницы в озимую состоит в следующем.
Семена ярового сорта высевают осенью в несколько сроков: начинают
с оптимального срока посева озимой пшеницы в данном районе, следую-
щие посевы производят через 5—10 дней друг за другом и заканчивают
посев в срок, при котором семена к зиме успеют только прорасти.
На следующий год семена от урожая каждого срока высевают осенью
в оптимальный срок посева. Семена, собранные с этого второго посева,
в значительной своей части будут уже озимыми, причем больше озимых
будет от семян, высеянных в первый год в оптимальный и следующие за
ним сроки, и меньше либо совсем не будет озимых от позднего срока посе-
ва. Главное в технике проведения данной работы — уберечь посевы перво-
го и второго года от зимней гибели; в районах с малоснежными, морозными
зимами это достигается при помощи снегозадержания, а в районах с боль-
шим снежным покровом, где растения страдают от вымокания и выпре-
вания, наоборот—путем удаления избыточного снежного покрова. Нужно
находить и другие способы защиты посевов от зимних невзгод в первые
два года работы.
На третий год посев производится также в оптимальный срок, и защиты
от зимних невзгод уже не требуется. Все озимые растения хорошо пере-
зимуют, а яровые, незимостойкие выпадут. Таким образом, изменение
яровых в озимые происходит в результате двукратного осеннего посева:
говоря схематически, в первый год ослабляется (ликвидируется) старая
наследственность свойства яровости, на'второй год вследствие ассими-
ляции осенних условий создается наследственность нового свойства озимо-
сти и устойчивости к зимним невзгодам того района, в котором прохо-
дило формирование новой наследственности.
В последние годы В. Ф. Хитринским в Одессе и М. П. Елсуковым
под Москвой путем осеннего посева получены первые зимостойкие фор-
мы гороха.
Направленно изменять наследственность растений можно и путем при-
вивки. Факты вегетативной гибридизации получены Л. Даниэлем ва
Франции. В Советском Союзе широко применял вегетативную гибридиза-
цию И. В. Мичурин. За последние 25—30 лет изменения наследственности
путем прививки получены многими советскими исследователями. Таким
образом, возможность вегетативной гибридизации в настоящее время
доказана совершенно определенно.
Мичуринская биология не только вскрыла закономерности наследствен-
ности и ее изменчивости, не только подтвердила путем многочисленных
экспериментов возможность направленного изменения наследственно-
сти, но и апробировала правильность своих теоретических положений
практикой селекции.
То, что было мечтой лучших биологов мира и не допускалось даже
в мыслях, считалось невозможным, невероятным всеми другими биоло-
гами, стало реальной действительностью. Теория и приемы управления
наследственностью и ее изменчивостью поставлены на службу практиче-
133 ской селекции. Это величайший успех биологии XX века.
ные дни приходились на
постоянные числа. Но этот
календарь просуществовал
только до 1806 года и еще
2 месяца в 1871 году, во
время Парижской ком-
муны.
Разные народы Земли раз-
работали свои календари
еще в глубокой древности.
Уже в V—Ш веках до на-
шей эры в Китае сущест-
вовал лунно-солнечный
календарь, по которому
год равнялся примерно
365,25 суток. Это не так уж
далеко от точной астроно-
мической продолжитель-
ности года—365,242198 су-
ток.
Один из самых совершен-
ных календарей был соз-
дан в 1079 году знамени-
тым таджикским поэтом
Омаром Хайямом. Хайям
очень точно вычислил
длительность года —
365,242 суток, то есть
ошибся всего на 19 секунд
в год!
Древние майя создали да-
же два вида календаря,
которые сочетались друг
с другом. Религиозный ка-
лендарь — так называе-
мый «тцолкин» — насчи-
тывал 250 дней,, граждан-
ский — «хааб» — 18 меся-
цев по 20 дней, то есть
360 дней. К ним прибавля-
ли 5 дней, которые, по по-
верьям майя, приносили*
несчастье. Продолжитель-
ность года по календарю
майя (365,242129 суток)
ближе к точным астроно-
мическим данным, чем по
ныне действующему гри-
горианскому календарю
(365,2425 суток).
Inn btpicoin kbit
Физика
и прогресс
в земледелии
В ПОИСКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЛНЦА
Наиболее сложный и до сих пор еще во многом таинственный про-
цессов жизни высших растений — фотосинтез, образование растением
органических веществ из веществ минеральных, неорганических.
В природе фотосинтез происходит на солнечном свету. Агрофизики всег-
да ставили перед собой увлекательнейший вопрос: как заменить солнечный
луч искусственным светом, как получить органическое вещество из неор-
ганического без участия солнца? Многообещающие результаты дали уже
первые опыты Ленинградского агрофизического института, созданного по
инициативе академика А. Ф. Иоффе тридцать лет назад. И это направление
стало главным в работе молодого коллектива.
Как далеко мы теперь ушли от первых робких шагов по выращиванию
растений при электрическом освещении! Правда, и в первых опытах с
обычными лампами накаливания удавалось добиться небывало коротких
сроков роста растений. Яровая пшеница, например, созревала за 50—
55 дней, тогда как в наиболее благоприятных естественных условиях для
этого требуется не менее 100 дней. Значительно сократились также сроки
созревания и других растений, в том числе кустарников и древесных.
Но какими жалкими были эти растения! Вытянутые междоузлия, очень
мало листьев и совсем низкая продуктивность...
В первые послевоенные годы под руководством С. И. Вавилова были
созданы так называемые люминесцентные лампы, в том числе лампы
«дневного света». Казалось, это и есть те источники света, которые могут
быть наиболее успешно применены для нового растениеводства. И дей-
ствительно, большинство растений чувствует себя под такими лампами
отлично, дает Темно-зеленые, плотные листья и довольно большую сырую
массу. Поэтому во всех случаях, когда речь идет о выращивании зеленой
массы, вполне целесообразно и удобно пользоваться такими лампами.
Однако в этом случае развитие и созревание растений ускоряется не
намного, да и урожай оказывается недостаточна высок. Причина, вероят-
но, кроется в том, что мощность люминесцентных ламп недостаточна для
того, чтобы обеспечить нужную интенсивность освещения на единицу по-
верхности листьев.
Поиски искусственных источников освещения, заменяющих солнце и
по мощности и по спектральному составу света, продолжались. Собствен-
но говоря, они еще не закончены и до сих пор. Но в последние годы уже
достигнуты большие успехи. В лаборатории светофизиологии Агрофизи-
ческого института создана установка, в которой растения ведут себя не
только не хуже, но даже лучше, чем в самых благоприятных, скажем,
субтропических естественных условиях.
Сейчас такие осветительные устройства хорошо знают не только науч-
ные работники, но и многие практики-овощеводы. Основой здесь является
зеркальная лампа накаливания. Ее преимущества заключаются в том;
что зеркальная поверхность колбы отражает в сторону освещаемого объек-
та ту часть света, которая в обычных условиях рассеивается. Для свето-
любивых растений на каждый квадратный метр освещаемой площади
чаще всего ставят шестнадцать 300-ваттных ламп общей мощностью
4,8 киловатта.
Наряду с полезным для растений видимым светом эти лампы излучают
большое количество тепловой инфракрасной радиации — значительно
больше, чем требуется для растений. Целиком эту радиацию допускать
к растениям нельзя. Поэтому на пути светового потока устанавливается 134
фильтр из проточной воды, поглощающей и уносящей избыток тепловой
энергии. Так обеспечивается самый благоприятный для растений состав
излучения, содержащего вполне достаточно и света и тепловой энергии.
Но самое важное в нашей установке — это, безусловно, постоянство поч-
ти всех условий в течение не только светового дня, но и всего вегетацион-
ного периода, вплоть до созревания.
НА ПУТИ к СКАЗОЧНЫМ УРОЖАЯМ
Растения не замедлили ответить на благоприятную обстановку высо-
кой продуктивностью при минимальных сроках созревания. Из много-
численных испытанных видов ни один не дал отрицательной реакции.
В качестве примера приведем здесь более подробные данные для томатов.
В естественных условиях на каждом квадратном метре можно вырастить
всего 4—6 растений. В описываемой установке на той же площади их
выращивается до 36. Даже в теплице с квадратного метра за 5—6 месяцев
не удается собрать более 8—12 килограммов плодов. В установке же с
электролампами за 60 дней можно снять с такой же площади 18—20
килограммов зрелых томатов — по 450—600 граммов с каждого растения.
При этом отдельные растения дают до 900 граммов плодов, что говорит
о больших резервах дальнейшего повышения урожаев. Качество плодов
очень высокое: они содержат значительно больше сахара, витаминов и
меньше ненужной или даже вредной щавелевой кислоты, чем Лучшие пло-
ды южных районов страны.
За год в этой установке легко получить до шести урожаев томатов.
Это значит, что с квадратного метра можно уже сейчас снимать до 100 ки-
лограммов томатов в год, что соответствует урожаю в 10 тысяч центнеров
с гектара! В перспективе этот урожай можно увеличить вдвое. О таких
урожаях в естественных условиях даже мечтать не приходится.
. Столь же успешно в установке выращиваются земляника, огурцы,
зерновые культуры, хлопчатник, виноград и многие другие растения.
Легко видеть, какие богатейшие возможности открываются перед нау-
кой и практикой при использовании описанных здесь установок.
Правда, пока еще остается довольно большим расход энергии. Было
время, когда на килограмм плодов расходовалось до 2 тысяч киловатт-
часов, а еще совсем недавно — 400—500 киловатт-часов. Но уже
сейчас удалось добиться величины в 220—240 киловатт-часов на кило-
грамм зрелых плодов. Стоимость этой энергии сейчас составляет около
3 рублей. Вполне ясно видны перспективы снижения расхода энергии
еще вдвое. Расход электричества на килограмм плодов падает по мере того,
как повышается урожай томатов, а промышленность выпускает более эко-
номичные лампы с лучшей световой отдачей.
Мы знаем, кйкой огромный размах приобретает в ближайшие годы стро-
ительство тепловых, гидро- и атомных электростанций, как возрастут у нас
электрические мощности. При обилии электроэнергии и при широкой ее
доступности даже в самых отдаленных уголках страны открываются бла-
гоприятные условия для круглогодового выращивания овощей при элек-
трическом освещении.
Сейчас под.Москвой, в совхозе «Тепличный», заканчивается строитель-
ство первой растениеводческой фабрики с осветительными установками.
Здесь на площади 75 квадратных метров будут выращиваться томаты.
А в будущем? В будущем каждая советская семья сможет иметь у себя
в квартире установку, которая позволит круглый год подавать к столу 136
С£лТоЬая
энаргит
свежие ценные овощи» украшать комнату чудесными хризантемами, цве-
тущими в указанные им сроки. Обилие электроэнергии позволит челове-
ку даже в условиях самого крайнего Заполярья пользоваться витамин-
ной пищей наравне с южанами, а может быть, даже равномернее в тече-
ние всего года.
Все это — чисто практическое применение светокультуры. А что она
может дать для развития самой науки?
Новая Программа партии требует резко ускорить научные исследова-
ния, особенно в области сельского хозяйства. Необходимо выводить
и быстро размножать новые, значительно более урожайные сорта куль-
турных растений, в короткие сроки разрабатывать Способы наиболее
137
эффективного использования удобрений, изыскивать действенные пути
борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений и так
далее. Но темпы исследований ускорить трудно. На преобладающей части
земного шара, в том числе и у нас, в Советском Союзе, пока не удается
получать более одного полноценного урожая растений в год. Установка
же с электролампами представляет собой как бы опытное поле, на ко-
тором можно Вести многие исследования непрерывно в течение всего
года. Легко видеть, насколько это ускорит развитие сельскохозяйствен-
ной науки.
. Но этим не исчерпывается значение установки для исследователь-
ских целей. Известно, что для повышения продуктивности растений
необходимо до тонкостей знать их требования к условиям внешней среды—
к свету, температуре, влажности. Эти требования в естественных
условиях изучить очень трудно. Ведь погода меняется не только каждый
день, но нередко и каждый час. Постоянная смена облачности, ветра,
осадков и других явлений не позволяет получить однозначный ответ
на поставленные вопросы. А в установке с электролампами главные
факторы жизни растений сравнительно легко поддерживаются постоян-
ными в течение всего периода роста растений или меняются произволь-
но, по плану экспериментатора.
Это может делаться по заранее разработанной программе автоматиче-
ски, без участия человека. Такие камеры с автоматическим поддержа-
нием определенных условий — микрофитотроны — уже разработаны,
й теперь дело за тем, чтобы ускорить их производство, сделать их достоя-
нием всех биологических, агрономических, научных и учебных заведе-
ний, опытных станций.
ПРИБОРЫ СЛЕДЯТ ЗА РАСТЕНИЕМ
Программа партии предусматривает широкие работы по дальнейшей
механизации и электрификации производства с использованием средств
автоматики.
Сельскохозяйственное производство, протекающее в несравненно более
сложных внешних условиях, чем промышленное, и к тому же на огром-
ных пространствах, не меньше нуждается в современных контрольно-
измерительных приборах, без которых невозможно вести производство
на научной основе.
Идет ли речь о количестве выполненной трактором работы, о глубине
вспашки или другой операции по обработке почвы, о глубине заделыва-
ния семян или о равномерности их распределения по площади — все это
в равной степени требует объективного контроля. Иначе о недоброкаче-
ственности проведенной работы мы узнаем лишь после появления всхо-
дов, когда уже нет реальных возможностей существенно исправить до-
пущенные оплошности.
В Агрофизическом институте создан целый комплекс приборов для
земледелия и растениеводства. В отличие от старых эти приборы могут
снимать нужные характеристики на расстоянии от изучаемого объекта.
Новые приборы могут непрерывно записывать измеряемые величины.
Многие измерительные приборы сравнительно легко превратить в уст-
ройства, дающие сигнал о наступлении неблагоприятных условий. Таков,
например, созданный недавно сотрудником Агрофизического института
Б. М. Шлимовичем термосигнализатор, не только измеряющий через
короткие промежутки времени температуру в 25 точках хранилища или
склада, но и подающий световой или звуковой сигнал всякий раз, когда .
температура снижается или повышается по сравнению с заданной.
Наряду с измерительными и сигнализирующими приборами, уже
созданы первые приборы-автоматы — счетно-решающие устройства, кото-
рые заменяют людей и решают задачи, ч не всегда посильные даже для
агронома или инженера. В настоящее время, например, проходит испы-
тания автомат, который на основе строгих физических закономерностей,
производя сложные вычисления, Предсказывает, какая будет температу-
ра в предстоящую ночь, будет ли заморозок. Как только температура
падает ниже нуля, автомат немедленно подает тревожный сигнал.
Разумеется, этот и подобные ему приборы будут в ближайшем будущем
играть очень важную роль в практике сельского хозяйства. И по мере
того как биологическая и агрономическая наука будет накапливать
точные данные о явлениях и процессах, с которыми связано сельскохо-
зяйственное производство, и о законах, управляющих ими,— все больше
будет возникать возможностей для решения агрономических задач с
помощью счетно-решающих устройств.
Едва ли не самое важное в земледелии — обеспечить растения доста-
точным количеством влаги. Влага необходима им не только для построе-
ния своего организма, но в большей части для испарения. Расходуя на
испарение — так называемую транспирацию — много тепла, растение
снижает свою температуру.
В условиях орошаемого хозяйства, как правило, можно систематиче-
ски возобновлять запасы влаги в почве, и тогда главная забота агро-
нома — вовремя установить момент, когда доступной для растений
влаги в почве становится слишком мало и нужно проводить очередной
полив. 138
Сроки очередного полива устанавливаются сейчас в основном по
влажности почвы. Но абсолютное влагосодержание почвы не дает точ-
ного представления о количестве влаги, доступной для растений. Кроме
того, бурение для взятия образцов почвы, многократные взвешивания
и сушка, без чего невозможно установить содержание в них влаги, очень
громоздки, трудоемки и нередко затягиваются на 2—3 дня. Так можно
и опоздать с поливом.
Иногда о необходимости полива судят по состоянию растений. Но когда
по внешнему виду растений ясно, что им не хватает воды, это часто оз-
начает, что в растении уже произошли непоправимые нежелательные
изменения. Вот почему так важно найти прямые способы своевременно
узнавать о начале водного голодания растений.
Много раз делались попытки использовать для этого измерение коли-
чества испаряющейся воды, то есть так называемого суммарного испаре-
ния (суммы испарения из почвы и с листьев растений). Суммарное испа-
рение, например, можно определять методом теплового баланса, при ко-
тором показателем величины испарения служит израсходованная на него
теплота. Однако этот метод требует сложных расчетов, на которые тра-
тится много труда и времени. Поэтому он до самого последнего времени
не мог быть использован для оперативных целей.
Только недавно в Агрофизическом институте под руководством про-
фессора А. Ф. Чудновского создан автомат, который принимает показа-
ния всех нужных приборов, без участия человека производит расчеты
и записывает на ленте готовую величину суммарного испарения. Теперь
остается только выяснить, какая величина суточного испарения наилуч-
шая, при каких условиях можно ожидать самой высокой продуктивности
различных сельскохозяйственных культур.
Имея такие данные, мы легко можем приспособить этот прибор для сиг*
нализации о сроках полива или даже для его полной автоматизации.
Сигнал поступает от самого растения, так как испарение—одна из его
важнейших функций. Такой автомат, соединенный с современной труб-
чатой оросительной системой, образует как бы автоматическую линию
в орошении.
В последнее время автоматика все шире применяется в растениевод-
стве. Можно, например, назвать недавно созданные установки для авто-
матического поддержания температуры и влажности воздуха в теплицах
при выращивании огурцов, томатов, винограда и т. д. Расставленные в
теплицах приборы непрерывно измеряют температуру и влажность воз-
духа и передают данные на общий пульт управления. Каждый раз, когда
наилучшие для растений условия нарушаются, подается команда устра-
нить это нарушение. Чтобы снизить температуру воздуха, автоматически
отключается отопительная система. Если этого оказывается недостаточно,
в теплицах открываются форточки. Если понизилась влажность, команда
поступает на разбрызгивающий аппарат, который увлажняет воздух.
В центральном пульте сосредоточены устройства для автоматической
смены ночного и дневного режимов температуры и влажности воздуха.
Наконец, для тех случаев, когда применяется электроосвещение расте-
ний, в том же устройстве имеются механизмы для включения и выклю-
чения света по заранее установленной программе.
Недавно руководитель одной из лабораторий Агрофизического инсти-
тута В. Г. Карманов сконструировал систему приборов, при помощи
139 которой растения сами регулируют «по своему вкусу» режим работы
осветительной установки. Эти приборы регистрируют величину транс-
пирации, которая во многом определяет уровень всех остальных про-
цессов жизнедеятельности растения.
До сих пор измерить транспирацию живого растения непосредственно
не удавалось. Карманов использовал то обстоятельство, что испаряющий
лист вследствие потери тепла на испарение холоднее окружающего
воздуха. Чем сильнее испарение, тем разница температур больше. Кар-
манов предложил измерять эту разницу и, следовательно, ход транспи-
рации с помощью полупроводниковых микротермометров, которые
отличаются высокой чувствительностью и совсем крохотными раз-
мерами.
Непрерывная регистрация хода испарения дала возможность устано-
вить ряд закономерностей этого процесса. Оказалось, в частности, что
его ритм зависит от продолжительности светового дня. Как правило,
испарение происходит только на свету. Но если световой день сильно
укоротить, то транспирация начинается еще в темноте. Если же расте-
ние освещать слишком долго, то испарение начинается лишь через
некоторое время после включения света, а кончается еще до наступ-
ления ночи.
Значит, прекращение транспирации может служить сигналом о том,
что свет растению больше не нужен. Микротермометры улавливают этот
момент, и автоматическая система выключает свет. Это происходит по
сигналу самого растения.
В одном из опытов молодые растения фасоли сначала освещались всего
по 4 часа в сутки. Но, «пользуясь» автоматической системой, они изо дня
в день увеличивали продолжительность освещения, пока она не достигла
14 часов в сутки. Именно этот, очевидно, самый благоприятный режим
растения поддерживали до конца опыта.
Главное здесь, пожалуй, состоит в том, что растения привыкают к
хорошо отрегулированному ритму жизни, что, безусловно, сказывается
на их продуктивности.
СТРУКТУРА ВОЗВРАЩАЕТСЯ ЗА ТРИ ДНЯ
Большая и острая дискуссия издавна ведется вокруг проблемы струк-
туры почвы. Нужно ли, чтобы вся почва состояла из мелких комоч-
ков в несколько миллиметров, или полезнее для дела, чтобы она нахо-
дилась в виде отдельных, неслипшихся мельчайших частиц?
С самого зарождения агрономической физики, почти пол века назад,
эта проблема стала предметом многочисленных и тщательных экспери-
ментов. Тут же заметим, что для преобладающего числа случаев спор
этот в значительной степени схоластический. Дело в том, что, как и лю-
бая другая дисперсная система, почва не может длительное время пре-
бывать в виде разрозненных частиц или, как еще говорят, в виде первич-
ных механических элементов. Это бывает только в. некоторых почвах,
не имеющих существенного значения для нашего земледелия из-за своего
весьма низкого плодородия. Преобладающее число почв, в том числе
почвы, пригодные для сельскохозяйственного использования, состоят
из микроагрегатов — комочков разных размеров. Именно в таком виде
они более совершенны в термодинамическом отношении и обладают на-
именьшей свободной энергией. Следовательно, вопрос заключается в том,
какого размера должны быть почвенные агрегаты, а не в том, нужны ли
они вообще. 140
Этот спор был решен еще в 30-х годах очень остроумным способом.
Допустим, что нам удалось из данной почвы получить несколько
образцов одинакового состава, в которых агрегаты были бы разных раз-
меров.
Разве растения, выросшие на этих образцах, и их урожай не были
бы лучшими свидетельствами того, в каком случае условия лучше?
Именно так и ставились эти опыты. Было взято несколько почв. Образ-
цы измололи до состояния пыли. Потом в одни образцы внесли различные
количества клеящих веществ, скажем, торфяного клея, а в другие —
соответствующее "Количество воды и такое же количество питательных
веществ, какое содержится в клее. Обрабатывались склеенные и контроль-
ные образцы одинаково. Следовательно, они различались только по
размерам агрегатов. Дальше оставалось только установить, какие фи-
зико-химические условия сложатся в разных образцах и как они будут
различаться по плодородию.
Все исследования, все данные по урожайности во всех опытах, прово-
дившихся в разных районах страны в течение нескольких лет, приводят
к одному выводу — лучше всего почвы с более крупными агрегатами
(от 0,25 до 3,5 миллиметра). Не было ни одного случая, когда острукту-
ренная почва давала показатели ниже распыленной.
Но значение опытов не ограничивается установлением этого важного
факта. Ведь опыты показали, что в человеческих руках находится прин-
ципиальная возможность превратить выпаханную, распыленную и
недостаточно плодородную почву в структурную, с более высоким плодо-
родием, причем это может быть совершено не за 15—20 лет, как в при-
родных условиях, когда почва оставляется без обработки (перелоги и
залежи), и даже не за 2—3 года, как это предполагается при посеве мно-
голетних трав, а за 2—3 дня!
Таким образом, непрерывные поиски привели к созданию нового типа
удобрений. Их с полным основанием можно назвать физическими удоб-
рениями — термин непривычный, но довольно точный. Эти удобрения
улучшают физическое состояние почвы, создают благоприятные воз-
можности для деятельности микроорганизмов, накапливающих в почве
питательные вещества, и тем способствуют повышению урожайности
сельскохозяйственных растений. Их действие проверено на озимой и
яровой пшенице, картофеле, кукурузе в Ленинградской, Московской
областях, а также в других районах страны.
Так было создано новое направление в научной и практической агро-
номии, именующееся теперь искусственным структурообразованием
почв. Приоритет здесь безраздельно принадлежит СССР. Это тем более
интересно отметить, что в последнее десятилетие уже нет, пожалуй,
ни одного континента, где не занимались бы столь интересной и пер-
спективной проблемой.
А за последние годы в наших руках оказались и средства для практи-
ческого решения этой важной задачи. Химическая промышленность на-
чала выпускать целый ряд синтетических материалов, которые могут
быть использованы для структурообразования почв. И список таких
материалов с каждым годом растет. Это прежде всего различные про-
изводные акриловой кислоты, это вещества с большими молекулами —
полимеры.
Всего 5—10 центнеров полимеров нужно, чтобы превратить бес-
141 структурную почву пахотного слоя в структурную на целом гектаре.
Полимеры могут с успехом применяться для борьбы с так называемой
водной и ветровой эрозией почв, с разрушением их водными потоками и
сильными ветрами. В данном случае опять-таки нужно перевести мель-
чайшие почвенные частицы в более крупные, для которых не страшны даже
самые свирепые ветры. Так как для защиты почвы от разрушающего дей-
ствия воды и ветра достаточно перевести в структурное состояние хотя бы
ее верхние 3—5 сантиметров, то расход полимеров может быть в этом слу-
чае снижен до 4—5 центнеров на гектар. Всякий раз, когда необходимо
быстро ликвидировать очаг выдувания или размыва почвы, применение
полимеоов может считаться оправданным.
Искусственное структурообразование уже теперь целесообразно и при
мелиоративных работах, когда на определенной глубине закладывается
сеть гончарных трубок — водостоков. В этом случае важно, чтобы слой
почвы над трубками хорошо пропускал воду. Это свойство присуще имен-
но грунтам с хорошо выраженной структурой. Поэтому поверх трубок
можно насыпать слой почвы, оструктуренной с помощью полимеров.
Нельзя сказать, что искусственное структурообразование уже широко
применяется в практике. Нет, пока это только массовые опыты, выявле-
ние перспектив и направлений использования. Но, что очень важно,
имеются вполне обнадеживающие результаты.
Не только одни полимеры могут воздействовать на почвенную струк-
туру. Не менее мощный фактор—правильная обработка почвы.
Издавна известно, что нельзя обрабатывать ни чрезмерно иссушенную,
ни переувлажненную почву — структура их при этом разрушается. Точ-
ные физические исследования показали, что для каждого вида почвы есть
определенный уровень влажности, при котором даже многократная обра-
ботка не только не разрушает, но улучшает структуру. При этой влажнос-
ти (так называемой влажности структурообразования) почва, между про-
чим, оказывает и наименьшее сопротивление механической обработке.
Правильная обработка почвы — наиболее мощный и массовый способ
улучшения структуры и повышения плодородия почв.
_ — -.। hi iiKrtfci
<[( сто лет ноздд
ОДЕССА. Доктором Дите-
рихсом составлен проект
учреждения первого в го-
роде родильного заведе-
ния, в котором могли бы
совершенствовать свои
знания деревенские пови-
тухи всего Новороссий-
ского края. Директором
родильного дома предпо-
лагается доктор Склифо-
совский.
«ОДЕССКИЙ ВЕСТНИК»
19 октября 1861 года.
Современная агрономия еще строится главным образом на обобщении
опыта, накопленного сельским хозяйством. Однако это только один из
путей, по которым развивается современная агрономическая наука. Дру-
гой, не менее важный источник прогресса — теоретические исследования.
«Крупные сдвиги предстоят в развитии всего комплекса биологических
наук в связи с потребностями успешного решения проблем медицины,
дальнейшего подъема сельского хозяйства,— говорится в Программе
КПСС.— Интересы человечества выдвигают перед этими науками в качест-
ве главных задач выяснение сущности явлений жизни, вскрытие биоло-
гических закономерностей развития органического мира, изучение физи-
ки, химии живого, разработку различных способов управления жизнен-
ными процессами... Шире и глубже развивать мичуринское направление в
биологической науке, которое исходит из того, что условия жизни являют-
ся ведущими в развитии органического мира».
Только неразрывная связь теории с практикой, их взаимное обогаще-
ние создают твердую почву, на которой расцветают успехи практики и
углубляются достижения теории. Так выросли многочисленные направ-
ления точных наук. По этому пути идет и современная агрономическая
наука. И на этом пути нас ожидают невиданные успехи. 142
С каждым годом становится все яснее, что будущее человечества, раз-
витие его хозяйственной жизни, его науки будет связано с непрерыв-
но возрастающим научным и хозяйственным освоением морей и океанов.
Океаны должны изучаться так же серьезно, как и суша. Это требуется
прежде всего для решения важнейших проблем геологии, геофизики, гео-
химии и биологии, которое невозможно без изучения строения двух тре-
тей земной коры, скрытых под поверхностью океана, донных отложе-
ний, накапливавшихся сотнями миллионов лет.
Дело не только в том, что океаны занимают две трети поверхности Зем-
ли. Дело в том, что эти две трети имеют коренные отличия от суши
и обладают рядом замечательных особенностей. Строение подокеанской
земной коры глубоко отличается от строения коры под материками.
Осадки океана — это своего рода летопись геологической истории,
и истории не только океана, но и Земли как космического тела. Если дно
мелководных морских бассейнов в результате геологических процессов
нередко, поднявшись, становилось сушей и его можно непосредственно
изучать, то глубоководных, древних морских отложений мы на суше
не знаем. Они и по сие время остаются под километровыми толщами
океанских вод. А ведь именно эти отложения представляют наибольший
интерес для изучения древнейших периодов истории Земли. Самые проти-
воречивые мнения существуют сейчас о происхождении Земли как кос-
мического тела, о происхождении океана и его солевой массы, о про-
исхождении и мобильности материковых массивов, о причинах их
асимметрического расположения на земном шаре, колебаний в положе-
нии земной оси и о многом другом. Можно не сомневаться, что в глуби-
нах океанов скрыты ответы на большинство этих вопросов, а также и
на вопрос о различиях в мощности и строении коры под материками
и под океанами, который пока еще не находит объяснения.
Уже давно исследователи океана стремятся проникнуть в огромную
толщу донных осадков. Пока это удавалось только при помощи грунто-
вых трубок, которые опускают с корабля. Трубка втыкается в дно и захва-
тывает колонку грунта; ее поднимают на поверхность, грунт извлекают
и изучают. Однако геологические трубки не проникают глубже осадков
четвертичного времени. В редких случаях нижний конец трубки прони-
кает в отложения третичного периода.
Институт океанологии АН СССР располагает большой коллекцией
колонок грунта' из Тихого и Индийского океанов. По содержащимся
в колонках остаткам организмов можно восстановить проходившие над
океаном изменения климата. Советские геологи получили таким путем
весьма точные данные об изменениях климата северо-западной части Ти-
хого океана в течение четвертичного периода.
Но только бурение морского дна сквозь всю толщу осадков даст материал
для палеоклиматологических и палеогеофизических реконструкций, уво-
дящих нас на сотни миллионов лет в глубь истории нашей планеты.
Они дадут возможность разрешить наиболее темные и спорные вопросы
прошлого Земли.
Четверть века назад были начаты исследования центральных частей
Северного Ледовитого океана. Советские исследовательские корабли сде-
лали самый крупный вклад в изучение мирового океана по программе
Международного геофизического года. Они обеспечили советской науке
одно из первых мест в изучении Тихого, Атлантического, Индийского
143 океанов, Арктического бассейна и вод, омывающих Антарктиду.
Лев Александрович ЗЕНКЕВИЧ
Богатства
океанов
Флагман советского океано»
графического флота—экспе-
диционное судно „Витязь".
МАШИНА ЧИТАЕТ
ПИСЬМЕНА МАЙЯ
В 1961 году научные со-
трудники Института ма-
тематики Сибирского от-
деления АН СССР Э. В. Ев-
реинов, Ю. Г. Косарев и
В. А. Устинов, применив
электронно - вычислитель-;
ные машины и новейшие
приемы анализа, сумели
расшифровать рукописи
древнего народа майя.
Майя — народ с высоко-
развитой культурой, архи-
тектурой, письменно-
стью — населяли Цент-
ральную Америку. В
XVI—XVII веках сюда
пришли испанские завое-
ватели. Они потопили в
крови государство майя,
с необыкновенной жесто-
костью уничтожали на
протяжении нескольких
сотен лет их цивилизацию.
Ключ к письменности
майя был утерян, и с тех
пор немногие оставшиеся
от них рукописи стали
научной загадкой, над ко-
торой бились в течение
120 лет ученые разных
стран мира. Только в 1952
году советский ученый
Ю. В. Кнорозов разработал
основные принципы чте-
ния и расшифровки руко-
писей майя.
А теперь на помощь
исследователям пришла
электронная техника.
Тщательный анализ руко-
писей на вычислительной
машине позволил устано-
вить, что язык их соответ-
ствует языку майя на-
чального периода колони-
зации — XVI—XVII веков
(до сих пор ученые пред-
полагали, что рукописи
относятся к гораздо более
Трудно говорить о научном и хозяйственном освоении океанов, если
не иметь в виду своеобразия физических и химических свойств их огром-
ной водной массы. Мы знаем, что объем воды в морях и океанах равен
1370 миллионам кубических километров, но далеко не всегда представ-
ляем себе эту величину. Недаром, высказывается мысль, что нашу пла-
нету правильнее было бы называть не планетой Земля, а планетой Океан.
Огромная поверхность и объем водной массы океана, его геологическая
древность, сложность и относительное постоянство химического состава
воды, накапливавшейся миллиардами лет,— все это делает океан мощ-
ным стабилизатором и регулятором многих процессов, имеющих глобаль-
ное значение.
Все процессы, протекающие в океанах и морях, в основном определяют-
ся особенностями этой водной массы — ее огромным объемом, переме-
шиваемостью, теплоемкостью, идеальной способностью растворять самые
различные химические соединения, наличием в ней солей, насыщен-
ностью ее жизнью, остатками и продуктами жизнедеятельности живых
организмов. Все процессы и явления в мировом океане взаимосвязаны
и взаимообусловлены — и сейсмические, и акустические, и оптические
явления, и формирование донных отложений, и химические реакции, про-
текающие в теснейшей связи с растительным и животным миром
океана.
Эта взаимосвязь и взаимообусловленность достигают в морской среде
такой высокой степени, какой мы не знаем в других средах жизни.
Исследования «Витязя» в Тихом океане подтвердили правильность
этого положения. Мысль о взаимосвязи и взаимообусловленности явлений
в океане легла в основу созданного у нас учения о биологической структу-
ре океана, о закономерной смене качества и количества растительного
и животного населения от холодных зон северного полушария, через
тропический жаркий пояс, к южному полушарию и его холодным зонам.
Столь же закономерно происходит смена биологических явлений от берего-
вых зон к центральным частям и от поверхности океана к его глубинам.
Исследования «Витязя» дали возможность увязать эти смены с распре-
делением температуры, солнечной радиации, химического состава океан-
ских вод с их общей циркуляцией и с рядом других факторов среды. Дос-
тичь таких блестящих результатов удалось потому, что в советских эк-
спедициях сбор материала проводился в основном по меридиональным раз-
резам, через все пространство океанов. Зарубежные же экспедиции стро-
или свои маршруты главным образом в широтном направлении, через
тропические моря, поэтому на закономерности географической широтной
зональности не обращали должного внимания.
Океанология как наука должна иметь комплексный, целостный харак-
тер, как целостен во всей совокупности протекающих в нем процессов
и изучаемый этой наукой природный объект — океан.
Эта особенность океанологии ярко выступает, если рассматривать
ту или иную отдельную отрасль практической деятельности человека
в океане.
Возьмем, к примеру, вопрос об использовании глубин океана для уда-
ления радиоактивных отходов промышленности. Чтобы .решить его,
нам надо знать и скорость, и направление океанских течений, и роль орга-
низмов как накопителей и переносчиков продуктов ядерного распада,
и адсорбционные свойства донных осадков, и природный радиоактивный
фон, и многое другое. 144
Как могли бы мы разрабатывать проблемы гидроакустического канала
для дальней связи, не используя рельефа дна и свойств поверхностных
грунтов, физических свойств морской воды, населяющих ее организмов
и так далее?
Не зря существуют термины «промысловая океанография», «биоокеа-
нография», «химическая океанология». Уже сами эти термины ука-
зывают на неразрывную связь физических, геологических, химических
и биологических явлений и процессов, протекающих в океане.
Органические вещества, сосредоточенные в живых морских раститель-
ных и животных организмах, значительно превышают органические ре-
сурсы суши, но используются пока в самой ничтожной доле. Ежегодный
мировой улов морских организмов, не считая китов, составляет около
38 миллионов тонн, из них рыбы около 34 миллионов тонн. Можно ду-
мать, что общее количество рыбы в морях и океанах должно быть по край-
ней мере в десятки раз больше — порядка полумиллиарда тонн. Мол-
люсков, ракообразных и других животных, которыми питается рыба, не
менее чем в 10 раз больше, то есть 4—5 миллиардов тонн, а все живое
население морей и океанов грубо ориентировочно может составлять
16—20 миллиардов тонн.
В основном это быстро растущие и легко восстанавливающие свои запасы
растения и беспозвоночные животные, дающие ежегодную продукцию, в
несколько раз превышающую наличное их количество. Именно эта масса
живого населения океана, используемая пока в самой ничтожной степе-
ни (около 4 миллионов тонн), представляет собой наиболее перспективные
для будущего, поистине неисчерпаемые ресурсы морского органического
сырья. Можно ли оставить втуне такие гигантские запасы?
Советские исследователи впервые создали карты количественного рас-
пределения жизни не только в отечественных морях, но и в Тихом, Индий-
ском океанах и в водах Антарктики.
Человек использует пока только морские прибрежные водоросли. Уже
определились многообразные пути использования этого поистине драго-
ценного сырья для пищевой, медицинской, текстильной промышленности.
Но в наших морях и водоросли используются пока недостаточно, хотя за-
пасы их здесь составляют не менее 12—15 миллионов тонн.
Вопрос о плодородии океана имеет огромное теоретическое и практи-
ческое значение.
Носителем плодородия на Земле являются два природных тела — поч-
ва на суше и гидросфера, в первую очередь воды океанов и морей. При
всех резких различиях между ними имеются поразительные черты сход-
ства.
И в том и в другом случае минеральная основа — размельченные гор-
ные породы и вода — является бесплодным, косным телом. Но соединен-
ные с продуктами разрушения и жизнедеятельности растительных и жи-
вотных организмов, они приобретают плодородие.
Существеннейший' элемент плодородия — вода. Благодаря своим свой-
ствам растворителя она несет живым организмам питательные вещества.
В гидросфере она составляет минеральную основу, в почве образует
пленку.
Мощность плодородного почвенного слоя суши очень невелика —
в среднем едва ли больше 0,5—1 метра. В океанах и морях поверхностную
зону, населенную растениями, определяют примерно в 100—200 метров.
145 Можно считать, что объем продуцирующей толщи гидросферы по крайней
раннему периоду). В ре-
зультате машинного ана-
лиза текста более 90 про-
центов иероглифов руко-
писей было отождествле-
но с известными из дру-
гих источников словами
языка майя.
Это замечательное дости-
жение советских ученых
свидетельствует о том, что
электронные машины мо-
гут с успехом применять-
ся в исторических и дру-
гих гуманитарных иссле-
дованиях.
АЛМАЗЫ, СОЗДАННЫЕ
ЧЕЛОВЕКОМ
В 1961 году советские фи-
зики разработали новый
метод искусственного по-
лучения алмазов. По-
строена полупромышлен-
ная аппаратура, позво-
ляющая создавать необхо-
димые для этого огромные
давления. В конце года
была получена первая
партия искусственных ал-
мазов. Следующий шаг —
наладить их производство
и вооружить новым абра-
зивным инструментом
многие отрасли промыш-
ленности.
Самая глубоководная рыба —
„карепроктус амблистомоп-
сие", поднятая „Витязем" с
с глубины 7230 метров.
мере в 1000 раз больше, чем объем почв земного шара, производящих зеле-
ную растительную массу. Если же учесть, что морская растительность
почти целиком состоит из зеленой массы — «благородных» элементов, а в
наземной они составляют меньшую часть, то эта разница станет еще боль-
ше. При этом годовая продукция донных организмов в прибрежной полосе
морей и океанов умеренных зон нередко достигает 1000—1500 центнеров с
гектара, и в водной среде непрерывно идет процесс разрушения и созида-
ния новых поколений живых организмов. Планктонные водоросли так-
же могут давать под одним гектаром поверхности моря в год несколько
сот центнеров.
Правда, если мы от побережий удалимся в центральные части морей и
океанов, количество растительных и животных организмов будет умень-
шаться. В центре океана планктона в десятки, сотни, а иногда и тысячи
раз меньше, чем в прибрежной зоне. Чем это объясняется?
Плодородие почв и поверхностной толщи океанов и морей определяет-
ся количеством питательных веществ, которые могут использоваться ор-
ганизмами. В почвах запасы этих веществ крайне ограничены, и для под-
держания плодородия на высоком уровне необходимо систематически
вносить в почву новые массы удобрений. «Основной капитал» — запас ве-
ществ, определяющих уровень плодородия в почвах, очень мал по срав-
нению с «оборотным капиталом» — количеством веществ, необходимых
для однолетней вегетации.
Совсем иное в океанах: в морской воде растворены в избытке все вещест-
ва, необходимые для растительной вегетации, за исключением лишь сое-
динений азота и фосфора, которых в поверхностной зоне фотосинтеза
обычно недостаточно. В глубинах же океанов за многие прошедшие тыся-
чи и миллионы лет накопились поистине грандиозные количества «удобре-
ний». В этой «кладовой» хранятся неисчерпаемые запасы биогенных эле-
ментов — солей азота и фосфора. Достаточно сказать, что растения верх-
ней зоны морей и океанов ежегодно потребляют не более 0,01 процента
запасов питательных солей, хранящихся в глубинах. В данном случае
«основной» капитал огромен по сравнению с «оборотным».
99 процентов органических веществ, сосредоточенных в морских орга-
низмах, после гибели их опять поступают в морскую воду, так же как
и продукты жизнедеятельности. Таким образом, живые организмы воз-
вращают в воду заключенные в их телах органические вещества, кроме
той пока ничтожной их части, которую извлекает из океана человек.
Запасы веществ, служащих основой плодородия, в океане непрерывно
восстанавливаются.
Но все эти вещества, подчиняясь закону тяготения, неуклонно опуска-
ются в более глубокие слои моря, возврат из которых не так прост.
В поверхностную зону океана, где возможен фотосинтез (в верхние
50—200 метров), поступает лишь ничтожная их часть.
Количество биогенных элементов, которое поступает в верхние слои из
глубин, зависит от циркуляции воды в океане. Когда мы говорили выше
об уменьшении плотности растительного планктона с удалением от бере-
гов, мы имели в виду именно уменьшение количества питательных ве-
ществ, которое ставит предел развитию растительной жизни. Если бы этих
веществ было достаточно, то и в центральных частях океанов раститель-
ности было бы столько же, сколько и у побережий. А следом за расти-
тельностью развиваются и другие звенья жизненной цепи — мир бес-
позвоночных и рыбное население, 146
Богатство океана — микроско-
пические организмы планктона.
• 0 Q
9 •
• «?
‘ ,.-W 0
е» О О
»» 9 • •
Q ♦ ♦
‘ О «*' ж* •*
Ь» фй». **« *
о О с; о
•е ос С>
А > /
УПЛ/тЛПА/1ЛЛ№ь.
л а 9 9 ♦ ь * • t t * • »'•
0 b о © й _со
Х<УЖг,\л
0 0-5 С с К XSW
ЖЪлезо-марганцевые конкре-
ции на дне Тихого океана.
Фото Н. Л. Зенкевича.
Искусственным путем, внося питательные вещества сверху, пока еще
никто морей и океанов не удобряет. Вряд ли об этом возможно говорить
реально — слишком много понадобилось бы для этого удобрений. Может
быть, так вопрос будет решаться для отдельных более или менее отчленен-
ных частей морских бассейнов.
Но необыкновенное развитие современной техники сделает реальным
поднятие на поверхность богатых питательными веществами вод с глу-
бины 300—500 метров. Этим была бы разрешена важнейшая проблема по-
вышения плодородия морей и океанов.
Охрана ресурсов рыбы и морских млекопитающих от истощения осу-
ществляется различными путями. Многочисленные международные орга-
низации ограничивают районы и сроки лова, охраняют от вылова рыб-
ную молодь. Наиболее старая и наиболее действенная из этих органи-
заций — Международный совет по изучению морей, созданный в 1902 го-
ду. В круг его интересов входят воды северо-восточной Атлантики, а так-
же Балтийского и Баренцева морей.
Чрезвычайно перспективна при условии международного сотрудни-
чества система мероприятий по разведению и трансокеаническим ак-
климатизациям промысловых рыб — сельди, сардины, тунца, трески,
лосося, морского окуня. Все эти ценнейшие породы, за исключением тун-
цов и сардины, нормально обитают лишь в северном полушарии. Встает
реальная задача акклиматизации их в южном полушарии, где для них
имеется достаточно кормов.
Такие предложения уже не раз делали советские ученые на междуна-
родных конференциях. Это даст возможность преобразовать современ-
ный морской рыбный промысел в рыбное хозяйство.
Советские ученые получили удачные результаты акклиматизации ке-
фалей и кормовых организмов для рыб — моллюска синдесмии и червя
нереис в Каспийском море и балтийской салаки в Аральском море.
Совершенно очевидно, что в будущем использование органических сырь-
евых ресурсов морей и океанов должно будет все более и более приобре-
тать характер рационального хозяйства.
Живое население океана представляет интерес не только как сырье,
но и как огромного значения индикаторная система для понимания всех
процессов, совершающихся в океане. Это очень тонкий показатель харак-
тера циркуляции водных масс; под контролем и при участии организмов
протекают мощные процессы химических превращений в океанах и морях.
Распределение глубоководных организмов сохраняет печать древней
палеогеографии океанов. Советские исследования в этом направлении
получили мировое признание.
Колоссальны# минеральные ресурсы морей и океанов почти совсем не
используются. Мы добываем лишь нефть из-под прибрежной части Кас-
пийского моря, а в США — Мексиканского и Калифорнийского заливов,
а также соли из морской воды и некоторых придаточных водоемов (на-
пример, Кара-Бугаз и Сиваш).
Между тем трудно даже представить себе, как много каждого из 36 раз-
личных химических элементов растворено в морской воде. Достаточно
сказать, что золота в океане растворено примерно 8 миллионов тонн, ни-
келя — 80 миллионов тонн, серебра — 164 миллиона тонн, молибдена —
800 миллионов тонн, йода — 80 миллиардов тонн.
Правда, все эти вещества находятся в морской воде в очень слабых кон-
центрациях, и их извлечение — сложная техническая задача. Однако мно- 148
гие растительные и животные организмы моря биохимическим путем кон-
центрируют в своем теле редкие, рассеянные в воде элементы.
. Хорошо известно, что в морских водорослях ламинариях концентрация
йода достигает 0,1—0,5 процента сырого веса, а в их золе — 50 процен-
тов, в то время как в окружающей воде йода содержится всего около
0,05 миллиграмма на литр, или 0,000005 процента. Иными словами, ла-
минария увеличивает содержание йода в своем теле в многие сотни раз
по сравнению с окружающей ее водой.
Диатомовые водоросли для построения своих кремневых чехликов кон-
центрируют кремнезем, и его количество в золе достигает 50—77 процен-
тов. В золе кремневых губок кремнезем может составлять 88—98 процен-
тов. В окружающей же их воде концентрация кремнезема составляет
всего десятитысячные доли процента.
Способность концентрировать редкие, рассеянные в воде элементы при-
суща и многим животным. Некоторые полихеты создают в своем теле
концентрацию кобальта до 0,002 процента, а никеля до 0,01—0,08 про-
цента — в сотни тысяч и миллионы раз более высокую, чем в воде. Круп-
ный морской рак лангуст доводит количество кобальта до 2 миллиграм-
мов на килограмм живого веса, то есть увеличивает его концентрацию
в сотни тысяч раз.
Поразительна способность некоторых оболочниковых концентрировать
в своей крови ванадий, который у них выполняет окислительную функ-
цию, вместо железа у других животных. Кровь у них зеленого цвета.
У асцидий концентрация ванадия в пигменте крови в миллиарды раз
превышает содержание его в морской воде.
В чем же секрет столь удивительной способности морских организмов
извлекать из морской воды различные вещества? Пока мы этого не знаем.
Успехи современной биохимии дают основание надеяться, что этот секрет
будет раскрыт. Пока что возможность извлекать из морской воды некото-
рые распыленные в ней в слабых концентрациях элементы дают нам ионо-
обменные смолы, так что, вообще говоря, это вполне возможная про-
цедура.
Как ни велики минеральные ресурсы, растворенные в морской воде,
наиболее пристальное внимание научной и инженерной мысли обращено
s сейчас на океанское дно — на минеральные богатства донных осадков,
подстилающей их земной коры и расположенной еще глубже верхней ман-
тии Земли.
Уже сама поверхность дна — верхний слой грунта — останавливает
внимание. Океанское дно устлано часто сплошным слоем, железо-мар-
ганцевыми конкрециями — минеральными образованиями в виде неболь-
ших шариков или лепешек с высоким содержанием железа и марганца.
Поражает прежде всего количество конкреций. Подсчет их при помощи
систематического фотографирования океанского дна на «Витязе» дает
для Тихого океана величину порядка сотни миллиардов тонн. Их хими-
ческий состав опять указывает на мощную концентрацию некоторых
редких элементов, растворенных в морской воде. Содержание их в кон-
крециях в миллионы раз превышает их концентрацию в воде.
Основная роль в образовании конкреций принадлежит бактериям —
организмам, обладающим огромным энергетическим потенциалом и спо-
собностью концентрировать редкие элементы.
По данным наших ученых, мировые запасы кобальта на суше состав-
<49 ляют миллион тонн, а в одних только конкрециях его содержится
С таких специально приспо-
собленных судов произво-
дится глубинное бурение оке-
анского дна.
около миллиарда тонн. В США уже началась добыча железо-марганцевых
конкреций со дна океана. Большие запасы железо-марганцевых конкре-
ций имеются у нас в Балтийском, некоторых районах Баренцева и осо-
бенно в Карском море.
Железо-марганцевые конкреции дают яркий пример необходимости
широкого комплексного подхода к явлениям в океанской среде. Вряд ли
можно сомневаться в том, что в образовании конкреций огромная роль
принадлежит микроорганизмам. Но это явление не может быть понято
и оценено, если мы не ответим на вопрос: откуда же берутся колоссаль-
ные массы элементов, сосредоточенных в конкрециях, эти миллиарды тонн
кобальта, никеля и меди, марганца и железа? Поступают ли они снизу,
из донных отложений и из земной коры, или сверху, из воды? На этот во-
прос должны ответить геологи.
Остается неразрешенным и вопрос о длительности процесса созидания
конкреций. Имеются непосредственные определения возраста конкреций,
давшие удивительные результаты — тысячи и десятки тысяч лет. Окон-
чательный ответ предстоит дать химикам. Огромный возраст конкреций
может объяснить, каким образом в них сосредоточены количества веществ,
соизмеримые с общим их количеством в океанских водах.
Химики вместе с геологами должны разобраться и в том, встречаются
ли конкреции только в самом поверхностном слое грунта или же и в более
глубоких слоях донных осадков. Если правильно первое допущение, то
формирование конкреций есть непрерывный процесс перехода раствори-
мых закисных соединений из грунта в нерастворимые окисные в придонной
толще воды. Это своего рода химическая циркуляция, вытягивающая из
грунта ряд элементов и концентрирующая их в самом поверхностном слое
дна. Но сколько кислорода нужно для этого? Если допустить, что эти
элементы поступают из придонных вод, то каков должен быть темп при-
донной циркуляции океанских вод, чтобы «поднести» к дну такое их коли-
чество? На этот вопрос может ответить только физическая океанография.
В гранях многостороннего явления — образования железо-марган-
цевых конкреций — отражаются все аспекты океанографии: биологичес-
кий, геологический, химический и физический.
Но, пожалуй, самая интересная проблема океана — это бурение под-
океанской земной коры. Осуществления его ожидает целый ряд наук.
Ведь прежде чем добраться, до самой коры, нужно пройти всю толщу дон-
ных осадков — сотни метров, а может быть, и километры. Эта толща
грунтов даст возможность восстановить многие важнейшие особенности
истории океана. Что же касается подокеанской земной коры и подсти-
лающей ее мантии, то все, что нам известно об их строении,— всего лишь
более или менее достоверные допущения и гипотезы.
Детальные исследования рельефа дна северной половины Тихого океа-
на вместе с сейсмоакустическим зондированием толщи донных отложений и
подокеанской земной коры дали возможность советским исследователям
составить прекрасные карты рельефа дна и геотектоники Тихого океана,
которые помогут осваивать минеральные ресурсы дна.
В 1961 году американские ученые провели первое пробное бурение мор-
ского дна в районе Пуэрто-Рико. В 1962 году бурение дна продолжается.
Для поисков наиболее подходящего места бурения в указанные районы
направлена специальная экспедиция на двух кораблях — «Стрейнджер»
и «Хью М. Смит», которая обследует намеченный район различными гео-
физическими методами. 150
Совершенно очевидно, что в недалеком
будущем бурение морского и океанского
дна станет столь же обыденным делом, как и
бурение на суше, и геологическая разведка
протянется далеко от берегов и, в первую
очередь, конечно, в краевых морях, где
иногда, как, например, на наших северных
морях, прибрежное мелководье уходит на
сотни километров от побережий. Если же
ставить задачу достигнуть мантии, то это
следует делать на подводном плато океана,
где земная кора утончается до 5—6 кило-
метров, в противоположность 35—40-кило-
' метровой толще под материками.
Океанские воды со средней глубиной око-
ло 4 тысяч метров, по мере овладения ими
человеком, будут становиться средой транс-
порта и связи.
Связь через толщу морской воды может
осуществляться при помощи гидроакусти-
ческой сигнализации, или, как говорят,
гидроакустического канала. Это замечатель-
ный по точности и дальности действия ме-
тод связи. Но морская вода не однородна
по своим термическим свойствам, и в неко-
торых слоях образуются резкие переходы
температуры (слой скачка), воздействующие
на ход звуковой волны. Кроме того, в воде
находится большое количество взвеси, как
неорганической, так и органической, воз-
действующей на прохождение звука и соз-
дающей нередко мощные помехи. Могут
мешать и звуки, издаваемые морскими
животными. На распространение звуковой
волны большое воздействие оказывают так-
же рельеф дна и верхние слои грунта.
Таким образом, и изучение гидроакусти-
ческих явлений в море требует биологиче-
ского, физического и геологического ана-
лиза, то есть тоже является комплексной
проблемой.
Мы уже говорили, сколь велика роль
океана в формировании климата нашей пла-
неты.
Огромное воздействие океана на атмосфе-
ру вполне понятно. Океан — это как бы
огромный термостат, стабилизатор и регу-
лятор теплового режима атмосферы. Темпе-
ратура всей водной толщи океана есть в
конечном счете многолетнее усредненное
производное теплового состояния атмосфе-
151 ры. В свою очередь, температура океана,
сто лет назад
ПЕТЕРБУРГ. Прообразом
Митрофанушки в « Недоросле»
был для Фонвизина 18-летний
Алексей Николаевич Оленин.
Увидав себя в пьесе иа сцене,
потрясенный Оленин бросил
голубятничество и безделье я
засел за учебу. Из него вышел
образованнейший человек сво-
его времени — президент
Академии Художеств и дирек-
тор Публичной библиотеки в
Петербурге, друг Крылова,
Брюллова, покровитель рус-
ских художников.
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ» 8 марта
1861 года.
в силу его огромности и физических свойств воды, определяет состояние
атмосферы. По сравнению с воздействием океана термическое воздействие
поверхностного слоя суши ничтожно мало. Климат Земли — это в целом
океанический климат.
Этим далеко не ограничивается роль океана в режиме атмосферы. Ог-
ромна его роль как регулятора влагооборота, режима кислорода и угле-
кислого газа и так далее.
Перспективы изучения морей и океанов и использования их богатей-
ших ресурсов огромны. В последнее время стал неотложным вопрос об
охране океанов и морей от загрязнения, а их сырьевых ресурсов — от
хищнического использования и неизбежного при этом истощения. Ни одна
страна не имеет возможности осуществить эти мероприятия самостоятель-
но. Это может быть сделано только при международном сотрудничестве.
С точки зрения химического загрязнения океана наиболее опасны
радиоактивные вещества. Количество радиоактивных отходов промыш-
ленности катастрофически возрастает, и вопрос об их удалении из сферы
деятельности человека обещает стать одной из важнейших проблем буду-
щих десятилетий. Наиболее дешевый и легкий способ — сбрасывание
радиоактивных отходов в глубины морей и океанов. Но это вряд ли наи-
более разумный и наименее опасный выход, скорее наоборот.
На смену еще недавним представлениям о крайне малой подвижности
глубинных вод океанов пришли новые факты и представления о скорости
их передвижения, во всяком случае соизмеримой со скоростью передви-
жения поверхностных вод. Многочисленные непосредственные измерения
скорости глубинных океанских течений в Тихом океане, проведенные на
«Витязе», показали, что эта скорость нередко превышает 20 сантиметров
в секунду. Темпы перемешивания глубинных вод исчисляются не столе-
тиями и тысячелетиями, как считают некоторые зарубежные ученые.
Вероятнее всего, достаточно немногих десятилетий, чтобы глубинные воды
пришли во взаимодействие с поверхностными.
Но дело не только в этом. Многие млекопитающие, рыбы и беспозвоноч-
ные животные — обитатели глубин океана совершают в течение суток
100- и даже 1000-метровые вертикальные передвижения. Кишечник ки-
тов и рыб, живущих в поверхностных водах океана, нередко оказывается
набитым глубоководными рыбами и ракообразными. Таким образом, меж-
ду поверхностными и глубоководными организмами в верхней километ-
ровой толще имеется постоянный контакт. Животные глубже лежащих
слоев также совершают вертикальные миграции. Иначе говоря, вся тол-
ща вод мирового океана пронизана постоянно совершающимся процессом
вертикальных перемещений животных организмов.
Здесь уже не приходится говорить о десятилетиях и столетиях. За нес-
колько дней продукты радиоактивного распада могут быть подняты сис-
темой ступенчатых Ьертикальных миграций животных в. поверхностные
воды. Следует при этом иметь в виду, что многие морские организмы спо-
собны концентрировать в своем теле радиоактивные вещества.
Но и это еще не все. Ведь человек и сам неуклонно стремится освоить
дно океанов для научных и практических целей. Пока это одиночные спус-
ки в батискафах в глубоководные впадины океана. Но ведь это только
первые опыты. Нет никаких сомнений в том, что в ближайшие десятиле-
тия человек приступит к овладению океанским дном. И заражая глубин-
ные воды радиоактивными элементами, мы можем преградить себе са-
мим дорогу в глубины океана. 152
Из этих соображений советские представители на международных съез-
дах и конференциях решительно возражали против использования океа-
на для удаления радиоактивных отходов промышленности.
Изучение радиоактивности в океане — это еще один яркий пример
взаимосвязи и взаимообусловленности разносторонних явлений и про-
цессов в океане. Для этого прежде всего надо ясно представлять себе цир-
куляцию воды океана и его химическую структуру. Необходимо также
выяснить роль организмов в концентрации и перераспределении радио-
активных продуктов и, наконец, установить значение донных осадков как
адсорбирующей поверхности. Ни одна из этих сторон явления в целом
не может быть отстранена.
Гораздо меньшую, хотя тоже серьезную опасность, представляет
загрязнение морей и океанов нефтью. Нефть и нефтяные остатки пос-
тупают в океан ежегодно в количестве свыше миллиона тонн. Это загряз-
нение дает себя чувствовать, с ним необходимо проводить систематичес-
кую борьбу.
Океан ничей — это общечеловеческое достояние. Научное и практи-
ческое его освоение — дело всего человечества. И поэтому здесь в наи-
большей мере необходимо международное сотрудничество.
Морские перевозки нефти —
источник загрязнения океана.
Цифры означают миллионы
тонн сырой нефти или ее эк-
вивалента. На карте не по-
казан вывоз продуктов неф-
тепереработки из Европы,
превышающий 13 миллионов
тонн.
liuiNip Пишет кунин
На Земле
нет
пустынь
На Земле нет пустынь! Не правда ли, странный заголовок даже для
фантастического сочинения?
Куда же они денутся, эти пустыни? Что с ними станет? Разве они
могут исчезнуть с лица Земли?
Но прежде нужно объяснить, что вкладывают в понятие пустыни раз-
ные люди и что такое пустыня с научной точки зрения.
И тут я должен сказать, что это вовсе не так просто сделать.
ЧТО ТАКОЕ ПУСТЫНЯ?
Лучше всего знают, что такое пустыня, конечно, ее коренные жители.
Но ведь пустыни на Земле занимают огромные пространства: по одним
данным — около 40 миллионов квадратных километров, по другим —
около 27 миллионов. Какую бы цифру мы ни приняли, она поражает
своими размерами. Достаточно для сравнения сказать, что Советский
Союз занимает около 22 миллионов квадратных километров, а площадь
нашей самой крупной песчаной пустыни, Каракумов,— около 330 тысяч
квадратных километров.
Среди пустынь имеются, так сказать, самые пустынные области; в
научной литературе их так и называют — экстрааридные, то есть крайне,
предельно засушливые. Площадь таких абсолютных пустынь — 5—6
миллионов квадратных километров, то есть больше площади всех европей-
ских (без СССР) государств, вместе взятых. Эти пустыни занимают сред-
нюю часть Северной Африки, центральную и южную часть Аравийского
полуострова. К ним относится и центрально-азиатская пустыня Такла-
Макан (Западный Китай). Небольшие площади таких пустынь есть
и на западных побережьях Южной Африки и Америки.
Если же иметь в виду пустыни в более широком смысле слова, то, на-
пример, в Старом Свете они занимают Северную Африку, переходят в
Азию, захватывая почти весь Аравийский полуостров и значительную
часть Ирана и Афганистана, и заканчиваются в Западном Пакистане.
На территории СССР они начинаются от Каспия, занимают почти всю
равнинную Туркмению и Узбекистан, значительную часть Западного
и Южного Казахстана (пустыни Устюрт, Каракумы, Кызылкумы,
Моюнкумы, Прибалхашье и другие территории). Перебрасываясь через
огромный горный барьер, пустыни продолжаются в Центральной Азии,
захватывая частично Джунгарию, почти всю Кашгарию, Гоби и через
Гансуйский коридор достигают среднего течения Хуанхэ...
Представьте себе, что мы пытаемся получить у коренного жителя пус-
тыни ее описание, хотя бы и чисто субъективное.
Житель Аденского побережья (южный берег Аравийского полуостро-
ва) скажет, что здесь всегда жарко или, во всяком случае, тепло, даже
ночью. Дождь здесь редкое явление, бывают годы, ко'гда он не выпадает
вовсе. Снега этот человек никогда не видел, и что такое мороз — не знает.
В его представлении пустыня — это побережье всегда теплого моря и опа-
ленные зноем невысокие каменистые кряжи с редкой колючей раститель-
ностью.
Житель Устюрта не расстается с теплой овчинной шубой с октября до
мая. В его представлении пустыня — это бескрайняя волнистая равнина,
либо каменистая, либо суглинистая. В последнем случае она довольно
густо покрыта полынью и другими растениями, если они не стравлены
или не опалены пожаром; эти растения и зимой, когда их закрывает лишь
небольшой слой снега, остаются подножным кормом для скота.
154
В представлении жителя Центральных Каракумов — кумли (по-турк-
менски — «житель песков») пустыня — это сотни километров песчаных
гряд, заросших кустарником, с редкой травянистой растительностью.
Весной, в период дождей, мягкая, свежая зелень осоки, цветущие маки,
тюльпаны и множество других цветов создают на короткий срок незабы-
ваемую картину ожившей природы. Лето наступает быстро, в несколько
дней все травы желтеют. Безмолвная по утрам пустыня наполняется днем
свистом ветра, который умеряет жару; если устанавливается тихая пого-
да, что, к счастью, бывает редко, то жару трудно переносить. К осени ста-
новится не так жарко, но еще долго удерживается прекрасная теплая
погода, которая нередко в ноябре-декабре может смениться внезапным
похолоданием, метелью, морозом.
Коренной житель и Устюрта и Каракумов — как и почти любой пусты-
ни — это в первую очередь скотовод. Все явления природы он оценивает
с точки зрения животноводческого хозяйства. Подножный корм для ско-
та, вода, топливо — вот три кита, которые составляют основу его жиз-
ненного успеха. Он умело использует растительность, создает определен-
ную систему выпаса, развивает крайне специфическое водное хозяйство,
пока не столкнется со стихийными явлениями, которые оказываются силь-
нее его. Это могут быть предельно засушливые годы — ведь и в пустыне
бывает засуха, если не выпадут и те скудные осадки, к которым как-то
приспособлено хозяйство. Стихийным бедствием может стать и снег, если
он надолго ляжет там, где его обычно не бывает или где он выпадает на
короткое время.
Справиться со стихийными явлениями может только коллективное, пла-
новое хозяйство в странах социалистического лагеря.
... Оставим Каракумы и Устюрт и продвинемся дальше на восток,
в центрально-азиатскую пустыню Такла-Макан. Здесь, в низовьях реки
Тарим, пустыня прижала к речным руслам узкие, прерывающиеся полос-
ки культурных земель, к которым паводочные воды доходят только
во второй половине лета. Местный житель почти ничего не скажет нам о
пустыне, которая находится по соседству. Он ее не знает, так как в ней нет
или почти нет растительности. Там господствуют голые барханные пески
и солончаки, где скоту нечем кормиться и где нет топлива. Колодцы, эти
важнейшие «перекрестки» пустыни, почти отсутствуют. Лишь по редким
староречьям еще сохранилась кое-где древесная растительность. Летом
не так жарко, как в Каракумах,— сказывается сравнительно высокое рас-
положение пустыни над уровнем моря (800—1300 метров), а зимой
не очень холодно. Дождей совсем мало — от 10 до 50 миллиметров в год.
Каких-либо определенных сезонов дождей практически нет, хотя в основ-
ном дожди идут в теплой половине года.
Иногда все годовые осадки выпадают в виде одного-двух ливней, кото-
рые вызывают лишь разрушительные паводки; иногда дожди такие нич-
тожные, что даже не прибивают пыли. Почти всегда дуют сильные, а не-
редко и штормовые ветры, и пыль висит в воздухе сплошной завесой. При
безоблачном небе можно смотреть на солнце невооруженным глазом, оно
лишь немного ярче луны, а порой его и вовсе не видно— повторяю, при
безоблачном небе! Мне немало пришлось поездить вдоль Кунь-Луня,
и лишь раза два пыльная завеса исчезала на короткое время, и я мог убе-
диться, что Кунь-Лунь существует не только на картах: взору открыва-
лась гигантская увенчанная снегами горная цепь, огромной стеной отго-
155 родившая равнины Тарима от Тибетского нагорья.
Две полосы пустынь опоясы-
вают Землю.
•ж
с точностью
ДО 10880-го ЗНАКА
Английский математик
Н. Д. Робинсон с помощью
электронной машины
«ЭМИДЕК 1100» вычислил
точную величину числа л
до 10880-го знака. Расче-
ты, для которых человеку
потребовались бы годы
усердного труда, машина
выполнила за 13 часов.
Такая точность вычисле-
ния не имеет, разумеет-
ся, практической ценно-
сти, если говорить лишь о
величине л. Но цель эк-
сперимента была в дру-
гом — в проверке точно-
сти работы машины. И эта
цель была достигнута.
Мы видим, что условия жизни в пустыне крайне разнообразны. Но есть
у пустынь, конечно, и общие признаки.
Все лето, а в тропических пустынях весь год, днем очень жарко; раз-
ница дневных и ночных температур большая, во внетропических пус-
тынях она составляет на поверхности несколько десятков градусов.
В большинстве пустынь велика продолжительность солнечного сияния
и совсем мала облачность. Обычно дуют сильные ветры, особенно
в теплой половине года.
Ничтожно мало в пустыне осадков. Даже в пустынях со средиземномор-
ским климатом, благоприятным для развития растительности, за два-три
весенних месяца выпадает в среднем 40—60 миллиметров дождя — около
половины годовых осадков наших пустынь. Это в 10 раз меньше, чем
в Москве или Ленинграде.
Характерны для пустынь сильные ливни. Бывают они редко, в неко-
торых пустынях далеко не кажДый год. Во многих пустынях эти ливни
чисто арифметически определяют среднегодовые осадки: скажем, выпа-
дет за 10 лет три коротких, но сильных ливня, которые дадут в сумме
150—200 миллиметров, и получается среднегодовой слой осадков 15—.20
миллиметров, хотя несколько лет подряд дождя не было совсем.
Мне пришлось однажды наблюдать ливень в Каракумах, когда за два
часа выпало больше 70 миллиметров осадков. В глинистой пустыне, где
вода плохо проникает в почву, моментально все было затоплено; образова-
лось множество стремительных потоков, спастись от которых можно было
только бегством на возвышенные места. Поскольку этот ливень прошел
в середине лета, для растений он был совершенно бесполезен: однолетние
давно отцвели и высохли, а многолетние либо находились в стадии покоя,
либо перешли на водоснабжение с глубоких горизонтов. Но зато этот ли-
вень пополнил запасы грунтовых вод и заполнил все бассейны, рассчитан-
ные на дождевые воды. Многие колодцы, питающиеся дождевыми вода-
ми, получили запас пресной воды на год-два, а то и три.
Ну а все-таки, что же такое пустыня, если сказать коротко? Мне ка-
жется, трудно придумать определение короче следующего: пустыня —
это территория, где гарантированный урожай сельскохозяйственных куль*
тур невозможен без искусственного орошения.
А теперь попробуем выяснить, насколько правомерно название нашего
очерка.
Допустим, что мы превратили все наши пустыни в цветущий оазис —
и Каракумы, и Кызылкумы, и Устюрт стали такими, как, скажем, оазисы
Хорезма или Бухары; что мы создали в них прекрасный ландшафт вы-
сококультурного, искусственно орошаемого земледелия. Представить
это можно, тем более что технически это вполне осуществимо.
Останется тогда пустыня или нет?
Имея в виду наше определение, следует сказать, что пустыня останется.
Останется, как и прежде, гигантский климатический пояс пустынь,
в котором развивать земледелие без искусственного орошения невозможно,
но природные условия которого для поливного сельского хозяйства заме-
чательны.
В пустыне только что про-
шел дождь.,. Через несколько
часов здесь снова будет по-
трескавшаяся поверхность
засохшей сланы.
ПЕСКИ НУЖНО ОСТАНОВИТЬ
Нужно сказать, что подавляющее большинство людей на земном шаре
либо ничего не знает о пустынях, либо получило представление о них из
начальных курсов географии, случайных сведений и приключенческих
кинофильмов. В результате для такого читателя пустыня — это обяза-
тельно жара и раскаленный сыпучий песок, по которому бредет изны-
вающий от жажды путник, из последних сил преодолевая завесу
песка, стремительно летящего ему навстречу. Все это и создает пред-
ставление о пустыне как о море голых, безжизненных песков, доступных
только для «корабля пустыни» — верблюда.
Такие пустыни, правда, есть — подлинные пустыни, в которых
органическая жизнь сведена к минимуму. Но их не так уж много.
В песчаных пустынях СССР голые подвижные пески составляют при-
близительно 10 процентов площади. Это тоже немало, и есть смысф зани-
маться и такими, с позволения сказать, угодьями, чтобы превратить их
во что-либо полезное.
Крупные массивы голых барханных песков, расположенные вокруг
оазисов и приносящие им огромный вред, достались нам в наследство
от дооктябрьских времен.
Поистине страшная картина открывалась взору еще не так давно, на-
пример, на северной окраине Бухарско-Каракульского оазиса. Пески неу-
держимо засыпали цветущие сады и поля, жилые дома узбекских кресть-
ян. Не нашлось спасения даже для кишлака, расположенного на высоком
холме. Со скоростью 50—100 метров в год наступали барханы, поднима-
ясь по склону и засыпая лабиринт домов, переулков и улиц, колодцы
и дороги, неся запустение и разруху.
Если посмотреть на карте, где расположены голые подвижные пески,
то станет ясно, что в образовании их повинен человек, его нерегули-
руемая и потому, в конце концов, хищническая деятельность. Больше
всего барханных песков вдоль Аму-Дарьи, особенно на ее левом берегу,
где они создают почти сплошную оторочку вдоль оазисов. Местами ши-
рина барханной полосы достигает десятков, а длина измеряется сотнями
километров. Много поколений земледельцев ходило за топливом в бли-
жайшие пески, вырубая и выкорчевывая кустарники; много поколений
малоимущих скотоводов жалось со своими стадами поближе к оазисной
159 зоне, поближе к живительным водам Аму-Дарьи. Пастбища вытапты-
Разбуженные человеком пес-
ки наступают на поселок.
CC c»g дот иоот»* >
ПАРИЖ. Движение по Боль-
шим Бульварам омнибусов, фи-
акров, карет и колясок возрос-
ло настолько, что для безопас-
ности пешеходов инженер Ф.
Букье предложил построить пе-
рекидные мосты для перехода
улицы.
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ» 28 фев-
раля 1881 года.
вались, кустарники начисто вырубались на топливо. И вот результат:
оголенные пески начали неотвратимо и безжалостно засыпать дома и поля
тех, кто их породил.
История борьбы с песками и их мелиорации — это цепь трудных поис-
ков, истинных и мнимых открытий, крупных успехов и не менее крупных
поражений. В итоге за десятки лет накоплен такой огромный опыт, что
сейчас в СССР нет песков, вредного действия которых нельзя было бы
быстро ликвидировать.
Задача заключается в том, чтобы не только устранить угрозу засыпа-
ния, но и провести такие растительные мелиорации, которые позволят
эксплуатировать пески и быстро вернуть затраты на их «успокоение».
В крайнем случае пусть будут только охранные зоны, требующие лишь
надзора...
Надзор — вот, оказывается, в чем дело! Множество способов борьбы
с песками и их мелиорации разработано и проверено в СССР: различные ти-
пы механической защиты как временная мера «пожарного порядка»; плен-
ки и эмульсии, призванные временно скрепить сыпучую поверхность бар-
ханных песков, пока не укоренятся растения; посевы и посадки самых
разнообразных комбинаций растений-пескоукрепителей — от мелких
трав до крупноствольных насаждений. Но все эти меры оказываются со-
вершенно бесполезными без строгого надзора. И, наоборот, даже в самых,
казалось бы, неблагоприятных природных условиях надзор и планомер-
ность хозяйственных мероприятий оказываются нередко решающими.
Даже в таком неуютном когда-то месте, как Кум-даг в Западной Турк-
мении, где почти всегда дует сильный ветер, горячий летом, леденящий
зимой, где пески, казалось, неотвратимо засыпали поселок нефтяников,
дело резко изменилось к лучшему, когда все жители получили топливо
(всюду проведен газ), а за козами, уничтожающими любой росток, стали
хоть немного следить. Усилия лесомелиораторов, казавшиеся там совер-
шенна бесполезными, только теперь могут принести плоды.
В наших руках есть теперь не только методы борьбы с подвижными пес-
ками и их мелиорации, но и возможность организовать научно обоснован-
ное, ведущееся по единому плану хозяйство. И в этом сочетании наша сила.
Это — не лозунг и не декларация, это факт.
Усилиями узбекских мелиораторов предотвращена гибель оазисов, от-
куда прежде не одно поколение крестьян искало спасения в бегстве. То
же можно сказать и о работах туркменских мелиораторов в оазисах Аму-
Дарьи и в ряде других районов пустынной зоны СССР. Но везде и всегда
успехи закрепляются только при строгом соблюдении жестких правил
охранной зоны...
Конечно, немало еще трудностей. Самая большая из них, пожалуй,
заключается в том, что строители дорог, промышленных предприятий
и жилых поселков в пустыне не соблюдают рекомендаций и указаний,
которые дают песковеды. И тогда даже там, где, казалось бы, и песков-то
нет вовсе, быстро накапливаются барханы и начинают свое шествие по
разрушенной поверхности.
Насколько хорошо понимает профилактические требования коренное
население, настолько же плохо их иногда воспринимают люди, выросшие
вдали от пустыни, даже с дипломами инженеров. Каракумский канал
являет нам яркий пример этого. Строители с большой скоростью соору-
дили первую очередь канала и пропустили по нему воду из. Аму-Дарьи
к дельте Мургаба. За это хвала им! Но они пренебрегли указаниями пес- 160
чаных фитомелиораторов, не привели в порядок откосы, берега и всю при*
канальную зону. И теперь предстоит упорная и длительная борьба, чтобы
несущую жизнь водную магистраль вырвать из-под губительного влияния
приведенных в движение песков.
Если строители станут внимательно относиться к природным условиям,
если потравы и порубки будут предотвращены, то по крайней мере 90
процентов всех затрат на войну с подвижными песками отпадет.
Спрашивается, а нужно ли, заниматься мелиорацией всех подвижных
песков пустынь? Ведь массивы голых песков, удаленные от теперешних
жизненных центров, не требуют первоочередных работ. И в самом деле,
если мы станем хоть минимально соблюдать в песках определенные пра-
вила, то следующие поколения без особых затрат с нашей стороны най-
дут там заросшие и полузаросшие, безвредные, а может быть, и полезные
угодья.
Конечно, такой простой вывод неприменим ко всем песчаным пустыням
мира. Увлекательно описывая Сахару, зарубежные специалисты не могут
предложить никаких экономически приемлемых путей, чтобы превратить
огромные площади эргов Сахары (так зовут там голые пески) в пригодные
пастбища.
Даже зарубежные ученые начинают понимать, что улучшение жизни
кочевников пустыни зависит на самом деле от социальных условий. Эта
мысль не раз проскальзывает в сборнике «Будущее аридных земель»,
недавно изданном в США.
Если бы кто-нибудь серьезно работал в широких масштабах над мелио-
рацией песков в Сахаре, то даже и там можно было бы найти пути эффек-
тивного решения этих проблем. А там это, действительно, очень важно,
поскольку голые пески Сахары занимают огромные пространства...
ОРОШАТЬ ЛИ ПУСТЫНИ?
А как быть с основными территориями пустынь у нас в СССР? Ведь
голые пески, о которых мы говорили до сих пор, занимают в общем
незначительную их часть.
Ну, конечно, хочется сказать: «Превратим все пустыни в цветущий
сад!». Но давайте прикинем, возможно ли это и нужно ли?
Представим на минуту, что весь сток среднеазиатских рек мы целиком
используем на орошение, при этом с высоким совершенством, позволяю-
щим экономно расходовать поливную воду, потребляя, скажем, не более
5—6 тысяч кубических метров воды на гектар в год. Это позволит оросить
более 20 миллионов гектаров. Сейчас орошается около 4 миллионов гек-
таров.
Следовательно, если мы обеспечим полное многолетнее регулиро-
вание стока среднеазиатских рек в высокогорных водохранилищах (тех-
нически это реальная задача, а экономически никто этого серьезно еще
не анализировал), если мы полностью используем на орошение речную
струю (практически это не так легко сделать), мы сможем увеличить оро-
шаемую площадь в пустынном поясе Средней Азии в 4—5—6 раз. Размеры
наших пустынь гораздо больше. Значит, собственной воды Сред-
ней Азии не хватит на орошение всех среднеазиатских пустынь, и для
осуществления этого потребуется переброска части речного стока, иду-
щего сейчас в Северный полярный бассейн.
А какой экономический эффект дает орошение по сравнению с исполь-
161 зованием неорошенной пустыни? Ответить на этот вопрос нелегко.
ПОРТРЕТЫ ВИРУСОВ
Английский ученый док-
тор Р. Хорн при помощи
электронного микроскопа
с увеличением до 500 тыс.
раз получил фотографии
внутреннего строения ви-
русов. Эти фотографии
дают возможность «узна-
вать» вирусы так же,
как бактериологи опреде-
ляют вид бактерии. Опре-
деление вируса таким пу-
тем занимает всего 20 ми-
нут.
Фотографии показывают,
что внутреннее строение
вирусов удивительно сим-
метрично.
Вчрблюксья колючка
Наши пустыни—это пастбища. Наиболее выгодны пастбища южной
зоны пустынь, где скот круглый год на подножном корму. Заготовлять
корма нужно лишь для страховых запасов.
Пастбища эти весьма неравноценны в зависимости от сезона, природ-
ных условий, погоды. Иногда, например, на лёссовых пустынных
холмогорьях и предгорных равнинах запасы кормов оказываются не
меньше, чем в ковыльных степях в лучшую пору. Но бывает и обратная
картина, когда на какой-нибудь территории корма почти не оказывается
и необходимо срочно перегонять стада. В этом слабое место отгонного
животноводства.
Коренное население выработало очень важную и полезную систему
смены пастбищ по сезонам и ландшафтам. Ученые существенно усовер-
шенствовали и рационализировали все лучшее, что было создано кочев-
никами. Огромные площади пустыни позволяют широко маневрировать
пастбищами. И здесь сильная сторона этого высокорентабельного хозяй-
ства.
Но что бы мы ни говорили о таких пастбищах, на них возможно только
экстенсивное хозяйство. Одной овце в среднем нужно 7—10 гектаров паст-
бища в год.
Если те же самые гектары южной пустыни мы оросим и засеем, скажем,
люцерной, это позволит снимать в год до семи укосов. Люцерна здесь рас*
тет практически почти весь год. Один гектар обеспечивает полноценным
кормом примерно 10 овец, а если посеять еще более продуктивные кормо-
вые культуры, то и больше.
Значит, продуктивность животноводства увеличивается примерно
в 100 раз.
Отсюда как будто следует простой вывод — надо все силы немедля бро-
сить на орошение пустыни, тем более что она не может дать ничего, кроме
продуктов животноводства (если иметь в виду, конечно, только сельское
хозяйство), тогда как оазисы дают самую разнообразную продукцию.
А теперь посмотрим на обратную сторону медали.
Те земли пустыни, которые сравнительно легко доступны для орошения,
давно освоены.
Чтобы оросить новые большие площади и создать оазисы с комплекс-
ным, развитым хозяйством, нужны крупные капиталовложения. Возьмем
для примера Каракумский канал. Сооружение первой очереди только
самого канала стоило около 500 рублей (в новых ценах) на один гектар
орошаемой земли. Само освоение земель обойдется примерно во столько
же или еще больше.
Правда, по мере удлинения Каракумского канала затраты на единицу
орошаемой площади будут существенно снижаться. Объясняется это тем,
что самый трудный участок трассы уже пройден, Юго-Восточные Кара-
кумы пересечены и дальше холостых транзитов у канала почти не будет.
Орошение можно будет развивать при желании почти на каждом
километре.
Однако и здесь есть «но», и очень существенное. По мере удлинения
канала все менее и менее пригодным становится его паводковое головное
питание.
Такому гигантскому каналу, конечно, необходимо регулируемое
питание, гарантирующее равномерное поступление воды.
Значит, нужна плотина на Аму-Дарье. А раз плотина — значит, еще
крупные затраты.
162
Короче говоря, меньше тысячи рублей затрат на один гектар орошен*
ной земли не получается. А отгонное животноводство в пустыне требует
капитальных затрат на гектар в десятки раз меньше.
Правда, орошаемое земледелие, если оно находится на высоком уров-
не,— хозяйство гарантированное, не зависящее от стихии, высокоуро-
жайное. А в отгонном животноводстве пустыни от стихии пока зависит
так много, что планировать его практически можно только условно.
Какой же вывод?
В развитии орошаемого земледелия в пустыне надо искать пути, с наи-
меньшими затратами приводящие к наибольшей эффективности. А в раз-
витии животноводства на пастбищах пустыни надо добиться гарантиро-
ванности хозяйства, независимости от стихийных сил. Сейчас такие воз-
можности у нас имеются.
Тогда, очевидно, гармоническое сочетание оазисного сельского хозяй-
ства с животноводством на пастбищах пустыни и будет лучшим вариантом
использования огромных территорий пустынь.
ГДЕ И КАК ОРОШАТЬ ПУСТЫНЮ?
Если учесть, что все, буквально все наши оазисы — это преображенная
пустыня, то нетрудно сделать вывод, что надо продолжать в том же духе.
Так, собственно, мы и делали. Колхозные и совхозные хозяйства за 40
с небольшим лет удвоили орошаемый клин, то есть оросили столько
же новой земли, сколько было орошено за все предыдущие сотни
и тысячи лет.
Мне, однако, кажется, что к дальнейшему развитию орошения следует
подходить несколько иначе.
Поскольку сток рек Средней Азии не безграничен, следует, во-первых,
решить, на какие земли направлять воду в первую очередь. Очевидно, что
наиболее эффективен тот путь, при котором будут получаться максималь-
ные урожаи наиболее ценных культур.
Если это так, то надо в первую очередь орошать южную зону пусты-
ни, где можно возделывать все те культуры, которые растут и севернее,
и, кроме того, важнейшие культуры, которые севернее возделываться
не могут.
Кроме того, вся южная зона наших пустынь может обеспечить два
гарантированных урожая в год, причем в нежаркую часть года с мини-
мальным расходом поливной воды.
Есть ли в южной зоне пустынь земли, пригодные для орошения? При-
ходится признать, что мы оцениваем земли почти так же, как это делали
земледельцы две, три, четыре тысячи лет назад. Для орошения крупными
массивами считаются пригодными только плоские или слабоволнистые
равнины.
Такие равнины в местах, легкодоступных для подачи воды, дав-
но освоены — ведь не следует забывать, что в Средней Азии орошаемое
земледелие имеет примерно «египетский» возраст. Значит, теперь необ-
ходимо перебрасывать воду на дальние расстояния. Именно по этому
пути сейчас развивается крупное ирригационное хозяйство пустынь
Средней Азии.
Подведя аму-дарьинскую и сыр-дарьинскую воду, можно освоить ве-
ликолепные пустующие равнинные земли южного Узбекистана. В южном
Туркменистане ждут воды миллионы гектаров с лучшими в Советском
Союзе климатическими условиями для орошаемого земледелия.
Зима 9 Каракумах,
^ столе^шздд
ПАРИЖ. Найдены неизвест-
ные письма Наполеона 1801 го-
да, в которых он осуждает за-
крытие газеты за резкий отзыв
об академиках. «Пусть гово-
рят, что академики... шарлата-
ны. В мнениях о науке и уче-
ных должна быть полная сво-
бода» .
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ» 21 фев-
раля 1861 года.
163
Чтобы оросить эти земли, потребуется соорудить подпорные плотины
на Аму-Дарье и огромные по протяженности водные магистрали — искус-
ственные реки. Начало этому положено строительством Каракумского
канала.
Но мы считаем, что это не единственный путь развития крупного оро-
шаемого земледелия.
Давно гидротехники и мелиораторы с горечью смотрели на огромные
пространства песчаных и песчано-глинистых пустынь с пересеченным
рельефом, которые окружают наши оазисы и ограничивают их дальней-
ший рост. Давно они искали в этих пустынях места поровнее, но не на-
ходили их и проектировали передачу воды на большие расстояния к рав-
нинам.
В 20-х годах крупный советский мелиоратор Д. Д. Букинич предложил
разравнивать песчаные бугры для того, чтобы потом их орошать. Речь шла
о тех самых барханных и бугристых песках Каракумов, которые прижали
узкую полосу оазисов к средней Аму-Дарье. Можно было понять автора
этой идеи: течет аму-дарьинская живительная влага в Арал, чтобы испа-
ряться, а земли неподалеку от реки лежат без пользы. Тогда осуществле-
ние этой идеи, честно признаться, казалось совершенно нереальным. Но те-
перь, когда создана совершенная землеройная техника, почему бы не
использовать ее для планирования песчаного рельефа? Конечно, нужно
разравнивать только мелкобугристые и мелкогрядовые пески, располо-
женные вблизи существующих водных магистралей. Этот способ позволит
избежать дальних перебросок воды.
И здесь есть другая сторона медали. На спланированных песках оро-
шение через оросительную сеть будет нерационально из-за неизбежных
больших потерь воды. Все орошение надо будет вести только дождева-
нием. Это, кстати сказать, не требует таких тщательных планировок, кото-
рые нужны для самотечного орошения. Но главное в том, что дождева-
ние позволит в оптимальных размерах давать воду культурам, исключит
вторичное засоление и крайне экономно в смысле расходования воды.
Если добиться подачи удобрений в растворенном виде через дождевальные
установки, уровень механизации может быть очень высоким. Короче
говоря, новые площади надо и осваивать по-новому. Тогда на каждый гек-
тар потребуется в 2—3 раза меньше воды и можно будет оросить
гораздо больше земли.
Что же будет, если мы полностью используем сток Аму-Дарьи и Сыр-
Дарьи? В Аральское море вода перестанет поступать, и его уровень нач-
нет быстро снижаться. Арал потеряет свое значение как транспортный
водоем и как источник рыбы, но зато на его берегах осушатся большие
площади, пригодные для орошения, ныне заболоченные или подтопленные,
а сконцентрированные остаточные рассолы Арала дадут богатейшее сырье
для получения самых разнообразных химических продуктов.
Тут в общем нетрудно сравнить экономическую эффективность и под-
считать все «за» и «против». Но есть еще одно обстоятельство, точный
учет которого невозможен сейчас, но неизбежен в будущем. Дело вот в
чем. Весь сток, впадающий сейчас в Арал, практически испаряется с его
поверхности. Эта влага уносится на восток и северо-восток, не принося
никому особой пользы. Представьте себе, что мы оросили всю южную зону
пустыни. Вся вода, испарявшаяся доселе с поверхности Арала, будет
испаряться теперь с этого огромного массива, расположенного близко
165 к высоким горам. Часть влаги будет вновь конденсироваться на их склонах
ЭЛЕКТРОННЫЙ мозг
В математической лабора-
тории Кембриджского уни-
верситета (Англия) разра-
батывается электронный
мозг нового типа. Он будет
иметь размеры меньше
человеческой головы, но
тем не менее сможет про-
изводить 500 млн. дейст-
вий в секунду и заменит
счетно - вычислительную
машину обычной конст-
рукции, занимающую це-
лую комнату. Такого сни-
жения размеров удалось
добиться в результате при-
менения новых техниче-
ских методов, в частности
путем использования тон-
нельных диодов, заменяю-
щих лампы и транзи-
сторы.
Илак — пустынная осока, не-
заменимый корм для пустын-
ного животноводства.
Одно из красивейших расте-
ний, цветущих весной в пус-
тыне, — зремурус.
и увеличивать сток среднеазиатских рек. В общем виде эту идею выска-
зывал еще А. И. Воейков. Ныне климатологи считают, что сток может
увеличиться при этом приблизительно на 5—10 процентов.
Нетрудно понять, что увеличение среднего стока среднеазиатских рек
на 5—10 (а может быть, и на все 15) процентов будет иметь выдающееся
хозяйственное значение. Ведь достаточно напомнить (и при этом, к сожа-
лению, все наши рассуждения могут показаться несколько фантастичес-
кими), что сейчас-то мы пока еще используем только около 15 процентов
стока Аму-Дарьи.
Чтобы лучше использовать среднеазиатские реки для орошения, необ-
ходимо регулировать сток их вод в крупных водохранилищах. Средняя
Азия в этом отношении очень удобна: высоко в горах можно затапливать
скалистые необжитые ущелья. Конечно, и в таком большом деле непри-
менимы стандартные решения. Природа подсказывает нам один из воз-
можных путей. В 1911 году в результате землетрясения на реке Мургаб
образовался Усойский завал — естественная плотина. Выше нее накопи-
лось крупное озеро — Сарезское, объем его сейчас примерно 18 кубичес-
ких километров.
Такие водохранилища надо создавать, видимо, самим людям, обру-
шивая гбрные породы там, где это рациональнее, удобнее.
КОРМ И ВОДА В ПУСТЫНЕ
Все перечисленные меры позволят оросить только слабопересеченные,
относительно легко планируемые участки пустынь. Большую же часть
пустынь ближайшие поколения по-прежнему будут использовать для
крупного отгонного животноводства.
Сухая степь и полупустыня, то есть «почти» пустыня, уже показали
свои возможности: Монгольская Народная Республика и Австралия
занимают первые места в мире по количеству скота на одного жителя. Пус-
тыне еще предстоит сказать свое слово, если мы сумеем справиться с воз-
никающей там время от времени бескормицей и падежом скота.
И вот в этом деле достижения наших ученых, пожалуй, наиболее инте-
ресны и перспективны. А ведь улучшить пастбища, обеспечить кормовые
запасы, создать возможность гарантированного планирования — работа
длительная, кропотливая и куда более трудная, чем, скажем, работа
селекционера над культурными растениями. Работать приходится в глу-
бине пустыни, в разных ее ландшафтах, во все сезоны года... Но несмотря
на дьявольские трудности, несмотря на множество неудач, наши специа-
листы по кормам добились многого.
В южной песчаной и лёссовой пустыне единственный источник естест-
венных кормов — травянистые пастбища. Если их на несколько дней за-
крыл снег — скоту гибель. Если зимой и весной не было дождя — хотя
это случается очень редко, но все же случается,— скоту нечего есть.
Но даже когда снег закрыл траву, скот может продержаться довольно
долго, объедая ветки невысоких кустарников. Кустарники с глубокой кор-
невой системой могут в какой-то мере спасти скот и в засуху. Посадка
таких кустарников даст те резервные запасы кормов, которые в этой пус-
тыне так необходимы. Но кустарники в пустыне принимаются плохо —
их побеги заглушает бурная весенняя поросль травы.
Лишь совсем недавно группе ученых во главе с Н. Т. Нечаевой и
С. Я. Приходько удалось решить эту проблему. Оказалось, что если перед
посадкой кустарников перепахать песчаную целину, то там уже не будет 166
расти трава, отбирающая воду у молодых ростков. А стоит им укоренить-
ся, и никакая трава им не страшна.
Другая мера, оправдавшая себя и все более и более внедряемая в прак-
тику,— посев зерновых. Если год оказывается влажным — зерновые
вызревают; чем меньше осадков, тем раньше останавливается их рост.
Но в подавляющем большинстве случаев все же хотя бы минимальные
страховые запасы кормов в глубине пустыни таким путем обеспечиваются.
Отпадает извечно неразрешимый вопрос: как доставить корма во мно-
жество пунктов, разбросанных по необъятным просторам пустыни?
Запасов корма больше всего в тех местах пустыни, где растут различ-
ные кустарники и пустынная осока (илак). Это травянистое растение
сантиметров в десять ростом обладает замечательными особенностями.
Быстро закончив короткую весеннюю вегетацию, осока желтеет, как гово-
рится, сгорает, но сохраняет свои питательные свойства и остается «сеном
на корню», которое охотно поедает скот в течение всей жаркой половины
года. С небольшими осенними дождями осока начинает снова зеленеть,
а в теплые зимние дни появляется свежая поросль.
Эти великолепные свойства осоки привели к тому, что на ней стали пасти
слишком много скота. Поэтому покров пустынной осоки, и без того
не очень густой, стал во многих районах и вовсе разреженным и низкоуро-
жайным. „
Нужно было найти экономичные способы быстро возобновлять травя-
ной покров. Задача оказалась нелегкой: илак размножается в природе
вегетативным путем, а семена его прорастают плохо. Но после долгих
поисков ученым удалось «заставить» посевы илака всходить. Дело теперь
за тем, чтобы механизировать сбор семян илака, и тогда его посевы дадут
обильный и дешевый корм.
В большой проблеме улучшения пастбищ пустыни есть еще множество
нерешенных вопросов. Здесь нет возможности коснуться их всех. Но, как
мне кажется, главное заключается в механизации добывания кормов.
В редкие годы — пусть это бывает раз в 5—10 лет — в пустыне выпадает
необычно много дождей. И тогда природа показывает свою могучую силу.
Только тогда понимаешь, какие возможности таятся здесь. Мириады
семян, покоящиеся в скудных’и сухих почвах пустыни, идут сразу вроет,
и обширные пространства покрываются травами и кустарниками. Если в
короткий срок снять этот урожай, заскирдовать и сохранить его там же,
на месте, то он на многие годы может служить страховым запасом кор-
мов.
Но механизмов надо много, а работать они должны будут лишь короткое
время. В этом, а также в сохранении заготовленных кормов, пока глав-
ная трудность.
Наконец, вопрос о воде. Вся хозяйственная деятельность в пустыне
бесполезна, если не решена проблема водопоя скота и обеспечения водой
человека.
Во многих районах пустыни эти проблемы приходится рассматривать
и решать отдельно. И вот почему.
Недостаток пресной воды в пустыне привел к тому, что люди стали
поить скот соленой водой. Потому и смогло достичь в пустыне большого
размаха овцеводство и верблюдоводство, что и овцы и верблюды отлично
развиваются, потребляя соленую воду.
Но человеку всегда нужна пресная вода. Там, где нет доступных прес-
ных подземных вод, любые хозяйственные мероприятия бесполезны.
167
ШОТЛАНДИЯ. Лорд Кэт-
несс впервые в истории въехал
на гору Орд на паровой карете,
открыв новые возможности для
путешественников. Его паро-
вой конь весит около 2 тонн
(с запасами воды на 18 и угля на
80 верст) и развивает по ровной
дороге в гору скорость 28 верст
в час.
«РУССКИЙ МИР» 27 мар*
та 1861 года.
За последние годы наметились ясные пути для повсеместного разреше-
ния этой труднейшей проблемы.
Издавна скотоводы пустыни собирали дождевую воду, стекающую
с поверхности глинистых водосборов. Но как сохранить собранную воду
и что делать там, где естественных водосборов нет?
Долгое время скотоводу не под силу было решить второй вопрос. Сей-
час можно создавать водосборные площадки из дешевых искусственных
материалов.
Для первого же вопроса еще давно было найдено мудрое решение. Ко-
нечно, можно строить бассейны, крытые и открытые, круглые и квадратные
и так далее, и заполнять их дождевыми водами. Но это дорого, недоступно
для большинства скотоводов. Поэтому издавна люди направляли дождевые
воды в поглощающие котлованы или колодцы. Опускаясь за счет естест-
венной фильтрации вниз, дождевые воды превращались в искусственные
грунтовые воды в природных подземных коллекторах. Затем скотоводы
долгое время пользовались этой водой, доставая ее через колодцы. Не
требовалось никаких затрат на сооружение водохранилищ, не нужно было
предохранять воду от быстрого испарения.
Методами искусственной фабрикации — «магазинирования» подземных
вод не без оснований гордится современная инженерная гидротехника,
особенно американская. Но скотоводы Каракумов создали и развили ана-
логичные способы — в более примитивном, конечно, варианте — еще
задолго до открытия Америки европейцами.
Эти методы нами усовершенствованы. Мы разработали способы точного
инженерного расчета, усовершенствовали систему водосборных канав,
нашли самую выгодную форму поглощающего котлована. Теперь с той же
площади удается собрать и, главное, «спустить» под землю гораздо боль-
ше воды. Пресную воду в количествах, необходимых для животноводства,
можно будет получить во многих районах наших пустынь. А применять
антииспарительные пленки, возможно, наиболее выгодно будет как раз
на малых водоемах, и тогда воду в пустыне станут хранить и в открытых
бассейнах.
Быстро Совершенствуются методы опреснения соленых вод. Некоторые
из них не требуют энергетических затрат. *В самое ближайшее время это
позволит и вовсе снять с повестки дня проблему воды в пустыне. Из без-
энергетических методов наиболее перспективны для пустыни ионообмен-
ное опреснение, уже давно вышедшее из стадии эксперимента, дистилляция
в солнечных (парниковых) опреснителях, давшая неплохие результаты в
опытных установках, и опреснение с помощью естественного заморажива-
ния соленых вод, успешно прошедшее экспериментальную стадию.
Мы не говорим здесь о природных пресных подземных водах. Там, где
они имеются, не нужны никакие другие пути поисков и получения воды.
Достаточно напомнить, что крупный промышленный комплекс Западного
Туркменистана — нефтяной район со сложной сетью коммуникаций,
городами, портами — полностью развился и может развиваться и даль-
ше, используя только подземные воды «безводной» пустыни.
В частности, в последние годы здесь был обнаружен и изучен новый
бассейн подземных пресных вод, где сейчас полным ходом строятся
крупные водозаборные сооружения. Это — заслуга большой группы спе-
циалистов из разных учреждений, работавших по единой программе
(Л. И. Аветисов, В. Д. Бабушкин, К. Н. Иомудский, В. Н. Кунин,
Н. А. Огильви, Н. Г. Шевченко и другие).
168
БУДУЩЕЕ ПУСТЫНЬ
Советский период в исследовании пустынь ознаменовался огромным
размахом мелиоративных работ и началом широкого наступления
на пустыню.
Для каждой из наших пустынь, в зависимости от ее природных условий,
степени изученности и, что особенно важно, уровня экономического раз-
вития, может быть разработана своя схема мелиорации, улучшения жиз-
ненных условий, повышения экономической эффективности территории
и в какой-то мере преобразования ее природы. Гипсово-глинистую и
каменистую пустыню Устюрт надо осваивать совсем иначе, чем, например,
песчаную пустыню Каракумы, а в самих Каракумах должны быть разные
подходы к использованию природных ресурсов, их возобновлению и улуч-
шению в различных районах.
Одно время раздавались голоса, что с пустыней надо справляться, за-
топляя ее водой, тогда, мол, все зацветет и все изменится. Большую чепу-
ху, конечно, трудно придумать.
В пустыне наибольший эффект может быть получен только при комплек-
сном подходе к использованию природных ресурсов.
Климатическая зона пустынь — это потенциально одна из самых произ-
водительных для сельского хозяйства зон земного шара. В этом легко
убеждают оазисы с высокой культурой интенсивного орошаемого земле-
делия.
Поистине неограниченные возможности таит в себе высокоорганизован-
ное искусственное орошение, основанное на плановых началах. Поэтому
главная нашд задача в пустыне — максимально развивать орошение на
новых принципах, экономить воду и избегать вторичного засоления, рез-
ко улучшить водный баланс и регулировать влагооборот, добиться полного
регулирования стока, полной независимости от стихийных сил... Для бли-
жайших поколений этой заботы будет достаточно.
Тем временем на всей остальной площади пустыни должно быстрыми
темпами развиваться крупное животноводство. Овца и верблюд — вот
основы хозяйства неорошенной пустыни. Это мясо, шерсть, кожа. Вер-
блюжье молоко вкуснее, жирнее и дешевле коровьего, и нигде нельзя
получить столь дешевого мяса, как в пустыне... Конечно, пастбищное жи-
вотноводство должно быть застраховано от стихии. Пути к этому теперь
ясны.
А со временем, когда человек получит дополнительно дешевую воду
путем опреснения подземных и морских вод — и это время уже близко,—
пастбища пустыни будут все больше сокращаться, уступая место орошае-
мому земледелию.
Да, а как же быть с той пустыней, которую всегда показывают в кино?
Тут дело ясное — не очень легкое, но ясное.
Любая территория голых подвижных песков в пустынях СССР может
быть в течение короткого срока — если это нужно и экономически оправ-
дано — мелиорирована и превращена в заросшие пески. Теория и прак-
тика этого дела разработаны и опыт достаточен.
А что же с другими, не нашими пустынями, расположенными за преде-
лами стран социалистического лагеря?
Пожалуй, можно сказать очень просто: когда социальные условия
позволят осваивать природные ресурсы и преобразовывать природу на
больших территориях пустыни, тогда появятся и научные пути. Это
ведь неразрывные вещи.
Дерево пустыни — саксаул.
РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ
САТУРНА
Профессор Фред Т. Хэд-
док, заведующий отделе-
нием радиоастрономии
университета штата Ми-
чиган, заявил, что при по-
мощи радиотелескопа с
диаметром зеркала 85 фу-
тов (25,5 м) и высокочув-
ствительного усилителя
на рубиновом мазере ему
удалось обнаружить и из-
мерить радиоизлучение
Сатурна. Принятые им
радиоволны исходят с
различных высот в атмос-
фере планеты, имеющей
температуру около минус
173°С.
Артемий Васильевич ИВАНОВ
Живые
ископаемые
Современная кистеперая ры-
ба—латамерия. Остатки ее
сородичей обнаружены е от-
ложениях, образовавшихся 326
миллионов лет назад.
Зоология — одна из старейших наук — вступила в период своего рас-
цвета во второй половине XIX века, после появления великого труда
Ч. Дарвина «Происхождение видов» (1859). В начале нашего столетия она
достигла уже высокого развития. Главные группы животного мира были
хорошо известны. Казалось, что все уголки земного шара исследованы и
открытие новой группы животных высокого систематического ранга воз-
можно разве только на других планетах. Однако действительность опро-
вергла это предположение. Три последних десятилетия принесли зоологии
целый ряд важных, совершенно неожиданных открытий.
Сенсацию произвело обнаружение современной кистеперой рыбы —
латимерии. Правда, кистеперые рыбы — родоначальники всех наземных
позвоночных, а значит, и отдаленные предки человека — были известны и
ранее, но лишь в виде ископаемых остатков из девонских отложений, воз-
раст которых около 325 миллионов лет. Но вот в 1938 году у юго-восточ-
ного побережья Африки был пойман экземпляр современной латимерии.
Эта рыба достигала 150 сантиметров в длину и весила 57 килограммов.
За последние годы зоологи научились ловить латимерий, и к 1960 году их
было поймано уже восемнадцать штук. Благодаря исследованию этих
древних позвоночных, осуществленному французскими зоологами Ж- Мил-
ло и Ж. Антони, мы яснее представляем себе такой важный момент в эво-
люции позвоночных, как переход их из водной стихии к жизни на суше.
Нечто похожее недавно произошло с неопилиной — примитивнейшим
моллюском, стоящим в системе рядом с общим предком всего обширного
и разнообразного типа мягкотелых. Колпачковидные раковины ближай-
ших родичей неопйлины давно уже известны как характерные окамене-
лости силурийского периода. Палеонтологи причисляли их к классу брю-
хоногих моллюсков. Однако в 1940 году шведский зоолог Н. Однер вы-
делил их в самостоятельный класс — моноплакофоры, резонно заметив,
что отпечатки мышц на внутренней поверхности раковины говорят о
совершенно особом строении этих моллюсков.
Догадка Однера блестяще подтвердилась. В 1952 году перед глазами
изумленных зоологов, работавших на датском исследовательском суд-
не «Галатея», предстали современные моноплакофоры. Тринадцать эк-
земпляров этих «живых ископаемых» были подняты на борт с глубины
3590 метров в Тихом океане близ берегов Коста-Рики. Этот вид, назван-
ный «неопилина галатея», не изменился существенно в течение послед-
них 350—400 миллионов лет. Он был детально изучен датскими зоолога-
ми К. Вингстрандом и X. Лемке, что позволило более глубоко и более обос-
нованно судить о происхождении и эволюции типа моллюсков. Кроме то-
го, в декабре 1958 года американская зоологическая экспедиция на судне
«Вема», работавшая в Тихом океане к западу от берегов Южной Америки,
добыла с глубины 5600—6300 метров десять экземпляров еще одного ви-
да современных моноплакофор — «неопилина эвинги».
Замечательную главу современной зоологии составили исследования
животного населения морских песков, которое, несмотря на очень дли-
тельное и интенсивное изучение прибрежной морской фауны, оставалось
неизвестным до 20-х годов нашего столетия. Оказалось, что в заполненных
водой мельчайших пространствах между песчинками, как в своеобразном
водоеме, обитает целая фауна, очень богатая и весьма оригиналь-
ная.
Тут были обнаружены крошечные представители почти всех групп бес-
позвоночных, начиная с простейших и кончая иглокожими. Особенный
170
Живой мир морских /исков,
интерес представила находка новых отрядов гидроидных медуз, рес-
ничных червей и ракообразных.
Наконец, в 1962 году еще одно новое, неожиданное открытие взволнова-
ло зоологов всех стран. X. Б. Фэлл, профессор зоологии университета в
Веллингтоне (Новая Зеландия), обнаружил в современной морской фауне
очень своеобразное иглокожее, относящееся к так называемым сомастери-
дам, известным до сих пор только в ископаемом состоянии. Сомастериды—
замечательная примитивная группа иглокожих, представляющая как
бы переходную ступень между классом морских лилий и классами морских
звезд и офиур. Эта группа считалась вымершей около 400 миллионов лет
назад. Современный представитель сомастерид—платастер, оказывается,
известен зоологам с 1871 года, когда его нашли в тихоокеанских водах
у побережья Мексики и ошибочно приняли за морскую звезду.
Каждое из этих открытий заслуживает подробного рассмотрения. Од-
нако в настоящей статье мы сосредоточим свое внимание на открытии
нового типа животных — погонофор, в изучении которых особенно важ-
ную роль сыграла советская зоология.
Погонофоры — эти своеобразные обитатели громадных океанских
глубин — попадали в руки ученых и раньше. Но они вовсе не привлекали
внимания или причислялись к давно уже известным группам животных.
Еще в 1914 году французский зоолог М. Коллери, разбирая зоологичес-
171 кие материалы, добытые с больших глубин в области Малайского архипе-
ф1 сто дстмазод £
ВЕНА. Профессор Бунзен
утверждает, что самы* . силь-
ный искусственный свет дос-
тавляет проволока из магния,
то есть из металла, который до-
бывают из магнезии. Такую
проволоку сжигают в пламени
обыкновенной спиртовой лам-
пы. Блеск этого света только в
625 раз слабее солнечного. Та-
кою способностью далеко не об-
ладают наши лампы и свечи...
Доныне такое освещение обхо-
дится еще очень дорого. Пока
не найдут способов дешевого
добывания магния, этим ве-
ществом нельзя пользоваться
для обыкновенного освещения
«ВОКРУГ СВЕТА», 1861
год, том 1, стр. 270.
Погонофора „ламеллисабелла
закси", извлеченная из труб-
ки. На переднем конце видно
около 30 параллельных щупа-
лец, спаянных в полый ци-
линдр. Дальше следует не-
большой участок тела (с ко-
сыми черными полосками —
„уздечки"), составляющий его
первый и второй отделы. За
ними идет третий отдел —
туловище. В передней его час-
ти виден брюшкой желобок и
прикрепительные сосочки, рас-
положенные метамерно, то
есть равномерно чередующи-
еся. В средней части тулови-
ща — два пояска зубчатых
щетинок.
лага голландской морской экспедицией на судне «Зибога», обнаружил
странное нитевидное существо, обитающее в тонкой кольчатой трубочке.
Коллери исследовал его и назвал «зибоглинум вебери». Выяснить строе-
ние этого животного и его систематическое положение тогда не удалось.
Теперь мы знаем, что это был один из представителей типа погонофор.
Вторая находка была сделана почти 20 лет спустя, в 1933 году, совет-
ским зоологом П. В. Ушаковым в Охотском море. В трале, поднятом с глу-
бины 3500 метров, оказалось несколько длинных черновато-бурых трубок,
содержащих животных с пучком щупалец на переднем конце. Ушаков наз-
вал их «ламеллисабелла закси» и отнес к многощетинковым червям —
классу, уже давно и хорошо известному, объединяющему множество ви-
дов, широко распространенных во всех морях.
Однако в 1937 году шведский зоолог К. Э. Иогансон, исследовав ламел -
лисабеллу на разрезах, установил, что это животное ничего общего с
многощетинковыми червями не имеет, и выделил его в новый класс, ко-
торый предложил называть погонофорами, что значит «несущие бороду».
Таким образом, в системе животного мира к семи десяткам классов
прибавился еще один, в который входил один-единственный вид. Природа
этого класса оставалась темной, а родственные связи и происхождение
совершенно неясными.
С 1949 года начался новый период изучения погонофор. В этом году
начал свою работу в морях Дальнего Востока знаменитый «Витязь» —
флагман советского исследовательского флота, первоклассное экспеди-
ционное судно Академии наук СССР. Первые же зоологические сборы
«Витязя», сделанные на больших глубинах в Охотском, Беринговом морях
и в Курило-Камчатской глубоководной впадине, содержали множество
различных погонофор. За 12 лет почти непрерывной экспедиционной ра-
боты «Витязь» совершил более 30 рейсов, исследовал Тихий и Индийский
океаны и собрал обильный, совершенно уникальный материал по погоно-
форам. Эти животные, против всяких ожиданий, оказались весьма широко
распространенными во всех океанах и морях. Новый материал, исследован-
ный автором этих строк, дал возможность открыть более 60 видов новых
погонофор, построить их классификацию, детально изучить строение мно-
гих родов и видов, исследовать эмбриональное развитие погонофор и сде-
лать наблюдения над образом жизни и географическим распространением.
Погонофоры живут, как правило, на глубине от 2 до 10 километров;
лишь некоторые виды обитают на мелководье, вблизи берегов.
Погонофоры ведут почти неподвижный образ жизни. Их длинное тело
заключено в цилиндрическую защитную трубку, которую они «строят»
сами. На этих длинных твердых трубках нередко поселяются различные
сидячие морские животные — мшанки, усоногие, рачки, мелкие актинии
и стебельчатые морские лилии, причем характер расположения этих жи-
вотных показывает, что значительная часть трубки поднимается более
или менее вертикально над поверхностью грунта, тогда как нижняя часть
глубоко погружена в ил.
Можно уверенно утверждать, что погонофоры не способны- покидать
свою трубку, так как не приспособлены к перемещению на открытых
пространствах. Однако внутри трубки они могут быстро передвигаться,
то высовывая передний конец со щупальцами из трубки, то, в случае
тревоги, прячась глубоко внутрь.
Внешний вид животных весьма своеобразен. Тело их очень вытянуто в
длину — нитевидно или шнуровидно. Оно состоит из трех отделов: срав-
172
ЭТА-МЕЗОН
На заседании Американ-
ского физического об-
щества в Вашингтоне бы-
ло сделано сообщение об
открытии эта-мезона. Вре-
мя существования эта-
мезона очень мало — ча-
стицу можно обнаружи-
вать лишь посредством
наблюдения продуктов ее
распада.
Новая частица, как пола-
гают, даст возможность
глубже познать строение
и свойства атомного ядра.
Эта-мезон играет также
важную роль в структуре
протонов и нейтронов —
основных частей атомно-
го ядра.
Группа физиков во главе
с доктором Певзнером
(университет Джона Гоп-
кинса, Балтимор, штат
Мэриленд) в сотрудни-
честве с группой физиков
Северо-Западного универ-
ситета, руководимой док-
нительно коротких переднего и среднего и необычайно длинного заднего.
Длина тела у разных видов колеблется от 4—5 сантиметров до 36, а длина
трубки — от 10 до 150 сантиметров. На переднем конце тела находится
венчик щупалец, длинный, как борода Черномора. Число их в некоторых
случаях достигает 200—250. На длинном туловищном отделе находятся
многочисленные сосочки — органы передвижения внутри трубки.
Внутреннее строение погонофор довольно сложно. В стенках тела силь-
но развиты мускульные слои, особенно продольные мышцы. В полости
тела лежит кровеносная система и половые органы. Нервная система,
состоящая главным образом из мозга и продольного спинного ствола,
очень проста. Развитых органов чувств нет. Кровеносные сосуды содержа?
красную кровь, имеется мускулистое сердце. Погонофоры раздельно-
полы, но по внешнему виду самцы почти не отличаются от самок.
Однако самой замечательной чертой в строении погонофор является
полное отсутствие кишечника. Нет также ни рта, ни заднепроходного от-
верстия. Во время эмбрионального развития, правда, образуется зачаток
кишки, но позднее он полностью исчезает. Таким образом, погонофоры —
совершенно исключительный пример сложных многоклеточных животных,
полностью лишенных пищеварительной системы. Несомненно, предки их
имели нормальный кишечник, который позднее исчез. Подобные случаи
вторичной утраты кишечника нам известны, но все они встречаются
только у паразитов, живущих внутри тела других животных и окружен-
ных готовыми питательными веществами. Так, например, отсутствуют
кишка и рот у ленточных червей и у так называемых скребней — широко
распространенных паразитов позвоночных животных, а также у некото-
рых сильно упрощенных вследствие паразитизма брюхоногих моллюсков,
обитающих в теле иглокожих.
Как же питаются погонофоры, эти странные, неподвижно сидящие
в своих трубках обитатели морскогодна, полностью лишенные пищевари-
тельной системы? Ответ на этот вопрос дало детальное изучение строения
погонофор, в частности устройства их щупалец.
Оказывается, щупальца, прилегая друг к другу или даже спаиваясь,
образуют особое межщупальцевое пространство. Так, например, у ламел-
лисабеллы они образуют полый цилиндр.
Каждое щупальце несет на внутренней своей стороне, обращенной в
межщупальцевое пространство, ряды ворсинок—длинных и чрезвычайно
тонких выростов. Каждая ворсинка пронизана двумя тончайшими парал-
лельными, соединяющимися у вершины ворсинки кровеносными сосуди-
ками, которые сообщаются с сосудами самого щупальца.
Одна из функций щупалец, несомненно, дыхательная. Но, очевидно,
они также служат и для собирания пищи, ее переваривания и всасывания
продуктов пищеварения. Вода входит между верхними концами щупалец
и выходит между их основаниями. Взвешенные в воде микроскопические
организмы застревают в густой сети ворсинок, которые, таким образом,
играют роль фильтра. В межщупальцевое пространство выделяются пи-
щеварительные ферменты, которые и переваривают пищу. Питательные
вещества всасываются ворсинками и поступают в кровь их сосудов,
откуда с током крови попадают в главные сосуды кровеносной системы
и разносятся по всему телу. Возможно, фильтрация воды и переваривание
пищи происходят не одновременно: сперва накапливается некоторый
запас пищи, потом животное переваривает ее, втянув крону щупалец
в трубку.
174
Строение и эмбриональное развитие погонофор настолько своеобраз-
ны, что самое правильное— считать эту группу особым типом. В настоящее
время зоологи в зависимости от их взглядов насчитывают в животном мире
12 или 13 типов. Отдельные типы представляют собой, например, простей-
шие, или одноклеточные, кишечнополостные, моллюски, членистоногие,
хордовые и др. Новый тип — погонофоры — оказывается в соседстве с
пол у хордовыми, иглокожими (морские звезды, морские ежи) и хор-
довыми (ланцетник, оболочники, позвоночные). Все эти типы относятся
к одной большой ветви родословного дерева животных и объединяются
под названием вторичноротых.
Одна из древних характерных особенностей вторичноротых в том, что
их тело состоит из трех отделов: переднего, среднего и заднего, называе-
мого также туловищным. Характерно и соответствующее подразделение
полости тела на три участка. Среди современных вторичноротых такое
строение свойственно только личинкам иглокожих и полухордовых,
а во взрослом состоянии — лишь полухордовым и погонофорам. Хордовые
и взрослые иглокожие резко отклоняются от этого плана строения.
Иглокожие в процессе эволюции перешли к сидячему, прикрепленному
образу жизни и претерпели очень сложные перестройки всей организа-
ции. В конце концов они приобрели пятилучевую симметрию и выработали
свой собственный, ни с чем не сравнимый план строения.
Хордовые тоже пошли по своему, особому пути эволюции. Они приобре-
ли жаберные щели и опорную спинную струну (хорду), которая при даль-
нейшей эволюции заменилась позвоночником. Нервная система их разви-
валась в форме спинной нервной трубки (спинного мозга), передний конец
которой впоследствии образовал головной мозг. Но, кроме того, хордо-
вые приобрели еще одну чрезвычайно характерную особенность —не-
которые их органы многократно повторяются вдоль тела. Это явление зо-
ологи называют метамерией. Метамерное расположение у хордовых име-
ют жаберные щели, участки мускулатуры, почечные трубочки, нервы,
отходящие от спинного мозга, и другие органы. Откуда появилась эта
повторность органов, каким образом она развилась в процессе эволюции—
этот вопрос оставался еще очень неясным.
Оказывается, у погонофор некоторые органы тоже повторяются вдоль
длинного туловища. Однако эта метамерия находится у них в зачаточ-
ном состоянии, благодаря чему удается проследить ее возникновение
и развитие. Многочисленные сосочки, служащие для передвижения в труб-
ке, и заходящие в них участки полости тела у одних видов погонофор рас-
сеяны в беспорядке. У других видов в их расположении замечается уже
более или менее правильная метамерия. Естественно думать, что сходным
образом появилась некогда метамерия и у хордовых.
Интересно, что погонофоры сохранили еще и некоторые другие первич-
ные черты, например, в строении нервной и половой систем.
В общем можно сказать, что изучение нового типа животных — пого-
нофор — позволило зоологам глубже заглянуть в тайны происхождения
вторичноротых и позвоночных.
Таким образом, в современной зоологии еще могут быть сделаны и де-
лаются удивительные открытия. Одна из причин этого заключается в
быстром развитии техники исследований и в широком размахе экспеди-
ционных работ. Особенно большие возможности в этом отношении откры-
ты в Советском Союзе, где они с каждым годом еще больше расширяются.
От зоологии и в дальнейшем можно ждать новых интересных достижений.
тором Мартином Блоком,
обнаружила специфиче-
ское явление, вызванное
новой частицей. Оно, как
можно было судить по сле-
дам, образуемым в пу-
зырьковой камере, проис-
ходило с участием трех
пи-мезонов.
Исследователи проанали-
зировали 35 тыс. фотогра-
фий таких следов. На не-
скольких дюжинах фото-
графий были найдены
свидетельства того, что
три пи-мезона образова-
лись из нестабильной ча-
стицы, масса которой в
1000 раз больше массы
электрона.
Кроме распада на два за-
ряженных пи-мезона и
один нейтральный пи-ме-
зон, эта-мезон, видимо,
распадается и на другие
частицы, не несущие
электрического заряда.
Существование эта-мезо-
на было подтверждено
группой физиков Кали-
форнийского университета
при наблюдении других
ядерных реакций.
В 1963 году исполняется 100 лет со дня первого издания всемирно изве-
стной «Жизни животных» Брэма. Каждое из многочисленных новых изда-
ний этой книги появляется с переработками, хотя и следующими духу
оригинала. И если сопоставить этих сегодняшних «Брэмов» и оригинал,
сразу бросится в глаза, насколько по-другому видит поведение животных
наука сегодняшнего дня по сравнению с наукой наших дедов.
В старых изданиях Брэма еще многое можно прочитать о добродушии,
хитрости, коварстве и других «чертах характера» животных. Можно най-
ти трогательные истории о примерах материнской любви. Наука нашего
времени к таким вопросам подходит экспериментально.
Вот один пример из исследований немецкого ученого Лоренца. Индейка
как птица — животное с развитой нервной системой и сложным поведе-
нием. «Заботливая птица-мать», как писал в свое время Брэм, бережно
охраняет своих птенцов. Но что вызывает такое поведение? Вид птенцов?
Сделали во всем похожее на индюшонка чучело и положили его рядом с
индейкой. Она свирепо на него напала. Тогда через спрятанный внутри
чучела репродуктор зазвучал писк птенца. Индейка сразу изменила свое
поведение и теперь, действительно, стала обходиться с чучелом как мать.
Значит, поведение индейки определил не вид «птенца», а его голос.
После этого к индейке положили чучело ласки, вид которой побудил
птицу к злобному нападению. Опять через спрятанный репродуктор подали
писк птенца. И снова поведение индейки изменилось: из разъяренной фу-
рии она превратилась в любящую мать — по отношению к своему злей-
шему врагу ласке! Но как только писк прекращался, индейка снова сви-
репо нападала на чучело.
В этих опытах индейка ведет себя совершенно механически. Ее поведе-
ние зависит только от раздражения. Если на нее действуют одновременно
противоположные раздражения, то поведение ее определяется более силь-
ным. Какое из них окажется сильнее по сравнению с другими, в каждом
случае зависит отчасти от наследственности, отчасти от состояния орга-
низма в данный момент, включая и накопленный индивидуальный опыт.
Во времена Брэма поведение животных объясняли исходя из поведения
человека. Наука же сегодняшних дней исследуетте условия, которые зако-
номерно вызывают жизнедеятельность, соответствующую строению от-
дельных видов. И ответ, который даст организм животного на раздра-
жение, зависит от работы его нервной системы.
Исследование взаимоотношений между поведением и нервной системой
животных стало в последнее время целой новой отраслью науки. С по-
мощью электрического раздражения мозга исследователи влияют на поведе-
ние животного. В мозг животного вводят тонкие иглообразные электроды,
закрепляя их в черепе с помощью зубного цемента. Расположение их обес-
печивается с помощью точной прицелочной аппаратуры. Таким образом,
становится возможным электрическое раздражение очень тонко определен-
ных участков мозга. Бывает, что в черепе кошки находится одновременно
до сорока электродов, и это ни в малейшей степени не влияет на состояние
ее организма. Электродами можно управлять на расстоянии через тонкие
провода или через радиопередатчик, более современными методами.
Чтобы дать представление о возможностях этих экспериментов, опишем
один опыт американского психолога Н. Э. Миллера над крысами. Эти кры-
сы были обучены так, что, нажимая на клавишу, получали воду, а отво-
ряя дверцу — пищу. Крыса отодвигает дверцу и ест, а через некоторое
177 время, кончив еду, подходит к клавише, чтобы напиться.
Каре! АКОШ
Думают ли
животные?
При обучении животного вид дверцы является пищевым раздражителем,
а вид клавиши — питьевым. Оба раздражителя являются отправной точ-
кой цепного рефлекса, который заканчивается принятием пищи или пить-
ем. Во всех случаях осуществляется та цепь рефлексов, раздражение кото-
рой сильнее. А это, в свою очередь, определяется состоянием организма
животного и его нервной системы. Сила раздражения в каждый данный
момент называется мотивацией.
В нашем Случае поведение крысы первоначально определено мотивацией
принятия пищи. Соответственно с этим, сначала ее действия вызываются
рефлекторной цепью, ведущей к принятию пищи. Но как только голод
утолен, эта мотивация становится слабее питьевой, и поведение животного
в дальнейшем определяется рефлекторной цепью, ведущей к питью. И в
приведенном выше примере с индейкой мы видели эту борьбу двух моти-
ваций, соответствующих зрительному и слуховому раздражениям.
Итак, крыса Миллера, поев, направляется к поилке. Она подходит к
клавише и нажимает ее. И в этот момент исследователь включает ток в
электрод, введенный в определенный участок мозга (гипоталамус). Крыса
оставляет клавишу, возвращается к дверце, толкает ее и снова начинает
есть. Под действием раздражения первая мотивация поборола вторую.
Такие опыты, безусловно, приближают нас к познанию истоков поведе-
ния животных. Насколько же по-иному заставляют они видеть это пове-
дение, чем представлял себе Брэм и большинство его современников!
На самом деле такой взгляд не новый. Новым является только все боль-
шее его распространение. В действительности перед нами учение о реф-
лексах, то есть о том, что при данных условиях организм дает определен-
ный ответ на определенное раздражение. То учение, которое начинается
еще с Декарта и достигает своей вершины в трудах И. П. Павлова.
Декарт уподоблял животных в своем поведении машинам. В связи с
этим много говорили и говорят, что Декарт считал организм вообще маши-
ной. На самом деле он на языке своей эпохи высказывал мысль, что как
в работе машины, так и в поведении животных выявляются лишь мате-
риалистические закономерности. Говоря же сегодняшним языком, пове-
дение животных предопределяет не какая-то жизненная сила, дух, а
особая группировка законов (химических, электрических и так далее),
которые можно обнаружить в природе и которые действуют и на неорга-
нические вещества.
Итак, если мы захотим найти разгадку поведения какого-либо живот-
ного, мы не должны представлять это поведение с человеческой точки зре-
ния, становясь, так сказать, на место животного. Невозможно писать, на-
пример, о том, как собака представляет себе окружающий мир или что
она думает о нем. Мы должны исследовать материальную природу раздра-
жений и реакции на них животного организма. Эго и есть путь, который
впервые наметил Декарт.
МЕХАНИЧНОСТЬ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ
Когда мы называем поведение животных механическим и сравниваем
животное с машиной, то, естественно, это не значит, что мы представляем
их себе как механические конструкции, которые действуют в соответ-
ствии с законами механики. В живых организмах существуют, конечно,
механически устроенные органы, к работе которых применимы законы
механики. Но механическими процессами далеко не исчерпываются ма-
териальные явления в живых организмах. 178
На обыденном языке «механическим» называют такое действие, которое
неизменным образом происходит в любых, даже измененных условиях,
что приводит к ошибочным результатам. Но такое действие не является и
обязательным признаком машин, если они представляют собой системы
автоматического регулирования.
Уже такое простое устройство, как аппарат для ограничения температу-
ры в холодильнике, не является «механическим». Когда температур а холо-
дильника достигает нужного уровня, охлаждение приостанавливается.
«Механическим» это устройство можно было бы назвать в том случае, если
бы для прекращения охлаждения требовалось вмешательство человека.
Что же сказать о таких машинах, которые умеют не только играть в
шахматы, но и запоминать допущенные ошибки и не повторять их больше,
то есть о таких машинах, которые учатся на приобретенном ими опыте!
Создавая машины, мы, конечно, стоим еще очень далеко от возможности
построения таких сложных саморегулирующихся устройств, какими яв-
ляются животные организмы. Но для этого нет принципиальных препят-
ствий. Современное исследование поведения животных все яснее обнару-
живает, что, помимо материального мира и его действительных закономер-
ностей, нет других факторов, которые выявлялись бы в строении и пове-
дении животных организмов.
Наши машины под влиянием воздействий, которые они воспринимают,
изменяют свою работу в соответствии со своей конструкцией. Точно так
же и поведение животных, согласно с их строением, определяется воздей-
ствием раздражений окружающей среды. Это — основное положение уче-
ния о рефлекторном поведении животных. И нет в сегодняшней психоло-
гии учения, которое подвергалось бы большим нападкам.
В большинстве случаев ставится вопрос о целесообразности. Если в по-
ведении животных можно наблюдать механическую зависимость от среды,
то как это можно согласовать с целесообразностью их поведения? Создан-
ные человеком машины работают целесообразно только потому, что, про-
ектируя их, мы регулировали их действия именно с точки зрения целесо-
образности. Как же обстоит дело с животными? Либо мы должны принять,
что животные по-человечески, а не как машины, осознают свое положение
и совершают свои последующие целесообразные шаги свободно,— тогда
мы снова возвращаемся к Брэму и его «очеловечению» животных. Либо
же остается представить животных машинообразными созданиями, но
тогда нужно предположить и создателя, заложившего в них эту целесо-
образность. Это давнишний спор, и ответ на него дал еще Дарвин.
Целесообразность поведения животных — не что иное, как приспособ-
ление к изменению окружающих условий. Она является историческим
продуктом. Среди потомков выживают те, поведение которых лучше всего
приспособлено к окружающей среде. И они же будут иметь самое много-
численное потомство. Целесообразность поведения животного, такая
удивительная на первый взгляд, является результатом непрерывного
естественного отбора в течение сотен миллионов лет. В сложных условиях
живой и неживой среды постоянный естественный отбор сохранил наи-
более гибкие и приспособленные формы.
‘ Только приняв во внимание воздействие естественного отбора, совер-
шающегося со строгой закономерностью, можно понять, почему в строении
живых организмов и — что самое важное для нас — в их поведении про-
является целесообразность. Благодаря этому сразу исчезает весь ее сек-:
179 рет. Подчиняясь объективным законам материального мира, эта целесо-
образность ничем по существу не отличается от той «целесообразности»,
с которой миллиарды молекул жидкости вследствие воздействующих на
них физических сил в совокупности принимают, например, форму стакана.
Поведение животных в течение сотен миллионов лет биологического раз-
вития видов становилось все более целесообразным по отношению к среде.
В особых условиях эксперимента это проявляется как «механичность».
РЕФЛЕКС и МЫШЛЕНИЕ
Говоря о человеческом мышлении, мы обычно имеем в виду в первую
очередь мышление сознательное, в понятиях, выражаемое словами. За-
конами такого мышления занимается логика. И наши знания о таком
мышлении не могут быть просто распространены на мышление и пове-
дение животных.
Мы можем узнать, что возникает в сознании нашего собрата человека
постольку, поскольку он сообщает нам об этом. Животное же не способно
ничего выразить при помощи языка.
Но разве в мышлении человека существует единственно только языко-
вая форма? Когда элейский философ Зенон развивал свои известные поло-
жения о противоречивости движения (апории), мудрец Диоген возразил
ему якобы следующим образом. Он вылез из своей бочки и демонстратив-
но стал прохаживаться перед Зеноном, опровергая без всяких слов его
утверждение, что движения не существует.
Зенон, конечно, приводил свои доводы, и доказательство Диогена их не
могло опровергнуть. Но нужно ли подчеркивать, что Диоген выразил свою
мысль лишь с помощью ходьбы, без всяких слов? По действиям человека
можно догадаться и о его мыслях. Почему бы не применить этот метод к
мышлению животных? Именно к мышлению, а не к сознанию?
Начнем с вопроса о самом понятии. Понятие развивается от частного к
общему, от конкретного к абстрактному. Общим и абстрактным, например,
является геометрическое понятие треугольника. В действительности есть
предметы, напоминающие треугольник, имеющие форму треугольника. Но 180
треугольник как таковой — обобщение треугольников самых различных
величин и форм — существует только как понятие, созданное человеком.
Путем дрессировки можно достичь того, что такие животные, как рыбы,
стоящие на сравнительно низком уровне развития, смогут отличить треу-
гольники от четырехугольников. Но если треугольник повернуть непри-
вычным образом,то его неспособны «узнать» не только рыбы, но и такие
более развитые позвоночные, как крысы и голуби. Зато этому можно обу-
чить уже обезьян и даже одного из беспозвоночных — осьминога.
Павлов проследил, что происходит в нервной системе животных при
возникновении условных связей.
Раздражители, которые не вызывают унаследованного безусловного
рефлекса, могут, однако, вызвать рефлекс ориентации, который после
нескольких повторений исчезает. Но если такой раздражитель почти сов-
падает с другим, вызывающим безусловный рефлекс, то после нескольких
повторений он уже сам будет вызывать те же действия, что и вызывающий
безусловный рефлекс. Образуется условный рефлекс, и безразличный до
тех пор раздражитель среды получает важное значение.
Уже в этом выявляется обобщение. Организм через свои рецепторы под-
вергается каждую минуту множеству раздражений. Но из них только те
могут вызвать условный рефлекс, которые похожи на определенные более
ранние раздражения. А схожесть — это уже обобщение, классификация
теперешних раздражений на основе опыта в прошлом.
Например, если кормлению сопутствует звонок, то сначала выделение
слюны вызывает звонок любой высоты. Но позже условный рефлекс вызы-
вается звонком только такой высоты, который всегда закрепляется кор-
млением, а другие звонки рефлекса не вызывают.
Значит, из группы вообще безразличных раздражителей объединение
условного рефлекса с безусловным, закрепление условного рефлекса вы-
деляет группу действенных раздражителей; потом внутри этой группы
выделяются те раздражители, которые и в дальнейшем остаются действен-
ными. Им противопоставляются другие, которые в дальнейшем попадают
181
под торможение. Оба процесса — обобщение и в то же время анализ.
Логическое выражение взаимосвязи между частным и общим может при-
нять здесь такую форму. Звук, который слышен сейчас (общее),— звук
колокольчика (частное). Звуку колокольчика (общее) сопутствует кормле-
ние; но не всякому звуку, а только звуку маленького колокольчика (част-
ное). Вывод: это — звук маленького колокольчика, а то — других.
Можно достичь того, чтобы это выделение отдельных факторов среды
дошло до абстракции и раздражителем условного рефлекса служил треу-
гольник. Более того, можно сделать раздражителем даже общие признаки
треугольника, и тогда животные отвечают условным рефлексом на все
треугольники, какой бы величины, формы и какого бы цвета они ни были.
Но четырехугольники в этом случае рефлекса не вызовут.
И в этом проявляется уже не только отношение частного и общего, но и
отношение анализа и синтеза: группировка раздражений, выделенных из
множества раздражений с определенной точки зрения.
Все это выражается, конечно, только в поведении животных.
Нервная система способна закрепить постоянные соотношения, пропор-
ции между меняющимися компонентами. Некоторые певчие птицы могут
повторять заученные мелодии в разных тональностях. Охотничьих собак
учат различать отдельные виды животных, чтобы они могли «сообщить»
о том, к какому типу относится увиденный или учуянный ими зверь.
При этом, очевидно, используются способности, присущие животным.
Отношение частного и общего, анализа и синтеза — эти специфические
формы человеческого мышления, которым мы обязаны нашими понятиями
и суждениями, можно найти и у животных, наблюдая их поведение. Эти
способности закономерно развило приспособление к окружающей среде.
Исходя из всего этого, можно сказать, что животные думают, но только
в первой сигнальной системе. Специфически человеческое мышление
происходит во второй сигнальной системе.
И тут возникает вопрос: что играет главную роль в логическом поведе-
нии животных, в их мышлении — наследственность или жизненный опыт?
Жизненный опыт путем условных рефлексов и торможений создает ог-
ромную систему, в которую включаются унаследованные рефлексы. Жи-
вотное приспосабливается к окружающей среде тем более гибко, чем более
развит его мозг. Мозг и нервную систему вообще животное наследует, и
этим наследуется та основа, на которой строится вследствие приобретен-
ного жизненного опыта поведение. Унаследована, значит, и способность к
обучению, а значит, и способность к обобщению, анализу и синтезу. Что
произойдет в поведении животного, имеющего такие способности, то есть
чему оно научится, зависит уже от его опыта. Следовательно, обучае-
мость — вопрос наследственности, а обучение — вопрос опыта.
МЫШЛЕНИЕ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ
Человек—самое обучаемое млекопитающее. Это означает, что личный
опыт для него приобретает неизмеримо большую действенность, чем
для животных.
Деятельность птицы при постройке гнезда — не один большой реф-
лекс, а целая цепь их. Эта цепь рефлексов состоит из сравнительно прос-
тых действий, каждое из которых вызывается своим раздражителем. Этим
раздражителем может быть результат предыдущего рефлекса. Иногда же
это — воздействие благоприятных условий, созданных предыдущим реф-
лексом в нервной системе.
182
Уже Павлов подчеркивал, что эффективность отдельных раздражителей
может изменяться под влиянием предшествовавших воздействий. Связан-
ные внутри рефлекторной цепи, идущие друг за другом рефлексы вызыва-
ют благоприятные условия для следующего по очереди рефлекса.
Вот как, например, строит свое гнездо длиннохвостая синица.
Самым первым раздражителем служит вид местности, пригодной для
жилья. После этого начинаются поиски, оканчивающиеся выбором под-
ходящего для гнезда места (/ а). Вид этого места служит раздражителем
для собирания мха. Это второй шаг (/ б). Следующий шаг вызывается ви-
дом мха, а заканчивается размещением мха на месте будущего гнезда (/в).
/би 1 в чередуются, пока размеры собранной кучки мха, действуя, как
новый раздражитель, не заставят птицу искать и собирать уже не мох, а
паутину (2 а). Собранную паутину синица кладет на мох и размазывает
по нему (26). Потом снова собирает паутину и распрямляет ее нити на мхе
(2 в). 2 а, 2 6, 2 в несколько раз чередуются, потом опять следуют /би
/ в, пока не будет готова основа гнезда.
Во всем этом процессе сказывается особая система, которая обеспечи-
вает порядок отдельных безусловных рефлексов, а если нужно, и их пов-
торение. Кто знаком с программированием современных электронных вы-
числительных машин, тот с удивлением убедится, что цепь рефлексов длин-
нохвостой синицы очень похожа на составленную шаг за шагом програм-
му такой машины. Программа машины обеспечивает порядок следования
отдельных шагов. И птица как будто следует такой же программе.
Это показывает, в какой степени принципы работы электронной вычис-
лительной машины могут быть применены для описания поведения живот-
ных со сложной нервной системой.
В такой цепи рефлексов, как у длиннохвостой синицы, отдельные реф-
лексы могут быть связаны по-разному. Бывает, что один автоматически
вызывает следующий. У человека можно встретиться с такой цепью реф-
лексов, например, в глотательных движениях.
Однако может быть и так, что следующий по цепи рефлекс начнется
только при появлении раздражителя из окружающей среды. Например,
клещ вползает на дерево и повисает на ветке. Упадет он только тогда,
когда учует запах проходящего под ним млекопитающего. Но этот, сле-
дующий по очереди, рефлекс может не проявиться годами.
Эго безусловный рефлекс, который клещ получает «по наследству!. Бы-
вает и так, что-в одном или многих местах цепи возникают условные реф-
лексы. Этот процесс можно было наблюдать при постройке черными мухо-
ловками гнезд в московских парках. Их гнезда почти полностью состояли
из выброшенных билетов городского транспорта.
Чем больше в цепь рефлексов включено факторов внешней среды, кото-
рые только в процессе жизненного опыта становятся раздражениями и на-
чинают вызывать рефлексы, тем более гибко приспосабливается поведение
животного к среде. Оно становится все более разнообразным, и живот-
ное может выполнять действия все более сложными, обходными путями.
Заметим, что нет ни одного вида в животном мире, который по сложности
и разнообразию поведения мог бы соперничать с человеком. Нигде
условный рефлекс не играет такой роли, как у человека. От этого и зави-
сит чрезвычайно большая его обучаемость.
Сюда же относится еще одно особое преимущество нервной системы че-
ловека над нервной системой млекопитающих. Это — способность владеть
звуками.
183
Итак, с биологической точки зрения, не особенно удивительно, что на-
столько обучаемое млекопитающее, как человек, может быть обучено и
владению звуками. Эта биологическая возможность Алла использована
человеком в силу необходимости. Весьма скудно снабженный от природы
защитными средствами, человек мог остаться в живых только при условии
коллективной жизни. А главной гарантией и средством этого сотрудни-
чества являлась система модулирования звуковых сигналов.
Основу нашим качествам дают те биологические свойства, которые мо-
гут быть найдены и среди животных. Но всеми успехами, которые чело-
век, как вид, достиг на пути эволюции, он обязан прежде всего трем своим
особенностям: обучаемости, которая обусловлена высоким уровнем раз-
вития нервной системы; передним конечностям, свободным для употребле-
ния орудий труда, и, наконец, способности издавать модулированные зву-
ки, которые являлись средством сотрудничества.
. А мышление? Основы его не возникли каким-то чудом, без всяких био-
логических предпосылок. Оно является продуктом эволюции, как и весь
наш организм. Наше поведение так же закономерно, как и поведение жи-
вотных, то есть мы и сами действуем в соответствии с рефлексами, на осно-
ве законов, действительных для всего материального мира.
Учение о рефлексах сохраняет свою силу и для человека, и отсюда сле-
дует, что человек в определенном смысле тоже подобен машине. Павлов,
действительно, высказывал такое мнение: «Человек есть, конечно, система
(грубее говоря, машина), как и всякая другая в природе, подчиняющаяся
неизбежным и единым для всей природы законам; но система, в горизонте
нашего современного научного видения единственная по высочайшему
саморегулировании»1.
СОЗНАТЕЛЬНОЕ МЫШЛЕНИЕ
Мы видели, как можно найти основные формы человеческого поведения
в животном мире, как появляется в ходе биологического развития язык.
Язык, образовавшийся в процессе общественно-исторического развития,
создает у индивидуума путем обучения речь. Человек отвечает на дей-
ствующие на него раздражения рефлексом, который заключается не толь-
ко в действии, но и в речи. Действие — это сотрудничество человека с его
собратьями, а с помощью речи он обеспечивает для себя это сотрудничест-
во. Как действие, так и речь совершаются посредством движения мышц и
протекают как рефлекс. Для слушающего речь является таким же раздра-
жителем условного рефлекса, как и любой другой раздражитель. Но если
раздражители условных рефлексов в животном мире служат сигналом в
своем естественном проявлении, то в речи эти сигналы проявляются во
вторичной, языковой форме. У человека, в противоположность живот-
ным, не одна, а две сигнальные системы на те же самые раздражения.
А теперь, говоря об известных уже нам двух сигнальных системах, бу-
дем иметь в виду, что самая важная сторона деятельности мозга — это
сопоставление информаций, нервных возбуждений, приходящих через
рецепторы.
Мозг сопоставляет информацию, которая поступает через первую и
вторую сигнальные системы. Так происходит и тогда, когда возбуждения
идут только из первой сигнальной системы, поскольку каждый человек
1 И. П. Павлов. Ответ физиолога психологам. Поли. собр. соч.,М. — Л., Изд-во
АН СССР, 1951, стр. 187. 184
постоянно сопровождает их словами, хотя и не произносит их вслух,—
внутренней речью.
Возбуждения первой сигнальной системы все время вызывают соответ*
ствующие процессы во второй сигнальной системе, и действие этих систем,
столь различных по форме, но совпадающих по содержанию, проецируется
друг на друга. Речь тоже вызывает возбуждение в первой сигнальной си*
стеме. Из противопоставления друг другу возбуждений, исходящих от
первой и от второй сигнальных систем, возникает сознание. Так получают
языковую форму те влияющие на поведение рефлекторные процессы, на
основании которых можно заключить о мышлении. В человеческой нерв-
ной системе мышление проявляется в словах, в понятиях, то есть осоз-
нается.
Так же как действия и слова человека на практике могут не совпадать,
сознательная языковая форма мышления может отделиться от формы,
проявляющейся только в действии. Это вторичное явление создает види-
мость, будто сознательное мышление — единственная форма мышления.
Еще Декарт говорил, что только поведение животных машинообразно,
то есть детерминировано, определено законами природы, если правильно
понимать его слова. В то же время он утверждал, что именно это создает
пропасть между животным и человеком. Павлов не соглашался с таким
мнением, доказывая, что такая детерминированность распространяется
и на человека. Однако эту точку зрения даже теперь не все могут разде-
лять. Главная трудность в том, что ее признание требует коренного изме-
нения, полного переворота, нового взгляда в психологии. Переворота,
подобного той революции в астрономии, которая была произведена Копер-
ником с его гелиоцентрической системой. До Коперника астрономия ста-
вила в центр мира земного наблюдателя. Нет ничего естественнее этого:
ведь человек смотрит на небо с Земли. И тем не менее всем своим разви-
тием астрономия была обязана тому перевороту, который Землю, как
центр мироздания, заменил Солнцем.
В психологии вплоть до сегодняшнего дня основным методом является
сознательное субъективное самонаблюдение индивидуума. Стихийным
образом выводы из этого индивидуального самонаблюдения распростра-
няют на данные, полученные из самонаблюдения других людей. Было вре-
мя, когда их распространяли и на животных, растения и даже на неживые
предметы. Декарт эту субъективную точку зрения заменил объективным
наблюдением поведения животных, исследованием неизбежного действия
объективных материальных факторов.
В повороте психологии к естественным наукам большую роль сыграл и
Дарвин. В своей работе «Выражение чувств у животного и человека» он
подчеркивает, что не только строение, но и поведение животных разви-
лось в процессе необходимого приспосабливания к материальным усло-
виям. Мимические движения являются остатками древних форм деятель-
ности, которым приспособление придало измененное значение. И чело-
век на своем поведении, на мимике и мимических движениях, а следова-
тельно, и на психике, носит отпечаток того развития, в процессе которого
возник его вид. Итак, Дарвина не остановила пропасть, которую Декарт
видел между животными и человеком.
Но только Павлов распространил на психологию действие законов фи-
зиологии и этим привлек ее в круг естественных наук. По этому пути и
движется, хотя часто не вполне сознательно, современное исследование
физиологии нервной системы и поведения животных.
Рудольф ДАБЕР
Окаменевшие
растения
Семенной папоротник из
верхнего карбона (возраст
около 300 миллионов лет).
Окаменевшие остатки растений, которые находят в осадочных породах,
были известны еще человеку каменного века. Примерно до конца XVIII
столетия их считали «противоестественными образованиями». Такие на-
ходки выставлялись только в минералогических музеях или на выстав-
ках диковинок в домах знатных и богатых людей.
Однако вот уже 150 лет окаменевшие растения играют большую роль в
изучении растительного и животного мира древних геологических эпох.
С начала XX века нет почти ни одного исследования угольных или неф-
тяных месторождений, которое не начиналось бы с подробного рассмот-
рения флоры и фауны окружающих пород. Палеонтологические «вехи
времени» позволяют геологам разделять породы по времени их образова-
ния и воссоздавать подчас сложную тектоническую мозаику.
Остатки животных и растительных организмов в природе сохраняются
по-разному. От животного даже в самых лучших условиях окаменения,
которые создаются далеко не всегда, остаются по большей части только
твердые части тела. От гигантских ящеров юрского и мелового периодов
сохранились только кости. Мы не знаем ни одного окаменевшего внутрен-
него органа этих животных и поэтому не имеем никакого представления
об их внутреннем строении, его особенностях и так далее. Об аммонитах—
древних моллюсках, спиральные раковины которых часто встречаются в
мезозойских отложениях, мы даже не знаем, сколько конечностей у них
было. Многие группы животных прошлых времен (например, черви) на-
всегда останутся неизвестными науке, потому что от них не сохранилось
никаких остатков.
Иначе обстоит дело с палеоботаникой. Растительная клетка отличается
от животной тем, что имеет прочную оболочку из крепко сплетенных свя-
зок гигантских молекул целлюлозы, которые часто бывают химически
очень устойчивыми. Кроме того, древесина, например, содержит еще
более стойкое вещество — лигнин, пробка — суберин. Благодаря это-
му во многих случаях клетки хорошо сохраняются, и ученые могут ос-
новательно изучить все органы растения, каким бы древним оно ни было.
Разумеется, сохраняются не все растения, и, конечно, растение по боль-
шей части не может сохраниться все целиком. Очень часто листья, ветви,
древесину и пыльцу или споры одного и того же растения находят в раз-
ных местах и изучают отдельно. В последние годы проведены особенно
большие работы по исследованию способности растительных остатков к
длительному сохранению. И не только любители, но даже ученые были
поражены тем, какие огромные возможности для изучения истории рас-
тений открываются перед палеоботаникой.
На помещенном здесь рисунке показан семенной папоротник, найден-
ный при разведочном бурении на антрацит в районе Доберлуг—Кирхайн,
в 100 километрах южнее Берлина. Это растение — важная для геологи-
ческих исследований «веха времени». Оно является руководящей формой
для нижнего карбона и здесь связано лишь с немногими горизонтами гли-
нистых сланцев, пластов антрацита, грауваков (песчаных осадочных пород)
и конгломератов, последовательно сменяющих друг друга в разрезе. Для
палеоботаники как науки было бы, кроме того, интересно узнать анато-
мию листьев и стеблей этого растения. К сожалению, с помощью химичес-
ких методов выделить растительную ткань нельзя, так как в антрацито-
вых залежах растительные остатки имеют слишком высокую степень уг-
лефикации (подробнее об этом см. ниже). Несмотря на это, спорангии ис-
копаемых папоротников (коробочки, в которых развиваются споры) и 186
Так, постепенно усложняясь
эволюционировала земная
жизнь.
листовые подушки плауновых все-таки сохранились, и все подробности
их клеточного строения видны в микроскоп даже при малом увеличении.
Более удобны для применения химических методов исследования рас-
тительные остатки, находимые в угольном бассейне Цвиккау-Эльсниц.
В них остался химически почти неизменным кутин — смесь воскообраз-
ных веществ, покрывавшая снаружи листья и стебли. С помощью маце-
рации —специальной обработки препарата различными веществами, в
том числе плавиковой кислотой,— можно выделить из породы спорангии
и сами споры, пригодные для микроскопического исследования. Споры и
клетки спорангия могут быть подвергнуты морфологическому и анатоми-
ческому исследованию, подобно современным растениям. Даже желтая
окраска кутина в этом случае хорошо сохраняется.
Большой теоретический интерес представляют первые наземные рас-
тения, которые начали заселять материки нашей планеты приблизитель-
но 300 миллионов лет назад. Все развитие жизни на суше стало возмож-
ным только благодаря этим растениям. Остатки их сохранились в значи-
тельном количестве лишь в немногих местах. Это, так сказать, ископаемые
гербарии. Один из таких естественных гербариев — нижнедевонские се-
рые песчаники с полуострова Гаспе в Канаде.
В 1959 году, во время IX Международного ботанического конгресса, в
котором принимала участие делегация ученых Германской Демократичес-
кой Республики, состоялась небольшая экскурсия на атлантическое по-
бережье полуострова Гаспе. Во время этой экскурсии наряду с уже изве-
187 стными образцами одной из групп таких первых растений — псилофи-
Углефицированные раститель-
ные остатки в породе, най-
денные в 1959 году в Канаде.
Споры древнейшего наземного
растения (увеличено в 600
раз).
Срез минерализованного корня
ископаемого древовидного па-
поротника третичного перио-
да (увеличено в 600 раз).
тов был найден неизвестный науке вид. Эта находка в том же году была ис-
следована автором. И в данном случае, выделив растительную ткань с по-
мощью мацерации, оказалось возможным изучить внутреннюю структуру
найденных остатков. На рисунке показан кусочек такого мохоподобного
растения, имеющего приблизительно 8 сантиметров в длину, с примитив-
ными спорангиями. Из спорангий можно химическим путем выделить чис-
тые споры, показанные на следующем рисунке.
Как мы уже говорили, сохранность ископаемых растительных остатков
во многом зависит от степени их углефикации. Углефикация — одна из
форм химического изменения органических веществ, при которой выде-
ляются богатые водородом соединения (прежде всего, метан), а остаются
очень разнообразные и сложные, богатые углеродом соединения. Скорость
углефикации разных растительных веществ различна. Целлюлоза, на-
пример, углефицируется уже на стадии образования бурых углей, а лиг-
нин (подобное древесине вещество клеточных стенок) и кутин сохраняют-
ся значительно дольше. Палеоботаники используют эти различия в угле-
фикации при препарировании, мацерации и, наконец, при подготовке
препаратов к микроскопическим исследованиям.
Во многих случаях растительные остатки не подвергаются углефика-
ции. Хорошо сохраняются минерализованные остатки. При этом моле-
кулы органических веществ заменяются молекулами неорганических,
анатомическая же структура растения полностью сохраняется. В
Карл-Мар ксштадте находится всемирно известная коллекция подоб-
ных остатков, возраст которых около 250 миллионов лет. От тогдашних
древовидных папоротников остались минерализованные стволы с корня-
ми, которые могут быть исследованы под микроскопом (см. нижний
рисунок). Клеточные структуры древесины хорошо сохранились, хотя в
них не осталось никакого органического вещества.
Нисколько образцов хорошо сохранившихся, интересных раститель-
ных остатков автор обработал в последние годы. Речь идет об остатках,
найденных при разведочном бурении на нефть в нижнемеловых слоях.
С помощью мацерации удалось выделить остатки листьев беннеттитов —
вымершего класса растений, существовавших в юрском и меловом перио-
дах. У них были цветы, сходные с цветами современных покрытосемян-
ных растений, которые, как известно, сейчас составляют основную мас-
су зеленого покрова суши. По остаткам беннеттитов можно определить от-
ложения, относящиеся к тому времени, когда покрытосемянные растения
только возникали.
Чтобы исследовать остатки беннеттитов, их нужно прежде всего найти.
Это по большей части дело геолога. Только после этого вступает в свои
права экспериментальное искусство палеоботаника. С помощью тончай-
ших инструментов образец очищают от породы. Потом его обрабатывают
плавиковой и соляной кислотами. Только после того, как образец пол-
ностью очищен от всех минеральных остатков, начинается мацерация.
Образцы кладут в маленький фарфоровый тигель и заливают азотной кис-
лотой, в которую добавляют бертолетову соль. При подогревании углефи-
цированное вещество разлагается. Почти мгновенно остаток окрашивается
в коричневый цвет. Тут нужно сразу же прекратить мацерацию, иначе
то, что осталось от растения, может быть разрушено. Осторожным про-
мыванием в нашатырном спирте продукты разложения удаляют и остается
кутикула — тонкая прозрачная пленка, покрывающая снаружи листья и
стебли растений и состоящая из кутина. С помощью тонких стеклянных 188
иголок хрупкий препарат переносится на предметное стекло. Можно ска-
зать, что подготовка такого препарата требует не меньшего искусства и
опыта, чем последующее его изучение.
На рисунке показан остаток беннеттита. Верхняя поверхность листа не
имеет устьиц. На нижней же поверхности устьица есть. Большое увели-
чение (см. следующий рисунок) позволяет обнаружить отдельные устьич-
ные аппараты. Эти анатомические подробности у древних ископаемых
форм изучены теперь значительно лучше, чем у многих современных
растений.
Когда осенью листья деревьев отмирают и падают на землю, то первыми
начинают гнить состоящие из нежных клеток внутренние их части. Однако
анатомическое исследование внутренней части осенних листьев очень
сложно.
А вот для листьев беннеттитов, имеющих возраст 13 миллионов лет,
такое исследование возможно.
Подготовленный с помощью мацерации препарат листьев беннеттита
позволяет явственно разглядеть даже внутреннее строение отдельных
клеток (см. рисунок внизу).
Огромные успехи достигнуты в последние годы в области изучения наи-
более примитивных водорослей — жгутиковых. Если еще несколько лет
назад ученые предполагали, что жгутиковые с их нежными клеточными
мембранами и жгутиками не могут сохраниться в течение столь длитель-
ного времени, то практика исследований скоро показала обратное.
Благодаря применению тонких методов мацерации удалось в конце кон-
цов найти остатки жгутиковых почти во всех отложениях, от докембрия
(Советский Союз) до четвертичного периода (Лаузитц). Они сохранились
со всеми деталями своей структуры, даже со жгутиками. Сейчас считает-
ся, что здесь сыграли роль особые химические превращения, которые и
обусловили такую удивительную сохранность этих остатков. Но изучение
всего этого комплекса вопросов еще не закончено.
Ископаемые растительные остатки далеко превосходят по своей сохран-
ности широко распространенные и хорошо известные остатки цветов, лис-
тиков и насекомых, находимые в янтаре. Больше того, органические вклю-
чения в янтарь не могут быть подвергнуты такому исчерпывающему ана-
томическому исследованию, как углефицированные остатки древних рас-
тений.
С этой точки зрения термин «окаменевшие» в палеоботанических ис-
следованиях очень часто имеет смысл «сохраненные». Именно это, без сом-
нения, отличает палеоботанику от палеозоологии, потому что у живот-
ных, как мы уже говорили, могут сохраняться таким образом только твер-
дые части тела.
Способность тончайших растительных тканей сохраняться дает палео-
ботанику ключ к исследованию истории развития растительного мира
Земли от докембрия до наших дней. «Белые пятна», имеющиеся в этой об-
ласти, объясняются лишь ограниченным количеством находок. Возмож-
ности же, которые открываются перед палеоботаническими исследования-
ми, огромны.
Их непосредственная практическая польза заключается в помощи
геологическим исследованиям. Но удивительные результаты, которых
палеоботаники постоянно достигают, представляют гораздо более широ-
кий интерес и вносят свой вклад в формирование мировоззрения совре-
менного человека.
Лист беннеттита из нижпе-
меловых слоев.
Нижняя сторона листа бен-
неттита при увеличении в
800 раз; видно устьице.
Поперечный срез листа бен-
неттита из слоев нижнего
мела (увеличено в 300 раз).
Уишра фрш ЛИББИ
Радиоуглерод —
атомные
часы
Эти «атомные часы» измеряют время в абсолютных величинах с большой
точностью. Принцип их действия заключается в том, что половина перво-
начального числа радиоактивных атомов, сколько бы их ни было, распа-
дается в строго определенное время, называемое периодом полураспада.
Так, для радиоактивного углерода (углерод-14) период полураспада со-
ставляет около 5600 лет. За это время распадается половина атомов. В
последующие 5600 лет распадается половина остатка. В результате через
11 200 лет остается только четверть первоначального количества. В по-
следующие 5600 лет наполовину распадается и эта четверть, и к концу
16 800 лет остается лишь одна восьмая. В принципе всегда остается ка-
кое-то количество радиоактивного углерода, однако практически для
отсчета времени радиоактивный углерод может быть использован только
в пределах около 50 000 лет.
В качестве «атомных часов» могут быть использованы и другие элементы
со следующими периодами полураспада: калий-40—1,25 миллиарда лет,
рубидий-87—50 миллиардов лет, уран-238—4,5 миллиарда лет, уран-235—
0,7 миллиарда лет и торий-232 — 14 миллиардов лет. Поскольку наша
планета существует около 5 миллиардов лет, можно утверждать, что
все эти радиоактивные элементы, за исключением радиоуглерода, об-
разовались одновременно с образованием нашей планеты, выделившись из
первоначальной смеси элементов.
В отличие от перечисленных радиоактивных элементов, углерод-14
имеет иное происхождение. Он образуется в результате воздействия на
вещество Земли и земной атмосферы космических лучей.
Вначале казалось довольно трудно обнаружить последствия этого взаи-
модействия, так как наши познания в ядерной физике высоких энергий
были совершенно недостаточны, а энергия космических лучей составляет
миллиарды электроновольт. Наши знания в этой области, между прочим,
недостаточны и сейчас. Поэтому почти невозможно точно описать взаимо-
действие первичных космических лучей, обладающих энергией во много
миллиардов электроновольт, с атомами воздушной оболочки Земли.
КАК ОБРАЗУЕТСЯ РАДИОАКТИВНЫЙ УГЛЕРОД?
В 1939 году, перед самой войной, профессор С. Корф (Нью-Йоркский
университет) и другие выяснили, что космические лучи уже при первых
столкновениях в верхних слоях атмосферы образуют вторичные нейтро-
ны. Эти нейтроны были обнаружены при помощи специальных счетчиков,
поднятых на большую высоту. Оказалось, что в среднем образуется
примерно два нейтрона в секунду на каждый квадратный сантиметр
земной поверхности. Определить, какие ядра рождаются под действием
первичных космических лучей с энергией в миллиарды электроновольт,
чрезвычайно трудно. Что же касается вторичных нейтронов, то они обла-
дают первоначальной энергией в пределах миллионов электроновольт, а
эта область энергий доступна лабораторным опытам и охвачена теорией.
Поэтому вопрос ставился так: «Что происходит с нейтронами, обладаю-
щими энергией порядка миллионов электроновольт, когда они образу-
ются в атмосфере?»
Ответ на. этот вопрос можно было получить уже в то время. Профессор
Корф отмечал в одной из своих работ, посвященной открытию этих ней-
тронов, что в основном при их поглощении образуется именно радиоактив-
ный углерод. Происходящая при этом реакция проста. Нейтроны почти
не расщепляют кислорода, а азот легко вступает в реакцию. Самый рас- 190
пространенный изотоп азота — азот-14, присоединив один нейтрон, те-
ряет один протон и превращается в углерод-14. Кроме того, в одном слу-
чае из 100 образуется тритий — радиоактивный водород, по содержанию
которого удалось определить очень молодые возрасты (природных вод и
вина).
Далее возник вопрос об особенностях образования радиоактивного уг-
лерода на различных широтах, так как в зависимости от широты интен-
сивность космических лучей сильно изменяется. Мы пришли к выводу,
что за долгое время существования углерода-14 (средняя продолжитель-
ность жизни его атома — 8000 лет) различия в его содержании на разных
широтах будут, вероятно, сглажены действием ветров и океанских тече-
ний. Этот вывод нуждался в проверке. Нужно было исследовать живую
материю, взятую в различных местах земного шара, и выяснить, содержит
ли она одинаковое количество радиоактивного изотопа на грамм углерода.
Данные о естественном распространении радиоактивного углерода на
Земле были приведены в докторской диссертации Е. С. Андерсона (Чи-
кагский университет). Было показано, что нет сколько-нибудь значитель-
ных различий между исследованными образцами, собранными на различ-
ных широтах почти от полюса до полюса (см. таблицу 1).
Радиоактивность образцов земной биосферы
ТАБЛИЦА I
Образцы Геомагнитная широта Абсолютная удельная радио- активность (количество рас- падов в минуту на грамм)
Белая ель (Юкон) 60° С.Ш. 14,84±0,30
Норвежская ель (Швеция) 55° с.ш. 15,37±0,54
Вяз обыкновенный (Чикаго) 53° с.ш. 14,72±0,54
Ясень (Швейцария) Листья жимолости (Оук Ридж, 49° с.ш. 15,16±0,30
штат Теннесси, США) Сосновые ветки и иглы (гора Уилер, штат Нью-Мексико, США, высо- 47° с.ш. 14,60±0,30
та 3600 м над уровнем моря) 44° с.ш. 15,82±0,47
Вереск (Северная Африка) 40° с.ш. * 14,47±0,44
Дуб (Шерафут, Палестина) 34° с.ш. 15,19±0,40
Неизвестное дерево (Тегеран, Иран) 28° с.ш. 15,57±0,31
Ясень маньчжурский (Япония) 26° с.ш. 14,84±0,30
Неизвестное дерево (Панама) Древесина «хлорофора эксцельса» 20° с.ш. 15,94±0,51
(Либерия) Стеркулия (Копакабана, Боливия, 11° с.ш. 15,08+0,34
высота 2700 м над уровнем моря) Эбеновое дерево (Маджоро, Мар- 1° с.ш. 15,47+0,50
шальские острова) 0° 14,53+0,60
Неизвестное дерево (Цейлон) 2° ю.ш. 15,29+0,67
Бук (остров Огненная Земля) Эвкалипт (Новый Южный Уэльс, 45° ю.ш. 15,37+0,49
Австралия) 45° ю.ш. 16,31+0,43
Тюлений жир (Антарктида) 65° ю.ш. 15,69+0,30
191 В среднем 15,3 +0,1
На протяжении 10 лет, прошедших с тех пор, эти данные не были оп*
ровергнуты. Исключения составляют лишь районы развития карбонат*
ных пород, где поверхностные воды растворяют и уносят значительное
количество древнего углерода и понижают этим содержание углерода-14
по сравнению со средним значением, характерным для системы атмосфе-
ра—-биосфера—океан в планетарном масштабе. Правда, такие случаи
встречаются относительно редко и легко могут быть учтены.
ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ПО РАДИОУГЛЕРОДУ
Вернемся к определению возраста по радиоактивному углероду. Мы
исходим из того, что на каждом квадратном сантиметре земной поверхно-
сти в секунду возникают два нейтрона, каждый из которых образует
атом углерода-14, и предполагаем, что космические лучи бомбардировали
атмосферу в течение очень длительного времени по сравнению с периодом
полураспада углерода-14. Очевидно, устанавливается состояние равно-
весия, при котором количество образующегося углерода-14 равно количе-
ству распадающегося с превращением в азот. Это позволяет нам подсчи-
тать, какое количество углерода-14 должно существовать на Земле.
В системе атмосфера—биосфера—океан радиоуглерод не только содер-
жится в живой материи, но и входит в состав веществ, растворенных в
океанах. Эти вещества могут обмениваться углеродом с углекислым газом
атмосферы и, следовательно, разбавлять ее неактивными атомами. Миро-
вой океан содержит большую часть распределенного в системе углерода
(см. таблицу 2). Кроме этого, углерод содержится в атмосфере и в почвах.
Сложив все элементы, мы получим общую сумму около 8,5 грамма угле-
рода на квадратный сантиметр земной поверхности. На этой же площади
каждую секунду распадаются два атома углерода-14.
ТАБЛИЦА »
Распределение углерода на Земле
(в граммах на квадратный сантиметр)
По данным Андер- сона и Либби По данным У. У. Руби
Карбонаты Мирового океана Растворенные в океане органические 7,25 6,95
вещества 0,59 —
Биосфера 0,33 0,78
Гумус 0,20 —
Атмосфера 0,12 0,125
Всего 8,49 7,855
Таким образом, удельная радиоактивность углерода на грамм должна
составлять 2:8,5 распадов в секунду, или около 14 распадов в минуту.
Мы видим, что это соответствует наблюдаемой величине с отклонениями
в пределах 10% (см. таблицу 1).
Безусловно, время, за которое радиоуглерод на всей земной поверх-
ности успеет перемешаться, должно быть коротким в сравнении со
средней продолжительностью его жизни, которая, как уже сказано,
составляет примерно 8000 лет (не следует путать с периодом полураспа-
192
да, равным 5600 лет). По современным данным, больше всего времени
требуется для перемешивания океанов — в среднем около тысячи лет.
Из этого можно сделать следующие выводы. Интенсивность космическо-
го излучения в настоящее время (если наши вычисления верны) соответ-
ствует средней интенсивности за последние 8000 лет. В течение этого пе-
риода Мировой океан подвергается полному перемешиванию вплоть до
самых больших глубин. Это подтверждается и непосредственными изме-
рениями содержания карбоната и бикарбоната в глубинных водах океана.
Наши выводы могли бы оказаться неверными, если бы ошибки в измере-
нии величин, самых различных по своему существу — интенсивности кос-
мических лучей, скорости перемешивания и глубины океанов, были бы
взаимосвязаны. Но поскольку этого нет, мы полагаем, что большая ошиб-
ка маловероятна. Соответствие между вычисленными и наблюденными
величинами служит достаточным свидетельством того, что космические
лучи действительно сохраняли постоянную интенсивность в течение мно-
гих тысяч лет и что продолжительность перемешивания, объем и состав
океанов существенно не изменились.
Все сказанное подводит нас к определению возраста по радиоактивному
углероду. Из наших допущений ясно, что органическое вещество, пока
оно живет, находится в равновесии с космическим излучением. Иными
словами, все атомы радиоактивного углерода, которые распадаются в
нашем теле, возмещаются углеродом-14, содержащимся в нашей пище и в
воздухе. Таким образом, пока мы живем, мы являемся частью огромной
системы, содержащей радиоактивный углерод, образованный космическими
лучами. Удельная активность остается на постоянном уровне — около
14 распадов в минуту на грамм — благодаря перемешиванию в биосфере и
гидросфере. Мы усваиваем углерод-14, образовавшийся в результате воз-
действия космического излучения, причем именно с этой удельной актив-
ностью.
В момент смерти организма процесс усвоения сразу же прекращается.
Углерод-14 более не может поступать в человеческое тело. Теперь радио-
активный распад протекает без всякой компенсации, и через 5600 лет уг-
лерод, который некогда находился в живом организме, будет иметь уже
вдвое меньшую удельную активность. Так как имеются доказательства,
что удельная активность углерода была постоянной на протяжении десят-
ков тысяч лет, то мы можем ожидать, что радиоактивность останков чело-
века, умершего 5600 лет назад, будет вдвое меньше, чем радиоактивность
ныне живущих организмов. Дальше мы увидим, что это подтверждается
на практике. Измерения радиоактивности древних образцов, возраст ко-
торых точно определен историческими методами, доказали справедли-
вость этого положения в пределах точности измерений.
ТЕХНИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Разработанный метод включает непосредственное измерение радиоак-
тивности углерода. Углерод исследуемого образца мы химическими ме-
тодами переводим в удобное для нас состояние — в углекислый газ, аце-
тилен или в твердый углерод, которые затем помещаем в счетчик Гейгера
или в пропорциональный счетчик. Газообразное состояние обеспечивает
максимальное количество отсчетов для данного количества углерода;
излучение радиоактивного углерода не обладает большой проникающей
способностью, и если применять твердый углерод, то измеряется только
193 излучение атомов, расположенных вблизи поверхности.
Вопрос о скорости п»рем<шин-
ния океанских вод сейчас приоб-
рел особо важное значение в
связи с выдвинутым на Западе
проектом захоронения радиоак-
тивных отходов промышленности
на дне глубоких океанских впа-
дин. Этот проект основан на дан-
ных некоторых западных ученых
о том, что время перемешивания
массы океанских вод исчисляется
тысячами лет. Эти же данные
использует и У. Либби. Однако,
как было показано в публикуемой
выше статье Л. А. Зенкевича,
последние исследования и осо-
бенно работы советских океа-
нологов на «Витязе» опро^
вергают эти данные и убедитель-
но свидетельствуют о том, что
между глубинными и поверхност-
ными водами океанов происходят
интенсивные обменные процессы.
Так выглядит установка для
определения возраста образ-
цов по методу радиоуглерода.
Этой веревкой пользовались
древние жители Перу 2932±
200 лет назад.
Для того чтобы выделить активность, обусловленную распадом углеро-
да-14, сам счетчик необходимо экранировать от постороннего радиоактив-
ного излучения. Железный экран толщиной в 20 сантиметров поглощает
излучение, исходящее от радиоактивных элементов Земли — таких, как
уран, торий и калий. Однако такой экран легко пронизывается космичес-
кими лучами, которые на уровне моря состоят главным образом из мю-
мезонов. Если незащищенные счетчики дают до 500 отсчетов в минуту, то
счетчики, имеющие железный экран, все же дают в минуту около 100 от-
счетов. Эти 100 отсчетов, в основном вызываемые мю-мезонами, должны
быть устранены.
Для этого мы окружаем счетчик, содержащий исследуемый образец уг-
лерода, сплошным слоем счетчиков Гейгера, вплотную прилегающих друг
к другу (см. рисунок). Мы соединяем их таким образом, что в тот момент,
когда любой из них дает отсчет, расположенный в центре счетчик с образ-
цом примерно на одну десятитысячную долю секунды выключается. Та-
ким путем отсчеты, связанные с мю-мезонами, устраняются, и радиоак-
тивный фон может быть уменьшен примерно до 10 отсчетов в минуту в
зависимости от конструкции счетчиков и экрана. Счетчик объемом в 7 лит-
ров, содержащий до 3,5 грамма углерода, дает 60 отсчетов в минуту для
углерода, входящего в состав живого организма, 35 отсчетов — для уг-
лерода, имеющего возраст 5600 лет, 22,5 отсчета — для возраста 11200
лет и 10,05 отсчета — для возраста 56 000 лет.
ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕРОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА
После того как было установлено естественное распространение ра-
диоактивного углерода, встала задача проверить достоверность нашего
метода, измерив возраст образцов, уже имеющих точную датировку.
Мы построили кривую распада, которая точно предсказывала удельную
радиоактивность органического вещества в зависимости от возраста.
Задача заключалась в том, чтобы выяснить, насколько ход кривой под-
тверждается на опыте. Естественно, что вначале надо было достать ма-
териал для исследования. Нам пришли на помощь Американская антро-
пологическая ассоциация и Американское геологическое общество.
Специально назначенный ими авторитетный комитет наметил для нас
образцы и помог их получить. В течение нескольких лет этот комитет про-
вел большую работу, помогая нам в сборе образцов и давая необходимые
консультации.
Развитие работ по определению возраста предполагало два этапа: ис-
следование исторической и доисторической эпох. Первое разочарование
постигло меня и моего сотрудника доктора Дж. Арнольда, когда мы узна-
ли, что история располагает достоверными данными лишь в пределах
5000 лет. Мы первоначально рассчитывали, что сможем достать образцы,
которые укладывались бы на протяжении всей нашей кривой, вплоть до
30 000 лет назад. Тогда нам оставалось бы только сравнить их полученные
возрасты с теми, которые дает история. Для нас было неожиданностью то,
что даты, относящиеся к такой глубокой древности, оказывается, точно не
определены.
Выяснилось, что более или менее достоверные исторические даты на-
чинаются лишь со времени первой династии в Египте. Поэтому если на
первом этапе работы мы имели возможность прямо сравнить нащи резуль-
таты с историческими данными, в основном по египетским памятникам,
то на втором этапе, углубившись в доисторический период, нам приш-
лось тщательно проверять, нет ли внутренних проти-
воречий в данных, полученных нашим методом.
Для доисторического периода комитет определил
ряд узловых проблем, решение которых должно было
различными путями установить истинную последова-
тельность. Было выделено около десятка проблем, и для
каждой из них мы отобрали образцы,которые подверга-
лись длительным и тщательным измерениям. Подобные
измерения продолжаются и сейчас, десять лет спустя.
На рисунке показано положение радиоуглеродных
дат для образцов с хорошо известным возрастом на
теоретической кривой распада углерода-14.
Самые древние из изученных образцов достоверного
возраста, обозначенные «Хемака» и «Сет», относятся
к первой династии древнего Египта. Оба образца —
куски дерева, найденные в подземных кирпичных
гробницах визиря Хемака и фараона Сет из Саккары.
Хемака был современником фараона Удину, и воз-
раст обеих гробниц считается равным 4900 + 200 лет.
Следующие по возрасту образцы также представляли
собой древесину (кедр) из верхних камер Южной
пирамиды Снофру в Дашуре. Большой интерес представляет образец,
обозначенный «Сенусерт». Это часть палубы погребального корабля, кото-
рый был обнаружен в гробнице фараона Сенусерта III и находится теперь
в Чикагском музее естественной истории. Корабль снабжен веслами, имеет
около 6 метров в длину, 1,8 метра в ширину и производит весьма внуши-
Содержание радиоуглерода в
органическом веществе в за-
висимости от возраста об-
разцов. Достоверные истори-
ческие даты хорошо совпада-
ют с теоретически выведен-
ной кривой. Направление и
величина стрелок характери-
зуют возможные ошибки.
тельное впечатление.
Образец «Аха-Нахт» — тоже кусок дерева, возможно, кедра, из внеш-
него саркофага Аха-Нахта вблизи Эль Бершеха. Он был найден в гроб-
нице, засыпанной землей. Гроб, по всей вероятности, был извлечен мест-
ными жителями одновременно с тем гробом из Эль Бершеха, который
Е. А. Бадж доставил в Британский музей после 1895 года.
Следующий нанесенный на кривую образец — сердцевина одного из
самых больших деревьев секвойя, которое когда-либо было срублено.
Это дерево, известное под названием «Столетний пень», было повалено в
1874 году. Внутренняя часть образца была отделена от поверхности ствола
2905 годичными кольцами, наружная — 2802 кольцами. Отсюда достовер-
ный средний возраст, определенный по методу годичных колец Дугласа,
к тому моменту, когда дерево было срублено, составлял 2928 +51 год.
Совпадение возраста сердцевины с возрастом дерева показывает, что в
сердцевине гигантской секвойи жизненные соки не находятся в химичес-
ком равновесии с клетчаткой и другими крупными молекулами дерева.
Иными словами, углерод центральной части древесины отложился там
около 3000 лет назад, хотя само дерево было срублено всего несколько
десятков лет назад.
Образец, названный «Тайинат», извлечен из дома в Малой Азии, сож-
женного в 675 году до нашей эры. Это кусок дерева из пола центральной
комнаты в большом «хилани» (дворце), относящемся к ассиро-хеттскому
периоду в городе Тайинате в северо-западном Иране. Его достоверный
возраст. 2625 +50 лет.
Затем следует холст, в который был завернут один из свитков Мертвого
моря — Книга Исайи, найденная в Палестине несколько лет назад.
Обрывки холста, в которые
был завернут один из свит-
ков Мертвого моря. Их воз-
раст по методу радиоуглеро-
да -1917±200 лет.
195
ВАЖНОЕ УТОЧНЕНИЕ
В Национальном бюро
стандартов США недавно
была получена точная ве-
личина периода полурас-
пада радиоактивного уг-
лерода-14. До сих пор эта
величина считалась близ-
кой к 5568 годам. Теперь
же американские физики
У. Б. Мэйн и У. Ф. Мар-
лоу определили, что она
равна 5760 лет.
Этот результат имеет
очень большое значение
для широко распростра-
ненного метода определе-
ния возраста ископаемых
остатков по содержанию в
них радиоуглерода. Так,
например, возраст знаме-
нитых кумранских свит-
ков, найденных в районе
Мертвого моря, раньше
считался равным 1917 ±
200 лет, что позволяло от-
нести их примерно к
40-м годам и. э. На основе
новой величины периода
полураспада | углерода-14
приходится признать их
возраст равным 1983 го-
дам, то есть отнести их
примерно к 20-м годам
до н. э.
Образец, обозначенный «Помпея»,— это хлеб, найденный в одном из
домов древней Помпеи. Этот хлеб, похожий на пережаренную булку,
обуглился в вулканическом пепле, засыпавшем город в 79 году новой эры,
то есть около 1900 лет тому назад. Возраст остальных образцов — тоже
кусков дерева — был определен по методу годичных колец Дугласа.
Мы видим, что, если взять все образцы в целом, вычисленное нами
содержание радиоактивного углерода хорошо согласуется с ожидаемой
величиной.
Расхождения сводятся только к допустимым ошибкам отсчета.
Кривая распада была выведена нами на основе периода полураспада в
5600 (точнее, 5568) лет. Не исключено, что в случае уточнения этой величи-
ны кривая может быть проведена несколько иначе. Однако необходимо
учитывать, что все опубликованные до сих пор данные о возрасте, опреде-
ленные по радиоактивному углероду, базируются именно на этой вели-
чине.
И во избежание путаницы следует подходить к уточнению периода
полураспада углерода-14 с большой осторожностью, пока необходимость
такого уточнения не станет очевидной.
Наша кривая достоверных данных, пожалуй, свидетельствует о не-
сколько более долгом периоде полураспада. Однако этому отклонению
кривой достоверных данных от теоретически вычисленной можно найти
и другие объяснения.
Было установлено, что углекислый газ, который образуется при сго-
рании ископаемых материалов — угля и нефти, не содержащих радио-
углерода, примерно с 1870 года начал в большом количестве поступать в
биосферу и действительно снижать удельную активность радиоуглерода.
К 1954 году это снижение составляло в северном полушарии около 3 про-
центов по сравнению с первоначальным значением, насколько это можно
было определить по методу годичных колец. С 1954 года ядерные
взрывы вызвали обратную тенденцию.
Увеличение количества углерода-14 за счет нейтронов, возникающих
при взрывах, значительно превысило снижение удельной активности
углерода, вызванное сгоранием угля и нефти. Особенно большой вклад
в исследование этого вопроса внесли X. Л. де Фриз и Э. Зюсс. Доктор
Зюсс, собственно говоря, и обнаружил, что углекислый газ, полученный
из ископаемых материалов, уменьшает удельную радиоактивность совре-
менного вещества биосферы в сравнении со средним значением до 1870
года.
У. С. Брекер и Э. А. Олсон тщательно исследовали содержание углеро-
да-14 в ископаемой древесине. Они пришли к выводу, что до 1870 года на-
блюдаются лишь очень незначительные отклонения от среднего содержа-
ния радиоуглерода в органических веществах (порядка 1 процента).
Происшедшие за последнее время изменения не могут сильно повлиять
на работы современных археологов и геологов. Однако в будущем будет
трудно вносить поправки на период действия этих изменений. Иными
словами, через 5000 лет будет очень трудно понять, почему в течение
столетия, начиная с 1870 года, содержание радиоактивного углерода под-
вергалось таким сильным колебаниям.
Впрочем, эту аномалию смогут разъяснить письменные свидетельства
нашего времени. Кроме того, вряд ли вообще появится необходимость да-
тировки современных исторических фактов при помощи радиоактивного
углерода. 196
С РАДИОУГЛЕРОДОМ—В ГЛУБЬ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ
После проверки кривой хорошо датированных дан-
ных следующим шагом явились исследования, отно-
сящиеся к доисторическому периоду. Нужно было
выяснить, поможет ли метод радиоактивного углеро-
да получить и здесь приемлемые даты. Пожалуй, са-
мый интересный результат в этой области — это оп-
ределение времени последнего оледенения, захватив-
шего северную часть Соединенных Штатов и европей-
ский континент. Теперь твердо установлено, что на-
ступление ледника произошло 11 400 + 200 лет назад.
Радиоуглеродные даты показывают, что оледенение
началось одновременно и в Европе и в Северной Аме-
рике. Очевидно, это имело огромные последствия для
жизни людей во всем мире. Самые древние следы
человека в Северной Европе и Англии относятся к
более позднему периоду, вероятно потому, что лед-
ник полностью уничтожил все более ранние следы че-
ловека. Древнейшие следы жизни человека на Сканди-
навском полуострове и в Англии имеют возраст около 10 400 лет, что,
по-видимому, совпадает со временем отступления ледяного покрова.
На рисунке приведено число стоянок первобытного человека на амери-
ВОЗРАСТ (в тысячах лет )
Количество найденных древ-
них поселений человека на
американском континенте.
канском континенте. Возраст стоянок определен при помощи радиоугле-
рода. Видно, что примерно 10 400 лет назад все следы человека внезапно
исчезают. Однако в Европе, если возьмем не ее северные районы, а бас-
сейн Средиземного моря, такого исчезновения не отмечается и следы жиз-
ни человека уходят далеко в глубь истории, за пределы применения мето-
да радиоактивного углерода, то есть примерно до 50 000 лет. Таким обра-
зом, положение в Европе и Америке в этом отношении различно.
Это явление трудно объяснить, если принять во внимание, что значи-
тельная часть американского материка, как известно, не была покрыта
льдом во время последнего оледенения. Конечно, вполне возможно, что
это чистая случайность, и, вероятно, даже сейчас на американском кон-
тиненте существуют человеческие поселения старше 10 400 лет. Но все
же полученные пока факты как будто свидетельствуют о том, что именно
на этом рубеже происходит какой-то перерыв в последовательности. Боль-
шинство следов жизни человека, имеющих возраст больше 10 400 лет,
вызывают те или иные сомнения, по крайней мере у физика или химика,
прислушивающегося к спорам археологов об этих следах. Почти все схо-
дятся на том, что поселения с возрастом до 10 400 лет принадлежат дей-
ствительно человеку, в то же время более древние следы вызывают зна-
чительные сомнения и споры.
В отношении Южной Европы и Малой Азии дело обстоит иначе. Одно
из наиболее замечательных поселений человека в Европе — пещера Лас-
ко в Центральной Франции, изображения древних животных на стенах
которой, исполненные с большим мастерством, свидетельствуют об уди-
вительно высоком уровне культуры людей того времени. Этим изображе-
ниям, очевидно, более 15 000 лет — таков возраст древесного угля, най-
денного в почве пещеры. Повсюду в Малой Азии и на Среднем Востоке
нет недостатка в материалах, восходящих по возрасту к самым далеким
временам, какие только можно определить по радиоактивному углероду,
причем имеются явные доказательства того, что это следы человека.
197
Камышовая циновка из Нева-
ды. Ев возраст 3000 ± 260
лет.
Помимо изучения истории человечества, радиоуглерод довольно широко
используется и в геологических исследованиях. Безусловно, период его
жизни так короток по сравнению с историей Земли, что большинство гео-
логических проблем находится вне пределов измерений с его помощью. Но
все же история недавних событий может изучаться этим методом. Был
проведен ряд подобных исследований, в особенности по определению хро-
нологии недавних ледниковых периодов. Например, установлены даты
наступления различных оледенений и промежутки между ними; опреде-
ленные морены связаны с определенными движениями ледников. В этих
вопросах, как бы узки и относительно незначительны они ни были, ра-
диоуглерод оказал большую помощь геологам.
Исследования с помощью радиоуглерода нашли применение и в океа-
нографии — в решении важнейшего вопроса о скорости перемешивания
океанов. Особое значение имели работы Зюсса по Тихому океану, а также
Э. А. Олсона и У. С. Брекера — по Атлантическому. Они доказали, что
Тихий океан перемешивается относительно медленно — время* полного
перемешивания здесь составляет от 1500 до 2000 лет. Атлантический океан
перемешивается в два раза быстрее, за 750—1000 лет. Эти исследования
подтверждают основное предположение, на котором основываются изме-
рения с помощью радиоуглерода, а именно, что океан должен приниматься
в расчет как растворитель образованного космическими лучами углеро-
да-14. Зюсс показал далее, что этот метод позволяет также измерять ско-
рость и направление глубинных океанических течений.
Радиоуглеродный метод приносит определенную пользу и в метеоро-
логии. Интересно было проследить за изменением содержания радиоугле-
рода в живом веществе вблизи крупных промышленных центров, где вы-
деляется наибольшее количество углекислого газа при сжигании угля и
нефти, а также исследовать распространение радиоактивного углерода,
образовавшегося в результате ядерных взрывов в атмосфере. Из этих
наблюдений стало известно, что перемешивание атмосферы распростра-
няется на весь земной шар. Последствия взрывов, произведенных в север-
ном полушарии, совершенно ясно обнаруживаются и в южном полушарии,
хотя и в ослабленной форме. Это — первое ясное, неопровержимое дока-
зательство мировой циркуляции, происходящей всего за несколько лет и
особенно заметной на примере углерода-14, образующегося при ядер-
ных взрывах.
Но все-таки основной областью использования метода радиоактивного
углерода остается, безусловно, археология, изучение истории человечест-
ва. Ведь большинство древних народов не владело письменностью, и мы
не располагаем их письменными свидетельствами, за исключением Егип-
та, Малой Азии и ограниченных районов Центральной Америки. Тем не
менее совершенно ясно, что люди, жившие 10 000 лет назад и более,
по своему интеллектуальному уровню и способностям могли бы соперни-
чать с современным человеком. Чтобы убедиться в этом, достаточно взгля-
нуть на их изделия. Изображения в пещере Ласко, предметы быта древ-
них ицдейцев Северной Америки и в особенности их плетеные изделия и
очень искусно сделанные наконечники стрел — все это говорит о боль-
ших способностях древних людей. Мы не всегда знаем, откуда появились
эти люди, но мы знаем, что это были люди высокого интеллекта и больших
способностей.
Прошлой весной мои друзья нашли на острове Санта Роза у Калифор-
нийского побережья останки человека, рост которого равнялся 180 сан- 198
тиметрам. Произведенные доктором Брекером измерения радиоактивного
углерода в нескольких кусках угля,'найденных рядом со скелетом, пока-
зывают, что этому скелету 10 400 лет. Это все та же цифра, с которой мы
встречаемся так часто. К ней приурочены первые следы человека на остро-
ве Санта Роза; поселение Лицденмейр в Колорадо; стоянка Кловис; по-
селение в пещере Ламос в восточной Неваде, где человек жил в течение
длительного периода, с самого момента таяния последнего ледника
10 400 лет назад вплоть до сравнительно недавнего времени; пещера
Форт Рок в Орегоне, где были обнаружены самые красивые плетеные из-
делия древнего человека — сандалии из травы красивой формы и рисун-
ка. 300 пар этих сандалий были аккуратно сложены, как будто на складе
9-тысячелетней давности.
Все это говорит о том, что человеку потребовалось долгое время, чтобы
научиться писать свою историю, но что делал он эту историю в течение
многих тысяч, а может быть, и десятков тысяч лет.
В Центральной Европе с помощью радиоуглерода установлено одно-
временное существование различных племен, не имевших письменности
и не оставивших записей о Себе, выясняется история борьбы и столкнове-
ний отдельных культур, что служит любопытной темой Для исследований
и размышлений. Например, неандертальский человек и кроманьонский
человек существовали одновременно недолго. Неандертальский человек
исчез, а кроманьонский человек продолжал свое развитие. Как мне объ-
яснили археологи, может быть, именно он оставил прекрасные рисунки
в пещере Ласко.
Мы узнаем многие подробности о древних народах. Например, во вре-
мена вавилонского царя Хаммурапи имелся точный календарь, но мы
не могли с уверенностью связать его с нашим летосчислением.
Насколько я понимаю, ученые не могли из нескольких солнечных
затмений, время которых было вычислено, выбрать то, которое могло
бы послужить отправным пунктом для связи древнего календаря и
нашего.
Мы предприняли тщательные измерения образца из дома, возраст кото-
рого был около 4000 лет и который имел точную датировку по вавилон-
скому летосчислению. Это было попыткой проверить предельную чувстви-
тельность метода определения возраста по радиоактивному угле-
роду.
Исследованный нами образец представлял собой кусок древесины из бал-
ки, поддерживавшей крышу дома в Ниппуре, на котором четко вырезана
дата по календарю Хаммурапи. Мы разрезали балку на три равные час-
ти, которые тщательно измерялись в течение трех месяцев, и полученные
данные затем сравнили.
В результате был получен ответ на вопрос, которое из двух наиболее
вероятных соотношений нашего летосчисления с вавилонским окажется
верным. Мы Пришли к выводу в пользу более «молодого» из двух воз-
можных календарей. Вероятность этого заключения составляет пример-
но девять десятых.
Этим индейским сандалиям,
найденным в Восточном Оре-
гоне, 9036 ± 325 лет.
МОГУЧЕЕ ОРУЖИЕ НАУКИ
С развитием техники измерения по радиоактивному углероду и с
увеличением точности определения возраста открывается широкая воз-
можность изучения истории прошлых событий, которые раньше были не-
199 доступны.
История получает возможность проникнуть глубже в доисторический
период и яснее представить себе, что же в действительности происходило
в развитии человечества.
Можно считать, что установление хронологии древних цивилизаций
является основной археологической задачей, которую помогает ре-
шать радиоуглеродный метод.
По мере того как техника измерений будет развиваться и ее примене-
ние расширяться, станет возможным производить новые раскопки и ис-
следовать поселения, которые теперь представляются нам лишь белыми
пятнами на карте истории.
Древесный уголь — один из лучших материалов для определения воз-
раста при условии, что, прежде чем начать химическую обработку, из
него будут извлечены проникшие в него позже корни растений и гуму-
совые кислоты.
Своим успехом метод определения возраста с помощью радиоактивного
углерода обязан в большой степени многим людям, внесшим свой вклад в
разработку этого способа.
Некоторых из этих людей я упомянул, других, к сожалению, у меня
не было возможности назвать. В настоящее время имеется несколько
тысяч данных, определенных с помощью радиоактивного углерода для
разрешения задач археологии, геологии, метеорологии, океанографии и
других дисциплин.
Эти результаты дают представление о сильных и слабых сторонах
метода.
Я уверен, что доктор Арнольд согласится со мной, если я скажу, что этот
метод оправдал наши самые сокровенные надежды. С самого начала было
ясно, что встретятся трудности в отборе и обработке образцов. Всем из-
вестно, что к твердым веществам, лежащим в земле, очень легко примеши-
вается грязь, даже если они находились там недолго, не говоря уже о
многих тысячах или десятках тысяч лет.
Однако положение спасает то обстоятельство, что трудно так смешать
соединения, чтобы их невозможно было отделить химическим путем. Речь
идет о таких веществах, как древесный уголь, древесина, ткани, с одной
стороны, а с другой стороны — известняки и глинистый сланец. Примеси
могут быть отделены от основного вещества, и таким путем можно выя-
вить действительное содержание радиоактивного углерода. Исследова-
ния ряда ученых подтвердили предположение, что возможно и, в сущнос-
ти, не слишком трудно получить чистые образцы. Образцы следует тща-
тельно рассматривать под сравнительно мощным микроскопом, а затем
обрабатывать соответствующими химикалиями. Но вся эта технология
нисколько не сложнее той, с которой сталкивается обычный лаборант в
больнице, и вполне возможно получить образцы, которые дадут правиль-
ные результаты измерений.
Сама техника определения возраста требует точности, но оно может
с успехом проводиться достаточно подготовленным персоналом при ус-
ловии серьезного отношения к работе.
Здесь требуются те же качества, что и в хирургии: чистота, тщатель-
ность, серьезность и практика.
При Наличии всех этих качеств можно с помощью радиоуглеродного
метода получить верные даты, которые помогут углубиться в тайны древ-
нейшей истории и открыть человечеству много нового о его прошлом, а
тем самым, быть может, и о его будущем.
В доисторические времена, много тысяч лет назад, Нил проложил
себе путь между Западной и Восточной пустынями. Его поят воды гор
Экваториальной Африки и Эфиопии, и он несет эти воды в Средиземное
море. По берегам он оставляет ил, превращая их в плодородные земли,
со временем все больше расширяющиеся. Избыток ила река выбрасывает
в устье. Мало-помалу Нил заставил отступить морские воды и, заполнив
своими осадками долины, что раскинулись справа и слева по течению,
образовал на морском мелководье еще одну долину, которая постепенно
росла к северу и, наконец, превратилась в нынешнюю широкую плодо-
родную дельту, составляющую более половины всех обрабатываемых
в Египте земель.
Не удивительно, что древние египтяне считали Нил священной рекой
и поклонялись ему. Не удивительно, что у их потомков это обоже-
ствление приняло иные формы: перешло сперва в возвеличивание, потом
в почитание и далее в заботу, внимание к каждой капле нильской воды,
в которой воплощено плодородие, а следовательно, и жизнь.
Еще с тех пор, как наши предки, перейдя к земледелию, появились
в Нильской долине, осели на земле и стали обрабатывать и засевать ее,
они заботились о нильской воде.
Фараоны Египта жили в постоянной борьбе с Нилом. Они никогда
не знали его покорным, послушным их воле. Они знали Нил бунтующим,
несущим изобилие вод, которые затопляли берега. Жители окрестных
деревень должны были возводить высокие дамбы и строить на них свои
хижины, чтобы избежать опасности наводнения. Высокие половодья
Нила заставляли укреплять эти дамбы, наращивать их, следить за их
состоянием.
Так продолжалось, пока человеку не пришел на помощь разум. Люди
стали прокладывать каналы и оросительные канавы, устраивать запруды.
Возникали науки, связанные с ирригацией, измерением земель, деле-
нием года на равные сезоны: разлив, посев, жатва.
Нил, даривший египтянам жизнь, составлял для них главный пред-
мет забот. Для них в течение многих веков не было другой жизни, кроме
той, что связана с возделыванием земли, а значит, прежде всего, с водой.
Воду же в Египте получали не из колодцев, не давали ее и дожди. Вода
приносилась рекой, которая текла с юга. Вот почему египтяне заботи-
лись о Ниле. Они заботились о том, чтобы отвратить от себя беды, кото-
рые он нес в дни разливов,— учились беречь урожай. В половодье они
старались убрать все, что могло помешать свободному течению Нила,
что препятствовало его водам стекать в море. Во время засухи, когда
уровень реки падал, они старались сохранить то немногое, что оставалось
от нильской воды. Они заботились и о том, чтобы сделать реку судоход-
нойц когда суша восставала против них или когда передвижение по суше
было слишком трудным и дорогим делом.
Всему этому есть свидетельства в истории. Еще когда Нил протекал
там, где сейчас стоят пирамиды, первые фараоны повернули его русло
на восток, чтобы реку не занесло песками. Фараоны же заботились и об
очистке русла.
При фараонах Шестой династии (примерно 2600 год до н. э.) египетский
инженер Она пробил в скалах первого порога путь для судов — канал
шириной в 10,2 и глубиной в 7,2 метра.
Древние египтяне не раз пытались использовать паводковые воды
201 Нила, бесполезно стекающие в море. Еще Геродот писал о Файюмском
Ахмед Риад ТУРКИ
Асуан
и высотная
плотина
Первый взрыв на трассе от-
водного канала, ознаменовав-
ший официальное открытие
работ на строительстве Вы-
сотной Асуанской плотины.
водохранилище, созданном египетскими инженерами при фараоне Амен-
хотепе III. Греки называли его озером Мойрис (Меридово озеро).
Напротив древнего Мемфиса, несколько южнее его, простирается Ли-
вийский хребет, у подножия которого в низине расположен оазис Файюм.
Во время разлива Нила воды стекали в эту низину и превращали ее в озеро.
После спада реки вода уходила из него без всякой пользы. Люди задума-
лись, как использовать эту низменность, заливаемую водой. Между
Нилом и Файюмской низменностью они построили плотины, чтобы пре-
вратить низину в водохранилище, водами которого они могли бы поль-
зоваться круглый год. Для этого от Нила к водохранилищу был подве-
ден канал. Другой канал был предназначен для отвода воды на случай,
когда нильской воды не будет хватать для нужд земледелия.
Жизнь египтян зависела от спада или подъема уровня вод в Ниле.
Чтобы следить за изменением его уровня, были устроены нилЬмеры.
Первый ниломер был установлен при Аменхотепе III на скалах древнего
Кала-Сахнэ, у второго порога. В зависимости от показаний этого нило-
мера исчислялись налоги.
Нил сплотил вокруг себя жителей Египта, крепко связал их друг
с другом. Природа, не дав нильским долинам широкого простора на
востоке и западе, как будто хотела этим привязать людей к Нилу, чтобы
они всегда видели его, чтобы журчание его струй ласкало их слух, а
в их сердца проникала красота реки. Встречаясь и расставаясь, люди
говорили о Ниле. Да и как могло быть иначе, если они полностью упо-
вали на него?
Но Нил снабжал их водой далеко не равномерно. Поступление воды
регулировалось факторами, перед которыми человек был бессилен.
(До сих пор метеорологи не могут предсказывать характер разливов
Нила с полной достоверностью.)
Были попытки установить периоды одинакового уровня реки. Люди
заметили, что высокий уровень воды в Ниле сохраняется из года в год
в течение трети столетия; следующая треть века отличается низким уров-
нем реки, затем вновь следует повышение и так далее. Однако на такие
наблюдения полностью полагаться нельзя. 202
До наших дней сохранилось любопытное сказание.
В период Третьей династии египтяне верили, что воду Нилу дает первый
порог. Как-то выпал засушливый год: в Ниле было мало воды. Царь Джо-
сер послал на остров Уис аль-Вугуд к правителю порога, чтобы тот спро-
сил бога Хнума — бога порога, как тот допустил такое несчастье?
Вслед за этим он и сам отправился на остров. Там царь встретил бога
Хнума, который сказал, что нильские воды стоят низко оттого, что люди
перестали ему поклоняться. Царь Джосер приказал регулярно достав-
лять жертвоприношения в храмы в честь бога Хнума, и воды Нила под-
нялись...
СЕЛЬСКОЕ хозяйство, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
И АСУАНСКАЯ ПЛОТИНА
Население долины Нила постоянно растет. Чтобы удовлетворять его .
потребности и повышать жизненный уровень, необходимо расширять
сельскохозяйственное производство. Для обеспечения сельского хозяй-
ства водой летом, когда в Ниле мало вода и ее не хватает для удовлет-
ворения всех нужд, воду необходимо накоплять заранее.
В конце прошлого века сложилось мнение о необходимости построить
Асуанское водохранилище.
Строительство, начатое в 1898 году, было завершено в 1902 году и
обошлось в 3 миллиона 43 тысячи фунтов. Уровень вода в водохранили-
ще перед плотиной на 106 метров превышал уровень Средиземного моря.
Водохранилище вмещало 1 миллиард кубических метров воды. В плотине
длиной 1850 метров было 180 отверстий, сделанных на различных уров-
нях, соответственно рельефу русла реки. На левом берегу был проло-
жен судоходный канал с четырьмя шлюзами.
В 1912 году Асуанская плотина была надстроена на 7 метров. Вмести-
мость водохранилища увеличилась до 3,5 миллиарда кубических метров
воды. Расходы составили 1,5 миллиона фунтов.
В 1929—1933 годах плотину нарастили вторично — на 9 метров
и удлинили до 2141 метра. Теперь, при достижении отметки 121 метр,
в хранилище можно было накапливать до 5 миллиардов кубических
метров воды.
Использование энергии падающей воды на Асуанской плотине было
мечтой, которую мы лелеяли более 40 лет, еще со времени первого
наращивания плотины.
Однако эта мысль не обрела ясных очертаний, потому что существо-
вали разногласия по поводу того, как использовать электроэнергию. К
тому же финансовые затруднения, которые страна испытывала с начала
первой мировой войны, и последующие политические события помешали
осуществлению мечты.
В результате второй надстройки стало возможно получить вдвое боль-
ше электроэнергии. В связи с этим был разработан новый план исполь- 204
205
Жертвоприношение на тор-
жественном открытии стро-
ительства в Асуане.
зования энергии падающей воды Асуанской плотины. Но борьба поли-
тических сил тогда снова явилась помехой к осуществлению проекта—
его предали забвению. Интересы страны не имели значения для этих сил.
В июле 1952 года произошла революция. Одним из первых ее актов
было возрождение проекта строительства электростанции. Проект был
вновь изучен, и 2 ноября 1952 года было принято решение предпринять
быстрые и решительные шаги для его осуществления. Завершение стро-
ительства было намечено на конец 1959 года.
Этот важный проект был реализован, он увидел свет, пролежав более
полувека под сукном.
В дополнение к выполняемой плотиной функции по регулированию
расхода нильской воды прибавилась и другая задача — выработка
электроэнергии.
Электростанция Асуанской плотины считается одной из крупнейших
в Африке и на Среднем Востоке. Ее мощность около 1880 миллионов кило-
ватт-часов энергии в год.
Строительные работы по сооружению станции были одними из самых
крупных работ такого рода в мире. На строительстве, в том числе при
прокладке тоннелей, было вынуто более 3 миллионов кубометров твер-
дых и мягких пород (это превышает объем самой большой пирамиды),
уложено около 300 тысяч кубометров бетона и материала фундамента,
использовано около 8 тысяч тонн стальной арматуры.
Чтобы производство электроэнергии было оправданным, нужны потре-
бители этой энергии. Поэтому правительство провело исследователь-
скую работу и предприняло нужные шаги для создания химической
промышленности в районе Асуана. Эта отрасль нуждается в большом
количестве электроэнергии, и не только для приведения в действие машин
и оборудования, но и для получения высоких температур, необходимых
для осуществления химических реакций.
Главными экономическими факторами, обусловившими выбор этой
отрасли промышленности для района Асуана, явились:
Так чера несколько лет <Гу-
йет лыглядеть Высотная
Асуанская плотина.
— низкая стоимость электроэнергии (общая тенденция состоит в том,
чтобы располагать производства вблизи источников дешевой электро*
энергии, тому есть много примеров в различных районах мира);
— стратегическая ценность производства, его значение для промышлен-
ности и экономики в целом;
— объем потребления продуктов производства в настоящее время
и в будущем на местных рынках и экспортные возможности;
. — наличие сырья, капиталов, стоимость вторичных продуктов про-
изводства.
Завод по производству удобрений в Асуанской провинции потребляет
около 1350 миллионов киловатт-часов, вырабатывая примерно 370 ты-
сяч тонн кальцинированного нитрата аммония, с содержанием азота
в 20,5 процента, что соответствует 500 тысячам тонн этого удобрения
с 15,5-процентным содержанием азота. Остаток энергии потребляют
насосные установки оросительной системы, с помощью которых снаб-
жают водой земли, перешедшие от лиманного орошения к постоянному,
и земли на высоких местах, предназначаемые правительством для насе-
ления Нубии взамен его нынешних владений, которые будут затоплены
после возведения Высотной плотины.
На базе вторичных продуктов производства здесь будет построен завод
по получению тяжелой воды, причем экономически выгодно получать
ее в водородном отделении завода, производящего нитрат аммония.
Производительность завода составит 23 тонны тяжелой воды в год.
Египетскому району нужно 3 тонны в год для работы в атомном городке,
остальное можно будет продавать за границу.
Будет развернуто также производство каустической соды, хлорина,
фосфорной кислоты, ферросиликона и алюминия. 206
Плотина обеспечит энергией также и местные предприятия в провин-
циях Кена и Асуан.
В результате район Асуана превратится в крупнейший промышлен-
ный арсенал в Африке.
Наличие электроэнергии, ее использование в химической промышлен-
ности, в ирригации и в местных предприятиях, несомненно, приведет
к увеличению урожаев сельскохозяйственных культур, к обеспечению
условий жизни значительного числа людей, к повышению их жизнен-
ного уровня, распространению культуры и цивилизации в деревне.
Ббльшая часть расходов на основные строительные работы финанси-
ровалась самим Египтом. Это открыло широкие перспективы для ис-
пользования рабочих рук и принесло пользу экономике страны.
Однако вернемся назад. Следует сказать, что строительство Асуанской
плотины только частично разрешило проблемы нильских разливов.
Опасности, связанные с повышением и понижением уровня воды в Ниле,
сохранились. Нильские воды по-прежнему каждый год бесполезно сте-
кают в море. В годы незначительного поступления воды в реку запол-
нить Асуанское водохранилище трудно. И если низкий уровень воды
в Ниле сохранится несколько лет подряд, то катастрофы не миновать.
Это связано с тем, что водохранилище предназначено для накопления
годичного запаса воды, которая расходуется только в трудные периоды
данного года. Мы приступаем к накоплению запасов воды лишь после
того, как проходит кульминация разлива, чтобы ил не оседал в резер-
вуарах водохранилища, из года в год сокращая их емкость. Если за этим
не следить, то в конце концов резервуары занесет илом. Нил несет около
2Q7 60 миллионов кубометров осадочных пород в год! Иными словами, если
предположить, что Асуанское водохранилище в состоянии удерживать
все паводковые воды, оно было бы занесено илом примерно за 80 лет.
Поэтому все отверстия Асуанской плотины в августе — сентябре, в раз-
гар паводка, открываются, чтобы прошла красная вода. Заполнение водо-
хранилища начинается только в начале октября, когда количество взве-
шенного в воде ила уменьшается.
Можно действительно прийти в уныние, видя, что большая часть павод-
ковых вод понапрасну сбрасывается в море, когда их ждут десятки мил-
лионов федданов1 пригодной для обработки египетской земли, из которой
используется пока только 4 процента.
И вот наметился путь борьбы с потерями паводковых вод: непрерывное
накопление запасов воды с помощью Высотной плотины.
Высотная плотина, несомненно, оправдает возлагаемые на нее надежды.
Она позволит увеличить площадь обрабатываемых земель более чем
на 1 миллион федданов, то есть на 30 процентов по сравнению с ныне
используемыми. При этом полностью гарантируется избавление от опас-
ностей, связанных с половодьем.
Во время половодья количество воды превышает потребность сельского
хозяйства, и большая ее часть зря уходит в море. С другой стороны, в те-
чение остального времени года количество воды в реке падает до такого
уровня, что ее не хватает для нужд земледелия.
Как известно, Асуанское водохранилище и водохранилище в Гебель
эль-Аулия позволяют накапливать около 7,5 миллиарда кубометров воды
в год. Сбрасывая эту воду в реку, в дополнение к естественному поступ-
лению, можно удовлетворить потребности орошения в годы, средние
по количеству поступления воды. Если же выпадут годы низкого уровня
Нила, как то было в 1914 году, то мы не сможем покрыть дефицита вод-
ного баланса летом, и культурам, вызревающим в этот период, будет
причинен огромный вред.
Для иллюстрации приведу следующие цифры: поступление воды в реку
в 1878 году составило около 36 миллиардов кубометров, а в 1914 году
оно сократилось до 7 миллиардов. Среднегодовое поступление воды за
период 1870—1955 годов составило примерно 15,4 миллиарда кубометров.
Поскольку в сельском хозяйстве занята лишь часть населения, необ-
ходимо создавать другие возможности для деятельности и в иных сек-
торах экономики. В связи с этим сельское хозяйство следует обеспечить
нужным количеством воды, а промышленность — энергией.
Нил позволяет нам решить обе проблемы. Его воды — орошение, нуж-
ное сельскому хозяйству, его течение — необходимая для промышленно-
сти энергия.
4 декабря 1954 года эксперты Управления по делам Высотной плотины
единогласно постановили, что проект строительства Высотной плотины
удовлетворителен и приемлем со всех точек зрения. Все сошлись на том,
что наиболее удобное место для плотины находится в 6,5 километра от
старой плотины, и рекомендовали немедленно приступить к прокладке
боковых тоннелей для отвода течения реки. Эксперты утвердили програм-
му реализации проекта, рассчитанную на 10 лет.
В 1955 году были заключены контракты со специалистами, пользую-
щимися мировой известностью, и с некоторыми фирмами на производство
различных работ.
1 1 феддан = 0,42 гектара. — Прим, переводчика.
208
Указанному постановлению и заключению контрактов предшествовал
ряд исследований, связанных с сооружением Высотной плотины.
В октябре 1952 года специальная экспедиция осмотрела район южнее
Асуанской плотины, между пятым и четырнадцатым километрами. Воен-
но-воздушные силы произвели аэрофотосъемку. Топографическое управ-
ление составило подробные карты района. Была отправлена экспедиция
для составления геологической карты.
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Поскольку цель строительства Высотной плотины состоит в том,
чтобы расширить сельскохозяйственное производство, получить элек-
троэнергию и оградить страну от опасностей, связанных с разливами,
улучшив при этом возможности судоходства по Нилу, при расчете ем-
кости водохранилища предусмотрено одновременное решение всех этих
задач.
При расчете емкости принимались во внимание:
— емкость на потери — специально предусматривается для осаж-
дающегося ила и равна примерно 30 миллиардам кубометров (что соот-
ветствует 111 метрам уровня воды перед плотиной). Этого достаточно
на 500 лет при среднегодовом выпадении в осадок даже 60 миллионов
кубометров ила;
— емкость накопления — примерно 70 миллиардов кубометров воды
для нужд орошения и судоходства; этому количеству соответствует уро-
вень воды от 147 до 175 метров;.
— емкости, необходимые и достаточные для предупреждения опас-
ности наводнений,—30 миллиардов кубометров.
Наполнение водохранилища будет начинаться с начала августа и про-
изводиться примерно до конца января, пока уровень воды не достигнет
максимальной отметки.
Все остальное время года хранилище будет отдавать воду для нужд
земледелия, но так, чтобы уровень воды по окончании слива не пре-
вышал 175 метров, иначе водохранилище не сможет принять вода
нового паводка.
ГИДРОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Гидрографические исследования проводились с целью определения:
— объема накопления запасов воды и потерь при испарении;
— характера заиления бассейна водохранилища;
— характера разрушения берегов водохранилища.
Детальные исследования предусматривали:
— обследование места, где должны быть пробиты 17 отверстий;
— выявление запасов различных материалов в районе выбранного
для строительства места и в прилегающих районах.
Кроме того, было очень важно выяснить, как будет влиять Высотная
плотина на Асуанскую плотину. Строителям приходится учитывать, что
вступление в строй Высотной плотины увеличит выработку энергии на
нынешней Асуанской плотине, а пространство между старой и новой
плотинами будет служить регулирующим бассейном.
Постоянному Совету развития национального производства совместно
с Министерством общественных работ было поручено разработать новую
политику использования воды в связи со строительством Высотной пло-
209 тины.
столф^назя» ;>
ПЕТЕРБУРГ. Большинство
перелетных птиц могут пере-
носить холод, но почему-то
каждый год упрямо летают на
юг. Голод не грозит птицам в
тропических странах летом, но,
несмотря на ото, птицы без
компаса улетают на север. Пе-
релеты птиц — одна из нере-
шенных аагадок природы.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА»
6 марта 1861 года.
ЧТО ДАЕТ ПЛОТИНА СТРАНЕ
Площадь обрабатываемых земель, как уже сказано, возрастет более
чем на 1 миллион федданов. Кроме того, 700 тысяч федданов земли Верх-
него Египта перейдут от лиманной к постоянной системе орошения.
Потребность земледелия в воде даже в самые засушливые годы будет
полностью обеспечена, причем в нужное для различных культур время,
что повысит их урожайность.
Будет улучшен дренаж на землях Верхнего Египта без помощи суще-
ствующих дренажных станций. Тем более отпадает необходимость в но-
вых станциях, которые решено было построить на Ниле и канале Бахр-
Юсеф. Улучшение дренажа будет способствовать увеличению продук-
тивности этих земель на 20 процентов ежегодно.
Уровень грунтовых вод в долине Нила снизится как в Верхнем, так
и в Нижнем Египте.
Страна будет ограждена от опасностей наводнений без наращивания
и укрепления существующих на Ниле дамб.
Ежегодно 700 тысяч федданов будут засеваться рисом независимо от
объема поступления воды в реку.
Мы получим огромное количество дешевой электроэнергии: до 10 мил-
лиардов киловатт-часов по 0,5 миллема (1 миллем = 0,001 египетского
фунта) за 1 киловатт-час. Значительная часть этой энергии сможет
быть передана в Каир по 2 миллема за 1 киловатт-час, что позволит
сохранить большое количество топлива и откроет широкие перспективы
для создания различных отраслей промышленности.
Будут улучшены экономические показатели производства электроэнер-
гии, получаемой с помощью ныне существующей Асуанской плотины.
Улучшится гидравлическое состояние электростанции Асуанской пло-
тины, в результате чего будет увеличено количество как получаемой энер-
гии, так и азотных удобрений.
Будет обеспечена устойчивая разница в уровнях воды между Нилом и
существующими крупными каналами, что позволит получать электро-
энергию и на каналах.
Будет обеспечено судоходство по Нилу в течение всего года. Наци-
ональный доход возрастет примерно на 150 миллионов фунтов в год.
ПРОГРАММА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЕКТА
Проект сооружения Высотной плотины бу-
дет претворяться в жизнь по этапам.
На первом этапе решено завершить строи-
тельство передней и задней плотин и семи
тоннелей для пропуска воды. Это займет са-
мое большее четыре года. Ожидается, что этот
срок будет сокращен до трех лет.
На втором этапе будет возведена плотина,
построен тоннель для электростанции на за-
падном берегу, в котором установят восемь
турбин. На эти работы отводится примерно
шесть лет. Возможно, что и этот срок будет
сокращен до четырех лет.
Затем на электростанции будет установле-
но еще восемь турбин.
Плотина начнет приносить пользу уже с
окончанием работ первого этапа, когда по-
явится возможность дополнительно накапли-
вать 8 миллиардов кубометров воды.
Из вышесказанного очевидно, что осуще-
ствление проекта Высотной плотины будет
иметь далеко идущие последствия для улуч-
шения экономики ОАР и Судана и повыше-
ния жизненного уровня населения в этих
странах. Она открывает новые горизонты в
сельском хозяйстве и промышленности и про-
кладывает пути к мощному подъему, к кото-
рому мы идем с честью и достоинством.
И колоссальность проекта, долгие годы про-
лежавшего под сукном, и трудности, мешав-
шие его осуществлению,— все отступило пе-
ред волей народа, перед его решимостью реа-
лизовать проект с помощью дружественных
народов.
Мне не нужно рассказывать длинную ис-
торию проблемы финансирования строитель-
ства плотины некоторыми странами и между-
народными организациями. История закон-
чилась тем, что египетский народ вернул
свои права на Суэцкий канал, приняв реше-
ние о его национализации. Это решение за-
тронуло интересы иностранных «пользовате-
лей».
В конце 1956 года Египет подвергся аг-
211 рессии, окончившейся провалом. Затем прави-
(|нЯ
Высотная Асуанская плотина от-
носится к числу крупнейших гид-
ротехнических комплексов мира.
Необычны, своеобразны и слож-
ны гидрогеологические и клима-
тические условия ее сооружения.
Решение правительства ОАР о
возведении Высотной плотины не-
разрывно связано с Египетской
революцией 1952 года. После изу-
чения вопроса Советом развития
национальной экономики англий-
ская фирма А. Гибб разработала
первый проект плотины. Однако
реализовать этот проект само-
стоятельно Египет не мог — слиш-
ком сложным, трудоемким и до-
рогим было запроектированное
сооружение.
Строящаяся сейчас Высотная Асу-
анская плотина возводится по со-
ветскому проекту. Он позволяет,
значительно снизив объем н стои-
мость требуемых работ, решить
главные задачи строительства.
В результате создания уникально-
го гидротехнического и гидроэнер-
гетического комплекса можно
будет осуществлять многолетнее на-
копление воды Нила для кругло-
годовой устойчивой ирригации,
а также резко увеличить выра-
ботку электроэнергии в нацио-
нальном масштабе. Советский
проект дает оригинальное, наи-
более прогрессивное решение
многих вопросов строительства.
Предусмотрена самая высокая
надежность сооружения. А это —
едва ли не главное требование,
ибо любая авария плотины не-
избежно приведет к националь-
ной катастрофе: 130 миллиардов
кубических метров воды, сосре-
доточенные в гигантской чаше во-
дохранилища, в случае прорыва
плотины затопят самую густонасе-
ленную часть страны.
Наша страна откликнулась на при-
зыв молодой республики о помо-
щи в строительстве. Без преувели-
чения можно сказать, что только
бескорыстная поддержка СССР
позволяет народу Египта теперь
осуществить свою извечную мечту.
Советский Союз предоставил пра-
вительству ОАР кредиты на самых
льготных условиях и взялся вы-
полнить наиболее сложные и от-
ветственные работы: выемку 9 мил-
лионов кубометров скальных по-
род по каналу и тоннелям, отсыпку
до 14 миллионов кубометров гор-
ной массы в тело плотины и замыв
этой каменной наброски песком,
свыше 800 тысяч кубометров бе-
тонных работ е очень сложных
условиях. На строительство на-
правлена большая группа советских
специалистов, которые руководят
работами и передают свой опыт
египтянам. СССР поставляет для
строительства все гидроэнергети-
ческое оборудование и самую
разнообразную строительно-мон-
тажную технику.
Приводимые автором данные из
книги д-ра Хассана Зекки преуве-
личены.
тельство Советского Союза выразило готовность участвовать в осущест-
влении проекта, предложив свой опыт и средства на условиях, которые
были приняты правительством республики, поскольку они никак не
затрагивали ее суверенитета.
Стоимость реализации проекта, в том числе работы по строительству
электростанции, предотвращению последствий наводнений и улучшению
судоходства, была определена в ПО миллионов фунтов, и 10 миллионов
дополнительно предназначалось на выдачу компенсаций, всего — 120
миллионов фунтов.
Высотная плотина разрешит две вечные проблемы Нила: наводнения
и засухи. Над этими историческими бедствиями навсегда опустится за-
навес.
Может быть, в Америке, во Франции или Японии есть сооружения,
подобные Высотной плотине, но она отличается от них грандиозностью,
талантливостью инженерного замысла и великолепным решением.
В книге «Высотная плотина. Ее инженерное решение и экономическое
значение» доктор Хассан Зекки пишет: «Сейчас во всем мире насчиты-
вается 25 тысяч плотин, но Высотная плотина — самая значительная
из них...
Если собрать содержимое водохранилищ, образованных четырьмя
крупнейшими в мире плотинами (Гранд-Диксней в Швейцарии, Грэн-
Кули в Америке и Волжские в России), то это составит всего 60 процентов
объема водохранилища Высотной плотины.
С точки зрения выработки электроэнергии мощность электростанций
Высотной плотины не только вдвое превысит мощность самой крупной
в мире подземной электростанции, но даже мощность такой наземной
электростанции, как Волжская имени В. И. Ленина, которая считается
самой большой в мире».
ДРЕВНИЕ ПАМЯТНИКИ НУБИИ
Около 35 веков назад Нубия объединилась с Египтом. В стране полу-
чили распространение египетская культура, египетские верова-
ния.
Нубийцы стали поклоняться египетским богам.
От тех времен здесь сохранилось много памятников древней культуры.
На протяжении 380 километров вдоль нубийского берега Нила возвы-
шаются 19 храмов, в том числе храмы Калабшо, Бейт эль-Вали, ас-
Субу.
Но самым важным является храм Абу-Санбаля, считающийся величай-
шим в истории художественным произведением. На стенах святилища
сохранился единственный след, единственное отображение Кадетского
сражения.
Это прекрасное произведение искусства оставили нам зодчие, скульп-
торы и художники времен правления Рамзеса II, фараона Девятнадцатой
династии (XIII век до н. э.).
... По преданию, некий царь не любил девочек, но боги дали ему только
одну дочь и предупредили, чтобы он не убивал ее, иначе ему не избежать
их мести. Царь послал за своими жрецами, чтобы они посоветовали ему,
что делать. 212
Жрецы ответили царю: «Построй для нее далёко-далеко дворец, и ты за-
будешь о ней... Может быть, и боги о ней больше не вспомнят...»
На далеком острове Фила царь построил маленький дворец и отослал ту-
да дочь.
Девочка жила только со своими маленькими слугами. Но Нил, этот
любвеобильный бог, полюбил ее. Он прогнал с острова крокодилов, за-
претил им приближаться к нему. Каждый год Нил забирал принцессу на
месяц в свое подводное царство — его волны поглощали ее маленький дво-
рец, скрывая его от человеческих глаз. Через месяц волны отступали от
стен дворца, и принцесса возвращалась. Каждое утро и каждый вечер
выходила она к Нилу.
Так продолжается тысячелетия. Дворец во время разлива скрывается в
нильских волнах, а когда спадает вода, появляется вновь...
Население Нубии верит преданию. Люди говорят, что в лунные ночи
они слышат раздающиеся из-за стен древнего дворца прекрасную музыку
и девичий голос...
ЛЕЧЕНИЕ СВЕТОВЫМ
ЛУЧОМ
На призыв президента Абдель Насера спасти нубийские памятники
откликнулась ЮНЕСКО.
Эта организация обратилась ко всем странам мира, чтобы собрать нужные
деньги для спасения памятников, которые не только являются нашей
собственностью, но составляют часть культурного наследия всего челове-
чества, и все человечество заинтересовано в них.
Хотя наш долг в повышении благосостояния народа и требует осущест-
вить проект Высотной плотины на Ниле, он не мешает нам думать о спасе-
нии части важнейших памятников древней египетской цивилизации, беру-
щей начало на заре истории и дожившей до средних веков. Дело не только
в сохранении этих памятников — нужно обеспечить возможность самого
полного их изучения и исследования.
Несмотря на то, что и в XIX и в XX веках появились многочисленные
сочинения, были опубликованы толстые тома, содержащие результаты ис-
следования этих памятников, они все еще нуждаются в глубоком изучении.
Плотина является на свет из небытия. И следует сказать, что, хотя это
происходит с иностранной помощью, за которую мы благодарны, за пло-
тиной стояла наша мысль, упорно работавшая над ее созданием, проник-
нутая желанием видеть ее воочию.
Мысль о плотине возникла из чувства, рожденного долгими годами и
продолжительным опытом, она возникла в египетском сознании, нераз-
рывно связана с Нилом.
Поколения египтян жили и умирали с этим сознанием. Но с каждым
поколением оно становилось все более стойким и более глубоким, несмот-
ря на мешавшие прогрессу события, которые переживало население ниль-
ской долины.
Острие этих событий было направлено к тому, чтобы убить это созна-
ние, похоронить его в глубине египетского сердца. Так продолжалось,
пока не открылся для египтян выход к слову и делу, пока не про-
изошло восстание против всего, что мешает идти вперед. Их сознание по-
могает их делам, их дела укрепляют их решимость.
Египтяне хотят осуществить то, что долгие годы им не удавалось совер-
213 шить.
В одном из нью-йорк-
ских госпиталей разрабо-
тан метод лечения различ-
ных заболеваний глаза
интенсивным пучком све-
та. Исследователи скон-
струировали прибор—«ла-
зерный коагулятор сет-
чатки», в которой белый
свет, падающий на кри-
сталл рубина, преобра-
зуется в очень интенсив-
ный тонкий пучок крас-
ного света. Этот пучок
оказывает на ткани глаза
такое же действие, как
высокая температура при
варке яйца—на яичный
белок. При отслоении сет-
чатки — тяжелом заболе-
вании, приводящем к сле-
поте, пучок света может
вызвать образование руб-
цовой ткани, удерживаю-
щей сетчатку на месте.
До сих пор от этого забо-
левания можно было ча-
стично лечить лишь путем
тяжелой и болезненной
операции, при которой
глазное яблоко выворачи-
валось, и сетчатка прижи-
галась сзади электриче-
ским током.
Если сфокусировать та-
кой пучок на опухоли сет-
чатки, то опухоль может
быть разрушена. Кроме
того, можно разрушить
сосуды, питающие опу-
холь кровью, и прекра-
тить ее развитие.
Так о великих вещах
помогают составить понятье
Малые вещи, пути намечая
для их постиженья.
Лукреций
4ict^
ЭНГЕЛЬГАРДТ Владимир Александрович (р. 1894) — биохимик,
академик, действительный член АМН СССР, директор Ин-
ститута радиационной и физико-химической биологии
АН СССР.
«У нас на глазах происходит знаменательное событие:
становится точной наукой и биология. Это — результат
все более широкого использования методов исследования,
принятых в точных науках — физике, химии, математике, —
при изучении живых объектов».
Проблемы «точной биологии» давно занимают автора
атих слов — В. А. Энгельгардта.
Родился в Москве.
В 1919 он окончил Московский университет, а в 1929
в Казани был избран профессором университета и меди-
цинского института. С 1934 В. А. Энгельгардт — профес-
сор Ленинградского, а с 1986 — и Московского университе-
тов. Одновременно с 1933 он работает в Академии наук
СССР. Основные труды В. А. Энгельгардта посвящены
превращению фосфорных соединений в процессах клеточ-
ного обмена веществ и их роли в обмене энергии и в физио-
логической функции клетки. Взаимосвязь энергетических
процессов и механической реакции мышечных белков —
область, в которой ученый особенно много дал науке.
В. А. Энгельгардт — член ряда советских и иностран-
ных научных обществ. В 1943 за исследования в области
механохимин удостоен Государственной премии.
СПИРИН Александр Сергеевич (р. 1931) — кандидат биологи-
ческих наук, заведующий лабораторией химии и биохи-
мии нуклеиновых кислот Института биохимии имени
А. Н. Баха АН СССР.
Родился в Москве. Отец — инженер-строитель, мать —
химик. 1954 — окончание биологического факультета
МГУ, 1957 — защита кандидатской диссертации и за-
числение в Институт биохимии, с I960 — заведование ла-
бораторией — вот, собственно, и все записи в трудовой
книжке А. С. Спирина. Но за скупыми записями — боль-
шое содержание. О работах А. С. Спирина говорят на собра-
ниях Академии наук СССР и на международных конфе-
ренциях.
Изучая рибонуклеиновые кислоты (РНК), Спирин при-
шел к выводу о существовании еще одной, ранее не-
известной фракции РНК, которая, по-видимому, играет
основную роль в передаче наследственной информации.
Она получила название «информационной РНК>. В дру-
гом цикле исследований А. С. Спирин раскрыл структуру
высокополимерных РНК.
ФРАНК Глеб Михайлович (р. 1904) — биофизик, член-корреспон-
дент АН СССР и член-корреспондент АМН СССР, директор
Института биофизики АН СССР.
Родился в Петербурге в семье профессора математики
(мать — врач-хирург). Окончив Симферопольский универ-
ситет, Г. М. Франк- прошел аспирантуру сперва на меди-
цинском факультете Московского университета, затем у
академика А. Ф. Иоффе в Ленинградском физико-техниче-
ском институте. После создания Всесоюзного институ-
та экспериментальной медицины вошел в его состав с
группой своих сотрудников и организовал там лаборато-
рию биофизики и фотобиологии. С 1943 заведовал ла-
бораторией биофизики в Академии наук СССР, а с 1957 —
директор Института биофизики АН СССР.
«Наиболее любимая мною область, — говорит Франк, —
это молекулярная организация живой клетки и молеку-
лярные процессы, лежащие в основе жизнедеятельности,
в частности в основе возбудимости и мышечного сокра-
щения» .
Г. М. Франк — дважды лауреат Государственной премии
(1949, 1951), автор свыше 100 экспериментальных работ
по общим вопросам биофизики, фотобиологии, радио-
биологии.
РЫЖКОВ Виталий Лвоимдовмч (р. 1896) биолог, вирусолог, член-
корреспондент АН СССР.
Родился в селе Пурынь Сумской области. Оставшись си-
ротой в четыре года, провел суровое детство и не смог
окончить даже средней школы. После революции В. Рыж-
ков работал в органах Советской власти в области искус-
ства и усиленно занимался самообразованием.
В 1922 он основал первую кафедру общей биологии на
Украине. В 1930 организовал первую в стране лаборато-
рию вирусных болезней растений. В дальнейшем он избрал
оригинальное направление изучения вирусов, исследуя фи-
зиологические условия их размножения. Это направление
создало теоретические предпосылки для изыскания пре-
паратов против вирусных болезней.
В 1946 за книгу «Основы учения о вирусных болезнях
растений» В. Л. Рыжков был удостоен Государственной
премии.
БЕРНЕТ Фр>ик Макфврлэи (р. 1899) — доктор медицины Мель-
бурнского университета и доктор философии Лондонского
университета.
Сэр Ф. Бернет, крупнейший специалист по иммунологии,
живет на далеком материке — в Австралии.
Он родился в городке Траралгане (штат Виктория). В
1923 в Мельбурне окончил университет. С тех пор Бернет
непрерывно ведет исследовательскую работу в области ви-
русологии и иммунологии. Основная деятельность проте-
кает в Институте медицинских исследований Вальтера и
Элизы Холл в Мельбурне. С 1944 Ф. Бернет—директор
этого института.
За разработку новой теории иммунитета Ф. Бернет был
удостоен в 1960 Нобелевской премии.
РЕУТОВ Олег Александрович (р. 1920) — химик-органик, член-
корреспондент АН СССР.
Родился на Украине, в Макеевке. В 1941 окончил хими-
ческий факультет Московского'университета и сразу же
ушел на фронт. В армии служил до конца войны. С 1945 —
ассистент кафедры органической химии МГУ. В 1948 за-
щитил кандидатскую, а в 1953 — докторскую диссерта-
ции. С 1954 —* профессор кафедры органической химии
МГУ и заведующий лабораторией теоретических проблем
органической химии.
О. А. Реутов — автор более 200 работ по химии металло-
органических соединений, стереохимии органических реак-
ций, теоретическим вопросам органической химии и хи-
мии меченых атомов. Он удостоен Ломоносовской премии
Московского университета и премии имени Бутлерова
Академии наук СССР.
БЛОХИНЦЕВ Дмитрий Иванович (р. 1908) — физик,член-коррес-
пондент Академии наук СССР, директор Объединенного
института ядерных исследований в Дубне.
С именем Блохинцева связано крупное событие: он руко-
водил созданием первой в мире атомной электростанции.
Родился в Москве. Воспитанник Московского универ-
ситета (окончил в 1930), Д. И. Блохинцев там же начал
свою педагогическую деятельность, а в 1936 стал профес-
сором. С 1935 по 1956 он работает в Физическом институ-
те и на атомной электростанции Академии наук СССР.
Затем — знаменитый институт на Волге. Обширен круг
интересов Д. И. Блохинцева: он автор многочисленных ра-
бот по теории твердого тела, оптике, акустике, теории
поля, квантовой механике, философии естествознания,
атомной физике и технике. Первый полный курс кван-
товой механики для университетов, написанный с позиций
диалектического материализма, принадлежит Д. И. Блохин-
цеву.
За книгу о квантовой механике Д. И. Блохинцев был удо-
стоен в 1952 Государственной премии, а за создание
атомной электростанции в 1957— Ленинской премии.
ГЕЙЗЕНБЕРГ Вернер (р. 1901) — доктор философии, профессор
теоретической физики, директор Института физики и
астрофизики имени М. Планка в Мюнхене (ФРГ).
Имя одного из творцов квантовой механики, а сле-
довательно, и всей современной физики вообще, широ-
ко известно.
В. Гейзенберг родился в Вюрцбурге. Изучал физику в
университетах Мюнхена и Геттингена. В 1927 избран про-
фессором теоретической физики в Лейпцигском универси-
тете и работал там до 1941. 1932 — Нобелевская премия
по физике за исследования в области квантовой меха-
ники. 1941 — 1945 — директор Института физики кайзера
Вильгельма в Берлине — Далеме. 1946— 1958 — дирек-
тор Института физики и астрофизики в Гёттингене.
В 1957 Гейзенберг подписал знаменитое «Заявление
18-ти», в котором крупнейшие немецкие физики-атомники
указывали на опасность ядерного оружия и призывали пра-
вительства искать пути к международному соглашению о
его запрете. Подписи ряда крупнейших ученых, лауреатов
Нобелевской премии, придали заявлению большую силу.
КЕЛЕР Владимир Романович (р. 1908)—автор научно-популярных
книг, очерков об ученых и науке.
Родился в Ашхабаде в семье учителей. Окончил в 1925
в городе Чарджуе среднюю школу, а в 1930 — Томский
технологический институт. С 1930 — работа в промыш-
ленности, военная служба, работа на Севере.
С 1954 сотрудник Академии наук СССР, а с 1957, после
окончания второго института, — профессиональный литера-
тор и редактор.
В. Келер — автор нескольких научных работ и книг:
«На пороге Неведомого», «Сергей Вавилов» и др. Не-
которые произведения переведены на европейские и вос-
точные языки.
МЁССБАУЭР Рудольф Людвиг (р. 1929)—немецкий физик (ФРГ),
ныне работающий в США, профессор.
Родился в Мюнхене. По окончании школы (1948) ра-
ботал в промышленных лабораториях, затем поступил на
* физическое отделение Высшего технического училища в
Мюнхене. В 1953 — 1954 при этом же училище готовил дип-
ломную работу, одновременно преподавая на математиче-
ском отделении. С 1955 по 1957 провел ряд исследований на
физическом отделении института имени М. Планка в Гей-
дельберге и сделал первые экспериментальные наблюдения
резонансного поглощения ядер, не имеющего отдачи. В
1958 получил прямое экспериментальное доказательство
существования этого явления.
В 1960 приглашен в Калифорнийский технологический
институт в Пасадене, а год спустя избран там профес-
сором. В последнее время занимается решением проблем
ядерной физики и физики твердого тела с помощью раз-
работанных им методов»
За открытие физического явления, известного ныне как
«эффект Мёссбауэра», в 1961 удостоен Нобелевской премии»
Вмдмпф Александрович
8НГЕШАРДТ
Биохимический
код
Среди многочисленных и разнообразных свойств живого, таких, как
обмен веществ, способность к движению, к трансформации энергии и
так далее, несомненно, первое по важности место принадлежит способ-
ности к размножению, к воспроизведению себе подобного. Это свойство
неразрывно связано с совокупностью явлений, которые мы объединяем
в понятии наследственности.
Уже около двадцати лет назад была раскрыта химическая природа
того материального носителя наследственных свойств (или, как теперь
принято говорить, наследственной информации), через посредство кото-
рого осуществляется передача всей совокупности наследственных при-
знаков от предков к потомкам.
Этим веществом оказалась дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).
Она сосредоточена в ядре клетки и составляет основу морфологического
аппарата наследственности — хромосом.
В химическом отношении ДНК представляет собой высокомолеку-
лярный линейный полимер, состоящий из ограниченного числа первич-
ных структурных элементов — нуклеотидов. В молекулярной струк-
туре ДНК, то есть в порядке расположения отдельных нуклеотидов и в
характере образуемых ими сочетаний, и записана наследственная инфор-
мация.
Эти открытия дали ответ на один из коренных вопросов, касающихся
общей проблемы природы наследственности, именно, на вопрос о меха-
низме хранения и передачи наследственной информации.
Второй, не менее важный вопрос: каким образом эта информация реа-
лизуется, то есть претворяется во все вещественные и функциональные
свойства и признаки, которыми определяется специфика последующих
поколений клеток или организмов? Мы хорошо знаем, что биологическая
специфика решающим образом обусловливается природой клеточных
белков, ибо белки являются важнейшим структурным материалом для
построения клетки, они же служат и двигателями всего химизма обмена
веществ, будучи биологическими катализаторами — ферментами. Таким
образом, поставленный выше вопрос, схематизируя, можно более кон-
кретно формулировать следующим образом: как генетическая информа-
ция, записанная в химической структуре молекул ДНК, трансформи-
руется в процессы биосинтеза специфических белков?
Наука приближалась к ответу на этот вопрос, так сказать, с конца.
Прежде всего было установлено, что, в то время как хранитель инфор-
мации — ДНК — сосредоточен в клеточном ядре, процессы синтеза
белка локализованы в клетке в мельчайших структурных элементах
цитоплазмы — рибосомах. Последние представляют собой в химическом
отношении образования, построенные из белка и нуклеиновой кислоты,
отличной от ДНК. В состав рибосом входит рибонуклеиновая кислота
(РНК), содержащая в своем составе несколько иной углевод (рибозу),
чем входящий в состав ДНК (дезоксирибоза); кроме того, имеется раз-
личие в одном из тех четырех нуклеиновых оснований, которые служат
специфическими структурными элементами ДНК и РНК. Общими для
обоих типов нуклеиновых кислот являются аденин (А), гуанин (Г) и
цитозин (Ц). В РНК входит еще урацил (У), а в ДНК вместо этого —
тимин (Т).
Как известно, молекула белка построена примерно из 20 аминокислот,
соединенных между собой так называемыми пептидными связями. Спе-
цифика каждого индивидуального белка определяется взаимным рас-
222
положением отдельных аминокислот, то есть порядком их чередования
в гигантской полипептидной цепи, образующей белковую молекулу.
После установления пространственной локализации процессов био-
синтеза белка в рибосомах следующим важным шагом явилось обнару-
жение того факта, что в этих процессах принимает решающее участие
рибонуклеиновая кислота. Не вдаваясь в детали, которые усложнили бы
изложение, можно сказать, что именно РНК выполняет роль матрицы,
или шаблона, на котором происходит требуемое последовательное рас-
положение аминокислот в том порядке, который соответствует структуре
данного синтезируемого белка. Эта РНК синтезируется в клеточном
ядре, на молекулах ДНК, служащих, так сказать, первичной матри-
цей.
При этом молекулярная структура возникающей РНК является точным
отображением структуры ДНК, в которой была зафиксирована наслед-
ственная информация, подобно тому, как фотографический отпечаток
является отображением исходного негатива.
Вслед за тем образовавшаяся в ядре РНК выходит в цитоплазму и,
поступив в рибосомы, выполняет здесь свою матричную функцию при
синтезе белка.
Таким образом, на протяжении последних лет были охарактеризованы
важные звенья той цепи, которая ведет от хранителя наследственной
информации ДНК к конечному этапу — синтезу специфических белков.
Но в этой цепи был один крупный пробел: не хватало сведений об одном
из особенно существенных звеньев. Если наследственная информация,
управляющая структурой белков, зафиксирована в молекулярном строе-
нии ДНК, а затем РНК, то каким образом происходит расшифровка
этой записи и преобразование ее в химический язык структуры бел-
ковой молекулы?
Трудность заключается в том, что в строении молекулы РНК прини-
мают участие всего четыре структурных элемента — нуклеотида, харак-
теризующиеся входящими в их состав основаниями (А, Г, Ц и У). Между
тем в строении белка участвует до двадцати различных структурных
компонентов — аминокислот. Ясно, что если химическая информация
записана в структуре РНК «четырехбуквенным алфавитом», то должен
быть некий код, позволяющий эту четырехбуквенную запись преобра-
зовывать в «двадцатибуквенный алфавит» аминокислотной структуры
молекулы.
На протяжении ряда лет по поводу характера этого кода строи-
лись различные соображения, но все они оставались в области умо-
зрительных построений.
Отсутствовало самое главное — экспериментальное доказательство
реальности кода.
Вторая половина 1961 года и первые месяцы 1962 года ознаменовались
событием огромного значения — были не только получены первые до-
казательства реальности существования генетического кода, но фак-
тически достигнута расшифровка его химического выражения, по крайней
мере, в первом приближении, для всех двадцати отдельных аминокислот.
Теоретическое рассмотрение показывало, что код не может быть «дуб-
летным», то есть, что каждой определенной аминокислоте не может соот-
ветствовать комбинация всего из двух букв четырехбуквенного нуклео-
тидного алфавита. Таких комбинаций из четырех букв по две можно
223 получить только 42, то есть 16, а этого не хватало для обозначения всех
МОСКВА. Комиссия ведом-
ства путей сообщения научает
цепь подземных комнат очень
древней кирпичной постройки,
облицованных белым камнем.
Подземный дворец в Кремле,
открытый случайно при провале
земли недалеко от Успенского
собора, имеет печи и все приз-
наки былого обитания. Есть
мнение о существовании биб-
лиотеки и архива Ивана Гроз-
ного, замурованных в подзем-
ном дворце.
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ» 1 ав-
густа 1861 года.
двадцати аминокислот. Но для этого с избыт-
ком давал возможность триплетный код, где
число комбинаций по три буквы из четырех
составляет 4s, то есть 64.
На одном из заседаний симпозиума по мо-
лекулярной биологии проходившего летом
1961 года в Москве V Международного био-
химического конгресса участники услышали
о замечательном опыте. Американец М. Ни-
ренберг в бесклеточной системе, содержавшей
рибосомы и ряд других факторов, требующих-
ся для синтеза белка, а также смесь всех
аминокислот, при добавке синтетического
полинуклеотида наблюдал образование вы-
сокомолекулярного полипептида, то есть бел-
ковоподобного вещества. Взятый полинуклео-
тид содержал лишь один единственный вид
основания — урацил — и мог быть обозна-
чен сокращенно, пользуясь вышеприведенны-
ми буквенными символами, как поли-У.
Оказалось, что и образовавшийся продукт
представлял собой как бы белок предельно
упрощенного состава: он содержал лишь один
вид аминокислоты — фенилаланин.
Отсюда следовал вывод, что «кодом» для
фенилаланина мог служить триплет из трех
урациловых нуклеотидов, или, пользуясь все
теми же буквенными обозначениями, это был
триплет состава УУУ. Вслед за этим первым
сообщением в США и Англии быстро последо-
вал ряд работ нобелевского лауреата С. Очоа,
Ф. Крика с сотрудниками, X. Виттмана и дру-
гих. (19 октября 1962 года, когда эта книга го-
товилась к печати, было опубликовано сообще-
ние о присуждении д-ру Ф. Крику (Англия), д-ру
М. Уилкинсу (Англия) и д-ру Уотсону (США)
Нобелевской премии за достижения в области
медицины). В них были уточнены общие прин-
ципы структуры кода (например, было показа-
но, что он не может быть «перекрывающимся»,
то есть триплеты не могут заходить один за
другой и должны считываться в одном направ-
лении, начиная с определенного начально-
го пункта), а главное — пользуясь синте-
тическими полинуклеотидами, содержащими
различные основания в разных комбинаци-
ях, оказалось возможным установить, како-
го состава триплеты соответствуют отдель-
ным аминокислотам.
В приводимой ниже таблице воспроизво-
дится сводка результатов, полученных к нача-
лу 1962 года.
224
Сочетания нуклеотидов ДНК»
определяющие синтез аминокислот
Аминокислоты Соответствующие комбинации оснований
Фенилаланин УУУ
Аланин УЦГ
Аргинин УЦГ
Аспарагиновая
кислота УАГ
Аспарагин УАА, УАЦ
Цистеин УУГ
Глутаминовая
кислота УАГ
Глутамин УЦГ (предполо-
жительно)
Глицин УГГ
Г истидин УАЦ
Изолейцин УУА
Лейцин УУЦ.УУГ, УУА
Лизин УАА
Метионин УАГ
Пролин УЦЦ
Серин УУЦ
Треонин УАЦ, УЦЦ
Триптофан УГГ
Тирозин УУА
Валин УУГ
j
В таблице указан лишь состав соответству-
ющих триплетов. Выяснение того, в каком
порядке относительно друг друга расположе-
ны основания, является очередной задачей
исследования.
Но и то, что уже достигнуто, знаменует
собой открытие, равного которому не было
ни в одной области экспериментальной биоло-
гии за все последние десятилетия.
Все более и более ускоряющийся темп до-
стижений в области молекулярной биологии
позволяет с уверенностью ожидать дальней-
ших успехов.
Нет сомнения в том, что они принесут
с собой также и первостепенной важности
следствия практического характера в таких
областях, как выяснение природы злокачест-
венного роста, усовершенствование методов
получения вакцин, получение направленных
мутаций и так далее.
Аяексаядр Сергеевич СПИРИН
РНК:
некоторые
проблемы
Одна из ведущих проблем биологической науки сегодняшнего дня —
это проблема биологического синтеза белков. Белок — основа всех
жизненных процессов, важнейшая составная часть живого вещества.
В обмене веществ белки выполняют роль высокоактивных ускорителей—
ферментов — всех биохимических реакций. Белки — основа всех ме-
ханических, двигательных процессов в организме. Они играют ведущую
роль в организации клеточной структуры. Словом, именно белки создают
ту организацию в пространстве и во времени, которая характеризует
всякую живую систему и которая, собственно, и делает ее живой.
Отсюда — тот огромный интерес, который издавна вызывает пробле-
ма синтеза белков в организме. Проблема эта ключевая и для теоретиче-
ского понимания жизни и обмена веществ, и для практического вмеша-
тельства в жизненные процессы.
За последние годы в изучении самых тонких областей жизнедеятель-
ности произошли крупные, можно сказать, революционные сдвиги.
Основное значение здесь имели (и имеют) исследования нуклеиновых
кислот — веществ, играющих ведущую роль в передаче наследственных
свойств и в биосинтезе белков. Без нуклеиновых кислот, как и без белков,
невозможна жизнь, и чем дальше проникаем мы в молекулярные механиз-
мы жизнедеятельности, тем сильнее убеждаемся в их решающем значении
в микромире жизни.
ЧТО ТАКОЕ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ?
Нуклеиновые кислоты — это сложные полимеры биологического про-
исхождения. Сложное строение имеют и составляющие их звенья —
нуклеотиды, состоящие из азотистого основания, сахарного компонента
(пентоза) и остатка фосфорной кислоты. Число различных типов азо-
тистых оснований, которые могут входить в состав нуклеиновой кис-
лоты, невелико: два так называемых пуриновых основания — гуанин
и аденин и два пиримидиновых — цитозин и тимин или урацил. Де-
сятки, сотни и тысячи нуклеотидов этих четырех типов соединяются
друг с другом строго последовательно, образуя молекулу нуклеиновой
кислоты — длинную, неразветвленную цепь.
Нуклеиновые кислоты делятся на два типа, обязательно присутствую-
щих в любом живом организме и в любой клетке этого организма. Это—
дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты
(РНК). Важнейшая функция ДНК — передача наследственных свойств
из поколения в поколение. В молекуле ДНК как бы записаны те наслед-
ственные возможности организма, которые выявляются в процессе его
роста и развития, в процессе взаимодействия со средой. Что касается
РНК, то, как выяснилось, этот тип нуклеиновых кислот непосредствен-
но связан с самим осуществлением тех наследственных возможностей,
которые передаются через посредство ДНК- РНК — главное действую-
щее лицо во всем белковом синтезе в клетке: на ее молекулах происходит
как бы сборка отдельных аминокислот — структурных элементов белков—
в специфическую белковую молекулу. РНК, по-видимому, в значитель-
ной мере также и регулятор ряда биологических процессов в клетке.
Подробное изучение нуклеотидного состава ДНК и РНК, входящих
в состав различных организмов, было начато в лаборатории профессора
Э. Чаргаффа (США) и особенно широко продолжено и развито у нас
в СССР, в лаборатории профессора А. Н. Белозерского. Оказалось, что
организмы различных видов могут отличаться друг от друга количе- 226
ственным соотношением четырех типов азотистых оснований в их нуклеи-
новых кислотах. Особенно сильно эта видовая специфичность нуклеино-
вых кислот выражается у низших организмов, например бактерий.
При этом оказалось, что состав РНК гораздо менее специфичен, чем
состав ДНК, и довольно близок у самых разных видов, независимо от
ярко выраженных межвидовых различий состава ДНК.
Уже простое изучение нуклеотидного состава РНК оказалось весьма
полезным для понимания ряда ее возможных функций. К каким выводам
позволили прийти установленные при этом факты, об этом мы расскажем
дальше, когда речь пойдет о роли РНК в биосинтезе белков.
Следующим вопросом, который естественно возник при дальнейшем
развитии химического подхода в изучении РНК, был вопрос о макромо-
лекулярном строении РНК.
СТРУКТУРА РНК
Уже указывалось, что как молекулы ДНК, так и молекулы РНК
представляют собой длинные, неразветвленные цепи. Но каким образом
и в какие именно формы свернуты или закручены эти цепи? Какие
пространственные фигуры они образуют? Ведь от пространственного
строения веществ в организме зависит во многом, если не в основном,
их биологическая активность. Поэтому, лишь изучив пространственное
строение нуклеиновых кислот, можно понять тот молекулярный ме-
ханизм, посредством которого они определяют самые существенные
процессы жизни.
Еще в 1953 году в Англии Дж. Уотсоном и Ф. Криком на основании
рентгеноструктурных данных М. Уилкинса была построена про-
странственная модель молекулы ДНК. Согласно этой модели, молекула
ДНК имеет форму двойной спирали и похожа на двухходовую винтовую
лестницу. Макромолекулярная структура ДНК сегодня в значительной
мере известна. Это обстоятельство и открытие того, что в самой струк-
туре ДНК заложена основа воспроизведения, дало возможность непо-
средственно объяснить молекулярные механизмы «воспроизведения себе
подобных» и консерватизма наследственности.
Иначе обстоит дело с РНК. Макромолекулярная пространственная
структура РНК до сравнительно недавнего времени была совершенно
не ясна. Особенно важно было изучить строение так называемых высо-
кополимерных РНК. Оказалось, что такие РНК составляют 80—90
процентов всех РНК живых клеток самых различных организмов —
животных, растений и бактерий. С другой стороны, нуклеиновые кис-
лоты — главная составная часть вирусов, обеспечивающая их инфек-
ционные свойства. Одни вирусы содержат только ДНК, другие только
РНК, и в таком случае это всегда высокополимерные РНК. Изучение
высокополимерных РНК различного происхождения — клеточных и
вирусных — было основным предметом работы нашей лаборатории
за последние годы.
Собственно, начало изучения макроструктуры РНК относится к 1956—
1957 годам, когда в лабораториях Г. Шрамма (ФРГ) и Г. Френкель-
Конрата (США) были впервые выделены биологически активные, не
нарушенные макромолекулы высокополимерной РНК из вируса табач-
ной мозаики. Уже в 1957 году эти опыты были воспроизведены во многих
лабораториях, в том числе и в нашей. А с 1958 года стали появляться
227 первые данные о макромолекулярной структуре вирусной РНК в раст-
ПОМТШИМ Ъ
МОСКВА. Для желающих
летать по воздуху в доме куп-
чихи Федоровой продаются воз-
душные шары разных разме-
ров, заполняющиеся газом за 5
Минут.
«ПРИЛОЖЕНИЯ К МОС-
КОВСКИМ ВЕДОМОСТЯМ»
7 августа 1861 года.
„Нитчатая* конфигурация
молекулы РНК (внизу) и ее
электронно-микроскопическая
фотография.
воре. Оказалось, что молекулярный вес вирусной РНК в растворе со-
ставляет два миллиона. Молекулы РНК с меньшим молекулярным весом
уже не проявляли биологической активности.
Вскоре теми же методами удалось выделить высокополимерные РНК
и из клеточных организмов — животных, растений, бактерий.
Как же цепи РНК расположены в пространстве, в какие пространст-
венные фигуры они свернуты?
РНК и ДНК — это «родственные» соединения: обе они состоят из
большого числа нуклеотидных звеньев, соединенных однотипными свя-
зями. Было естественно предположить, что макромолекула РНК постро-
ена так же, как и макромолекула ДНК,— в виде жесткой двойной спи-
рали. Однако уже в 1957—1958 годах самыми различными методами в
ряде лабораторий, в том числе и у нас, было показано, что макромоле-
кулы РНК имеют форму не жестких спиралей, а сильно скрученных ком-
пактных частиц, состоящих из однотяжных цепей.
Было показано, что конфигурация цепей РНК в растворах не постоян-
на, а широко меняется в зависимости от условий. При изменении усло-
вий (состава раствора, его температуры) можно наблюдать струк-
турные переходы макромолекул РНК от одной конфигурации к другой.
Эти переходы полностью обратимы и никак не нарушают биологическую
активность РНК.
Первая проблема, которая возникала при изучении высокомолекуляр-
ных РНК, заключалась в том, является ли полинуклеотидная цепь
единой, непрерывной или же состоит из нескольких более коротких це-
пей? Другими словами, если представить макромолекулу РНК в виде
перепутанного клубка бечевки, то нужно было определить, сплошная
эта бечевка или где-то внутри клубка в ней есть разрывы. 228
Решать этот вопрос можно разными путями. Можно попытаться, не
разворачивая всего клубка, каким-либо образом разыскать все концы
и, подсчитав их, определить количество отдельных обрывков в клубке.
Но на этом пути изучения структуры РНК исследователи встретились
с очень большими экспериментальными трудностями.
Наша лаборатория избрала другой метод. В процессе работы с высо-
кополимерной РНК мы обнаружили, что при нагревании всего до 50—
70 градусов цепи РНК распрямляются, «клубок» сам собой распутывается
и РНК переходит в форму развернутых нитей. Это мы и использовали,
чтобы ответить на поставленный вопрос. Мы развернули весь клубок
макромолекулы в вытянутую нить. Оказалось, что и после этого ее
молекулярный вес по-прежнему остается очень высоким, то есть она не
распадается на отдельные обрывки. Стало ясно, что макромолекула био-
логически активной РНК состоит только из одной цепи, составленной
из нескольких тысяч нуклеотидных остатков.
После этого мы задались вопросом: какую же конкретную макромо-
лекулярную структуру может иметь эта цепь РНК в растворе? Каким
образом она свернута и скручена? Как расположены отдельные части
цепи относительно друг друга? Какой формы частицы они образуют?
В 1959 году в лаборатории профессора П. Доти (США), а также у нас
было показано, что отдельные звенья единой цепи РНК могут закручи-
ваться относительно друг друга, образуя короткие участки в виде двой-
ной спирали. Таких спиральных отрезков образуется по всей длине
цепи очень много. Характер каждой из этих спиралек в отдельности очень
напоминает характер спирализации в ДНК. Но только там вся молекула
представляет собой одну очень длинную непрерывную спираль, состав-
ленную из двух разных цепей (наподобие двойного крученого электри-
ческого шнура), а в РНК спиральные участки очень коротки, чередуются
с обычными участками однотяжной цепи и образованы скручиванием
этой цепи в отдельных местах.
Мы подробно занялись вопросом, как эти спиральные участки уложены
относительно друг друга и какую форму приобретает при этом вся моле-
кула. Путем самых различных физико-химических измерений и опытов
нам удалось показать, что эти короткие спиральные участки уложены
друг над другом как бы «стопкой» (как показано на схеме внизу слева),
и вся частица в связи с этим имеет форму палочки. Спиральные участки
располагаются перпендикулярно к длинной оси «палочки».
Оказалось, однако, что эта форма молекулы РНК и такое расположе-
ние спиральных участков могут существенно изменяться при измене-
нии условий. Например, как мы уже говорили, при нагревании до 50—
70 градусов вся цепь распрямляется, спиральные участки раскручиваются
и молекула РНК выглядит уже как нитка (см. схему, вверху). При об-
ратном охлаждении до комнатной температуры цепь РНК снова свер-
тывается в прежнюю частицу, с прежними спиральными участками.
С другой стороны, при определенных изменениях состава раствора
«палочка» РНК может превращаться в «клубок» за счет дополнительного
складывания (сверхскручивания), сохраняя все свои прежние спираль-
ные участки (см. схему, внизу справа).
Когда были выяснены все возможные конфигурации РНК, мы решили
попытаться проверить свои выводы путем прямого наблюдения молекул
РНК с помощью электронного микроскопа высокого разрешения. Эта
229 часть работы была проведена нами совместно с Н. А. Киселевым из
„Палочкообразная** конфигу*
рация молекулы РНК,
Института кристаллографии АН СССР. И действительно, в соответствую-
щих условиях мы прямо увидели все три конфигурации высокополимер-
яой РНК — нитеобразную, палочкообразную и клубкообразную (см.
рисунки). Эта завершающая работа явилась прямым подтверждением
изложенных представлений.
Каково же биологическое значение всех этих конфигураций высоко-
полимерной РНК? К сожалению, это пока совершенно не известно и яв-
ляется предметом поисков и исследований. В какой-то мере эти струк-
туры связаны с биосинтезом белка и присутствуют в живых системах.
Но кроме этих общих положений, сейчас трудно даже пытаться строить
гипотезы. Хочется думать, что через несколько лет проблема биологи-
ческой роли высокополимерной РНК в связи с ее структурой будет ясна
в деталях. Это откроет широкие возможности для познания биосинтеза
белка, управления им и для борьбы с вирусными инфекциями.
В то же время за последние годы, и особенно за 1961—1962 годы, до-
стигнуты грандиозные успехи в изучении других сторон биосинтеза бел-
ка в связи с РНК. Главные направления этих успехов следующие. Во-
первых, это выяснение молекулярного механизма, посредством которого
наследственная информация может передаваться от ДНК к местам бел-
кового синтеза (открытие и выделение информационной РНК); во-вто-
рых, это раскрытие химической природы того генетического кода, посред-
ством которого наследственная информация «записана» в цепях нуклеи-
новых кислот *, и, в-третьих, это начало познания тех регуляторных
механизмов, которые управляют биосинтезом белков в клетке.
1 Подробнее о механизме записи наследственной информации в молекуле ДНК
говорилось выше, в статье академика В. А. Энгельгардта. 230
„Клубкообразная* конфигура-
ция РНК.
РНК И БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ
Любая клетка организма в процессе жизнедеятельности производит
только свои, строго специфические белки, необходимые ей для построе-
ния своего вещества и для участия в разнообразных биохимических
реакциях. От определенного, уникального состава и структуры каждого
данного белка зависит, в конечном счете, его биологическая активность.
Как же осуществляется эта специфичность биосинтеза белка? Что за-
ставляет 20 различных аминокислот собираться в его цепь в определен-
ном, четко заданном для каждого белка порядке? Как передается от
родителей к потомству способность синтезировать одни и те же белки
с заданной последовательностью аминокислот?
В результате многолетних исследований было установлено, что эта
способность и передача ее по наследству связана с ДНК. Именно здесь,
в специфической нуклеотидной последовательности цепи ДНК, и запи-
сана та наследственная информация, которая определяет специфичность
синтеза белка каждой данной клеткой. Различные участки цепи ДНК
определяют синтез разных белков строго определенной структуры.
Если искусственно нарушить тот или иной из таких участков, то специ-
фичность соответствующего синтезируемого белка тоже нарушается.
Меняется аминокислотная последовательность его цепи, ее структура,
белок теряет свою биологическую активность.
Но ведь сам синтез белка происходит не на ДНК, а в специальных кле-
точных структурах — рибосомах, содержащих другую нуклеиновую
кислоту — РНК. Именно здесь находится «фабрика» белка, здесь про-
исходит «сборка» аминокислот в цепи со строго заданной последователь-
ностью. Оказалось, что РНК принадлежит решающая роль в белковом
231 синтезе.
ТАЙНА КОРАБЛЯ
КОРОЛЁВЫ МАРГРЕТ
Из поколения в поколение
передавали датские рыба-
ки легенду о таинствен-
ном «корабле королевы
Маргрет». Почти шесть ве-
ков назад, рассказывали
они, эта королева, опаса-
ясь набега пиратов, при-
казала затопить в Рос-
кильд-фиорде, ведущем к
древней скандинавской
столице — Роскильде, ко-
рабль, груженный камня-
ми. До сих пор в устье
фиорда иногда можно
увидеть корабельные ос-
танки, покоящиеся на дне.
Легендой заинтересова-
лись работники Датского
национального музея. Вот
что им удалось выяснить.
На дне Роскильд-фиорда,
действительно, лежат ос-
танки древних кораблей —
не одного, а по меньшей
мере шести. Поднятые об-
ломки рассказали, что
корабли гораздо старше,
чем говорится в легенде.
Они принадлежали знаме-
нитым хозяевам морей —
викингам. Несмотря на то,
что корабли пролежали
под водой около тысячи
лет, их дубовые каркасы
и обшивка прекрасно со-
хранились. Эта находка
уникальна, потому что
найденные суда, в отличие
ото всех до сих пор обна-
руженных кораблей ви-
кингов, не военные, а тор-
говые.
Груженные камнями ко-
рабли лежат рядом и друг
ва друге. Вся масса их за-
нимает около 45 и в длину
и от 9 до 15 м в ширину.
Их покрывает слой воды
всего около 75 см. Однако
Прежде всего, одна из разновидностей РНК снабжает рибосомы «сырь-
ем! для белкового синтеза. Это так называемая растворимая, или низко-
полимерная, РНК (ее молекулярный вес — около 25—30 тысяч, в отли-
чие от преобладающей в клетке высокополимерной РНК, содержащейся
в рибосомах и имеющей молекулярный вес от 0,5 до 1,4 миллиона).
Соединяясь со свободными аминокислотами, находящимися в клеточном
соке, молекулы растворимой РНК затем вместе с ними поступают в рибо-
сомы.
Что же происходит дальше? Каким образом информация, записанная
в молекулах ДНК в ядре клетки, определяет синтез белка в рибосомах?
Высокополимерная РНК, образующая рибосомы (она так и называется
рибосомальной), очевидно, является непременным участником белково-
го синтеза. Исходя из этого, механизм передачи информации можно
было бы представить себе так. Рибосомальная РНК могла бы синтези-
роваться в ядре клетки, на ДНК, как на матрице, и при этом в ее нуклео-
тидной последовательности могла бы каким-то образом отразиться ну-
клеотидная последовательность ДНК. А потом эта РНК могла бы фор-
мироваться в рибосомы и там в свою очередь служить матрицей для не-
посредственного синтеза белков.
Такая схема (ДНК — рибосомальная РНК — белок), действительно,
казалась некоторое время вполне приемлемой. Однако вскоре были по-
лучены факты, которые вступали с ней в прямое противоречие. И здесь
большую роль сыграли результаты изучения нуклеотидного состава
нуклеиновых кислот, о чем мы говорили в начале статьи.
Нами в лаборатории А. Н. Белозерского еще в 1957 году было прове-
дено сравнительное исследование нуклеотидного состава ДНК и РНК
различных видов бактерий. Мы установили, что состав ДНК у разных
видов организмов существенно различен. Однако, как оказалось, состав
суммарной РНК тех же видов вовсе не обнаруживает таких различий.
А так как в суммарной РНК клетки рибосомальная РНК составляет
не менее 80—90 процентов, то это означало, что ее нуклеотидный состав
не соответствует нуклеотидному составу ДНК того же вида и изменения
в составе ДНК вовсе не влекут за собой изменений в составе РНК.
Стало быть, рибосомальная РНК никак не может быть передатчиком ин-
формации от ДНК к белку. Это было первым серьезным ударом по при-
веденной выше схеме.
Что же тогда служит передатчиком информации от ДНК к белку?
Одновременно с упомянутыми, так сказать, негативными результатами
мы установили и один важный позитивный факт. Хотя полного соответ-
ствия между составом суммарной РНК и ДНК мы не обнаружили, но
оказалось, что небольшие различия в составе суммарной РНК у разных
видов все же имеются, и эти различия, очевидно, как-то связываются
с различиями в составе ДНК. Поэтому мы тогда же пришли к выводу,
что в суммарной клеточной РНК все же присутствует, по-видимому,
какая-то очень небольшая фракция, в которой как бы отражается состав
ДНК и которая имеет такое же количественное соотношение четырех
типов азотистых оснований. Мы предположили, что эта фракция РНК
действительно непосредственно связана с ДНК и что именно она, а не
основная масса клеточной РНК, может служить переносчиком наслед-
ственной информации, записанной в ДНК.
Только в 1961 году это предположение было прямо подтверждено сери-
ей блестящих работ. Новейшие достижения техники эксперимента позво- 232
лили целому ряду исследователей одновременно выделить эту часть сум-
марной РНК и установить, какую роль она играет в белковом синтезе.
Это было достигнуто совместными усилиями трех групп ученых: С. Брен-
нера (Англия), Ф. Жакоба (Франция) и М. Меселсона (США), с одной
стороны, Ф. Гро (Франция) и Дж. Уотсона (США) — с другой, и С. Спи-
гелмана (США) — с третьей.
Выделенная РНК получила название РНК-посредника, или информа-
ционной РНК. Ее нуклеотидный состав, как оказалось, точно соответ-
ствует составу ДНК данной клетки и отличается от состава всей осталь-
ной части РНК. Очень важной особенностью информационной РНК
является ее исключительно интенсивный синтез в клетке и столь же
интенсивный распад. Среднее время жизни ее молекулы составляет,
по-видимому, всего 4—6 секунд. Поэтому ее количество в клетке в каж-
дый данный момент ничтожно и составляет не более 1—5 процентов от
всей РНК бактериальной клетки.
Выделение и исследование информационной РНК позволило перейти
от предположений к экспериментальному изучению ее роли в белковом
синтезе. К этому времени было уже известно, что, по-видимому, далеко
не все рибосомные частицы, имеющиеся в клетке, синтезируют белок.
Лишь немногие из них в каждый данный момент активны, хотя внешне
они ничем не отличаются от остальных. Оказалось, что непременное усло-
вие активности рибосомы — наличие в ней, кроме обычной рибосомаль-
ной РНК, еще и информационной РНК.
Именно непосредственное участие информационной РНК в белковом
синтезе может объяснить и ее крайнюю нестабильность. В изолированном
виде информационная РНК представляет собой обычную полинуклеотид-
ную цепь, которая в смысле стабильности ничем не уступает любой дру-
гой разновидности РНК. Вполне возможно, что распад ее происходит
именно в рибосоме, в процессе синтеза белка, что молекулы информацион-
ной РНК «расходуются» на создание белковых молекул.
С другой стороны, образование самой информационной РНК связано
с ДНК клетки. Не только состав, но и специфическая нуклеотидная
последовательность в цепях молекул информационной РНК полностью
соответствуют составу и нуклеотидной последовательности в цепях ДНК
той же клетки. Очевидно, ДНК и есть та матрица, на которой синтези-
руется информационная РНК, запечатлевая в своей нуклеотидной по-
следовательности структурную информацию, которая содержится в
нуклеотидной последовательности ДНК.
Из всех этих данных можно заключить следующее. Передача заклю-
ченной в ДНК информации в рибосомы, где происходит синтез белка,
осуществляется при помощи специального нестабильного посредника —
информационной РНК. Этот посредник синтезируется на ДНК и посту-
пает в рибосому, где «отдает приказ» о синтезе определенной белковой
молекулы в соответствии с той информацией, которую он принес от ДНК.
Целый ряд последних исследований свидетельствует, кроме этого,
и о том, что информационная РНК, по-видимому, не просто посредник,
но и та самая структурная матрица, на которой происходит «сборка»
аминокислот в молекулу белка. Об этом говорит, например, сенсацион-
ный эксперимент американского исследователя М. Ниренберга. Вместо
информационной РНК он добавил к рибосомам искусственно получен-
ный простой полимер. Цепь его была похожа на цепь РНК, но состояла
233 из нуклеотидных групп только одного «сорта» вместо четырех, содержа-
более подробно изучить их
и тем более извлечь на
поверхность до сих пор не
удавалось — мешало то,
что вода в фиорде очень
мутна. Видимость под во-
дой при самых благопри-
ятных условиях не пре-
вышает 5 м.
В июле 1961 года археоло-
ги перешли в решительное
наступление на тайну
«корабля королевы Мар-
грет». Участок, где лежат
корабли, отгораживается
перемычкой, после чего от-
туда будет откачана вода.
Если работы завершатся
успехом, то перед глазами
ученых предстанет драго-
ценная реликвия глубокой
древности — целый торго-
вый флот легендарных
викингов.
ц(~ стол«Гнаа«.д ;>
ПАРИЖ. Украшение фаса-
дов новых шести-семиэтажных
домов кариатидами, барельефа-
ми и статуями сильно подни-
мает цену квартир, не делая их
ни удобнее, ни теплее.
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЕ
ВЕДОМОСТИ» 10 февраля 1861
года.
щихся в РНК. В ответ на это рибосомы, беспрекословно подчиняясь
необычному «приказу», начали синтезировать столь же простые полипеп-
тидные молекулы, содержащие лишь одну аминокислоту. Этот экспе-
римент прежде всего открыл прямую дорогу для экспериментальной рас-
шифровки кода, при помощи которого нуклеотидная последовательность
РНК определяет конкретную аминокислотную последовательность син-
тезируемого белка — того кода, по которому информация «переводится»
с языка нуклеотидов РНК на язык аминокислот белка. Но эксперимент
Ниренберга показывает также, что не рибосома и не рибосомальная РНК,
а именно поступающая в рибосому извне информационная РНК являет-
ся специфической матрицей, на которой синтезируется белок.
Какая же тогда роль отводится рибосомальной РНК, которая все-таки
составляет основную массу РНК клетки и структурную основу рибосом?
Это пока остается полной загадкой. Мы знаем лишь, что ее присутствие
в рибосоме и ее структурная целостность абсолютно необходимы для бел-
кового синтеза. А в чем именно заключается ее функция и как она осу-
ществляется — на этот вопрос еще предстоит дать ответ будущим иссле-
дованиям.
РНК и РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА
В клеточной ДНК, в различных комбинациях нуклеотидов ее длинной
цепи, зашифрованы все данные, необходимые для синтеза огромного
количества самых разнообразных белков. Но эти потенциальные возмож-
ности никогда не реализуются полностью. Клетка никогда не синтезирует
сразу всех белков, которые она могла бы синтезировать, а производит
«по мере надобности» лишь те из них, которые требуются в данный
момент. Стоит внешним условиям измениться,— исчезает потребность
в том или ином белке, и его синтез «за ненадобностью» прекращается.
Все это свидетельствует о тонкой и целесообразной регуляции синтеза
белков в клетке.
Самые последние исследования и главным образом работы француз-
ских ученых Ф. Жакоба и Ж. Moho позволили нам увидеть некоторые
детали этого сложного механизма. И здесь, как оказалось, РНК
принадлежит немаловажная роль.
Вспомним, как передается от ДНК в рибосомы «приказ» синтезиро-
вать данный белок. За синтез каждого белка ответствен строго определен-
ный участок цепи ДНК— так называемый цистрон. На нем, как на мат-
рице, синтезируется информационная РНК, которая потом поступает
в рибосомы и «отдает приказ» синтезировать белок. Такие цистроны назы-
ваются структурными, так как они определяют структуру соответствую-
щего белка.
Синтез того или иного белка, по-видимому, прекращается в резуль-
тате того, что ДНК перестает вырабатывать на соответствующем струк-
турном цистроне информационную РНК. Значит, активностью струк-
турных цистронов управляют какие-то регуляторные механизмы. В нуж-
ный момент нужные цистроны делаются способными, или, наоборот, не^-
способными образовывать на себе информационную РНК. И в каждый
данный момент значительная часть структурных цистронов «закрыта»,
не работает,— они начнут функционировать лишь тогда, когда будет
нужно.
Что же это за таинственный механизм, так точно регулирующий работу
цистронов? 234
Если повредить какой-либо
структурный цистрон ДНК,
то соответствующий белок бу-
дет синтезироваться клеткой
в измененном виде. Жакоб и
Моно показали, что в цепи
ДНК есть и такие цистроны,
изменение которых никак не
влияет на состав и структу-
ру синтезируемых белков. За-
то если повредить один из та-
ких цистронов, то нарушается
регуляция синтеза какого-ли-
бо белка, а чаще — целого
ряда белков. Деятельность
определенных связанных
с этими цистронами струк-
турных цистронов «выходит
из-под контроля», и соответ-
ствующие белки начинают
синтезироваться независимо
от того, нужны они в данный
момент или нет. При этом са-
ма их структура ничем не от-
личается от структуры белка,
вырабатываемого при нор-
мальных условиях. Такие ци-
строны, управляющие дея-
тельностью структурных ци-
стронов, получили название
цистронов-р егу л ятор ов.
Бросается в глаза тот факт,
что при нарушении цистрона-
регулятора почти всегда про-
исходит именно активизация
соответствующего структур -
ного цистрона, начинается
бесконтрольная выработка информационной РНК. Отсюда нетрудно
сделать вывод, что «обязанность» нормального цистрона-регулятора за-
ключается в блокировании деятельности структурных цистронов, чтобы
они не производили информационную РНК, когда в ней нет надоб-
ности. Цистрон-регулятор «запрещает» соответствующему структурно-
му цистрону производить информационную РНК, а стало быть, и белок.
Механизм регулирующей деятельности цистронов-регуляторов и стал
основным содержанием исследования Жакоба и Моно.
Как может цистрон-регулятор «запрещать» структурному цистрону
работать? Нужно иметь в виду, что структурный цистрон и соответствую-
щий ему цистрон-регулятор обычно находятся в разных местах цепи
ДНК. Значит, связь между ними должна осуществляться при помо-
щи какого-то вещества-посредника, которое, очевидно, вырабатывается
цистроном-регулятором и действует на структурный цистрон, подавляя
его активность. Жакоб и Моно показали, что такое вещество действи-
Схема регуляции белкового
синтеза. Присутствие нуж-
ного клетке метаболита свя-
зывает репрессор, выделяемый
цистроном-регулятором, и
структурные цистооны бес-
препятственно производят
информационную РНК, нуж-
ную для синтеза белков-фер-
ментов , необходимых для
„переработки*1 данного мета-
болита.
235
тельно существует. Оно, по их предположениям, может представлять
собой либо опять-таки РНК, либо специальный белок. Это вещество
получило название репрессора. Можно предположить, что подобно тому,
как на структурных цистронах вырабатывается информационная РНК,
идущая затем в рибосомы, точно так же на цистронах-регуляторах обра-
зуется репрессор, предназначенный для блокирования структурных
цистронов.
Именно этот механизм осуществляет исключительно тонкую и чуткую
связь между синтезирующей деятельностью клетки и условиями внешней
среды. Исследования показали, что подавление репрессором синтеза того
или иного белка диктуется не «прихотью» цистрона-регулятора, а из-
менениями в окружающей среде.
Вот как происходит, например, в клетке синтез галактозидазы —
фермента, который переваривает лактозу (молочный сахар). Когда в
среде, окружающей клетку, лактозы нет, то этот фермент клетке не
нужен, и репрессор, вырабатываемый цистроном-регулятором, «запирает»
соответствующий структурный цистрон. Галактозидаза клеткой не син-
тезируется.
Но как только в среде появляется лактоза, ее молекулы,
проникая в клетку, каким-то, пока еще неясным, образом связывают,
инактивируют репрессор. Структурный цистрон, освобождающийся от
«запрещения», немедленно начинает вырабатывать нужную информа-
ционную РНК, и в рибосомах начинается синтез галактозидазы. При
этом цистрон-регулятор продолжает работать, выбрасывая в клетку все
новые и новые порции репрессора. Но весь он связывается лактозой,
и пока лактоза присутствует в среде, синтез галактозидазы идет беспре-
пятственно.
Когда же запасы лактозы в среде исчерпываются (и соот-
ветственно необходимость в галактозидазе отпадает), репрессор освобож-
дается и немедленно блокирует структурный цистрон. Синтез галакто-
зидазы прекращается.
Таким образом, по крайней мере один из регуляторных механизмов
белкового синтеза в клетке мы теперь можем представить себе так.
Выработка информационной РНК, дающей «команду» о синтезе того
или иного белка в рибосомах, зависит от активного или неактивного
состояния репрессора. Если данный белок не нужен, то репрессор, вы-
рабатываемый специальным участком ДНК — цистроном-регулятором,
«запирает» соответствующий структурный цистрон и прекращает синтез
информационной РНК. Как только в среде появляется необходимое
клетке вещество, для усвоения которого требуется определенный фер-
мент, то это вещество связывает репрессор, и структурный цистрон на-
чинает свободно синтезировать нужную информационную РНК. Когда
же вещество в среде исчерпывается, репрессор освобождается и снова
«запирает» структурный цистрон.
Мы видим, что не только в передаче наследственной информации,
но и в регуляции синтеза белков главным действующим лицом является,
по-видимому, РНК. Этим определяется тот интерес, который сейчас вы-
зывает у исследователей многих стран мира изучение связанных с ней
проблем.
Можно думать, что дальнейшие работы приведут нас к новым
открытиям, позволят глубже проникнуть в сложные молекулярные
процессы жизни.
ОКНА В НЕВЕДОМЫЙ МИР
Среди многочисленных проблем науки есть проблемы совершенно
особого порядка. К ним, пожалуй, применимо слово «величественные».
Эта величественность связана не только с фундаментальностью этих
проблем, но и с масштабами неизвестного, открывающегося при их ре-
шении.
Это величественные загадки природы, и решение каждой из них от-
крывает окно в совершенно новый мир.
Назовем для примера три такие загадки. Первая — это загадка кос-
моса. Вторая — загадка строения атомного ядра. Третья — загадка
сущности жизни.
Разве не приоткрыли окно в новый мир замечательные успехи совет-
ских ученых в создании мощных космических ракет и незабываемые
подвиги советских космонавтов? Уже сделан самый первый и самый важ-
ный шаг в завоевании космоса, которым с полным правом гордится наша
Родина. Уже возникли перед нами первые неожиданности, обнаружи-
лись явления, о которых мы ранее не подозревали. А сколько их еще
ждет впереди, когда советские люди, несомненно, первыми начнут не-
посредственно обследовать планеты нашей солнечной системы!
Мы вправе гордиться и замечательными исследованиями наших фи-
зиков в области ядра, созданными ими грандиозными ускорителями
ядерных частиц, которые несколько лет назад показались бы нам фан-
тастическими. Все это принесло свои плоды.
Теперь очередь за биологией и познанием сущности жизненных яв-
лений.
Наше сопоставление этих проблем не случайно. Они все величественны
по своей значимости, по масштабам открывающегося перед нами неиз-
вестного. Все они требуют больших усилий, разнообразной сложнейшей
техники.
Глеб Михайлович ФРАНК
Молекулы
в живой
клетке
В СЕКРЕТЫ ЖИВОГО — С РАЗНЫХ СТОРОН
Еще два-три десятилетия назад было трудно перекинуть мост между
наукой о строении живого — так называемой морфологией, наукой о
химических основах жизни — обменных процессах и, наконец, изу-
чением функций живого—физиологией. Этими сторонами явлений
жизни занимались специалисты разных профилей, находки в той или
иной области обсуждались и публиковались в значительной мере
изолированно. Сейчас исследования во всех этих областях теснейшим
образом сблизились друг с другом. Возникла возможность единого,
комплексного подхода к познанию сущности явлений жизни. Такое
тесное переплетение ранее независимых подходов является самым ха-
рактерным в изучении живого на настоящем этапе развития науки.
Особенно сблизились сейчас наука о строении живого и наука о био-
химических основах жизненных процессов. Это сближение произошло
потому, что после ста с лишним лет исследования строения живого при
помощи обычного светового микроскопа биологи в последнее время
«прорвались» в субмикроскопическую область. Они не только описы-
вают форму, размеры и взаимоотношения друг с другом отдельных кле-
ток и различных внутренних структур клетки, но и видят непосредствен-
но молекулярное устройство живой системы. Выдающиеся успехи
электронной микроскопии позволили морфологии — до сих пор описа-
237 тельной науке — заговорить на физико-химическом и химическом языке.
МИНЕРАЛ.
РОЖДЕННЫЙ
МЕТЕОРИТОМ
В 1961 году получено но-
вое доказательство метео-
ритного происхождения
знаменитого кратера Бар-
ринджера в штате Ари-
зона (США). При этом
были использованы ре-
зультаты исследований со-
ветских ученых — С. М.
Стишова, С. В. Попова и
Л. Ф. Верещагина. Им
удалось получить еще од-
ну новую разновидность
кремнезема, которая в
полтора с лишним раза
плотнее, чем натуральный
кварц. Для образования
этого вещества потребова-
лись огромные темпера-
туры и давления, подоб-
ные существующим в нед-
рах Земли, на глубине
300—400 км.
Но именно такие темпе-
ратуры и давления долж-
ны были наблюдаться в
месте падения крупных
метеоритов. Нельзя ли
найти новую разновид-
ность кремнезема и в ари-
зонском кратере?
Это и было сделано аме-
риканскими учеными. В
кратере Барринджера они
нашли естественно обра-
зовавшийся при падении
метеорита минерал, кото-
рый в точности соответ-
ствует веществу, получен-
ному в лаборатории совет-
скими учеными.
Американцы назвали но-
вый минерал стишови-
том. Советскими учеными
было предложено более
правильное название,
включающее в себя име-
на всех троих создателей
тяжелого кремнезема, —
стиповерит.
Такое переплетение исследований разных направлений стало возмож-
ным благодаря возникновению некоторых промежуточных дисциплин.
Эти дисциплины служат как бы мостами между различными, ранее да-
лекими областями, цементируют их воедино. Такую роль, например,
играют молодые науки — биологическая физика, физическая биохимия.
Сюда же следует отнести в какой-то мере условно выделяемые из этих
дисциплин физико-химическую биологию и молекулярную биологию.
Если на более раннем этапе развития биологической науки исследо-
вания в физическом и физико-химическом аспектах как-то изолировали
и рассматривали лишь одну сторону явлений жизни, то в настоящий
момент эти исследования помогают созданию синтетических представ-
лений о сущности изучаемых явлений в целом.
Это резко меняет лицо биофизической науки. В недалеком прошлом
задачи биофизики ограничивались разработкой физических схем неко-
торых биологических процессов. При этом ввиду недостаточности зна-
ний о сущности этих процессов создаваемые схемы изобиловали искус-
ственными допущениями и были абстрактными, «висящими» над реально
происходящими явлениями.
Теперь грандиозный прорыв в субмикроскопическую область, в об-
ласть непосредственного видения и количественного изучения молеку-
лярного устройства и молекулярных превращений создает новый фун-
дамент современной биофизики.
Использование этого фундамента только начинается. На нем во многих
отношениях еще ничего не построено. Разные стороны явлений находятся
на разных стадиях осмысливания и количественного анализа. Однако все
новое, что уже получено в этой области, органически прорастает своими
корнями в самое сердце биологических процессов.
Исследования в этом плане развиваются во всем мире чрезвычайно
широко, затрагивают самые разные области биологии и самые различ-
ные проблемы, а потому нет возможности дать их общую характерис-
тику.
Мы коснемся поэтому лишь некоторых примеров из области современ-
ной биофизики и физической биохимии, и в первую очередь остановим-
ся на некоторых вопросах клеточных процессов.
ЖИВЫЕ «КИРПИЧИКИ, жизни
Поразительные неожиданности подстерегали ученых-биологов в, ка-
залось бы, давным-давно детально изученном строении живой клетки.
Как известно, живая клетка — это простейшая живая система. Из
большого количества клеток, обладающих, несмотря на их кажущееся
разнообразие, некоторой более или менее типичной структурой, как
из «кирпичиков», построены органы и ткани высших организмов. Такое
представление, конечно, сугубо условно, так как в живом организме
не только происходит непрерывное взаимодействие между отдельными
клетками, но и само их существование в значительной мере зависит от их
«соседей» и от всего организма в целом. Жизненные процессы протекают
в результате теснейшей кооперации клеток, и отдельные клетки, имею-
щие лишь некоторую автономию, в то же время нуждаются в других
клетках для бесперебойного выполнения собственных функций.
Клетки, как правило, невидимы простым глазом и были открыты
благодаря изобретению и применению в биологии микроскопа. Их раз-
меры — от нескольких тысячных до нескольких сотых миллиметра. 238
Однако слово «простейшая», или, как иногда говорят, «элементарная»,
не является хоть сколько-нибудь правильной характеристикой живой
клетки. Клетка чрезвычайно сложна. Подсчитано, что количество раз-
личных содержащихся в ней химических веществ может превышать сот-
ни тысяч. Пожалуй, нет ни одного склада химических реактивов, кото-
рый обладал бы таким богатым ассортиментом различных веществ, какой
содержится в микроскопической клетке. Но самое главное то, что клет-
ка — не склад. Вещества в ней находятся в движении, участвуют в сот-
нях и тысячах химических реакций, непрерывно распадаются, возобнов-
ляются и создаются вновь, воспроизводятся и накопляются. Обмен ве-
ществ — основа поддержания и развития жизни.
Обменные процессы управляются сотнями и тысячами ферментов-
катализаторов. Число этих процессов так велико, их устойчивость и
саморегулируемость так высоки, что микроскопическая клетка по своей
сложности на много порядков превышает любое автоматизированное
химическое предприятие. Но, что самое главное, эти процессы совер-
шаются в клетке с гораздо большей быстротой, чем предполагалось
раньше.
Метод меченых атомов показал, что в основе жизни лежит много-
кратная оборачиваемость вещества — настоящий «химический вихрь»
обменных процессов.
МЕЧЕНЫЕ АТОМЫ РАССКАЗЫВАЮТ О КЛЕТКЕ
Применявшиеся ранее классические приемы химического анализа, как
правило, требовали разрушения изучаемого материала. Они позволяли
сказать, из каких химических составных частей состоит исследуемая ткань.
Можно было также учесть, каков общий итоговый баланс поглощения и
выделения вещества организмом. Только создание искусственных нагру-
зок, например повышение концентрации сахара, вводимого в организм,
или разовое повышение концентрации белковых веществ, давало возмож-
ность наблюдать изменение внутреннего химического равновесия и ско-
ростей «уравнивания» и нормализации. Но в обычных условиях молекулы
того же сахара, белка или их составляющих—полипептидов и аминокислот—
безнадежно терялись среди одноименных молекул, из которых состоит
живой организм. Принципиально неразрешимым был вопрос, сколько
времени полученная с пищей в данный момент молекула сахара или
белка пробудет в организме и куда она в первую очередь направится.
При существующем химическом равновесии, когда идущие процессы
в значительной мере маскируются встречным перемещением одноимен-
ного вещества, как правило, было трудно, а иногда и вовсе невозмож-
но ответить на вопрос об истинных скоростях совершающихся явлений,
о быстроте передвижения вещества внутри организма.
Принципиальный скачок совершился только благодаря использо-
ванию меченых атомов — радиоактивных изотопов.
Это один из лучших примеров перехода биохимии — науки об обмене
веществ — на рельсы физической биохимии, то есть использования
физических методов изучения обменных процессов.
Как известно, с помощью современной ядерной техники можно полу-
чить радиоактивный «вариант» практически любого элемента менделеев-
ской таблицы. Этот элемент сохраняет все свои химические свойства, но
наделен дополнительной способностью радиоактивного излучения. Это
излучение позволяет обнаружить нестабильные изотопы углерода,
240
калия, натрия, фосфора, кальция и так далее, присутствующие в исчеза-
юще малых количествах, не доступных ни для какого химического
анализа.
Радиоактивный атом может быть различными способами введен в мо-
лекулу любой сложности, например молекулу сахара, белка, нуклеи-
новой кислоты и так далее. Такая молекула может быть безошибочно
найдена на всем ее пути движения, накопления в разных органах и тка-
нях, распада и выделения из организма. Обмен веществ стал как бы ви-
димым воочию в радиоактивном излучении меченных изотопами орга-
нических молекул. Стали доступными для исследования скороста дви-
жения веществ, происходящего на фоне полного равновесия и неизмен-
ного химического состава клеток и тканей.
И вот здесь, как было уже сказано выше, обнаружилось, что переме-
щение химических веществ в организме и взаимодействие между отдель-
ными клетками совершаются с гораздо большими скоростями, чем пред-
полагалось. Клетки и ткани многократно обмениваются одним и тем же
веществом. Некоторые амино-
кислоты, например, побыв в со-
ставе белковой молекулы одной
клетки, после распада этой мо-
лекулы «перекочевывают» и идут
на построение белка в другой
клетке, а иногда и в других тка-
нях.
Если раньше химия и биохи-
мия изучали в большей мере хи-
мический состав, то применение
чисто физического метода изо-
топных индикаторов, развитие
одной из областей той науки, ко-
торую мы назвали физической
биохимией, позволили воочию
увидеть процессы в динамике, в
непрерывно совершающихся пре-
вращениях.
Если благодаря изобретению
микроскопа перед нами открыл-
ся ранее невидимый мир клеток,
то успехи ядерной физики и по-
явление на вооружении биоло-
гии изотопных индикаторов от-
крыли мир движущихся хими-
ческих веществ, лежащий в ос-
нове жизненных процессов. Но
самое главное, это создало ос-
новы для совершенно нового,
количественного рассмотрения
явлений, для изучения кинети-
ки процессов.
Целые «ансамбли» перепле-
тающихся процессов обмена ста-
ли доступны для анализа.
КН
241
W cro >
ЕГИПЕТ. Воз0уждено дело
против директоров Компании
по прорытию Суэцкого канала.
Компанию обвиняют в практи-
ковании принудительного труда
феллахов на рытье каналов.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА»
28 июля 1861 года.
МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ПОД МИКРОСКОПОМ
Многие годы строение клетки представлялось сравнительно простым.
Мы знали, что существует протоплазма и включенные в нее мельчайшие
зернышки. Протоплазма, которая справедливо считалась носителем многих
жизненных свойств, казалась чуть мутноватым, более или менее вязким
коллоидом. Но вот благодаря появлению электронной микроскопии шире
приоткрылось окно в невидимый внутренний мир клетки, и то, что пред-
стало перед глазами ученых, перевернуло сложившиеся на протяжении
десятилетий представления.
Изображения, получаемые на флуоресцирующем экране электронного
микроскопа или при электронно-микроскопическом фотографировании,
дают детали далеко за пределами доступного в обычном световом микро-
скопе. Стало возможным полезное увеличение не в 2000—2500 раз, а
в миллион раз и более. Это позволило увидеть не только внутриклеточ-
ные структуры, но и отдельные крупные молекулы, так сказать,
молекулярную организацию живого.
Очень любопытно, что изобретение электронной оптики и электронных
микроскопов не-сразу дало плоды в биологии. При обычных микроско-
пических исследованиях мы имеем дело либо с тонкими прозрачными
объектами, либо со срезами толщиной в несколько микронов. Но такие
срезы оказались непрозрачными для электронного пучка. Понадобилось
несколько лет, чтобы появилась совершенно новая техника уже не тон-
кого, как для обычной микроскопии, а ультратонкого резания. Ис-
следуемые объекты научились резать на фантастически тонкие слои
до 0,01 микрона, то есть по крайней мере в 100 раз тоньше, чем раньше.
Освоение ультратонкого резания, 15—20 лет тому назад показавшегося
бы совершенно фантастической задачей, и обусловило наступление «зо-
лотого века» электронной микроскопии.
При увеличении до миллиона раз и больше в живых клетках стали вид-
ны структуры, о существовании которых мы ранее не подозревали.
Самым интересным явилось обнаружение многочисленных пластинок —
мембран, обычно состоящих из двух слоев молекул одного рода с одним
или двумя слоями «начинки» — молекул другого рода. Такие молеку-
лярные комплексы — самая характерная особенность наиболее ответ-
ственных участков клетки, в которых идут сложные, точно регулиру-
емые процессы.
Первое предположение об упорядоченной организации «многопластин-
чатого» типа было высказано еще до появления электронного микроско-
па, на основе так называемой дифракции рентгеновских лучей. Рассеяние
их в пространстве при пропускании пучка через оболочку нервного во-
локна оказалось не беспорядочным, а дающим четко выраженные мак-
симумы под определенными углами, что свидетельствовало о наличии
своеобразной естественной решетки.
Американские исследователи Ф. Шмидт и А. Бир высказали предполо-
жение, что это является следствием очень регулярной и точной орга-
низации концентрических молекулярных слоев, одевающих нервное
волокно по принципу многослойной тонкой изоляции. Однако такое пред-
положение, основанное на косвенных данных, не произвело особого впе-
чатления, пока благодаря высокой разрешающей способности и большим
полезным увеличениям электронного микроскопа мы не смогли уви-
деть эту поразительную организацию. Это впервые удалось известному
шведскому специалисту по электронной микроскопии Ф. Шестрацду. 242
Строение многослойной мие-
липовой оболочки нервного
волокна под электронным
микроскопом при увеличении
в 900 тысяч раз.
Фото В. Л. Воровягина.
Первоначально эта была очень сложная техника. И единственный сни-
мок Шестранда несколько лет кочевал из одного журнала в другой,
свидетельствуя о проникновении в незримые ранее тайны природы.
На снимке мы даем пример такой многослойной организации оболочки
нервного волокна, подробно исследованной в последнее время в нашей
лаборатории научным сотрудником В. Л. Боровягиным. Отчетливо вид-
но, как темные полосы чередуются со светлыми промежутками. Есть
основание предполагать, что темные полосы — это слои белковых мо-
лекул, чередующиеся со светлыми двойными слоями липидных, то есть
жировых, молекул, как бы стоящих частоколом перпевдикулярно темным
полосам.
Любопытно, что слои не предсуществуют на ранних стадиях развития
организма. Процесс обрастания нервного волокна идет не только во
время эмбрионального развития, но в какой-то мере продолжается и
у подрастающих и даже взрослых организмов. Как это происходит, сей-
час подробно исследуется у нас в лаборатории.
Само собой разумеется, что обнаружение этой высокой правильности
концентрических слоев и сделанные нами первые шаги к пониманию
того, как образуется эта оболочка, ставят больше нерешенных вопросов,
чем объясняют то, что мы видим. Сейчас задача заключается в том, чтобы
поближе подойти к пониманию закономерностей возникновения такого
удивительного субмикроархитектурного образования.
Интересные и волнующие проблемы возникают при дальнейшем изуче-
нии этих процессов^ все ближе и ближе подводящем нас к самому суще-
243 ству работы удивительного микроархитектора — клетки.
„Многостопочная* структура
внешнего сегмента колбочки
сетчатки глаза лягушки.
Увеличено в 250 тысяч оаз.
Фото В. Л, Боровягина.
При рассмотрении этих структур гораздо более конкретной становится
биофизическая проблема раскрытия существа проведения нервных им-
пульсов по нервному волокну. «Голое» волокно, еще не обросшее мно-
гослойной оболочкой, проводит импульсы очень медленно. По мере об-
растания скорость их увеличивается от нескольких сантиметров до не-
скольких десятков метров в секунду. Первоначальное предположение о
том, что оболочка является изолятором и своего рода многослойным
конденсатором, осложняется активными химическими процессами, иду-
щими в этих структурах, содержащих биологически активные веще-
ства. Сейчас идет углубленное исследование их роли и значения.
ХИМИЧЕСКИЕ ФАБРИКИ КЛЕТКИ
Видимые в световом микроскопе крохотные зернышки в протоплаз-
ме— так называемые митохондрии, как теперь установлено, являются
своеобразными клеточными химическими фабриками. Громадные увели-
чения электронного микроскопа позволили увидеть, что митохондрии
состоят именно из многопластинчатых структур, о которых говорилось
выше. Сложная химическая деятельность в митохондриях как бы раз-
ложена по «полочкам», которые их заполняют.
Первоначально строение митохондрий также было неясным. Казалось,
что их тельце одето двойной оболочкой с промежутком между более плот-
ными слоями. Трехслойные полочки внутри представлялись независи-
мыми. В дальнейшем оказалось, что полочки, находящиеся в теле ми-
тохондрии, являются как бы выростами внутренней мембраны. Други-
ми словами, в митохондриях имеется, с одной стороны, подразделение
на «этажи», а с другой стороны, некоторая замкнутая внутренняя система
сообщения между этими «этажами».
Структура митохондрий далеко не устойчива. Существует еще не окон-
чательно проверенное предположение, что продолжительность их жизни
всего около четырех суток. Они непрерывно создаются и снова распада-
ются, меняют свою внутреннюю структуру. Эти энергетические фабрики
живой клетки способны вытягиваться, округляться и вообще непрерывно
менять свою форму и размеры. Истинная картина их поведения еще не
совсем ясна. Под электронным микроскопом мы видим только застывшие
картины, вырванные из процесса жизни. В наших руках находится как
бы несколько отдельных, далеко отстоящих друг от друга кадров кино-
ленты. Мы можем увидеть по этим кадрам, что митохондрии изменяются
во времени, но «прокрутить» всю ленту на экране, увидеть подлинную
динамику процесса мы еще не можем, а только догадываемся о ней.
Хорошо известно, что в митохондриях совершается очень сложная
и последовательная цепь химических процессов. Митохондрии можно
выделить, раздробить на кусочки и исследовать химическое поведение
все более и более мелких их обрывков. Если сохранена целостность
зернышка, идет весь конвейер химических превращений. Чем больше
мы дробим структуру, тем более бедными и укороченными становятся
цепи химических процессов и, наконец, остаются лишь отдельные звенья
ферментного катализа, наблюдавшиеся и раньше, когда мы выделяли
отдельные ферменты чисто химически с полным разрушением всей клет-
ки. Таким образом, для организованного и — подчеркиваем — управ-
ляемого течения всего ансамбля процессов в энергетической фабрике
клетки важно сохранить целую митохондрию — многопластинчатую,
многокамерную структуру с сообщающимися отсеками. 244
ФОТОСИНТЕЗ НА УРОВНЕ МОЛЕКУЛ
Сложная организация химических процессов в живой клетке не-
избежно требует многопластинчатости. Видя ее, мы как бы соприка-
саемся с тайнами замечательной организованности многоступенчатых —
«многокаскадных» химических процессов, идущих с большой быстротой
и с большим порядком. Это еще в большей мере, чем к митохондриям,
относится к одному из фундаментальнейших процессов в живой приро-
де — фотосинтезу, созданию органических веществ из неорганических.
Хлоропласты в клетках зеленого листа растений, где осуществляется
этот процесс с использованием энергии солнечного света, почти целиком
состоят из тысяч таких трехслойных молекулярных пластинок.
Здесь также чередуются темные и светлые слои, и также эти слои —
не просто стопки пластинок, а как бы замкнутые, плоские сосудики —
выросты наружных мембран. Не подлежит сомнению, что наличие гро-
мадных внутренних разветвленных поверхностей и скачков свойств от
одной пластинки к другой на этих поверхностях способствует течению
ферментативных процессов и тому накоплению и дальнейшему превраще-
нию поглощаемой солнечной энергии, которое составляет тайны фото-
синтеза. И здесь, увидев эту молекулярную организацию, мы неизбежно
связываем с ней сущность одного из важнейших процессов живой природы,
раскрытие которого является совместной задачей биохимии и биофизики.
Эта структура тоже не является полностью жесткой. Она приспосаб-
ливается к условиям, происходит большая или меньшая ее эволюция
в зависимости от функций, что хорошо можно показать, воспитывая
растения в разных условиях освещения, то есть в разных условиях дея-
тельности фотосинтетического аппарата.
СТРОЕНИЕ «ХИМИЧЕСКОГО КОНВЕЙЕРА»
Как оказалось, различные участки клеток соединены друг с другом
бесконечным количеством невидимых в обычный микроскоп протоков —
канальцев, стенки которых состоят из одного или двух слоев крупных
молекул. Такими канальцами ядро клетки соединено с многопластинча-
тыми структурами протоплазмы, а в некоторых случаях и с митохонд-
риями. В оболочке ядра клетки имеются отверстия со своеобразными
форточками-шлюзами, которые могут открываться и закрываться. Все
это вместе составляет как бы субмикроскопическую «кровеносную си-
стему» живой клетки, о которой мы ранее не подозревали.
В результате всех этих исследований слегка мутноватый коллоид
протоплазмы, каким его видели раньше, за истекшее десятилетие как бы
заполнился удивительно тонкой организацией.
Теперь мы знаем, что сложные процессы жизнедеятельности связаны
с особым устройством молекулярного механизма. Мы не можем еще
объяснить, как действует этот молекулярный механизм, но мы уже не-
посредственно увидели некоторые особенности его строения и с каждым
шагом проникаем в тайны его деятельности.
Все оказалось гораздо сложнее, чем мы подозревали. Однако в самой
этой сложности возникли проблески объяснения непонятных и порази-
тельных процессов, совершающихся в клетке.
Во-первых, сами по себе многочисленные разветвленные и многослой-
ные поверхности, очевидно, необходимы для осуществления фермента-
тивного катализа. Из физической химии известно, как ускоряются и
245 облегчаются каталитические процессы на поверхности структуры и на
<(" СТОДОТ1КИМ
ШВЕЙЦАРИЯ» Фотограф
Биссон с опасностью для жиз-
ни совершил восхождение на
Монблан и сфотографировал
три вида с вершины горы о
высоты 4810 метров. Пластин-
ки были проявлены тут же в
палатке на вершине. Это пер-
вый опыт высокогорного фо-
тографирования.
«РУССКИЙ ИНВАЛИД» 31
августа 1861 года.
Группа митохондрий из дурой
жировой ткана крысы, Хоро-
шо видны внутренние двух-
слойные перегородки. Увели-
чено в 40 тысяч раз. Фото
А. Г. Гамбурцевой.
поверхностях раздела фаз. Одновременно все эти поверхности необхо-
димы для координированной работы системы ферментов, для деятельно-
сти длинных, многозвеньевых «химических конвейеров».
Химически выделенные ферменты могут осуществлять в растворе лишь
отдельные, изолированные процессы. Связанная же цепь процессов идет
только при условии пластинчатой, мембранной организации, и тем пол-
ноценнее, чем лучше сохранилась имеющаяся в живой клетке комбина-
ция мембран. Таким образом, для осуществления жизненных функций
необходимы не только определенные вещества, не только наличие фер-
ментов-катализаторов и так далее, но в первую очередь совершенно
особенная конструкция, состоящая из сложной и упорядоченной комби-
нации крупных молекул. И явления жизни связаны не только с набо-
ром обладающих замечательными свойствами молекул белка, нуклеино-
вых кислот и так далее, но в первую очередь с тем, как эти молекулы
организованы в пространстве, какую они составляют, как принято го-
ворить, надмолекулярную систему, являющуюся как бы аппаратом упо-
рядоченного и самоуправляемого обмена веществ.
Вся эта организация подвижна. Она не только непрерывно самопод-
держивается идущими обменными процессами, но эволюционирует,
распадается и воссоздается. Имеются первые данные о продолжительно-
сти жизни клеточных «микрохимических фабрик» — митохондрий; мы
знаем, что при некоторых воздействиях митоховдрии могут буквально
за минуты распадаться, а через несколько часов восстанавливаться,
хотя средняя продолжительность их жизни, как мы уже говорили,
по-видимому, около четырех суток. Сделаны первые шаги в искусствен- 246
ном воссоздании более сложных мебранных структур из обрывков этих
мембран. При этом возникает большая упорядоченность цепи химиче*
ских процессов, происходящих на мембранах.
Движение веществ в клетке — это не только диффузия или перемеще-
ние, связанное с токами протоплазмы. Невидимая раньше субмикро-
скопическая канальцевая система, соединяющая ядро, митохондрии
и другие структуры, направленным образом «перегоняет» вещества,
открывая и захлопывая соответствующие протоки.
Все, что мы знали на протяжении десятков лет о микроскопическом
строении живых клеток, переделывается сейчас на субмикроскопический
уровень. Тысячи экспериментальных работ ежегодно посвящаются изуче-
нию ультраструктурной организации живого. Десятки журналов в каж-
дом номере публикуют открытия, сделанные при исследовании самых
различных биологических объектов. Биологические и медицинские лабо-
ратории перевооружаются, дополняя обычную микроскопию электрон-
ной.
ПОЧЕМУ СОКРАЩАЕТСЯ МЫШЦА
Одно из характерных проявлений жизни — подвижность. В непре-
рывном движении находятся низшие организмы, в частности однокле-
точные; у растений с большей или меньшей быстротой совершаются токи
протоплазмы в клетках; наблюдается также иногда более замедленная
ритмическая подвижность и целого растения, не говоря уже о способ-
ности мимозы быстро сворачивать свои листочки или растения мухолов-
ки захлопывать свою жертву — насекомое. В непрерывном движении
находятся и высшие организмы. Вся их жизнедеятельность поддержи-
вается, в частности, и механической работой внутренних органов: сокра-
щением сердца, перистальтикой желудочно-кишечного тракта, дыхатель-
ными движениями.
Формы движения различны, начиная с простейших токов протоплазмы,
о которых говорилось выше, или так называемого амебоидного движения.
В последнем случае на свободной поверхности одноклеточного организма,
подобного амебе, появляются выросты. Эти выросты увеличиваются в раз-
мерах. В них как бы перетекает все внутреннее содержимое клетки. За-
тем возникают новые выросты, и так осуществляется постепенное переме-
щение всего организма. Это напоминает токи протоплазмы во многих
растительных клетках, где движутся закономерные струи, приостанавли-
ваясь и снова возобновляясь в зависимости от функционального состоя-
ния.
На более высокой степени развития возникают специальные органы
движения — жгутики и реснички, тончайшие волоконца' которых, со-
кращаясь, приводят в движение эти как бы сгибающиеся нолуэластич-
ные «весла», заставляющие двигаться простейшие организмы. Токи про-
топлазмы сменяет в этом случае жгутиковый или реснитчатый аппарат
движения с непрерывным и закономерным биением — резким ударом
в одну сторону и медленным возвращением на место.'
При дальнейшем усложнении в процессе эволюции в протоплазме кле-
ток возникают специализированные участки, нечто вроде сократитель-
ных волоконец. Дальнейшее развитие их приводит к дифференциации,
возникновению особых сократительных клеток.
Как уже сказано было выше, явление движения — необычайно харак-
247 терная особенность живого. Благодаря перемещению в пространстве
ПЕТЕРБУРГ. Старая идея*
что города остаются на одном
месте и не имеют способности
передвижения, — анахронизм.
Два непонятные нашим пред-
шественникам еще сто лет на-
зад понятия — приближение
местностей друг к другу и унич-
тожение расстояний — есть
следствие железных дорог. Сто
лет назад на путешествие ив
Лондона в Эдинбург тратили
столько же дней, сколько сегод-
ня часов. А ООО верст из Москвы
до Петербурга еще 15 лет назад
мы проезжали за трое суток, а
теперь всего за 20 часов.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА» 20
июля 1861 года.
Схема строения мышечного
волокна. Черные линии—бел-
ковые протофибриллии; более
толстые, как предполагают,
миозиновые нити, более тон-
кие — актиновые нити. Ввер-
ху—состояние покоя; ниже —
сокращение мышцы, обе сис-
темы нитей как бы вдвига-
ются друг в друга; внизу —
другой тип сокращения с
„выключенной" поперечной
полосатостъю.
организм приспосабливается к внешней среде, активно добывает пищу
или избегает опасности. На дальнейших этапах эволюционной лестницы
специализированные удлиненные сгустки протоплазмы сменяются сложно
устроенными мышечными волокнами, из которых состоят скелетные мыш-
цы, мышцы сердца.
В последнее время этот своеобразный и неповторимый в неживой при-
роде механизм подвижности привлекает большое внимание ученых —
биологов, химиков, физиков. Любопытно, что мы больше всего знаем
о самом сложном процессе движения — сокращении мышц. Что же ка-
сается простейшей формы подвижности, не связанной с какими-то хорошо
видимыми сократительными элементами и движущими механизмами, а осу-
ществляющейся просто за счет токов протоплазмы, то здесь, как сказал
один крупный исследователь в этой области, «наше невежество является
полным».
Об удивительном двигателе мышц много писалось и говорилось. В меч-
тах исследователей зреют идеи искусственного воспроизведения высоко-
полимерной сокращающейся системы.
Однако и здесь дело оказывается сложнее, чем предполагалось раньше.
Различные способы субмикроскопического анализа мышечного волокна
показали, что речь идет отнюдь не об укорочении — появлении складок
или свертывании длинных полимерных цепей. Поэтому некоторые модели,
искусственно созданные из полимерных систем и внешне как будто напо-
минающие мышечное сокращение, в самой своей основе не подобны это-
му процессу.
Строение наиболее совершенных мышечных волокон весьма сложно.
В них наблюдается правильное чередование структур, так называемые
«поперечные полосы», построенные из тончайших молекулярных нитей
белков, отличающихся друг от друга химическими свойствами.
На схеме дано упрощенное изображение строения поперечно-полоса-
тых мышц. Поперечная полосатость связана с чередованием более плот-
ных, более сильно окрашиваемых, обладающих так называемым двойным
лучепреломлением участков, и более светлых, обладающих значительно
меньшим двойным лучепреломлением, более прозрачных. Установлено,
что в такой мышце содержатся два типа белковых веществ — так назы-
ваемые миозин и актин. Они могут существовать раздельно, но могут и
создавать комплекс, соединяться друг с другом. Целый ряд косвенных
данных приводит к убеждению, что для сокращения необходимо именно
образование такого комплекса. Энергия же сокращения черпается при
распаде так называемой аденозинтрифосфорной кислоты. Советские уче-
ные М. А. Любимова и В. А. Энгельгардт обнаружили, что и миозин и ком-
плекс актомиозин, представляющие субстрат мышцы, в то же время яв-
ляются ферментом, вызывающим распад аденозинтрифосфорной кислоты,
то есть катализатором извлечения химической энергии.
Химическими методами было определено, в какой пропорции находят-
ся в мышце оба белка. Электронно-микроскопические фотографии и из-
мерение размеров нитей, более толстых в темных участках мышцы и более
тонких в светлых участках, в точности соответствуют этому соотношению
белков. Можно, специфическим образом воздействуя на мышечную струк-
туру, растворить актин, не растворяя миозин. При этом темные участки
с толстыми нитями остаются неповрежденными, а светлые исчезают.
Это также как будто бы подтверждает раздельное существование миозина
в темных участках мышцы, а актина — в светлых.
248
Как же совершается сокращение мышцы? В состоянии покоя, как это
видно на схеме и на электронно-микроскопическом снимке, нити одного
типа немного заходят между нитями другого. Как удалось увидеть в элек-
тронном микроскопе, на разных стадиях сокращения ничто не сокра-
щается, а два типа нитей как бы начинают скользить по отношению друг
к другу.
Это можно сравнить с тем, что происходит, если две гребенки, сопри-
касающиеся своими зубьями, вдвинуть одна в другую.
Автору этой статьи всегда казалось странным, что при возникновении
в процессе эволюции поперечной полосатости происходит радикальное
переключение с одного механизма подвижности на другой. В самом деле,
у простейших организмов мы видим перетекание протоплазмы. У низших
организмов подвижность жгутиков и ресничек связана с действительным
сокращением волоконец.
Примитивный аппарат подвижности клетки, только начинающей
становиться мышечной, содержит волокна и тяжи протоплазмы, кото-
рые меняют свою форму—тоже как бы сокращаются.
А вот в дальнейшем, когда появляется поперечная полосатость, возни-
кает совершенно другой механизм явлений — нити скользят друг между
другом и ничто не сокращается. Совершенно непонятно, что заставляет
их скользить и чем обусловлена их своеобразная структурная жест-
кость.
По-видимому, эта последняя схема тоже еще не окончательна, и на
самом деле мы встретимся здесь с еще большей сложностью, как бы сов-
мещением обоих процессов — «скольжения» и «укорочения».
Занимаясь этим вопросом, мы совместно с Н. В. Самосудовой в послед-
нее время с помощью электронно-микроскопической техники показали,
что высокоорганизованные поперечно-полосатые мышцы при наличии,
казалось бы, жестких скользящих элементов способны в то же время
сокращаться так, что происходит истинное укорочение этих субмикро-
скопических волокон—протофибриллий. На той же самой мышце, где
поперечная полосатость перестраивается при сокращении и «гребенки»
как бы входят друг в друга, можно вызвать другой тип сокращения
воздействием ацетилхолина. Этот тип сокращения называется контракту-
рой. Протекает он медленно и развивает меньшую механическую мощ-
ность. При этом мышца значительно сокращается, но никакого скольже-
ния друг в друга нитей двух типов не происходит. Аппарат поперечной
полосатости остается как бы выключенным.
Темные и светлые участки мышцы в этом случае пропорционально
уменьшаются в длине, тогда как в классическом случае сокращения, на
котором базируется современная теория, темные участки за счет пред-
полагаемого скольжения как бы поглощают светлые.
Этим показано, что протофибриллии вовсе не жестки, что они способны
по-настоящему укорачиваться. Отсюда возникает сомнение в правиль-
ности схемы скольжения и, как уже сказано было выше, следует искать
какое-то сочетание обоих процессов. Возможно, что когда нити одного
типа глубже вклиниваются между нитями другого типа, это не есть авто-
матическое скольжение, а уже некоторый конечный процесс, связанный
с предварительным активным сокращением или подтягиванием одними
нитями других.
Сама неожиданная сложность, открывшаяся в последнее время, при-
249 ближает нас к пониманию совершающихся явлений.
Электронно-микроскопический
снимок мышцы в покое (ввер-
ху) и при разных типах сок-
ращения (внизу — настоящее
рабочее, в середине—контрак-
тура). Увеличено в 40 ты-
сяч раз. Фото И. В. Самосу-
довой.
ПЕТЕРБУРГ. Впервые в ис-
тории воздухоплавания Виль-
гельм Берг о сыновьями на
воздушном шаре «Москва»
совершил посадку в 50 метрах
от старта. Полет продолжался
45 минут. Для возвращения ша-
ра использовался встречный по-
ток воздуха.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА» 16
июля 1861 года.
САМОРЕГУЛЯЦИЯ В ЖИВОЙ КЛЕТКЕ
Если использовать современную техническую терминологию, то можно
сказать, что живая клетка — это система, автоматически самонастра-
ивающаяся на наивыгоднейший режим работы и обеспечивающая под-
держание жизни в меняющихся условиях внешней среды. Нам думается,
что теперь возникают первые проблески в понимании того, как именно,
какими механизмами осуществляется такая саморегуляция в живой
клетке. Грубо схематически можно представить себе три таких меха-
низма. Возможно, на самом деле все обстоит еще сложнее.
Первый механизм — это наличие в живой клетке макромолекул совер-
шенно определенной химической структуры, в первую очередь нуклеи-
новых кислот, которые являются как бы катализаторами воспроизвод-
ства таких же молекул и одновременно катализаторами синтеза опреде-
ленных белков, свойственных клетке данного типа.
В последние месяцы в этой области получены результаты первостепен-
ного значения — расшифрован «код», с помощью которого нуклеиновая
кислота «задает программу» синтеза1.
Вторым механизмом может быть действие продуктов реакций, осущест-
вляемых теми или иными ферментами-катализаторами, на сам этот ка-
тализатор. В этом случае если скорость какой-то реакции превышает
предел, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность, то есть если
происходит как бы химический «выброс», то излишнее количество обра-
зовавшихся продуктов тормозит действие катализатора.
Наконец, третий механизм, который, с нашей точки зрения, может
явиться наиболее гибким инструментом регуляции и которому до сих
пор не отдается должное,— это внутриклеточная подвижность структур-
ных элементов. Кроме регуляции отдельных, частных процессов, о кото-
рых говорилось выше, то есть синтеза индивидуальных белков, програм-
мируемого нуклеиновой кислотой, управления скоростью различных
химическйх реакций, должны существовать механизмы общего управле-
ния всеми внутриклеточными процессами в целом. Это может происхо-
дить двумя путями. Один, о котором уже говорилось выше,— это изме-
нение принудительного направленного движения тех или иных веществ
при помощи системы канальцев и шлюзования молекулярных потоков.
Субмикроскопические канальцы, мембраны и сокращающиеся образова-
ния разделяют или перегоняют в нужном направлении и с нужной мощ-
ностью продукты, участвующие в обмене.
Другой возможный путь — это изменение структурной организации,
ведущее к приостановке или усилению каталитических процессов. Для
всякой автоматической регуляции необходима система обратных связей.
Она существует и во взаимодействии структурной организации клеток
и обменных процессов. Мы говорили, что только наличие определенной
сложной «надмолекулярной» организации обеспечивает закономерное
течение химических процессов обмена. Но эти же химические процессы
поддерживают эту организацию. Стоит на несколько минут любым спо-
собом прервать, приостановить процессы обмена, лишив, например,
живую клетку кислорода, как внутренняя молекулярная организация
начинает буквально разваливаться.
Таким образом, существует тесное взаимодействие структурной ор-
ганизации и координированно протекающих обменных процессов — ти-
1 Об этом рассказано выше, в статье академика В. А. Энгельгардта.
250
личная система «обратных связей», необходимая для саморегуляции.
Об этом говорит хотя бы тесная связь подвижности внутриклеточных
структур с жизнедеятельностью. Она проявляется всюду, при наблюде-
нии любых объектов. Более того, остановка, как бы застывание внутри-
клеточной подвижности является характерным признаком гибели клетки.
Зная, что это расстройство приводит к дезорганизации обменных процес-
сов, естественно предположить, что видоизменение структуры — это
вмешательство в мощность и направленность отдельных звеньев обмена.
С другой стороны, нарушение обменных процессов, безусловно, скажет-
ся на структурной организации, поскольку для поддержания ее необхо-
димо нормальное течение этих процессов.
Нам кажется, что подтверждением этой точки зрения может служить
и сказанное выше о закономерном преобразовании, структур в цикле
мышечного сокращения. Мы видим в этом преобразовании не только ап-
парат механического движения, но и аппарат совершенной синхрониза-
ции протекающих много раз в секунду механических сокращений с энер-
гетической основой каждого сокращения — химическими превращениями.
Больше того, если заставить мышцу сокращаться другим способом,
когда не происходит характерной перестройки структур с изменением
поперечной пблосатости, то, как нам удалось показать, и обменная осно-
ва такого сокращения протекает по другому принципу.
Все сказанное свидетельствует о новых, неожиданных находках в об-
ласти изучения внутриклеточных процессов. Пожалуй, эти находки
поставили еще больше новых вопросов. Однако вопросы стали конкретнее
и определились пути для их решения. Для этого необходимо дальнейшее
перевооружение экспериментальной техники и, не будем бояться этого
слова, «индустриализация» биологического эксперимента — как ни стран-
но, во многих отношениях более сложная и многообразная, чем это ока-
залось необходимым для некоторых разделов физики.
«МАШИННЫЕ* МЕТОДЫ В БИОЛОГИИ
Исключительная роль новых методических приемов в науке не под-
лежит никакому сомнению. Как мы уже видели, Применение в биологии
радиоактивных изотопов, а вслед за этим и электронной микроскопии
открыло перед нами целые новые миры. С помощью электронных вычис-
лительных машин уже сделаны первые шаги в анализе сложного пере-
плетения химических процессов, в понимании их взаимодействия. Этим
же способом обрабатываются и данные оптического анализа сложных
смесей веществ биологического происхождения. Но еще больше следует
сделать для того, чтобы ответить на поставленные выше вопросы.
Биолог всегда имеет дело с большим числом отдельных элементов,
клеток и клеточных структур. Просматривая на глаз в световом или
электронном микроскопе, фотографируя, промерйя, определяя некоторые
свойства обычным ручным или в данном случае «глазным» способом,
удается характеризовать только ничтожную долю интересующего нас
материала. Эта характеристика во многих случаях является лишь при-
ближенной, говорит о впечатлении, о субъективной оценке. В этом суть
противопоставления двух направлений в биологии — с одной стороны,
экспериментального, с другой стороны — так называемого описательного.
Описательность — это не проявление консерватизма, как иногда думают,
а следствие необозримости имеющегося материала и отсутствия техники,
которая могла бы «перевести» его на язык количественного анализа.
«few 'ЗЯТижмиГ"*^
ПЕТЕРБУРГ. Вернувшийся
ив путешествия по северу Си-
бири академия Миддендорф
пришел к заключению, что все
побережье Ледовитого океана
продолжает подниматься, а си-
бирские реки довольно быстро
меняют свои русла, переме-
щаясь в горизонтальном на-
правлении.
«МОСКОВСКИЕ ВЕДОМОС-
ТИ» 1S марта 1861 года.
251
Несомненно, в первую очередь необходимо перейти от наблюдения строе-
ния биологических объектов к машинному анализу. Простейшее приспо-
собление такого рода, позволяющее в короткий промежуток времени
сосчитать тысячи клеток и установить распределение их по размерам,
уже описано в литературе. Но это только первый шаг. Применение
новых электронных счетных анализаторов открывает неограниченные
возможности для автоматической сортировки, узнавания различных
типов клеток и учета изменения их строения в процессе жизни.
Это относится не только к примитивному анализу формы клеток или
их внутренней структуры. Этим же путем можно идти при определении
химических свойств клеток, их структурных элементов и их изменения.
Все это можно определить по тем или иным оптическим характеристикам
клетки. С помощью машин можно обработать громадный статистический
материал, не доступный ни для какого исследования «на глаз».
Устремление современной биологии с помощью электронной микро-
скопии в субмикроскопическую «надмолекулярную» область, непосред-
ственное соприкосновение вопросов строения клетки с ее химией, с об-
меном, а также машинный анализ неисчислимого количества клеточных
структур и их химических характеристик обеспечат в ближайшее время
еще больший успех в изучении жизни клетки.
Что может быть благороднее борьбы за жизнь, за поЗнание ее сущности?
Это — грандиозная задача. Она требует усилий громадных коллекти-
вов ученых, разработки новых методов, привлечения техники, обмена
идеями, споров, дискуссий. Каждый шаг в этом познании сулит новые
победы в борьбе за здоровье, долголетие, за создание основ материального
благополучия.
Глубокое проникновение в сущность жизненных явлений открывает
перед практикой необычайные перспективы в управлении жизненными
процессами, в понимании «молекулярной механики» заболеваний, а сле-
довательно, и в изыскании средств для их радикального лечения. Несом-
ненно значение этого и для управления живой природой, когда мы застав-
ляем ее служить человеку.
Фактически благодаря микроскопу были созданы целые отрасли совре-
менной медицины. Многочисленные ответвления микроскопии не только
помогают нам наблюдать жизненные явления, но и создают такие прак-
тические приемы диагностики, контроля, без которых мы сейчас уже
не можем обойтись. И если для практики была так важна световая
микроскопия, то можно представить себе, насколько обогатятся все прак-
тические приемы в самые ближайшие годы благодаря наступлению «зо-
лотого века» электронной микроскопии.
Перейдя на субмикроскопический молекулярный уровень, мы, как
мощным рычагом, поднимем на недосягаемую ранее высоту многие из
современных приемов бактериологии, вирусологии, патологической ана-
томии, агрономических и зооветеринарных исследований. Гораздо более
глубокая характеристика процессов и приближение к молекулярным
тайнам сущности этих процессов — таков один из практических резуль-
татов, Стоящих на повестке уже сегодняшнего дня. Не нужно быть про-
роком, чтобы предсказать завоевание электронной микроскопией проч-
ных позиций в практике биологии — медицине и сельском хозяйстве —
уже в предстоящее десятилетие.
В середине декабря 1935 года состоялось первое Всесоюзное совещание
по изучению ультрамикробов и фильтрующихся вирусов, созванное
Академией наук СССР. На этом совещании обсуждался вопрос о том, ка-
кова природа вирусов, являются они веществами или существами. Спор
был не нов, хотя и более обычного горяч. Оживление вызвало появившее-
ся буквально за несколько недель До совещания сообщение американского
ученого В. Стенли о том, что ему удалось из табачных растений, больных
мозаичной болезнью, получить 10 граммов белкового вещества, которое
образовывало микроскопические кристаллоподобные веретеновидные
тельца и обладало всеми свойствами вируса мозаичной болезни (в даль-
нейшем — ВМТ). Таким образом, через 43 года после того, как извест-
ный русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский доказал, что
возбудитель мозаичной болезни табака фильтруется, то есть проходит
сквозь пористый фарфоровый цилиндр, задерживающий бактерий, ВМТ
был выделен в чистом виде.
Вскоре и автор этой статьи своим, оригинальным методом получил ВМТ
в чистом виде и убедился в справедливости открытия Стенли. Оказалось,
что в килограмме табачных листьев содержится свыше 3 граммов вируса.
Наконец-то после длительных поисков в руках ученых оказался вирус,
так долго ускользавший от них сквозь фильтры. Исследования сразу под-
нялись на принципиально новую ступень. До сих пор мы судили о виру-
сах преимущественно по косвенным данным. Теперь они стали доступ-
ны прямым исследованиям.
С самого начала работы пошли в основном по двум направлениям.
Одно, представленное главным образом зарубежными исследованиями,
имело своей целью выделение в чистом виде все новых и новых вирусов
и изучение их физических и химических свойств. Другое направление
возникло в нашей лаборатории в Академии наук СССР. Оно с самого на-
чала ставило своей задачей понять причину биологической активности
вирусов. Для этого требовалось определить место вирусного белка в обме-
не веществ табачного растения, исследовать физиологические условия раз-
множения вирусов, и, наконец, если возможно, найти вещества, которые
бы стимулировали или подавляли размножение вирусов. Само ссбой
разумеется, что эти два направления работ взаимно поддерживали друг
друга и нередко сливались.
ХИМИЯ И ФИЗИКА ВИРУСОВ
Трудности выделения вируса в чистом виде связаны, главным образом
со степенью устойчивости его к различным внешним воздействиям, а
также с ничтожными количествами этого вируса в организме, из кото-
рого его выделяют. Так, из 30 литров жидкости, в которой культиви-
ровались клетки обезьяньей почки, зараженные вирусом полиомие-
лита, было выделено только 3 миллиграмма этого вируса.
Различные вирусы, в зависимости от концентрации их в тканях живот-
ных и растений, удалось получить в разном количестве. ВМТ наиболее
доступен для исследования, так как его без больших затруднений удается
получать сотнями граммов. В настоящее время разработаны такие тонкие
и точные методы химического и физического анализа, которым удается
подвергнуть даже вирусы, получаемые в количестве всего нескольких мил-
лиграммов. В результате этих исследований удалось установить, что все
вирусы содержат в своем составе белки и нуклеиновые кислоты, причем
ббльшая часть белка находится на поверхности вирусной частицы, окру-
Вктали! Леонидович РЫЖКОВ
Обмен
веществ
и вирусы
253
Часть модели еироспоры ВМТ,
В двух местах белковые
субъединицы удалены и вид-
ны витки нуклеиновой кисло-
ты.
жая содержимое, состоящее из нуклеиновой кислоты и небольшого коли-
чества так называемого внутреннего белка.
Все клеточные организмы содержат, как известно, два типа нуклеино-
вых кислот —дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеино-
вую кислоту (РНК). Каждый вид вируса содержит только какую-нибудь
одну из этих кислот. РНК содержат вирусы, поражающие растения, а
также некоторые вирусы, вызывающие болезни у животных и человека,
например грипп и полиомиелит. ДНК содержат бактериальные вирусы —
бактериофаги, а также вирус оспы и многие другие вирусы, поражающие
животных и человека.
В состав вирусов, кроме ДНК и РНК, входят соли разных металлов и
другие соединения. Некоторые вирусы, болезнетворные Для животных и
человека, содержат также жироподобные вещества.
Сравнивая вирусы с протоплазмой животных и растений, можно ска-
зать, что они сходны по своему составу, только вирусы проще. Обращает
на себя внимание также и то, что вирусы почти не содержат воды, тогда
как протоплазма на 80 и более процентов состоит из воды. Впрочем, если
вирусные частицы сравнивать с семенами растений и со спорами бакте-
рий, то различие это не будет столь значительным, потому что хорошо вы-
сушенные семена и споры почти не содержат воды.
Размеры вирусных частиц наглядно изображены на приводимом ри-
сунке. Мы видим, что в мире вирусов есть свои гиганты и свои карлики.
Мельчайшие вирусные частицы по своим размерам близки к крупнейшим
белковым молекулам. Все же мы думаем, что вирусные частицы не следу-
ет называть молекулами, как это делают иногда. Само строение вирусных
частиц не такое, как строение молекул.
Более подробно со строением вирусных частиц удалось познакомиться
благодаря электронному микроскопу и рентгеноструктурному анализу.
Частица ВМТ представляет собой шестигранную призму длиной в 300
миллимикронов, а в поперечнике—15 миллимикронов. На поверхности этой
частицы находятся расположенные по спирали 2130 белковых молекул не-
правильной формы, вследствие чего оболочка вирусной частицы как бы
вся состоит из выростов и углублений. Внутрь оболочки прочно вдавлена
нить РНК» имеющая правильное кристаллическое строение. Если эту нить
вытянуть, то она окажется в 10 раз длиннее палочки ВМТ и, следователь-
но, не будет вмещаться в ней.
Сходный план строения имеют и другие вирусы. У вируса гриппа обо-
лочка украшена тонкими выростами в виде палочек. Поперечник частицы
этого вируса равен 100 миллимикронам, внутри ее находится спирально
извитая и сложенная клубком нить длиной в 800 миллимикронов, состоя-
щая из РНК и внутреннего белка.
Частицы крупнейшего из вирусов — вируса оспы — не прозрачны для
электронов, но из этих частиц можно делать сверхтонкие срезы. Если по-
местить такой срез'в электронный микроскоп, мы увидим двуконтурную
оболочку, а в центре образование, которое, как показали реактивы, сос-
тоит из ДНК и бедка.
Особенно сложно устроена частица бактериофага. Она состоит из шес-
тигранной призматической головки и отростка, который заканчивается
особым аппаратом для прикрепления фагочастицы к бактерии. Когда фаг
попадает на бактерию, поверхностный слой отростка сокращается и нару-
жу выходят острия, которые вонзаются в оболочку бактерии. Внутри го-
ловки лежит скрученная клубком очень длинная нить ДНК с вкрапле-
254
Вироспоры различных вирусов при большом увеличении: а — вирус оспы; б — вирус герпеса; в — вирус гриппа; г—бак-
териофаг; д — ВМТ; е — вирус кустистой карликовости томата; ж — Х-вирус картофеля. Большой круг — это по-
казанный для сравнения размер эритроцита (красного кровяного шарика) при том же увеличении; черный кружок
в центре —размер самой маленькой бактерии.
Вироспора бактериофага при
большом увеличении под
электронным микроскопом.
Воротничок ножки сократил-
ся, и вышли наружу лезвия.
нием небольшого количества внутреннего белка. Головка фага обнару-
живает двойное лучепреломление, что указывает на упорядоченность ее
вещества, свойственную кристаллам.
Если фагочастицы подвергнуть действию крепкого раствора поварен-
ной соли, а затем очень быстро этот раствор разбавить водой, то в элек-
тронном микроскопе вы увидите лопнувшие, пустые оболочки головок и
вышедшие из них длинные тонкие нити ДНК.
Следует отметить, что при размножении вирусов наряду с полноцен-
ными частицами нередко образуются частицы, состоящие из одних обо-
лочек или содержащие очень мало нуклеиновой кислоты. Такие частицы
можно назвать пустышками. Они подробно изучены у вируса гриппа и у
вируса желтой мозаики турнепса. Пустышки неспособны размножаться,
но обладают некоторыми другими свойствами вируса. При введении в
кровь животных, они, например, вызывают выработку этими животными
так называемых антител, способных осаждать и нейтрализовать как соот-
ветствующий вирус, так и его оболочку.
Что касается нуклеиновой кислоты, то она не может вызывать образо-
вания антител, поэтому лишенный оболочек вирус не взаимодействует с
антителами.
ИНЕРТНОСТЬ ВИРУСНЫХ ЧАСТИЦ
Оцелав свое открытие, Стенли предположил, что ВМТ — это вещество,
обладающее свойствами фермента, способного к автокатализу, то есть
ускорению процесса собственными продуктами реакции. Такие фермен-
ты нам известны, например трипсин, вырабатываемый поджелудочной
железой.
Подобно другим ферментам, изменяющим скорость химических реакций
в организме, трипсин ускоряет процесс распада белка на более мелкие
частицы и тем способствует перевариванию пищи, содержащей белки.
Трипсин, как и другие ферменты, является белковым веществом. Он об-
разуется в организме из другого белкового вещества — трипсиногена,
причем трипсиноген под влиянием небольшого количества трипсина сам
превращается в трипсин, что можно наблюдать и в пробирке. Трипсин в
данном случае ускоряет процесс собственного образования.
Этот процесс некоторые исследователи сравнивали с процессом образо-
вания вируса в организме. Однако, если бы вирусы размножались действи-
тельно таким образом, то каждый организм должен был бы иметь пред-
шественников для всех вирусов, которыми он когда-либо мог заразиться.
Нам с самого начала такое представление о природе размножения вируса
казалось не только упрощенным, но и неправильным. Однако содержат ли
вирусные частицы какие-либо ферменты? Как только в наших руках ока-
зался очищенный ВМТ, мы воспользовались этим препаратом и испытали
его на присутствие целого ряда ферментов, совершенно обычных в каждой
живой клетке, но не обнаружили их в вирусе. Такой же результат дали
исследования, проведенные в других лабораториях с иными вирусами.
В дальнейшем у некоторых вирусов были обнаружены ферменты, по-
могающие им проникнуть в клетку высшего организма, в котором они па-
разитируют. Подобным ферментом, вызывающим расщепление некоторых
слизистых веществ, обладает вирус гриппа и родственные ему вирусы.
Бактериофаг имеет фермент, делающий проницаемой для него оболочку
клетки бактерий. В настоящее время мы знаем только один вирус, вызы-
вающий тяжелое заболевание крови у кур, который обладает одним очень 256
высокоактивным ферментом. Значение этого фермента для вируса нам пока
еще недостаточно известно.
Все приведенные исключения не меняют правила, что вирусные части-
цы, извлеченные из организма, в котором они паразитируют, не обнару-
живают никаких признаков жизнедеятельности. Можно привести много-
численные попытки обнаружить дыхание у частичек самых разнообразных
вирусов. Эти частицы не выделяют углекислого газа, не поглощают кис-
лорода. Они не дышат.
Можно предположить, что вирусные частицы, извлеченные из привыч-
ной для них среды, не могут развивать никакой биохимической активнос-
ти. Однако возникает сомнение в достаточности такого объяснения. Мы
знаем, что даже отдельные органоиды клеток — хлорофилловые зерна,
митохоцдрии и микросомы, извлеченные из клеток, при соблюдении из-
вестных условий обнаруживают ферментативную активность и дыхание.
Если органоиды клетки, никогда не существовавшие до эксперимента вне
ее, все же могут дышать, когда мы создадим для этого известные условия,
то почему вирусы так «прихотливы» и не обнаруживают никакой жизне-
деятельности вне клеток?
Бросается в глаза противоречие между бурной активностью вирусов и
быстрым их размножением в клетках, с одной стороны, и полной безжиз-
ненностью их после того, как они извлечены из клеток,— с другой. Раз-
мышляя об этом противоречии, невольно начинаешь думать, что, может
быть, вирусные частицы не являются единственной формой существования
вируса. Может быть, вирусные частицы — это только форма вируса, спе-
циально приспособленная для перенесения неблагоприятных условий.
АНАБИОЗ
Открытие анабиоза, то есть оживления высохших и с виду мертвых
организмов, было сделано уже более двух столетий назад и всегда при-
влекало к себе внимание ученых.
Вспомним опыт Антона Левенгука, открывшего бактерии. 1 сентября
1701 года он рассматривал под микроскопом воду с небольшим количест-
вом влажного песка, взятого с крыши дома, и обнаружил в капле воды
многочисленных многоклеточных животных, известных под названием
коловраток. На другой день, когда Левенгук вернулся к своему препара-
ту, песок уже высох. Однако стоило исследователю прибавить к песку
немного воды, как в ней снова появились сотни живых коловраток.
Опыты Левенгука послужили отправным пунктом многочисленных ис-
следований. Оказалось, что высушенные тихоходы и угрицы также могут
оживать. Возник спор, в каком состоянии пребывают эти животные, ког-
да они лишены большей части своей воды. Одни говорили, что жизнь жи-
вотных находится в скрытом состоянии, другие же утверждали, что
жизнь временно вовсе прекращается, но смерть не наступает.
Мы знаем, что жизнь — это свойство материи, достигшей высокого
уровня организации и определенного химического состава. Ни о какой
скрытой жизни мы не можем говорить, так как это означало бы, что в теле
сухих животных притаилась еще какая-то особая жизнь. Поэтому мы
должны признать, что в известных случаях жизнедеятельность может пре-
кращаться без наступления смерти. Хорошо высушенные семена высших
растений, а также споры грибов и бактерий не обнаруживают никаких
признаков жизни, не дышат точно так же, как и вирусные препараты.
257 Однако они не мертвые и при надлежащих условиях обнаруживают бур-
ГОРА НА ДНЕ ОКЕАНА
Американское океаногра-
фическое судно «Вема»
открыло новую подвод-
ную гору в южной части
Атлантического океана, в
1000 км к западу от мыса
Доброй Надежды. По всей
вероятности, 8—10 тысяч
лет назад эта гора была
настоящим островом. Те-
перь она поднимается над
дном океана на высоту
4874 м — выше, чем высо-
чайшая вершина Европы
Монблан <4810 м). Ее вер-
шина, имеющая округлую
форму, находится на сред-
ней глубине 64 м.
ную жизнедеятельность. Мы пришли к выводу, что вирусные частицы —
это только покоящиеся формы жизни, и предложили назвать их виро-
спор ами.
Первоначально это мнение разделялось лишь немногими учеными. Еще
и сейчас не все согласны с ним, еще и сейчас многие считают, что вирус-
ные частицы — это огромные молекулы, не имеющие самостоятельной жиз-
ни и включающиеся в обмен веществ, только попав в живые клетки. Од-
нако факты все больше и больше убеждают в справедливости нашего мне-
ния.
Лист липкого табака с нек-
розами-участками, пора-
женными ВМТ. Нижняя часть
листа была погружена в
раствор риванола и поэтому
некрозов не имеет.
ПАРАЗИТИЧЕСКИЕ БЕЛКИ
Мы начали опыты через два-три года после открытия Стенли, когда
мы еще вовсе не знали о строении вирусных частиц, а электронного
микроскопа не существовало.
Мы задались целью выяснить, какое место вирусный белок занимает в
обмене веществ растения и как зависит накопление вируса от различных
физиологических состояний растения, от того, голодает растение или
усиленно снабжается питательными веществами.
Для того чтобы решать эти вопросы, надо было прежде всего иметь ме-
тод количественного учета вирусов. Такие методы уже были известны в
науке под названием титрования вирусов. Получаемые с их помощью дан-
ные о количестве вируса называются титром вируса. Для определения тит-
ра ВМТ пользуются листьями одного из видов табака, известного под наз-
ванием табака липкого, в отличие от обыкновенного курительного.
У липкого табака ВМТ не вызывает общего заражения. Но на местах,
куда попал этот вирус, отмирают небольшие участки тканей, как говорят,
появляются некрозы. Чем больше вирусных частиц в испытуемом образце,
тем больше развивается некрозов. Титр ВМТ мы выражаем в количестве
некрозов, которые дала испытуемая жидкость. Сходными способами опре-
деляются и титры других вирусов. Бактериофаги вызывают прозрачные
пятна на пленке бактериальной культуры, выросшей на твердой питатель-
ной среде. Эти пятна зависят от растворения бактерий под влиянием фага.
Вернемся, однако, к ВМТ. Мы начали свои опыты с того, что натирали
отрезанные от растения листья табака соком, содержащим ВМТ, а затем
помещали их в темноту во влажной атмосфере. Биохимические процессы в
нормальном табачном листе, перенесенном в такие условия, были подроб-
но изучены идо нас. Мы знали, что листья табака сначала теряют главным
образом крахмал и сахар, а затем и белковые вещества в них подвергают-
ся до некоторой степени разрушению. А как же повели себя листья, за-
раженные ВМТ?
Химический анализ показал, что и в этих условиях наблюдается рас-
пад белка, а также нуклеиновых кислот. Мы определили титр вируса в
этих голодающих листьях. Оказалось, что он был весьма высок. Таким
образом, размножение вирусов шло, несмотря на то, что растение голода-
ло, и вопреки распаду веществ клеток самого табачного листа.
Опыты с целыми растениями помидора показали, что ВМТ накопляется
и в том случае, если растения лишить азота.
В дальнейшем было выяснено, что различные причины, которые задер-
живают рост растения, могут иногда способствовать накоплению вируса.
Это особенно наглядно видно в опытах с изолированными от растения,
выращиваемыми в питательной среде корешками. Лишение таких корешков
азота практически прекращает их рост, однако титры вируса на еди-
258
ницу веса корешка оказываются такими же, как у нормально растущих
корешков. Можно предположить, что в этом случае вирус использует
те продукты обмена веществ и прежде всего продукты распада белка,
которые образуются в остановившихся в росте корешках.
Нам было известно, что если лишить листья кислорода, то в них прои-
зойдет следующее: процессы распада высокомолекулярных веществ на бо-
лее низкомолекулярные возьмут верх над процессами создания сложных
веществ.
Белки строятся из аминокислот и при голодании или недостатке кисло-
рода распадаются на аминокислоты. Чтобы выяснить, как влияет недоста-
ток кислорода на размножение ВМТ, мы заразили изолированные листья
табака ВМТ, после чего разрезали их пополам. Одни половинки листьев
мы поместили в пробирки с воздухом, а другие — в пробирки, где воздух
на 16/1в был заменен водородом. В этих условиях накопление вируса резко
уменьшилось, но все же не прекращалось.
Из этих и других подобных опытов мы еще в 1938 году сделали вывод,
что ВМТ ведет себя, как настоящий паразит. Он использует запасные ве-
щества растения даже тогда, когда они необходимы для самого растения.
Чтобы узнать, строится ли вирус путем автокатализа из какого-то пред-
шественника или же, как все организмы, он усваивает низкомолекуляр-
ные соединения и строит свой белок из аминокислот, мы вводили в листья
табака, зараженные ВМТ, продукты распада белка, содержащие амино-
кислоты, и наблюдали усиление размножения вируса. Мы предположили,
что вирус образуется если не непосредственно из аминокислот, то из ка-
ких-то весьма простых белков. Чтобы разделить вирусный белок и неин-
фекционный белок в листьях, мы воспользовались тем, что значительная
часть белков, переходящих в водный раствор из листьев помидора, свора-
чивается при 70 градусах, тогда как вирусный белок при этой темпера-
туре остается в растворе и сохраняет активность. Неожиданно оказа-
лось, что сворачивающийся при 70 градусах белок не только не расхо-
дуется при накоплении вируса, но в больных растениях его нередко
больше, чем в здоровых. Мы предположили, что накопление вирусного
белка сопровождается образованием какого-то инертного белка.
Все работы показывают, что размножение вируса зависит не от авто-
катализа и превращения предшественников в вирусы, что белки вируса
синтезируются так же, как белки всех живых тел.
Наши первые предположения о том, что накопление вируса сопровож-
дается образованием инертного белка, получили в дальнейшем полное под-
тверждение. Из табачных растений, зараженных ВМТ, было выделено
белковое вещество того же состава, что и вирусный белок, но лишенное
инфекционности и обладающее меньшим размером, чем ВМТ. В электрон-
ный микроскоп можно было видеть, что частицы этого белка короче палочки
ВМТ, но имеют такой же поперечник. В среде определенной кислотности
инертный белок складывается в палочки, внешне не отличимые от вируса,
но лишенные РНК и неинфекционные. В дальнейшем был найден инерт-
ный белок при целом ряде других вирусных заболеваний растений.
В каждом случае инертный белок строго соответствует белку оболочек
данного вируса. Пустышки, о которых речь шла выше, и инертный бе-
лок — образования одного и того же порядка. К сожалению, пока мы не
знаем достаточно хорошо, какое отношение они имеют к процессу размно-
жения вируса. Не будем утомлять читателя обзором противоречивых дан-
259 ных, которые существуют по этому вопросу.
<( сто л^нат р
МОСКВА. Наконец-то в го-
роде будет учрежден музей и
публичная библиотека. В извест-
ный дом Пашкова переводятся
ив Петербурга коллекции графа
Румянцева, в числе которых 28
тысяч редких книг и 700 руко-
писей. Это будет крупнейшая
библиотека в городе, который
уже сейчас насчитывает 400 ты-
сяч жителей.
«МОСКОВСКИЕ ВЕДОМОС-
ТИ», июль 1861 года.
ИНФЕКЦИОННАЯ НУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА
Еще в 1947 году Г. Шрамм (Западная Германия) вел систематиче-
скую работу по разрушению частичек ВМТ и по отделению белка от
нуклеиновой кислоты. В некоторых опытах он наблюдал, что неинфек-
ционные в отдельности РНК и белок вируса при соединении их вместе
вдруг приобретали инфекционность. К сожалению, явление это не
было постоянным, и исследователь не был уверен в его закономерности.
Позднее американский биохимик Г. Френкель-Конрат сообщил, что
неинфекционные в отдельности препараты РНК и белка вируса, если их
смешать, реконструируются в вирусные частицы и приобретают инфек-
ционность. Это сообщение на многих произвело такое сильное впечатле-
ние, что уже начались разговоры о ресинтезе вируса, о том, что будто бы в
пробирке удается синтезировать вирус. Какой же он в таком случае орга-
низм? Однако в дальнейшем оказалось, что и без примеси белка из ВМТ
может быть получена нуклеиновая кислота, сохраняющая часть инфекци-
онности исходного препарата. Об этом сообщили оба исследователя.
Вскоре инфекционная нуклеиновая кислота была получена из целого
ряда вирусов, в том числе патогенных для животных и человека, нап-
ример вируса гриппа, полиомиелита, ящура и других.
Все эти препараты содержали все же очень малое количество белка.
Многие считают его только случайной примесью. Однако подробно изу-
чавший этот вопрос Б. Коммонер (США) утверждает, что инфекцион-
ность РНК сильно зависит от примеси белка и что при размножении
вируса синтез белка и нуклеиновой кислоты идут одновременно.
Этот исследователь выдвигает очень интересную гипотезу о том, как
происходит рост палочки ВМТ. Он исходит из наблюдений другого
американского ученого Р. Харта, который показал, что два конца па-
лочки ВМТ неравноценны. При нагревании с некоторыми веществами
сначала удаляется белок с одного конца палочки; чем дольше производится
нагревание, тем больше один конец нуклеиновой кислоты освобождается
от белковой оболочки. Такие палочки, освобожденные от белка с од-
ного конца, еще сохраняют полную инфекционность. Коммонер думает,
что в клетках палочки вируса утрачивают небольшое количество бел-
ка, и один конец нити РНК при этом освобождается. С этого конца и
идет рост нити, а также пристраиваются молекулы белка, образующие
оболочку.
Взгляды Коммонера находятся в противоречии с господствующими
представлениями о том, что репликация РНК и построение ею бел-
ков происходит вдоль всей нити и что характер чередования амино-
кислотных групп в синтезируемом белке определяется характером чере-
дования нуклеотидов в нити РНК.
Однако Коммонер располагает фактическими данными в пользу своей
гипотезы. Опытами с изотопами он показал, что при размножении ВМТ
палочка этого вируса накопляет изотопы неравномерно — с одного конца
быстрее и в большем количестве, чем с другого.
Процесс размножения, однако, лучше всего изучен у бактериальных
вирусов, к которым мы теперь и перейдем.
БАКТЕРИОФАГИ
Бактериофаги, поражающие бактерий, размножающиеся в их телах и
вызывающие их растворение (лизис), очень удобны для изучения обме-
на веществ и размножения вирусов. Одно из важнейших преимуществ 260
их — то, что весь процесс, от нападения фага на бактерию и до выхода
зрелых фагочастиц из лизированной клетки, протекает всего в течение
десятков минут. Строение фагочастиц было уже описано выше. Они
прикрепляются к бактерии кончиком своего отростка. При этом фаг
выделяет фермент, видоизменяющий оболочку бактерии таким об-
разом, что оболочка становится более проницаемой, и из бактерии сразу
же вытекает часть веществ, находившихся в ее теле. Нуклеиновая кислота
из головки фага по канальцу, находящемуся в ножке, переходит в клетку
бактерии.
В электронный микроскоп хорошо видно, что оболочка фага не прони-
кает в бактерию и остается прикрепленной к ее поверхности. Эту оболоч-
ку можно удалить механически, и это не помешает размножению
фага.
После того как ДНК фага проникла в клетку бактерии, фаг на некоторое
время как бы вовсе исчезает. Его не удается обнаружить даже в том слу-
чае, если зараженные клетки бактерий разрушить ультразвуковыми вол-
нами или каким-либо другим способом, не убивающим зрелые фагочасти-
цы. Только если преждевременно разрушить бактерию, незадолго до рас-
творения ее клеток и выхода из нее размножившихся фагочастиц, мы
можем обнаружить в ней фагов. К моменту выхода фага бактерия оказы-
вается наполненной зрелыми фагочастицами. Итак, отправным пунктом
развития фага являются нити ДНК фага, а заключительным этапом — зре-
лые вироспоры фага. Возникает вопрос принципиальной важности: су-
ществует ли момент жизни фага, когда он связан материально со своими
потомками только одной ДНК, или же в препаратах ДНК все же есть не-
которое количество белка? В настоящее время строго доказано, что, кроме
белковых оболочек, в фаге имеется внутренний белок, который состав-
ляет примерно 5 процентов всего белка фагочастиц и который попадает
внутрь бактерии.
Опыты американских ученых с изотопами обрисовали полную картину
построения фагом своего тела. Был поставлен тот же вопрос, что раньше
ставился в отношении ВМТ,— развивается ли фаг путем автокатализа из
предщественника, как это думал знаменитый исследователь ферментов
Д. Нортром, или же его тело строится из низкомолекулярных соедине-
ний, как тело каждого организма? Последовательно были изучены источ-
ники фосфора и источники азота в бактериофаге.
Если бактерию, выращенную в обыкновенном питательном бульоне,
перед самым заражением фагом перенести в среду, содержащую фосфор-
нокислые соли, имеющие изотоп фосфора, то развивающийся фаг обык-
новенный фосфор может получить из бактерии, а изотопный — из окру-
жающей среды.
Оказывается, что фаг для построения ДНК использует фосфор как сре-
ды, так и бактерии. Чем больше в фагочастице фосфора, тем больше она
вынуждена его брать из среды, так как фосфора бактерии ей не хватает.
Сравнивая состав ДНК бактерии с составом ДНК фага, исследователи
убедились: для того чтобы фаг использовал ДНК бактерии как материал
для своей ДНК, ДНК бактерии должна распасться на отдельные ком-
поненты.
Подобные же результаты были получены с соединениями азота.
Фаг строит свои белки из таких сравнительно низкомолекулярных сое-
динений, как аминокислоты, а не преобразует белковых предшественни-
261 ков, как это еще недавно думали многие.
Кишечная палочка после вы»
хода из нее фагочастицы.
Увеличено в 46 тысяч раз.
На пленке бактерий, вырос»
ших на пластинке питатель»
ново агара, бактериофаг выз»
вал появление прозрачных
пятен.
Количество фосфора, которое
берут разные фаги из среды,
в процентах от количества
фосфора, которое они полу-
чают из бактерии (светлые
буквы). Столбики сбоку —
содержание фосфора в фаго-
частицах различных фагов.
Видно, что чем меньше фаг
содержит фосфора, тем мень-
ше он берет его из среды. За
единицу содержания фосфора
взято 2,lr*J0~” грамма.
Это было уже известно, но все же самый важный вопрос оставался еще
нерешенным: где и в каком виде существует фаг в промежутке между
внедрением ДНК фага и появлением фагочастиц?
Некоторые исследователи даже высказывали гипотезу, что фаг вовсе
перестает существовать после того, как своим внедрением вынудил бак-
терию синтезировать не белки и нуклеиновые кислоты, свойственные этой
бактерии, а составные части собственного тела. При этом отрицалась вся-
кая материальная преемственность между фагом и его потомками.
К счастью, в некоторых случаях был найден довольно легкий способ
проследить, что нуклеиновая кислота фага ни на одно мгновение не ис-
чезает в процессе его размножения.
Все эти факты, однако, не давали полного представления об отношении
между фагом и бактерией. Имеет ли фаг собственный обмен веществ или
же строится за счет измененного обмена веществ бактерии?
Согласно последнему представлению, ДНК фага как бы командует
процессом обмена веществ у бактерии, изменяя его в нужном для фага
направлении.
Главный довод этой теории заключается в том, что фагочастицы не
имеют собственных ферментов, кроме тех, которые помогают фагу внед-
риться в клетку бактерии, в то время как бактерия располагает огромным
количеством разнообразных ферментов. Предполагалось, что фаг исполь-
зует ферменты бактерии для построения своего собственного тела.
Успехи в изучении биохимии процессов размножения фага вынуждают
нас теперь отказаться от такой точки зрения. В настоящее время мы зна-
ем, что процесс идет совсем иначе. Уже через несколько минут после
внедрения фага в бактерию ее ядро оказывается разрушенным, и в ней воз-
никает много совершенно новых ферментов, характерных для данного фа-
га, а не для бактерии. РНК содержится в большом количестве в бактерии,
но не входит в состав вироспор фага. РНК бактерии в зараженной фагом
клетке разрушается, и на ее месте строится новая РНК. Опыты с изото-
пами показывают, что эта РНК, синтезированная фагом, находится в ин-
тенсивном обмене с окружающей средой. Таким образом, хотя она и не
входит в зрелые фагочастицы, но принимает какое-то важное участие в
жизнедеятельности фага внутри клетки бактерии. Ферменты, синтезиро-
ванные фагом, управляют биохимическими процессами.
Как и все другие ферменты, они являются белковыми веществами.
Всего в процессе жизнедеятельности фаг строит 20—23 разных белко-
вых вещества. Некоторые из них образуют оболочку фага, отросток и
другие его части.
После того что мы узнали о развитии фага, вопрос о том, куда он исче-
зает, становится праздным. Очевидно, исчезает не фаг, а разрушается
протопласт 1 бактерии, вытесняемый протопластом фага. В пользу этого
говорят также и электронно-микроскопические наблюдения.
Если бы фаг размножался путем деления именно в том месте, куда про-
ник, то образовались бы только отдельные очаги размножения фага.
В действительности, образование зрелых фагочастиц идет более или менее
равномерно по всей бактерии, и после выхода фага из бактерии от нее ос-
тается лишь остов с многочисленными отверстиями, соответствующими
местам, покинутым зрелыми фагочастицами.
1 Так принято называть все протоплазматическое содержимое клетки, за исклю-
чением оболочки.
262
Все изложенное мы должны рассматривать как доказательство того,
что вирусы имеют свой собственный обмен веществ, являются самостоя-
тельными организмами, хотя и паразитирующими внутри клеток и вслед-
ствие этого очень зависящими от этих клеток в своем обмене веществ.
Сказанное не противоречит тому обстоятельству, что фагочастицы еще
не имеют всех тех ферментов и всех тех белков, которые они развивают,
попав в клетку бактерии. Семя растения также не имеет всех тех состав-
ных частей и ферментов, которые имеются в развивающемся из него рас-
тении. Яйцеклетки и спермин гораздо беднее по своему составу, чем те
животные, которые могут из них развиться.
Многие ученые пока остаются при прежнем представлении о том, что
фаг только изменяет направление обмена веществ в бактерии, а не имеет
собственного обмена. Вопрос нельзя считать окончательно решенным, по-
ка не удастся выделить из оболочек пораженной бактерии фаг в стадии
его развития и размножения, пока не будет воспроизведен обмен веществ
фага вне клеток другого организма.
РАЗНООБРАЗИЕ ВИРУСОВ
Необходимо подчеркнуть, что в настоящее время сколько-нибудь
хорошо изучены только очень немногие вирусы. Это касается и хими-
ческого состава вирусов, и строения их частиц, и еще в большей мере
физиологических условий их размножения. Поэтому, исходя из мате-
риала, который лучше всего исследован, приходится делать предвари-
тельные обобщения, которые мы распространяем и на другие вирусы,
может быть, без достаточного для этого основания.
Если ВМТ может быть приведен так же, как и фаг, в качестве примера
вирусов, размножающихся внутри клетки, то вирус гриппа может слу-
жить примером вирусов, которые размножаются не в глубине клетки, а
близко к ее поверхности. Фаг выходит из клетки, разрушая ее, вирус грип-
па периодически выходит из клетки, причем она еще долгое время остает-
ся жить. Некоторые вирусы не убивают клетку, а, напротив того, стиму-
лируют ее размножение. Эти вирусы вызывают целый ряд опухолей у жи-
вотных и растений. Они ведут себя в данном случае так, как и различные
другие невирусные агенты, способные стимулировать размножение клеток
и вызывать опухоли.
Физиологические условия, необходимые для размножения разных ви-
русов, различны. Существуют вирусы, поражающие преимущественно
слизистую оболочку дыхательных путей, как вирус гриппа, а есть вирусы,
размножающиеся главным образом в тканях нервной системы, например
возбудители энцефалитов, вирусы, вызывающие кишечные расстройства.
Очевидно, что эта избирательность разных вирусов в отношении раз-
личных тканей зависит от особенностей веществ этих тканей.
Многие вирусы поражают лишь некоторые виды живых существ. Ви-
рус кори, например, заражает только человека и обезьян; то же следует
сказать и о вирусе полиомиелита.
Причины устойчивости к вирусам могут быть различными, но не сле-
дует думать, что устойчивость всегда зависит от наличия особых защит-
ных средств в организме. Иногда устойчивость является результатом недос-
татка у представителей данного вида или у данного организма необходи-
мых для размножения вирусов веществ. Например, мыши, которых кор-
мили пищей без какого-либо витамина, более устойчивы к вирусу энцефа-
263 ломиелита, чем мыши, питавшиеся нормально.
Поражения, вызванные виру-
сом осповакцины на оболочке
куриного зародыша.
Вверху—аденин (метаболит)
и диаминопурин (антимета-
болит); внизу—гуанин (мета-
болит) и азогуанин (антиме-
таболит). Выделены атом-
ные группировки, которыми
антиметаболит отличается
от метаболита.
Нам кажется, что изучение причин устойчивости отдельных видов и
сортов к вирусам может не только помочь выведению устойчивых видов и
сортов, но и будет способствовать познанию физиологии вирусов.
МЕТАБОЛИТЫ, АНТИМЕТАБОЛИТЫ И ВИРУСЫ
Мы видели, что при изучении физиологии вирусов приходится идти
сложными и часто обходными путями. Объясняется это тем, что вирусы
не удается культивировать на искусственных питательных средах, и
очень трудно провести границу, где кончается обмен веществ клетки, в
которой вирус паразитирует, и где начинается собственный обмен ве-
ществ вируса. Очень трудно также установить, какие именно вещества
вирус потребляет и какие вещества могут подавлять его размножение.
А между тем в изучении физиологии вируса, пожалуй, самая главная
задача — научиться стимулировать размножение вируса и подавлять его.
Ведь мы изучаем природу не только для того, чтобы ее описывать, но
прежде всего для того, чтобы ее изменить. Вот те соображения, которые
руководили нами, когда мы начали наши исследования по выявлению
влияния метаболитов и антиметаболитов на размножение ВМТ.
Метаболитами называются различные продукты обмена веществ. В этом
смысле метаболитами являются и сахар, и такие органические кислоты,
как уксусная или лимонная, и многочисленные другие вещества.
Антиметаболиты — это вещества, сходные с метаболитами, но несколь-
ко отличающиеся от них в своем строении. Аденин является метаболитом,
а диаминопурин, отличающийся от аденина только одной лишней амино-
группой,— антиметаболитом. Диаминопурин может подавлять размно-
жение многих бактерий. Противоядием, снимающим действие диамино-
пурина, является аденин. Антиметаболит можно сравнить с испорченным
ключом. Испорченный ключ входит в замочную скважину, но не может
открыть замок и не дает возможности воспользоваться настоящим ключом.
Метаболиты и антиметаболиты как бы борются между собой в организме
за одни и те же точки приложения своего действия.
Первые исследования мы проводили на листьях табака. А вскоре
наши опыты были перенесены за рубежом на другие объекты — на виру-
сы бактерий человека и животных.
Было установлено, что некоторые метаболиты, например сахар, фу-
маровая и гликоловые кислоты, а из витаминов — фолиевая кислота, мо-
гут стимулировать размножение ВМТ. Еще более значительный стимули-
рующий эффект оказывает сахар на вирус гриппа.
Особый интерес представляет то обстоятельство, что некоторые мета-
болиты существенно тормозят размножение вируса. В частности, мы уста-
новили, что витамин Bt и некоторые аминокислоты подавляют размноже-
ние ВМТ. Зарубежные исследователи нашли, что ряд аминокислот может
подавлять размножение вируса гриппа и вируса энцефаломиелита мышей.
По первому впечатлению кажется странным, что необходимое для по-
строения белков вещество подавляет размножение вируса. Однако это
общий закон, что метаболиты, находясь в избытке, могут тормозить био-
химические реакции собственного синтеза, а также другие процессы.
Именно таким обратным действием продукта реакции в целом ряде слу-
чаев и достигается регуляция биохимических процессов. Это означает
также, что метаболиты в известных условиях могли бы оказаться полез-
ными для лечения вирусных болезней, тем более что такие метаболиты,
как аминокислоты, в настоящее время широко применяются в медицине. 2fr4
Из сказанного следует также вывод, что нельзя провести резкую гра-
ницу между метаболитами и антиметаболитами. Эта граница еще более
сглаживается вследствие того, что некоторые организмы действием своих
ферментативных систем могут превращать антиметаболиты в метаболиты.
Со времени первых исследований по влиянию веществ на размножение
ВМТ появилось огромное количество как советских, так и зарубежных
работ, посвященных действию разных химических соединений на размно-
жение самых разнообразных вирусов.
Само собой разумеется, что способ действия веществ, подавляющих
размножение вируса, может быть весьма различным. Некоторые думают,
Подавление бактериофагом
золотистого стафилококка.
Справа—культура стафило-
кокка в бульоне; слева — та-
кая же культура, к которой
был добавлен бактериофаг.
Здесь бактерия лизировалась,
а бульон стал прозрачным.
Посередине — культура ста-
филококка, к которой, кроме
бактериофага, был добавлен
аминогармин. Он подавал раз-
множение бактериофага, а
лизис почти не произошел.
что подавление размножения вирусов веществом зависит от избиратель-
ного уничтожения вируса, то есть от вироцидного действия. По-видимому,
такой механизм действия имеет место редко. Многие вироцидные вещества,
например щелочь и формалин, вовсе не могут быть применены для подав-
ления размножения вируса уже по одному тому, что они ядовиты также
для тканей растений и животных. По-видимому, преобладает косвенный
эффект, зависящий от блокирования различных необходимых для размно-
жения вируса реакций.
Особый интерес представляет подавление размножения вируса при по-
мощи так называемого летального, то есть смертельного, синтеза. Мы мо-
жем дать листьям табака, накопляющим вирус, в качестве материала для
построения нуклеиновой кислоты антиметаболит, подражающий нормаль-
но входящим в состав нуклеиновой кислоты веществам. Такой антимета-
болит подавит размножение вируса.
Метод антиметаболитов помог установить, что процесс образования ви-
русного белка идет независимо от репродукции вирусной нуклеиновой кис-
лоты. Мы обнаружили, что акридиновые соединения, к числу которых
принадлежат такие хорошо известные лекарства, как риванол и акрихин,
обладают способностью подавлять размножение ВМТ. В то же время дру-
265
БАКУ. Командиром шхуны
«Туркмен» в 15 верстах от
берега в Каспийском море об-
наружен новый вулканический
остров высотой в 18 футов.
Под верхней коркой земля еще
находится в жидком состоянии.
«РУССКИЙ МИР» 10 ию-
ля 1861 года.
гие исследователи нашли, что эти вещества подавляют размножение бак-
териофага.
С помощью электронной) микроскопа было установлено, что при воз-
действии акридиновых препаратов в зараженной фагом бактерии вместо
полноценных частиц фага образуются пустышки, то есть частицы фага без
ДНК в головках. Хлорамфиникол, более известный у нас под названием
синтомицина, попадая в клетку бактерии, подавляет синтез белков.
Оказалось, что под влиянием этого антибиотика не прекращается редуп-
ликация ДНК бактериофага, однако зрелые частицы не образуются, так
как синтез белка оболочки подавлен. Достаточно удалить хлорамфини-
кол из среды, как бактериофаг быстро «дозревает» и выходит из бактерий.
Очень часто вирусы относятся к антиметаболитам иначе, чем бактерии.
Малоновая кислота — антиметаболит фумаровой кислоты — подавляет
некоторые окислительные процессы. Она подавляет размножение как
ВМТ, так и вируса гриппа. Однако если дать малоновую кислоту мышам,
зараженным болезнетворными бактериями, то размножение бактерий не
только не подавляется, но само заболевание протекает более тяжело, и
мыши погибают скорее. Эти опыты показывают, что некоторые вирусы в
ряде отношений больше зависят от обмена веществ хозяина, в котором
они паразитируют, чем бактерии.
С другой стороны, некоторые мощные подавители размножения бакте-
рий, например пенициллин, безвредны для вирусов.
Несмотря на все сказанное, до сих пор не существует верных средств от
вирусных заболеваний. Даже те вещества, которые подавляют вирус в
условиях опыта, и не только в листьях растений или в культурах тканей,
но и в искусственно зараженных лабораторных животных, например в
белых мышах, еще не дали положительных результатов в лечении че-
ловека.
Зависит это от очень многих причин, в частности от того, что большин-
ство веществ, которые в условиях опыта подавляют размножение вирусов,
вводится в организм или одновременно с вирусами, или только немного
позднее. В большинстве случаев те же самые вещества, примененные через
несколько часов после заражения, уже оказываются неактивными. При
лечении же вирусных заболеваний врач имеет дело с больными, которые
заразились вирусом задолго до первых проявлений болезни.
В настоящее время ученые уже нашли целый ряд соединений, которые в
лабораторных условиях оказывают действие и в тех случаях, если они
применены не сразу после заражения. Таким образом, изучение взаимо-
отношения обмена веществ вирусов и клеток, в которых они паразити-
руют, уже привело к открытию препаратов, подавляющих размножение
вирусов.
Современная медицина располагает мощными средствами против всех
заболеваний, вызываемых бактериями и простейшими паразитами. Даже
такие болезни, как проказа, чума и риккетсиозные заболевания,
например сыпной тиф, сдаются перед химиотерапевтическими препара-
тами. Только против вирусных заболеваний, если не считать возбу-
дителей болезней группы пситтакоза, мы не имеем подобных средств.
Поэтому Программа Коммунистической партии Советского Союза,
принятая на XXII съезде КПСС, обращает особое внимание на необ-
ходимость изыскания лекарственных веществ против вирусных заболе-
ваний. Из всех разделов обширной науки о вирусах ближе всего к ре-
шению этой задачи подошла физиология вирусов.
Со времен глубокой древности известна способность человека приобре-
тать невосприимчивость или, как теперь говорят, иммунитет, после пере-
несенной заразной болезни. Еще в V веке до нашей эры, описывая историю
Пелопонесской войны, Фукидид отмечал, что во время распространившейся
в войсках эпидемии никто не заболевал дважды. Открытие Э. Дженнером
в XVIII веке метода вакцинации против оспы, успешно используемого и
поныне, было основано на двадцатилетних наблюдениях над иммуните-
том к натуральной «черной» оспе, возникающим у людей в результате
естественной или искусственной прививки оспы коров. Работа Э. Джен-
нера положила начало научному изучению явлений иммунитета, а в даль-
нейшем — развитию самостоятельной научной дисциплины — иммуноло-
гии.
Значительно продвинулось вперед изучение иммунитета после того, как
Л. Пастер установил, что инфекционные заболевания вызываются микро-
организмами. Пастер создал новые вакцины, ослабляя болезнетворные
свойства возбудителей, и доказал возможность с помощью этих вакцин
получать иммунитет к инфекционным заболеваниям.
В дальнейшем стало известно, что развитие иммунитета после естествен-
ного заболевания или после искусственной иммунизации сопровождается
появлением в крови антител к возбудителю заболевания или к выделяемо-
му им яду—токсину. Так, после дифтерии в крови образуется антитоксин,
который способен вступать в соединение с дифтерийным токсином, обез-
вреживать его, нейтрализовать и вызывать выпадение его из раствора в
осадок. Таким образом, антитоксин вступает с токсином в иммунологи-
ческую реакцию.
При введении в организм восприимчивого животного достаточного ко-
личества токсина оно заболевает и погибает. Если же ввести меньшее
количество токсина, животное может заболеть, а затем выздороветь.
В этом случае, а также при введении обезвреженного формалином токси-
на с целью иммунизации организма, в крови людей и животных обра-
зуется антитоксин. Токсин, следовательно, способен при введении в орга-
низм человека или животного вызывать выработку антител и вступать в
иммунологическую реакцию с уже образовавшимися антителами.
Такие вещества, вызывающие выработку антител, называются анти-
генами.
Токсин, выделяемый микроорганизмами в среду, является антигеном.
Но и сами микроорганизмы содержат в себе антигены. Поэтому при введе-
нии их в организм в крови образуются антитела, которые способны
склеивать — агглютинировать — эти микроорганизмы, а также вызы-
вать выпадение в осадок некоторых выделенных из них веществ.
Сыворотка крови, красные кровяные тельца — эритроциты, другие
жидкости и клетки тканей животных и растений также содержат в себе
антигены. При введении эритроцитов животных в организм других видов
животных тоже появляются антитела. Это так называемые гемолизины,
которые вызывают растворение (гемолиз) эритроцитов, использованных
для иммунизации, или же гемагглютинины, склеивающие «чужие» эрит-
роциты. Против клеток тканей животных можно получить антитела ци-
толизины, которые способны повреждать эти клетки.
Существует множество иммунологических реакций, благодаря кото-
рым можно обнаруживать антигены и антитела. Удивительная особен-
ность всех иммунологических явлений — их высокая специфичность. Ан-
267 титела реагируют только с тем антигеном, который вызвал их появление.
Франк М. БЕПЕТ
Теории
иммунитета
Известно ли вам, что для орга-
низма всякий чужой балок — яд!
Правда, все животные и люди
употребляют белки в пищу. Но
пищевой белок подвергается пе-
ревариванию а желудочно-кишеч-
ном тракте и только после этого
поступает в кровь в виде без-
вредных продуктов распада. Если
же ввести белок прямо в кровь,
то наступает бурная реакция со
стороны организма. Он начинает
вырабатывать антитела — вещест-
ва, способные обезвредить чуже-
родный белок. Антитела выраба-
тываются, в частности, и против
попадающим в оргаииам болезне-
творных бактерий — ведь они то-
же содержат чужеродные белки.
Нередко вто Делает органивм не-
восприимчивым к вторичному за-
ражению данной бактерией. Мы
говорим в током случае о при-
обретенном иммунитете.
Важнейшая составляющая часть
живого организма — именно бел-
ки, и весьма разнообразные. По-
чему же тогда организм ко выра-
батывает антител против своим
собственным белков! Как он раз-
личает асеоо» от «чужого»!
С полкой ясностью такой вопрос
впервые Поставил Ф. М. Вернет.
Этому выдающемуся вирусологу,
чьи работы по гриппу известны
всему миру, удалось найти ре-
шение проблемы. Так появилась
совершенно новая теория имму»
иитета, за которую Ф. Бернету
и была присуждена Нобелевская
премия.
По мысли Бернета, животное не
образует антител ' против своих
собственных белков только пото-
му, что за время зародышевой
жизни око постепенно «привыка-
ет» к этим белкам.
Значит, если ввести чужой белок
в зародыш, то животное, которое
из этого зародыша разовьется, не
должно образовывать антитела и
к этому белку. Такой опыт был
осуществлен английским профес-
сором П. Мадовером (удостоен-
ным Нобелевской премии вместе
с Ф. Бернетом). Результаты опы-
та подтвердили теорию. Живот-
ные, которым во время зароды-
шевой жизни вводили чужой белок,
приобрели к нему толерантность,
то есть Не вырабатывали против
него аитиТел, как бы считая его
«своимва
Важнейший вопрос в теории им-
мунитета вопрос о выработке
антител. Точные исследования
показали, что антитела вырабаты-
ваются лимфоцитами — клетками
костного мозга и лимфатических
узлов. Однако многие проблемы,
связанные с выработкой антител,
все еще оставались совершенно
загадочными. Почему животные
вырабатывают антитела против ве-
ществ, с которыми ни им, ни их
предкам не приходилось сталки-
ваться в жизни! Почему прйобре-
Реакция с этими антителами не произойдет даже в том случае, если анти-
ген будет хоть слегка изменен, например, путем присоединения какого-
нибудь химического радикала. В этом случае антиген может сохранить
свою иммунологическую активность, но при введении его в организм будут
вырабатываться другие антитела, и они будут реагировать только с этим
измененным антигеном.
Когда кровь свертывается, отделяется жидкая сыворотка. В ней со-
держатся различные белки: альбумины, альфа-, бета- и гамма-глобулины.
Оказалось, что все антитела являются глобулинами, преимущественно
гамма-глобулинами. Глобулины различных антител, по-видимому, ни-
чем не различаются между собой и не отличаются от нормальных глобу-
линов сыворотки, за исключением способности специфически соединяться
с антигеном, который вызвал их появление.
Строгой специфичности иммунологических явлений соответствует вы-
сокая специфичность иммунитета, развивающегося после перенесенного
заболевания или в результате вакцинации.
В этой статье мы расскажем о современных иммунологических теориях,
объясняющих природу иммунологической специфичности и тот механизм,
благодаря которому в ответ на введение антигена в организме вырабаты-
ваются специфически реагирующие с антигеном антитела.
Чтобы лучше понять современные иммунологические теории, следует
проследить их историю. На каждой ступени развития наших знаний новые
экспериментальные данные заставляют изменять теории, которых при-
держивались ранее, и, без сомнения, этот процесс будет продолжаться бес-
конечно.
В начале текущего столетия П. Эрлих выдвинул иммунологическую
теорию, основанную, главным образом, на изучении незадолго до того
открытого явления Нейтрализации токсина антитоксином. По мнению
П. Эрлиха, токсин только тогда может оказать повреждающее действие
на клетку, если в какой-либо гигантской молекуле протоплазмы на
поверхности клетки Найдется химическая группировка, «боковая цепь»,
с которой токсин может соединиться. Это соединение имеет специфический
характер. Согласно теории боковых цепей П. Эрлиха, способ-
ность сыворотки крови иммунного животного связываться с токсином сви-
детельствует о том, Что у восприимчивой к токсину клетки и у иммунной
сыворотки есть Общий компонент, с которым токсин может реагировать.
Антитоксин, по существу, является «боковой цепью», освобожденной
от клетки и циркулирующей в крови в растворимой форме, но сохранив-
шей способность соединяться с токсином с помощью тех же химических
сил. Токсины, а Также другие антигены проявляют токсические или анти-
генные свойства Только в том случае, если в организме предсуществуют по-
лученные от родителей в качестве наследуемых признаков компоненты кле-
ток, имеющие химическое сродство к токсину или другому антигену. При
попадании токсина в организм начинается усиленное воспроизводство и
поступление в кровь этих компонентов («боковых цепей»), что придает им-
мунной сыворотке характерные свойства.
С течением времени выяснилось, что очень многие вещества, обладаю-
щие высоким молекулярным весом, чаще всего нетоксичные, преимущест-
венно белки и некоторые полисахариды (полимеры сахара, включающие
органические* кислоты), являются полноценными антигенами.
В 30-х годах текущего столетия К. Ландштейнер показал, что введение
животному смесй какого-либо белка, например яичного альбумина, с 268
жироподобными веществами — липоидами (холестерин, лецитин и дру-
гие), обладающими малым молекулярным весом, ведет к образованию анти-
тел. С этими антителами дают иммунологическую реакцию в пробирке
не только комплекс яичного альбумина с липоидом, но и липовд, взятый
без белка. Между тем липоиды, не соединенные с белком, не способны
вызывать образование антител.
Вещества, являющиеся неполноценными антигенами, которые сами по
себе не вызывают выработку антител, но специфически реагируют с анти-
телами, образующимися в ответ на введение комплекса этих веществ с бел-
ком, называются гаптенами. Белок, в комплексе с которым гаптен при-
обретает антигенные свойства, называется белком-носителем.
Кроме липоидов, к гаптенам относятся также углеводы, в частности,
большинство полисахаридов. Ландштейнер установил, что роль гаптенов
могут играть многие химически синтезируемые простые соединения,
которые становятся химическими радикалами белковой молекулы. В даль-
нейшем было обнаружено, что введение в молекулу белка, например бычь-
ей сыворотки, даже такого простого химического радикала, как нитро-
группа NO, (нитрирование), существенно меняет специфические свойства
белка. Антитела, полученные при иммунизации животных таким изменен-
ным белком, не реагируют с обычным белком бычьей сыворотки, но дают
иммунологическую реакцию не только с нитрированным белком бычьей
сыворотки, но и со многими другими нитрированными белками разно-
образного происхождения.
Следовательно, антигенная специфичность определяется не всей моле-
кулой антигена, а сравнительно небольшой ее частью, какой-то опреде-
ленной группой атомов на ее поверхности. Эту часть молекулы антигена
называют антигенным детерминантом. Его свойства зависят не только
от состава и от характера соединения атомной группировки, но и от ее
пространственной конфигурации. Именно изменения антигенного детер-
минанта влекут за собой изменения специфических свойств антигена, в
то время как остальная часть крупной молекулы антигена не оказывает
на них существенного влияния.
Ландштейнер полагал, что при образовании каждого антитела должна
быть активно сформирована химическая структура, способная реагиро-
вать с введенным в организм животного антигеном. Каким-то образом ха-
рактерная химическая структура антигенного детерминанта «отпечаты-
вает» на молекуле глобулина на какой-то стадии ее образования груп-
пировку атомов соответствующей конфигурации. Эта группировка яв-
ляется дополняющей по отношению к конфигурации группировки атомов
антигенного детерминанта. В результате молекулы антигена и глобулина
антитела приобретают способность специфически связываться.
Ф. Гауровитц, С. Мадд и другие сформулировали теорию, окончатель-
ный вид которой придал в 1940 году Л. Полинг. Эту классическую теорию
называют инструктивной, или теорией прямой
матрицы.
Известно, что белки состоят из довольно простых соединений — амино-
кислот. Все огромное разнообразие белков состоит из сочетаний 20 раз-
личных аминокислот. Соединения двух и более аминокислот называются
пептидами. Молекула белка представляет собой очень длинную пептид-
ную цепь из множества аминокислот. Молекулы разных белков разли-
чаются между собой по количеству и составу аминокислот, порядку их
269 чередования, а также по расположению пептидной цепи в пространстве.
тайный иммунитет ко многим бо-
лезням сохраняется не всю
жизнь! Неисчерпаемы ли запасы
антител в организме! Почему они
продолжают вырабатываться пос-
ле того, как причина, вызвавшая
их образование, навсегда исчезла!
Бернет выдвинул гипотезу, что
лимфоциты неоднородны по сво-
ей генетической природе. В ре-
зультате бесчисленных мутаций
организм несет в себе огромное
количество различных вариантов
клеток крови, способных выраба-
тывать антитела. Среди них есть
и такие, которые вырабатывают
антитела против белков собствен-
ного организме. Но за время за-
родышевого развития размноже-
ние таких клеток подавляется, и
они погибают. Это хорошо объ-
ясняет толерантность организма
и к собственным белком и к чу-
жим, введенным во время заро-
дышевой жизни.
После же достижения животным
определенного возраста всякий
чужой белок, попадающий в его
организм, стимулирует размноже-
ние именно тех клеток костного
мозга, которые способны выра-
батывать антитела против него.
И если потомство таких клеток —
так называемый клон — продол-
жает размножаться в организме
животного, то оно на всю жизнь
получает способность вырабаты-
вать антитела против зтого* белка.
Разные антитело вырабатываются
различными вариантами клеток
костного мозге, и иммунитет к
данному белку зависит от отбора
(селекции) соответствующих кле-
ток. Вот вкратце сущность раз-
витого Бернетом учения, которое
он назвал теорией селекции кло-
нов.
Теория Бернета прлучила важное
подтверждение, когда было зкс-
периментально доказано, что раз-
ные лимфоциты по-разному реа-
гируют из различные чужеродные
белки. Это сделал М. Симонсен.
В его опытах (реакция Симонсе-
на) при введении куриному заро-
дышу чужеродной крови но обо-
лочке змбриона возникали от-
дельные белые пятна — очаги раз-
множения лейкоцитов, большой
частью происходящих из приви-
той крови. При этом, очевидно,
происходило размножение лишь
единичных лимфоцитов, о другие
оставались инертными. Значит,
действительно, но каждый чуже-
родный белок реагируют «спе-
циальные» лимфоциты, а не все
лимфоциты организма.
Как легко увидеть из статьи, Бер-
нет в высшей степени самокри-
тично относится к своей теории
и прекрасно понимает всю слож-
ность проблем, которые еще
остается решить. Но совершенно
бесспорно то, что им сказано но-
вое слово в развитии теории им-
мунитета.
cto лотказаж
ПАРИЖ Океанограф Биби-,
не выразил надежду, что с рас-
пространением железных дорог
пресноводные селедки, губки и
кораллы озера Байкал в Сиби-
ри смогут быть акклиматизи-
рованы в озерах Швейцарии и
Франции.
«РУССКИЙ ИНВАЛИД» 2
августа 1861 года
У глобулинов аминокислоты располагаются по волнообразной кривой,
скрученной в спираль. Эта спираль сама подвергается скручиванию, и в
результате мслекула получает ферму шарика.
Согласно теории Полинга, глобулины любых антител, продуцируемых
одним и тем же животным, имеют одинаковую структуру пептидной осно-
вы, свойственную и нормальным глобулинам сыворотки крови этого жи-
вотного. Различия заключаются лишь в последней стадии скручивания.
Антигенный детерминант, проникая в клетку, действует в качестве матри-
цы, на которой происходит скручивание полипептидной цепи. Развивая эту
теорию, Ф. Каруш (1958) полагал, что новая конфигурация атомов и их
групп стабилизируется последующим образованием новых внутримоле-
кулярных связей.
С помощью теории Полинга трудно было, однако, объяснить два хоро-
шо известных факта. Со времен Эрлиха установлено, что собственная
кровь или ткани животного не обладают антигенными свойствами при
введении в организм того же животного, хотя введение крови или тканей
от других видов животных или других особей того же вида вызывает об-
разование типичных антител. Организм каким-то образом отличает компо-
ненты своего тела от чужеродных. Теория Полинга никак не может объ-
яснить это.
Второй факт заключается в том, что иммунитет к некоторым вирусным
заболеваниям, как, например, желтая лихорадка и корь, может сохра-
няться в течение 50 лет и более даже без повторной встречи организма
с вирусом. Если учесть короткий период жизни клеток, которые проду-
цируют антитела, представляется невероятным, чтобы антитела к вирусам
могли формироваться только на матрице самого вируса.
Теория ауто-метки Ф. М. Бернета и Ф. Феннера (1949) была пер-
вой попыткой изменить классическую теорию, чтобы объяснить указан-
ные факты. Мы предположили, что все вещества каждого данного орга-
низма, способные быть антигенами, имеют небольшое число особых
атомных группировок. Эти группировки, присущие различным веществам
данного организма, могут рассматриваться как ауто-метки, то есть метки,
позволяющие отличать компоненты собственного тела от чужеродных.
В течение эмбриональной жизни все клетки, способные продуцировать
антитела, находятся в таком состоянии, что при попадании в них частиц,
потенциально обладающих антигенными свойствами, судьба их опреде-
ляется наличием у них ауто-метки. Если частица обладала ауто-меткой,
она немедленно подвергалась обычным превращениям в процессе обмена
веществ. В случае, если у частицы антигенный детерминант не являлся
ауто-меткой, она вызывала образование антител.
Эта теория никогда не получала широкого признания, и попытки с ее
помощью объяснить длительное сохранение иммунитета образованием на-
следственных изменений были неубедительны. Однако эта теория имела
положительное значение. Она привлекла внимание к тому факту, что спо-
собность клеток отличать «свое» от чужеродного не является врожден-
ной, а развивается в течение эмбриональной жизни. Кроме того, эта
теория позволила предсказать экспериментальную возможность вызвать
иммунологическую толерантность — терпимость к чужеродному антигену,
неспособность взрослого организма вырабатывать антитела, если чужерод-
ный антиген вводили в организм в период его внутриутробной жизни.
Давно известна способность сывороток отдельных людей и животных
давать с некоторыми чужеродными антигенами реакции, свойственные 270
антителам, при явном отсутствии связи с каким-либо предшествовавшим
антигенным воздействием. В 1955 году Н. К. Эрне неожиданно обнаружил
интересный пример таких «естественных антител» при изучении анти-
сывороток к бактериофагам. Это привело его к созданию концепции обра-
зования антител — теории естественного отбора, имевшей
революционизирующее значение.
По этой теории, в нормальной крови взрослого млекопитающего цирку-
лирует большое число различных глобулинов. У некоторых из них раз-
личия наследственно определены, у других являются результатом слу-
чайных изменений. Те молекулы глобулина, которые могут соединиться с
компонентами собственного организма, автоматически удаляются. Когда
же в ток крови попадает чужеродная макромолекула, она рано или поздно
встретит такую молекулу глобулина, которая чисто случайно обладает
способностью специфически соединяться с нею.
Сущность теории Эрне заключается в том, что клетка, способная про-
дуцировать антитела, поглощает комплекс естественного антитела и чу-
жеродной макромолекулы, и это побуждает ее производить много копий
поглощенного естественного антитела, соединившегося с антигеном.
Теория Эрне имела очевидные преимущества. Но положение о том, что
клетка может копировать попадающие в нее естественные антитела, не
имеет аналогий в биохимии и делает эту теорию неприемлемой. Однако
концепция о значении селекции была стимулирующей идеей. Д. В. Тол-
медж (1957) и Ф. М. Бернет (1957, 1959) независимо друг от друга
задались вопросом: почему эта концепция не может быть применена к
совокупности клеток, способных производить антитела?
Как известно, в крови человека и животных, помимо красных кровяных
телец — эритроцитов, важную роль играют белые кровяные тельца —
лейкоциты. До 25—30 процентов лейкоцитов у человека составляют одно-
ядерные клетки, бедные протоплазмой,— лимфоциты. Различают лимфо-
циты малые, средние и крупные. Образуются они главным образом в се-
лезенке и лимфатических железах. Основную сетчатую структуру этих и
других лимфоидных образований составляют ретикулярные клетки (от
латинского слова «ретикулум»—сетка), из которых, по-видимому, проис-
ходят родственные, но различающиеся по внешнему виду клетки, имею-
щие разные физиологические функции. Это уже упомянутые лимфоциты
крови, макрофаги, плазмоциты.
Макрофаги, крупные одноядерные клетки, обладают способностью за-
хватывать из крови и из тканей чужеродные частицы и переваривать их.
Они играют определенную роль в образовании антител. Захватывая час-
тицы, содержащие антигены, они как-то перерабатывают их и делают ан-
тигены или их антигенные детерминанты доступными для плазматических
клеток. Плазматические же клетки, или плазмоциты, непосредственно
производят гамма-глобулин и, в частности, специфические антитела.
Основную часть лимфатических желез составляют лимфоидные клет-
ки — переходные между ретикулярными клетками и их производными.
При всех процессах, связанных с увеличением количества гамма-глобу-
лина в крови, а также после введения в организм антигена наблю-
дается усиленное размножение плазматических клеток в лимфатических
железах или в селезенке, в зависимости от места введения антигена. Ос-
новные производители антител — незрелые плазмоциты, переходные фор-
мы между лимфоидными клетками и зрелыми плазмоцитами. По данным
271 некоторых авторов, плазмоциты могут происходить также из лимфоцитов.
ЛОНДОН. Новейший локо-
мотив без вагонов развивает
скорость 200 верст в час, а эк-
стренный поезд обычно ходит со
скоростью от 100 до 120 верст
в час, делая на станциях оста-
новки в одну минуту. Эти циф-
ры могут привести в оцепене-
ние иную московскую барыню,
привыкшую ездить в Химки на
поезде, дающем лишь 80 верст
в час. Интересно, когда у нас
можно будет сесть в Петербурге
в вагон после утреннего чая,
а перед обедом быть в Москве?
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА» 80
июля 1861 года.
^LONDON*
Мною было выдвинуто предположение, что небольшое количество анти-
гена, приходя в контакт с иммунологически активными клетками, стиму-
лирует их размножение. Если внутренняя среда является подходящей, то
эти клетки превращаются в плазматические клетки, производящие нуж-
ное антитело. Подчеркивалось, что антиген воздействует только на такие
лимфоидные клетки и их потомство, которые обладают глобулином — но-
сителем предсуществующей структуры атомной группировки, дополняю-
щей структуру активной атомной группировки антигена (антигенного
детерминанта) и специфически соединяющейся с ней. Клетки, имеющие
такую структуру глобулина, должны селективно (избирательно) раз-
множаться и продуцировать антитело.
Родоначальная клетка, которая в результате мутации стала генетичес-
ки отличаться от других подобных ей клеток, и ее потомство, наследую-
щее все ее новые генетические признаки, составляют клон клеток. Поэто-
му моя теория и была названа теорией селекции клонов.
ТЕОРИЯ СЕЛЕКЦИИ КЛОНОВ И ЕЕ НЕДОСТАТКИ
Стимулом к разработке этой теории послужили, во-первых, изложен-
ные выше идеи Эрне о естественном отборе и, во-вторых, наша экспери-
ментальная работа над реакцией М. Симонсена (1957), о которой будет
сказано ниже, а также изучение аутоиммунных заболеваний, в основе
которых лежит появление в организме антител к антигенам, свойствен-
ным клеткам этого же организма. В обоих последних случаях клетки
имеют более важное значение, чем антитела.
Известно, что по наличию в эритроцитах одного или обоих антигенов,
обозначаемых буквами Л и В, а в сыворотке крови — антител к этим ан-
тигенам, обозначаемых соответственно а и р, люди разделяются на четы-
ре группы. Каждый человек имеет одну из четырех групп крови: I—0«Р;
II—лр; III—Ва и IV—АВ («О» обозначает отсутствие в эритроцитах
обоих антигенов). Только выяснив эти факты, врачи научились произво-
дить спасительное во многих случаях переливание крови, не опасаясь
тяжелых осложнений, связанных с так называемой несовместимостью кро-
ви больного и донора. Несовместимость крови наблюдается в тех случаях,
когда группа крови у больного и у донора различна и в сыворотке крови
больного имеются антитела против эритроцитов донора. Это немедленно
вызывает иммунологическую реакцию против крови донора, «чужие»
эритроциты склеиваются, и образуются хлопья, которые могут закупо-
рить важные кровеносные сосуды.
Подобные иммунологические различия имеют важное значение также
при производстве очень нужной многим хирургическим больным опера-
ции пересадки тканей. Пересадка тканей и органов называется трансплан-
тацией, а пересаживаемая ткань или орган — трансплантатом. Если
пересаживают ткань с одного места на другое в том же организме, то транс-
плантат всегда приживляется на новом месте. Если же трансплантат
берут от другого животного того же вида, то такая пересадка, которая в
этом случае называется гомотрансплантацией, очень часто не удается
вследствие иммунологических различий между тканями донора и реци-
пиента — того организма, которому пересаживают ткань. При этом у
реципиента наблюдается иммунитет к гомотрансплантации — наличие в
его крови антител к тканям донора.
Реакция Симонсена была обнаружена в нашей лаборатории при гомо-
трансплантации лейкоцитов крови цыплят 12-дневному куриному эмбрио- 272
ну (Дж. Бойер, 1960). Реакция заключалась в том, что часть пересаженных
лейкоцитов (около одной десятитысячной) образовывала очаги размноже-
ния, но только в тех эмбрионах, иммунологический тип которых отличал-
ся от иммунологического типа цыплят-доноров. Размножающиеся клетки
очагов происходили главным образом из клеток эмбриона, но в значитель-
ной части из клеток донора. Каждый очаг развивался из одной клетки, и
развитие его поддерживалось активностью ее потомков. Первоначальная
клетка очага почти обязательно является крупным или средним лимфо-
цитом. Это нормальные клетки, которые никогда не подвергались воздей-
ствию антигена, но которые каким-то образом могли «различать» чужерод-
ный антиген и реагировать на него уже через несколько часов. Если это
иммунологическая реакция, то она является проявлением качества, при-
сущего нормальным лимфоидным клеткам.
Пример аутоиммунного заболевания — системная красная волчанка,
при которой в организме больного образуются антитела против нормаль-
ных составных частей клеточного ядра. Многое говорит за то, что причи-
на подобных заболеваний лежит в аномалии клеток, образующих антите-
ла, а не в изменениях антигенов организма.
Теория селекции клонов в своей оригинальной форме опиралась на
простейшее возможное предположение, что каждый клон клеток может
продуцировать только один тип антител. Это заставило предположить
далее, что в течение эмбриональной жизни в результате широко распрос-
траненного процесса дифференциации клеток или «беспорядочных» столк-
новений антигенов с клетками возникают и развиваются тысячи и десятки
тысяч клонов. Описанный процесс схематически показан на приведенных
здесь рисунках. На рисунке слева вверху кружками изображены иммуно-
логически активные клетки эмбриона, которые являются носителями
структур глобулина, обозначенных буквами А—Ж. Отдельно стоящими
буквами Б,Дъ Ж обозначены антигены, являющиеся компонентами того
же организма. На рисунке внизу кружки Л, В, Г, Е показывают им-
мунологически активные клетки-организма, сохранившиеся после его
рождения, тогда как другие клетки в течение эмбриональной жизни в ре-
зультате столкновения с соответствующими им антигенами собственного
организма (В, Д и Ж) погибли. Стрелка демонстрирует воздействие
чужеродного антигена В на соответствующую ему лимфоидную клетку,
в результате чего она начинает размножаться. Потомство этой клетки
изображено белыми кружками. Это незрелые плазматические клетки,
вырабатывающие антитела, принадлежащие к клону, родоначальной клет-
кой которого является верхняя клетка В.
Теория селекции клонов дает удовлетворительное объяснение большо-
му числу разнообразных иммунологических явлений, особенно касаю-
щихся толерантности. Однако предположение о наличии в клетках орга-
низма огромного числа предсуществующих структур, необходимых для
образования всех возможных типов антител, вызывает возражения у мно-
гих иммунологов. Тем не менее, как отметил Дж. Ледерберг (1959), идея
селекции (не обязательно в той форме, как она предложена мною) более
соответствует современным представлениям о переносе информации в
биологических системах и о процессах синтеза специфических белков,
чем инструктивная теория Полинга.
В течение 1960—1961 годов были обнаружены различные по характеру
факты, которые несовместимы с теорией селекции клонов в ее простейшей
273 форме.
О ПЕРЕМЕЩЕНИИ
ПОЛЮСОВ
Американский геолог док-
тор Дж. Бейн сообщил на
съезде Американского гео-
логического общества о
результатах исследования
движения полюсов Земли.
Основной причиной, вы-
зывающей смещение по-
люсов, он считает геологи-
ческую деятельность рек.
Размывая гористые мест-
ности, реки переносят
громадные массы веще-
ства с одного места на
другое. При этом положе-
ние оси вращения Земли
изменяется. Па протяже-
нии миллионов лет этот
процесс вызывает замет-
ное перемещение полюсов.
Так, примерно 600 млн.
лет назад, по мнению Дж.
Бейна, Северный полюс
находился в южной части
Тихого океана.
В настоящее время огром-
ный перенос вещества
происходит в Южной
Азии, где реки размыва-
ют Гималайские горы и
откладывают осадки в мо-
рях. В конце концов, счи-
тает Бейн, это вызовет
перемещение Северного
полюса на канадскую тер-
риторию, что принесет ту-
да холодный арктический
климат. Однако это про-
изойдет лишь через не-
сколько миллионов лет.
Во-первых, когда кролик
делается толерантным к чу-
жеродному белку, переста-
ет реагировать, например,
на альбумин бычьей сыво-
ротки, он одновременно пе-
рестает реагировать и на
многие сывороточные аль-
бумины (В. О. Вейгль,
1961), а также на альбумин
бычьей сыворотки, к кото-
рому присоединен тот или
иной гаптен малого молеку-
лярного веса (В. Цинадер и
Д. М. Дуберт, 1955). Одна-
ко у нормальных животных
эти белки вызывают появ-
ление антител, специфичес-
ки реагирующих только с
данным альбумином. Полу-
чается, что толерантность
имеет более широкий ха-
рактер, чем специфическая
реактивность взрослого жи-
вотного. Это не согласует-
ся с теорией.
Во-вторых, при количе-
ственных исследованиях
способности нормальных
лейкоцитов цыплят образо-
вывать очаги размножения
на эмбрионах, у части эм-
брионов обнаруживается
чрезмерно высокое число
очагов. Значит, 1—2 про-
цента крупных лимфоцитов
нормальной крови облада-
Механизм иммунитета в
соответствии с различными
теориями: / — теория прямой
матрицы: антиген (Аг) оказы-
вает прямое воздействие на
форму полипептидной цепи
(ПП) антитела (Am); I[^тео-
рия естественного отбора:
антиген воздействует на про-
цесс синтеза протеинов, в ре-
зультате чего производятся
новые полипептиды; /// —
теория селекции клонов: ан-
тиген взаимодействует с по-
верхностными рецепторами
подходящих клеток, стиму-
лируя образование этими
клетками антител, соот-
ветствующих предсущество-
вавшей специфичности ре-
цепторов; а — поверхностные
I рецепторы на оболочке клет-
ки; б — ДНК ядра; в, г, д — ан-
титела; е — антигены.
ют способностью вызывать поражения, следовательно, являются носи-
телями специфической реактивности по отношению к одному и тому же
антигену, в лучшем случае к очень малому числу антигенов (А. Сен-
берг, Н. Л. Уорнер, Ф. М. Бернет, 1962).
Это опять не согласуется с теорией, которая говорит о наличии
по меньшей мере десятков тысяч первичных реактивных иммунологи-
ческих структур, каждая из которых должна быть присуща отдельному
клону клеток.
В-третьих, культивирование иммунологически активных клеток цып-
лят иммунологического типа А на селезенке неродственного куриного
эмбриона дает потомство клеток, способных образовывать очаги на
эмбрионах типа А (Ф. М. Бернет и Дж. Бойер, 1960). Следовательно, когда
размножение иммунологически активных клеток происходит в необычной
среде, их потомство может иметь совершенно другую специфичность.
Специфичность клона, очевидно, может изменяться в результате мутации.
274
С другой стороны, изучение поведения зрелых клеточных линий с ус*
тановившейся иммунологической активностью очень убедительно говорит
об общей обоснованности подходов, вытекающих из теории клонов.
В какой-то форме теория селекции клонов еще нужна, однако требуется
далеко идущая реконструкция идей в отношении первичной специфично-
сти и толерантности.
На приводимом рисунке схематически показана сущность различных
типов теорий иммунитета, а в таблице 1 суммированы их слабые стороны,
которые вынуждали исследователей строить новые теории.
ТАБЛИЦА 1
Основные иммунологические теории и их развитие
Теории
Главные противоречившие факты, заставлявшие
искать новую теорию
Эрлих — теория боковых
цепей
Ландштейнер, Полинг —
теория прямой матри-
цы, или инструктивная
теория
Бернет, Феннер — теория
ауто-метки, теория не-
прямой матрицы
Эрне — теория естест-
венного отбора как ме-
ханизма образования ан-
тител
Толмедж, Бернет, Ледер-
берг — теория селек-
ции клонов
Наличие необычайно широкого ряда разнообраз-
ных антигенов, в том числе искусственных.
Физическая однородность глобулинов различ-
ных антител
Сохранение иммунитета к некоторым вирус-
ным инфекциям в течение всей жизни. От-
сутствие антигенной активности у веществ,
принадлежащих самому организму
Отсутствие доказательств наличия какой-либо
ауто-метки, помимо антигенного детерминанта
Отсутствие доказательств того, что проникнове-
ние в клетку глобулина, имеющего любую
структуру, вызывает усиленное образование
глобулина с той же структурой. Возрастаю-
щая уверенность в том, что информация,
касающаяся синтеза белка, передается толь-
ко путем ДНК — РНК — белок1
Меньшая специфичность толерантности по срав-
нению со специфичностью образующихся ан-
тител. В единственной изученной системе от-
носительное количество клеток, реагирующих
на один и тот же антиген, слишком велико,
чтобы допустить наличие клонов клеток с пред-
существующими специфическими структурами
рецепторов для любого возможного антиген-
ного детерминанта. Постепенный характер про-
цесса иммунологического созревания
1 Подробнее о нуклеиновых кислотах — ДНК и РНК — и о механизме передачи
информации при синтезе белка рассказано в статьях академика В. А. Энгель-
гардта и кандидата биологических наук А. С. Спирина.— Прим. ред.
БОЛЕЕ ШИРОКИЕ АСПЕКТЫ ИММУНОЛОГИИ
Иммунология охватывает очень широкий круг вопросов, и, помимо
специальных трудностей, возникающих при проведении обычных экспе-
риментальных исследований, имеются материалы, полученные в других
областях науки и не укладывающиеся в рамки современных теорий.
Важным примером этого является тот факт, что иммунитет к гомотранс-
плантации, а также образование антител наблюдаются только у позво-
ночных, а согласно некоторым последним данным — только у позвоноч-
ных, стоящих на уровне развития выше круглоротых (низшие рыбы, не
<( сто лст^аздд
АМЕРИКА. Плантаторы бас-
сейна реки Миссисипи во-
ст а на вл ива ют плодородие вем-
ли попеременными посевами на
полях кукурузы и сахарного
тростника. Между рядами под-
нимающейся кукурузы сеется
горох, который еще более улуч-
шает почву и вместе со стебля-
ми кукурузы дает отличный
корм для домашних животных.
Кукуруза достигает высоты 15
футов с тремя-четырьмя по-
чатками. На этих полях обхо-
дятся безо всяких удобрений.
«СОВРЕМЕННАЯ ЛЕТО-
ПИСЬ». Август 1861 года.
275
имеющие челюстей и плавников). Специалисты по физиологии насекомых,
производя межвидовую трансплантацию органов, не встречаются с яв-
лениями неприживления трансплантата, и в организме беспозвоночных
не образуются антитела или гамма-глобулин. В конечном счете любая
теория иммунитета должна быть выражена в аспекте эволюции.
Для понимания иммунологии весьма полезным может быть изучение
«экспериментов природы», проявляющихся в таких аномалиях наслед-
ственности, как агаммаглобулинемия (неспособность вырабатывать гамма-
глобулин и отсутствие его в крови). Большой интерес представляет также
изучение еще недостаточно выясненных наследственных основ некоторых
аутоиммунных заболеваний и гипергаммаглобулинемии (повышенное ко-
личество гамма-глобулина, обнаруживаемое иногда в крови человека,
мыши и норки).
В настоящее время наша лаборатория глубоко заинтересована измене-
нием иммунологических реакций, которое наступает после введения в
куриные эмбрионы больших доз мужского полового гормона тестостерона
и родственных ему веществ. Эксперименты показывают, что при этом раз-
витие лимфоидной ткани в лимфатических железах и селезенке в различной
степени подавляется, а также подавляется способность продуцировать
антитела. В то же время способность лейкоцитов крови образовывать
поражения на курином эмбрионе (реакция Симонсена) не меняется
под влиянием тестостерона. Эти факты впервые показали, что изучение
влияния фармакологических и хирургических воздействий на описанные
явления также может пролить свет на иммунологические процессы.
Как и во многих областях биохимии белка, представление об антителах
просто как о молекулах гамма-глобулина сильно усложнилось. Имеется
много сывороточных белков, обладающих различными физическими
свойствами, которые могут быть носителями специфичности антитела. Де-
тальное изучение покажет, могут ли быть связаны различия в физических
свойствах с индивидуальностью или видом животных, образующих анти-
тела, или они зависят от стадии иммунизации, во время которой была
взята проба сыворотки.
Если вообще можно говорить об общей теории иммунологической реак-
тивности, то она должна быть построена на основе понятий, обладающих
большой гибкостью, чтобы формулировки можно было изменять, когда
этого потребуют результаты новых исследований.
Наша картина современной теории иммунитета должна быть нарисова-
на широкими мазками и построена на эволюционной основе.
ВИДОИЗМЕНЕННАЯ ТЕОРИЯ СЕЛЕКЦИИ КЛОНОВ
Чем больше изучают явления, касающиеся «распознавания чужерод-
ности», иммунитета к гомотрансплантации, реакции трансплантата с
тканями реципиента, изогемагглютинации (агглютинации эритроцитов
одного человека сывороткой крови другого человека с иной группой кро-
ви) и так далее, тем больше растет неудовлетворенность общепринятым
взглядом, что иммунитет выражается главным образом в предохранении
против инфекционных заболеваний.
Гораздо более удовлетворительно представление о том, что главная
функция лимфоидных клеток — охрана химической неприкосновенности
организма, охрана постоянства состава его внутренней среды.
Чтобы лучше понять некоторые положения теории селекции клонов,
необходимо вспомнить основные понятия генетики — науки о передаче 276
наследственных признаков. Генетическими признаками являются особен-
ности строения организма, его органов, тканей и клеток, химической и
физической структуры составляющих его веществ, процессов обмена ве-
ществ и других жизненных функций, которые воспроизводятся в потом-
стве. У высших животных передача наследственных признаков от родите-
лей потомству осуществляется через зародышевые клетки, которые несут
в себе соответствующую генетическую информацию. По современным
представлениям, эта информация содержится главным образом в особом
высокомолекулярном веществе—дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).
ДНК — главная составная часть генетического аппарата клетки— поме-
щается в ее ядре и представляет собой длинную нить, цепочку, построен-
ную из четырех довольно простых звеньев — нуклеотидов. В характере
расположения в пространстве и чередования различных нуклеотидов
ДНК заключен код генетической информации. Воспроизведение тех или
иных генетических признаков в потомстве связано с определенными участ-
ками генетического аппарата.
Изменения в строении различных его участков, происходящие в ре-
зультате естественных причин или вызванные искусственно, приводят к
утрате одних и появлению других наследственно передаваемых призна-
ков. Такие изменения наследственности называются мутациями. При
размножении зародышевых клеток всегда с определенной частотой наб-
людаются разнообразные мутации. В процессе развития организма заро-
дышевая клетка передает заключенную в ней генетическую информацию
образующимся из нее клеткам тела —так называемым соматическим
клеткам, которые передают ее, в свою очередь, в процессе размножения
своим потомкам.
На свойствах соматических клеток отражаются результаты мутаций
зародышевых клеток предков организма. Кроме того, соматические клет-
ки сами могут подвергаться мутации, в результате чего в их составе воз-
можно появление новых химических структур. Иногда клетка и ее потом-
ство приобретают при этом болезнетворные свойства для организма,
к которому они принадлежат.
Кроме появления клонов злокачественных клеток в результате мута-
ций собственных клеток организма, возможно попадание в организм кле-
ток, злокачественных или нормальных, от другого индивидуума. Частным
примером этого являются болезни новорожденных, возникающие у мле-
копитающих, когда организм плода генетически (главным образом,
иммунологически) отличается от организма матери — гемолитическая
желтуха новорожденных и другие заболевания.
Если мутация и другие наследуемые изменения так же закономерны
при размножении соматических клеток, как и при размножении зароды-
шевых клеток, тогда лимфоидным клеткам всякого крупного долго-
живущего животного приходится встречаться с вновь образующимися
необычными для организма аномальными компонентами и реагировать
на них, «научиться распознавать» их. Мы думаем, что в результате этого
лимфоидные клетки приобретают способность продуцировать рецепторы,
то есть особые реагирующие группировки атомов на своей поверхности,
которые могут «воспринимать» наличие аномальных клеток, представля-
ющих опасность для организма. Это имеет эволюционное значение.
Рецепторы образуются в результате процесса, который может рас-
сматриваться как часть первоначальной дифференциации иммунологичес-
277 ки активных клеток, происходящей в течение эмбрионального развития.
Если, судя по результатам исследований, структура этих рецепторов поз-
воляет им реагировать со многими антигенами родственного типа, тре-
буется относительно небольшое количество структур активных атомных
группировок, чтобы обеспечить способность лимфоидных клеток организ-
ма реагировать при встрече с любым возможным антигеном.
Мы думаем, что каждая линия лимфоидных клеток способна продуци-
ровать любую из этих первоначальных структур, включая такие, которые
могут быть направлены против некоторых нормальных белков самого ор-
ганизма. Может быть, более вероятно, что имеются различные категории
лимфоидных клеток, каждая из которых является носителем структур
первоначального рецептора, реагирующего с особой группой антигенов.
Чисто умозрительно мы можем представить себе одну линию клеток,
снабженную структурами, которые могут реагировать, например, с лю-
быми олигосахаридными антигенными детерминантами (олигосахариды- .
низкомолекулярные полимеры сахаров), находящимися на клеточной по-
верхности.
В то же время другая линия клеток могла бы, скажем, взаимодейство-
вать с пептидными конфигурациями, свойственными растворимым бел-
кам крови.
Как только лимфоидная клетка начинает продуцировать рецепторную
структуру, это становится ее длительно сохраняющимся наследственным
свойством, наличие которого, по-видимому, подавляет появление какой-
либо другой рецепторной структуры у этой клетки. Это свойство, однако,
наследуется неустойчиво и может быть потеряно частью потомства клетки.
Можно принять за гипотезу, что любые клетки или клоны клеток, по-
являющиеся в течение эмбриональной жизни или в соответствующей кон-
центрации после рождения и способные реагировать с белками организма,
которому они принадлежат, удаляются из организма путем их разруше-
ния или посредством некоторого изменения рецепторного механизма, что
представляет собой разрушение функции.
Согласно этим представлениям, организм новорожденного позвоноч-
ного, начиная жизнь, обладает клонами лимфоидных клеток, несущими
разнообразные рецепторы. Каждый из рецепторов может реагировать с
довольно широким рядом антигенных детерминантных структур. Ни один
из этих клонов не дает выраженной реакции с антигенными детерминан-
тами, имеющимися в собственном организме. Вследствие этого выраба-
тывается толерантность ко всем компонентам своего организма.
Если мы вправе сделать общие выводы из результатов нашего изуче-
ния описанной выше реакции Симонсена — единственной достаточно изу-
ченной системы, то можно предположить, что для любой линии клеток
данной категории имеется определенная вероятность, что любая из не-
большого числа структур рецепторов подвергнется воздействию соответ-
ствующих антигенов. Однако необходимо учитывать, что не всегда антиген
имеет доступ к соответствующему рецептору. Понятно, что в подобных
клетках латентные (скрытые) рецепторы ни в коем случае не разовьются
до уровня, при котором они могут функционировать, пока не начнется
процесс иммунологического созревания в первые дни жизни.
Эмбриональные лейкоциты не способны вызывать реакцию Симонсена,
но лейкоциты цыпленка в течение трех дней после того, какой вылупился
из яйца, достигают почти полной активности. Другой важной особен-
ностью реакции Симонсена является то, что все попытки нашей
лаборатории повысить процент лейкоцитов, активных против эмбрионов 278
известного иммунологического типа, путем соответствующей иммунизации
донора не дали результатов.
Было бы неразумно в коротком очерке попытаться охватить все процес-
сы, которые следовало бы рассмотреть, и обрисовать все типы опытов, ко-
торые следовало бы провести, прежде чем предлагаемый подход мог бы
стать общепринятым.
Как я уже подчеркивал, область иммунологии настолько обширна, что
любая общая теория должна быть выражена в очень гибких понятиях и
оставить в своих пределах место детальным результатам изучения каж-
дой особой ситуации.
Пока мы считаем, главным образом на основании реакции Симонсена,
что к моменту первого контакта с окружающей средой между имеющи-
мися клонами лимфоидных клеток распределено сравнительно небольшое
число разновидностей активных химических структур. Чтобы иметь еди-
ную теорию иммунитета, необходимо объяснить все явления иммунитета,
исходя из этого первоначального факта.
Поскольку явление толерантности может быть обнаружено в отношении
почти всех типов иммунологических реакций, имеет смысл, по нашему
мнению, разрабатывать единую теорию, а не разделять иммунитет на две
категории, одна из которых касается реакций в организме с отклоняющи-
мися от нормы белками, а другая связана с защитой против инфек-
ции.
Необходимо найти биологически приемлемый механизм, посредством ко-
торого весьма разнообразные высокоспецифические реакции могли прои-
зойти из ограниченного числа первоначальных возможностей.
При современном состоянии наших знаний мы предпочитаем избрать
такой подход, который может быть назван микроэволюционным. Если
структура антитела, подобно структуре других специфических белков,
определяется генетической информацией, заложенной в ядре клетки, тог-
да разумно допустить, что в участках генетического аппарата, определяю-
щих синтез антител и клеточных рецепторов, соматические мутации могут
происходить относительно часто. Мы предполагаем, что врожденные пер-
вичные реактивные структуры достаточно разнообразны, чтобы давать
выраженную реакцию по крайней мере Со всеми активными антигенами,
попадающими в организм. Основной постулат любой теории селекции кле-
ток заключается в том, что контакт клеточного рецептора с реактивным
антигенным детерминантом может стимулировать клеточную линию про-
дуцировать, во-первых, больше родоначальных (содержащих новую
информацию) клеток и, во-вторых, совокупность реактивных и анти-
телообразующих клеток.
Если также принять, что соматическая мутация способна изменять или
структуры клеточных рецепторов, или их доступность воздействию, или
и то и другое, то это открывает возможности развития почти неограничен-
ного количества специфических иммунологических структур.
Попытаемся сделать нашу концепцию более понятной, выражая ситуа-
ции буквами (см. таблицу 2 на следующей странице). Обозначим анти-
генные детерминанты обычными буквами, а соответствующие специфи-
чески реагирующие участки рецептора или антитела — жирными бук-
вами. Увеличение количества последних слева направо выражает возра-
стающую специфичность реакции.
Количество плюсов показывает степень соответствия рецептора клет-
279 ки или антитела антигену.
ТАБЛИЦА 2
Развитие специфичности иммунологической реакции
Антигенные детерминанты Иммунологически активные структуры рецептора или антитела
А АК А КД | АКДМ
ВТУИ — — — —
АМСТ + ± — —
АКЛИ + ++ ± —
АКДЗ + Н—1—F +
АКДМ + —|—|— +++ Ч-+++
Проиллюстрируем наш подход на примере специфических агглютини-
нов, образуемых цыплятами при иммунизации бактериальной вакциной.
Получаемая сыворотка может быть направлена против многих детерминан-
тов на поверхности бактерий, но мы коснемся только антитела АКДМ, реа-
гирующего против детерминанта олигосахаридной группы, который мож-
но изобразить, как АКДМ. Требуется построить гипотетическую историю
развития специфичности этого антитела. Плазматические клетки линии
АКДМ, продуцирующие антитело, по нашему представлению, происходят
из родоначальных клеток, представляющих мутант из клеток линии АКД.
Родоначальные клетки АКД стали размножаться в результате контакта
с антигеном АКДМ. При этом размножались преимущественно мутанты,
которые были лучше приспособлены к структуре антигена. Линия же кле-
ток АКД, как мы предполагаем, возникла в результате контакта с раз-
нообразными бактериальными антигенами среды на ранних стадиях полу-
зрелых клеток, некоторые из которых были носителями конфигураций
семейства АК.
Еще неясно из имеющихся данных, как линия клеток, способных под-
держивать или увеличивать число новых родоначальных клеток клонов,
развивалась из оригинальной линии клеток А, которые, согласно гипоте-
зе, сходны с активными клетками, участвующими в реакции Симонсена,
хотя не были стимулированы к размножению соответствующей иммуни-
зацией. Ключ, вероятно, лежит в том факте, что образование антител в
первые недели жизни цыпленка не влечет за собой развития способности
к реакции вторичного типа при последующем воздействии антигена.
Простая реактивность, проявляющаяся в реакции Симонсена, обнару-
живается впервые через 24 часа после того, как цыпленок вылупится из
яйца, и продолжает существовать неопределенно долго, по-видимому, в
качестве основной активности всех лимфоидных клеток. С другой стороны,
различные типы специфического иммунитета проявляются у взрослых жи-
вотных, когда существенной особенностью является способность проду-
цировать родоначальные («хранящие информацию») клетки. Возможно,
в течение физиологического созревания организма имеются промежу-
точные стадии между этими этапами.
ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Иммунологические реакции взрослого животного доказывают, что
существуют механизмы, которые позволяют отличать белки собствен-
ного организма от чужеродных, а среди последних различать те, с ко-
торыми организм уже встречался и реагировал, и те, с которыми раньше
не взаимодействовал. Для этого организм должен иметь хранилище 280
биологической информации, которое можно сравнить со словарем, где
слова заменены химическими структурами (антигенными детерминан-
тами). Но в настоящее время представляет интерес не столько содержа-
ние «словаря», сколько способ, которым каждый индивидуальный по-
требитель овладевает, чтобы успешно пользоваться этим «словарем».
Чтобы представить себе следующий шаг, который потребуется сделать
в экспериментальном и теоретическом изучении иммунитета, можно про-
вести аналогию с ребенком, обучающимся говорить. Это поможет нам ре-
шить, можно ли говорить о едином процессе описанного выше типа или
лучше разделить явления иммунитета на несколько отдельных групп.
Возможно, что некоторые разделы, которые мы теперь рассматриваем как
иммунологические, лучше классифицировать как независимые направле-
ния, имеющие мало общих принципов. Образование антител, гомотранс-
плантационный иммунитет, медленно развивающаяся повышенная чув-
ствительность, возможно, совершенно несоизмеримы друг с другом,
несмотря на наш оптимизм в отношении единого подхода.
Используя нашу аналогию с детьми, которые учатся говорить, можно
представить себе две альтернативы. Во-первых, ребенок может учиться
говорить на одном языке, которым он будет пользоваться, когда станет
взрослым, для любых целей—от рявканья старшего сержанта до чтения
стихов. Во-вторых, ребенок, которому требуется знать несколько языков,
может обучаться каждому из них более или менее параллельно, но исполь-
зует различные языки для разных целей и обычно заканчивает изучение
каждого языка на разных этапах развития.
Ясно представив себе обе эти альтернативы, нетрудно запланировать
эксперименты, которые помогут сделать выбор между ними.
В настоящее время мы предпочитаем единый подход. Мы считаем реак-
цию Симонсена прототипом реакций с участием первых предсуществую-
щих структур, из которых впоследствии развиваются точные и специали-
зированные структуры классических антител. Этот подход дает прием-
лемую интерпретацию всех явлений, для которых была предложена
теория селекции клонов. Она лучше, чем любая из предшествовавших
теорий, объясняет следующие явления: 1) количественную сторону реак-
ции Симонсена; 2) тот факт, что толерантность может охватывать более
широкий диапазон антигенных детерминантов, чем положительная им-
мунологическая реактивность; 3) неэффективность иммунологических
реакций у молодых животных; 4) изменения в широте реактивности к
некоторым антигенам в течение иммунизации и другие родственные явле-
ния.
Современные иммунологические теории большей частью слишком прос-
ты, слишком механистичны по форме, чтобы быть биологически вероят-
ными. Это в такой же мере действительно для теории селекции клонов, как
и для классической инструктивной теории. Раньше или позже иммуноло-
гическая теория должна быть создана на эволюционной основе. Настоя-
щая попытка развить подобный подход является лишь пробной. Ее глав-
ная задача — обратить внимание на то, что развитие полной иммунологи-
ческой активности—это длительный процесс, протекающий в течение всей
эмбриональной жизни и некоторого времени после рождения и, по-види-
мому, повторяющий в сокращенной и почти символической форме эво-
люцию развития иммунологической функции.
Ояег Аяександрович РЕУТОВ
Новое
в стереохимии
Атомы углерода в первом ва-
лентном состоянии (вверху—
метан CHJ, втором (в цент-
ре — этилен CHz^CHt) и тре-
тьем . валентном состоянии
(внизу—ацетилен Н—С=С—Н).
Согласно теории химического строения, основные положения которой
сформулировал еще в 1861 году А. М. Бутлеров, атомы и молекулы
веществ связаны в строго определенной последовательности, которая
называется химическим строением. Химические и физические свойства
веществ определяются их составом и химическим строением.
Теория химического строения послужила основой современной органи-
ческой химии, освещая, подобно маяку, путь исследователям. С ее
помощью были легко и просто объяснены многие запутанные вопросы
органической химии.
После того как в органической химии было установлено понятие хими-
ческого строения как последовательности связей атомов в молекулах, ес-
тественно было ожидать следующего шага, а именно — создания области
химии, изучающей расположение атомов молекул в пространстве и влия-
ние этого пространственного расположения на свойства веществ. Возник-
новение этой области химии — стереохимии, или пространственной
химии, — относится к 1874 году, когда французский ученый Ле-Бель и
голландский ученый Вант-Гофф, независимо друг от друга, высказали
гипотезу, что четыре атома или радикала, связанные с атомом углерода,
расположены не в одной плоскости, но в пространстве — по углам
тетраэдра, в центре которого находится атом углерода.
Необходимость возникновения стереохимии диктовалась жизнью. Еще
в 1848 году Пастер обратил внимание на то, что возможно существование
различных веществ с одинаковым составом и одинаковым химическим
строением.
Это явление оптической изомерии, о которой подробно речь
пойдет дальше, не могло быть объяснено только с помощью теории хими-
ческого строения. Необходима была стереохимия.
В своем последующем развитии стереохимическими представлениями
были охвачены многие элементы. Однако самые важные и интересные ре-
зультаты получены при изучении соединений углерода — органических
соединений.
В настоящее время известно более миллиона различных органических
соединений.
Однако все атомы углерода, входящие в молекулы этих разнообразней-
ших веществ, могут быть разделены в стереохимическом отношении
только на три группы. Это—атомы углерода в первом, втором и третьем
валентном состоянии.
Если мысленно поместить атом углерода в центр правильного тетраэдра
и провести от него четыре прямые — валентности1 к вершинам тетраэд-
ра,— это и будет атом углерода в первом валентном состоянии. Все углы
между валентностями такого углерода одинаковы и равны 109°28', как,
например, в молекуле метана, состоящей из одного атома углерода и че-
тырех атомов водорода.
Примером атомов углерода во втором валентном состоянии могут слу-
жить углероды молекулы этилена, состоящей из двух атомов углерода и
четырех атомов водорода: валентные углы в этом случае равны 120°, а все
валентности находятся в одной плоскости.
1 Валентность есть число, показывающее, со сколькими атомами водорода (или
другого одновалентного элемента) может соединиться данный атом или сколько та-
ких атомов он может заместить.
282
Наконец, газ ацетилен, молекулы которого состоят из двух атомов
углерода и двух атомов водорода, — пример вещества, в котором атомы
углерода находятся в третьем валентном состоянии. Валентные углы
равны здесь 180°, и молекула ацетилена имеет прямолинейную форму.
При исследовании органических веществ прежде всего устанавливается
элементарный состав и молекулярный вес. Предположим, что вещество
имеет следующий состав: углерода 82,75 процента и водорода 17,25
процента. Молекулярный вес равен 58. Из этих данных легко заключить,
что эмпирическая формула вещества будет С4Н10. Однако такой формуле
отвечают два вещества, имеющие различную последовательность связи
атомов: нормальный бутан и изобутан (см. верхний рисунок).
Такие вещества, отличающиеся лишь последовательностью связей ато-
мов, называются структурными изомерами.
Открыто, однако, большое число таких изомеров, которые имеют и оди-
наковый состав, и одинаковый молекулярный вес, и одинаковую после-
довательность связей атомов (строение). Это — пространственные изо-
меры, молекулы которых отличаются только расположением атомов в
пространстве.
ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ
Если с атомом углерода связано четыре разных атома или четыре
различных группы атомов (асимметрический атом углерода), то возмож-
но существование двух изомеров, отличающихся только пространствен-
ным расположением атомов. Они могут быть изображены в виде двух
несовпадающих в пространстве тетраэдров I и II.
Так, например, глицериновый альдегид состоит из трех атомов углерода,
шести атомов водорода и трех атомов кислорода. Его строение показано
на среднем рисунке.
Оказывается, однако, что такому строению соответствует не одно, а два
реально существующих вещества — d-глицериновый альдегид и /-глице-
риновый альдегид (см. рисунок внизу).
Эти изомеры имеют одинаковый состав и одинаковое строение. Естест-
венно, что они обладают одинаковыми химическими и физическими (за
исключением двух) свойствами. Они отличаются только тем, что кристал-
лизуются в так называемых энантиоморфных формах (кристаллы обоих
альдегидов относятся друг к другу как несимметричный предмет к своему
зеркальному изображению) и, как следствие отсюда, обладают равным,
но противоположным по знаку оптическим вращением1.
Поэтому такие вещества называются зеркальными изомерами, или
оптическими антиподами. Если молекула имеет один асимметрический
атом углерода, то возможно существование двух пространственных изо-
меров (как в случае глицеринового альдегида). Для молекулы с п асим-
метрическими атомами углерода число возможных стереоизомеров рав-
но 2 п.
Вопросы стереоизомерии вообще и оптической изомерии в частности
имеют важное значение не только для химии, но и для биологии.
В организмах человека, животных и растений идут сложнейшие хими-
ческие реакции, в которых участвуют оптически активные вещества со
строго определенным пространственным расположением атомов в молеку-
лах.
283
Нормальный бутан (а) и изо-
бутан (б).
СНО ОНО
I I
н—с—он но—с—н
kiiOH СНЯОН
I Е
1 Вращение плоскости света, поляризованного по кругу.
Пространственное строение
и проекции молекул d-глице-
ринового альдегида (!) и I-
глицеринового альдегида (II).
Приведем два примера. Изображенные на рисунке внизу молекулы
a-d-глюкозы и p-d-глюкозы почти тождественны и имеют на первый
взгляд незначительное отличие — различное расположение атомов (раз-
личную конфигурацию) только у одного углерода.
Строение молекул клетчатки
(вверху) и крахмала (внизу).
СНгОН
oC-d- гл/о/сбуа
yj-d- глюкоза.
Молекулы ^-d-глюкозы и
^-d-глюкозы. Стрелками
указаны атомы углерода,
расположение которых не-
одинаково.
Однако организмы растений прекрасно чувствуют это отличие: p-d-
глюкоза — многократно повторяющийся структурный фрагмент моле-
кулы клетчатки (целлюлозы), а a-d-глюкоза — такой же структурный
фрагмент молекулы совсем другого вещества — крахмала.
Другой пример. Виноградный сахар (d-глюкоза) играет важную роль в
жизнедеятельности человека и животных. В небольших количествах он
содержится в крови, спинномозговой жидкости и лимфе. Молекула d-глю-
козы состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кисло-
рода (СвН12Ов) со строго определенным пространственным расположением
атомов кислорода и водорода вокруг атомов углерода. Молекула другого
сахара — d-маннозы имеет такой же состав, такое же строение и такое же,
как у d-глюкозы, пространственное расположение всех атомов углерода,
кроме одного. Это, казалось бы, незначительное отличие является решаю-
щим для организма. Молекулы маннозы неспособны подменить молекулы
глюкозы в процессах жизнедеятельности человека и животных.
Можно привести сотни аналогичных примеров поразительной стерео-
химической избирательности организмов.
Таким образом, выяснение стереохимии молекул, участвующих в жиз-
ненных процессах, и закономерностей, определяющих изменение про-
странственного расположения атомов в ходе этих процессов, может дать
дополнительный ключ к более глубокому пониманию жизни.
СИНТЕЗ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
Можно взять вещество, молекулы которого не содержат асимметриче-
ских атомов углерода, и с помощью той или иной реакции превратить
его в другое вещество, имеющее асимметрический атом углерода.
Однако при этом не получится какой-либо один из оптических анти-
подов, но всегда их равномолекулярная смесь (рацемат). 284
Поясним это примером, изображенным на рисунке. Из вещества CABDD
образуется вещество CABDE, имеющее асимметрический атом углерода
(обозначаемый символом С).
Впервой молекуле обе связи С—D совершенно одинаковы. Поэтому
образование как антипода I, так и антипода II иэ молекулы CABDD
равновероятно.
Они и образуются в равномолекулярных количествах, то есть в виде
рацемата.
Так, например, при действии хлора на пропионовую кислоту образуется
альфа-хлорпропионовая кислота; при этом один из атомов углерода ста-
новится асимметричным.
Вероятность замещения одного из двух атомов водорода группы СН2 на
хлор совершенно одинакова, поэтому образуются равномолекулярные
количества обоих антиподов хлорпропионовой кислоты.
Как же получить антиподы в чистом виде?
Три основных метода получения антиподов путем расщепления рацема-
тов разработаны еще Пастером.
В некоторых случаях рацематы расщепляются при кристаллизации са-
мопроизвольно на правовращающий и левовращающий антиподы. Послед-
ние кристаллизуются в виде смеси энантиоморфных кристаллов, которые
можно механически отобрать по их внешнему виду.
Разделение антиподов иногда может быть достигнуто внесением в пере-
сыщенный раствор рацемата кристаллика одного из антиподов, в резуль-
тате чего выкристаллизовывается только этот изомер, а второй остается
в растворе.
Биохимическое расщепление основано на том, что микроорганизмы в
процессе своей жизнедеятельности способны потреблять предпочтительно
лишь один из оптических антиподов, обычно тот, который встречается в
природе.
Так, например, зеленая плесень, вырастающая на старом сыре
и гнилых фруктах, потребляет правую винную кислоту гораздо быстрее
и легче, чем левую винную кислоту. Поэтому при размножении и прора-
стании этих грибков в растворах виноградной кислоты через некоторое
время остается только левовращающая винная кислота.
Химическое расщепление рацематов основано на следующем принци-
пе: на рацемат действуют оптически активным веществом, причем обра-
зуется смесь двух соединений — продуктов реакции обоих антиподов с
оптически активным веществом (диастереомеры). Последние обладают
различными физическими свойствами, например растворимостью, и могут
быть разделены.
В качестве примера можно указать на расщепление молочной кислоты
при помощи цинхонина. Цинхонин принадлежит к группе алкалоидов и
находится вместе с хинином в коре хинного дерева. Цинхонин — кристал-
лическое вещество, вращает плоскость поляризации вправо, обладает
сильными основными свойствами и соединяется с кислотами, образуя соли.
Если обработать молочную кислоту цинхонином (см. схему на следую-
щей странице), то образуются две соли: соль правовращающей кислоты
с правовращающим цинхонином (А) и соль левовращающей кислоты
с правовращающим цинхонином (В).
Эти соли являются не оптическими антиподами, а диастереомерами,
так как оптическим антиподом соли правовращающей молочной кислоты
50% I 50% а
Образование рацемата CABDE
из соединения CABDD.
285
с правовращающим цинхонином будет соль левовращающей кислоты с ле-
вовращающим цинхонином.
Антиподы
Правая кислота Левая кислота
Правое основание Левое основание
Диастереомеры
Соль правой кислоты Соль левой кислоты
и правого основания и правого основания
(А) (В).
Стереоизомеры обладают одинаковыми свойствами только в том слу-
чае, если различие в их конфигурации сводится лишь к тому, что моле-
кулы одного из них являются зеркальным изображением молекул другого,
то есть если они являются оптическими антиподами.
Так как полученные соли А и В не антиподы, а диастереомеры, они
обладают различными свойствами, в частности — различной раствори-
мостью, и могут быть разделены кристаллизацией.
После того как соли А и В получают в чистом виде, каждую из них
обрабатывают соляной кислотой и выделяют из первой соли чистую пра-
вую молочную кислоту, а из второй — чистую левую молочную кислоту.
с,°
ЯПОНИЯ. Здесь сконструи-
рован прибор* предупреждаю-
щий жителей о землетрясении
ва несколько секунд. Прибор
основан на необъяснимом наб-
людении, что естественный
магнит за несколько секунд до
подземных толчков теряет свою
магнитную силу.
«МОСКОВСКИЕ ВЕДОМОС-
ТИ» 20 ноября 1861 года.*
Метод химического расщепления рацемических соединений на антипо-
ды — наиболее важный и часто применяемый в настоящее время метод.
асимметрический синтез
Как уже отмечалось, при синтезах соединений с асимметрическим
атомом углерода из оптически недеятельных молекул получаются раце-
маты, состоящие из 50 процентов молекул одного и 50 процентов моле-
кул второго антипода.
Однако если новый асимметрический атом возникает в молекуле, где
уже был один асимметрический атом, то образующиеся при этом два сте-
реоизомера I и II уже являются не антиподами, но диастереомерами;
свойства их будут различными.
Примером асимметрического синтеза может служить получение альфа-
хлорпропионовой кислоты при действии хлора на /-борниловый эфир про-
пионовой кислоты (борниловый радикал содержит 3 асимметрических ато-
ма углерода). 286
В результате реакции (см. рисунок) образуется неравномолекулярная
смесь диастереомеров /-борнилового эфира альфа-хлорпропионовой кис-
лоты, которая при гидролизе превратится в неравномолекулярную
оптически активную смесь антиподов альфа-хлорпропионовой кис-
лоты.
Все упомянутые выше способы получения оптически деятельных ве-
ществ прямо или косвенно связаны с биологическими процессами.
При самопроизвольном расщеплении рацематов отбор кристаллов осу-
ществляет человек. Биохимическое расщепление непосредственно связа-
но с жизнедеятельностью микроорганизмов. При химическом методе рас-
щепления рацематов применяют природные оптически деятельные вещест-
ва, например алкалоиды. Природные оптически активные вещества не-
обходимы также для асимметрических синтезов типа вышеописанного
синтеза хлорпропионовой кислоты; поэтому синтез такого рода назы-
вается относительным асимметрическим синтезом.
Между тем вещества с асимметрическими атомами углерода образуются
в организмах животных и растений почти всегда, или по крайней мере
преимущественно, в виде одного из оптических антиподов. Если образо-
вание оптически деятельных антиподов при помощи оптически деятель-
ных белков или хлорофилла можно объяснить относительным асимметри-
ческим синтезом, то причины первоначального образования в организмах
оптически активных веществ длительное время оставались непонятными.
А между тем это вопрос, значение которого выходит за рамки органичес-
кой химии и биохимии. Так как жизнь, образно говоря, «оптически актив-
на», то для того чтобы объяснить ее происхождение, необходимо,4 в част-
ности, объяснить происхождение первых оптически активных веществ.
В настоящее время известны, по крайней мере, две возможные причи-
ны первоначального возникновения оптически активных соединений.
Так, оказалось, что оптические антиподы неодинаково поглощают лучи
поляризованного света (круговой поляризации), противоположного по
направлению. Можно ожидать, таким образом, что молекулы антиподов,
составляющих рацематы, будут реагировать с различными скоростями в
ходе фотохимических реакций под действием света, поляризованного по
кругу.
Вторая возможность первоначального образования оптически актив-
ных веществ была выяснена в результате изучения каталитических реак-
ций в присутствии природных правой или левой модификации кварца.
В этих условиях при реакциях разложения антиподы разлагаются с нео-
динаковой скоростью, а при синтетических реакциях из веществ, не содер-
жащих асимметрического атома углерода, образуется смесь антиподов с
небольшим преобладанием одного из них.
axKn„ie>
I
сц
I
сн,
«4
СООСЕН „(С) СООСЕН „(О
I I
я— с—н ч- я—с-я
С Ну С Ну
илулдлклЛ смли
ЦИС-ТРАНС-ИЗОМЕРЫ
У ненасыщенных соединений ряда этилена, в молекулах которых
имеются атомы углерода во втором валентном состоянии, открыта гео-
метрическая изомерия, называемая цис-транс-изомерией.
С этим видом изомерии удобно познакомиться на примере дихлорэтиле-
на, который может быть получен присоединением молекулы хлора к аце-
тилену:
Н—с = с—н + Clj-
н-с=с-н
ci <ii
287
Свободное вращение вокруг
связи С—С возможно (А), а
вокруг связи С = С невозмож-
но (Б).
сдиии^нили. Lu^wnponuK
ак.Н’испедбь
Дихлорэтилен — жидкость, которая путем фракционированной пере-
гонки может быть разделена на два изомерных дихлорэтилена: один из
них (цис-изомер) кипит при 60 градусах и имеет дипольный момент1,
равный 2,5 единицы Дебая, второй (транс-изомер) кипит при 48 граду-
сах, дипольный момент равен нулю. Отличие в строении этих изомеров
заключается в том, что у цис-дихлорэтилена оба атома хлора располо-
жены по одну сторону двойной связи, а у транс-дихлорэтилена — по
разные стороны.
В отличие от оптических антиподов, расстояния между атомами (на-
пример, между атомами хлора) в молекулах цис- и транс-изомеров раз-
личны. Отсюда — различие в их физических и химических свойст-
вах.
Атомы или группы атомов не могут свободно вращаться вокруг двойной
связи, как это видно из верхнего рисунка. Поэтому цис- и транс-изомеры
вполне устойчивы при обычных условиях. Превращение одного изомера
в другой можно осуществить только при затрате энергии (например, при
облучении).
СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Геометрическая изомерия в ряду циклических соединений может быть
обусловлена различным расположением заместителей относительно
плоскости кольца.
Так, например, в молекуле диметилциклопропана метильные группы
могут быть расположены или по одну сторону трехзвенного кольца (цис-
диметилциклопропан) или по обе стороны кольца (транс-диметилцикло-
пропан). Легко видеть, что возможно существование двух оптических ан-
типодов транс-диметилциклопропана, относящихся друг к другу, как
несимметричный предмет к своему зеркальному изображению (см. ниж-
ний рисунок).
Одновременное наличие геометрической и оптической изомерии — ха-
рактерная черта многих циклических соединений.
КОНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
Как уже было сказано, и цис- и транс-формы представляют собой
устойчивые молекулы (например, цис- и транс-дихлорэтилен), которые
могут превращаться друг в друга только при затрате определенной, иног-
да довольно значительной энергии.
По-иному обстоит дело, если атомы углерода связаны не двойной, а
простой связью, например, в молекулу дихлорэтана:
сн2—сна
I I
С1 С1
Здесь не удается выделить изомеров типа цис- и транс- с более близки-
ми и более далекими расстояниями между атомами хлора. Причина этого
заключается в том, что группа СН2С1 легко вращается вокруг связи С—С.
Длительное время считалось, что вращение частей молекулы вокруг
простых связей представляет собой, как правило, свободное вращение,
вовсе не требующее затраты энергии. Это мнение было основано на том,
что не только в рассмотренном случае с дихлорэтаном, но также в боль-
1 Основная векторная характеристика диполя, то есть совокупности двух одинако-
вых по величине и противоположных по знаку электрических зарядов, находящихся
на некотором расстоянии один от другого.
288
шом числе других веществ обычными химическими методами не удается
ни выделить, ни обнаружить поворотных изомеров.
Однако обстоятельное изучение физических свойств веществ (диполь-
ные моменты, оптические свойства, термодинамические характеристики),
проведенное в последние 10—15 лет, показывает, что внутреннее враще-
ние в молекулах вокруг простых связей обычно является не свободным, а
заторможенным. Повороты вокруг простых связей требуют затраты опре-
деленной энергии.
Это обстоятельство и обусловливает возможность существования моле-
кул в виде энергетически неравноценных форм, переходящих друг в дру-
га только за счет вращения вокруг простых связей. Эти формы называются
конформациями, или поворотными изомерами (реже — констелляциями).
Рассмотрим подробно случай нормального бутана:
12 3 4
СН3—СН2—сн2—сн3
Прежде всего рассмотрим наиболее отличающиеся конформации —
цис- и транс-бутан, которые могут превращаться друг в друга за счет вра-
2 з
щения групп СН8СН2 вокруг простой связи С — С на 180°.
Из этих двух конформаций цис-бутан менее устойчив вследствие того,
что в нем водороды двух соседних метильных групп расположены близко,
и между ними действуют силы отталкивания. Они дополнительно возрас-
тают еще вследствие того, что в цис-изомере ближе расположены друг к
другу пары атомов водорода, связанные со вторым и третьим атомами
углерода.
Так как внутреннее вращение групп СН2СН8 вокруг простой С—С свя-
зи заторможено в той или иной степени, то состояние молекулы бутана
характеризуется определенной потенциальной энергией, зависящей от
Н
угла поворота групп —С----СН3 вокруг С—С связи.
Большая или меньшая устойчивость той или иной конформации опре-
деляется взаимным отталкиванием атомов водорода.
На нижнем рисунке приведено изменение потенциальной энергии внут-
реннего вращения в молекуле нормального бутана.
По мере поворота групп СН2СН8 вокруг оси связи С—С энергетическая
кривая проходит через минимумы и максимумы. Минимумы энергии от-
вечают наиболее устойчивым конформациям.
Таким образом, нормальный бутан представляет собой динамическую
смесь трех конформаций: наиболее устойчивой транс-формы IV (ср =180°)
и двух так называемых «скошенных» конформаций II (ср=60°) и VI
(ср = 300°), которые обладают одинаковой энергией.
При обычных температурах преобладает более устойчивая транс-форма.
Превращение ее в менее устойчивые «скошенные» формы может осущест-
вляться при затрате определенной энергии, например при нагревании ве-
щества. Поэтому при повышении температуры содержание «скошенных»
форм возрастает.
Строго говоря, любая органическая молекула, имеющая определенное
пространственное строение, может существовать в виде различных кон-
Изменение потенциальной
энергии вращения молекулы
нормального бутана в зави-
симости от угла поворота
групп вокруг связи
г-г.
289
cnz—
CHZ—chz
ьислюбу »юк
формаций. Теоретически количество конформаций для каждой молеку-
лы может быть бесконечным, однако практически вещества состоят
из динамической смеси молекул, находящихся в состояниях, которые
отвечают наиболее энергетически выгодным конформациям.
Существенное отличие поворотной изомерии от цис-транс-изомерии
этиленовых соединений заключается в очень большой скорости превраще-
ния одного изомера в другой: скорость взаимных превращений конформа-
ций молекулы составляет величину порядка 1010в секунду. Естественно,
что не может быть каких-либо химических реакций, которые позволили
бы отличить отдельные поворотные изомеры: они переходят друг в друга
для этого слишком быстро.
Тем не менее вещество, в котором возможна поворотная изомерия, ве-
дет себя как равновесная смесь определенных изомеров.
В связи с этим имеется определенная связь между физическими свой-
ствами и реакционной способностью вещества, с одной стороны, и тем, в
виде каких конформаций существуют молекулы этого вещества.
Выяснение зависимости физических и химических свойств вещества от
конформации называется конформационным анализом.
ТЕОРИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Нормальные углы между валентностями насыщенного атома углеро-
да, как уже говорилось, равны 109°28'. Естественно, что любое изме-
нение нормальных валентных углов будет связано с затратой энергии.
Эта идея лежит в основе так называемой теории напряжения Байера.
Согласно этой теории, легкость образования алициклов 1 и их устой-
чивость зависят от того обстоятельства, в какой степени валентные углы в
цикле отличаются от 109°28', то есть от нормального валентного угла. Чем
эти углы ближе к нормальному, тем цикл устойчивее и тем легче он об-
разуется.
Согласно теории напряжения, из трех углеродных циклов — цикло-
пропанового, циклобутанового, циклопентанового — первый является наи-
более, а последний — наименее напряженным.
Экспериментальные факты вполне согласуются с этим выводом.
Однако теория напряжений Байера учитывает только деформацию нор-
мальных валентных углов углерода, но не учитывает отталкивания ато-
мов водорода соседних групп СН2. А между тем в молекулах алициклов
взаимное расположение атомов отвечает самому невыгодному энергети-
ческому состоянию («заслоненные конформации»).
Вследствие этого обстоятельства в молекулах алициклов, кроме байе-
ровского напряжения, существует еще торсионное (поворачивающее) на-
пряжение, стремящееся вывести молекулу из энергетически невыгодного
конформационного состояния.
В молекулах циклобутана и циклопентана, где друг другу противостоят
четыре или пять пар атомов водорода, торсионное напряжение настолько
значительно, что углеродное кольцо уже не может оставаться плос-
ким.
Так, например, в молекуле циклопентана один из углеродных атомов
находится вне плоскости кольца. При этом каждый из пяти атомов углеро-
да выступает из плоскости цикла поочередно (со скоростью конформацион-
1 Органические соединения, в молекуле которых имеется замкнутое кольцо из
углеродных атомов или система таких колец.
290
йых взаимопревращений). Отклонение от плоскости составляет около
0,2—0,3 ангстрема.
Конечно, при выходе атома углерода из плоскости цикла возрастает
байеровское напряжение, однако оно с избытком компенсируется бла-
годаря тому, что одна из невыгодных заслоненных конформаций частич-
но приближается к более выгодной — скошенной конформации.
Циклогексан, в молекуле которого имеется кольцо из шести атомов уг-
лерода, а также высшие циклы не могут быть плоскими без значительного
изменения валентных углов.
Для шестичленного цикла возможны две формы без байеровского на-
пряжения: форма «ванны» (С-форма) и форма «кресла» (Z-форма).
В обеих этих формах сохраняются нормальные валентные углы. Тем
не менее энергетически «ванна» и «кресло» неравноценны.
Рассмотрение пространственных моделей этих двух форм показывает,
что «кресло» построено из шести «скошенных» конформаций, а «ванна» из
четырех скошенных и двух энергетически невыгодных «заслоненных» кон-
формаций. Поэтому форма «кресла» энергетически выгоднее (как показы-
вает подсчет, на 5,6 килокалории).
Переход Z-формы в С-форму совершается через стадию плоского шести-
членного кольца (максимумы на энергетической кривой), энергетически
невыгодного вследствие не только торсионного, но и значительного бай-
еровского напряжения.
Циклогексан в обычных условиях почти целиком состоит из молекул в
Z-форме.
При повышении температуры равновесное содержание невыгод-
ной С-формы в циклогексане, естественно, увеличивается.
Следует отметить, что внутри молекулы Z-формы, за счет вращения
вдоль углерод-углеродных связей со скоростью конформационных прев-
ращений, происходят непрерывные колебания (см. нижний рисунок).
В результате указанных колебаний, однако, конформация вещества не
меняется (ибо исходная (а) и конечная (а') конформации идентичны).
Возможность двух различных конформаций для циклогексановой мо-
лекулы в форме «кресла» появляется, однако, при замещении одного из
атомов водорода каким-либо другим атомом.
Интенсивное развитие конформационного анализа соединений цикли-
ческого ряда в последнее время привело к серьезному углублению зна-
ний химиков о структуре этих веществ. Конформационный анализ имеет
огромное значение для расшифровки структуры и направленного синтеза
сложнейших природных веществ.
О СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ
Проблема стереоспецифического, или пространственно направленно-
го, синтеза чрезвычайно важна и весьма сложна.
Большинство важных природных и физиологически активных веществ
содержит в своих молекулах значительное число асимметрических ато-
мов углерода. Вследствие этого, при ненаправленном синтезе таких ве-
ществ может образовываться большое число пространственных изо-
меров.
Однако только тот изомер, который встречается в природе, обладает
специфичным для него физиологическим действием.
Выше уже приводились примеры глюкозы и маннозы, а также a-d-
глюкозы и p-d-глюкозы. Приведем еще один пример.
С- (п божка)
%- форла („ Kfec-/U>")
Е
Изменение потенциальной
энергии внутреннего враще-
ния в молекуле циклогексана.
«*) (а')
Колебания внутри Z-срормы
молекулы циклогексана.
291
В молекуле холестерина имеется 8 асимметрических атомов углерода,
вследствие чего теоретически возможны 256 стереоизомерных молекул
холестерина. Однако только один из этих изомеров является природным
холестерином, играющим важную роль в жизнедеятельности человека и
животных.
Отсюда важная и трудная проблема — стереоспецифический синтез,
то есть направленный синтез определенных стереоизомеров вещества.
Часто стереохимические трудности являются главным препятствием
для осуществления важного синтеза. Так, например, если бы не эти труд-
ности, можно было бы уже сейчас перейти к производству сахара из угля
и воды.
В самом деле, смесь окиси углерода и водорода, полученная из угля и
воды, может быть легко превращена в метиловый спирт и далее в формаль-
н
дегид: со + 2Н2 - снаон \=о.
vf
Метиловый Формаль-
спирт дегид
Последний при действии известкового молока, как установил еще в
1861 году А. М. Бутлеров, превращается в смесь сахаристых веществ ти-
па глюкозы, например:
О
Са(ОН),
6СНаО-----> СНа—СН—СН-СН—СН—с
ОН ОН ОН ОН ОН
Однако реакция Бутлерова не стереоспецифична, и в результате ее
сахаристые вещества получаются не в виде природных стереоизомеров, а в
виде смеси различных стереоизомеров. Вследствие стереохимического не-
соответствия организм человека не усваивает синтетический сахар, полу-
ченный указанным путем.
Решение подобных трудностей будет заключаться, с одной стороны, во
все более глубоком выяснении стереохимических закономерностей орга-
нических реакций и управлении ими, а с другой — в использовании при-
родных стереоспецифических катализаторов (энзимов или ферментов).
Как мы видели, стереохимия вначале возникла как естественное раз-
витие теории химического строения. Наши знания о структуре молекул
стали глубже и полнее. В дальнейшем стало ясно, что стереохимические
исследования имеют большое практическое значение. Стереохимия дает
возможность лучше уяснить сущность жизненных процессов, решить
проблему синтеза многих полезных для человека веществ и материалов.
В последнее время применение в стереохимии новейших физических
методов исследования (спектроскопия, ядерно-магнитный резонанс, дис-
персия оптического вращения и другие) открывает новые большие пер-
спективы развития этой науки.
УСКОРИТЕЛИ ЧАСТИЦ И ИЗУЧЕНИЕ МИКРОМИРА
Еще в начале этого столетия изучение строения атома считалось преде-
лом возможностей физики. С той поры передний край физики передви-
нулся далеко в глубь микромира, в атомное ядро, которое в десятки
тысяч раз меньше атома, а в настоящее время — в глубины элементар-
ных частиц. Размеры элементарных частиц в десятки раз меньше разме-
ров атомного ядра.
Темп развития науки сейчас настолько велик, что человеческая мысль,
по-видимому, не успевает осознавать значение новых открытий и фактов
не только для самой науки, но и для судеб всего человечества.
Действительно, грандиозное развитие учения об атомном ядре, выра-
зившееся в открытии атомной энергии и атомных взрывах, является для
физики уже прошлым. Это область передовой техники, но не передовой
физики.
Три этапа в развитии атомной физики в XX столетии стремительно сме-
нили один другой. Они проиллюстрированы на рисунке. Заметим, что ри-
сунок нельзя выполнить в масштабе — так различны по размеру атом и
его ядро. Характерные размеры атома составляют 10"’ сантиметра, а ха-
рактерная для электронной оболочки атома энергия измеряется немноги-
ми электроновольтами. Она обычно проявляется при химических реакциях.
Следующий этап — атомное ядро. Характерные размеры в данном слу-
чае— Ю'12 сантиметра, а энергия ядерных процессов измеряется уже мил-
лионами электроновольт. Эта энергия выделяется при атомных взрывах.
Она в миллион раз больше той энергии, которую могли бы выделять те же
атомы в результате химических реакций.
Наконец, в настоящее время изучается структура элементарных ча-
стиц — таких, например, как нуклоны, размеры которых оцениваются в
10'18 сантиметра, а центральная часть нуклона — керн — имеет размеры
ещев 10 раз меньше (10~14 сантиметра). Энергия, характерная для процес-
сов, протекающих внутри нуклонов, в тысячу раз больше, чем энергия,
связанная с атомным ядром. Она измеряется миллиардами электроно-
вольт.
Изучение процессов, происходящих в микромире, основывается на кван-
товой механике и теории относительности. Эти теории показывают, что
чем меньше размер какого-либо микрообъекта, тем большая энергия ха-
рактерна для процессов, протекающих в таком объекте.
Приведенные ниже данные иллюстрируют эту закономерную связь.
Энергия, связанная с процессами, про-
исходящими в микрообъекте (порядок
величины в электроновольтах)
Название микро-
объекта
Приближенный размер
микрообъекта (в санти-
метрах)
Атом 10“в 1
Ядро io-1» 10е
Нуклон 10-13 10»
Дмитрий Иванович БЛОХИНЦЕВ
Структура
элементарных
частиц
Для изучения элементарных частиц современный физик использует
ускорители частиц, причем двояким образом: во-первых, при попадании
энергичных ускоренных частиц, например протонов, в атомные ядра ве-
щества (мишень) возникают новые частицы, которые сами становятся пред-
метом изучения; во-вторых, потоки ускоренных частиц (протонов или дру-
293 гих) можно рассматривать как лучи очень короткой волны.
/Л ' 13
/и си
-ей»*!
й-.- • - * 1
На втором принципе построены электронный и протонный микроскопы.
Если волна падает на какой-нибудь объект, то мы сможем заметить и
изучить его только тогда, когда он каким-либо образом исказит эту
волну.
Так, если по поверхности пруда бегут волны и мы на пути этих волн
поместим вертикально расположенную вязальную спицу, волны не будут
искажены и по ним мы ничего не сможем сказать о спице. Но те же волны
отразятся от лодки, находящейся на поверхности пруда, а за ней образует-
ся тень. По этой тени и по отраженным волнам можно судить о размерах
лодки.
Физики это коротко выражают так: длина волны должна быть пример-
но той же величины или меньше длины объекта, который мы изучаем.
Значит, чем меньше объект, который мы изучаем, тем короче должна быть
волна.
Современные ускорители являются источниками столь коротковолно-
вых лучей, что с их помощью можно изучать структуру элементарных
частиц.
Например, большой синхрофазотрон в Дубне — источник быстрых
протонов, нейтронов и мезонов, длина волны которых составляет 10"14 сан-
тиметра, то есть в несколько раз меньше размеров нуклонов.
Между длиной волны, связанной с какой-либо частицей, и энергией,
которую нужно затратить на разгон этой частицы, существует очень
зловредное соотношение. Выражают его так: «длина волны обратно про-
порциональна корню квадратному из энергии». Это значит, что если бы
мы пожелали еще уменьшить длину волны, скажем, в 10 раз по сравне-
нию с достигнутой в Дубне (где энергия ускорителя составляет 10 мил-
лиардов электроновольт), то на это потребовался бы ускоритель в 100 раз
более мощный, то есть ускоритель в 1000 миллиардов электроно-
вольт.
Пока это, по-видимому, лежит за пределами возможностей современ-
ной техники.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МИРЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Названия элементарных частиц — электрон, протон, нейтрон, позит-
рон, мезон, гиперон — заимствованы из греческого языка. К этим наз-
ваниям для дальнейшего подразделения частиц иногда прибавляются
греческие буквы: пи, кси, сигма, лямбда. А в некоторых названиях ука-
зывается и знак электрического заряда частицы, например «нейтральный
лямбда-гиперон» или «пи-минус-мезон».
Приведем несколько снимков, полученных в Объединенном институте
ядерных исследований. Снимки эти иллюстрируют физические явления,
возникающие при взаимодействии элементарных частиц с атомными яд-
рами.
При движении заряженной частицы сквозь перегретую жидкость
из-за ионизации образуются, крайне мелкие пузырьки пара, которые и
делают видимым след частицы.
На снимке вверху показаны следы частиц, полученные в так называе-
мой «пузырьковой камере», наполненной жидким пропаном.
Этот снимок демонстрирует рождение кси-минус-гиперона. В точке а
под действием первичного пи-мезона с энергией 7 миллиардов электро-
новольт произошла ядерная реакция. В точке б этот гиперон распадает-
295 ся на нейтральный гиперон и пи-минус-мезон.
HU-
Заметим, кстати, что нейтральные частицы при движении в камере не
оставляют следов. В точке г нейтральный гиперон распадается на про-
тон и пи-минус-мезон:
На снимке слева показан случай рождения и распада анти-сигма-минус-
гиперона. Этот гиперон возникает в точке а и распадается в точке б:
t^tLhuzcuQ.JU<X. —
След нейтрального антинейтрона на снимке не виден. В точке г этот
антинейтрон попадает в ядро, где дает энергичную «звезду» — ядро атома
распадается за счет огромной энергии, которая выделяется при соединении
антинейтрона с нуклонами (нейтроном или протоном). Этот процесс на-
зывается аннигиляцией нуклонов:
Лесюулыса эняЬгссишх.
шс- ме$он&ё
9 qSulCLA. эксрг-ссЛ.
СК&\Л£г QlV4
Эл
Дальше процесс может протекать двояко: или, как на снимке, эти пи-
мезоны передают свою энергию другим нуклонам ядра, и оно разбивается
на осколки — это называют «аннигиляционной звездой»; или в случае ан-
нигиляции без участия ядра все энергичные пи-мезоны в конце концов
распадутся на гамма-кванты, нейтрино и электроны. Процесс аннигиля-
ции есть процесс наиболее полного превращения внутренней «потенциаль-
ной» энергии вещества в кинетическую энергию пи-мезонов, гамма-кван-
тов, нейтрино и электронов.
На следующей странице внизу показан любопытный случай взаимодей-
ствия мезонов, обнаруженных в Дубне. Справа вниз идет след положитель-
ного К-мезона. Этот мезон во взаимодействии с нуклоном выбивает по-
ложительный пи-мезон и теряет при этом свой заряд, превращаясь в ней-
тральный К-мезон:
Па.~ лсеуэ+о
Разумеется, дать правильное объяснение тому или иному ядерно-
му взаимодействию—дело не простое. Для этого требуется большой опыт, 296
знания и очень точные и разносторонние измерения снимков, обработка
которых обычно производится с помощью электронных счетных машин.
Я привел лишь несколько иллюстраций. На самом деле многообразие
процессов, возможных в мире элементарных частиц, вероятно, не уступает
многообразию явлений, известных в мире атомов и молекул. Чтобы ра-
зобраться в этом, прежде всего хотелось бы систематизировать сами объ-
екты микромира—элементарные частицы, установить их индивидуальные
характеристики и определить их взаимосвязи.
СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Сейчас известно 16 элементарных частиц и примерно столько же анти-
частиц. Если включить в этот список еще и очень короткоживущие части-
цы, то общее число известных в настоящее время частиц достигнет 40.
Каково же ныне наше понимание этого обширного мира микрочастиц?
По-видимому, будет правильно сказать, что существует систематика
элементарных частиц, и систематика в общем удовлетворительная. Су-
ществуют и теоретические обоснования такой систематики. Они различ-
ны, но, кажется, все сходятся на том, что в «паспорте» элементарной час-
тицы должны быть указаны четыре признака, четыре квантовых
числа.
Во-первых, это так называемый спин частицы, величина, характеризую-
щая, говоря наглядно, ее механический вращательный момент (значение
спина может изменяться от нуля и выше через половину: 0; 1/2; 1 и так
далее; спины, оканчивающиеся на 1/2, называются полуцелыми). Затем
идут еще два квантовых числа: изотопический спин частицы и одна из его
проекций. Эти числа определяют знак заряда частицы, ее принадлежность
к «семье» положительных, нейтральных или отрицательных частиц и ее
положение в этой «семье». И, наконец, последнее квантовое число —
«странность» частиц.
Сейчас мы расскажем, как возникло это название и как родилось
понятие о четвертом квантовом числе.
Было установлено, что некоторые тяжелые частицы, а именно так назы-
ваемыегипероны, родятся всегда в парес К-мезоном, например, в реакции:
лямбде -
Напротив, как это было показано в Дубне, реакция: протон и нейтрон-*
протон и нейтральный лямбда-гиперон не идет, хотя законы сохранения
энергии, импульса и заряда ее вполне допускают.
Такое рождение гиперонов и К-мезонов парами (их в свое время на-
зывали странными частицами ввиду их многих необычных свойств) при-
вело к мысли о существовании некоторого квантового числа — «стран-
ности», которое не должно меняться при так называемых сильных взаимо-
действиях частиц.
К сильным взаимодействиям относится, например, взаимодействие нук-
лонов или пи-мезонов. «Сильными» они называются потому, что во много
297 раз превосходят обычное электромагнитное взаимодействие заряженных
Элел£шпарн.ых ъссстиц
чюо
3800
(yp&&UU. НуК-ЛОНА.)
Масса 6
Элеклпп&наъсх. массах.
JLLeje-net а лепт&ьсы.
Масса 6
элек.!'п.р&шин,х. массах
ЭС‘(Хчг*)([0,1),..,1)
1540-------------Ж (1.00.0)
3300
-------ЗМ([Ш([0~-2,1],0) 1400-----------%Х(1,1,..,0)
зооо-wWftvW
2900
2800
2700
2600
«.sis
2500
-----Yo*(^°)(?,0,?-1) 10^
—yMHLWri 900
___^H-2) ^W>800
ТГ~^(т-2ГГ(Ш^)
i! 700
X^a^)
x7aH^) xi&-Hi x^ix-xi
2400 .
tvto
£527
2J00 1
600
5ЧС t
SOO
2200
2100
2000
4.1—i(‘/ij/~)$.ie*i,O)
11 rat-1,-1) rdl^D
S£S£niJ0;1)-=- =IWIH)
И]Щ77^7л1-/,) iWmo
41и,Г ___________~ wo\
адц-дддо-/)—^1)
11 I
зоо
11 II «П =
'!!;! ^o>\
2 ЗА
I !
'__If lOJtipl .
- --r Z^S^-(0.1f1.0)
‘! \-^-~^11ОАО)2^.1и-^ 0.00.)
I w \ n i \
!*r \V\
100
foj-.W) fl
Античастицы. Отличаются от ча-
стиц знаками электрического за-
ряда, магнитного момента и
«странности», о которой рассказа-
но а статье.
У частиц и античастиц точно-
сти равны масса, спин и изото-
пический спин. При встрече ча-
стицы с античастицей они анни-
гилируют, то есть превращаются
в другие частицы, например в
фотоны, в мезоны и т. п. Это
превращение сопровождается
большим выделением энергии.
Существование античастиц было
предсказано английским физиком
П. Дираком, а в 1932 году была
получена первая из них — позит-
рон.
Не все элементарные частицы
имеют отличные от них античасти-
цы. Теория допускает также суще-
ствование частиц, полностью тож-
дественных своим античастицам.
Такой частицей является, напри-
мер, фотон.
частиц. Нуклонам и пи-мезонам приписывается странность, равная ну-
лю. Странность нейтрального лямбда-гиперона равна —1, а нейтраль-
ного К-мезона+ 1. Тогда в первой из двух реакций, записанных выше,
изменение странности равно нулю, и эта реакция не «запрещена». В то же
время вторая реакция оказывается запрещенной, так как изменение стран-
ности здесь равно—1.
На предыдущей странице изображена схема элементарных частиц и их
распадов. По вертикальной оси отложены массы частиц (за единицу
принята масса электрона). Горизонтальными линиями отмечены измерен-
ные на опыте массы частиц, рядом указано обозначение частицы и ее
квантовые числа в таком порядке: спин, изотопический спин, проекция
изотопического спина и странность. Античастицы помещены рядом с
частицами и на том же уровне. Для отличия от частиц над античастицами
ставят значок — (например, п — нейтрон, п — антинейтрон). Заметим,
что масса античастицы в точности равна массе соответствующей частицы.
Пунктирными вертикальными линиями отмечены радиоактивные (са-
мопроизвольные) превращения частиц друг в друга.
В первом вертикальном столбце собраны барионы — тяжелые частицы,
имеющие полуцелый спин, равный 1/2. В самом низу этого столбца поме-
щен протон, как имеющий наименьшую массу из всех барионов. Масса
его 1836, то есть в 1836 раз больше массы электрона. Квантовые числа
протона таковы: 1/2,1/2,1/2,0. Чуть большую массу, 1838, имеет нейтрон.
Его квантовые числа равны г/2,1/2,—1/2,0. Рядом, правее, отмечены уровни
антипротона и антинейтрона. Как видно, уровни протона и нейтрона
очень близки друг к другу, а их квантовые состояния отличаются только
знаком проекции изотопического спина.
Следующий по массе барион — нейтральный лямбда-гиперон. Масса
его равна 2181. Он нейтрален, и вблизи его нет других частиц. Его кван-
товые числа х/», 0» 0.—1. Этот гиперон является «странной» частицей, так
как в данном случае странность не равна нулю. Распадаясь, он превра-
щается в протон:
ц ?г^ог1-ъон
Процесс этот происходит с нарушением запрета по странности (измене-
ние странности в данном случае равно не нулю, а—1). Так происходит
потому, что указанный распад относится к слабым взаимодействиям.
Время распада здесь составляет 2 х Ю-10 секунды. Сточки зрения обычных
понятий — это ничтожный промежуток времени. Но если иметь в виду,
что сильные взаимодействия барионов и мезонов протекают за 10"23 секун-
ды, то распад гиперона следует считать крайне медленным процес-
сом.
В действительности этот процесс оказывается много слабее и электро-
магнитного взаимодействия, с которым особенно удобно сравнивать все
другие взаимодействия.
Рассматриваемый распад нейтрального лямбда-гиперона указан на
схеме вертикальной пунктирной линией. Далее располагается семейство из
трех сигма-гиперонов с массами, близкими к 2340. Наконец, последние 300
из известных гиперонов — это семейство из двух кси-гиперонов с массой
около 2585.
Все гипероны имеют античастицы, и одна из них была открыта в Дубне
(анти-сигма-минус-гиперон). Сигма- и кси-гипероны неустойчивы, и их
возможные распады показаны вертикальными линиями.
Как видно, вся эта барионная часть схемы очень напоминает схему
спектральных уровней и спектральных линий в атомах. Следует отме-
тить, что изменение энергии при переходе от нуклонов к гиперонам не
превышает 30 процентов от собственной энергии нуклонов. Это позволяет
рассматривать все гипероны как возбужденные, неустойчивые уровни
нуклонов с характерным временем жизни около 10“10 секунды.
На схеме показаны также пунктирными горизонтальными черточками
и другие частицы, имеющие, однако, очень малое время жизни (от 10"21 до
10"22 секунды). Такие особо короткоживущие частицы называют также
«резонансными состояниями». Одна из частиц временно «запутывается»
около другой, и они образуют новую короткоживущую сложную частицу.
Дело очень похоже на «запутывание» звуковой волны в резонирующем
ящике. Отсюда и название — «резонансное состояние».
Второй вертикальный столбец образован мезонами: пи-мезонами и К-
мезонами. Масса пи-мезонов около 270. Их спин равен нулю, они не имеют
античастиц, и «странность» их равна нулю. Около массы 970 расположены
два К-мезона — нейтральный и положительный. К-мезоны принадлежат
к числу «странных» частиц, их «странность» равна +1.
Спий К-мезонов равен нулю, и ввиду того, что изотопический спин их
полуцелый, они имеют античастицы. В верхней части этого столбца изоб-
ражены короткоживущие частицы, которые можно рассматривать как
временные соединения пи- или К-мезонов. Так, имеется частица, состоя-
щая из двух пи-мезонов, с массой около 1400, и частица с массой 1540,
состоящая из трех пи-мезонов, а также короткоживущая частица, состоя-
щая из К-или пи-мезонов, с массой 1740. Эти частицы с временем жизни
около IO"21—10’22 секунды распадаются на мезоны, из которых они состав-
лены. Распады самих К-мезонов очень разнообразны. Время их жизни
около 10“10 секунды. Различными путями могут распадаться и пи-мезоны.
Приведем несколько возможных схем распада:
гал<л1сг-А:вант<1
ни он
Время жизни нейтрального пи-мезона при этом распаде составляет око-
ло 10~1всекунды. Далее:
font UJ7U
А г/ HFufftpuno
304 Время жизни пи-мезона для такого распада — около 10-8 секунды.
МОЖНО ЛИ СДЕЛАТЬ
ВЕНЕРУ ОБИТАЕМОЙ?
Американский ученый
Карл Саган дает на этот
вопрос положительный от-
вет. Он предлагает с
помощью космических ра-
кет забросить в атмосфе-
ру Венеры примитивные
морские водоросли, пита-
ющиеся углекислым
газом и выделяющие кис-
лород. Эти водоросли,
по мнению американских
ученых, «облагородят»
атмосферу планеты, сде-
лают Венеру пригодной
для жизни человека.
С критикой этого проек-
та выступил советский
ученый профессор А. А.
Ничипорович. Он считает,
что жизнедеятельность
водорослей в атмосфере
вряд ли возможна, так
как для их питания тре-
буются не только угле-
кислый газ, но и мине-
ральные соли, содержа-
щие азот, фосфор и серу.
Но даже если водоросли
смогут приспособиться к
жизни в новых условиях,
то процессы фотосинтеза,
идущие в них, вряд ли
достигнут таких колос-
сальных масштабов, что-
бы оказать плодотворное
влияние на атмосферу
планеты.
Ничипорович считает вме-
сте с тем, что если польза
от подобного эксперимен-
та весьма сомнительна, то
факт засорения космоса
земной флорой был бы на-
лицо. Попадая на другие
планеты, земные орга-
низмы способны видоиз-
мениться до неузнаваемо-
сти. И когда в дальнейшем
астронавты достигнут
соседних планет, — они
могут принять занесенные
с Земли растения за ор-
ганизмы других миров.
Картина распределения
жизни во вселенной будет
безнадежно запутана, что
нанесет ущерб науке.
На рисунке слева приведен редкий случай распада нейтрального пи-ме-
зона на два электрона и два позитрона, обнаруженный в Дубне.
К-мезон может распадаться на два или три пи-мезона. Возможны и
многие другие типы распадов К-мезона, например:
Время жизни К-мезона для таких распадов составляет около 10~1и се-
кунды.
Как видно, при этих распадах происходит огромное изменение в мас-
се покоя частиц. Поэтому, в отличие от случая гиперонов, К- и пи-мезоны
нельзя рассматривать как возбужденные состояния каких-либо частиц.
Здесь происходит развал частицы на сравнимые по сложности
объекты.
В правой, нижней части схемы помещены легкие частицы — лептоны.
К ним принадлежит мю-минус-мезон и его античастица — мю-плюс-ме-
зон (с массой около 220), электрон со своей античастицей позитроном (мас-
са равна единице), нейтрино и антинейтрино (масса покоя равна
нулю).
Все эти частицы имеют спин 1/2. Вопрос о целесообразности приписы-
вать им изотопический спин и странность не является вполне ясным. Во
всяком случае, нет убеждения в плодотворности применения этих поня-
тий для лептонов.
Мю-мезон распадается по схеме:
МКГ-
он
ЗИлюс или.
Здесь время жизни мю-мезона около 10"1в секунды. Остальные лептоны—
электрон, нейтрино и их античастицы — устойчивы, так же как и
протон.
Внизу таблицы помещен гамма-квант (масса покоя равна нулю), который
стоит явно особняком. Гамма-квант— устойчивая частица.
Любопытно отметить, что конечными продуктами распадов являются
именно эти устойчивые частицы. Так, конечные продукты распада ней-
трального сигма-гиперона — гамма-квант, два нейтрино, одно антиней-
трино, электрон и протон.
Из этого краткого очерка видно, как богат мир элементарных частиц.
Более того, он кажется нам даже слишком пестрым и сложным. Пока ни
одна из предложенных систематик частиц не находит способа дать еди-
ную картину всех известных частиц. Особенно «ядовитыми» оказываются
лептоны и гамма-квант, которые «не склонны» объединиться на общих ос-
нованиях с барионами и мезонами.
302
С другой стороны, физик-материалист не может не быть убежден в том,
что существуют глубокие причины, вытекающие из внутренней структу-
ры частиц, которые й должны определять как свойства этих частиц (в том
числе и четыре квантовых числа, являющихся характеристиками индиви-
дуальных свойств барионов и мезонов), так и само их существование.
О ПРОБЛЕМЕ СТРОЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Проблема строения элементарных частиц претерпела довольно любо-
пытное историческое развитие.
В начале создания электронной теории никто и не сомневался в том, что
электрон имеет некоторые размеры и, следовательно, внутреннюю струк-
туру. Электрон представляли в виде заряженного шарика, радиус кото-
рого можно было рассчитать. Казалось, что вся проблема заключается
лишь в установлении того, как распределяется электрический заряд элек-
трона внутри этого шарика. Однако вскоре было показано, что подобное
наивное представление о структуре частиц ведет к очень серьезным труд-
ностям. Внутри такого шарика скорость распространения взаимодействия
превосходила бы скорость света в пустоте, что резко противоречит основ-
ным принципам современной физики. Поэтому от этих моделей электро-
на пришлось отказаться.
Одни из физиков считали, что это лишь временное отступление, другие,
настроенные более формально, твердо рекомендовали считать электрон
точечным. Сейчас вопрос о существовании структуры элементарных час-
тиц не является уже предметом дискуссии: имеется ясное эксперименталь-
ное доказательство существования такой структуры и имеются различ-
ные способы ее изучения. Однако современные представления о структу-
ре частиц радикально отличаются от примитивной картины заряженных
шариков, развивавшейся в начале столетия.
В работах, которые ведутся в Дубне, одним из способов изучения струк-
туры протона является обстрел их энергичными пи-мезонами. Рядом
показана фотография такого обстрела, полученная в пропановой камере
на пучке пи-мезонов с энергией около 7 миллиардов электроновольт. Дли-
на волны такого пучка мезонов составляет 10"14 сантиметра. Типичен тот
факт, что первичный пи-мезон мало отклоняется от своего начального
направления полета, и отдача протона очень невелика. Исходя из этого
факта и опираясь на теорию, можно сделать заключение о том, что процесс
взаимодействия мезона и протона разыгрывается в очень малой области
пространства порядка 10'13 сантиметра.
Более детальную картину упругого рассеяния пи-мезона на нуклоне
можно представить себе следующим образом. Протоны очень сильно пог-
лощают пи-мезоны, поэтому протон можно рассматривать как сильно пог-
лощающий, почти «черный» шарик, поставленный на пути пучка пи-мезо-
нов. В этом случае рассеяние пи-мезонов будет результатом дифракции их
на таком непрозрачном шарике. Измерение этого рассеяния позволяет
определить размеры шарика и коэффициент поглощения мезонов внутри
него.
На следующей странице вверху изображен этот коэффициент в зави-
симости от расстояния от центра нуклона. Как видно, поглощение сильно
нарастает к центру нуклона и резко спадает на его периферии, примерно
на расстоянии 0,5х10"13 сантиметра.
Таким образом, можно получить более точное представление о пи-мезон-
ной структуре нуклона и о его размерах.
j7u.-vUi.jort.
303
Hbix U-X
(^(молг.- (offHtiMe
,*tpn’
9A'fOJ*fJO*'Wb 0л-та0
OCuraemi/ „ черного
LUflDjJX/i * г* *ллrJ *
й'^
£ в
J 'PatxnnofVHUf он/ tftHrnpu
‘Sr наклона /7 условны x
iduHU^a/t
„ aniMocyjipa
Второй путь изучения структуры нуклона — это исследование упру-
гого рассеяния на нем электронов. Этот метод изучения структуры ус-
пешно развивается в США, в Стенфордском университете. Результаты,
полученные там, позволяют выяснить распределение электрического заря-
да и электрических токов внутри нуклона.
На следующем рисунке показано распределение заряда в протоне и
нейтроне, полученное в Стенфорде методом рассеяния быстрых электро-
нов. Как видно, существенное спадание плотности имеет место в той же
области, на расстоянии, равном 0,5 х 10’13 сантиметра, где происходит и
резкое спадание коэффициента поглощения пи-мезонов.
Из тех же измерений следует, что в нуклоне имеется заряд, сосредото-
ченный на малых расстояниях — порядка 10"14 сантиметра. Это указывает
на существование особой центральной области в нуклоне — керна. Физи-
ческая идея существования такого керна и.пи-мезонной атмосферы давно
развивается у нас в Дубне.
Подведем итог. Теоретический расчет плотности заряда в нуклоне при-
водит к существованию трех областей: керна нуклона (радиус примерно
10~14 сантиметра), пи-мезонной атмосферы нуклона (радиус примерно
10"13 сантиметра) и пи-мезонной стратосферы нуклона (радиус больше
10'13 сантиметра).
На нижнем рисунке приведено распределение плотности заряда в нук-
лоне, вычисленное нами несколько лет назад. В общих чертах оно на-
ходится в согласии и с новейшими данными из Стенфорда.
Таким образом, существование структуры у протона и нейтрона являет-
ся сейчас экспериментально установленным фактом.
Естественно ожидать, что структура других барионов — нейтрального
лямбда-гиперона, сигма- и кси-гиперонов—будет в общих чертах сходна со
структурой протона и нейтрона. Мы не имеем убедительных эксперимен-
тальных фактов относительно структуры пи-мезонов, К-мезонов и тому
подобных частиц. Но некоторые косвенные указания на существование
структуры у этих частиц все же имеются уже и сейчас.
Как это ни странно, но меньше всего мы знаем о структуре электрона,
то есть той частицы, которая известна уже очень давно и с которой берет
свое начало история проблемы структуры элементарных частиц.
Существует несколько величин, которые могли бы претендовать на то,
чтобы быть характерными для размеров электрона. Если исходить из
современной теоретической электродинамики, то напрашивается вывод,
что электрон должен иметь огромный размер: не 10’13, как ожидалось в
классической физике, а 10"11 сантиметра (то есть в 100 раз больше). Дру-
гими словами, в этом случае надо допустить, что электрон имеет вок-
руг себя атмосферу из позитронов и электронов, простирающуюся до
расстояния 10’11 сантиметра. Однако из-за малости электромагнитных
взаимодействий эта атмосфера, если так можно выразиться, очень раз-
режена.
Пока нет ни одного прямого опыта, который позволил бы обнаружить
эту структуру электрона. Однако косвенные данные, относящиеся к весь-
ма тонкому смещению уровней в атоме водорода, указывают на правиль-
ность теории, предсказывающей такую атмосферу у электрона.
Сейчас физики очень ждут новых сведений об этой атмосфере из опытов
по столкновению электронов во встречных пучках. Теория электрона раз-
работана наиболее полно, и поэтому очень интересно обнаружить на опы-
те отклонения от нее, открыть новые, возможно, неожиданные факты.
304
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
О СТРУКТУРЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Современные представления о структуре элементарных частиц опирают-
ся на квантовую теорию поля, которая создавалась лет тридцать назад.
Хотя стой поры эта теория развивалась и ее математические методы со-
вершенствовались, все же само существо теории, ее физические основы
не претерпели принципиальных изменений.
В соответствии с дуализмом (двойственностью) волны-частицы каждой
частице без исключения — электрону, протону, мезонам, нейтрино и
другим — приписывается волновое поле.
Для такого поля можно найти уравнение, которому оно подчиняется.
Это уравнение будет описывать движение свободных частиц.
Насколько можно судить, современная теория правильно описывает
свободные частицы, по крайней мере, до той поры, пока возможный радио-
активный (самопроизвольный) распад частицы идет достаточно медленно.
Главная проблема заключается во взаимодействии частиц, в возможности
их взаимных превращений. Для того чтобы учесть взаимодействие частиц,
в уравнение для свободной частицы вводятся дополнительные члены, со-
держащие обычно некоторые постоянные взаимодействия — «заряд»:
электрический, ядерный и тому подобные, а также произведения взаи-
модействующих полей.
Число возможных взаимодействий, а следовательно, и «зарядов», очень
велико. Такое многообразие полей и их взаимодействий никак нельзя
признать удовлетворительной чертой современной теории. Более того,
это указывает на отсутствие физической идеи, которая бы могла быть ос-
новой для понимания внутреннего единства мира элементарных частиц.
Наиболее успешно развивалась теория электромагнитных взаимодей-
ствий — взаимодействия электронов, позитронов и гамма-квантов. Успех
этой теории покоился на относительной слабости электромагнитных взаи-
модействий, которая определяется малостью электрического заряда
электрона. Характерная постоянная взаимодействия для таких про-
цессов равна 1/137.
Теорию электромагнитных взаимодействий берут за образец и для дру-
гих случаев взаимодействия. Однако крайне важное для физики элемен-
тарных частиц взаимодействие нуклонов и мезонов является уже сильным
и не может быть рассмотрено теми же методами, которые приводят к ус-
пеху в случае электромагнитного поля. В этом случае характерная пос-
тоянная взаимодействия равна 15, то есть в 2000 раз превышает постоян-
ную для электромагнитных взаимодействий. Поэтому в случае сильного
взаимодействия сейчас поступают так: считают его условно слабым, по-
лучают некоторые важные для теории величины и устанавливают их свой-
ства. В дальнейшем используют лишь те свойства физических величин,
которые не зависели от предположений о слабости взаимодействий.
Вместо того чтобы описывать взаимодействие частиц формулами, удоб-
но изображать эти взаимодействия диаграммами. На следующей странице
показано взаимодействие гамма-кванта с нуклоном (а). Пунктирной ли-
нией обозначен квант, который может испускаться или поглощаться
нуклоном. Сплошной линией изображен движущийся нуклон (ZV). В точ-
ке А происходит, например, поглощение кванта.
Такой процесс соответствовал бы представлению о нуклоне, как точеч-
ной частице. Однако возможны и более сложные процессы, изображенные
305 на рисунках (6) и (в).
Дифракция, волны и частицы. Если
от точечного источника света лучи
будут падать на непрозрачную
пластинку, размеры которой срав-
нимы с длиной волны, — не вся
область позади нее будет на-
ходиться в тени. Свет будет попа-
дать и в область геометрической
тени, огибать пластинку. Захожде-
ние волн в область геометрической
тени называется дифракцией.
Дифракция — характерный при-
знак волнового процесса.
В 1924 году французский физик
де Бройль выдвинул гипотезу, что
каждая частица может вести себя
как волна и, наоборот, каждая
волна может проявить себя как
частица.
Гипотеза де Бройля впервые была
подтверждена, когда обнаружили
дифракцию электронов, которые
до этого всегда считались части-
цами, не обладающими никакими
волновыми свойствами. Сейчас
теория де Бройля доказана. Ма-
терия действительно имеет двой-
ственную природу и способна про-
являть волновые и корпускуляр-
ные свойства.
a
H. Ячл
'9*r HJjtCJi&KlL
2)^?<я j *
б * \»<
Нуклон в точке А испускает пи-мезон, который взаимодействует в точ-
ке В с фотоном и потом снова поглощается в точке С нуклоном. На рисун-
ке (в) дополнительно образуются еще пара нуклон — антинуклон (в точ-
ке В), которая потом вновь поглощается в точке D. Из-за этих процессов
нуклон получает еще пространственную структуру, так как взаимодей-
ствие с фотоном (это видно из диаграммы) происходит не там, где находит-
ся нуклон, а в другой точке,непосредственно, через пи-мезоны или нуклон-
ные пары. На рисунке (г) изображена подобная же схема для взаимо-
действия электрона с фотоном через промежуточные фотоны и через пару
электрон-позитрон. На рисунке (д) показана одна из структурных диа-
грамм для пи-мезона. В точке А пи-мезон превращается в три пи-мезона,
один из которых взаимодействует в точке С с гамма-квантом. В точке В все
три пи-мезона вновь объединяются в один. Можно рассматривать и более
сложные процессы, дающие тот или иной вклад в структуру частицы.
Необычность всей ситуации слишком очевидна. Если следовать совре-
менной теории, то нуклон «состоит» не только из пи-мезонов, но также из
пар нуклонов и антинуклонов (Л' и 2V); электрон в своем «составе» также
содержит электрон-позитронные и даже нуклон-антинуклонные пары; ме-
зон «состоит» из трех мезонов и тому подобное. Возникает совершенно не-
известная ранее для атомизма картина структуры частиц.
Действительно, мы привыкли к тому, что, например, молекула воды
состоит из атомов водорода и кислорода; атомы состоят из электронов и
ядер, ядра из нуклонов... Во всяком случае, мы привыкли считать, что
часть меньше целого. Но разве пара позитрон-электрон, входящая в сос-
тав электрона, меньше его? Если следовать современной теории, то
частицы состоят друг из друга и большее может заключаться в меньшем.
Однако следует иметь в виду, что слово «состоит» мы употребляем теперь
совсем не в том статическом смысле, как это было в классической атомной
физике. Употребляя это слово, мы хотим лишь подчеркнуть, что при взаи-
модействии некоторой частицы, например, нуклона с другой частицей,
скажем, с фотоном неизбежно в качестве промежуточных агентов будут
участвовать и другие частицы: мезоны, нуклоны, антинуклоны и так далее,
временно возникающие в процессе этого взаимодействия.
Современное представление о структуре элементарных частиц связано
со структурой возможных процессов и является динамическим.
Именно это обстоятельство и избавляет нас от тех затруднений, которые
были характерны для старых представлений о частице как о некотором
неизменном объекте, вроде твердого, заряженного шарика.
Было бы, однако, слишком оптимистичным думать, что этот новый под-
ход к структуре элементарных частиц решает проблему создания последо-
вательной теории микромира. Сейчас уже ясно, что, опираясь на современ-
ную физическую теорию, мы можем изучать лишь самые внешние области
в строении частиц. Трудность заключается в том, что современный физик
не имеет другого языка, кроме языка частиц. И похоже, что этот язык пло-
хо подходит для описания процессов, происходящих внутри элементарных
частиц, в самых их глубинах.
Здесь можно было бы вспомнить, что современная квантовая теория
частиц наряду с частицами оперирует также понятием поля; частицы с этой
точки зрения являются квантами, сгустками такого поля. Поэтому можно
было бы думать, что при изучении внутренней структуры частиц можно
отказаться от понятия частицы внутри частицы, но сохранить понятие
поля в частцце.
306
Однако современная теория, несмотря на все ее недостатки, очень хо-
рошо сцементирована, и нельзя отбросить одну из ее частей, чтобы не
разрушить и остальные. Нельзя отказаться от понятия частицы внутри
частицы, не разрушив всей основы математического аппарата современной
теории. Между тем можно убедительно показать, что понятие частиц
является несостоятельным в тех случаях, когда взаимодействие, в кото-
ром они участвуют, становится слишком сильным.
В качестве меры взаимодействия частиц можно взять так называемый
масс-дефект, то есть уменьшение массы частицы при образовании систе-
мы, или, наоборот, прирост массы в случае распада системы.
С этой точки зрения разумно, например, говорить о том, что атом водо-
рода состоит из протона и электрона, так как уменьшение массы при об-
разовании атома составляет лишь 2 х 10"5 от массы электрона. Так же ра-
зумно говорить о том, что дейтон (ядро тяжелого водорода) состоит из
протона и нейтрона, так как масс-дефект составляет в этом случае
2xl0’s от массы нуклона.
Рассмотрим, однако, воображаемый атом с зарядом ядра 137. Оказы-
вается, что задача о движении электрона в поле такого ядра'вообще не
имеет решения. Этот математический факт, известный уже очень давно,
объясняется тем, что в поле такого сильно заряженного ядра масс-дефект
превышает две массы электрона. Электрон как бы полностью растворяется
в поле ядра. Это означает полную катастрофу и полную неприменимость
современной теории к подобным задачам.
В свете этих соображений попытки построить сложные модели частиц,
когда одни частицы представляют как сложные системы, состоящие из
других, более олементарных» частиц, и при этом допускают огромные
масс-дефекты, следует признать весьма сомнительными.
Такова, например, модель пи-мезонов, предложенная Ферми, согласно
которой пи-мезон представляет собой тесную систему, состоящую из нук-
лона и антинуклона. Допускаемый здесь масс-дефект близок к двум мас-
сам нуклонов.
По этим же причинам есть основания думать, что структурные схемы
частиц, приведенные на рисунке (стр. 306), являются весьма приближен-
ными и, может быть, даже условными, поскольку в этих схемах мы поль-
зуемся языком частиц в той области, где масс-дефекты огромны и где на
самом деле понятие частиц уже несостоятельно или, во всяком случае,
очень приближенно.
Современная квантовая теория является чем-то вроде слесарного ин-
струмента, которым, за неимением другого, мы пытаемся оперировать в
деликатном часовом механизме частиц. Приходится восхищаться остро-
умием и упорством физиков, которые и с этим грубым инструментом про-
должают извлекать все новые и новые сведения об элементарных частицах
и их структуре.
Однако все же ясно, что нам нужны новые физические понятия, и ес-
тественно, новый язык, лучше подходящий к внутренней природе частиц,
нежели тот, которым мы сейчас располагаем. Каким бы ни казался сложным
и многообразным мир микрочастиц, может быть, нам все же не хватает
всего только двух-трех слов, чтобы выразить физическую идею, необ-
ходимую для полного понимания явлений микромира.
Нам ясно, что эти слова должны быть не менее революционны, чем те,
которые привели к созданию квантовой теории или теории относитель-
307 ности.
Дефект мессы. При образова-
нии атомного ядра из свобод-
ных протонов и нейтронов
(иногда совместно называемых
нуклонами) всегда уносится энер-
гия в виде излучения. Но по зна-
менитой формуле Эйнштейна
Е—тс?, унесенной энергии Е со-
ответствует масса т (с — скорость
света в пустоте). Значит, если те-
ряется энергия — теряется и мас-
са. «Потерянная» масса и назы-
вается дефектом массы.
Чтобы разбить ядро на свобод-
ные нуклоны, ему нужно сообщить
энергию, эквивалентную дефекту
массы.
Вернер ГЕЙЗЕНБЕРГ
Современное
состояние
теории
элементарных
частиц
Ускорители. Основные прибо-
ры современной ядерной фи-
зики для разгона заряженных ча-
стиц — электронов, протонов и
других — в злектромагнитном поле
до очень высоких скоростей (по-
рой приближающихся к скорости
света) и для придания им боль-
ших энергий.
Вещество и энергия. Как яв-
ствует из уравнения Эйнштейна
E—md2 (см. комментарии к статье
Блохинцева, стр. 307), любое из-
менение одной из этих двух вели-
чин вызывает соответствующее из-
менение другой величины. Допу-
стим, в ускорителе произошло
«рождение» новой элементарной
частицы. Конечно, она не может
родиться из ничего. Процесс по-
требовал затраты определенного
количества энергии. При этом
появилась масса ранее не суще-
ствовавшей элементарной частицы.
Одна форма материи преврати-
лась в другую. В этом смысле
Гейзенберг и говорит, что «энер-
гия становится веществом, вы-
являясь в форме элементарных
частиц».
Наименьшие образования, из которых состоит материя, называются
элементарными частицами. Уже давно известно, что атомные ядра сла-
гаются из протонов и нейтронов, а оболочка атома состоит из электронов.
Но наряду с этими высокостабильными элементарными частицами — про-
тонами, нейтронами и электронами — в течение последних трех десятиле-
тий были открыты и многие другие, сравнительно недолговечные образо-
вания, такие, как мю-мезоны, пи-мезоны, гипероны и так далее. В конце
их очень короткого времени жизни они распадаются на другие частицы,
например, мю-мезоны — на электроны и нейтрино и так далее.
Уже тот факт, что многие элементарные частицы распадаются, служит
поводом для вопроса: действительно ли эти частицы — последние состав-
ные части материи, или же они сами опять слагаются из еще меньших
образований?
Современная физика утверждает, что в такой постановке вопрос не сов-
сем соответствует наблюдаемым явлениям и потому не допускает однознач-
ного ответа. Ведь, желая проверить на опыте, состоит ли частица из бо-
лее мелких кусков, надо было бы попробовать разложить ее на части. По-
скольку, однако, в этой области — области наименьших составных час-
тей материи — уже не существует, конечно, инструментов, которыми
можно было бы резать частицы, то остается единственная возможность: да-
вать частицам сталкиваться друг с другом с большой скоростью, с тем
чтобы они разбились при ударе. Такие опыты за последние годы широко
проводились на больших ускорительных машинах в Женеве, Брукхей-
вене, Дубне, Беркли и так далее. Результатом явилось следующее. Раз-
рушение элементарных частиц, их разложение на многие отдельные части
действительно имеет место, но сами эти части опять оказываются элемен-
тарными частицами того же, уже известного рода. Иными словами, «час-
ти» оказываются зачастую не меньше, чем сами разлагаемые элементар-
ные частицы.
Итак, в процессе удара происходит, собственно, вовсе не разрушение
старых, но создание новых частиц. Огромная энергия движения соуда-
ряющихся частиц используется для создания новых частиц. Тем самым
вопрос о том, являются ли сами элементарные частицы опять «составны-
ми», становится принципиально неразрешимым. Их можно, по желанию,
считать и составными и простыми.
Всего вернее мы опишем положение вещей, если скажем следующее.
Как известно, согласно теории относительности, вещество может превра-
щаться в энергию и энергия в вещество. Все элементарные частицы состоят
из одной и той же субстанции — энергии; энергия становится веществом,
выявляясь в форме элементарных частиц. Понять, почему осуществля-
ются именно эти, а не какие-нибудь другие стабильные формы материи;
узнать и сформулировать лежащие в основе законы природы — вот за-
дача современной физики.
ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПОСЛЕДНИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
То, что элементарные частицы могут превращаться друг в друга, что
при столкновении может возникнуть много новых элементарных частиц,
можно считать важнейшим экспериментальным открытием последних деся-
тилетий. Эти превращения, однако, ограничены определенными прави-
лами, которые, в свою очередь, несут важную информацию о природе
элементарных частиц. В процессах превращения и создания частиц вы-
полняются законы сохранения — не только известные издавна законы 308
сохранения энергии, импульса и момента, но и законы сохранения совер-
шенно другого рода, не имеющие аналогов в области классической физики.
Тут надо упомянуть сохранение так называемого изоспина, числа барио-
нов, числа лептонов.
Такие законы сохранения можно, как мы знаем со времени известного
математического исследования Эммы Нетер, интерпретировать, как вы-
ражение некоторого свойства симметрии, присущего основным законам
природы. Так, например, законы сохранения энергии и импульса связаны
с теми свойствами пространства и времени, которые были окончательно
поняты лишь в эйнштейновой теории относительности и которые физик-
теоретик объединяет обычно под именем «группы Лоренца».
Итак, из опытов на больших ускорительных машинах, в которых изу-
чаются процессы, происходящие при соударениях частиц очень большой
энергии, можно прийти к определенным заключениям относительно
фундаментальных свойств симметрии, которые оставляют законы при-
роды неизменными.
Отдельные элементарные частицы можно тогда тоже характеризовать
их поведением при этих операциях симметрии, то есть опять их свойства-
ми симметрии. Физик привык выражать такие свойства симметрии эле-
ментарных частиц просто их квантовыми числами. Таким образом, зада-
ча эксперимента состоит в том, чтобы измерять массы и времена жизни
различных элементарных частиц, устанавливать их квантовые числа и
изучать вероятности определенных процессов соударения, создания или
уничтожения.
При этом само понятие «элементарная частица» остается еще несколько
произвольным. Для частиц, способных существовать сравнительно дол-
гое время, чьи следы, следовательно, можно обнаружить, скажем, в каме-
ре Вильсона или в пузырьковой камере, можно еще в принципе сомне-
ваться в том, следует ли считать их элементарными или составными.
Наряду с ними есть целый ряд частиц, существующих лишь столь ма-
лое время, что их следы не могут уже быть замечены, и об их существо-
вании можно заключить лишь из косвенных соображений. В этих случаях
обычно говорят о резонансных или возбужденных состояниях, но и здесь
часто прибегают к понятию «элементарная частица». В принципе этот не-
однозначный способ выражения не ведет ни к каким трудностям, если
только отчетливо представлять себе, что речь идет всегда о более или ме-
нее стационарных состояниях материи, которые как раз и можно харак-
теризовать их временами жизни и свойствами симметрии.
В другой группе экспериментов пытаются делать заключения о внутрен-
ней структуре элементарных частиц, исходя из опытов по отклонению
этими частицами электронов очень высокой энергии. Поскольку электро-
ны вступают во взимодействие с другими частицами только за счет электро-
магнитных сил, то есть главным образом через посредство их электричес-
кого заряда, то на этом пути можно прощупать плотность электрического
заряда или распределение магнитного момента в частицах. Посредством
опытов такого рода, за которые физик Хофштадтер был отмечен Нобелев-
ской премией 1961 года, удалось выяснить, что протон можно представ-
лять себе в виде облака положительного электрического заряда с попереч-
ником, равным примерно 0,8 х 10"13 сантиметра. Вопрос о том, насколько
полезно столь наглядное толкование результатов опыта, остается при этом,
естественно, открытым. Но во всяком случае, такие эксперименты ставят
309 задачу, которую раньше или позже придется решить теории.
Изоспмн, или изотопический
спим (см. также в статье
Блохинцева, стр. 297). Спин —
внутренний «вращательный» мо-
мент частицы. Слово «изотопиче-
ский» подчеркивает тот факт, что
некоторые частицы в принципе
являются изотопами (например,
протон и нейтрон; они имеют
почти одинаковую массу, хотя и
отличаются по электрическому
заряду: протон заряжен положи-
тельно, нейтрон нейтрален). Вве-
дение понятия изотопического
спина, предложенное, кстати, Гей-
зенбергом, — удобный математи-
ческий прием, позволяющий уста-
новить различие между изотопами
в мире элементарных частиц.
Барионы. Общее название двух
групп самых тяжелых из из-
вестных элементарных частиц —
нуклонов и гиперонов. Все ба-
рионы — кроме протона (и ан-
типротона) — нестабильные ча-
стицы: они сами собой распа-
даются и превращаются в конце
концов в протоны, то есть снова
в барионы. Это одно из проявле-
ний закона сохранения числа ба-
рионов, или барионного заряда.
Лептоны. Группа самых лег-
ких элементарных частиц — ней-
трино, электронов и других.
Аналогично только что упоминав-
шемуся закону о барионах суще-
ствует закон сохранения лептон-
ного заряда, или числа лепто-
нов.
<1 >
ЛОНДОН. На большой глу-
бине ведутся работы по созда-
нию сети подземных железных
дорог для соединения центра
города с вокзалами наземных
дорог. Локомотивы подземки
не будут топиться, а котлы их
будут заливаться на станциях
кипящей водой.
«МОСКОВСКИЕ ВЕДОМОС-
ТИ» 10 августа 1861 года.
Наконец, особенно важные успехи были достигнуты в прошедшем году
с помощью экспериментального метода, в котором изучаются вероятнос-
ти одновременного порождения многих элементарных частиц в одном
процессе соударения и из возрастания подобных вероятностей при опре-
деленных значениях масс делается заключение, что здесь играет роль про-
межуточное состояние, являющееся элементарной частицей или возбуж-
денным состоянием с необычайно кратким временем жизни. Этим методом
уже удалось доказать существование состояний материи, способных жить
всего лишь 10'23 секунды, и даже указать свойства таких состояний.
Некоторые из таких состояний снабжены уже и именами. Так, например,
исследователи из Беркли назвали особенно интересное резонансное состоя-
ние такого рода омега-мезоном.
Выше уже подчеркивалось, что совершенно все равно, называть ли эти
состояния элементарными частицами, резонансными состояниями или
возбужденными состояниями.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ
Итак, теория поставила перед собой задачу понять все эти наблюдения
в их взаимосвязи. Под этим можно иметь в виду лишь следующее. Надо
сформулировать математически законы природы, лежащие в основе на-
блюдаемых событий, и после этого показать, что из точно сформулирован-
ных законов природы действительно следует все наблюдаемое. При этом
можно высказать еще надежду, что фундаментальные законы окажутся в
конце концов простыми, хотя и не существует никаких оснований, которые
вынуждали бы нас думать, что эта надежда сбудется.
В поисках подходящей математической формулировки этих законов ка-
залось сперва естественным взять за образец теорию электромагнитного
поля, которая старательно изучается уже более 50 лет. Иными словами,
хотелось поставить во главу угла понятие поля, преобразовать его матема-
тическую форму в соответствии с требованиями, предъявляемыми кван-
товой теорией, и понять затем существование элементарных частиц, то
есть дискретных стационарных состояний материи, подобно тому, как
40 лет назад удалось понять существование световых квантов или стацио-
нарных состояний атомной оболочки, как следствие квантовой теории.
Однако при такой попытке выявились серьезные трудности, обусловлен-
ные тем, что постулаты теории относительности не удается так просто при-
вести в соответствие с требованиями квантовой теории. Теория относи-
тельности, в согласии с опытом, требует, чтобы воздействия никогда не
могли бы распространяться быстрее, чем со скоростью света. Это значит,
что должна существовать резкая пространственно-временная граница
между теми пространственно-временными точками, которых еще может
достичь воздействие, исходящее из точки некоторого события, и другими
к которым такое воздействие уже не может более прийти. Но такая рез-
кая граница сразу вступает в конфликт с соотношениями неопределеннос-
тей квантовой теории, согласно которым резкое пространственно-времен-
ное ограничение могло бы быть достигнуто лишь за счет бесконечно боль-
ших передач энергии и импульса соответствующим физическим объектам.
Поэтому до сих пор релятивистская квантовая теория поля приводила к
бесконечностям, то есть к математически бессмысленным результатам,
всякий раз, когда она пыталась описать взаимодействие элементарных час-
тиц. В особенности Ландау, но и другие физики тоже, справедливо под-
черкивали, что в рамках традиционной квантовой теории поля эти труд-
310
ности, вероятно, не удастся преодолеть; впрочем, математические проб*
лемы, с которыми приходится тут сталкиваться, ни в коей мере нельзя
считать окончательно решенными.
Несмотря на эти трудности, обычная квантовая теория поля привела в
частном случае квантовой электродинамики к огромным успехам. Поэто-
му есть группа физиков (в качестве одного из ведущих ее представителей
можно назвать, скажем, Уайтмена в Америке), которые не потеряли на-
дежды, что в результате тщательнейшего математического анализа проб-
лемы в конце концов могла бы удаться попытка описать релятивистское
взаимодействие в рамках нынешней квантовой теории поля. Даже и в том
случае, если бы нельзя было достичь намеченной цели, выполненная этой
группой математическая работа сослужит дальнейшему развитию кван-
товой теории поля большую службу. Другая группа физиков пытается
существенно раздвинуть рамки современной квантовой теории. При этом
исходят примерно из следующего рассуждения.
С парадоксами теории относительности мы встречаемся, когда дело идет
о скоростях, сравнимых со скоростью света. С парадоксами квантовой
теории мы встречаемся, исследуя атомные явления, для которых уже нель-
зя пренебрегать планковским квантом действия, как величиной «сравни-
тельно малой». Но теперь, поскольку создается впечатление, что в физике
элементарных частиц должна играть роль фундаментальная постоянная
размерности длины порядка 10'13 сантиметра, нельзя будет удивляться но-
вым парадоксам в области этих ничтожных пространственно-временных
размеров. Но то, что мы непосредственно наблюдаем на опыте,— это не
процессы в таких ничтожно малых областях; напротив, исследованию под-
вергаются, скажем, в камере Вильсона, элементарные частицы после со-
ударения или что-нибудь в этом роде. Для таких процессов, говоря
математически, для асимптотического поведения волновых процессов на
больших расстояниях от центра взаимодействия, не надо было бы ожидать
никаких новых парадоксов, здесь должна была бы выполняться сущест-
вующая квантовая теория.
Математическим инструментом для описания этого асимптотического
распространения волн является так называемая S-матрица, или матрица
рассеяния, которую можно представлять себе просто как название для
совокупности всех тех данных, которые можно получить из опытов по рас-
сеянию. Расширение рамок квантовой теории производится теперь за
счет того, что мы полностью отказываемся от описания взаимодействия
в очень малых пространственно-временных областях, а вместо этого пы-
таемся ограничить матрицу рассеяния математическими условиями столь
сильно, чтобы удалось прийти по возможности к однозначному описанию
результатов эксперимента.
В частности, выяснилось, что содержащееся в теории относительности
требование причинности (распространение взаимодействий только со ско-
ростью света и с правильным порядком причины и следствия) имеет след-
ствием определенное аналитическое поведение элементов матрицы рассея-
ния, которое в сильнейшей степени ограничивает открывающиеся возмож-
ности. Чу в Америке выступил на конференции вЛа-Холья (июнь 1961 го-
да) представителем того взгляда, что можно было бы без всяких ссылок
на квантовую теорию поля, а просто путем старательного изучения S-мат-
рицы и налагаемых на нее математических условий, надеяться прийти
к пониманию взаимодействий и соотношений между массами элемен-
311 тарных частиц.
Асимптотическое поведение вол*
новых процессов. Имеется в виду
рассмотрение ядврных процессов
при разлете частиц (продуктов ре-
акции) на большие расстояния,
значительно превышающие 10””см.
В этом случае частицы имеют свой-
ства, предписываемые законами
квантовой механики.
Предполагается, что в областях
меньше 10 **” см встретятся па-
радоксы, которых в силу своей
ограниченности но учитывает кван-
товая механика. Проникнуть в эти
области пока не разрешает экспе-
римент. Поэтому мы сознательно,
как пишет Гейзенберг, «отказы-
ваемся от описания взаимодей-
ствия в очень малых простран-
ственно-временных областях». Не-
желая выходить из пределов одно-
значной практической проверки,
мы пытаемся сильно «ограничить
матрицу рассеяния математиче-
скими условиями».
<( столеГиадда ]>
ПАРИЖ. Секретарь Акаде-
мии наук Флуран опытами под-
твердил наблюдение Аристо-
теля, что голубка откладывает
всегда по два яйца: в первом
снесенном яйце содержится са-
мец, во втором — голубка.
«РУССКИЙ ИНВАЛИД»
2 августа 1861 года.
Метрика — дофииитиаа и ия-
дефинитная. Метрика — систе-
ма измерений. Здесь имеется а
виду метрика измерения вероят-
ности» которая в обычной теории
всегда положительна (говорят —
положительно дефинитна). Инде-
финитная метрика в данном слу-
чае означает формальное введе-
ние отрицательной вероятности.
Физический смысл лодобиой ве-
роятности еще далеко ио ясен*
В пользу этой последней точки зрения говорит и следующее, более на-
глядное рассуждение.
Если оставаться в рамках традиционной квантовой теории поля, то
представляется, что мы независимо от нашего желания приходим к такой
картине структуры элементарной частицы. «Собственно» элементарная
частица состоит из жесткого точечного ядра, которое окружено диффузным
облаком материи (с радиусом порядка 10'18 сантиметра). Существование
жесткого точечного ядра должно было бы проявляться при столкновениях с
весьма большой энергией в возможности больших передач импульса. На-
ряду с такими частицами существуют и другие—составные — элементар-
ные частицы, в середине которых нет такого точечного ядра.
Итак, консервативное понимание неизбежно приводит нас к необходи-
мости различать «собственно» элементарные и «составные» элементарные
частицы.
Эксперимент не дает, однако, никаких оснований для такого разли-
чения, и, как кажется, большие передачи импульса при столкновениях
с весьма большой энергией практически не встречаются.
С другой стороны, для чистой теории S-матрицы все элементарные час-
тицы равноправны с самого начала. Наглядно их приходится себе пред-
ставлять, как облака материи конечных размеров без точечного
ядра.
Итак, квантовая теория, расширенная за свои обычные рамки отказом
от полей при сохранении матрицы рассеяния, казалось бы, лучше подходит
к наблюдаемым явлениям.
Правда, трудно представить себе, как могло бы оказаться возможным
в рамках чистой теории S-матрицы выразить лежащие в основе мира эле-
ментарных частиц законы просто, то есть в простой математической
форме. Ведь для определения S-матрицы нужно уже наперед знать все
соотношения между массами — те соотношения, которые должны быть
следствием закона природы. Дело в том, что формулировка может ока-
заться простой только там, где утверждается что-либо о самом взаимо-
действии в малых пространственно-временных областях, а как раз это
в рамках теории матрицы рассеяния и невозможно.
Наконец, существует еще и третий подход, занимающий между обеими
изложенными выше точками зрения среднее положение. В нем прини-
мается, что должен существовать оператор поля, который играет при-
мерно ту же роль, что и в традиционной теории поля, и с помощью кото-
рого можно выразить взаимодействие в малом. При этом нужно, однако,
отказаться от предположения, что пространство состояний, над которыми
действует оператор поля, обладает теми же свойствами,что и в существую-
щей квантовой механике.
В частности, надо отказаться от требования, чтобы метрика в этом
пространстве была положительно дефинитной. Предложение использовать
в пространстве состояний индефинитную метрику было сделано Дираком
еще 20 лет назад.
Таким путем мы получаем возможность рассматривать все элементар-
ные частицы единообразно, как протяженные облака заряда и материи
без жестких точечных ядер.
Следовательно, и в этом подходе нет нужды делать различие между соб-
ственно элементарными и составными элементарными частицами. Вопрос
о том, достаточно ли уже одного отказа от дефинитной метрики в простран-
стве состояний при сохранении унитарной матрицы рассеяния для такого
314
расширения существующей теории, которое позволило бы представить все
экспериментальные факты, еще не разрешен окончательно. Однако на
этом пути удалось достигнуть успехов, в свете которых представляется,
что такие попытки весьма перспективны.
НЕЛИНЕЙНАЯ СПИНОРНАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Последняя названная аксиоматика составляет основу для наброска
единой теории элементарных частиц, который разрабатывался, в особен-
ности мюнхенским кружком, последние годы. Эта теория исходит при-
мерно из следующих соображений.
Все элементарные частицы могут превращаться друг в друга, то есть
они в некотором смысле состоят из одной и той же субстанции: энергии
или материи.
Поэтому законы природы должны относиться к материи просто, а
не к отдельным элементарным частицам. Элементарные же частицы,
стационарные формы материи, надо объяснить как следствия из этих
законов природы.
Итак, чтобы прийти к математическому представлению законов при-
роды, материя, то есть сначала только различие между «чем-то» и «ничем»,
будет описываться оператором поля. Пространственно-временное поведе-
ние материи должно быть тогда сформулировано посредством уравнения,
которому этот оператор поля должен удовлетворять. В этом месте можно
использовать имеющиеся опытные сведения относительно законов сохране-
ния при процессах соударения и взаимного превращения элементарных
частиц. Ведь законы сохранения выражают определенные свойства сим-
метрии или групповые свойства, лежащие в основе законов при-
роды.
Итак, избираемое уравнение должно передавать наблюдаемые группо-
вые или инвариантные свойства.
Кроме того, уравнение должно говорить о том, что между элементар-
ными частицами есть взаимодействие. Отсюда следует, что речь должна
идти о нелинейном уравнении.
Наконец, надо позаботиться о вытекающих из теории относительности
требованиях причинности. Последнее означает, что взаимодействие
должно быть близкодействием, следовательно, уравнение — дифферен-
циальным.
При попытке сформулировать такое уравнение выяснилось, что уже
простейшее нелинейное дифференциальное уравнение, которое можно на-
писать с так называемым дираковым спинором в качестве оператора по-
ля, как будто обладает всеми требуемыми свойствами. Поэтому это урав-
нение, которое может быть записано в виде
7, ± Т»Ф (Ф7И ТвФ) = О»
сделалось основой излагаемого наброска. Однако прежде чем излагать
результаты этой попытки, нам надо обсудить еще несколько более общих
вопросов.
К наиболее удивительным открытиям в области физики элементарных
частиц относится то, что некоторые из симметрий законов природы вы-
полняются лишь приближенным образом. Так, например, инвариантность
относительно преобразований в так называемом изотопическом простран-
315 стве оказывается справедливой для сильных взаимодействий, которые свя-
Спинор. Производное от сло-
ва «спин» (см. выше, стр. 297).
Спинор такое же математическое
понятие, как вектор. С помощью
этой величины можно описывать
частицы, обладающие внутренним
моментом вращения. В свое время
Поль Дирак сформулировал урав-
нение движения влектроиов, ко-
торое в учении о микромире
играет такую же роль, как урав-
нения Ньютона, описывающие
движения больших тел, в макро-
мире. Спин электронов в уравне-
нии Дирака имеет величину, рав-
ную в принятых единицах Vi.
Впоследствии это уравнение при-
менили и для других частиц с
тем же спином. Математическую
величину, описывающую частицы
со спином, равным половине, ста-
ли называть спинором Дирака.
Уравнение Гейзенберга, приве-
денное здесь, иначе назы-
вается «нелинейным спинорным
уравнением поля». В квантовой
механике величина ф -«пси-
функция» — вто функция, с по-
мощью которой описывается дви-
жение микрочастицы. Лси-функ-
ция подчиняется линейному урав-
нению Дирака, и квадрат ее (ЧТ)
определяет вероятность того, что
частица находится в том или
ином месте пространства.
У Гейзенберга пси-функция имеет
более общее значение, а именно
описывает некое «праполе» или
поло «праматерии».
Существенное отличие нелиней-
ного уравнения Гейзенберга от
линейного уравнения Дирака за-
ключается в том, что первое учи-
тывает взаимодействие поля с са-
мим собой. По идее Гейзенбер-
га, частицы являются результатом
этого взаимодействия.
Инвариантность относительно пре-
образования. Неизменность формы
уравнения при переходе от одних
условий к другим.
Вырождение. В общем, в физи-
ке под этим словом подразу-
мевается переход физического
объекте в необычное Для него со-
стояние, то есть в такое, когда
начинают действовать иные зако-
номерности. Например, «вырож-
денный газ» — зто газ, свойства
которого существенно отличаются
от свойств классического идеаль-
ного газа, вследствие взаимного
квантово-механического влияния
частиц.
Граничные условия. Одни из напе-
ред задаваемых условий, необхо-
димых для решения уравнения.
Сингулярные точки. «Особен-
ные» точки. Так обычно обозна-
чают точку, в которой значение
какой-либо величины становится
бесконечным или Неопределенным.
Например, точка вершины конуса
выделена по своим свойствам из
всех других точек его поверхно-
сти. В частности, в Вершине ко-
нуса не существует определен-
ного конечного значения кривиз-
ны.
зывают атомные ядра, но не для электромагнитных сил. Точно так же сим-
метрия законов природы при зеркальном отражении пространства имеет,
по-видимому, место для сильных и электромагнитных взаимодействий,
но не для слабых, ответственных за радиоактивный распад (открытие не-
сохранения четности Ли и Янгом).
Тем самым возникает вопрос, как надо интерпретировать такую симмет-
рию законов природы, которая справедлива лишь приближенно.
Нелинейная спинорная теория отвечает на это, что надо делать разли-
чие между преобразованиями, проводимыми только над системой, строго
локализованной в пространстве — времени, например, над одной элемен-
тарной частицей, и такими преобразованиями, которые производятся од-
новременно над всем миром. Если законы природы строго симметричны,
то преобразования над всем миром ничего не меняют в физическом поло-
жении вещей, их вообще нельзя заметить. Для преобразования же, пред-
принимаемого лишь над пространственно ограниченной системой, полная
симметрия не обязательна.
Таким образом, неинвариантность электромагнитных сил относительно
преобразований изотопического спина объясняется тем, что здесь, из-за
большого радиуса действия этих сил, оказывается невозможным пол-
ностью отделить ограниченную систему от мира в целом.
Математически это положение вещей выражается через вырождение ос-
новного состояния, которое последнее время подробно изучалось и в дру-
гих теориях, например в теории сверхпроводимости в форме Бардина—
Боголюбова.
Тем самым инвариантность относительно некоторых преобразований,
осуществляющаяся лишь приближенно, нашла в нелинейной спинорной
теории свое определенное место.
Вторая проблема возникает из вопроса о граничных условиях. Те фор-
мы материи, которые мы называем элементарными частицами, будут оп-
ределяться сформулированным в виде дифференциального уравнения за-
коном природы только тогда, когда одновременно будут сделаны опреде-
ленные допущения относительно поведения соответствующих решений на
границах рассматриваемой области, то есть, например, на пространствен-
ной бесконечности.
В обычной квантовой механике было достаточно поставить два таких
граничных условия, именно условие на пространственной бесконечности
и, если надо, условие в сингулярных точках пространства. Выставлялось
требование, чтобы волновые функции не обращались в бесконечность на
границах области.
В квантовой теории поля существует еще и третья граница такого рода;
ее можно охарактеризовать как границу, на которой число частиц стано-
вится бесконечным.
И на этой границе надо сформулировать граничное условие, если мы
хотим прийти к так называемым собственным решениям уравнения мате-
рии, и через них— к элементарным частицам. Это условие формулируется
в нелинейной спинорной теории с помощью разработанного Таммом и
Данковым приближенного метода. Правда, применимость этого метода
в квантовой теории поля еще несколько спорна. Однако успехи, дости-
гаемые с его помощью в математически тесно связанных задачах, напри-
мер в теории сверхпроводимости в форме Бардина—Боголюбова, дают
повод предположить, что и его применение к квантовой теории поля
в основном оправдано. 316
Наконец, между обеими только что названными задачами существует
весьма тесная связь, основанная на том, что третье граничное условие
первоначально выражается в форме утверждения относительно возможно
вырожденного основного состояния.
С этим связано и то, что основное уравнение может приводить к ре-
шениям весьма различного рода, например к частицам с массой и к
частицам без массы.
Для решений с массой можно сформулировать свойство инвариантнос-
ти относительно отражений, которое для решений без массы отсутст-
вует.
Таким образом, решения одного и другого рода принципиально отли-
чаются друг от друга; математически это выражается проще всего как раз
в связи с третьим граничным условием. Для случая симметрии относитель-
но пространственных отражений эти идеи были подробнее разработаны
Дюрром.
На основе этих общих предположений в нелинейной спинорной теории,
основное уравнение которой было приведено выше, были пока рассмотре-
ны две группы элементарных частиц: барионы и мезоны. При этом подроб-
но исследовались и обычные частицы, то есть нуклоны и пи-мезоны, и
так называемые «странные» частицы, такие, как лямбда- и сигма-гипероны
и К-мезоны. Теоретические выводы удовлетворительно совпадают с уже
давно известными экспериментальными фактами—массами и свойствами
симметрии этих частиц.
Однако гораздо более сильная проверка применимости теории прои-
зойдет, возможно, уже в близком будущем благодаря тому, что теория
предсказала целый ряд очень короткоживущих частиц или резонансных
состояний, которые к тому времени, когда были проведены вычисления, еще
не наблюдались, но теперь стали доступными новым утонченным средст-
вам экспериментального искусства.
В четырех случаях наблюденные в самое последнее время массы согла-
суются с предсказанными значениями. Правда, эксперименты не дают еще
окончательного заключения о свойствах симметрии наблюдавшихся сос-
тояний.
В частности, еще ни в одном случае не удалось однозначно опре-
делить спин и четность короткоживущих элементарных частиц. Однако
можно надеяться, что уже в сравнительно близком будущем эксперименты
внесут ясность в эти пока еще спорные пункты. Тогда вопрос о примени-
мости этой специальной формы теории материи можно будет решить с го-
раздо большим основанием, чем теперь.
До сих пор в нелинейной спинорной теории еще не рассматривались
лептоны, то есть электроны, мю-мезоны, нейтрино и фотоны. Относитель-
но фотонов в предыдущих работах содержались некоторые соображения,
но о последовательности теории говорить еще нельзя. Поэтому здесь при-
дется ждать дальнейшего развития теории.
В целом можно сказать, что как раз последние годы значительно приб-
лизили нас к пониманию материи и ее мельчайших составных час-
тей.
Большие машины в Беркли, Дубне, Женеве и Брукхейвене быстро
поставляют нам новые и важные экспериментальные материалы, которые
можно сравнивать с имеющимися теоретическими утверждениями.
Можно надеяться, что и те, и другие вместе приведут нас вскоре к ясной
картине мира элементарных частиц.
Странные частицы. Группа эле-
ментарных частиц (К-мезоны,
лямбда-гипероны, сигма-гипероны,
кси-гипероны), ведущие себя при
рождении и распаде иначе, чем
другие ранее известные и уже
привычные элементарные частицы.
Мезоны. Элементарные частицы со
средними значениями масс.
Свойство симметрии влементар*
ных частиц. Подразумевает-
ся существование симметричных
пар — частица и античастица
(подробнее см. в комментариях в
ст. Блохинцева, стр. 300).
Владимир Романович КЕЛЕР
Ярче
миллиона
солнц
ЛИ ОСЬЕТИМ 1
ЛУНУ лги /
помощи /
МТ4 РЕЙКИ /
К4РЯ4Н- /
НОГО /
ФОНДРЯ 2
Вдохновенный исследователь света Сергей Иванович Вавилов особенно
любил ту область оптики, которая имеет дело с предельно малыми све-
товыми потоками и изучает процессы, протекающие в ничтожные отрезки
времени. Он назвал эту область микрооптикой и доказал, что она сущест-
венно отличается от макрооптики — оптики значительных световых
мощностей, длительных времен наблюдения и больших по размерам
источников излучения. «За макрооптикой,— писал он в своей последней
большой работе «Микроструктура света»,— скрывается микрооптика,
отличающаяся от первой в некоторых отношениях так же, как термоди-
намическое учение о веществе отличается от его молекулярной тео-
рии».
Вавилов ожидал от нового раздела оптики большой практической отда-
чи. Эти ожидания сбылись, особенно в тех направлениях, где микро-
оптика вступила в союз с другими науками или с техникой. Блестящий
пример — успехи того детища квантовой механики (теоретической
основы микрооптики) и радиотехники, которое приобрело известность
под именем квантовой радиотехники. Эта новая наука позволила соз-
дать поистине чудесные приборы. У нас они называются квантовыми
генераторами и усилителями,'а в странах Запада — «мазерами», по
начальным буквам английских слов «microwave amplification by stimu-
lated emission of radiation» — усиление микроволн посредством индуци-
рованного излучения (подразумеваются электромагнитные волны). Гово-
рят также часто «лазер», имея в виду только световые, то есть особо
короткие волны («light amplification by stimulated emission of radiation»—
усиление световых волн* посредством индуцированного излучения).
Сейчас на Западе идет терминологический спор, в котором как будто
одерживают верх сторонники той точки зрения, что во всех случаях надо
говорить «мазеры». Если речь идет о световых приборах, то сторонники
единой терминологии рекомендуют называть их «оптическими мазера-
ми».
Квантовые генераторы появились недавно — в самые последние годы.
Человеку, впервые знакомящемуся с ними, порой приходят на память
эпизоды из фантастического романа А. Н. Толстого «Гиперболоид инже-
нера Гарина». Герой романа уничтожает бронированные корабли при
помощи чрезвычайно тонкого нерасходящегося луча света невероятной
мощности. Плотность энергии в луче настолько велика, что корабли на
расстоянии в несколько километров разрезаются светом с такой же
легкостью, как режется горячим ножом ломтик масла.
Современные квантовые генераторы и усилители на первый взгляд
напоминают «гиперболоид инженера Гарина»: они также дают острона-
правленный пучок интенсивного света, способный перенести в простран-
стве огромную энергию. Правда, мощность реального пучка пока много
меньше той, что подразумевается в романе. Наибольший механический
эффект, который удается получить практически,— это пробить на не-
большом расстоянии от квантового генератора пакет из десяти бритвен-
ных лезвий. Но если лабораторный прибор уже сегодня способен вызвать
заметный механический эффект, то почему бы не допустить, что возмож-
ности техники и науки завтрашнего дня позволят специалистам послать
в пространство луч такой же интенсивности, как это предполагается
в произведении Толстого?
И все же есть существенное обстоятельство, говорящее против
аналогии. 318
Писатель имел в виду концентрацию в пространстве обычных световых
лучей, испускаемых горячим источником. Из таких лучей, как показал
профессор Г. Г. Слюсарев, невозможно создать пучок, способный произ-
вести существенное механическое действие. Простой расчет показывает,
что для того, чтобы обычным лучом света (как у Толстого) проколоть
такую же пластинку, какую пробивает мазер, температура источника
света должна быть доведена до 10 миллиардов градусов. А ведь это в пол-
тора миллиона раз горячее Солнца.
Какое же бессчетное количество солнц должно быть сконцентри-
ровано в «гиперболоиде», чтобы, собрав их лучи, разрезать настоящие
корабли!
Как выясняется, создавать высокие плотности лучистой энергии в про-
странстве можно. Но не средствами макрооптики, как это подразумевается
в романе А. Н. Толстого, а средствами микрооптики, в возможности
которой так верил С. И. Вавилов.
ЛУЧИ СМЕРТИ ИЛИ ЛУЧИ жизни?
Когда в 1961 году у сорока девяти американских ведущих специа-
листов по радиоэлектронике — ученых и инженеров — спросили,
какие исследования в их области следует признать важнейшими, они
ответили единодушно:
— Усовершенствование оптических мазеров. Если с помощью лазе-
ров и подсобных средств удастся разработать способ фокусирования боль-
ших энергий на значительных расстояниях, то это позволит по-новому
решить многие проблемы техники, науки и энергетики. Есть и военные
возможности у лазеров; в частности, когда-нибудь с их помощью можно
будет, вероятно, сбивать межконтинентальные ракеты.
Ответ был опубликован в американской печати и дал пищу очередной
газетной сенсации на тему: «Ученые говорят, что лучи смерти — реаль-
ность: их основой могут быть оптические мазеры». В зарубежной печати
появились щекочущие нервы рассуждения о возможности создания
нового — лучевого — оружия. Так в марте 1962 года в журнале «Avia-
tion Week and Space Technology» появилась статья Б. Миллера «США
начинают программы лазерного вооружения». В статье говорится, что
«это вооружение будет использовать пучки электромагнитного излучения
чрезвычайно высокой энергии, генерируемой оптическими мазерами,
очевидно, создавая «лучи смерти» — оружие, относящееся к научной
фантастике».
Конечно, в любом достижении науки можно видеть прежде всего
достижение военного характера. Американский профессор А. Валентин,
видимо, правильно утверждает, что, «когда в науке делается откры-
РАДИОУГЛЕРОД И
ИСТОРИЯ ЕГИПТА
Метод радиоактивного уг-
лерода позволил прове-
рить общепринятую дати-
ровку древнеегипетских
гробниц. В целом резуль-
таты анализа довольно
точно совпали с историче-
ской хронологией. И лишь
в одном случае —при ис-
следовании пирамиды
Джосера — расхождение
получилось значительное.
До сих пор эту пирамиду
датировали серединой V
тысячелетия до новой эры.
Новый же результат,
полученный недавно аме-
риканскими учеными по
методу радиоуглерода,
придвинул время созда-
ния пирамиды почти на
тысячу лет к нашему.
Объяснения этой загадки
до сих пор не найдено.
319
тие, дьявол сразу же хватает его, в то время как ангелы обсуждают наи-
лучшие пути его использования». Но цель этой статьи другая. Мы будем
говорить не о «лучах смерти», а о «лучах жизни»: о мирном использовании
открытия.
Если к квантовым генераторам и усилителям подходить, как к мирному
орудию, то здесь ясно вырисовываются заманчивые перспективы. Самые
невероятные на первый взгляд идеи перестают казаться несбыточными,
как только выясняется, что для их реализации можно применить методы
квантовой радиофизики.
Вот пример.
Если бы несколько лет назад кто-нибудь сказал, что энергии, полу-
чаемой от маленькой батарейки карманного фонаря, достаточно для
поддержания связи с космонавтами, высадившимися на Луне,— такого
человека, конечно, подняли бы насмех. Оказывается, однако, что здесь
нет ничего нелепого. «Чудо» в принципе возможно. Подобная возмож-
ность таится в квантовых усилителях.
Однако это в будущем. А вот достижения последних лет.
В 1958 году американцам удалось принять сигнал радиолокатора на
волне длиной в 3 сантиметра, направленный на Венеру и отраженный
от нее. Немного времени спустя такой опыт, и притом еще успешнее —
с более мощным сигналом, был проведен, как известно, советскими уче-
ными. Чтобы ясно представить себе значение этого события, скажем, что,
согласно сообщениям зарубежной печати (об американском опыте),
отраженный космический радиосигнал попал в приемное устройство,
имея мощность всего лишь в одну миллиардную часть миллиардной
доли одной миллиардной ватта (в цифрах это выражается единицей,
деленной на единицу с двадцатью семью нулями).
Фантастически малая величина — следствие того, что плотность энер-
гии отраженного луча, принимаемого локатором, убывает — по сравне-
нию с плотностью энергии первоначального луча — пропорционально
четвертой степени расстояния до цели. Это правило — общее для отра-
жения любых электромагнитных волн. Шофер, который читает письмо
в кабине при свете фар своей машины, отраженном от стены, вряд ли
разглядит хотя бы букву, если отъедет от стены вдвое дальше, чем вна-
чале: в кабине станет в шестнадцать раз темнее.
Ничтожен был сигнал, вернувшийся от поверхности Венеры на Землю.
И тем не менее он был принят! Его усилил, сделал доступным наблюдению
квантовый усилитель, работающий в радиодиапазоне.
Позднее с помощью аналогичного усилителя успешно принимались
сигналы с космических ракет, удалившихся от Земли на расстояния
в миллионы километров. В 1960 году мазеры применялись для усиле-
ния слабых радиосигналов, отраженных от американского спутника
«Эхо», предназначенного для межконтинентальной связи. А в конце
1962 года американский космический аппарат «Маринер-2», двигаясь
к Венере для сбора информации о ее температуре, радиации и магнит-
ных полях, посылал сигналы, которые улавливались на Земле с расстоя-
ний в десятки миллионов километров.
В еще более далекий путь отправилась 1 ноября 1962 года советская
космическая ракета с автоматической станцией «Марс-1» на борту.
Основными задачами пуска автоматической станции «Марс-1» являются:
проведение длительных исследований космического пространства при
полете к планете Марс, установление межпланетной космической радио- 320
связи и фотографирование планеты Марс с последующей передачей полу-
ченных фотографий поверхности Марса на Землю по радиоканалам.
Наконец, появились оптические квантовые генераторы и усилители-
лазеры. Очень скоро выяснились и их мирные возможности. Например,
во Франции они нашли применение в глазной хирургии для прижигания
кровоизлияний в сетчатой оболочке глаза. Такая операция длится всего
несколько микросекунд вместо одной секунды без малого, как раньше.
Прежний срок являлся слишком большим, так как при этом нагрева-
лись и соседние, здоровые части сетчатки.
В оптических генераторах длины используемых электромагнитных
волн сократились с сантиметров до десятитысячных миллиметра, и «радио-
сигнал», предназначенный для усиления, засветился: он перешел из ра-
диодиапазона в область видимого света, сохранив, естественно, свою
электромагнитную природу.
СВЕТ И РАДИО
Для многих выражение «светящийся радиосигнал» удивительно и не-
понятно. А в сущности удивляться надо скорее тому, что мы до сих
пор не пользуемся повседневно световыми радиопередачами. Тем более,
заметим между прочим, что оптический телефон старше радио, хотя в
земных условиях и не может соревноваться с ним в дальнодействии и не
удобен для приема в условиях движения.
Со времен Максвелла любой старшеклассник знает, что знаменитая
череда различных излучений — сейчас сюда относятся гамма-, рентге-
новское, ультрафиолетовое, световое, инфракрасное и радио — разли-
чается лишь частотами колебаний или длинами волн. Природа же их
одинакова — это электромагнитные волны. Казалось бы, чего проще,
изменяя конструкцию радиопередатчиков, постепенно уменьшать длины
волн и привести их в область видимых радиосигналов? Однако ничего
не получалось. Никакими ухищрениями и никому добрых полстолетия
не удавалось создать радиостанцию, работающую на волнах порядка
400—750 миллимикронов—в диапазоне, доступном человеческому глазу.
Самая короткая волна, полученная при помощи электромагнитного
генератора, была чуть меньше миллиметра—миллиона миллимикронов.
А между тем природа, казалось бы, щедро обеспечила ученых сверх-
коротковолновыми радиогенераторами. Таковы атомы, точнее, атомы
светящихся веществ. По размерам и по мощности они миниатюрны. Зато
в смысле простоты конструкции это идеальные радиостанции: число дета-
лей в них сведено до недостижимого в технике минимума.
Чтобы понять, как посылает свои электромагнитные импульсы такое
миниатюрное устройство, надо вспомнить картину энергообмена в атоме,
нарисованную еще в начале века известными физиками Максом Планком
и Нильсом Бором. Чем-то эта картина напоминает стрельбу из пистолета.
Для того чтобы атом отдал энергию — «выстрелил», его надо вначале
«зарядить»: ввести в него энергию со стороны. Если пистолет стреляет
только целыми и обладающими одинаковой энергией пулями, то при-
мерно так же «стреляет» и атом. Как показали Планк и Бор, атом (как
и вообще всякая микросистема: молекула, атом, ион и так далее) испу-
скает и поглощает электромагнитную энергию не непрерывно, а скачко-
образно, очень маленькими порциями—квантами, или фотонами. Каждая
из этих порций совершенно точно отмерена и соответствует определен-
321 ной частоте колебаний или длине волны.
ПОГЛОЩЕНИЕ
СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
.----------------
5----------- -I ----•'"
ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
I
Га----пг----- |~
Ei-----------1--------•—
I
<Г е го >
ВАШИНГТОН. Профессор
Лоу, поднявшись в воздух для
наблюдения за военными дей-
ствиями, послал первую в ис-
тории аэронавтическую теле-
грамму с борта воздушного
шара президенту Линкольну,
в которой описал впечатления
от виденного. Лоу видел Землю
на 50 английских миль в попе-
речнике.
«МОСКОВСКИЕ ВЕДОМОС-
ТИ» 27 августа 1861 года.
Процесс энергообмена в атоме протекает так. Начнем с момента, когда
атом «не заряжен», пребывает, как говорят физики, в невозбужденном,
основном состоянии. Такой атом не может испускать энергию, — он мо-
жет ее лишь поглощать. Положим, что это и произошло: в атом попал
извне квант вполне определенной величины. (Как правило, атом погло-
щает лишь один квант, причем соответствующий строго определенной
частоте колебаний). Поглотив этот квант, атом в тот же миг скачкообразно
переходит в возбужденное состояние. Пистолет заряжен. Как же про-
исходит выстрел? Оказывается, есть два способа отдачи энергии воз-
бужденным атомом, сопровождающихся его переходом в основное (или в
некоторое промежуточное) состояние: спонтанно, то есть самопроизволь-
но, без вмешательства извне, и вынужденно, под влиянием облучения.
В обоих случаях из атома вылетает запасенный им ранее при возбужде-
нии квант энергии, но второй способ, как показал еще открывший его
Альберт Эйнштейн, эффективнее.
Замечательно, что квант, испущенный атомом в результате вынужден-
ного излучения, ничем не отличается от тех квантов, которые вызвали
его излучение. Существенно,— дальше мы узнаем, почему,— что эти
кванты совершенно одинаковы: имеют одинаковую частоту, поляриза-
цию и направление распространения. Излученный таким образом.квант
органически входит в вызвавшую его излучение волну и усиливает ее.
Второй способ часто называют индуцированным излучением. Открыт он
был давно — в 1917 году, однако долго оставался предметом чистой тео-
рии. Никому не приходило в голову, что от него может быть какой-ни-
будь прок. Неожиданно явление индуцированного излучения оказа-
лось дверью в новую область физики: оно легло в основу действия кван-
товых генераторов.
Однако об этом несколько позднее. Сперва лучше разобраться в том,
почему обычные светящиеся тела до последних лет не удавалось исполь-
зовать как генераторы световых радиоволн.
Прежде всего надо ясно представить себе, чем электромагнитные волны,
излучаемые радиостанцией, отличаются от электромагнитных волн, испу-
скаемых электрической лампой накаливания.
Конечно, они отличаются длиной волны, но не это самое существенное.
Радиостанция излучает чрезвычайно упорядоченные волны, которые
можно сравнить с гладкой морской зыбью — одна волна в точности похо-
жа на все остальные. Электрическая же лампочка излучает одновременно
всевозможные световые волны: ведь белый свет — это хаотическая смесь
всех цветов радуги, которым соответствуют световые волны разнообразных
длин. Их можно уподобить морю в центре циклона, где все бурлит и где
в вихре брызг невозможно различить отдельные волны.
Энергия, излучаемая лампой, распределена между всеми длинами
волн. Если же мы захотим получить от нее одноцветный свет, например,
отфильтровав его цветным стеклом, то яркость света окажется очень
малой — большая часть энергии затратится на нагревание фильтра.
Рассмотрим еще один пример. Возьмем величайший естественный све-
тильник нашей части мира — Солнце. Клокочущий котел космической
энергии, о невероятной мощности которого бессчетное число раз писа-
лось, отдает с одного квадратного сантиметра своей поверхности около
десяти киловатт излучения. Конечно, это не мало. Это очень высокая
плотность излучения. Но не следует забывать, что речь идет о хаотиче-
ском, разноволновом излучении. В отличие от радиостанции, отдающей 322
всю энергию на одной частоте, главная фабрика тепла нашей части мира
работает на множестве частот.
Чтобы не обременять читателя расчетом, заметим просто, что если
бы можно было выделить полоску шириной в 1 мегагерц в области
зеленого света, где Солнце излучает максимальную энергию, то обна-
ружилось бы, что каждый квадратный сантиметр его поверхности про-
изводит мощности всего-навсего... одну стотысячную ватта.
Насколько это мало, показывает сравнение солнечной поверхности
с искусственными передатчиками, работающими в телевизионном диапа-
зоне спектра радиоволн. Такие передатчики легко вырабатывают 10 тысяч
ватт в полосе гораздо более узкой, чем 1 мегагерц. Как источник радио-
волн, они мощнее Солнца во много миллиардов раз.
Белый свет, излучаемый любым тепловым источником, можно сравнить
с шумом. В акустике даже существует термин «белый шум», обозначаю-
щий шум, в котором беспорядочно смешаны все возможные звуки.
Принципиальная разница между световыми неупорядоченными вол-
нами и радиоволнами проявляется при попытках сконцентрировать
в возможно меньшую область пространства возможно большую электро-
магнитную энергию.
Лампа накаливания излучает свет во все стороны, и никакая оптиче-
ская система не может собрать его в одну точку. В лучшем случае в фо-
кусе линзы получится небольшое изображение накаленной нити. Даже
самые совершенные прожекторы дают заметно расходящийся луч, так
как источником в них является накаленная нить или электрическая
дуга, которая не может быть сделана очень малой.
Иное, если речь идет о радиоволнах.
Упорядоченные электромагнитные волны, излучаемые радиостан-
цией, легко поддаются управлению. Они могут быть сфокусированы
в пучки, расходимость которых определяется лишь размерами применяе-
мых антенн. Чем больше антенна — тем уже пучок.
Концентрируясь двояко — по направлению в пространстве и по за-
данной частоте, радиоволны могут дать такие высокие плотности электро-
магнитной энергии на одной волне, каких не бывает даже в недрах звезд.
Вот почему ученые так упорно искали новых возможностей энергетики
именно в радиодиапазоне.
БЫЛО ЛИ ПРОРОЧЕСТВО?
Мне вспоминается один забавный эпизод в архангельском порту.
Катерок отвозил нас с берега на пароход, стоявший довольно да-
леко в море. Один из пассажиров махал рукой провожавшей его жен-
щине и оба молча улыбались: говорить прощальные слова было
явно бесполезно — их заглушил бы шум. Вдруг — это поняли все по
изменившемуся виду женщины — она о чем-то вспомнила. Она закрича-
ла, замахала рукой, пытаясь что-то объяснить. Увы, мы были слишком
далеко, и наш катерок, рокоча мотором, продолжал увеличивать расстоя-
ние. И тут случилось нечто, всех нас ужасно развеселившее. Неожиданно
на берегу наступила тишина: там преобладала молодежь, народ созна-
тельный, видимо, догадались, что дело важное, и замолчали. Потом
раздалось мощное скандирование хора:
— Клю-чи-от-квар-ти-ры-у-На-за-ро-вых! Клю-чи-от-квар-ти-ры-у-На-
за-ро-вых...
Мужчина понял и радостно закивал головой.
ТЕПЛОВОЙ ДИССОНАНС
РАДИОВОЛНОВОЙ РЕЗОНАНС
323
ЕСТЬ ЛИ ВОДА НА
ЛУНЕ?
Согласно космогонической
теории О. Ю. Шмидта,
наш спутник образовался
путем накопления твер-
дых космических частиц
при температуре всего в
несколько сот градусов
выше абсолютного нуля.
Если это так, то первона-
чально в общей массе
лунного вещества должно
было быть равномерно рас-
пределено около 11300 000
млрд, т воды. Впоследст-
вии разогревание недр
Луны, вызванное ядерны-
ми процессами, «высуши-
ло» ее ядро. Высвобож-
дающаяся вода должна
была постепенно подни-
маться к поверхности.
Подобный ход рассужде-
ний заставляет многих
советских и зарубежных
ученых предположить, что
наружная кора Луны
содержит много воды,
скажем, в виде подповерх-
ностных ледников. Не ис-
ключено, что передвиже-
ние воды под поверх-
ностью Луны сыграло
какую-то роль в формиро-
вании ее рельефа. Напри-
мер, лунные «купола»,
происхождение которых
пока еще не объяснено,
очень напоминают часто
встречающиеся в Сибири
и Северной Америке гид-
ролакколиты — бугры,
появляющиеся из-за обра-
зования подземных нале-
дей.
Я вспомнил этот случай в связи с рассказом о квантовых усилителях.
Чем-то эпизод в архангельском порту напоминает замену хаотически-
светового переноса энергии радиоволновым переносом. Любопытны две
ступени этого перехода: шум толпы выключается, затем толпа включается
вновь, но уже единым хором. Мощность одиночного сигнала резко воз-
растает, а действие помех исчезает. Чем не намек на теоретическую воз-
можность перейти от светового, неупорядоченного способа передачи на
расстояние электромагнитной лучевой энергии к упорядоченному радио-
волновому способу! Только возможно ли это практически?
Выступая на Всесоюзном совещании научных работников в Кремле,
академик Л. А. Арцимович, в частности, сказал:
— Уже на рубеже нашего столетия стало ясно, что каждый атом пред-
ставляет собой малюсенькую радиостанцию, весь механизм которой
спрятан в его внешней оболочке. Однако в течение долгого времени
никому не приходило в голову, что можно использовать это свойство
атомов, заставляя их колебаться вместе, в одном и том же ритме, и посы-
лать согласованный поток излучений. Такая идея появилась недавно...
Вернемся на минуту снова к роману А. Н. Толстого. Можно ли серьез-
но видеть в фантастическом изобретении инженера Гарина пророческую
мысль? Нет, нельзя, конечно. Если перевести на физический язык идею,
лежащую в основе произведения Толстого, то это идея концентрации бес-
порядочной тепловой энергии раскаленных атомов; она бесперспективна.
А та идея, которая заложена в современных квантовых генераторах
и усилителях, основана совсем на другом физическом явлении: на ре-
зонансе, на индуцированном — не тепловом — излучении.
Она не имеет ничего общего с идеей «гиперболоида инженера Гарина».
НЕМНОЖКО ИСТОРИИ
История привлекает авторов, а многим нравится начинать ее с мифо-
логической или поэтической предыстории (не от древней ли привычки
возводить родословную героев к богам?). И. Г. Эренбург, например,
недавно увидел в следующих стихах Андрея Белого, написан-
ных в 1918 году, предсказание изобретения атомной бомбы:
Мир рвался в опытах Кюри
Атбмной лопнувшею бомбой
На электронные струи
Невоплощенной гекатомбой.
Однако мы не будем искать поэтическую аналогию квантовым генера-
торам. Не потому, что ее нет, а потому, наоборот, что при желании подоб-
ных аналогий можно отыскать немало. Из бездны литературных вариа-
ций, рассматриваемых ретроспективно, не трудно извлечь сколько угодно
таких, где будет налицо случайное внешнее сходство. Роман Толстого
хорошо это иллюстрирует так же, как и неудачный пример Эренбурга
(А. Белый увидел в опытах Кюри то самое, что видели в них все его обра-
зованные современники: атом, оказавшийся вдруг не простейшим образо-
ванием, а испускающим «электронные струи», то есть бомбой, начиненной
энергией; ничего общего с военной атомной бомбой здесь, конечно, нет).
Оставим в стороне предысторию, но к истории обратимся, тем более,
что в ней есть чем особенно гордиться советским людям.
Как же физикам удалось в конце концов решить полувековую задачу —
построить генератор «бесшумного» света? Каким воздействием на атомы 324
они заставили их испускать световые кванты, одинаковые по частоте»
и, как мы сейчас увидим, по направлению (что очень важно для кон*
центрации и передачи больших количеств энергии)?
Проблемой № 1 на этом пути была проблема создания такой материаль-
ной среды — твердой, жидкой или газообразной, чтобы возбужденные
атомы в ней количественно преобладали над невозбужденными. Почему?
Да потому, что только возбужденные способны излучать энергию. Невоз-
бужденные же атомы, которые, как мы видели, способны лишь погло-
щать энергию, являются, по меткому выражению советского физика
Н. Г. Басова, «нахлебниками».
От них надо избавиться, но как? Дело это совсем не легкое. Ведь каждое
вещество состоит из возбужденных и невозбужденных атомов, и хотя число
первых возрастает с нагреванием, но сколько бы мы ни поднимали тем-
пературу вещества, количество «нахлебников» всегда будет больше коли-
чества «рабочих», возбужденных атомов. Поэтому в обычных условиях
все тела поглощают кванты, падающие на них извне. Если же тело не
облучается, то накопленные им кванты под влиянием спонтанного излу-
чения «высвечиваются» наружу и переходят в тепло.
Надо было как-то перехитрить природу: создать искусственно такую
«активную среду», чтобы большинство ее атомов или молекул могло быть
возбуждено.
Одно из первых предложений в этом направлении предусматривало
создание активной среды в газах. «Почему бы, — задали себе вопрос
физики,— не рассортировать газовые молекулы на две группы, пропустив
их через электромагнитную линзу? Она соберет возбужденные моле-
кулы в узкий пучок, а невозбужденные отклонит в сторону».
Потом появились предложения и в отношении твердой среды. О них мы,
однако, расскажем дальше, пока же заметим, что проблема № 1, при всей
ее сложности, получила свое решение причем не только принципиаль-
ное, но и чисто практическое.
Становилась на очередь проблема № 2: как использовать активную
среду, как ее заставить с максимальной быстротой начать излучение?
Речь шла о фантастической возможности размножать кванты.
Вот тут-то и была извлечена на свет божий полузабытая, описанная
мимоходом при исследовании другого явления, идея Эйнштейна о суще-
ствовании индуцированного излучения.
Уже в 1951 году три советских физика — В. А. Фабрикант, М. М. Ву-
дынский и Ф. А. Бутаева изложили в авторской заявке краткую теорию
усиления света и радиоволн путем создания активной среды и получения
индуцированного излучения. Условия, необходимые для прямого наблю-
дения такого излучения, Фабрикант сформулировал еще раньше, в 1940—
1941 годах, в бытность свою учеником С. И. Вавилова. Но начавшаяся
война прервала исследования и задержала создание квантового гене-
ратора. Это предложение прошло мимо внимания ученых.
В 1952 году одновременно в СССР (Н. Г. Басов и А. М. Прохоров)
и в Америке (Ч. Таунс, Дж. Гордон, X. Цайгер и отдельно от них Дж.
Вебер из Мерилендского университета) независимо был предложен прин-
цип генерации и усиления электромагнитного излучения в квантовых
системах, принцип, основанный на создании активной среды и индуциро-
ванном излучении.
В 1957—1958 годах советские ученые Н. Г. Басов, Б. М. Вул,
325 Ю. М. Попов и их американские коллеги Ч. Таунс и А. Шавлов неза-
0
висимо друг от друга разработали принципы конструирования кванто-
вых генераторов и усилителей в диапазоне видимого света.
В 1959 году профессора (ныне члены-корреспонденты АН СССР)
Николай Геннадиевич Басов и Александр Михайлович Прохоров были
удостоены Ленинской премии за разработку нового принципа генерации
и усиления радиоволн (создание молекулярных генераторов и усили-
телей). В1960 году советские исследователи В. К. Аблеков, М. Е. Лесин и
И. Л. Фабелинский, используя электрический разряд в смеси паров рту-
ти и цинка, получили десятикратное усиление проходящего света.
С 1955 года развитие радиофизики пошло семимильными шагами, и
квантовые приборы стали ставить рекорды во многих областях науки
и техники. В частности, был предложен метод, по которому можно по-
строить часы небывалой точности: за десятки тысяч лет непрерывного
хода они будут отставать или спешить менее чем на секунду.
Чтобы закончить краткую хронологию важнейших событий в создании
нового раздела физики — квантовой радиофизики, упомянем еще о неко-
торых зарубежных достижениях.
В 1960 году Т. Майман построил первый импульсный генератор опти-
ческого диапазона. В 1961 году американский физик Али Джаван, работа-
ющий в компании «Белл», совместно с В. Беннетом и Л. Хэрриотом
построили мазер, вырабатывающий поток невидимых инфракрасных лучей
с длиной волны около микрона. Отличительной и очень важной особен-
ностью последней работы является то^ что эта установка, в отличие от
генераторов Маймана, действует не импульсно, а непрерывно.
В 1962 году американская фирма «Дженерал электрик» разработала
импульсный лазер большой мощности для оптических радиолокаторов.
Новый мазер имеет частоту 10 импульсов в секунду и обладает много
большей мощностью, чем мазер непрерывного действия.
Создание этого генератора позволяет надеяться на скорое появление
установки для резания металлов, в том числе и самых жаростойких.
В мае этого же года в американской печати появилось сообщение о том,
что сотрудники лаборатории электроники Массачузетского технологи-
ческого института послали на Луну пучки световых волн и зарегистри-
ровали их отраженные сигналы на Земле.
Используя оптический квантовый генератор, они направили на неосве-
щенную часть лунного диска тринадцать коротких вспышек 326
красного света с интервалами в одну минуту. Отраженный от Луны свет
был принят с помощью системы телескопов. Эти очень слабые отраженные
сигналы были зарегистрированы электронными приборами.
Для прохождения света до Луны и обратно потребовалось 2,5 секунды.
Вспышки состояли из поляризованного направленного красного света.
По сообщению американской печати, каждая вспышка содержала
200 миллиардов триллионов фотонов. Из этого количества только
12 фотонов попадали на Земле в объектив телескопа.
Количество конструкций квантовых генераторов все множится, но прин-
цип их работы в основном не изменяется. Описать его можно на примере
рубинового генератора Т. Маймана.
ВЕЛИКИЙ РАЗМНОЖИТЕЛЬ КВАНТОВ
Схема этого оптического квантового генератора изображена на рисунке.
Сердце прибора—рубиновый стерженек. О нем следует сказать подробнее.
Искусственный рубин, который здесь применяется, представляет собой
окись алюминия (корунд). Сам по себе корунд прозрачен. Столь характер-
ный для рубина красный цвет обусловливается атомами хрома, которые
в небольшом количестве замещают атомы алюминия и сильно поглощают
зеленый свет. Торцы стерженька строго параллельны. Они очень тща-
НОВЫЕ НЕБЕСНЫЕ
ТЕЛА
В марте и апреле 1961 го-
да на Краковской обсер-
ватории польский астро-
ном К. Кордилевский сфо-
тографировал два слабых
облака» расположенных
на орбите Луны, на рас-
стоянии от нее в 60°. Эти
облака» состоящие, оче-
видно, из метеоритного
материала, оказались пы-
левыми спутниками Зем-
ли.
Возможность существова-
ния таких спутников бы-
ла предсказана еще в
1772 году французским
астрономом и математи-
ком Ж. Лагранжем. Он
доказал, что около пары
массивных тел есть пять
точек, в которых другие
тела будут находиться по
отношению к этой паре в
состоянии гравитационно-
го равновесия. Эти точки
получили название точек
Лагранжа и обозначаются
буквой L. В двух из них —
Ц и £5 — равновесие будет
устойчивым. Было показа-
но также» что если одно из
массивных тел вращается
вокруг другого» то точки
£4 и £5 лежат на его орби-
те впереди и позади его»
так что каждая из них
образует с двумя массив-
ными телами равносто-
ронний треугольник.
В солнечной системе су-
ществуют и другие подоб-
ные спутники. Еще в
1904 году около точки £4
системы Солнце — Юпи-
тер было замечено неболь-
шое небесное тело. В даль-
нейшем в точках £4 и £5
орбиты Юпитера было об-
наружено еще 15 тел. Эти
спутники состоят уже не
из метеорной пыли» а из
захваченных на орбиту
Юпитера астероидов.
тельно отполированы и посеребрены так, что образуют зеркальца, обра-
щенные друг к другу. Одно зеркальное покрытие полупрозрачно. Источ-
никами индуцированного излучения в.этом приборе являются атомы хро-
ма, возбуждаемые мощной вспышкой газоразрядной импульсной лампы,
дающей широкополосный, так называемый «подкачивающий» свет.
Процесс создания при помощи рубина остронаправленного и мощного
потока квантов напоминает цепную реакцию образования нейтронов в ура-
новых котлах. Под влиянием поглощенного зеленого света, обладающего
большей энергией, чем красный, все большее количество атомов хрома
приходит в возбужденное состояние. До некоторого момента рубиновый
кристалл будет при этом испускать лишь красное флуоресцентное све-
чение в сравнительно широком интервале спектра, причем свечение рас-
пространяется равномерно во все стороны. Это соответствует второму
и третьему положениям на рисунке: каскад постепенно возникает, но те
фотоны, которые излучаются не вдоль оси кристалла, уходят из него. Кван-
ты, отражающиеся от одной зеркальной стенки к другой, все время увели-
чиваются в числе: многократно отражаясь, каждый квант столь же много-
кратно проходит сквозь рой возбужденных атомов и вызывает цепную
реакцию индуцированного излучения новых таких же квантов.
При этом луч все время сужается, становясь все более мощным. Пучок
лучей, распространяющийся между зеркалами вдоль оси кристалла,
постепенно подавляет лучи, распространяющиеся в других направлениях.
Плотность энергии в нем повышается, потому что происходят обе концен-
трации, о которых мы говорили: концентрация по направлению в про-
странстве и концентрация по частоте колебаний.
Когда эта общая концентрация достигает некоторой критической степе-
ни и кристалл начинает генерировать свет, как радиостанция — радио-
волну, ослепительная рубиновая молния прокалывает пространство.
РУБИНОВАЯ МОЛНИЯ
Любое вновь открытое физическое явление немедленно вызывает
у исследователя вопрос: «Какой в нем прок для человека?» Какой же
прок науке, производству от квантовых генераторов?
Вот, например, часы фантастической точности, о которых мы упоми-
нали. Зачем они? Оказывается, они уже сегодня нужны для вождения
самолетов и кораблей, для точного измерения больших расстояний.
Завтра они понадобятся в межпланетной космонавтике, так как без них
невозможно обеспечить точное попадание космических кораблей на дру-
гие планеты. Они найдут применение также в науке, в частности для
проверки некоторых утверждений теории относительности.
Фокусировка когерентного (то есть имеющего одинаковую фазу) излу-
чения в малых объектах позволяет создать высокие концентрации энергии.
Новые источники света в миллионы раз превосходят яркость Солнца.
В конце концов эта яркость может быть преобразована в механическую
энергию. Еще в 1899 году наш соотечественник П. Н. Лебедев открыл
давление света. Оно обычно невероятно мало и может быть обнаружено
лишь очень тонкими лабораторными приборами. А вот рубиновая молния,
вырывающаяся из посеребренного торца мазера, способна создать бук-
вально фантастическое давление— порядка миллиона атмосфер. Распо-
лагая таким высоким световым давлением, ученые и инженеры смогут
осуществить ряд важных в научном и промышленном отношении процес-
сов: исследование свойств веществ в сильных электрических полях, 328
ускорение заряженных частиц, ускорение химических реакции, точную
обработку различных материалов. При помощи квантовых генераторов
и усилителей могут быть разрешены многие важные проблемы физи-
ки твердого тела, спектроскопии, биологии и медицины. Освоение
волн видимого диапазона поможет уже в близком будущем создать
необычайно высокоскоростные вычислительные машины. Существует
предложение использовать луч светового квантового генератора для «под-
правки» траекторий искусственных спутников Земли. Для этой цели луч
генератора посылается на летящий спутник. Световое давление луча
будет толкать спутник вверх и тем изменит направление его движения.
Пучок лучей, испускаемый лазером, расходится гораздо меньше,
чем свет любого другого источника. В опытах по передаче
сигналов на 40 километров эти лучи разошлись всего на 30 метров
в диаметре. Угол расходимости пучка радиоволн пропорционален
длине волны и обратно пропорционален размеру передающей антен-
ны. Это сразу показывает преимущество световых радиостанций
перед работающими на более длинных волнах. По подсчетам Басова,
I I
Так рождается рубиновая
молния. Вначале (А) атомы
в кристалле квантового ге-
нератора находятся в основ-
ном, невозбужденном состо-
янии (черные кружки). По-
том начинается каскад фо-
тонов, усиливающий световую
волну за счет индуцирован-
ного (вынужденного) испуска-
ния, Сперва (Б) подкачиваю-
щий свет переводит боль-
шинство атомов в возбуж-
денное состояние (светлые
кружки). Каскад начинается,
когда один из возбужденных
атомов спонтанно (самопро-
извольно) испускает фотон
параллельно оси кристалла
(В). Фотоны, излученные в
других направлениях, уходят
из кристалла. Этот же фо-
тон вынуждает другой атом
к испусканию второго фото-
на. процесс этот продол-
жается (Г и Д), пока фотоны
отражаются взад и вперед
между частично посеребрен-
ными торцевыми поверхнос-
тями кристалла. Когда уси-
ление достигает достаточно
высокого значения, часть лу-
ча выходит наружу из кри-
сталла (Е),
Е
чтобы осветить с Земли на Луне площадку в один квадратный километр
в оптическом диапазоне волн, понадобится прожектор диаметром всего
в 20—30 сантиметров. В сантиметровом диапазоне радиоволн для этого
потребуется антенна диаметром более километра.
Отсюда вывод, что для дальней радиосвязи особенно выгодно пользо-
ваться лазерами. Высчитано, что при помощи существующих уже сегодня
квантовых генераторов и усилителей в диапазоне световых волн возможно
осуществление радиосвязи на расстояние в несколько световых лет, то
есть равное расстоянию до ближайших звезд.
В печати появились сообщения, что именно этим путем мы скоро смо-
жем ответить на вопрос: «Есть ли там кто-нибудь? Живут ли в глу-
бинах космоса разумные существа, способные принять наши сигналы и
как-то на них ответить?» Это сказано в увлечении: сигнал не может
быть замечен на фоне звезды, ее шумового излучения. Но вот если бы
сигнал посылали с корабля, не излучающего шума, тогда с утвержде-
нием, приведенным выше, можно согласиться.
Когда-то люди пользовались оптическим телеграфом. На больших
расстояниях одна от другой стояли мачты, на которых то вспыхивали,
то угасали по законам специального кода световые сигналы. Мы упоми-
нали также об оптическом телефоне. Сейчас даже и имена изобрета-
телей этих устройств забыты. И вдруг, как часто бывает в науке, старая
идея возрождается на новый лад. С создания оптических квантовых
генераторов началось радиотехническое освоение нового диапазона крат-
чайших электромагнитных волн. Осуществление радиосвязи в таком
диапазоне позволяет передавать чрезвычайно большой объем инфор-
мации: принципиально один передатчик световых волн может вести
одновременную передачу десятка тысяч телевизионных программ. Вместе
с тем благодаря уменьшению расходимости пучка радиоволн и исполь-
зованию направленности радиосвязи новый способ посылки сигналов
позволяет очень сильно повысить дальность радиопередачи.
Когда был изобретен и впервые применен в войне против гитлеровской
Германии радар, английские солдаты говорили с уважением о новом
сооружении: «Он все может, разве что яичницы не сделает». О лазерах
так не скажешь: они способны «зажарить яичницу». Они могут также,
по данным американских исследователей, уже сегодня раскалить за 5 де-
сятитысячных секунды алмазную мишень до 8000 градусов.
Не в этом, однако, главное. О квантовых генераторах и усилителях
можно сказать, что область их применения почти не ограничена. Это одно
из самых многообещающих открытий, сделанных в последние годы.
Будем верить, что новые лучи станут подлинными лучами жизни.
Стремительное развитие естественнонаучных знаний за последнее
столетие решающим образом обусловлено параллельным, столь же стре-
мительным, развитием техники физических измерений. Измерения, на-
правленные на то, чтоб разгадать явления природы, ведут к познанию
закономерностей и завершаются формулировкой общих законов, кото-
рые на первых порах имеют характер гипотез. Гипотезы или теории, полу-
ченные таким путем, подвергаются затем критической проверке в после-
дующих экспериментах.
Результаты измерений, которые делаются в процессе подобных экспе-
риментов, могут вести к подтверждению или опровержению построенной
теории. В других случаях единственный результат полученных данных
сводится к изменениям в существующих теориях.
Поразительным примером такого постоянного плодотворного взаим-
ного влияния теории и эксперимента, или, точнее, теории и измерений,
является развитие атомной физики. Тщательное и все время совершен-
ствуемое измерение длин волн огромного числа спектральных линий
самых разных атомов позволило открыть закономерности, приведшие
постепенно к пониманию строения атома, тому пониманию, которое
нашло совершенное выражение в формализме современной квантовой
теории.
Гораздо менее удовлетворительно обстоит дело в области ядер ной физи-
ки, где мы, по-видимому, до сих пор еще далеки от понимания лежащих
в основе сил и в особенности от создания общей теории строения ядра.
Однако новые средства измерения и особенно применение специальных
ускорителей, которые позволяют получать ядерные частицы с очень высо-
кой энергией, и в этой области привели к большим успехам. В других
областях, как, например, в общей теории относительности, опыт все еще
не дает возможности провести действительно удовлетворительную про-
верку теории.
Таким образом, темп развития, наблюдаемого во всех областях естествен-
ных наук, решительнейшим образом зависит от развития техники изме-
рения, которое само определяется непрерывным изобретением все новых
способов измерения.
В последнее время открыто новое явление, так называемое «ядерное
резонансное поглощение без отдачи», или сокращенно RK.
Независимо от общего фундаментального значения этого открытия,
оно позволяет также сделать существенный шаг вперед в определенной
области измерительной техники физического эксперимента и провести
такие измерения, которые еще несколько лет назад были невозможны.
Описание основ этого явления и возможностей его использования соста-
вит содержание этой статьи.
Тот факт, что в течение всего лишь нескольких лет после открытия
этого явления уже состоялись два международных конгресса и в печати
появилось несколько сот научных работ, посвященных ему, свидетель-
ствует об огромном значении RK для многих областей эксперименталь-
ного естествознания. Большое достоинство нового явления еще и то, что
для проведения измерений, связанных с ядерным резонансным погло-
щением без отдачи, требуется аппаратура гораздо более дешевая, чем
то оборудование, которое обычно применяется в наши дни для экспери-
ментальных исследований в физике. Таким образом, исследования в этой
новой области могут проводиться и в небольших лабораториях, не облада-
331 ющих широкими финансовыми возможностями.
Рудольф Л. МЕССБАУЭР
Эффект RK
и его
значение
для точных
измерений
Явление ядериого резонансного
поглощения без отдачи (по-не-
мецки Rilckstossfrele Kernreso-
nanzabsorption) называется вез-
де «эффектом Мбссбауэра». Что-
бы не употреблять этого терми-
на и в то же время но повторять
каждый раз столь длинное назва-
ние, автор прибегает к сокраще-
нию «RK» по первым буквам не-
мецкого названия.
I Формализм квантовой теории. Си-
стема символов и формул, при-
меняемая для изложения теории*
ИЗЛУЧЕНИЕ
д----------
РЕЗОНАНСНОЕ
ПОГЛОЩЕНИЕ
---------А
Резонансная флуоресценция. Флу-
оресценция —- кратковременное
свечение тела, вызванное предва-
рительным облучением его све-
том. Она называется резонанс-
ной, если поглощаемый и излу-
чаемый свет имеет одну и ту же
частоту.
Ъ— постоянная величина, приме-
няемая главным образом в оптике
и атомной физике. Она равна дру-
гой величине — постоянной Планка
h — 6,62 • 10 эрг.сек., делен-
ной на 2 тс.
Величина h служит коэффициентом
пропорциональности в основном
уравнении квантовой механики
Е — hv, где * —частота колеба-
ний в секунду, Е — энергия, ко-
торую несет в себе квант.
Кстати, это уравнение показыва-
ет, что один и тот же квант мож-
но характеризовать как величи-
ной энергии Е, так и частотой v.
Мёссбауэр это широко применяет.
Если пользоваться символом F1,
то выражение для энергии кванта
принимает вид Е—
где 2tcv—- так называемая кру-
ЯВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ РЕЗОНАНСНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ
RK имеет аналогию в оптике в известном явлении резонансной
флуоресценции. Поэтому, прежде чем перейти к нашему предмету, мы
рассмотрим подробнее это явление. Рисунок показывает нам принцип
оптической резонансной флуоресценции. При испускании света каким-
либо источником его атомы переходят из возбужденного состояния А
в основное состояние G. Этот переход сопровождается излучением
спектральной линии определенной частоты ю0. Согласно квантово-
механической картине, в процессе перехода из А в G происходит
испускание светового кванта с частотой о>о.
Если теперь испущенный свет (испущенный квант) падает на атом
того же рода, то в принципе можно представить себе обратный процесс,
то есть, что невозбужденный атом поглощает свет, переходя из основ-
ного состояния G в возбужденное состояние А. Процесс этот, в котором
световой квант «улавливается» атомом, называется поглощением. Точнее
говоря, процесс, в котором оба участвующие атома — испускающий
свет и поглощающий его — идентичны, а испущенный и поглощенный
кванты имеют одну и ту же частоту, называется резонансным поглоще-
нием. Излучение и резонансное поглощение являются, таким образом,
взаимно обратными процессами.
Атом, возбужденный в результате разонансного поглощения кванта,
по истечении некоторого среднего времени — времени жизни т этого воз-
бужденного состояния — возвращается в основное состояние. При этом
снова испускается квант с частотой а>0. Спектральные линии, которые появ-
ляются в результате таких переходов, нестрого монохроматичны, то есть
не имеют точной частоты и>0, а обладают, напротив, определенной шири-
ной линии Дю, то есть обнаруживают распределение частот вблизи сред-
ней величины и)0.
Соотношение неопределенности Гейзенберга
n=h[l]
дает нам связь между временем жизни т возбужденного состояния
и наименьшей шириной Дсо = Г спектральной линии. Символом Г обозна-
чается так называемая естественная ширина линии.
Таким образом, чем продолжительнее время жизни данного состояния,
тем меньше естественная ширина линии, то есть тем линия точнее. Однако
во многих случаях наблюдаемая ширина значительно превышает тео-
ретическую минимальную ширину линии Г. Наиболее частой причиной
наблюдаемого расширения линии является эффект Доплера. Благодаря
этому эффекту, если источник волн движется по направлению к наблю-
дателю, то он отмечает частоту более высокую, чем та, которая регистри-
руется наблюдателем, если источник находится в состоянии покоя по
отношению к нему. Напротив, если источник удаляется, наблюдаемая
частота уменьшается. Поскольку же разные атомы, скажем, какого-либо
газа, излучающего свет, в результате теплового движения движутся
и по направлению к наблюдателю и удаляясь от него, излучаемый ими
свет оказывается сдвинутым частично в сторону более высокой, а частич-
но в сторону более низкой частоты, то есть наблюдается расширение
линии излучения.
На следующей странице изображена схема опыта, в котором наблю-
дается оптическая резонансная флуоресценция. Источник испускает
световые кванты с частотой w %); при этом возбужденные атомы источ- 332
ника переходят из состояния А в состояние G (сравните с рисунком на
предыдущей странице). Поглотитель представляет собой объем, запол-
ненный газом, содержащим атомы того же сорта, что атомы источника.
Далее, когда свет, испускаемый источником, падает на атомы поглоти-
теля, происходит резонансное возбуждение, то есть часть атомов погло-
тителя проделывает переход G->A (см. первый рисунок). Затем
атомы снова возвращаются в основное состояние, испуская при этом
так называемый флуоресцентный свет той же неизменной частоты ш.
В этом резонансном опыте мы можем произвести два различных наблю-
дения. Так, можно наблюдать флуоресцентное излучение, то есть свет
с частотой <и, рассеянный поглотителем. Это мы можем сделать, напри-
мер, с помощью детектора D1, поставленного вне первичного светового
потока. Другая возможность состоит в наблюдении проходящего света.
При этом с помощью детектора Dt измеряется ослабление проходящего
насквозь первичного потока вследствие резонансного поглощения, кото-
рое испытывает это излучение. В этом случае измеряется не флуоресцент-
ное излучение, а поглощение первичного излучения, и речь, следова-
тельно, идет о явлении поглощения.
Таким образом, явления резонансной флуоресценции, или, соответ-
ственно, резонансного поглощения связаны в принципе с одним и тем же
явлением резонансного возбуждения энергетических уровней. Причем
термином «флуоресценция» пользуются постольку, поскольку нас интере-
сует следующая за резонансным возбуждением вторичная эмиссия света
(флуоресцентное свечение), в то время как термин «поглощение» остает-
ся для определения прямого процесса возбуждения.
ЯДЕРНОЕ РЕЗОНАНСНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
Оптические спектральные линии атомов отвечают переходам между раз-
личными энергетическими уровнями атома. Точно так же атомные ядра на-
ряду со стабильным — основным — состоянием могут находиться в воз-
бужденных энергетических состояниях. При переходах из одного в другое
может испускаться электромагнитное излучение—так называемое гамма-
излучение. Испускаемые в ядерных переходах гамма-кванты отличаются от
квантов, испускаемых в оптических переходах, то есть световых, лишь
тем, что они обладают гораздо более высокими частотами.
Еще в 1929 году Вернер Кун (швейцарец, с 1927 года работавший
в Германии.— Ред.) указал, что в полной аналогии оптическому резонан-
сному поглощению света должно существовать явление ядерного резо-
нансного поглощения гамма-излучения. Явление ядерного резонансного
поглощения точно так же описывается схемами на предыдущих рисун-
ках. Вместо оптического источника света мы здесь имеем дело с радио-
активным источником излучения. Поглотитель (рассеиватель) опять-таки
должен содержать ядра того же рода, что и ядра, распадающиеся в источ-’
нике. Радиоактивное ядро в источнике может перейти из возбужденного
состояния А в основное G. Испускаемый при этом гамма-квант должен
был бы в свою очередь вызвать в ядре поглотителя обратный процесс
резонансного возбуждения G->A. Однако, несмотря на такую полную
аналогию между ядерным и оптическим резонансным поглощением
и несмотря на то, что резонансная флуоресценция в оптике была пре-
красно изучена уже в начале нашего столетия, лишь в 1951 году
П. Б. Мун в Англии впервые сумел в своем гениальном эксперименте
333 установить существование явления ядерного резонансного поглощения.
ПОГЛОТИТЕЛЬ
ДЕТЕКТОР
D«
(Радиоактивный гамма-распад. Са-
мопроизвольный процесс испус-
кания гамма-квантов ядрами ра-
диоактивных элементов.
ЭНЕРГИЯ ЭНЕРГИЯ ГАММА-КВАНТА
ОТДАЧИ ЯДРА Е-ДЕ
ЛЕ
I линия
; ИСПУСКАНИЯ ЛИМ4Я ПОГЛОЩЕНИЯ
Причины, по которым наблюдение ядерного резонансного поглощения
оказалось возможным лишь настолько позже наблюдения соответствую-
щего оптического явления,— в энергетических различиях между гамма-
квантами ядерных переходов и световыми квантами оптических
переходов.
Рассмотрим для простоты сначала ядерный переход в свободном покоя-
щемся ядре. Испускаемый при переходе A-+G гамма-квант сообщает
испускающему ядру некоторый импульс отдачи, а следовательно, и неко-
торую кинетическую энергию. Освобождающаяся в ядерном переходе
Л->0 энергия Ео не уносится, таким образом, целиком испускаемым кран-
том, но небольшая ее часть &Е воспринимается в качестве энергии отдачи’
излучающим ядром (см- верхний рисунок). Гамма-квант претерпевает, так
сказать, потерю энергии на отдачу. Вследствие этого линия испускания
возникает не там, где она соответствует энергии перехода Ео, а сдвигается
в сторону меньших значений энергии на величину ДЕ. Линия поглоще-
ния сдвигается на ту же величину в сторону более высокой энергии (см.
второй рисунок). В самом деле, для того, чтобы происходило резонансное
поглощение, квант должен принести с собой, помимо энергии перехода Ео,
еще и дополнительную энергию ДЕ, которая перейдет к поглощающему
ядру в форме кинетической энергии отдачи (автор имеет в виду затрату
на механическое перемещение вперед поглощающего ядра; она равна
энергии отдачи испускающего ядра.—Ред.). Характерная величина сдвига
линий ДЕ лежит в пределах от 10’* до 10х2 электроновольт, то есть она
очень мала по отношению к энергии самих гамма-квантов, достигающих
часто величины порядка миллиарда электроновольт.
Ширина гамма-линии по большей части значительно больше естест-
венной ширины линии, определяемой временем жизни ядерного состоя-
ния, причем в качестве важнейшего механизма расширения следует
прежде всего назвать тепловое расширение, обусловленное тепловым
движением ядер в источнике и в поглотителе.
Сдвиги линий ДЕ, как правило, значительны по сравнению с шири-
ной линий. В результате энергия испущенного кванта по большей части
слишком мала и не в состоянии вызвать обратный процесс резонансного
поглощения. Этот процесс имеет место лишь в очень редких случаях
и потому измерению не поддается. Именно большая потеря энергии гамма-
квантом, связанная с отдачей, и является, таким образом, причиной столь
долгих и безуспешных поисков ядерного резонансного поглощения.
В противоположность этому в оптическом резонансном поглощении
мы имеем совершенно иные условия, поскольку здесь благодаря значитель-
но меньшим величинам энергии световых квантов потери энергии на
отдачу очень малы по сравнению с шириной линий. Поэтому линии
испускания и поглощения перекрываются идеально, и оптическое резо-
нансное поглощение, по крайней мере в принципе, поддается измерению.
После того как в 1951 году П. Б. Мун впервые получил доказательство
существования ядерного резонансного поглощения, был разработан ряд
методов, позволяющих в наиболее благоприятных случаях наблюдать
ядерное резонансное поглощение. Во всех этих методах потери энергии
на отдачу при гамма-испускании или поглощении тем или иным способом
компенсировались при помощи эффекта Доплера. Тот способ, который
в дальнейшем мы будем называть методом ядерного резонансного погло-
щения без отдачи (RK), кардинально отличается от таких методов. В этом
способе потеря на отдачу с самого начала предотвращается. 334
МЕТОД ЯДЕРНОГО РЕЗОНАНСНОГО
ПОГЛОЩЕНИЯ БЕЗ ОТДАЧИ (RK)
Основной принцип нового метода можно проиллюстрировать примером из
баллистики.
Когда снаряд выстреливается из орудия, оно испытывает отдачу, то
есть ему передается определенная энергия. Эта энергия отдачи состав-
ляет во всех практических случаях очень большую часть кинетической
энергии снаряда. Потеря энергии может быть значительно уменьшена,
если орудие укреплено на подставке, обладающей большой массой.
Аналогичным образом оказалось бы возможным снизить энергию
отдачи, которую получает отдельное излучающее ядро при испускании
гамма-кванта, если бы это ядро можно было связать с какой-либо боль-
шой массой. Хотя непосредственная жесткая связь ядра с такой массой
невозможна, можно, однако, осуществить динамическую связь ядра
с другими ядрами, «встроив» его в кристалл. Существенная особенность
метода ЯКи заключается в том, что ядра источника и поглотителя свя-
заны в кристаллах (см. рисунки). В таких обстоятельствах и при усло-
виях, которые будут подробно описаны ниже, можно достигнуть того,
что при испускании отдельного гамма-кванта в качестве тела, испыты-
вающего отдачу, выступает уже не отдельное ядро, а целиком весь кри-
сталл. А так как масса всего кристалла неизмеримо больше массы отдель-
ного ядра, то при таких процессах практически не происходит потери
энергии на отдачу. Это позволяет назвать новый метод методом «без
отдачи».
Каковы те условия, при которых выполнимо наблюдение эффекта RK?
Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно дать более подробную картину
кристалла, в котором связаны испускающие и поглощающие ядра или
атомы. В упрощенной схеме мы можем рассматривать кристалл как регу-
лярное расположение атомов (или ядер). Отдельные атомы колеблются
около своих положений равновесия, то есть около своих мест в решетке.
Эти колебания могут происходить с весьма различными частотами, при-
чем распределение этих частот, называемое колебательным спектром
кристалла, определяется способом и прочностью связи атомов в кри-
сталле. Изменение температуры вызывает изменение амплитуд этих коле-
баний внутри кристалла.
В квантовомеханической схеме внутренние колебания кристалла заме-
няются системой осцилляторов. Энергии этих осцилляторов кванто-
ваны; например, энергия осциллятора с частотой w может принимать
значения только hw, 2hw, 3hco и так далее, где h — постоянная Планка.
Энергия отдачи, возникающая при испускании или поглощении кванта
ядром, связанным в кристалле, воспринимается кристаллом в основном
в форме внутренней энергии. Она приводит к изменению внутренних коле-
бательных состояний кристалла, или, другими словами, вызывает изме-
нения степеней возбуждения отдельных осцилляторов. Они переходят
в процессе эмиссии из энергетических состояний, имевших место до испу-
скания гамма-кванта, в другие состояния. Таким образом, ядерные
переходы в случае связанных ядер сопровождаются, как правило, одно-
временными квантовыми переходами осцилляторов кристалла. Так,
например, может быть излучен гамма-квант, и при этом один из осцилля-
торов кристалла перейдет в другое (соседнее) энергетическое состояние.
Точно так же процесс гамма-испускания может сопровождаться одновре-
335 менными переходами двух осцилляторов кристалла.
I Осциллятор. Система, соваршаю-
| щая колебания.
Существует, однако, и принципиальная возможность гамма-перехода,
при котором ни один из осцилляторов кристалла не изменит своего состоя-
ния возбуждения. Именно в этом случае энергия на кристалл не пере-
носится — излучение происходит без отдачи.
Согласно законам квантовой механики, в каждом отдельном случае
процесса гамма-испускания связанного ядра нельзя с точностью пред-
сказать, произойдут ли одновременные переходы осцилляторов в кри-
сталле и каковы они будут. Теоретические предсказания принципиально
ограничиваются указанием вероятностей различных переходов осцил-
ляторов, которые могут сопровождать отдельные гамма-переходы.
Поставленный выше вопрос об условиях, при которых можно наблю-
дать появление RK, сводится, таким образом, к вопросу о том, при ка-
ких обстоятельствах возможна высокая вероятность испускания гамма-
квантов без одновременных энергетических переходов осцилляторов
кристалла. Чтобы изучить эту задачу, рассмотрим чрезвычайно упро-
щенную модель кристалла— так называемую модель Эйнштейна, в кото-
рой все ядра кристалла колеблются с одинаковой частотой шЕ .
Эйнштейновский осциллятор обладает квантованными энергетиче-
скими уровнями, то есть его энергия не может измениться любым обра-
зом, но лишь порциями в h<uE. Если в случае свободного несвязанного
ядра энергия отдачи ДЕ достаточно велика по сравнению с ЙюБ, то про-
цесс испускания гамма-кванта будет сопровождаться одновременным
возбуждением многих осцилляторов, так как даже и в случае ядра, связан-
ного в кристалле, последнему передается в форме энергии отдачи в среднем
величина ДЕ, что может быть строго доказано. Если же в случае свобод-
ного ядра энергия отдачи ДЕ мала по сравнению с энергией перехода
ha> и осцилляторов кристалла, то они лишь очень редко смогут выполнить
переход в возбужденное состояние, и значительная часть процессов излу-
чения будет происходить без отдачи.
Эта простая схема может быть качественно перенесена и на случай реаль-
ных кристаллов. Вместо эйнштейновой частоты ш£ мы будем тогда иметь
предельную частоту колебательного спектра кристалла, которая в хоро-
шем приближении определяется так называемой температурой Дебая в.
Таким образом, важное условие появления RK состоит в том, что энергия
отдачи свободного ядра должна быть невелика — порядка (или меньше)
дебаевской температуры 0 кристалла, умноженной на постоянную
Больтцмана k:
ЛЕ = кв [2].
Это условие ограничивает область наблюдения RK сравнительно низ-
коэнергетическими ядерными переходами; верхний предел ее опреде-
ляется примерно энергией в 150 тысяч электроновольт.
Приведенная здесь схема изображает ту часть гамма-переходов, кото-
рые проходят без отдачи для двух характерных ядерных переходов,
именно для перехода в Fe57 с энергией 14,4 тысячи электроновольт и пере-
хода в Re187 с энергией в 134 тысячи электроновольт. В первом случае
перехода, очевидно, большая часть гамма-испускания происходит без
отдачи в широких температурных пределах, в то время как во втором
случае лишь небольшой процент процессов испускания протекает без
отдачи и только при низких температурах.
Появление RK ведет к значительным изменениям линий испуска-
ния и поглощения по сравнению с описанной выше схемой для 336
свободного ядра. На рисунке рядом приведено схематическое изображение
линии испускания связанного ядра, если одновременно выполнено
условие уравнения [2]. Аналогичная (зеркально-симметричная)
картина получается и для формы линии поглощения. Процессы, протека-
ющие без отдачи, дают острую линию в положении Ео, точно отвечающем
энергии возбуждения Ео; размытость этой линии вызвана только неточно-
стью возбужденного ядерного уровня (А), то есть является естественной
шириной линии Г. Таким образом, острая линия Ео имеет только есте-
ственную ширину. На нее накладывается спектр тех процессов испуска-
ния, в которых изменяется энергетическое состояние одного или многих
осцилляторов кристалла.
Линии испускания и поглощения без отдачи обладают в точности одной
и той же энергией и поэтому полностью совпадают, а следовательно,
приводят к высокой вероятности того, что испущенный квант испыта-
ет резонансное поглощение. Но как только каким-либо образом полный
резонанс обеих линий нарушается, должно исчезнуть и сильное резонан-
сное поглощение. Это можно наблюдать в действительности. На рисунке
изображена опытная установка автора, при помощи которой было впер-
вые получено непосредственное экспериментальное доказательство RK.
Основной элемент опытной установки составлял источник Q, который
можно было посредством вращающегося стола приводить в движение
по отношению к резонансному поглотителю А, причем для измерений
использовался только тот участок пути, на котором йсточник двигался
по направлению к наблюдателю или удалялся от него. Поглотитель со-
стоял из ядер того же рода, что и ядра, распадавшиеся в источнике.
С помощью детектора D измерялась интенсивность излучения, проходя-
щего через поглотитель. Таким образом, мы имеем здесь такую же схему
опыта, что и для эксперимента с оптическим поглощением (стр. 333).
На рисунке внизу приведены результаты этого эксперимента, причем за-
регистрированная в детекторе интенсивность излучения представлена как
функция скорости источника по отношению к поглотителю. При непо-
движном источнике (v=0) острые линии испускания и поглощения без
отдачи полностью совпадают, при этом достигается максимальное резо-
нансное поглощение и интенсивность проходящего через поглотитель
излучения минимальна. При движении источника по направлению к по-
глотителю с увеличением скорости благодаря эффекту Доплера линия
испускания сдвигается, резонанс нарушается, ядерное поглощение
уменьшается и интенсивность излучения, проходящего через поглоти-
тель, соответственно увеличивается. Ввиду чрезвычайной резкости линий
без отдачи для того, чтобы погасить резонансное поглощение, требова-
лись скорости порядка всего лишь нескольких сантиметров в секунду.
ЗНАЧЕНИЕ НОВОГО МЕТОДА
Достигаемая в RK возможность избежать потери энергии на
отдачу позволяет устранить основную причину теплового расши-
рения линий и дает возможность намного снизить наблюдаемую
ширину гамма-линий по сравнению с естественной шириной. Тем
самым физик-экспериментатор получил для своих исследований чрезвы-
чайно монохроматические гамма-лучи. В первом резонансном экспери-
менте, проведенном по новому методу и описанном в предшествующем
разделе, применялся переход в 1г1*1 с энергией 129 тысяч электроно-
337 вольт, причем естественная ширина линий достигла в среднем 5 х 10~*
ЛИНИЯ ИСПУСКАНИЯ ЯДРА
СВЯЗАННОГО В КРИСТАЛЛЕ
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ
ИНТЕНСИВНОСТИ
Цуг воли. «Порция» волн, излу-
чвнная результат* одного эле-
ментарного акта.
электроновольта. Отсюда получаем
Г/£о = Т^"4Х1О'П
Таким образом, сдвиг линии излучения на целую ширину линии Г,
который легко измерить, составляет изменение энергии гамма-кванта
всего на 4 х 10'11 часть его полной энергии.
В последние годы стали известны новые изотопы, позволившие повы-
сить точность метода еще на десятки процентов. Достигаемая в настоящее
время при помощи метода RK возможность измерить ничтожнейшие
относительные энергетические различия ядерных состояний превосходит
на много порядков все, что можно было до сих пор получить, например,
с помощью прецизионных оптических методов или методов физики
рентгеновских лучей для атомных энергетических состояний.
Для иллюстрации рассмотрим достигаемое разложение энергии в одном
специальном случае, который благодаря особой резкости линий и много-
сторонней применимости приобрел важное значение. Речь идет о пере-
ходе с энергией 14,4 тысячи электроновольт в изотопе Fe87. Испускаемые
при этом переходе гамма-лучи имеют среднюю частоту примерно в 4 х 1018
колебаний в секунду. Время жизни состояния 14,4 тысячи электроно-
вольт достигает примерно 10-7 секунды, вследствие чего испускаемый
при этом ядерном переходе цуг волн содержит 4 х 1018х 10’7=4 х 1011
полных колебаний. Находящееся на пути этого цуга волн другое ядро Fe67,
связанное в кристалле, с большой вероятностью поглотит эту волну,
поскольку оно находится в точном резонансе с частотой колебаний этого
цуга волн. Если же, однако, частота колебаний ядра поглотителя, соот-
ветствующая энергии ядерного перехода, за время в 10"7 секунды откло-
нится всего лишь на одно колебание от происходящих в то же время
4х 1011 колебаний цуга волн, то остается всего лишь очень незначитель-
ный шанс на поглощение. Разность частот всего лишь в одно колебание
из 10й очень легко обнаружить благодаря результирующему сильному
изменению ядерного поглощения. Таким образом, значение метода RK
заключается в возможности с его помощью установить малейшие
изменения энергии с недостижимой до сих пор точностью.
ПРИЛОЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЯДЕРНОИ ФИЗИКИ
И ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Атомные ядра в их различных энергетических состояниях обладают маг*
нитными дипольными моментами и электрическими квадрупольными момен-
тами. Взаимодействие этих моментов с магнитными полями и с неоднород-
ными электрическими полями приводит к расщеплению отдельных энерге-
тических состояний ядра на ряд сверхтонких уровней, как это показано
на рисунке на примере Fe87. Поскольку расстояния между различными
сверхтонкими уровнями больше, чем естественная ширина линии, перехо-
ды между различными сверхтонкими уровнями можно рассматривать
отдельно, и тогда спектр излучения будет состоять в случае, скажем,
Fe67 не из одной, а из шести отдельных линий.
Это разрешение уровня на шесть отдельных линий возможно лишь
при ядерных переходах без отдачи, так как обычно существующая теп-
ловая ширина гамма-линии очень значительна по сравнению с расстоя-
ниями между сверхтонкими компонентами уровня, так что сверхтонкая
структура маскируется шириной линии. Поскольку же шесть линий
спектра испускания Fe67 приподнимаются над шестью линиями спектра
338
поглощения благодаря тому, что источник, испускающий в Fe”
линию 14,4 тысячи электроновольт, движется с определенной скоростью
относительно поглотителя (а также и Fe87), то вследствие этого всякий
раз, как одна из линий испускания совпадает с одной из линий погло-
щения, наблюдается сильное снижение интенсивности в детекторе. Чтобы
упростить получаемый спектр поглощения, часто применяют радиоактив-
ные источники, испускающие только одну линию. Этого довольно легко
добиться, подбирая соответствующие химические соединения или сплавы.
При этих условиях, стало быть, эта одна линия испускания подымается
над спектром сверхтонких компонентов линий поглотителя.
На рисунке показан спектр поглощения Fe87, полученный таким
способом, с шестью линиями, которых мы ожидаем согласно предыдущего
рисунка. Измеряя расстояния между линиями, получают величину
сверхтонкого расщепления уровня ядра, откуда можно определить
моменты различных состояний ядра, точно так же, как и внутренние
магнитные и неоднородные электрические поля, в которых находится ядро.
По этой схеме было прежде всего проведено определение целого ряда
внутренних полей самых различных веществ, благодаря чему были полу-
чены ценные сведения в области физики твердого тела. Колос-
сальная область применения этих абсорбционных методов становится
очевидной, если учесть, что применяемые в этом методе радиоактивные
ядра могут быть использованы в самых различных химических соедине-
ниях и могут быть введены путем диффузии в различные материалы. Это
делает возможным изучение внутренних полей в неисчислимом разно-
образии веществ, окружающих нас. Точное знание внутренних полей
имеет огромное значение для дальнейшего развития наших представлений
о природе порождаемых такими полями явлений. Так, например, с этим
непосредственно связаны вопросы о причинах различных видов магне-
тизма, наблюдаемых в твердых телах.
Диполи и квадруполи. Электриче-
ский диполь — совокупность двух
разноименных, но равных по аб-
солютной величине электрических
зарядов, находящихся на некото-
ром расстоянии друг от друга.
Магнитный диполь — постоянный
магнит или виток, обтекаемый то-
ком.
Основная характеристика электри-
ческого диполя — электрический
дипольный момент, определяемый
как вектор, направленный от от-
рицательного заряда к положи-
тельному и численно равный про-
изведению заряда на расстояние
между ними.
Квадруполь — в электродинами-
ке — система зарядов, представ-
ляющих собой два равных по ве-
личине и противоположных по
знаку диполя, расположенных на
некотором расстоянии друг от
друга.
Разрешение уровня. Слово «раз-
решение» употребляется в смыс-
ле разделение, возможность на-
блюдать отдельно. Чем больше
разрешающая сила какого-либо
прибора, тем более близкие по
частоте спектральные линии мож-
но наблюдать или фотографиро-
вать.
ИЗМЕРЕНИЕ ЭФФЕКТОВ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Специальная теория относительности описывает явления, протекающие
в двух системах, которые движутся с постоянной скоростью относительно
друг друга. Многочисленные эксперименты, проведенные для проверки
этой теории, как правило, требовали огромной точности и тонкости
применяемой измерительной аппаратуры, поскольку в большинстве
случаев предсказания специальной теории относительности лишь весьма
незначительно отличались от предсказаний других теорий. В результате
этих экспериментов мы теперь считаем специальную теорию относи-
тельности вполне доказанной.
Значительно менее благоприятно обстоит дело в области общей теории
относительности, которая описывает соотношения между явлениями
в системах, движущихся по отношению друг к другу с переменной ско-
ростью. Астрономические измерения, которые нужно провести для про-
верки этой теории, представляют чрезвычайные трудности вследствие
многочисленных существенных поправок, и поэтому ощущается настоя-
тельная необходимость в усовершенствовании точности измерений, кото-
рое позволило бы проводить убедительные опыты в земных условиях.
Чрезвычайная точность измерительного метода RK позволила в зем-
ных условиях изучить некоторые эффекты, которые были предсказаны
теорией относительности Эйнштейна. Раньше мы уже описали линейный
339 эффект Доплера, который приводит к сдвигу частоты колебаний, испуска-
Средняя квадратичная скорость.
Ядов колеблются вокруг своих
положений равновесия с разны-
ми скоростями — от нуля до мак-
симума. Если взять скорости всех
ядер в данный момент, возвести
их в квадрат, сложить зти квад-
раты, разделить сумму на обшео
число ядер, затем извлечь квад-
ратный корень, то мы получим
среднюю квадратичную скорость.
--
сто лФжндзал"
ВАШИНГТОН. Впервые при-
менено электрическое освеще-
ние для ночного осмотра артил-
лерийских позиций южан на
правом берегу Потомака. Судно
было снабжено прожектором
профессора Грандта.
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ» 24 ав-
густа 1861 года.
емых источником света, движущимся относительно наблюдателя. Специ-
альная теория относительности постулирует существование так называе-
мого квадратического эффекта Доплера—в системе, в которой наблюдается
RK, должно существовать чрезвычайно малое смещение частоты, пропор-
циональное квадрату относительной скорости источника и поглотителя.
Два физика из Гарвардского университета — Р. В. Паунд и
Дж. А. Ребка действительно обнаружили этот квадратичный эффект
Доплера с помощью метода RK. Основная идея этого эксперимента со-
стояла в том, чтобы сообщить ядрам источника и резонансного погло-
тителя различные величины средних квадратичных скоростей, с которыми
они колеблются вокруг положений равновесия. Это достигается путем
сообщения источнику и поглотителю различных температур.
В этих условиях было получено небольшое смещение линии испуска-
ния относительно линии поглощения, и для того чтобы снова получить
максимальное резонансное поглощение, необходимо было привести источ-
ник в движение с небольшой скоростью относительно поглотителя. Это
экспериментальное определение эффекта Доплера второго порядка одно-
временно означало и подтверждение предсказанного теорией относитель-
ности парадокса часов. Этот парадокс утверждает, что если двое часов,
показывающих в данный момент одинаковое время, одновременно поки-
дают некоторое определенное место и потом двигаются по каким-то траек-
ториям в пространстве с различной относительной скоростью, то в момент,
когда они снова встретятся, их показания обнаружат разницу, причем
окажется, что часы, которые в среднем двигались быстрее, будут отста-
вать. В эксперименте, проведенном двумя американскими физиками,
ядра в источнике и поглотителе действовали как двое «часов», двигавшихся
с различными скоростями, и наблюдавшееся относительное смещение
частоты линий эмиссии и поглощения в пределах точности измерения
соответствовало предполагаемой разнице в ходе обоих часов.
Одно из наиболее известных применений метода—исследование измене-
ния частоты гамма-квантов под влиянием гравитационного поля Земли.
В этих исследованиях был количественно определен эффект красного
смещения. Если неподвижная по отношению к наблюдателю на Земле
точка поверхности крупной звезды излучает световые кванты, то они,
прежде чем дойти до наблюдателя, должны пройти через гравитационное
поле звезды (и через гравитационное поле Земли, которым по сравнению
с первым можно пренебречь). Одно из основных положений общей теории
относительности говорит, что при этом кванты теряют энергию, то есть
сдвигаются в сторону более низких частот (в красную сторону).
Более или менее точное определение этих чрезвычайно малых сдвигов
во внеземных экспериментах в высшей степени затруднительно. Исклю-
чительная точность метода RK обеспечила, однако, возможность зем-
ного определения этого эффекта. Паунд и Ребка при помощи этого метода
измерили сдвиги частот гамма-квантов в гравитационном поле Земли.
Для практического проведения этих опытов американские физики вос-
пользовались башней на участке Гарвардского университета. В этой
башне был установлен радиоактивный источник Fe” и поглотитель из
железа. Расстояние между ними по вертикали составляло 22,5 метра.
Сдвиг частоты гамма-квантов,' вызванный различием гравитационного
поля Земли в местах расположения источника и поглотителя, привел
к едва заметному относительному сдвигу линий испускания и поглощения.
Примерно в половине опытов источник помещался на верхнем конце, 340
в другой половине — на нижнем конце измерительного отрезка. Посколь-
ку гамма-лучи двигались либо по направлению гравитационного поля
Земли, либо против него, то суммированием полученных обоими способа-
ми сдвигов линий было достигнуто эффективное удвоение отрезка.
Согласно теории, относительный сдвиг линий при расстоянии по высоте
дважды 22,5 метра должен был составлять 5><110й часть энергии приме-
нявшегося гамма-кванта перехода Fe®’. Результат измерений совпал
в пределах 10 процентов возможных ошибок с величиной, предполагав-
шейся на основании теории Эйнштейна.
Однако положительный результат этого исследования еще не может счи-
таться экспериментальным доказательством правильности всей картины
общей теории относительности. Земные эксперименты, которые могли
бы служить для этой цели, потребовали бы приборов с разрешающей
способностью по энергии более чем на 1 часть из 1018. Такая точность,
по крайней мере сейчас, недостижима даже с помощью метода RK.
В заключение этого короткого введения в область RK мы хотим
сказать несколько слов о причинах, ставящих пределы увеличению
точности этого нового резонансного метода измерений. Ограничение
разрешающей способности по энергии в настоящее время определяет-
ся имеющимися в нашем распоряжении ядерными переходами, в кото-
рых наряду с потребной малой естественной шириной линий (то есть
большими временами жизни, этих ядерных уровней) выполняются другие
дополнительные условия, необходимые для наблюдения ядерного погло-
щения. Увеличение существующей сегодня точности измерений требует
поэтому изыскания новых пригодных для такого рода измерений ядерных
переходов. К сожалению, таких переходов существует очень немного.
Первый шаг к расширению пределов точности измерений был проделан
группой физиков в Лос-Аламосе; эти физики наблюдали гамма-линию
в Zne’, которая была примерно в сто раз резче, чем все применявшиеся
до сих пор гамма-линии. Но так как дополнительные условия, необходи-
мые для наблюдения RK при этом специальном переходе, были выпол-
нены неудовлетворительно, то практически этот переход едва ли позво-
ляет расширить достижимую точность измерений. Правда, известны
некоторые другие ядерные переходы, кажущиеся более благоприятными,
но до сих пор не удалось наблюдать RK для соответствующих им гамма-
линий. Причины этого, вероятно, следует искать в трудной выполнимо-
сти тех чрезвычайных требований, которые приходится предъявлять
к применяемым кристаллам. Малейшая неоднородность и загрязнение
в кристаллах ведут к индивидуальным сдвигам в энергии квантов, испус-
каемых отдельным ядром. Эти сдвиги настолько велики по сравнению
с шириной линии, что резонансное поглощение не поддается наблюдению.
Имеются, однако, вполне обоснованные надежды на то, что в ближай-
шем будущем мы сумеем справиться с этими трудностями. В нашем рас-
поряжении окажутся новые переходы, с помощью которых уже имеющая-
ся в настоящее время точность измерений сможет быть увеличена во
много раз. Поэтому мы позволяем себе высказать надежду, что метод
ядерного резонансного поглощения без отдачи в будущем найдет себе
большее применение. Его можно будет использовать и для изучения
более широкого круга задач в области естествознания — задач, решить
которые с помощью измерений мы до сих пор не имели возможности.
РАСТЕНИЯ БЕЗ ПОЧВЫ
Все большее внимание
биологов и специалистов
сельского хозяйства при-
влекают так называемые
гидропонические, или не-
земляные, культуры. Это
культуры, выращиваемые
не в почве, а в воде, на
бесплодных песках или на
гравии.
В одном из районов Саха-
ры устроены довольно
большие предприятия,
производящие в числе
других неземляных куль-
тур помидоры, капусту,
редьку, кукурузу и даже
земляные орехи. Они вы-
ращиваются под откры-
тым небом, в больших бе-
тонных бассейнах, напол-
ненных гравием. В гравий
добавляют определенное
количество питательных
веществ и насыщают
его водой. Запас воды
пополняется ежедневно,
причем дневная порция
составляет 3 л на каждый
квадратный метр поверх-
ности бассейна. Через оп-
ределенный промежуток
времени в гравий добав-
ляют дополнительные пор-
ции питательных веществ.
Такое выращивание ово-
щей очень дешево. Оно не
требует особых забот, так
как благодаря стерильно-
сти «почвы* сорняки в ней
не растут. Нет там и ника-
ких вредителей, паразити-
ческих грибков, бактерий
или вирусов, вызываю-
щих болезни растений.
В безмерном углубя
пространстве разум свой,
Из мысли ходим в мысль,
из света в свет иной.
Михаил Ломоносов
ВСЕЛЕННАЯ
ЯЗДОВСКИЙ Владимир Иванович (р. 1913) — доктор медицин-
ских наук, профессор.
Из всех наук, пожалуй, самая «земная» — биология,
наука о жизни. Какую бы область биологии мы ни взя-
ли, скажем, зоологию или ботанику, во всех случаях она
посвящена земной природе, жизни на родной планете. Дру-
гие науки, казалось бы, тоже тесно связанные с Зем-
лей, уже вышли за ее пределы. Геометрия, например, не-
взирая на свое название («землемерие» ), давно пытает-
ся найти закономерности Большой вселенной.
Прорыв человека в космос вызвал к жизни космиче-
скую биологию, науку о жизни, вынесенной из ее ко-
лыбели.
Яздовский — один из общепризнанных основоположников
нового направления. Он крупный авторитет во всем, что
касается существования различных форм живой материи в
условиях космоса, существования, поведения и деятельно-
сти человека в космическом полете.
В. И. Яздовский родился в Ашхабаде. В 1941 окончил
Ташкентский медицинский институт. Он лауреат Государ-
ственной премии.
ГАГАРИН Юрий Алексеевич (р. 1934) — первый советский лет-
чик-космонавт, Герой Советского Союза.
Ю. Гагарина часто называют «Колумбом космоса». Он
первым из людей облетел планету на космическом кораб-
ле «Восток». Подвиг был совершен 12 апреля 1961 года.
Ю. Гагарин родился в Гжатском районе Смоленской обла-
сти, в семье колхозника. В 1951 окончил ремесленное учили-
ще и школу рабочей молодежи, работал формовщиком-ли-
тейщиком. В 1955 окончил индустриальный техникум в
Саратове и одновременно прошел курс обучения в Сара-
товском аэроклубе. Примерно в эти годы определилась
окончательно цель жизни: стать летчиком. В 1955—1957
Гагарин учится в авиационном училище в Оренбурге. За-
тем — работа летчика и, наконец, отбор для подготовки
к первому космическому полету.
ТИТОВ Гермви Степанович (р. 1935) — второй советский лет-
чик-космонавт, Герой Советского Союза.
Как и его «небесный брат» Ю. Гагарин, Г. Титов
имеет внешне простую биографию. Родился в селе Вер-
хнее Жилино Косихинского района Алтайского края, в
семье учителя. В 1953 закончил среднюю школу и посту-
пил в летное училище. Окончив его в 1957, был направлен
для прохождения службы в Ленинградский военный округ.
6 августа 1961 года на космическом корабле-спутнике
«Восток-2» Г. Титов совершил 25-часовой полет в кос-
мосе, обогнув нашу планету более семнадцати раз.
«Восток-2» проделал по орбите вокруг Земли путь,
почти равный удвоенному расстоянию от Земли до Луны.
Так же как и Гагарин, свой подвиг Титов совершил во
имя мира, научного прогресса, на благо всех людей на-
шей планеты.
ФЕСЕНКОВ Василий Григорьевич (р. 1889) — астроном, академик,
председатель Комитета по метеоритам АН СССР, директор
Астрофизического института в Алма-Ате.
Родился в Новочеркасске в семье учителя. Астроно-
мией увлекся еще в десять лет и учеником реального учи-
лища вел любительские наблюдения при помощи само-
дельных зрительных труб. В студенческие годы вычислил
окончательную орбиту кометы Морхауза, за что получил зо-
лотую медаль. По окончании Харьковского университета
(1911) В. Г. Фесенков был командирован в Париж. В
1914 защитил диссертацию на степень доктора Париж-
ского университета, но в связи с войной в том же году
вернулся в Россию.
В 1917 избран профессором в Новочеркасске. Пять лет
спустя участвовал в организации в Москве астрономиче-
ского института, ныне носящего имя П. К. Штернберга.
В 1935 избран академиком»
В первые годы войны В. Г. Фесенков участвует в органи-
зации в горных окрестностях Алма-Аты Астрофизической
обсерватории. С 1923 он главный редактор «Астрономи-
ческого журнала» •
БАРАБАШОВ Николай Павлович (р. 1894) — астроном, академик
АН УССР, профессор Харьковского университета, заслу-
женный деятель науки УССР.
Более полувека Н. П. Барабашов отдал изучению тел
солнечной системы — Солнца, Луны, Марса, Венеры и
других планет. Свое первое наблюдение над Луной он
напечатал в петербургском научном журнале в юношеском
возрасте. А сегодня насчитывается свыше 250 научных
монографий, статей и учебников, опубликованных Н. П.
Барабашовым.
Украинский астроном участвовал в обработке получен-
ных при помощи автоматической межпланетной станции
фотографий обратной стороны Луны и редактировании ее
атласа. В настоящее время он член Астрономического
совета АН СССР и член Комиссии по планетам и спутникам
Мелщународного астрономического союза.
ЗЕЛЬМАНОВ Абрам Леонидович (р. 1913) — специалист по ре-
лятивистской космологии и общей теории относительно-
сти, старший научный сотрудник.
В 11 лет вспыхнула мечта стать астрономом. И в том
же возрасте в «Красном журнале для всех» в научно-
популярной статье Зельманов натолкнулся на фразу, в
которой говорилось о математической сложности теории
относительности. С этого дня у Зельманова появилось и
второе влечение. Но лишь в студенческие годы стала вы-
рисовываться возможность объединения двух влечений в
одной большой жизненной цели.
А. Л. Зельманов родился в городе Гадяч на Полтав-
щине, в семье служащего. До 1924 жил в Харькове, за-
тем в Ленинграде, с 1927 почти безвыездно в Москве. В
1937 окончил астрономическое отделение механико-матема-
тического факультета МГУ. На пятом курсе по предложе-
нию своего будущего руководителя академика ;В. Г. Фе-
сенкова Зельманов сделал доклад о приложении общей
теории относительности в космологии. Тема захватила
студента, и вот с того именно момента окончательно опре-
делилось призвание.
После окончания аспирантуры А. Л. Зельманов работает
в Астрономическом институте имени П. К. Штернберга
при Московском университете.
Вмдимир Niaum ЯЗДОВСКМЙ
Человек
в космическом
полете
Человек в космосе встречается в полете с целым рядом факторов среды*
с которыми в условиях земного существования ему никогда не приходи-
лось сталкиваться. Условно эти факторы можно разделить на три груп-
пы:
— связанные с физическим состоянием космического пространства;
— обусловленные самим полетом на ракетном летательном аппарате;
— связанные с пребыванием человека в герметической кабине косми-
ческого корабля.
К первой группе факторов относятся крайне низкое барометрическое
давление, отсутствие молекулярного кислорода, необходимого для дыха-
ния, ионизирующие излучения (космическая, ультрафиолетовая, корпу-
скулярная радиация), метеорная опасность и так далее.
Жизнедеятельность человека в условиях пониженного барометриче-
ского давления, низкого парциального давления кислорода изучалось
отечественной и зарубежной наукой более полувека. Влияние этих фак-
торов на человеческий организм хорошо известно, связанные с ними
проблемы нашли конструктивное решение в виде герметических кабин
(вентиляционного и регенерационного типов), различного рода кислород-
ных приборов, скафацдров и так далее. Также хорошо изучено влияние
резких перепадов давления, происходящих при разгерметизации кабины.
В земных условиях организм человека и животных на уровне моря
находится при атмосферном давлении, равном килограмму на квадрат-
ный сантиметр. Таково же суммарное давление газов, растворенных
в тканях и жидких средах организма (кровь, лимфа и другие) или запол-
няющих полые органы (легкие, желудок, кишечник и другие). При быст-
ром падении барометрического давления с подъемом на высоту газы,
заполняющие полые органы и полости тела, резко расширяются. Вслед-
ствие этого наблюдается толчкообразное выхождение воздуха из лег-
ких, вздутие живота (метеоризм), выпячивание барабанной перепонки и
так далее. Внезапное относительное повышение внутрилегочного
давления во время вдоха может вызвать механическое повреждение легоч-
ной ткани. Расширение газов в желудочно-кишечном тракте очень часто
сопровождается болевыми ощущениями, а также механическими и реф-
лекторными нарушениями дыхания и кровообращения. Степень опи-
санных явлений зависит от скорости и величины падения давления.
Газы, растворенные в жидких средах организма, при снижении баро-
метрического давления собираются в пузырьки, оказывают механиче-
ское давление на чувствительные приборы тканей (рецепторы) или нерв-
ные проводники, вызывают болевые ощущения, чаще в суставах и
мышцах. В результате скопления свободного газа внутри и вокруг
кровеносных сосудов иногда нарушается кровоснабжение отдельных
участков тела.
Все описанные явления, объединяемые под общим названием «деком-
прессионных расстройств», чаще обнаруживаются при снижении атмо-
сферного давления ниже 267 миллиметров ртутного столба, что соответ-
ствует высоте 8000 метров и более над уровнем моря.
При действии на организм еще более низкого барометрического
давления (около 40 миллиметров ртутного столба) наблюдается высотная
газовая эмфизема, которая проявляется во взрывоподобном образовании
подкожных вздутий, резко увеличивающих объем тела. Подобные взду-
тия могут образоваться и во внутренних органах, особенно в местах скоп-
ления рыхлых тканей.
348
Эти явления возникают в результате интенсивного перехода жидкостей
в парообразное состояние. При давлении в 47 миллиметров ртутного
столба вода кипит при температуре 37 градусов. А поскольку это близко
к нормальной температуре тела, то можно ожидать, что при таком
давлении начнется «кипение» жидких сред организма.
Расстройства, возникающие вследствие резкого падения барометри-
ческого давления, могут вызвать сильные, трудно переносимые боли и рез-
кое нарушение работоспособности, а иногда полное нарушение функций
организма. Падение барометрического давления представляет грозную
опасность для космонавтов и заставляет разрабатывать специальные
защитные приспособления.
Некоторый недостаток кислорода при падении барометрического дав-
ления можно компенсировать увеличением его процентного содержания
в воздухе. Экспериментально подтверждено, что при нормальном баро-
метрическом давлении для организма безвредно содержание кислорода
во вдыхаемом воздухе до 60 процентов. Таким образом, наиболее серьез-
ным вопросом при полете человека в мировое пространство является
обеспечение экипажа кислородом.
Сниженное поступление кислорода в организм с подъемом на высоту
приводит к развитию так называемой «высотной болезни», которая про-
является у здоровых людей с 4000—5000 метров. На высоте в 12 000 метров
уже через 10—15 секунд наступает потеря сознания. Для предупрежде-
ния таких нарушений космонавт должен находиться в герметической
кабине, которая защитит его от кислородного голодания и других вред-
ных факторов внешней среды.
В герметической кабине космического корабля или спутника бароме-
трическое давление воздуха чаще всего поддерживается на уровне 760
миллиметров ртутного столба. Однако если этого требуют технические
условия, то его можно снизить до 500—550 миллиметров и даже не-
сколько ниже.
Большую опасность для космонавта представляет нарушение герме-
тичности кабины, например в случае пробоя метеором. Если экипаж
корабля не будет одет в защитную одежду, то, в зависимости от разме-
ров отверстия в кабине, космонавт через 10—30 секунд потеряет созна-
ние. При полетах в мировое пространство для большей безопасности
космонавтам необходимо надевать специальные скафандры. Кабина
должна иметь отдельные герметичные отсеки. При разгерметизации
какого-либо отсека космонавты в скафандрах смогут перейти в другой
отсек или же устранить повреждение. В скафандре можно выполнять
работу и вне кабины.
Верхние слои атмосферы Земли непрерывно бомбардируются пото-
ками атомных ядер, движущимися с огромными скоростями. Абсолютное
количество таких частиц невелико, но они обладают большими энерги-
ями, измеряемыми миллиардами электроновольт. Большинство этих ядер
не достигает поверхности нашей планеты. Сталкиваясь с ядрами атомов
газов атмосферы, они образуют так называемое вторичное космическое
излучение. Только оно достигает поверхности Земли в виде космической
радиации, интенсивность которой почти в 50 раз меньше первичного
излучения (за пределами атмосферы).
Космическая радиация, как и всякая другая, проникая в вещество,
отщепляет от его атомов электроны. В результате образуются положи-
349 тельные и отрицательные ионы. Поэтому космическое излучение, как
<[( ото Aoijjgaa» Ъ
МОСКВА. На воздухоплава-
теля Берга и его спутников,
спустившихся на воздушном
шаре в селе Коломенском, на-
пали местные крестьяне. Избив
воздухоплавателей, они хоте-
ли разорвать шар, чему поме-
шали прибежавшие кадеты из
соседнего лагеря.
«РУССКАЯ РЕЧЬ» 29 ав-
густа 1861 года.
Собака Козявка в катапуль-
тированной тележке после
полета на высоту ПО ки-
лометров.
и рентгеновское, относится к ионизирующим излучениям. Поскольку
образование ионов нарушает нормальное течение биохимических процес-
сов в организме, клеточные структуры, ткани живого организма при
ионизации повреждаются.
Первичная космическая радиация при воздействии на организм может
вызвать ионизацию, эквивалентную рентгеновскому излучению в 0,005
рентгена в сутки. Если же принять, что относительная биологическая
эффективность космической радиации в 10 раз выше обычной (рентге-
новской), то действие ее оказывается эквивалентной 0,05 рентгена в сутки
(0,35 рентгена в неделю). Это превышает допустимые нормы и, естест-
венно, должно настораживать врачей. Во всяком случае, при длительных
полетах в мировое пространство указанные факторы должны строго
учитываться, а биологическое действие космического излучения глубоко
изучаться.
В последние десятилетия ученым удалось получить сведения
о коротковолновых излучениях Солнца — ультрафиолетовом и корпу-
скулярном. Большая часть излучения с длиной волны от 10 до 300 мил-
лимикронов не в состоянии проникать через толстые слои вещества, напри-
мер стекла иллюминаторов, и поэтому совершенно безвредна для людей,
находящихся в кабине. Однако такая радиация, интенсивно действуя
на поверхностные слои вещества в условиях глубокого вакуума мирового
пространства, может разрушать молекулы материала и ткани, из которой
сделаны кабина и скафандр. Указанные обстоятельства необходимо
учитывать и изготовлять кабины и скафандры из особо прочных мате-
риалов, устойчивых к ультрафиолетовым лучам. Приходится также огра-
ничивать срок службы скафандров.
Солнце испускает и 'так называемое корпускулярное излучение —
лучи с длиной волны меньше 10 миллимикронов, мало отличающиеся от
самых мягких рентгеновских лучей. При длительном действии корпу-
скулярная радиация может повреждать ткань скафандра, а проникая
под скафандр, вызывать образование озона, вредного для организма.
Чтобы снизить влияние ультрафиолетового, рентгеновского и корпу-
скулярного излучения на человека, вероятно, потребуется делать ска-
фандры из более плотной ткани, чем необходимо по соображениям проч-
ности, и ограничивать время пребывания космонавтов вне герметической
кабины.
Очевидно, что определенную опасность для космического корабля
представляет и встреча с метеорными телами. Скорость движения метеора
в 20—70 раз превышает скорость движения пули, а потому защита от
него потребует мощной брони. Достаточно сказать, что метеорное тело
массой в 1 грамм, движущееся со скоростью 30 километров в секунду,
способно выбить из корпуса ракеты значительное количество металли-
ческого покрытия. Однако средняя плотность метеорного вещества в меж-
планетном пространстве ничтожно мала и для тел массой в 1 грамм
составляет 1,4 х 1О‘М грамма на кубический сантиметр, что соответствует
примерно одной частице в объеме куба с ребром 1000 километров. Про-
странственная плотность более мелких метеорных частиц (весом в десятки
миллиграммов) несколько выше. В целом же пространственная плотность
метеорного вещества в районе орбиты Земли равна 0,5 х 10’м грамма
на кубический сантиметр. Следовательно, вероятность встречи космиче-
ского корабля с метеорным телом тем больше, чем меньше размеры этого
тела. 350
Полеты советских спутников Земли показали, что метеорная
опасность не так велика, как можно было бы предполагать на основании
теоретических расчетов. Вместе с тем и недооценивать ее нельзя.
Защита космического корабля от небольших метеорных частиц может
быть обеспечена достаточно прочной оболочкой. Все же, если произой-
дет встреча корабля с метеорным телом и целость обшивки нарушится,
может произойти разгерметизация кабины. Поэтому, как уже говорилось,
должна быть предусмотрена защита членов экипажа от резкого измене-
ния барометрического давления и недостатка кислорода.
Ко второй группе факторов космического полета относятся: шум,
вибрации, ускорения и невесомость.
Наука располагает достаточным количеством данных, которые позво-
ляют считать, что при конструировании космического корабля можно
провести полноценную звукоизоляцию и снизить уровень шума в кабине.
Следует учитывать, что шум имеет значение лишь на активном участке
полета — до выведения корабля на орбиту. В орбитальном же полете,
после остановки двигательных установок, человек встретится с полным
безмолвием космического пространства.
Хорошо изучено и влияние вибрации в космическом полете, отмечаю-
щееся только при выведении космического корабля на орбиту. Разрабо-
таны разного рода амортизаторы, которые эффективно снижают дей-
ствие вибрации на организм.
Изучая функциональные изменения в организме под влиянием ускоре-
ния, обычно измеряют ту силу, с которой человек давит на свою опору.
Эта сила действует в направлении, противоположном ускорению, и равна
силе, приложенной к телу человека. Рассматривая условия старта косми-
ческого корабля, необходимо прежде всего рассчитать или определить
величину силы, с которой космонавт будет давить на кресло, пол кабины
и так далее, что создает дополнительную нагрузку на организм, вызывая
те или иные деформации.
Отношение силы, с которой тело давит на опору, к весу тела принято
называть перегрузкой. В зависимости от направления принято различать
перегрузки, направленные вдоль тела (продольные), перпендикулярно
продольной оси тела — от груди к спине или от спины к груди (попереч-
ные), справа налево или слева направо (боковые). Иногда продольные
перегрузки делят на положительные, действующие в направлении от
головы к ногам, и отрицательные, направленные от ног к голове. В зави-
симости от времени действия принято различать перегрузки ударные
(кратковременные) и длительные.
При старте космического корабля до его выхода на орбиту на орга-
низм человека действуют длительные перегрузки продолжительностью
в несколько минут. Чтобы преодолеть силу земного тяготения и выйти
в межпланетное пространство, космический корабль должен развить
конечную скорость более 11,2 километра в секунду. При движении
от Земли с ускорением 20 метров в секунду за секунду корабль достигнет
указанной скорости лишь через 9,5 минуты.
Это требует огромного расхода топлива, больших его запасов на борту,
что скажется на размерах ракеты, уменьшит ее полезный вес — вес науч-
ной аппаратуры и оборудования.
Известной экономии можно добиться сокращением времени разгона
ракетной системы с 9,5 до 4,5 минуты. Тогда действующие на космонав-
тов перегрузки увеличатся до 3,5—4,5 крат. Для экономии горючего
Головная часть ракеты с гер-
метической кабиной после
полета.
351
Собаки в герметической ка-
бине ракеты после подъема
на высоту 212 километров.
было бы желательно еще большее ускорение космического корабля на
участке разгона. Однако увеличивать ускорение ракетной системы без-
гранично нельзя, поскольку большие перегрузки плохо переносятся
человеком.
Если при старте ракеты человека разместить так, чтобы его голова и
туловище были обращены в сторону движения, он будет испытывать дейст-
вие продольной перегрузки от головы к ногам. Длительные перегрузки
в направлении от головы к ногам плохо переносятся человеком и грозят не-
приятными последствиями. Так, 4—5-кратная перегрузка в течение более
20—25 секунд может вызвать неприятные ощущения и некоторые функ-
циональные изменения в организме. Человека сильно прижимает к си-
денью, у него смещаются мягкие ткани лица, нижняя челюсть отвисает,
голова с трудом удерживается в обычном положении, движения стано-
вятся медленными и неточными, появляются чувство тяжести и болезнен-
ность в икрах ног, нарушаются дыхание, сердечная деятельность и крово-
обращение. Затрудненный приток крови к головному мозгу приводит
к потемнению в глазах, ощущению серой или черной пелены перед
глазами и даже временной потере зрения. При продолжающемся дей-
ствии перегрузки может наступить частичная или полная потеря созна-
ния.
Перегрузки могут также вызвать смещение и деформацию внутренних
органов, нарушение их нормальной деятельности. От деформированных
тканей и органов начинает поступать в кору головного мозга поток
необычных нервных импульсов. В результате могут наступить измене-
ния в высшей нервной деятельности, временная дезорганизация психи-
ческих процессов, понижение сообразительности, внимания и так далее.
Исследования показали, что перегрузки в направлений от ног к голове
переносятся человеком еще хуже. Состояние, подобное действию одно-
кратной отрицательной перегрузки, человек испытывает, когда висит
на турнике вниз головой. При действии трехкратной отрицательной
перегрузки наблюдается отек лица, пульсация в висках, затруднение
дыхания, иногда усиленное слезотечение. Здоровый человек может пере-
носить без вреда трехкратную перегрузку длительностью лишь в 5—6
секунд. При 4—5-кратной перегрузке состояние человека резко ухуд-
шается: возникает сильная боль в висках, резкое покраснение лица,
кровотечение из носа, нарушения зрения — красная пелена перед
глазами, а затем спутанность и потеря сознания.
Поперечные перегрузки человек переносит лучше, чем продольные.
Они не вызывают нарушений кровоснабжения органов и тканей. Это
объясняется, в частности, тем, что поперечные перегрузки действуют
почти под прямым углом к основным кровеносным сосудам. Следовательно,
перемещение крови в верхнюю или нижнюю половину тела под дей-
ствием таких перегрузок носит минимальные размеры. Такое положение
тела облегчает также приток крови к головному мозгу, так как величи-
на гидростатического давления столба крови уменьшается. Это обстоя-
тельство было учтено, в частности, при подготовке и проведении запуска
второго искусственного спутника Земли. Находившаяся на борту спут-
ника собака Лайка располагалась так, что направление перегрузки
было поперечным.
Влияние поперечных перегрузок большой длительности изучено еще
недостаточно. Однако экспериментальные материалы, полученные при
запуске второго искусственного спутника, позволяют думать, что только 352
при таком положении тела космонавты смогут выдерживать многократ-
ные продолжительные перегрузки. Выяснено, что 12-кратные перегрузки
в течение 2 минут не вызывают каких-либо изменений кровообращения
у человека, а 15-кратные поперечные перегрузки длительностью в 5 се-
кунд создают лишь умеренное затруднение дыхания, но не влекут каких-
либо неблагоприятных последствий. Имеются научные данные, что 10-
кратные поперечные перегрузки человек без вреда переносит в течение
3 минут, а 3-кратные — 6 минут.
Из всего сказанного следует, что человека в кабине (особенно в период
выведения космического корабля на орбиту и во время входа в плотные
слои атмосферы при возвращении на Землю) нужно размещать так, чтобы
действие перегрузок было направлено перпендикулярно к его продоль-
ной оси или под небольшим углом. Иначе говоря, человек должен разме-
щаться в кабине в полулежачем положении.
По окончании действия ускорений, то есть после выведения корабля
на орбиту, на человеческий организм будет действовать невесомость.
Это необычное состояние, почти не встречающееся на Земле, действует
в течение всего времени полета по орбите.
Изучение физиологического действия состояния невесомости пред-
ставляет исключительный теоретический и научно-практический инте-
рес. Эта проблема мало изучена, поскольку состояние невесомости в зем-
ных условиях невозможно создать в течение сколько-нибудь продолжи-
тельного времени, а практика до настоящего времени не ставила этого
вопроса перед наукой. Иное дело сейчас. Как отразится на состоянии
нервной системы человека отсутствие сигналов с обширной зоны
нервных рецепторов, функционирование которых связано с гравита-
ционным полем Земли? Как повлияет на работу других органов чувств
человека и на их взаимодействие то необычное состояние вестибулярного
анализатора, которое возникает в условиях" невесомости? Вполне
понятно, что среди медико-биологических проблем, возникающих в связи
с космическими полетами, проблеме невесомости в настоящее время
придается первостепенное значение.
Теоретические исследования и экспериментальные работы показы-
вают, что состояние невесомости может отразиться как на физических,
так и на биологических явлениях и процессах. В условиях невесомости
невозможно сказать «я выше», «вы ниже», «я поднимаюсь», «вы опускае-
тесь»; нельзя определить, стоит человек или лежит, предметы не падают,
человек не нуждается в опоре.
Потеря веса при невесомости не означает, однако, потери массы. Инерт-
ность тела полностью сохранится. Столкновение со стенками корабля,
с предметами в кабине может вызвать ушибы.
К третьей группе факторов космического полета относятся искус-
ственная атмосфера корабля, особенности литания в полете, режим труда
и отдыха, изоляция, резкое сокращение раздражителей, встречающихся
на Земле, ограничение движений, эмоциональное напряжение и пребы-
вание в защитных средствах, ухудшающих гигиенические условия.
Продолжительное пребывание человека в изолированной кабине огра-
ниченного объема, несомненно, создает значительные трудности психоло-
гического порядка. В космическом полете человек до некоторой степени
будет лишен элементов социальной среды и большинства привычных раз-
дражителей: слуховых — полное безмолвие космического пространства,
зрительных — чернота окружающего пространства, усеянного звездами,
353
не дающего ощущения глубины. В сочетании с условиями невесомости
изоляция и резкое ограничение обычных раздражителей при нарушении
привычного ритма жизни, если не будут разработаны необходимые меро-
приятия, в частности методы физических упражнений и нагрузок, могут
привести человека к серьезным психическим и вегетативным расстрой-
ствам.
Все изложенное является предметом исследования новой научной дис-
циплины — космической биологии (включая космическую медицину,
разрабатывающую медико-биологические проблемы космических поле-
тов). Эти проблемы успешно разрабатываются в Советском Союзе с 1949
года. Космическая биология возникла «на стыке» ряда научных дисцип-
лин: биологии, общей медицины, авиационной медицины, физики, химии,
астрономии, геофизики, радиологии, аэродинамики, ракетной техники,
радиоэлектроники и других.
Круг проблем молодой науки огромен. Изучение биологического дей-
ствия на живые организмы разнообразных, часто необычных для земных
условий факторов внешней среды, изыскание методов и средств обеспе-
чения нормальной жизнедеятельности в космическом полете, изучение
форм жизни, вероятно, существующей не только на нашей планете,—
вот некоторые из них.
В Советском Союзе проводились биологические исследования на живот-
ных при полете до высоты в 450 километров в герметической кабине голов-
ной части геофизической одноступенчатой ракеты. В этом эксперименте
невесомость действовала почти 9 минут. Так были получены научные
данные о возможности полета животных до высоты в 450 километров.
Все это позволило подойти к выяснению природы биологических явле-
ний, возникающих в условиях, приближенных к полету в космическом
пространстве.
Дальнейшим шагом в медико-биологических исследованиях при косми-
ческих полетах явилось использование искусственных спутников Земли.
Из десяти животных, прошедших полную подготовку, была отобрана
собака по кличке Лайка.
Оценка результатов, полученных после полета Лайки, со всей очевид-
ностью показывает, что условия космического полета переносятся
животным удовлетворительно.
Следующим этапом научных исследований явился запуск 19 августа
1960 года второго советского космического корабля-спутника.
На биологических объектах, совершивших космический полет в тече-
ние более 25 часов (17 оборотов вокруг Земли), получены уникальные
научные данные о влиянии факторов космического полета на физиоло-
гические, генетические и цитологические системы живых организмов.
Проведенный эксперимент еще раз убедил советских ученых в правиль-
ности выбранных направлений подготовки космического полета человека,
наметил конкретные пути его осуществления. Полет второго космиче-
ского корабля с собаками Белкой и Стрелкой стал предвестником полета
первого советского космонавта.
Исходя из научной необходимости первого полета человека с одним
оборотом вокруг Земли, советские ученые провели еще одну серию науч-
ных экспериментов при полете животных (собак Чернушки и Звездочки,
а также других биологических объектов) на космических кораблях-спут-
никах продолжительностью в один оборот вокруг Земли. В этих поле-
тах исследовались все системы жизнеобеспечения и были накоплены 356
научные данныз о влиянии комплекса факторов космического простран-
ства на различные биологические объекты.
После успешного проведения всех предварительных научных иссле-
дований советские ученые начали подготовку к осуществлению мечты
человечества — полету человека в космическое пространство.
Параллельно с проводимыми экспериментами специально отобранные
кандидаты в космонавты систематически готовились к космическим
полетам. Все кандидаты проходили курс теоретической подготовки, изу-
чали баллистику, ракетную технику, космическую биологию и медицину,
астрономию, геофизику и другие дисциплины.
У всех будущих космонавтов проверялась физиологическая устой-
чивость к ускорениям, вибрации, кислородному голоданию, понижен-
ному барометрическому давлению, высоким и низким температурам
и так далее; изучалась психо-физиологическая устойчивость к длитель-
ному пребыванию в одиночестве. Подготовка преследовала цель повы-
сить физиологическую устойчивость к действию факторов космического
полета, которые возможно воссоздать в земных условиях. Будущие кос-
монавты последовательно изучали оборудование космического корабля,
знание которого необходимо при полете в бескрайних просторах космоса.
Первым человеком, совершившим космический полет, стал советский
летчик майор Юрий Алексеевич Гагарин, который 12 апреля 1961 года
облетел Землю на космическом корабле «Восток» и благополучно призем-
лился. Советская наука и техника достигли величайшего триумфа, озна-
меновавшего начало новой эры — эры проникновения человека в необъ-
ятные космические пространства.
Основное отличие второго космического полета от первого состояло
в том, что он был длительным и выполнялся пб более широкой программе
научных исследований. Семнадцать с половиной оборотов вокруг Зем-
ли по орбите, более 25 часов пребывания Германа Степановича Титова
в безмолвии космоса послужили убедительным доказательством высокого
уровня и технического совершенства невиданного по своим масштабам
эксперимента.
В полете производилось изучение:
— длительного влияния факторов космического полета на чело-
века;
— суточного цикла жизни человека в условиях космического полета;
— работоспособности в условиях длительной невесомости;
— работы систем корабля «Восток-2», обеспечивающих жизнедея-
тельность космонавта и безопасность полета.
Необходимо отметить, что как у Ю. А. Гагарина, так и у Г. С. Титова,
по субъективным и объективным данным, активный участок полета до
выхода на орбиту прошел без каких-либо неприятных последствий.
Невесомость не помешала космонавту с успехом осуществлять и все
естественные потребности: принимать пищу, пользоваться ассенизацион-
ным устройством и даже спать. Правда, сон, особенно вначале, был
несколько беспокойным, а аппетит пониженным. Можно полагать, что
как понижение аппетита, так и наблюдавшиеся у космонавта неприятные
ощущения обусловлены необычным раздражением вестибулярного аппа-
рата под влиянием невесомости. Важно отметить, что изменения со сто-
роны вестибулярного аппарата почти полностью исчезали, как только
космонавт принимал исходную собранную позу и не делал резких движе-
357 ний головой. В значительной степени уменьшились отмеченные явления
-----
era лет назад
Д. LPT—-..
ПЕТЕРБУРГ. Среди европей-
ских городов лишь Петербург
построен о расчетом на уве-
личение населения в будущем,
вот почему Невский проспект,
широкий в 1861 году, не будет
узок в в 1950 году. И все от-
того, что Петербург строили,
а другие города сами строи-
лись.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА» 10
сентября 1861 года.
после сна и полностью исчезли при включении тормозной системы кораб-
ля, то есть с момента, когда началось действие перегрузок.
Все системы жизнеобеспечения на корабле «Восток-2» работали хоро-
шо, никаких нарушений газовой среды и теплового режима в кабине
не наблюдалось. Температуру в кабине космонавт регулировал самостоя-
тельно по теплоощущениям. Приземление прошло успешно. Никаких
патологических изменений в состоянии здоровья не зарегистрировано.
Таким образом, основным и самым важным итогом полета Г. С. Титова
на корабле «Восток-2» является то, что доказана возможность сохране-
ния работоспособности на достаточно высоком уровне в течение всего
25-часового пребывания в космосе.
Вся научная программа на корабле «Восток-2» выполнена полностью.
Ученые добыли данные, представляющие громадную ценность. Впервые
в истории человечества получены научные материалы о влиянии длитель-
ной невесомости на состояние организма человека в условиях суточного
цикла жизни в космическом полете, о сохранении работоспособности
космонавта на уровне, допускающем выполнение сложного полетного
задания. Положительно оценена работа всех систем обеспечения жизнен-
ных условий на корабле и индивидуальных средств безопасности косми-
ческого полета.
Групповой многодневный космический полет совершили в августе 1962
года доблестные советские летчики Андриян Григорьевич Николаев
и Павел Романович Попович на кораблях-спутниках «Восток-3» и «Во-
сток-4». 15 августа эти корабли-спутники приземлились практически
одновременно в заданном районе Советского Союза, южнее города Кара-
ганды, в непосредственной близости от расчетных точек посадки.
Полет корабля-спутника «Восток-3», пилотируемого А. Г. Николае-
вым, продолжался 95 часов, то есть почти четверо суток; за это время
«Восток-3» более 64 раз облетел вокруг Земли, пройдя путь более двух
миллионов 600 тысяч километров. Полет корабля-спутника «Восток-4»
с космонавтом П. Р. Поповичем продолжался 71 час, то есть почти
трое суток; корабль-спутник «Восток-4» 48 раз облетел вокруг земного
шара, и его путь составил около двух миллионов километров.
Советские космонавты мастерски провели этот сложный полет, управ-
ляя кораблями и выполняя большой комплекс научных исследований
в строгом соответствии с заданием.
Все системы и агрегаты «Востока-3» и «Востока-4» и установленная
на них научная аппаратура функционировали безотказно в течение всего
времени полета от старта до посадки.
Достижения советской науки в освоении космического пространства
и обеспечении космических полетов человека являются замечательным
вкладом в сокровищницу мировой науки. Однако, несмотря на грандиоз-
ность успехов советской науки, эти полеты следует оценивать как
начальные этапы на пути освоения космического пространства. Впе-
реди — огромные по масштабам работы.
В результате полетов советских кораблей-спутников были получены
материалы огромной научной и технической ценности. Эти материалы
и дальнейшие глубоко продуманные и хорошо организованные экспери-
менты на космических кораблях позволят успешно, шаг за шагом, осваи-
вать космическое пространство, накапливать сведения о вселенной и в
конце концов осуществить вековую мечту человечества — полеты к дру-
гим планетам и мирам.
Первый полет человека в космос явился триумфом советской науки
и техники, блестящей демонстрацией преимуществ нашей социали-
стической системы. Наш советский социалистический строй является
замечательной и надежной стартовой площадкой, с которой уходят в не-
бесные дали космические корабли.
К полетам в космос нас готовили многие сотни специалистов самых
различных профессий. Обширная программа, которую должен выпол-
нить космонавт, включает в себя много разнообразных вопросов, и тео-
ретических, и практических. Ведь космос только тогда можно считать
освоенным, когда в нем будет жить и работать человек.
Готовясь к старту, мы изучали основы ракетной и космической тех-
ники, конструкцию корабля, геофизику, астрономию, медицину. Осо-
бое внимание наши учителя уделяют физической подготовке космонавтов.
Приход каждого нового днд отмечали утренней зарядкой. Занима-
лись на открытом воздухе, в любую погоду, под наблюдением врачей.
Гимнастику сменяли игры с мячом, прыжки в воду с трамплина усту-
пали место велосипеду. А вскоре подошло время тренировок на цен-
трифуге, испытаний в сурдокамере, термокамере, в роторе, полетов
в самолете на невесомость, прыжков с парашютом.
Трудной и упорной была подготовка человека к полету в космос.
Нелегко далась она нам. Нелегко пришлось и нашим наставникам —
ученым и медикам, биологам и инженерам. Это они разработали науч-
но обоснованную систему тренировок космонавтов, это они бережно
следили за нашими сердцами, легкими, мускулами и нервами, это
их руками была создана уникальная аппаратура, позволяющая сле-
дить за состоянием космонавта в полете. Наконец, это они вселили
в нас уверенность в успехе.
...Среда 12 апреля. Космодром Байконур, расположенный в широ-
кой, как океан, степи. Навсегда останется в моей памяти и этот день
и эта степь. И — самое большое, самое главное: сознание того, что
мне, рядовому гражданину Советской страны, молодому коммунисту,
доверена огромная честь — быть первым в космосе.
Минуты прощания с Землей. Сосредоточенные, одухотворенные лица
Главного конструктора и Теоретика Космонавтики, ученых, инжене-
ров, врачей. И ободряющий взгляд моего дублера — Германа Титова.
Короткие слова прощанья, и вот уже лифт поднимает меня в кабину
«Востока». Летит время. Наконец, долгожданная команда: «Подъем!»...
Как же ведет себя человек в космическом полете? Как он перено-
сит перегрузки от ускорений, как отражается состояние невесомо-
сти на его организме, как будут работать различные системы косми-
ческого корабля? На эти и многие другие вопросы мне предстояло
дать четкие ответы.
Что можно рассказать о полете, который продолжался меньше двух
часов? Полет проходил по орбите с перигеем 175 километров и апогеем
302 километра. Продолжался он сто восемь минут.
Сразу же по выходе на орбиту наступила невесомость — состояние,
необычное для жителей Земли. Сначала мне все казалось очень необыч-
ным, но вскоре я привык к этому состоянию, освоился и продолжил
выполнение заданной программы. Невесомость — это явление для
всех нас, жителей Земли, несколько странное. Но организм быстро
приспосабливается к нему, испытывая исключительную легкость во всех
членах.
Юрий Алексеевич ГАГАРИН
Задание
выполнено
359
Двадцать восемь тысяч кило-
метров в час—вот скорость, с кото-
рой «Восток» проносился над океа-
нами и материками нашей планеты.
Между кораблем и Землей была
установлена связь, которая рабо-
тала безотказно.
Я передавал сообщения, слышал
голоса моих товарищей. В кабине
слышались радиопередачи с моей
Родины. Я все время ощущал
внимание и поддержку всей
страны.
В ходе всего полета я вел пло-
дотворную работу по программе.
Поддерживал радиосвязь с Землей
по нескольким каналам, как в
телефонных, так и в телеграфных
режимах, наблюдал за работой
оборудования корабля, принимал
пищу, воду.
Земля с космической высоты ви-
делась хорошо. Отчетливо были
видны горные массивы, береговая
линия, острова.
Наступил момент спуска. Точ-
но по графику сработал тормозной
двигатель, снова возросли пере-
грузки.
Были закрыты шторки на иллю-
минаторах, и корабль стремитель-
но вошел в плотные слои атмос-
феры. Наконец, Земля. Взволно-
ванные лица товарищей, снова
голубое небо над головой и неза-
бываемый душевный разговор с
Никитой Сергеевичем Хрущевым.
Задание Родины, партии выпол-
нено...
Прошли недели, месяцы. Новые
трассы в космосе проложены кос-
мическими кораблями «Восток-2»,
«Восток-3» и «Восток-4», в которых
совершили свои полеты Герман Сте-
панович Титов, Андриян Григорье-
вич Николаев, Павел Романович
Попович. 130 витков вокруг Земли
сделали советские космонавты.
Американцы—пока только 12. Счет
130 : 12. Счет внушительный в
пользу страны, строящей комму-
низм.
Венцом всех долгих исканий ученых, результатом усилий больших
коллективов советских рабочих, техников и инженеров явился бле-
стящий полет первого в мире космонавта, проложившего первую
борозду в космической целине,— Ю. А. Гагарина. То было 12 апреля
1961 года.
Полет Юрия Гагарина раскрыл многие тайны ближнего космоса,
неизвестное стало известным. Стало ясно главное — человек не всегда
останется на Земле, он может передвигаться, жить и работать в без-
брежном океане вселенной. Но для этого надо было продолжать изучение
космоса, готовиться к новым полетам.
«Все новые и новые советские люди по неизведанным маршрутам
полетят в космос, будут изучать его, раскрывать и дальше тайны природы
и ставить их на службу человеку, его благосостоянию, на службу миру...»
Эти слова Никиты Сергеевича Хрущева стали нашим боевым лозунгом
подготовки к новому полету в космическое пространство.
Советские ученые усовершенствовали конструкцию корабля: ведь
второй полет человека в космос должен быть более длительным.
Среди всех проблем, связанных с полетом человека в космос, одна из
важнейших, которая интересовала советских ученых, это — сможет ли
человек находиться и работать в условиях невесомости более длительное
время, чем это было при полете первого космонавта Ю. А. Гагарина, и
обеспечат ли пребывание человека в космосе в течение суток все системы
космического корабля.
Основными задачами, на которые предстоящий полет должен был
дать ответ, были следующие: исследование влияния на организм че-
ловека длительного полета по орбите и последующего спуска на поверх-
ность Земли; исследование работоспособности человека при длительном
пребывании в условиях невесомости.
Решение этих общих задач полета достигалось путем выполнения весьма
обширной программы.
6 августа 1961 года ровно в 9.00 по московскому времени «Восток-2»
оторвался от стартовой площадки. Больше двадцати пяти часов продол-
жался его полет вокруг Земли. За это время корабль семнадцать раз
облетел нашу планету и приземлился точно в заданном районе Советского
Союза.
Находясь в кабине, я слышал, как производятся последние подго-
товительные работы, и поддерживал связь с пунктом управления. Через
некоторое время была дана команда «старт». Корабль очень плавно, почти
незаметно в первые секунды, начал двигаться вверх. Постепенно скорость
стала нарастать, что ощущалось по увеличивающейся перегрузке. Виб-
рации были незначительные. Зрение не нарушалось, дыхание было свобод-
ное и легкое.
Включалась одна ступень ракеты за другой. Это чувствовалось по
изменению шума и перегрузкам. Непрерывно поддерживалась радио-
связь с Землей. Я докладывал о самочувствии и о работе систем корабля.
После того как был сброшен обтекатель, моему взору открылась Земля
с огромной высоты. Скорость корабля все увеличивалась.
Внезапно шум умолк, стало тихо, мне показалось, что я нахожусь
в положении вниз головой. Окружающие предметы, казалось, поплыли
вверх. Только через минуту-две они стали на свое место.
Герман Степанович ТИТОВ
Незабываемые
25 часов
361
Первый виток вокруг Земли начался. Я снял перчатки, открыл гер-
мошлем и произвел проверку оборудования, поглядывая через иллюми-
натор на Землю. Бег Земли был довольно заметным. Объекты пробегали
перед иллюминатором за 7—10 секунд. Включил радио. Первое, что я
услышал,— старинный, но до сих пор любимый у нас вальс «Амурские
волны». В это время мне передали с Земли, что орбита, на которую был
выведен корабль «Восток-2», близка к расчетной. Войдя в тень Земли, я
обратил внимание на то, что в лунном свете наша планета кажется темно-
серой. Горизонт был заметен все время, пока я находился в тени. Он вы-
глядел слегка заметной светлой каймой. При выходе из тени я наблюдал
темное небо, затем голубую кайму, багровую полосу у самой Земли и чер-
ную Землю.
На всем протяжении этих суток регулярно передавал информацию
на командный пункт космического полета, в координационно-вычисли-
тельный центр, расположенный за многие сотни километров от космодро-
ма. Большое число специалистов принимало участие в обработке данных,
поступивших из космоса, и в обеспечении полета «Востока-2».
Я знал — за всем происходящим в кабине корабля, за каждым моим
движением следят с Земли сотни внимательных глаз. Врачи при помощи
самых современных методов радиотелеметрии и телевидения непрерывно
наблюдали за состоянием моего организма.
Точнейшая аппаратура строго регистрировала биоэлектрическую и
механическую деятельность моего сердца, частоту и глубину дыхания,
температуру.
В космосе, как и предусматривалось программой, я спал. Спал
спокойно, а когда проснулся, сделал физзарядку и приступил к ра-
боте.
И снова подтвердилось одно из основных предположений наших
ученых — в течение суточного пребывания в космосе человек сохранит
свою работоспособность.
Примерно через час после того, как начался полет, когда корабль
прорезал ночную темноту, я, как и было намечено программой, включил
ручное управление кораблем.
«Восток-2» в управлении оказался послушным. Управлять косми-
ческим кораблем было очень легко. Его можно было ориентировать
в любом направлении, направить куда угодно в любой момент.
Конструкция «Востока-2» предусматривала два способа приземления
космонавта: в кабине корабля или путем отделения кресла от корабля
и спуска на парашютах. Мне было разрешено по собственному усмот-
рению воспользоваться любой из этих систем. Поскольку самочувствие
мое было хорошим, я без колебаний принял решение испытать вторую
систему приземления.
И когда «Восток-2» снизился настолько, что можно было произвести
катапультирование, кресло космонавта отделилось от корабля, и над
моей головой раскрылся ярко-оранжевый парашют.
Приземление произошло точно в заданном районе. Вскоре я докладывал
о выполнении суточного полета в космосе.
Горячее чувство благодарности за оказанное доверие, за поддержку,
за помощь, за теплые слова привета, гордость за нашу страну, за народ,
партию, под чьим мудрым руководством свершалась вековая мечта чело-
вечества о полете в космос,— разве можно перечесть все чувства, владев-
шие мной в памятные сутки с шестого на седьмое августа!
САМОБЫТНАЯ КУЛЬТУРА
ЗИМБАБВЕ
Обнаруженная еще в се-
редине XIX века высоко-
развитая культура Зимбаб-
ве (Южная Родезия) дала
материал для самых фан-
тастических теорий о ее
происхождении. Некото-
рые европейские ученые
были готовы допустить
любой вариант, начиная
от отождествления страны
Зимбабве с библейской
страной Офир, куда царь
Соломон совершил доволь-
но-таки разбойничий по-
ход за золотом, вплоть до
версии об этрусском влия-
нии на архитектуру и
культуру Южной Африки.
И только одно категориче-
ски отрицалось ими —
предположение о возмож-
ности местного происхож-
дения этой культуры.
Решить вопрос помогли
органические остатки, об-
наруженные вместе с ке-
рамикой и золотыми из-
делиями у подножия ка-
менных сооружений Зим-
бабве хранителем Нацио-
нального музея Южной
Родезии доктором Р. Сом-
мерсом и его коллегами.
Недавно возраст построек
был определен по методу
радиоуглерода. Оказалось,
что наиболее ранние по-
стройки относятся к VI—
VIII векам, а самые позд-
ние — к XIV—XV векам
новой эры. Это опровер-
гает все легендарные тео-
рии, так как в этот пе-
риод Европа не имела ни-
каких сношений с Цен-
тральной и Южной Аф-
рикой. Выводы, сделан-
ные Соммерсом на основа-
нии длительных исследо-
ваний еще до изобретения
метода радиоуглерода,
подтвердились.
Самобытность негритян-
ского искусства и культу-
ры была неопровержимо
доказана.
Американские
космонавты
пард.
Подготовка США к осуществлению космического полета человека
по проекту «Меркурий» началась в октябре 1958 года. Одновременно
с решением ряда сложных технических вопросов проводились отбор
космонавтов и подготовка к полету.
Будущие космонавты в США выбирались из числа высококвалифи-
цированных летчиков-истребителей реактивной авиации. Их средний
возраст значительно выше, чем возраст летчиков-космонавтов СССР.
Все американские космонавты окончили военные школы летчиков-испы-
тателей и работали по этой специальности. Каждый имеет степень бака-
лавра технических наук. Было отобрано семь человек: Алан Б. Шепард,
Вирджил А. Гриссом, Джон X. Гленн, Малькольм С. Карпентер, Лерой
Дж. Купер; Уолтер М. Ширра, Дональд К. Слейтон.
Высокая общая и техническая подготовка космонавтов позволила им
в дальнейшем активно включиться в разработку и осуществление про-
граммы «Меркурий». Для того чтобы космонавты имели возможность
глубоко познакомиться с той или иной областью программы, американ-
ские ученые за каждым из них закрепляли определенный круг вопросов:
М. Карпентер изучал навигацию и навигационные средства; Л. Купер и
Дж. Гленн — ракету-носитель «Редстоун»; В. Гриссом— автоматическую
и ручную системы ориентации; У. Ширра—систему обеспечения жиз-
недеятельности; А. Шепард — организацию и работу наземных станций,
слежение за космическим аппаратом, спасение; Д. Слейтон— ракету-но-
ситель «Атлас».
Хорошая осведомленность в узкой области позволила космонавтам
квалифицированно выступать на специальных заседаниях и самим участ-
вовать в различных испытаниях. О результатах участия в той или иной
работе каждый информировал остальных коллег. Эта система позволила
всем космонавтам быть осведомленными во всех вопросах, связанных
с разработкой проекта.
Космонавты совершали поездки на различные предприятия и в науч-
но-исследовательские центры для ознакомления с проводимыми там
работами.
Академическая подготовка имела целью пополнить знания космонавтов
по астрономии, астрофизике, геофизике, ракетной технике, космической
биологии и медицине и другим наукам. Для чтения лекций и проведе-
ния занятий привлекались высококвалифицированные специалисты.
Высоко оценивают космонавты тренировки на статических тренажерах,
где отрабатывались навыки по управлению ориентацией капсулы при
ее запуске, включении тормозных ракет и спуске через атмосферу.
Особое внимание уделялось тренировкам на динамических тренажерах:
центрифуге, воспроизводившей условия перегрузок, и в самолетах,
позволявших создавать кратковременно действующую невесомость.
Тренировки производились как в надутом, так и в ненадутом ска-
фандре при самых различных профилях перегрузок активного участка
полета и участка спуска. Имитировался и ряд сложных аварийных ситуа-
ций. Некоторые космонавты подвергались перегрузкам до 18 крат.
Космонавт А. Шепард в течение года прошел 17 тренировочных «поле-
тов» на центрифуге, во время которых перегрузки изменялись в соответ-
ствии с программой полета на ракете «Редстоун». При тренировках он
пользовался своим индивидуальным креслом, находился в скафандре
и дышал чистым кислородом. В экспериментах регистрировались электро-
кардиограмма, частота дыхания и температура тела. Кроме того, осуще- 364
ствлялось наблюдение за испытуемым с помощью телевидения, с ним
поддерживалась телефонная связь.
Большие нагрузки с неприятными последствиями (головокружение,
тошнота) имели место при тренировке на инерционной установке с вра-
щением вокруг трех осей. Правда, необходимость такого рода трениро-
вок вызывает скептическое отношение у американцев.
Ввиду того, что спуск капсулы планировался на воду, космонавты
учились быстро покидать капсулу при различных условиях пребывания
ее на плаву и в подводном положении, осваивали трудные условия дли-
тельного пребывания на воде или в пустыне.
5 мая 1961 года в капсуле «Меркурий», запущенной с помощью ракеты-
носителя «Редстоун» (MR-3) с мыса Канаверал, совершил суборбиталь-
ный полет Алан Шепард. Он поднялся на высоту 187,5 километра и через
15 минут 22 секунды спустился в Атлантический океан в 487,5 километра
от места взлета. 21 июня 1961 года космонавт Вирджил Гриссом по-
вторил полет Шепарда. Оба запуска прошли в целом удачно, если не счи-
тать, что капсула Гриссома затонула, а вместе с нею, вероятно, погибли
и ценные научные данные.
20 февраля 1962 года на корабле «Френдшип-7», запущенном с помощью
ракеты «Атлас», трижды обогнул Землю Джон Гленн.
24 мая того же года на космическом корабле «Аврора-7» совершил
орбитальный полет такой же продолжительности Малькольм Карпен-
тер. К концу второго оборота, когда обнаружился перерасход го-
рючего в системе ориентации корабля в пространстве, Карпентер был
вынужден перейти на ручное управление. Проявив большое мужество,
он выполнил программу до конца. А 3 октября 1962 года шесть витков
вокруг планеты сделал Уолтер Ширра.
Несомненно, что суборбитальные полеты Шепарда и Гриссома не могут
быть поставлены в один ряд с орбитальными полетами Ю. А. Гагарина
и Г. С. Титова. Однако полеты Гленна, Карпентера и Ширры свиде-
тельствуют уже о значительных успехах, достигнутых США в освоении
космического пространства.
Ни Шепард, ни Гриссом не предъявляли каких-либо жалоб на
чрезвычайные трудности периода действия перегрузок или невесомости.
Не было неблагоприятных реакций на пребывание в условиях невесо-
мости и у Гленна, Карпентера и Ширры. Надо сказать, что это не проти-
воречит данным, полученным в полете Г. Титова, а, наоборот, подтверждает
их. В самом деле, первые явления укачивания Титов начал отмечать только
после четвертого витка. Явления головокружения, общего недомогания
и тошнота наиболее сильно были выражены на шестом и седьмом витках.
Перед советскими и американскими учеными стоят еще большие задачи,
связанные с овладением космическим пространством. Несомненно, что
эти задачи можно решить значительно быстрее, если усилия советских
и американских ученых будут объединены в духе предложений, выска-
занных Н. С. Хрущевым в послании президенту Дж. Кеннеди об освое-
нии космоса.
Летом 1962 года США предприняли серию взрывов ядерных устройств
на большой высоте, в том числе в космическом пространстве. Эти взрывы
препятствуют научному освоению околоземного пространства, создают
прямую угрозу жизни и здоровью будущих героев-космонавтов. Иссле-
дования космоса должны проводиться в нормальных условиях.
Космос должен быть чист1
Пилот-космонавт Джон
Гленн,
lacNiNt Григорьевич ФЕСЕНКОВ
Космическая
материя
и Земля
Распределение яркости в Зо-
диакальном сеете (по данным
Египетской экспедиции АН
СССР 1957 года).
МЕЖПЛАНЕТНАЯ СРЕДА И ПЫЛЕВАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ
В XIX столетии межпланетное пространство рассматривалось как
совершенно пустое, если не считать отдельных метеорных потоков.
Вплоть до последнего десятилетия предполагалось, что оно может быть
заполнено лишь крайне разреженными внешними областями солнечной
короны высокой температуры, простирающимися вплоть до орбит наи-
более удаленных планет. Рассеянием солнечного света на свободных
электронах в районе земной орбиты объяснялся и Зодиакальный свет —
свечение ночного неба, располагающееся в плоскости созвездий Зо-
диака.
Только за последние годы доказано с полной несомненностью, что это
явление производится космической пылью, сосредоточенной, главным
образом, около плоскости эклиптики. Плотность этой пыли изменяется
приблизительно обратно пропорционально расстоянию от Солнца.
К этому выводу привело следующее. Было установлено, что Зодиакаль-
ный свет довольно сильно поляризован. Распределение этой поляриза-
ции оказалось возможным объяснить лишь наличием в межпланетной
среде мельчайших частиц — аэрозолей, подобных тем, которые наблю-
даются в верхней атмосфере Земли. Кроме того, линии поглощения
в спектре Зодиакального света оказались столь же резкими, как и в
спектре Солнца, что несовместимо с электронным рассеянием.
Каково же может быть происхождение этой космической пыли?
Распределение яркости Зодиакального света (см. рисунок) показывает,
что источником ее не могут быть астероиды, так как их орбиты распо-
ложены под небольшими углами к плоскости земной орбиты. Своим про-
исхождением космическая пыль может быть обязана только периодиче-
ским кометам, орбиты которых пересекают плоскость земной орбиты
под самыми различными углами.
Можно считать, что Зодиакальная материя в целом возникает в резуль-
тате распада комет — процесса, который действительно непрерывно про-
исходит в солнечной системе.
На основании яркости Зодиакального света можно судить о плотности
метеорной материи в межпланетном пространстве.
Например, если принять для метеорных частиц рассеивающие свой-
ства, подобные межзвездной материи, то окажется, что в пределах ради-
уса земной орбиты заключается масса, эквивалентная астероиду диамет-
ром в 3 километра при плотности 3 г/см3. Если принять частицы более
крупные, размером в 10 микронов, то диаметр соответствующего
эквивалентного астероида возрастет до 7 километров. Если принять,
наконец, что частицы межпланетной среды распределяются по размерам
так же, как и метеоры, встречающиеся с Землей, то диаметр этого эквива-
лентного астероида будет 10 километров.
Эти величины можно сравнить с количеством метеорного вещества,
которое непосредственно захватывает Земля из окружающего космиче-
ского пространства. Для оценки этого количества применяются разные
методы. В результате оказывается, что в атмосферу проникает и оседает
на земную поверхность гораздо больше пылевого вещества, чем можно
было бы ожидать на основании известной средней плотности межпланет-
ной среды. В непосредственной близости к Земле плотность пылевой
материи оказывается на несколько порядков больше, чем в межпланет-
ном пространстве на том же расстоянии от Солнца, то есть Земля как
будто окружена облаком космической пыли.
366
Действительно, анализ данных о ракетных полетах показывает, что
Земля окружена пылевой оболочкой, плотность которой падает по мере
удаления от Земли вплоть до расстояния около 100000 километров, где
она уже сливается с общим фоном межпланетной материи. Эта пылевая
оболочка, оказывается, может быть обнаружена даже в низких и сравни*
тельно плотных слоях атмосферы, так как она проявляется в обычных
сумеречных явлениях.
Как известно, Солнце, уже спустившееся за горизонт для наблюда-
теля, находящегося на поверхности Земли, еще продолжает некоторое
время освещать верхние слои атмосферы. Свет, рассеянный этими слоями
и попадающий на поверхность Земли, и вызывает так называемые истин-
ные сумерки.
Но при этом, проходя сквозь плотные нижние слои атмосферы —тропо-
сферу, свет истинных сумерек в свою очередь рассеивается в них. Яркость
образующейся при этом так называемой тропосферной составляющей
сумерек различна в разных точках небосвода. Она меньше всего в зените
и растет по мере приближения к горизонту, так как в этом направлении
рассеивающая свет толща тропосферы увеличивается. Этот эффект тропо-
сферного рассеяния сильно искажает картину истинных сумерек.
В Астрофизическом институте Академии наук Казахской ССР разра-
ботаны точные методы анализа сумеречных явлений, что дало возмож-
ность выделить в чистом виде эффект первичного рассеяния, связанный
лишь с оптическими свойствами высоких атмосферных слоев. Применение
его позволило получить следующие результаты.
Оказалось, что при отсутствии заметных метеорных потоков ход ярко-
сти сумерек может быть довольно удовлетворительно объяснен свойствами
обычной атмосферы вплоть до высоты в 80 километров, что соответствует
примерно погружению Солнца под горизонт на 10 градусов. После этого,
однако, яркость сумерек начинает падать гораздо медленнее. В этом про-
является наличие какой-то дополнительной составляющей, несвязанной
с атмосферой. Оказывается, если на высоте 84 километров эта космиче-
ская пылевая составляющая дает лишь 0,4 общей яркости сумерек, то
для высоты 100 километров она превосходит атмосферную составляющую
уже в 5 раз, а на предельной доступной сумеречному методу высоте
в 140 километров—в 40 раз.
Таким образом, когда при погружении Солнца под горизонт больше
чем на 10 градусов, то есть еще задолго до наступления полной ночи,
мы видим сумеречный свет, то он порождается нижними, более плотными
частями пылевой оболочки земного шара.
Общее поглощение света, производимое этой пылевой оболочкой, все
же ничтожно мало (всего около 0,1 процента) и потому никак не влияет
на оптические свойства атмосферы в условиях ясного дневного неба.
Итак, все разнородные данные указывают на то, что наша Земля окру-
жена протяженным пылевым облаком, вероятно, метеорной природы.
Это облако, возможно, далеко не однородно, хотя в общем плотность его
убывает с расстоянием.
Природа и происхождение пылевого облака вокруг Земли еще совер-
шенно неизвестно. Американский астроном Ф. Уиппл считает, что оно
могло произойти от дробления лунной поверхности метеоритами, пада-
ющими на Луну с космической скоростью.
Подобное же происхождение представляется возможным и для так назы-
367 ваемых тектитов—стеклянных метеоритов, состоящих из отвердевшего рас-
ПЕТЕРБУРГ. Барон Николаи
высказал новую мысль, что «в
тот день, когда все мужики
захотят идти в университет,
приговор обществу будет про-
изнесен», ибо воскресные шко-
лы для народа ведут r тому,
что скоро все будут учиться,
некому будет пахать и все об-
щество умрет с голоду.
«СОВРЕМЕННИК». Сен-
тябрь 1861 года.
Изменение гиперболических
метеоритных орбит на эл-
липтические при приближе-
нии к Земле и образование
пылевого облака.
плава вещества, богатого кварцем, с многочисленными воздушными пу-
зырьками внутри твердой массы. В составе вещества тектитов подозре-
вался радиоактивный изотоп алюминий-26, указывающий на их космиче-
скую природу.
Известные нам тектиты выпадали в течение последних нескольких де-
сятков миллионов лет на очень ограниченных участках земной поверх-
ности (отсюда их различные названия — австралиты, индошиниты, мол-
давиты и так далее). Значит, они образовывали чрезвычайно тесные рои,
составляя в этом отношении полную противоположность метеорным
потокам. Это трудно совместить с возможностью их длительного пребы-
вания в виде самостоятельных потоков в межпланетном пространстве
и заставляет предполагать, что они совершали только очень короткое
путешествие с Луны на Землю. Впрочем, о происхождении тектитов
ведется оживленная дискуссия, и вопрос еще не решен.
Одним из путей образования пылевой оболочки вокруг Земли может
быть захват метеорного вещества. Как мной было показано еще около
40 лет назад, обычные метеоры кометного происхождения могут захваты-
ваться наиболее высокими слоями земной атмосферы, причем гиперболиче-
ская орбита метеора по отношению к Земле превращается в эллиптиче-
скую, по большей части весьма вытянутую. Такие метеоры могут в тече-
ние длительного времени совершать свои обращения вокруг Земли,
пополняя, таким образом, ее пылевую оболочку. Чисто принципиально
подобная схема допустима, однако до сих пор ее количественная проверка
невозможна.
Каково бы ни было происхождение пылевой оболочки, но если отдель-
ные частицы ее достаточно длительное время подвергаются различным
облучениям со стороны Солнца, то они должны постепенно приобретать
специфическое рыхлое строение, свойственное вообще метеорам, и
уменьшаться в размерах. С другой стороны, известно, что на пы-
левые частицы размером меньше одного микрона действует заметная от-
талкивающая сила со стороны Солнца, особенно возрастающая при
повышении солнечной активности, когда возникают корпускулярные по-
токи, движущиеся со скоростью до 3 тысяч километров в секунду. Можно
поэтому ожидать, что пылевая оболочка Земли должна быть вытянута
в сторону, противоположную Солнцу, по аналогии с кометными хвостами.
Действительно, уже давно показано, что так называемое противо-
сияние — слабое мутноватое пятно на небе размером примерно 6 на 10
градусов, видимое в точности в стороне, противоположной Солнцу, может
быть проекцией этого «хвоста» нашей Земли.
ВСТРЕЧИ КОМЕТ С ЗЕМЛЕЙ
Метеорное вещество, с которым постоянно встречается Земля, —
это, как указывалось выше, продукт распада комет. Вероятно, в прош-
лом Земле неоднократно приходилось встречаться с самими кометами.
Кометы движутся по самым разнообразным орбитам, появляясь из са-
мых различных областей неба. Некоторые из них, как, например, коме-
ты 1883 II, 1843 I, комета 1680 года и другие, проходили в непосредст-
венной близости от Солнца. Как предполагает американский астроном
Г. Юри, Земля должна была сталкиваться с кометами за время своего
существования сотни раз. Прохождение Земли через кометные хвосты
происходит часто и вызывает хорошо заметные световые явления на
ночном небе. 368
Что же может произойти при встрече Земли с самой головой кометы?
Кометные ядра имеют ничтожно малую массу (масса самых больших
комет, по крайней мере, в миллиард раз меньше массы Земли) и очень
большую яркость в непрерывном спектре. Это, несомненно, очень уплот-
ненные рои мелких частиц. Среди них, по-видимому, нет тел размерами
в метры, а тем более в километры. Это видно из того, что самые обильные
дожди падающих звезд — метеорные потоки, выделяющиеся из комет,
никогда не сопровождаются выпадением метеоритов. Кроме того, кометные
головы отличаются заметной поляризацией испускаемого ими света,
что говорит об очень малых размерах большинства составляющих их
частиц. Наконец, отличительная особенность всех комет — способность
их сильно реагировать на изменения солнечной активности и при приб-
лижении к Солнцу образовывать газовые или пылевые хвосты.
Время от времени под влиянием возмущений со стороны звезд отдель-
ные кометные сгущения могут проникать во внутренние области солнеч-
ной системы. Некоторые из них, проходя около больших планет, могут
даже превращаться в короткопериодические кометы. Особенно многочис-
ленно семейство комет Юпитера (всего 66 комет).
Под действием нагрева со стороны Солнца и бомбардировки солнечны-
ми корпускулярными потоками происходит быстрое разложение и испа-
рение кометных «льдов» и распыление их более тугоплавкого вещества.
Образуются метеорные потоки, двигающиеся почти по той же орбите,
как и первоначальная комета.
Так, например, известная комета Галлея с периодом обращения около
80 лет, которая около 2000 лет назад поражала своей яркостью и, по-ви-
369
<Г поле^нахи !
ПЕТЕРБУРГ. На годичной
выставке в Академии художеств
шведский придворный живопи-
сец Маркус Ларсон выставил
под видом картин полотна, на
которых с различными зако-
рючками и вычурами, полосами
и зигзагами намалеваны пес-
трейшие краски.
Г-н придворный живописец тре-
бует за некоторые на своих,
похожих на волнистый ситец,
полотен по 1600 рублей сереб-
ром. Какой забавник!
«СОВРЕМЕННИК». Сен-
тябрь 1861 года.
димому, могла наблюдаться даже днем, значительно уменьшила массу
и ,яркость. Сравнительно слабая комета Энке, с периодом обращения в
3% года, за последние 100 лет сделалась слабее на целую звездную вели-
чину.
Эта комета отличается той интересной особенностью, что время от
времени подвергается толчкообразным ускорениям и сокращает размеры
своей орбиты. Это было детально изучено О. А. Баклундом в Пулкове на
основании огромного наблюдательного материала. Вследствие этого эф-
фекта комета Энке, принадлежащая к семейству Юпитера, в настоящее
время далеко не достигает даже при наибольшем отдалении от Солнца
орбиты этой планеты. Баклунд установил, что комета Энке была захваче-
на Юпитером всего несколько тысяч лет назад. За это время она должна
была сделать около тысячи обращений, непрерывно испуская газы, выбра-
сывая вещество и разлагаясь. За это время из кометы выделился метеор-
ный поток, получивший название потока Таурид, но комета продолжала
существовать, как одно компактное целое.
В чем заключается причина этих неравномерных ускорений?
Вероятно, под действием солнечного облучения в комете возникают
местные взрывы, преимущественно на стороне, обращенной к Солнцу.
Если ядро кометы при этом имеет вращательное движение, как одно целое,
то в зависимости от направления вращения может возникать реактивная
сила, направленная в сторону орбитального движения кометы или об-
ратная ему.
Итак, кометы представляют собой образования очень плотные, часто
неоднородные. Они состоят из очень неустойчивого вещества, способного
взрываться и бурно выделять энергию. Общая масса кометы бывает на-
столько мала, что подобные взрывы в ее отдельных местах сотрясают всю
комету в целом и способны, производя реактивное действие, изменять ее
движение вокруг Солнца. Несмотря на сильное влияние солнечных воз-
действий, комета все же не исчерпывает своего взрывного вещества даже
в течение тысяч лет. Если это вещество заключается в различных льдах,
способных бурно испаряться уже при небольшом нагревании, то оно дол-
жно быть, очевидно, надежно укрыто малотеплопроводной оболочкой.
Особенно большое значение для науки может иметь изучение непосред-
ственного столкновения комет с Землей. Подобное явление, как можно
считать, действительно произошло 30 июня 1908 года и известно как паде-
ние так называемого Тунгусского метеорита.
Какое же значение для нашей планеты могут иметь встречи с кометами,
которые, как сказано, должны были на протяжении ее истории происхо-
дить сотни раз?
Внушительное зрелище, которое представляют некоторые яркие
кометы, заставляло в прошлом предполагать, что столкновение с ними
означало бы гибель Земли. На самом деле оказывается, что Земля
достаточно надежно защищена своей плотной воздушной оболочкой,
и весь результат подобных столкновений сводится только к обогащению
земной атмосферы различными углеродными соединениями, которые при-
носятся кометами из отдаленного межзвездного пространства, где про-
исходит их зарождение.
Академик А. И. Опарин, описывая вероятный процесс зарождения жиз-
ни на Земле, предполагает, что земная атмосфера могла постепенно обо-
гащаться различными углеводородами в результате воздействия воды
на когениты — соединения углерода с разными металлами — железом, 370
никелем, кобальтом, и считает возможным образование углеводородов
каким-то путем в кристаллических породах. Без подобных простейших
органических соединений, не связанных с жизненными процессами, на
Земле не могли бы создаться условия, необходимые для возникновения
и развития жизни.
Трудно сказать, были ли источники выделения углеводородов в перво-
начальную атмосферу Земли достаточно эффективными. Однако несом-
ненно, что совершенно неизбежные столкновения с кометами, содержа-
щими всегда огромные количества углеводородных соединений, должны
были сразу обогащать Землю этими необходимыми веществами, из кото-
рых затем возникали все более и более сложные органические соединения.
Таким образом, кометы не только не представляют опасности для
Земли, но, наоборот, при встрече снабжают ее углеводородными соеди-
нениями, которых не хватало нашей планете.
Даже и при очень активной помощи со стороны комет жизнь на Земле
определенно могла развиться всего лишь 1—1,5 миллиарда лет назад,
спустя не менее 3 миллиардов лет со времени образования Земли как пла-
неты. Возможно, если бы кометы не обогащали атмосферу Земли органи-
ческими соединениями, жизнь на нашей планете возникла бы значитель-
но позднее и фактически, при теперешнем возрасте Земли в 4,5 миллиарда
лет, еще не развилась бы или же была бы представлена лишь самыми
примитивными формами.
Орбиты астероидов и Сихотэ-
Алинъского метеорита в сол-
нечной системе.
ПАДЕНИЕ МЕТЕОРИТОВ И АСТЕРОИДОВ
Существуют, однако, космические тела, способные подвергнуть Землю
настоящим бомбардировкам, хотя они остаются совершенно незамечен-
ными при своем движении в межпланетном пространстве даже в на-
шем ближайшем соседстве.
12 февраля 1947 года в далеком Приморье, на склонах Сихотэ-Алинь-
ского хребта, в 10 часов 40 минут утра упал огромный метеорит. Раско-
ловшись на множество частей на высоте около 15 километров, где им
была почти потеряна первоначальная космическая скорость, он произвел
при ударе о Землю 110 кратеров и воронок, из которых наиболее крупная
имела диаметр 28 метров и глубину 6 метров. Падая в мягкую болотистую
почву, даже небольшие части метеорита уходили на глубину нескольких
метров. Наибольшая извлеченная глыба, состоящая, как и другие части
метеорита, из железа и никеля, имела массу в 1750 килограммов.
Этот метеорит догонял Землю в ее движении по орбите и летел с севера,
причем его скорость при влете в земную атмосферу составляла всего
14,5 километра в секунду. Точный расчет показал, что он двигался по
эллиптической орбите и выходил из кольца астероидов — малых планет
солнечной системы. Орбиты астероидов, находящиеся в основном между
орбитами Марса и Юпитера, разнообразны и могут проникать в са-
мые внутренние области солнечной системы.
Число астероидов с известными орбитами, над которыми ведутся постоян-
ные наблюдения, сейчас превышает 1600, но действительное число их
несравненно больше и должно исчисляться десятками тысяч. Сталкиваясь
между собой с небольшими относительными скоростями, астероиды раз-
ламываются на мелкие обломки неправильной формы, которые могут
случайно выпадать на Землю и тогда получают название метеоритов.
Некоторое время назад под метеоритом подразумевали всякое тело,
выпавшее на Землю из космоса, независимо от его происхождения. Сей-
час можно сузить это понятие. Нужно различать, во-первых, метеоры —
остатки комет, обычно мелкие частицы, отличающиеся особенно рыхлым
строением своей поверхности, и, во-вторых, метеориты — обломки асте-
роидов, не имеющие с метеорами и кометами ничего общего.
Астероидальное происхождение метеоритов видно по их внутренней
структуре, которая могла образоваться только внутри достаточно круп-
ного тела под значительным давлением. По существу, именно метеориты
наиболее надежным способом позволяют определить возраст солнечной
372
системы, то есть время, прошедшее после окончательного формирования
планет. Метеориты могут выделяться из различных частей астероидальных
тел и потому отличаются различным составом — могут быть железо-нике-
левые, каменистые и даже угольные. Однако все они имеют ту же самую
давность формирования своего вещества в недрах астероидов.
Космический возраст метеоритов, выделившихся из астероидов при дроб-
лении, определяется следующим образом. Дело в том, что метеорит, пере-
ходя из недр астероида в космическое пространство, начинает с этого
времени облучаться первичными космическими лучами, которые разру-
шают ядра тяжелых элементов, например железа, причем выделяется лег-
кий изотоп гелия — гелий-3. Заметим, что при обычном радиоактивном
распаде в виде альфа-частиц выделяется гелий-4. По количеству легкого
изотопа гелия, а также других изотопов, выделяющихся при тех же
условиях, можно определить, в течение какого времени вещество метео-
рита подвергалось космическому облучению, то есть когда произошел рас-
пад астероида при столкновении его с другими аналогичными телами.
Так, оказалось, что Сихотэ-Алиньский метеорит образовался всего
около 170 миллионов лет назад. Некоторые метеориты выделились гораз-
до раньше, а другие, наоборот, позднее.-Самый «молодой» метеорит из
известных в настоящее время — это Рамсдорф, образовавшийся при
дроблении астероида 2,4 миллиона лет назад.
Несомненно, что дробление Астероидов и образование метеоритов
происходит и в настоящее время, причем образуются не только мелкие
камни, но и настоящие глыбы весом во много миллионов тонн. Такие глы-
бы, двигаясь по самым разнообразным орбитам, могут встречаться с Зем-
лей и производить большие разрушения.
Наиболее заметное свидетельство таких бомбардировок — метеоритные
кратеры, которые могут сохраняться в течение многих тысяч лет, в осо-
бенности в безводных районах. Подобные кратеры известны во многих
областях земного шара. Наиболее изучен из них так называемый кратер
Барринджера диаметром 1200 метров и глубиной около 170 метров,
находящийся в Аризонской пустыне.
В окрестностях этого кратера было найдено огромное количество типич-
ных железных осколков метеорита, из которых некоторые достигают сот-
ни килограммов веса. Возраст кратера — примерно 25 000 лет, хотя еще
до сих пор среди индейцев сохранились легенды о некоем боге, спустив-
шемся в огне и облаке с неба. Одно время считалось, что основная масса
огромного метеорита зарылась глубоко в почву и раскололась около од-
ного из склонов этого кратера, так что даже была образована коммерче-
ская компания для его эксплуатации. Затем выяснилось, что метеорит,
произведя гигантские разрушения, вместе с тем разрушился сам, превра-
тившись при внезапном торможении в основном в газ.
Целая группа подобных кратеров находится на острове Саарема (Эзель)
в Эстонской ССР. Аналогичные кратеры есть в пустыне Вабар (Аравия),
в Австралии, Африке и других областях земного шара. До недавнего вре-
мени наибольшим кратером считался найденный в Канаде и имеющий диа-
метр 3,2 километра. Этот кратер, почти целиком залитый водой, судя по
геологическим признакам, несомненно, метеоритного происхождения,
хотя около него никаких метеоритных остатков до сих пор не обнаружили.
Вообще на всей земной поверхности установлено 14 вполне достоверных
кратеров метеоритного происхождения, по большей части относящихся
к совсем недавнему геологическому времени.
Железный метеорит Сусу-
ман, упавший в Восточной
Сибири, с ярко выраженным
кристаллическим строением.
Аризонский метеоритный
кратер.
373
ЛОНДОН. Гн Рейтер — не-
мец по происхождению и фран-
цуз по воспитанию — приме-
нил в своем агентстве для добы-
вания новостей со всего света
телеграфические аппараты. Со-
бранные новости немедленно
рассылаются газетам Англии
и других стран. К сожалению,
мир, известный агентству
Рейтера, по размерам равен
миру, известному во времена
ПтоЛомея и Александра Маке-
донского.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА» 12
сентября 1861 года.
Если принять, что одно крупное метеоритное падение с образованием
значительного кратера происходит хотя бы один раз за 10 тысяч лет, то
за всю историю Земли таких падений должно быть не менее 50 тысяч.
Вся Земля должна была быть так же густо покрыта кратерами, как Луна
своими кольцевыми горами. Спрашивается, где же эти кратеры?
Несомненно, что валы кратеров должны были размываться различными
эрозийными процессами и не могли существовать более нескольких мил-
лионов лет. Оказывается, однако, что многие круглые образования на зем-
ной поверхности представляют остатки метеоритных кратеров.
Неопровержимым доказательством падения метеорита может быть на-
личие в кратере метеоритного вещества.
Однако есть и другие несомненные признаки того, что в данном месте
в прошлом произошел сильный удар с огромным сотрясением и сжатием
почвы, соответствующим давлению в миллион атмосфер, то есть гораздо
большим, чем при вулканических извержениях. Такие признаки —
это наличие так называемых конусов сотрясения и образование особой
формы кварца — коэзита.
Конусы сотрясения — это конические скалистые формации с радиальной
слоистостью, исходящей из одной точки, размерами от немногих сантимет-
ров до нескольких метров. При ударе подобное образование распадается
на аналогичные конусы меньшего размера. Они могут быть образованы
в любых породах, но чаще всего в известняке или песчанике.
В США имеются подобные конусы сотрясения, возраст которых 400 мил-
лионов лет.
Подобные образования найдены в местах, несомненно связанный с паде-
нием гигантских метеоритов.
Коэзит — другой продукт ударной волны, вызванной падением огром-
ной метеоритной массы. Подобно тому как в метеоритах при больших
давлениях возникают мельчайшие алмазы, давно известные по сборам
из Аризонского метеоритного кратера, таким же путем при больших
давлениях возникает эта сверхуплотненная разновидность кварца.
Искусственный коэзит может быть получен в лаборатории при давлениях
порядка 20 тысяч атмосфер, которое существует в недрах Земли на
глубине 60—70 километров. При обилии кварца сильные удары или взры-
вы обязательно образуют коэзит. Его много, например, около метеорит-
ных кратеров Вабар в Аравии, он образовывался также и при атомных
взрывах в Неваде.
По наличию конусов сотрясения и коэзита можно установить, что в
прошлом происходили колоссальные удары от падающих метеоритов,
даже если созданные ими кратеры давно уже исчезли под действием воды
и ветра. Например, можно утверждать по этим признакам, что так назы-
ваемое кольцо Вердефорта около Претории (Южная Африка) диаметром
около 50 километров — остаток древнейшего метеоритного кратера.
Около 250 миллионов лет назад астероид диаметром в 1,5 километра уда-
рился в этом месте о земную поверхность со скоростью в десятки километ-
ров в секунду, причем давление должно было превысить много миллионов
атмосфер. Происшедший взрыв был, вероятно, в миллион раз более мощ-
ным, чем известное извержение Кракатау 1883 года.
Данные современной науки говорят о том, что взаимодействие Земли
с разнообразным космическим веществом из самых различных областей
межпланетного пространства — космической пылью, кометами, метео-
ритами — происходило на протяжении всей ее истории.
Сейчас особое внимание астрономов привлекают две планеты нашей сол-
нечной системы — Венера и Марс. Обе они соседи нашей Земли, и,
естественно, после Луны первые межпланетные рейсы направлены
именно к ним.
Физические условия на обеих этих планетах позволяют предположить,
что на них существует жизнь.
Атмосфера Марса довольно прозрачна для видимого света некоторых
длин волн, и детали его поверхности хорошо видны. Поэтому планету уда-
лось довольно хорошо изучить и составить ее подробные карты.
Венера же, наоборот, постоянно окутана непроницаемым слоем облаков,
и ее поверхность скрыта от наших взоров. Поэтому мы не можем соста-
вить себе ясного представления о ее строении и физических особенностях.
Даже радиус и масса Венеры нам известны еще недостаточно точно. Дело
в том, что измерение угла, под которым мы видим диск Венеры, связано
со значительными техническими трудностями. Масса же этой планеты,
лишенной спутников, определяется менее точно, чем масса планет, у
которых спутники есть. Измерения, выполненные различными методами,
дают значения радиуса Венеры от 6093 до 6310 километров — расхожде-
ния превышают 200 километров. Наиболее вероятная величина радиуса
Венеры 6100 километров (с ошибкой не более 34 километров в ту или дру-
гую сторону).
Что касается массы Венеры, то наиболее вероятное ее значение 0,8136
массы Земли, а плотность несколько больше 5,12 грамма в одном кубиче-
ском сантиметре. Здесь не учтен облачный слой Венеры, высота которого
нам пока неизвестна.
Венера обращается вокруг Солнца на среднем расстоянии в 108 миллио-
нов километров, составляющем 0,72 расстояния Земли от Солнца. Интен-
сивность солнечного излучения на границе атмосферы Венеры должна
быть приблизительно в два раза больше, чем на границе атмосферы Земли.
Один оборот вокруг Солнца Венера совершает за 225 земных суток.
ЧТО ВИДНО НА ВЕНЕРЕ В ТЕЛЕСКОП?
Рассматривая Венеру в телескоп, мы убеждаемся, что на ее поверхно-
сти почти ничего не видно. Иногда можно заметить лишь слабые, неяс-
ные пятна, изменяющие свое положение на диске. Только когда наша
атмосфера спокойна и прозрачна, опытным наблюдателям удается заме-
тить в мощные инструменты какие-то неясные намеки на детали. Амери-
канский астроном Е. Барнард назвал их «большими темными пятнами».
Даже фотографирование в инфракрасных лучах, хорошо проникающих
через туманные среды, не показало никаких деталей. Облачный покров
Венеры непрозрачен для инфракрасных лучей.
В 1927 году американский ученый Ф. Е. Росс, фотографируя Венеру
в ультрафиолетовых лучах на больших инструментах, обнаружил на сним-
ках много светлых и темных пятен. Светлые места на фотографиях, по
его мнению,— облака, похожие на наши перистые, а темные — прорывы
в облаках, сквозь которые виден нижележащий непрозрачный слой ат-
мосферы планеты. Этот слой имеет желтоватый цвет. Все эти пятна очень
непостоянны. Они быстро меняются, то появляются, то исчезают.
В 1950—1954 годах Дж. Койпер на обсерватории Мак-Дональд (США)
получил снимки Венеры в фиолетовых лучах. На этих снимках он обна-
ружил перпендикулярные к линии, соединяющей рога серпа, темные по-
375 лосы. Такие же полосы были обнаружены и на обсерватории Маунт-Вил-
Николай Нашит iAPASAUOB
Венера—
планета
загадок
сон в 1954—1955 годах. Изучение этих полос может дать представление
о химической природе молекул, обусловливающих поглощение света
в ультрафиолетовой части спектра Венеры, а также о природе мельчай-
ших жидких и твердых частиц, взвешенных в ее облачном слое.
Сильное поглощение фиолетовых и особенно ультрафиолетовых лучей
атмосферно-облачной оболочкой Венеры подтверждается спектральной
кривой, полученной пулковским астрономом Н. А. Козыревым в 1953
году. Он нашел на этой кривой полосы поглощения, обнаруженные впо-
следствии и в атмосфере Земли. Однако какому соединению они принад-
лежат, пока выяснить не удалось.
АТМОСФЕРА И ОБЛАКА ВЕНЕРЫ
Существование на Венере плотной атмосферы обнаружил еще в 1761 году
М. В. Ломоносов, наблюдая прохождение Венеры по диску Солнца. Он
заметил, что при вступлении планеты на солнечный диск край послед-
него сделался неясным, «а прежде был весьма чист и везде ровен». Когда
же Венера приближалась к другому краю солнечного диска, то тоже наб-
людалась неясность солнечного края и светлое кольцо вокруг уже со-
шедшего с диска Солнца темного диска Венеры. Из этих наблюдений
Ломоносов сделал заключение, что Венера «окружена знатною воздуш-
ною атмосферою, таковой (лишь бы не большей), какова обливается около
нашего шара земного».
Анализируя опубликованные в литературе описания этого явления,
В. В. Шаронов сделал вывод, что солнечные лучи, проходя сквозь толщу
атмосферы Венеры над облачным слоем, отклоняются из-за преломления
(так называемой горизонтальной рефракции) сравнительно слабо — не
больше чем на 22 угловых секунды, а обычно от 15 до 20 секунд. В неко-
торых случаях обнаруживалось аномальное увеличение горизонтальной
рефракции, которое можно объяснить или особенностями физического
состояния (температуры, давления, состава) газа в соответствующих участ-
ках атмосферы, или изменением высоты верхней границы облачного слоя. 376
При наблюдении серпа Венеры можно заметить, что его рога простира-
ются далеко за половину окружности, а при очень узких серпах переходят
даже в полное кольцо, окружающее темный диск планеты. Расчеты уче-
ных, в том числе советского астронома В. Г. Фесенкова, показали, что это
удлинение рогов серпа Венеры обусловлено уже не рефракцией, как в
случае явления Ломоносова, а рассеянием света. Наши измерения удлине-
ния рогов по фотографиям, сделанным на Астрономической обсерватории
Харьковского государственного университета, полностью подтвердили
это заключение.
Нам удалось визуально измерить сумеречный свет Венеры до расстоя-
ния в 20° и фотографически до расстояния в 16° от терминатора Венеры —
границы между освещенным и темным ее полушариями. Отсюда В. В. Ша-
ронов сделал вывод, что интенсивность сумеречных явлений на Венере
в 4 раза больше, чем на Земле.
Малое значение рефракции указывает на наличие над облачным слоем
весьма разреженной атмосферы. В то же время разреженный воздух
не способен вызвать сильное рассеяние света, а значит, и столь интенсив-
ные сумеречные явления.
Таким образом, мы приходим здесь к некоторому противоречию.
Для устранения этого противоречия В. В. Шаронов предложил следую-
щую модель строения атмосферы Венеры (см. рисунок). На некоторой,
правда, неизвестной, высоте над поверхностью планеты расположен
тонкий облачный слой (О), подобный либо перистым, либо серебристым
облакам Земли, но значительно более плотный. Наружную поверхность
ЭТОГО СЛОЯ МЫ И ВИДИМ В ТеЛеСКОП Как блеСТЯЩуЮ ПОВерХНОСТЬ Венеры. Модель атмосферы Венеры,
Расположенные над ней слои (А) более или менее прозрачны. Явление пре ЛОЖ*""еым. ' аро"°~
Ломоносова, обуслов-
ленное рефракцией, про-
исходит, по Шаронову,
в разреженном слое меж-
ду внешней границей ат-
мосферы и этой обла-
стью. Сумеречные же
явления обусловливают-
ся в основном слоем (В),
расположенным между
твердой поверхностью
Венеры и этим внешним
тонким облачным слоем.
Подобная модель ат-
мосферы Венеры может
объяснить малую вели-
чину рефракции и боль-
шую интенсивность су-
меречных явлений. Од-
нако она нуждается в
дальнейшей проверке.
Спектр Венеры изу-
чался многими астроно-
мами. Их исследования
показали, что количе-
ство кислорода в слое,
377
расположенном выше облаков, по крайней мере, в тысячу раз меньше,
чем в атмосфере Земли.
Только в самое последнее время удалось обнаружить присутствие на
Венере водяного пара. В 1959 году изучение инфракрасной области
спектра Венеры с помощью телескопа, поднятого на воздушном шаре на
высоту 24 километра, показало, что содержание водяных паров в атмос-
фере Венеры над ее облачным слоем приблизительно в 4 раза больше,
чем в земной стратосфере на высоте в 14,5 километра.
Над облачным слоем Венеры находится большое количество углекисло-
го газа. Азот в атмосфере Венеры с достаточной достоверностью не об-
наружен.
Однако Н. А. Козырев на спектрограммах темной, не освещенной
солнцем части диска Венеры получил многочисленные линии и полосы,
которые он приписал ионизированному азоту. Впоследствии это мнение
было поддержано другими исследователями.
Оказалось, что ночью атмосфера Венеры светится, и это свечение в
50—60 раз превосходит свечение атмосферы Земли. Значит, на Венере
наблюдаются полярные сияния, а следовательно, она должна обладать
магнитным полем, примерно в 5 раз более сильным, чем поле Земли.
Что представляет собой облачный слой Венеры, скрывающий от наших
взоров ее поверхность? О его природе существуют различные мнения.
Наблюдения поляризации отраженного Венерой света недвусмысленно
говорят в пользу того, что облака Венеры состоят из водяных капелек.
Вероятно, эти капельки имеют размер 1—2 микрона.
ПУСТЫНЯ ИЛИ ОКЕАН?
Весьма существенны вопросы о строении поверхности Венеры, о ее
температуре и о температуре ее воздушной оболочки.
Что представляет собой поверх-
ность Венеры, над которой распо-
ложен непрозрачный для наших те-
лескопов облачный слой, мы не зна-
ем и можем строить об этом лишь
предположения..
. Некоторые считают, что поверх-
ность Венеры — пустыня, с кото-
рой сильные ветры поднимают
тучи пыли, плавающей в виде
желтоватых облаков в ее атмосфе-
ре. Так, например, Е. И. Эпик
(США) полагает, что количество
воды, обнаруженное в атмосфере
Венеры наблюдениями с воздуш-
ных шаров, так незначительно, что
гипотезы о наличии на Венере
сплошного океана и об облаках,
состоящих из водяного пара, долж-
ны быть отброшены. По его мнению,
облачный слой Венеры может со-
стоять из пыли, поднятой восходя-
щими течениями с поверхности
планеты, а также из газов. Наличи-
378
ем этой пыли он объясняет желтоватый цвет Венеры и темные полосы нэ
фотографиях, сделанных в ультрафиолетовых лучах.
По мнению Эпика, на Венере жизни нет.
Произведенное нами изучение распределения яркости по диску Венеры
выявило весьма любопытный факт, который дал возможность сделать не-
которые предположения о природе отражающих свет слоев. Оказалось,
что при всех углах фазы и по всей поверхности Венеры наблюдается при
отражении зеркальный эффект — свет отражается от облаков, как от
зеркала. Такой эффект мы заметили бы, наблюдая освещение облаков
с поднявшегося над ними самолета, если бы под облаками располагалась
водная поверхность. Возможно, что на Венере этот эффект вызывается
океаном, покрывающим ее поверхность. Может быть, и сами облака
обладают зеркальными свойствами вследствие наличия в них ледяных
кристалликов. Возможно, что здесь имеют место обе эти причины.
В 1949 году наши фотометрические наблюдения позволили автору пред-
положить, что на Венере существует огромная водная поверхность —
океан.
В 1955 году американские астрономы Д. Мензел и Ф. Уиппл, исходя
из других соображений, пришли к такому же выводу.
Теперь, когда в атмосфере Венеры обнаружен водяной пар, существо-
вание океана становится еще более вероятным.
КТО ЖЕ ПРАВ?
Разноречивые мнения существуют и о температуре поверхности и ат-
мосферы Венеры. Если бы Венера обладала такой же поверхностью
и атмосферой, как наша Земля, то средняя ее температура должна была
бы быть примерно на 50° выше, чем на Земле. Однако Венера отражает
падающую на нее солнечную энергию в мировое пространство значи-
тельно сильнее, чем наша Земля. Кроме того, поглощающие и рассеива-
ющие свойства атмосферы Венеры могут значительно отличаться от
земных. Все это может обусловить как более низкую, так и более вы-
сокую температуру, чем на Земле.
В силу того, что Венера покрыта густым облачным слоем, мы можем
обычными способами измерять температуру только этого облачного слоя
и лежащей над ним атмосферы, а о температуре под облаками делать лишь
предположения. Радиометрические исследования — измерения теплово-
го излучения Венеры, производившиеся многочисленными учеными,
дают самые различные значения температуры поверхности Венеры, от
—38 до +40 градусов.
Большой неожиданностью для астрономов явилось высокое значение
температуры Венеры, полученное радиоастрономическими методами —
путем исследования радиоизлучения планеты. Так, американские наблю-
датели, работая на волне 9,4 сантиметра, получили величину средней
температуры на диске Венеры +470 градусов. А. Д. Кузьмин и А. Е. Са-
ломонович с помощью мощного радиотелескопа Физического института
АН СССР установили, что те области поверхности Венеры, где Солнце
стоит в зените, имеют температуру около 200—300 градусов. Ночью она,
по-видимому, опускается до нуля.
Чем же объяснить такое несоответствие между температурами, получен-
ными радиометрическими и радиоастрономическими методами?
Возможно, что радиоволны, для которых атмосфера Венеры прозрачна,
379 дают высокую температуру самой поверхности, а радиометрические из-
Облака на BtMpt состоят из
мельчайших капелек...
БИОЛОГИЧЕСКИЙ
МИКРОСКОП
Польский оптический за-
вод освоил производство
уникальных биологиче-
ских микроскопов с так
называемым поляриза-
ционно - интерференцион-
ным контрастным устрой-
ством. Это устройство по-
зволяет по желанию ис-
следователя изменять цвет
изучаемых микроорганиз-
мов, ничем их специально
не окрашивая. Примене-
ние специального окуляра
дает возможность непо-
средственно измерять тол-
щину и объем препарата.
"'сто'
ПЕТЕРБУРГ. Возможны ли
врачи-женщины в России?
Первые героини — две молодые
девицы, слушавшие год лекции
в Санкт-Петербургской медико-
хирургической академии,— ус-
пешно сдали экзамены. Пора
признать права женщины на
участие во всех отраслях дея-
тельности. Гораздо лучше, если
женщина станет хорошим про-
фессором, чем будет изнывать
целую жизнь без дела и цели.
«РУССКОЕ СЛОВО». Ок-
тябрь 1861 года.
мерения показывают температуру облачного слоя и верхних слоев ат*
Мосферы Венеры.
Расхождения в значениях температур, полученных разными методами,
пытались объяснить многие исследователи.
Однако ни одно из их предположений не может считаться вполне
убедительным.
А если температура в сотни градусов, которую дают радионаблюдения,
правильна,— можно ли тогда предполагать наличие на Венере водных
бассейнов? Не должны ли они выкипеть?
Оказывается, что даже при температуре поверхности Венеры в 200—
300 градусов на ней могут существовать океаны, если предположить, что
давление атмосферы достаточно велико. Тогда они выкипать не будут. *
Если принять величину температуры поверхности Венеры равной -f-40
градусам, а верхнего облачного слоя близкой к —40 градусам, как дают
радиометрические наблюдения, и предположить, что падение температуры
с высотой в атмосфере Венеры приблизительно такое же, как и на Земле,
нетрудно подсчитать, что в этом случае высота облачного слоя должна
составить приблизительно 20 километров. Предположив, что атмосфера
Венеры состоит из углекислого газа и азота, можно считать, что давле-
ние у поверхности достигает 10 атмосфер и более. А при таком давлении
точка кипения воды лежит около 180 градусов. С увеличением давления
точка кипения еще более повышается.
СУТКИ И ВРЕМЕНА ГОДА НА ВЕНЕРЕ
Если не считать далекого Плутона, Венера — единственная планета
солнечной системы, время оборота которой вокруг оси, иначе гово-
ря, продолжительность суток, нам точно не известно. Разные исследова-
тели на основании своих расчетов называли цифры от 34,5 часа до 225
суток.
Только в последнее время, благодаря применению ряда мощных средств
наблюдения, в частности радиолокации, этот вопрос стал постепенно про-
ясняться.
Спектральные наблюдения Р. С. Ричардсона на обсерватории Маунт-
Вилсон (США) с большой степенью вероятности показали, что если Венера
вращается с запада на восток, то период ее оборота должен быть больше
7 суток, а если с востока на запад, то больше 3,5 суток.
В апреле 1961 года советские астрофизики посылали на Венеру чрез-
вычайно узкие радиоимпульсы, а затем спустя 5 минут ловили отражен-
ный Венерой радиосигнал.
Полученный радиосигнал был значительно более широким, чем по-
сланный,— он как бы размазывался. Это может быть следствием вра-
щения Венеры вокруг оси, при котором один ее край приближается
к нам, а другой удаляется. При этом, на основании известного принципа
Доплера, частота радиосигнала, отраженного от удаляющегося края пла-
неты, должна уменьшаться, а от приближающегося — увеличиваться.
Оказалось, что изменение частот соответствовало скорости вращения
в 40 метров в секунду. Если считать, что полученная скорость относится
к точкам на экваторе планеты, то период оборота Венеры вокруг оси будет
равен 11 суткам. Если же во время радиолокации Венеры ее ось была
наклонена в сторону Земли на 30 градусов, как это, по-видимому,
и должно было быть, то продолжительность суток на Венере окажется
равной 9,5 земных суток, или 228 часов.
380
Однако оказывается, что «размазывание» сигнала нельзя однозначно
объяснить только вращением планеты вокруг оси. После более детального
ознакомления со спектром отраженных от Венеры радиосигналов можно
было сделать несколько предположений о периоде оборота Венеры вок-
руг оси. Академик В. А. Котельников указывает на следующие возмож-
ности.
Во-первых, если предположить, что поверхность Венеры отражает ра-
диоволны приблизительно так же, как и Луна, то период вращения, по
наблюдениям советских ученых, должен быть больше 100 суток. Аме-
риканские исследователи в Массачузетском технологическом институте
и в Калифорнийском университете получили величины 400 и 600 суток —
значительно больше периода оборота Венеры вокруг Солнца. Это доволь-
но трудно объяснимо с космогонической точки зрения.
Во-вторых, можно предположить, что Венера имеет очень гладкую
поверхность.
Тогда узкополосная часть сигнала может быть обусловлена отраже-
нием радиоволн от «блестящей» точки в центре диска планеты, а широко-
полосная ;— от всего диска.
Радиус отражающего участка должен был быть порядка 100 кило-
метров. При этом действительно получается период оборота меньше
11 суток.
Если последнее предположение оправдается, то это вместе с обнаружен-
ным нами зеркальным эффектом и данными о наличии водяного пара в
атмосфере Венеры может свидетельствовать в пользу существования на
Венере водных бассейнов.
Так или иначе, но нужно сказать, что радиолокационные наблюдения
Венеры не дали еще возможности точно определить период ее вращения
вокруг оси.
Для того чтобы представить себе условия на планете, чрезвычайно важ-
но знать наклон оси ее вращения к плоскости орбиты. От этого наклона,
как известно, зависит смена времен года, характер воздушной циркуляции,
а также климат планеты. До последнего времени положение оси вращения
Венеры нам не было известно. И только теперь мы получили некоторые
данные, позволившие определить его с большой долей вероят-
ности.
Наиболее просто определяется положение оси вращения планеты и
время ее оборота в случае, если на диске планеты имеются хорошо
заметные и постоянные детали, как на Марсе и Юпитере. Многие наблю-
датели пытались определить и положение оси вращения Венеры и период
ее оборота по различаемым иногда на Венере неясным деталям. Резуль-
таты получались самые разноречивые и не заслуживающие дове-
рия.
Только недавно была сделана попытка определить положение оси враще-
ния Венеры по темным полосам, наблюдающимся на Венере в ультрафио-
летовых лучах. Если считать, что эти полосы представляют собой прорывы
в облаках, параллельные экватору планеты, то получается, что ось Ве-
неры наклонена к ее орбите на 67 градусов, а экватор на 23 градуса, то
есть почти так же, как у Земли.
Полученные советскими астрономами данные о распределении и о
различии температуры рогов серпа Венеры позволяют придти к выводу,
что на Венере должны существовать различные климатические пояса и наб-
381 людаться смена времен года, подобных земным.
ПОДВОДНЫЕ
ПРОТИВОТЕЧЕНИЯ
Экспедиция на судне «Ми-
хайл Ломоносов» сделала
важное географическое
открытие — в эквато-
риальном районе Атланти-
ческого океана, под Юж-
ным пассатным течением,
обнаружено мощное глу-
бинное противотечение,
пересекающее весь океан.
Оно получило имя Ломо-
носова.
Это не единственное под-
водное противотечение.
Там же, в Атлантическом
океане, оказывается, есть
довольно мощное подвод-
ное течение, проходящее
под Гольфстримом.
Было давно известно так-
же, что в проливе Босфор
под поверхностным тече-
нием из Черного моря в
Мраморное существует
подводное, направленное в
обратную сторону. Эти те-
чения подробно исследо-
вал еще более полувека
назад С. О. Макаров. Од-
нако последние исследова-
ния обнаружили еще и
«третий этаж» — слабое
глубинное течение, на-
правленное, как и поверх-
ностное, в Мраморное
море.
Недавно подводное проти-
вотечение было обнаруже-
но американскими учены-
ми и в Тихом океане. Оно
расположено на глубине
около 100 м под известным
мощным поверхностным
течением Кромвела и те-
чет вдоль экватора в про-
тивоположную сторону —
на восток. Его скорость
немногим меньше, чем у
течения Кромвела — око-
ло 2 узлов (3,7 км/сек).
ЛИК ПЛАНЕТЫ
Полет АМС к Венере: 1—2 —по-
ложение Земли и Венеры в
момент старта; 3—4 — поло-
жение Земли и Венеры в мо-
мент приближения АМС к
Венере; о— траектория поле-
та АМС; 6- направление на
точку весеннего равноденст-
вия; 7— орбита Венеры; 8—
орбита Земли.
Автоматическая межпла-
нетная станция (вид спереди
и сбоку), запущенная совет-
скими учеными к Венере.
Что же мы можем сказать сегодня о физических условиях на Венере?
Если считать, что высокие значения температуры, получаемые с по-
мощью радионаблюдений, не относятся к поверхности планеты, а отража-
ют лишь особенности нетеплового излучения ее радиационного пояса,
то можно сказать, что Венера во многом подобна нашей Земле, только кли-
мат на ней значительно более жаркий.
Возможно, что на поверхности Венеры есть и водные бассейны, и скаль-
ные породы. Климат там, по-видимому, такой какой был на нашей
Земле десятки и сотни миллионов лет назад. Облака Венеры могут состоять
и из капелек воды и из ледяных кристалликов. Количество жидких и твер-
дых частиц, взвешенных в атмосфере Венеры, колеблется, увеличиваясь
в утренние и вечерние часы по сравнению с полднем. На Венере, вероятно,
существуют времена года, возможно, менее резко выраженные, чем на
Земле.
Может быть, под облачным слоем имеется и кислород, который не
обнаруживается спектральным анализом.
Что касается жизни, то вследствие ее огромной приспособляемости
она может существовать в довольно широких температурных границах.
Во всяком случае, мы не имеем никаких оснований утверждать, что
жизнь на Венере невозможна. Конечно, сейчас еще нельзя определить
те формы, в которых она существует на Венере. Вероятнее всего, она не
обладает еще высокой организацией.
Теперь, когда Советский Союз смело открыл двери в космос и наши
космические корабли начинают совершать далекие космические рейсы,
запуск новых таких кораблей, а затем и полеты космонавтов смогут окон-
чательно разрешить все загадки скрытой от наших взоров поверхности
Венеры.
12 февраля 1961 года в Советском Союзе был выведен на орбиту тяже-
лый искусственный спутник Земли. С этого спутника стартовала управляе-
мая космическая ракета, которая вывела на траекторию к Венере
автоматическую межпланетную станцию. Чтобы АМС прошла в непосред-
ственной близости к Венере, запуск должен был быть произведен с
исключительной точностью.
АМС двигалась точно по заранее выбранной трассе и до расстояния в
7 миллионов километров от Земли передавала на Землю информацию.
Однако затем ее сигналы по неизвестной причине прекратились. Возмож-
но, что она попала в области пространства, заполненные электрически за-
ряженными частицами, поглощающими радиоволны. Возможно также, что
радиосвязь прекратилась из-за встречи станции с одним из метеорных тел,
в огромном количестве носящихся вокруг нашего Солнца. Дальнейшая
судьба этой станции осталась неизвестной. Во всяком случае, ее запуск
дал возможность проверить и уточнить расчеты для постройки и посылки
более совершенных космических кораблей, которые будут направлены
к Венере.
1 ноября 1962 года советские люди первыми осуществили запуск
космической ракеты в сторону Марса. На борту космической ракеты
установлена автоматическая межпланетная станция «Марс-1» весом
893,5 килограмма.
Этими запусками положено начало полетам к нашим «соседям» — плане-
там солнечной системы. Нет сомнения, что за этими станциями полетят
другие, которые вырвут, наконец, у наших космических соседей их тайны.
ВВЕДЕНИЕ
|Из заголовка явствует, что мы собираемся говорить о космологии.
Космология — физическое учение о вселенной как целом, включающее
в себя теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области
как части вселенной.
В современной космологии конкурирует несколько направлений. Все
они исходят из релятивистского объединения пространства и времени в
четырехмерный пространственно-временной континуум — так называемое
пространство-время.
Нас будет интересовать наиболее обоснованное и перспективное, с
нашей точки зрения, из этих направлений. Оно опирается на теорию тяго-
тения Эйнштейна, названную им общей теорией относительности. Согласно
ее основной идее, геометрические свойства пространства-времени зависят
от распределения и движения масс, причем одним из проявлений этих
свойств является поле сил тяготения. При этом ньютоновой механике и
ньютоновой теории тяготения отводится роль приближенных теорий. Од-
нако такие проявления свойств пространства-времени, как, например,
различия в темпе течения времени в разных местах, относительность, а
порой и отсутствие единой одновременности, кривизна трехмерного
пространства — вообще не имеют аналогов в механике и теории тяготения
Ньютона.
Современные оптические телескопы позволяют обнаруживать галакти-
ки — огромные звездные системы — на расстояниях в несколько милли-
ардов световых лет, радиотелескопы находят их значительно дальше.
Большая часть массы, обнаруживаемой современными наблюдениями
во всей охваченной ими области, сосредоточена в таких системах. Гигант-
скую совокупность галактик, внутри которой находится вся область, дос-
тупная наблюдениям с помощью современных средств, называют Метага-
лактикой.
В спектрах галактик наблюдается так называемое красное смещение,
возрастающее при переходе от близких к далеким галактикам на величину,
соответствующую скорости в 25—30 километров в секунду на каждый мил-
лион световых лет. Оно свидетельствует о процессе взаимного удаления
галактик в окружающей нас части Метагалактики, то есть об ее расшире-
нии с течением времени. Это расширение не сопровождается таким же
расширением самих галактик.
Таким образом, от каждой из галактик удаляются все остальные. На это
систематическое движение галактик накладываются их индивидуальные,
беспорядочно направленные, так называемые пекулиарные движения,
измеряемые сотнями километров в секунду.
Позже мы уточним нарисованную здесь простую картину.
В современной космологии материю, заполняющую вселенную, рас-
сматривают как непрерывную среду, каждый элемент (то есть физически
бесконечно малый объем) которой обладает определенной, непрерывно
меняющейся досветовой (то есть недостигающей скорости света в вакууме)
скоростью, причем при непрерывном переходе от одного элемента к дру-
гому скорости изменяются также непрерывным образом (то есть среда об-
ладает непрерывным и непрерывно меняющимся во времени полем скорос-
тей).
В таком случае можно ввести систему отсчета, сопутствующую среде,
иначе говоря, связанную со средой так, что последняя по отношению к ней
всюду покоится. Пространство этой системы отсчета называют сопут-
Абрам Леонидович ЗЕЛЬМАНОВ
Метагалактика
и вселенная
Картина удаления галантин
относительно любой из них
одинакова. Скорости галак-
тик относительно галакти-
ни О (вверху) и относителен
ко галактики А (внизу).
383
ствующим пространством. Деформацию (расширение, сжатие) или враще-
ние среды можно рассматривать как деформацию или вращение сопут-
ствующего ей пространства.
Такое описание материи и ее движения во всей охваченной наблюдения-
ми области предполагает рассмотрение вселенной в столь больших мас-
штабах, что элементарными нужно было бы, строго говоря, считать объе-
мы, содержащие достаточно большое число галактик, хотя фактически
рассмотрение ведется часто в несколько меньших масштабах. Масштабы, в
которых вселенная рассматривается в современной космологии, можно бы-
ло бы назвать «мегаскопическими». Они очень велики по сравнению с обыч-
ными космическими или, тем более, макроскопическими масштабами, по-
добно тому, как эти последние очень велики по сравнению с масштабами
микроскопическими.
С мегаскопической точки зрения, расширение Метагалактики описы-
вается как расширение сопутствующего ей пространства, тогда как пеку-
лиарные движения галактик выступают как беспорядочные движения по
отношению к этому пространству. Они рассматриваются как аналог теп-
ловых движений молекул. При этом в космологии пользуются не только
понятием плотности массы, но и другими понятиями, заимствованными
из макроскопической физики, такими, например, как давление и тому
подобные.
<( СТО А<Гн«*3«Ц »
ОКЕАНИЯ. Один из фран-
цузских капитанов, решив
отомстить жителям Сандвиче-
вых островов и островов То-
варищества в Тихом океане,
завез на эти острова в трюме
комаров. Неизвестные здесь
кровопийцы быстро вытеснили
местных песчаных мух и из
года в год жестоко мучают 'ту-
земцев. Проделка европейца
прибавила хлопот миссионерам,
которые должны теперь бороть-
ся более с предубеждениями
против европейцев, чем с рели-
гиозными убеждениями жите-
лей островов.
«ВОКРУГ СВЕТА*, 1861
год, том 1, стр. 270.
ОДНОРОДНЫЕ ИЗОТРОПНЫЕ МОДЕЛИ
В современной космологии большую роль играет теория однородной
изотропной «вселенной». Эта теория основана на применении найденных
сорок лет назад советским ученым А. А. Фридманом решений эйнштей-
новых уравнений поля тяготения и развита другими учеными разных стран.
Упомянутые решения, соответствующие предположениям однородности и
изотропии, были первыми нестационарными решениями для сопутствую-
щего пространства, и их получение и исследование имели важное теорети-
ческое значение. Эти решения позволили также, хотя и очень схематично,
описать расширение окружающей нас части Метагалактики в современ-
ную эпоху.
Однако — и не только в учении о вселенной как целом, но и в теории всей
охваченной наблюдениями области— становится все более очевидной чрез-
мерная упрощенность теории однородной изотропной «вселенной» и необ-
ходимость отказа от предположений однородности и изотропии, хотя он и
приводит к большим математическим трудностям. Такой отказ осущест-
вляется в теории анизотропной неоднородной вселенной, теории, в пос-
троении которой сделаны лишь первые шаги. Именно эта теория нас и
будет интересовать. Однако смысл полученных в ней выводов было бы
трудно понять без их сопоставления с выводами теории однород-
ной изотропной «вселенной». Поэтому мы сначала обратимся к последним.
Однородность и изотропия «вселенной» означают, что, с мегаскопической
точки зрения, ее свойства и поведение одинаковы, соответственно, во всех
точках сопутствующего пространства и по всем направлениям в нем.
Рассмотрим некоторые свойства однородной изотропной «вселенной»
или, точнее, свойства однородных изотропных теоретических моделей
вселенной (мы имеем в виду именно эти упрощенные модели, когда
говорим об однородной изотропной вселенной).
Плотность и давление материи однородны, то есть одинаковы во всех точ-
ках (в один и тот же момент времени). Мегаскопическое движение материи 384
сводится к изотропной (то есть одинаковой по всем направлениям) и одно*
родной (одинаковой всюду) деформации (расширению или сжатию) среды,
то есть всех ее элементов. Очевидно, в соответствии с требованием одно-
родности, это расширение или сжатие должно охватывать одновременно
всю вселенную.
Таким образом, расширение Метагалактики превращается в «расши-
рение вселенной>, одинаковое всюду и по всем направлениям. Да и
сама Метагалактика отождествляется со вселенной как целым.
Перейдем теперь к кривизне пространства, о которой мы упоминали
выше.
В любой точке трехмерного пространства можно выбрать проходящую
через нее произвольно ориентированную бесконечно малую площадку.
На ней построим охватывающий нашу точку треугольник, вершины кото-
рого соединены прямейшими линиями. Сумма углов этого треугольника
в радианах в общем случае не будет равна я (то есть двум прямым).
Вычтя я из этой суммы, мы получим положительную, равную нулю или
отрицательную величину, называемую сферическим избытком. Стягивая
треугольник к выбранной нами точке, мы убедимся, что сферический из-
быток стремится при этом к нулю так же быстро, как и площадь треуголь-
ника. Предел отношения сферического избытка к площади треугольника
и есть кривизна пространства в данной точке при данной ориентации
площадки, или риманова кривизна. Так как в трехмерном пространстве
ориентацию площадки можно определить направлением перпендикуляра
к ней, мы будем говорить о кривизне, соответствующей данному направ-
лению.
В однородной изотропной вселенной в каждой точке сопутствующего
пространства кривизна не зависит от направления (в указанном смысле)
и, как следствие, одинакова во всех точках: пространство обладает, как
говорят, постоянной кривизной — постоянной относительно направле-
ний и точек, но не относительно времени.
Разумеется, плотность и давление среды, скорость деформации сопут-
ствующего пространства и его кривизна изменяются с течением времени.
Поведение сопутствующего пространства с течением времени может
быть описано одной величиной, зависящей только от времени,— масштаб-
ным фактором R. Расстояние между любыми двумя точками сопутствуй
ющего пространства изменяется с течением времени пропорционально R,
объем каждого элемента этого пространства — пропорционально кубу R.
Кривизна сопутствующего пространства, если она не равна нулю, изме-
няется обратно пропорционально квадрату R, причем масштабный фак-
тор определен так, что кривизна равна k/Ra, где k имеет одно из трех
значений: Л=—1, 0, +1- Плотность при наличии давления (обе величины
положительны) изменяется быстрее, чем 1/J?8, давление изменяется как
i/R* или быстрее. Ускоренное или замедленное расширение (или сжатие)
сопутствующего пространства означает ускоренное или замедленное воз-
растание (или убывание) масштабного фактора.
Известно, что с кривизной пространства обычно связывают вопрос о его
конечности или бесконечности. Именно, пространства постоянной нуле-'
вой или отрицательной кривизны обычно — при некоторых простых допол-
нительных предположениях — рассматривают как бесконечные (про-
странства Евклида и Лобачевского), пространства постоянной положи-,
тельной кривизны — как конечные, замкнутые (простейшее из них —
385 сферическое пространство Римана).
2<J| 2>5i
Сумма углов (Ъ) иодезачвс-
ких (образованных отрезка-
ми прямейших линий) треу-
гольников при отрицатель-
ной нулевой <’£ = 1с> и по-
ложительной (%>*) кривизне
пространства. Стороны тре-
угольников в искривленных
пространствах изображены
кривыми линиями условно.
ВОЗРАСТ СТАТУЙ
МАРКИЗСКИХ ОСТРОВОВ
Долгое время ученые счи-
тали, что невысокие ка-
менные изваяния на
островах Маркизского ар-
хипелага в Тихом океане,
так сказать, «предки» зна-
менитых каменных ги-
гантов острова Пасхи. Од-
нако ни одного научного
доказательства ни за, ни
против такой точки зре-
ния получить не удава-
лось.
Недавно во время раско-
пок на одном из островов
архипелага норвежские
ученые под руководством
Тура Хейердала обнару-
жили в земле под одной
из статуй, остатки древес-
ного угля и кости челове-
ка. Измерение радиоак-
тивности этих предметов
позволило подсчитать, что
самые ранние статуи Мар-
кизских островов были
воздвигнуты около 1300 го-
да. Так как первые посе-
ления человека на острове
Пасхи появились при-
мерно в 400 году, то пред-
положение о том, что
колоссы Пасхи — «потом-
ки» каменных фигур Мар-
кизских островов, отпало.
Какова же зависимость масштабного фактора R от времени? Ответ на
этот вопрос до некоторой степени зависит от ответа на вопрос о знаке и
значении так называемой космологической (или космической) постоян-
ной Л.
Уравнения Эйнштейна, то есть основные уравнения его теории тяготе-
ния, в своей обычной форме не содержат этой постоянной, иначе говоря,
соответствуют предположению, что она равна нулю. Поле, описываемое
этими уравнениями, в первом приближении сводится к ньютонову полю
тяготения. В обобщенной форме уравнения Эйнштейна содержат положи-
тельную или отрицательную космологическую постоянную. Наличие этой
постоянной в уравнениях тяготения соответствует, в первом приближении,
существованию, сверх ньютонова поля, также поля космических сил, про-
порциональных расстоянию. Положительная космическая постоянная со-
ответствует силам отталкивания, отрицательная — силам притяжения.
Соображения, которые сорок пять лет назад привели к введению космоло-
гической постоянной (стремление построить статическую модель вселенной
и другие), вскоре — через несколько лет — отпали, и в настоящее время
большинство исследователей считает ее равной нулю, и мы будем поступать
так же. Тем не менее равенство ее нулю не доказано ни теоретически, ни эм-
пирически, и время от времени мы будем также обращаться к возможнос-
ти того, что эта постоянная положительна или отрицательна.
Прежде всего, статическое состояние однородной изотропной вселен-
ной оказывается либо (при Л<0) вообще невозможным, либо (при Л> 0)
неустойчивым. При любой космологической постоянной однородная изо-
тропная вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься.
Если мы хотим сопоставить теоретические модели однородной изотроп-
ной вселенной с эмпирическими данными, мы должны выбрать модели,
которые хотя бы на некотором интервале времени описывают именно рас-
ширение «вселенной».
Если исключить из рассмотрения модели с физически не оправданными
свойствами плотности и давления, то можно сказать следующее.
При любой — положительной, равной нулю или отрицательной —
космологической постоянной существуют модели с положительной, рав-
ной нулю и отрицательной кривизной сопутствующего пространства
(k = —1,0, + 1).
Если космологическая постоянная равна нулю, расширение начинает-
ся формально с сингулярности, то есть от состояния, при котором мас-
штабный фактор обращается в нуль, а скорость его изменения, а также
плотность и давление — в бесконечность. Реальное значение этой сингу-
лярности состоит в том, что при очень большой плотности, по-видимому,
превосходящей ядерную, уравнения теории теряют физический смысл,
возможно, потому, что не учитываемые ею квантовомеханические эффекты
при столь высокой плотности могут играть существенную роль. Таким об-
разом, расширение должно было начаться от состояний чрезвычайно высо-
кой плотности, и начало расширения должно было иметь характер взры-
ва. При этом к состояниям, предшествующим расширению, обычные
классические (не квантовые) пространственно-временные представления»
вообще говоря, могут оказаться неприменимыми.
В начале такого расширения не могли бы существовать не только галак-
тики, но и звезды; самые старые из них могли образоваться лишь тогда,
когда метагалактическая плотность понизилась. Расширение протекает
замедленно, поскольку оно тормозится гравитационным притяжением 386
масс. В зависимости от плотности массы при данном темпе расширения,
оно может либо все же продолжаться неограниченно, либо в конце концов
смениться сжатием, которое должно все ускоряться и закончиться —
формально—новой сингулярностью, а физически — коллапсом — «взры-
вом наизнанку», быстрым переходом к новым состояниям чрезвычайно
высокой плотности.
Первая из указанных возможностей относится ко «вселенной» с беско-
нечным пространством (то есть с пространством постоянной неположи-
тельной кривизны), вторая — ко «вселенной» с замкнутым пространством
(то есть с пространством постоянной положительной кривизны).
Если бы относительные скорости галактик были в прошлом всегда таки-
ми же, как в настоящее время, то расширение Метагалактики до совре-
менного состояния заняло бы приблизительно 10—12 миллиардов лет.
(Таково значение обратной величины параметра Хаббла, то есть коэффи-
циента пропорциональности между скоростью удаления и расстоянием.)
Поскольку, однако, расширение замедляется, эти скорости в прошлом
должны были быть большими. Следовательно, продолжительность расши-
рения (до современной эпохи) должна была, соответственно, быть, во
всяком случае, меньше указанной выше величины. При отрицательной,
нулевой и положительной кривизне продолжительность расширения,
соответственно, больше, равна или меньше 2/3 этой величины (то есть
7—8 миллиардов лет).
Эти сроки очень невелики. Они того же порядка, что и возрасты земной
коры, некоторых химических элементов и не очень молодых звезд. Мало
того, они в 2—3 раза меньше возраста наиболее старых звезд.
Поведение масштабного фак-
тора R однородных изотроп-
ных моделей с течением вре-
мени i в случае Л = 0 при от-
рицательной (кривая ВВ') и
положительной (кривая СС’)
кривизне пространства. Про-
должительность расширения
равна соответственно ВО и
СО (условно); АО — обратная
величина параметра Хаббла;
0 — современная »поха.
Между тем, если расширение началось от состояний очень высокой плот-
ности, возраст космических объектов не может превосходить (и даже быть
строго равным) продолжительности эпохи расширения, или «возраста
вселенной» (так часто называют продолжительность эпохи расширения,
если оно начинается с сингулярности). Поэтому указанное соотношение
продолжительности расширения и возрастов космических объектов пред-
ставляет собой противоречие.
Чтобы его устранить, нужно увеличить в 2—Зраза теоретическую оцен-
ку продолжительности расширения или во столько же раз сократить тео-
ретическую оценку возраста самых старых космических объектов или, на-
конец, привести эти величины к согласию путем изменения обеих.
Едва ли возможно увеличить оценку продолжительности расширения в
2—3 раза .(для чего нужно во столько же раз уменьшить эмпирическое зна-
чение коэффициента пропорциональности между скоростью удаления га-
лактик и расстоянием). Поэтому, очевидно, устранение противоречия
требует уменьшения оценок возраста космических объектов, точнее —воз-
раста наиболее старых звезд, вычисляемого при помощи современной тео-
рии эволюции звезд и химических элементов. В настоящее время возмож-
ность такого устранения противоречия неясна. Как бы то ни было,
невязки между продолжительностью расширения и возрастами косми-
ческих объектов некоторые авторы используют против космологии, осно-
ванной на теории тяготения Эйнштейна, в поддержку некоторых других
теорий однородной изотропной вселенной, конкурирующих с этой космо-
логией.
Существуют ли, однако, другие возможности устранения противоречия?
Нельзя ли его устранить путем введения космологической постоянной,
не равной нулю?
387
Некоторые типы поведения
масштабного фактора R од-
нородных изотропных моде-
лей с течением времени <(л>0,
кривизна пространства поло-
жительна): при смене замед-
ленного расширения от сос-
тояний высокой плотности
ускоренным (кривая CC'J; СО—
соответствующая продолжи-
тельность расширения (ус-
ловно): при расширении от
неустойчивого статическо-
го состояния (кривая DDJ;
при смене замедленного сжа-
тия ускоренным расширением
(кривая ВВ’>. АО — обратная
величина параметра Хаббла:
О — современная зпоха.
Введение отрицательной космологической постоянной ухудшает поло*
жение, так как несколько уменьшает продолжительность расширения,
поскольку силы космического притяжения, соответствующие отрицатель*
ной космологической постоянной, действуют в том же направлении, что и
силы гравитационного притяжения. Заметим, кстати, что усиление кос-
мического притяжения при расширении делает неизбежным его смену
сжатием.
Для того чтобы устранить противоречие путем изменения выводов кос-
мологической теории, нужно было бы получить модели, которые либо,
хотя бы в течение некоторого времени, расширялись ускоренно, так что-
бы продолжительность расширения от состояний высокой плотности до
современного состояния была больше указанной выше, либо вообще не
проходили через состояния очень высокой плотности и, следовательно,
начинали свое расширение не от сингулярности или состояний, близких к
ней. Для этого второго случая необходимо, чтобы на своей начальной ста-
дии расширение протекало ускоренно. Таким образом, в обоих случаях
требуется стадия ускоренного расширения.
Такая стадия возможна, если космологическая постоянная положи-
тельна: в этом случае существуют силы космического отталкивания, ус-
коряющие расширение и замедляющие сжатие.
В процессе расширения расстояния между метагалактическими объек-
тами увеличиваются и, следовательно, действие гравитационного притя-
жения ослабевает, тогда как действие космического отталкивания усили-
вается. Поэтому (что весьма существенно) ускоренное расширение не
может смениться замедленным.
Ускоренному расширению формально может предшествовать: а) за-
медленное расширение от состояний чрезвычайно высокой плотности;
б) неустойчивое статическое состояние; в) извечное замедленное сжатие.
Из этих трех возможностей сколько-нибудь серьезно в настоящее время
рассматривается лишь первая.
Итак, для устранения обсуждаемого противоречия нужно предполо-
жить, что космологическая постоянная положительна и что в настоящее
время (а следовательно, и в будущем) расширение все ускоряется (так что
оно не может смениться сжатием). Кроме того, следует считать, что кри-
визна пространства положительна: при неположительной кривизне прос-
транства также возможна смена замедленного расширения ускоренным,
но получаемая при этом продолжительность расширения все же недоста-
точна для устранения противоречия.
Можно лц получить из наблюдений сведения о том, как протекает рас-
ширение — замедленно или ускоренно? В принципе это действительно
возможно. Дело в том, что зависимость величины красного смещения от
расстояния теоретически должна отличаться от простой пропорционально-
сти, причем рассмотрение этого отличия может дать ответ на интересующий
нас вопрос. Эмпирическая зависимость красного смещения от расстояния
действительно обнаруживает уклонение от простой пропорциональности,
и притом такое, которое свидетельствует о сильном замедлении расшире-
ния Метагалактики. Это возвращает нас к противоречию между продол-
жительностью расширения и возрастом космических объектов.
Нужно, однако, заметить, что этот вывод получен без учета возможного
изменения светимости галактик с течением времени. Но такое изменение
могло исказить оценки расстояний далеких галактик: ведь эти расстояния
определяются по блеску галактик в предположении, что светимость дале- 388
ких галактик в момент излучения такова же, как светимость близких
галактик, хотя свет далеких галактик был излучен сотни миллионов
и миллиарды лет назад. А неправильности в оценке расстояний приводят
к ошибкам в определении зависимости красного смещения от расстояния.
Теория эволюции галактик допускает уменьшение их светимости с те-
чением времени. Если это изменение существенно медленнее, чем измене-
ние расстояний между галактиками, как думают в настоящее время, то
вывод, согласно которому Метагалактика расширяется замедленно, ос-
тается в силе. Лишь если бы оказалось, что падение светимости галактик
происходит примерно так же быстро, как рост межгалактических рас-
стояний, или даже быстрее, то учет этого обстоятельства при рассмотре-
нии зависимости красного смещения от расстояния привел бы нас к зак-
лючению, что Метагалактика расширяется ускоренно.
Последнее означало бы устранение противоречия между продолжи-
тельностью расширения и возрастом звезд. Таким образом, получается
весьма своеобразная ситуация. По-видимому, устранение противоречия
требует изменения космогонических выводов, касающихся скорости
эволюции звезд или галактик (точнее, звездного состава последних). При
этом нужно либо увеличить в 2—3 раза скорость эволюции звезд (и таким
образом сократить их возраст), либо значительно увеличить скорость
эволюции галактик, именно —скорость изменения их звездного состава
(чтобы получить ускоренное расширение Метагалактики). Конечно,
некоторую роль может сыграть и уточнение самих эмпирических данных,
относящихся, в частности, к уклонению от простой пропорциональности
в упомянутой зависимости красного смещения от расстояния.
Любопытно, что одни авторы считают надежными определения возрас-
тов звезд и принимают ускоренно расширяющиеся модели вселенной,
другие считают более надежным вывод, согласно которому Метагалак-
тика расширяется замедленно. Совокупность всех используемых данных
могла бы быть согласована с космологической теорией, если бы последняя
допускала ускоренное расширение в прошлом с последовавшим затем пе-
реходом к замедленному расширению. Но такое поведение для однород-
ной изотропной «вселенной» невозможно.
Обычно обсуждают надежность эмпирических данных и выводов космо-
гонической теории, которые привели ее к противоречию с выводами
космологической теории. Независимо от этого естествен вопрос: насколь-
ко надежны выводы самой космологической теории? Ведь эти выводы
получены в предположениях однородности и изотропии, иначе говоря,
в рамках теории однородной изотропной вселенной. Этот вопрос должен
быть поставлен и в случае, если указанное противоречие будет устранено
путем уточнения эмпирических данных или изменения космогонических
выводов. Ведь отсутствие противоречий между двумя теориями еще не
означает их истинности.
Мы приходим, таким образом, к следующему вопросу: насколько надеж-
на теория однородной изотропной вселенной и не следует ли перейти к
более общей теории —теории анизотропной неоднородной вселенной?
АНИЗОТРОПНАЯ НЕОДНОРОДНАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Легко видеть, что в пользу теории анизотропной неоднородной вселенной
можно привести, по меньшей мере, следующие три довода.
1. Даже одно только предположение мегаскопической однородности
389 таит в себе неизбежность неограниченной экстраполяции свойств и поведе-
МАТЕРИАЛЫ
В КОСМОСЕ
Американские ученые
проводят эксперименты с
целью установить, как
воздействуют на различ-
ные материалы условия
космического пространст-
ва, в частности глубокий
вакуум. Образцы иссле-
дуемых материалов поме-
щаются в вакуумную ка-
меру, давление в которой
доводится до одной трил-
лионной доли атмосферы.
Получены многие интерес-
ные данные. Так, оказа-
лось, что смазочные ма-
териалы и некоторые ме-
таллы испаряются в этих
условиях. Особенно под-
вержены испарению кад-
мий, цинк и некоторые
сплавы магния. Наиболее
стойкими оказались сталь,
титан, вольфрам и плати-
на. Ученые установили,
что металлы, приложен-
ные плотно друг к другу,
в безвоздушной среде за
несколько дней накрепко
спаиваются — адсорбиро-
ванные на поверхности
газы и примеси, в обыч-
ных условиях мешающие
взаимодействию между
атомами металлов, в ва-
кууме испаряются. Одни
пластмассы в безвоздуш-
ной среде становятся лом-
кими и теряют прочность,
в то время как другие,
например тефлон, наобо-
рот, под влиянием вакуу-
ма улучшают свои рабо-
чие качества. Некоторые
микроорганизмы в экспе-
риментах американских
ученых под действием
сверхвакуума погибли за
20—-30 дней.
Согласно первоначальным
предположениям, галактики
распределены в пространстве
беспорядочно (верхний рису-
нок). Однако оказалось, что
они образуют кратные систе-
мы, группы и скопления (сред-
ний рисунок). Впоследствии
выяснилось, что некоторые
скопления составляют более
сложные системы — сверхга-
лактики (нижний рисунок).
Изображения условны.
ния материи в охваченной наблюдениями области (включая количествен-
ные характеристики) на всю вселенную. Ведь если состояние, распреде-
ление и движение материи одинаковы во всех мегаскопических областях,
то они всюду должны быть такими же, как в окружающей нас области.
Между тем такая неограниченная экстраполяция, а следовательно, и
предположение однородности, ничем не могут быть оправданы.
Предположение мегаскопической однородности представляет собой край-
не жесткое ограничение свойств вселенной. Еще более жесткое ограниче-
ние представляет собой предположение повсеместной мегаскопической изо-
тропии. Дело в том, что, как показывает теоретическое рассмотрение воп-
роса (см. ниже), повсеместная изотропия влечет за собой также и одно-
родность, тогда как однородность не требует изотропии.
Предположения однородности и изотропии представляют собой наиболее
упрощенный ответ на вопрос о соотношении свойств всей охваченной наб-
людениями области, с одной стороны, и вселенной как целого —с другой.
Эти предположения частью (например, в вопросе о поведении вселенной с
течением времени) сводят учение о вселенной как целом к теории всей ох-
ваченной наблюдениями области, частью же (например, в вопросе о конеч-
ности и бесконечности пространства) устанавливают простую связь между
ними.
Очевидно, неоднородность влечет за собой анизотропию. Таким обра-
зом, уже один только отказ от указанного способа экстраполяции приво-
дит нас к необходимости замены теории однородной изотропной вселенной
теорией анизотропной неоднородной вселенной. Конечно, при этом вопрос
о соотношении свойств всей охваченной астрономическими наблюдениями
области и вселенной как целого чрезвычайно усложняется. Но идея, согла-
сно которой во вселенной осуществляется все многообразие физических
условий и явлений, допускаемых основными физическими законами, так
что, приняв в качестве основы космологии теорию тяготения Эйнштейна*
не следует дополнять ее какими-либо упрощающими предположениями,—
эта идея представляется более надежной путеводной нитью в космологии,
чем предположения однородности и изотропии.
2. Оставаясь в рамках теории однородной изотропной вселенной, не-
возможно с полной определенностью установить, какова степень общности
ее выводов и возможность их применения ко вселенной при наличии даже
слабых уклонений от мегаскопической однородности и мегаскопической
изотропии, и насколько влияют эти уклонения на поведение вселенной
стечением времени.
В частности, нельзя установить, являются ли неизбежными выводы,
согласно которым расширение должно охватывать всю вселенную и не
может быть локальным (местным), выводы о характере поведения мас-
штабного фактора с течением времени и вообще те выводы, которые, по-ви-
димому, вступают в противоречие с современными космогоническими оцен-
ками. Если это противоречие настолько реально, что его можно считать
аргументом против обсуждаемой теории, то устранение этого противо-
речия следует искать не на пути отказа от теории тяготения Эйнштейна
или ее ревизии, а на пути отказа от предположений однородности и изотро-
пии на основе теории тяготения Эйнштейна.
3. На первых этапах развития релятивистской космологии считали, что
галактики разбросаны в метагалактическом пространстве беспорядочно
и более или менее равномерно, то есть с однородной мегаскопической плот-
ностью. Однако в настоящее время известно, что кроме одиночных галак-
390
тик существуют системы галактик различной численности и степени слож-
ности — кратные системы, группы галактик, скопления галактик и сверх-
галактики. В частности, наша Галактика входит в так называемую Мест-
ную группу галактик, содержащую, по-видимому, два десятка членов и
состоящую из двух подгрупп, центрами которых служат две гигантские
галактики —наша Галактика и Большая туманность в созвездии Андро-
меды. В свою очередь, эта Местная группа входит в огромную систему
скоплений — нашу Сверхгалактику, которая содержит более 10000 галак-
тик и центр которой находится в большом скоплении галактик в созвездии
Девы. В пределах групп и скоплений преобладают пекулиарные движения
галактик, в сверхгалактиках же — метагалактическое расширение, сос-
тоящее, таким образом, во взаимном удалении сверхгалактик, систем мень-
ших масштабов (включая и те, которые входят в состав сверхгалактик)
и одиночных галактик.
Таким образом, ни распределение галактик, ни распределение их сис-
тем до скоплений галактик включительно ни в какой мере не являются од-
нородными, и предположение однородности может быть связано лишь с
надеждами на то, что, быть может, распределение сверхгалактик в прос-
транстве окажется однородным.
На первых этапах развития релятивистской космологии предполагали,
что метагалактическое красное смещение изотропно, то есть что скорости
удаления галактик, находящихся в разных направлениях от нас, но на
одинаковых расстояниях, также одинаковы. Однако уже давно извест-
но, что это верно лишь приближенно. В действительности, скорости уда-
ления галактик, находящихся на одинаковых расстояниях от нас, в не-
которых направлениях различаются в полтора раза и более.
Эта, хотя и слабая, анизотропия обнаруживается в основном в пре-
делах нашей Сверхгалактики, к которой относится большая часть внега-
лактических объектов с измеренным красным смещением. Вся эта область,
в которой находится в несколько раз больше объектов с измеренным крас-
ным смещением, чем вне ее, относительно невелика: наиболее далекие из
этих объектов находятся в десятки раз дальше от нас, чем ее границы.
Значения параметров, входящих в выражение зависимости красного
смещения от расстояния для каждого направления, определяются, оче-
видно, по гораздо меньшему числу объектов и потому—менее уверенно,
чем средние, по всем направлениям, значения этих параметров. Указан-
ное обстоятельство приводит к сравнительной неточности определений ани-
зотропии красного смещения, хотя в реальности последней, по-видимо-
му, трудно сомневаться.
В настоящее время анизотропию красного смещения обычно интерпре-
тируют частью как результат анизотропии расширения нашей Сверхгалак-
тики, вызванной ее вращением (с угловой скоростью, различной на разных
расстояниях от оси и составляющей в наших окрестностях в настоящее
время около одного оборота за 200 миллиардов лет), частью же как ре-
зультат неоднородности ее расширения, вызванной различной в разных
областях степенью его торможения гравитационным притяжением вслед-
ствие неоднородности распределения гравитирующих масс в Сверхгалак-
тике. (Заметим, однако, что вывод о наличии вращения получен при помо-
щи предположения, связавшего анизотропию деформации с вращением.
Ведь анизотропия красного смещения непосредственно создается анизо-
тропией и неоднородностью деформации.) Вопрос об изотропии красного
391 смещения вне нашей Сверхгалактики в настоящее время, ввиду недоста-
Наша Сверхгалактика и со-
седняя с ней меньшая сверх-
галактика (в южных созвез-
диях от Кита до Золотой
Рыбы). По другим данным пос-
ледняя представляет собой
лишь отрог нашей Сверхга-
лактики. Центр нашей Сверх-
галактики находится в об-
ласти скопления галактик,
видимого в созвездии Девы.
Положение нашей Галактики
показано красной точкой.
(Изображения даны по Воку-
леру. Показаны две проекции.)
Пример анизотропной дефор»
мации элемента среды при об
ращении с угловой скоро»
стью, изменяющейся от точ»
ки к точке.
<( W Л^Гназдд >
ЕГИПЕТ. Несмотря на то,
что английское правительство
находит выгодным препятство-
вать прорытию Суэцкого кана-
ла, там, на месте, работы про-
изводятся довольно успешно, и
весьма может быть, что мно-
гие из нас доживут до того, что
Суэцкий перешеек будет пере-
резан каналом-проливом.
«ВОКРУГ СВЕТА» , 1861
год, том 1, стр. 85.
Полл гравитационно^инерци^
алъных сил (красные стрелки)
и градиент давления (черные
стрелки).
точности современных наблюдательных данных, следует считать откры-
тым. Таким образом, предположение изотропии может быть связано
лишь с надеждами на то, что, быть может, расширение системы сверх-
галактик окажется однородным и изотропным.
Итак, применение предположений однородности и изотропии постепенно
оттесняется в область все ббльших, относительно менее изученных масшта-
бов.
В случае сильной анизотропии необходимость ее учета в теории очевид-
на. Поэтому мы будем предполагать, что анизотропия вне нашей Сверх-
галактики столь же слаба, или даже слабее, чем в ее пределах, то есть сде-
лаем предположение, менее благоприятное для теории анизотропной неод-
нородной- вселенной и, вероятно, более близкое к действительности,
во всяком случае, более осторожное с точки зрения эмпирических данных.
Выше была указана целесообразность отказа от каких бы то ни было
упрощающих предположений в космологии. Однако, переходя от теории
однородной изотропной вселенной к теории анизотропной неоднородной
вселенной, следует вначале отказаться только от предположений одно-
родности и изотропии и сохранить представление о материи как о непре-
рывной среде, обладающей непрерывным и непрерывно меняющимся во
времени полем досветовых скоростей и допускающей, следовательно, вве-
дение сопутствующей ей системы отсчета. При этом, разумеется, нужно
сохранить мегаскопическое рассмотрение. Отметим с самого начала: все
изложенное ниже, за исключением случаев, в которых сделаны соответ-
ствующие оговорки, во-первых, справедливо при любом знаке и значении
космологической постоянной, включая наиболее вероятное с современ-
ной точки зрения значение Л=0; во-вторых, относится к сопутствующей
системе отсчета; наконец, в-третьих, предполагает мегаскопическое рас-
смотрение.
В чем же, с точки зрения теории, проявляются уклонения вселенной от
однородности и изотропии?
Прежде всего, плотность массы неоднородна. Давление также неодно-
родно и, следовательно, налицо его градиент. Если бы его действие не
уравновешивалось гравитационными или инерциальными силами, он
привел бы массы в движение по отношению к данной системе отсчета, и
она не была бы сопутствующей. Следовательно, существует поле назван-
ных сил (вообще говоря, неоднородное). Наличие этих сил (как и самого
градиента давления) выделяет в каждой точке направление их действия,
следовательно, нарушает изотропию.
Деформация сопутствующего пространства анизотропна и неоднородна.
Это означает, что скорость относительного расширения или сжатия эле-
ментов среды в окрестностях каждой точки непрерывно изменяется при
переходе, во-первых, от одного направления к другому, и, во-вторых, от
одной точки к другой. При анизотропной деформации происходит также
сдвиг одних элементов относительно других.
Сопутствующее пространство не только деформируется, но и вращается,
причем угловая скорость абсолютного вращения при переходе от одной
точки к другой, вообще говоря, непрерывно изменяется по величине и
направлению. С релятивистской точки зрения абсолютное вращение можно
определить как фактор, производящий эффект Кориолиса.
(Движение элементов среды по отношению к любому выбранному можно
наглядно представить себе, если связать с ним, в его окрестностях, не
деформирующуюся и не вращающуюся, следовательно, не сопутствующую
392
систему отсчета и провести в ней так называемые линии тока, показываю*
щие для всех окрестных элементов мгновенное направление их движения.
Особенно наглядна картина линий тока на плоскости. Заметим, что линии
тока, вообще говоря, не совпадают с траекториями элементов среды. При
изотропной деформации без вращения эти линии проходят через выбран-
ный элемент во всех направлениях, но даже при количественно слабых
уклонениях от этого простого движения среды картина линий тока ка-
чественно иная).
Кривизна пространства в каждой точке также непрерывно изменяется
при переходе, во-первых, от одного направления (в указанном ранее
смысле) к другому, и, во-вторых, от точки к точке.
При анизотропной деформации напряжения в вязкой среде не сводятся
к давлению, действующему в каждой точке одинаково по всем направле-
ниям. Уклонения от этого изотропного давления известны как вязкие на-
пряжения. Своеобразная мегаскопическая вязкость должна действовать и
в анизотропной вселенной. Вязкие напряжения, вообще говоря, также не-
однородны, то есть изменяются от точки к точке.
Неоднородность физических условий может приводить к появлению по-
токов энергии относительно вещества, в частности, в форме потоков излу-
чения. (Под веществом мы понимаем материю, обладающую, в отличие от
излучения, не равной нулю плотностью покоя.) Наличие направленных
потоков, очевидно, также означает нарушение изотропии. Поток энергии,
в общем случае, также не одинаков в разных точках (неоднороден).
Итак, мы рассмотрели шесть факторов анизотропии: анизотропию кри-
визны, анизотропию деформации, абсолютное вращение, силовое поле,
вязкие напряжения и потоки энергии. Величины, описывающие все эти
факторы анизотропии, входят в уравнения теории. В эти уравнения вхо-
дят также величины, описывающие шесть факторов неоднородности, а
именно — неоднородность скорости деформации сопутствующего прос-
транства, абсолютного вращения, силового поля, вязких напряжений,
потока энергии и давления.
Одно лишь перечисление факторов анизотропии и неоднородности, не-
посредственно учитываемых уравнениями теории, показывает, какие уп-
рощения и искажения реальной физической картины могут таить в себе
предположения однородности и изотропии, хотя, разумеется, не все эти
факторы играют одновременно существенную роль.
Рассмотрение связи между факторами анизотропии и факторами неод-
нородности показывает, что, как было отмечено, повсеместная изотропия
влечет за собой однородность, но однородность не требует изотропии.
Нетрудно установить, что, с точки зрения теории, абсолютное вращение
формально может вообще отсутствовать, однако это возможно лишь при
некоторых физически искусственных предположениях. Следовательно,
нужно предполагать, что абсолютное вращение, как бы слабо оно ни было,
все же имеет место. Независимо от сказанного, существенно следующее.
Оказывается, что при условиях, которые, очевидно, выполняются в совре-
менную эпоху в окружающей нас части вселенной, абсолютное вращение
должно быстро ослабевать с расширением. То же можно сказать о потоках
энергии. Аналогичный вывод при некоторых правдоподобных предположе-
ниях получается для анизотропии деформации, а также для вязких напря-
жений. Смысл упомянутых предположений состоит в том, что все факторы
анизотропии, которые влияют на поведение каждого данного фактора
393 анизотропии, должны быть достаточно слабыми.
Линии тока на плоскости в
некоторых случаях: при изо-
тропном расширении среды
(вверху), при анизотропном
расширении среды, при враще-
нии среды и при сочетании
почти изотропною расшире-
ния и вращения среды.
Замедление вращения элемен>-
та среды при расширении в
направлениях, перпендику-
лярных к оси вращения.
< стол«?На^Г>
ЛОНДОН. Заключена в
тюрьму за долга молодая жен-
щина, которая занималась
тайной гримировкой старею-
щих знатных дам города. Она
получала по 20 и более гиней
за раскрашивание лица жен-
щин и, по ес словам, хорошо
сделанная живопись держалась
долго. Тайну прочной раскрас-
ки подсудимая отказалась со-
общить.
«СОВРЕМЕННАЯ ЛЕТО-
ПИСЬ». Ноябрь 1861 года.
Таким образом, поскольку в современную эпоху Метагалактика рас-
ширяется, а факторы анизотропии можно считать слабыми, мы приходим
к выводу, что в прошлом по крайней мере некоторые из них (именно —
указанные выше) должны были быть более сильными. Так, например, при
той же степени анизотропии, которую мы относим к нашей Сверхгалакти-
ке, довольно сильная анизотропия должна была иметь место всего нес-
колько миллиардов лет назад. Мало того: даже полное отсутствие ощутимой
анизотропии в современную эпоху не позволило бы нам пренебречь воз-
можностью существования значительной анизотропии в прошлом. Таким
образом, случай анизотропии, слабой в современную эпоху, существенно
отличается от случая строгой изотропии.
Как же влияют различные факторы анизотропии на поведение каждого
элемента сопутствующего пространства с течением времени?
Для описания поведения объема элемента с течением времени удобно поль-
зоваться так называемым масштабным фактором R— величиной, куб кото-
рой пропорционален объему элемента, причем коэффициент пропорциональ-
ности не зависит от времени. Этот масштабный фактор представляет собой
обобщение того масштабного фактора, с которым мы встретились в теории
однородной изотропной вселенной. Как и в случае такой «вселенной»,
расширение и сжатие означают, соответственно, увеличение и уменьше-
ние объема элементов сопутствующего пространства, характеризуемые
возрастанием и убыванием масштабного фактора R. Ускоренное или за-
медленное расширение (или сжатие) означает ускоренное или замедлен-
ное возрастание (или убывание) масштабного фактора. Связь изменения
расстояний между точками сопутствующего пространства, его кривизны,
а также плотности и давления с изменением R — в общем случае слож-
нее, чем в случае однородной изотропной вселенной, и содержит вели-
чины, описывающие те или иные факторы анизотропии.
Из уравнений теории анизотропной неоднородной вселенной явствует,
что непосредственное влияние на поведение масштабного фактора оказы-
вают: анизотропия деформации, абсолютное вращение, силовое поле и его
неоднородность.
Анизотропия деформации вызывает дополнительное замедление расши-
рения и ускорение сжатия. Абсолютное вращение действует в противопо-
ложном направлении: оно ускоряет расширение и замедляетсжатие.Сило-
вое поле (точнее, уравновешиваемый им градиент давления) действует по-
разному в зависимости от характера его неоднородности. В частности, в
областях, окружающих центры местных сгущений, его наличие также
ускоряет расширение и замедляет сжатие. В отсутствии силового поля и
абсолютного вращения и при наличии анизотропии деформации поведе-
ние масштабного фактора качественно таково же, как в случае однород-
ной изотропной вселенной, причем продолжительность расширения в
рассматриваемой области еще короче, чем в этом последнем случае.
Наибольший интерес представляют случаи, в которых существенную
роль играет абсолютное вращение и силовое поле, особенно первое. В этом
случае возможна, в частности, смена ускоренного расширения замедлен-
ным: на более ранней стадии расширения может преобладать ускоряющее
действие вращения, на более поздней стадии — замедляющее действие
гравитационного притяжения (ввиду ослабления вращения по мере
расширения).
При этом, в частности, несмотря на замедление расширения в современ-
ную эпоху, продолжительность расширения в рассматриваемой области
394
может быть больше величины, равной 10—12 миллиардам лет, и притом
настолько большей, что она будет превосходить возраст самых старых кос-
мических объектов, известных в настоящее время. Уже этого достаточно,
чтобы прийти к выводу, что факторы анизотропии, ослабевающие по мере
расширения Метагалактики, могут оказывать существенное влияние на
характер этого расширения и что поэтому в космогонических заключениях,
касающихся прошлого Метагалактики, нельзя полагаться на теорию
однородной изотропной вселенной.
Но влияние факторов анизотропии на поведение вселенной в каждом ее
элементе с течением времени не ограничивается изложенным выше.
Факторы анизотропии, приводящие к ускорению расширения и к увели-
чению его продолжительности, могут приводить и к тому, что замедленное
сжатие сменяется ускоренным расширением, причем масштабный фактор Л
проходит через регулярный минимум. При таком переходе максималь-
ная плотность может быть и не очень высокой. Не исключено, что наи-
более старые звезды могли образоваться до начала продолжающегося в
настоящее время расширения Метагалактики. Таким образом, в случае
прохождения (в интересующей нас области) масштабного фактора 2? через
регулярный минимум возраст наиболее старых космических объектов
может быть в принципе больше продолжительности расширения Мета-
галактики.
До сих пор мы интересовались лишь поведением объема элементов со-
путствующего пространства (характеризуемым изменением масштабного
фактора jR). Упоминая об анизотропии деформации, мы не говорили, мо-
жет ли расширение в одних направлениях сопровождаться сжатием в
других направлениях. Теория отвечает на этот вопрос утвердительно.
В окружающей нас области Метагалактики, которая в настоящее время
расширяется во всех направлениях, такое различие в знаке деформации в
разных направлениях могло, например, осуществляться в прошлом, в
частности при переходе от сжатия к расширению, поскольку для различ-
ных направлений такой переход мог быть разновременным.
Деформация пространства, как мы знаем, может быть не только анизо-
тропной, но и неоднородной; скорость изменения объема или масштаб-
ного фактора может быть различной в разных областях. Может ли эта не-
однородность быть столь резкой, чтобы расширение объема в одной
области сочеталось с одновременным сжатием объема в другой, смежной
области? И на этот вопрос теория отвечает утвердительно.
Такое сочетание может осуществляться, в частности, если переход от
сжатия к расширению совершается в смежных областях не одновременно.
Это означает, что совершенно не обязательно рассматривать наблюдаемое
расширение Метагалактики как расширение всей вселенной. Более того,
для такого понимания наблюдаемого расширения нет никаких действи-
тельных оснований: это расширение в общем случае должно носить мест-
ный характер, хотя нестационарность, по-видимому, имеет универсаль-
ный характер.
В случае анизотропной неоднородной вселенной, очевидно, теряет также
всякое основание отождествление Метагалактики со вселенной как целым,
свойственное теории однородной изотропной вселенной: нашу Метага-
лактику, вообще говоря, следует рассматривать как ограниченную часть
вселенной.
Согласно теории однородной изотропной вселенной кривизна трехмер-
395 ного пространства может быть в принципе определена непосредственно
Поведение масштабного фак-
тора R с течением времени
t при замедленном расшире-
нии от состояний высокой
плотности (кривая СС'; соот-
ветствующая продолжи-
тельность расширения — ус-
ловно - СО; и при прохожде-
нии через регулярный мини-
мум с последующей сменой ус-
коренного расширения замед-
ленным (кривая ВВ*). О—
современная эпоха, АО - об-
ратная величина параметра
Хаббла.
Линии тока на плоскости при
сочетании расширения среды
в одних направлениях с ее
сжатием в других направле-
ниях.
из эмпирических данных относительно скорости, с которой растет число
видимых галактик по мере включения в подсчет все более слабых (то есть в
общем все более далеких) галактик. Однако точность современных эмпи-
рических данных все еще недостаточна для таких определений.
В настоящее время кривизну пространства вычисляют, пользуясь тео-
ретической связью между нею и другими величинами, которые можно
определить из эмпирических данных. Результат получается различный, в
зависимости от того, чтб мы считаем более достоверным: современ-
ные определения средней плотности массы в Метагалактике (1О-ао—10-31
г/см3) или же предположение, что Л=0. В первом случае и космологи-
ческая постоянная и кривизна пространства оказываются отрицательны-
ми. Во втором случае кривизна пространства получается положитель-
ной, а плотность — порядка 10'” г/см9, чтб возможно при наличии еще не
обнаруженных наблюдениями больших количеств межгалактической га-
зовой материи или нейтрино. При этих оценках приняты современные дан-
ные о зависимости красного смещения от расстояния, свидетельствующие
о сильном замедлении расширения Метагалактики. Как бы то ни было, так
же можно поступить и в теории анизотропной неоднородной вселенной,
считая анизотропию в современную эпоху слабой. Однако если в случае
однородной изотропной вселенной мы по знаку кривизны можем, при
некоторых простых предположениях, судить о конечности или бесконеч-
ности пространства, то в случае анизотропной неоднородной вселенной
мы такой возможности не имеем.
Прежде всего, определив так или иначе кривизну пространства в окру-
жающей нас части Метагалактики, мы ничего не можем сказать не только
о значении, но даже о знаке кривизны в далеких областях пространства,
не охваченных наблюдениями: ведь в неоднородной вселенной кривизна
пространства и даже знак ее, вообще говоря, неодинаковы в разных об-
ластях вселенной.
Далее, хотя, например, известно, что при упомянутых простых пред-
положениях невращающееся пространство неположительной всюду рима-
новой кривизны бесконечно, для сколько-нибудь общего случая анизо-
тропной неоднородной вселенной теоретическая связь между кривизной
пространства и его конечностью или бесконечностью еще не установлена.
Вопрос о конечности или бесконечности пространства — и даже сама его
постановка—особо усложняются в случае вращающегося пространства.
Заметим, что вращающиеся системы, сопутствующие во всех своих точ-
ках гравитирующим массам, могут, с теоретической точки зрения, ох-
ватывать не только конечные, но и бесконечные области, как, например,
в случае, когда упоминавшееся выше силовое поле во вращающейся сис-
теме отсутствует (то есть силы инерции и гравитации, действующие на по-
коящиеся частицы, уравновешивают друг друга). Напомним, что под вра-
щающимися системами отсчета мы понимаем такие, в которых на движу-
щиеся по отношению к ним частицы действуют кориолисовы силы.
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ СВОЙСТВ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ
Можно рассматривать каждую точку пространства любой данной систе-
мы отсчета во все моменты времени. Все точки пространства, взятые в
один и тот же момент времени, иначе говоря, точки пространства-времени,
соответствующие в данной системе отсчета одному и тому же моменту вре-
мени, образуют, так сказать, «пространство в данный момент времени».
Во всякой невращающейся системе отсчета понятие одновременности двух 396
событий, а потому и понятие «пространства в данный момент времени»
имеют однозначный смысл.
Но во вращающейся системе отсчета единая одновременность однознач-
на лишь в бесконечно малой области. В конечной или бесконечной облас-
ти однозначна, например, единая одновременность, находимая отточки к
точке вдоль любой незамкнутой линии (вообще — вдоль некоторых по-
верхностей) и притом для всех точек последней. Но одновременность, на-
ходимая вдоль двух различных линий, соединяющих две точки, вообще
говоря, различна, и события в этих точках, одновременные вдоль одной
линии, в общем случае не одновременны вдоль другой. Таким образом,
даже в конечной области вращающейся системы не существует единой од-
нозначной одновременности. Точнее говоря, понятие одновременности со-
бытий, происходящих в конечной области вращающейся системы, имеет
смысл лишь с точностью до некоторой величины, зависящей от размеров
области и от угловой скорости вращения. Так, на Земле и на Солнце, вслед-
ствие их вращения, одновременность имеет смысл лишь с точностью до
2Л0-7 и 10"4 секунды соответственно.
Поэтому для вращающейся системы отсчета само понятие «пространства
в данный момент времени» в применении даже к конечной области не име-
ет однозначного смысла. Оно имеет однозначный смысл для любой, в
частности вращающейся, системы отсчета в применении к бесконечно ма-
лой области, иначе говоря, однозначный смысл имеет понятие локального
пространства в окрестностях данной точки в данный момент времени. Но
только в невращающихся системах отсчета в каждый момент времени ло-
кальные пространства, определенные в окрестностях всех точек, сливаются
в единое «пространство в данный момент времени».
Поэтому можно сказать, что пространство невращающихся систем
отсчета голономно (целостно), пространство вращающихся систем —
неголономно.
В применении к любым системам отсчета теория тяготения Эйнштейна
пользуется понятием координаты времени, или временной координаты.
Такой координатой могут служить в каждой точке системы показания
любых «часов», идущих произвольным (и независимым от хода «часов» в
других точках) образом, лишь бы значение этой координаты изменялось
при непрерывном переходе от одной точки пространства-времени к другой
непрерывно, а в каждой точке пространства с течением времени — в одну
сторону (монотонно).
Таким образом, счет координаты времени, вообще говоря, не сов-
падает со счетом истинного времени, и выбор этой координаты (то есть
ее счета) в широких пределах произволен. Соответственно произволен
и выбор, так сказать, «координатной одновременности», то есть выбор
тех моментов времени в разных точках пространства, которые соответ-
ствуют одинаковым значениям временнбй координаты.
В невращающейся системе отсчета можно выбрать координату времени
так, чтобы «координатная одновременность» совпадала с действительной—
единой однозначной одновременностью. Во вращающейся системе отсче-
та можно выбрать координату времени так, чтобы «координатная одно-
временность» совпадала с действительной одновременностью вдоль неко-
торых линий, соединяющих все точки пространства с какой-либо одной
точкой. Каждому выбору этой точки и упомянутых линий соответствует
свой выбор координаты времени и своя «координатная одновременность».
397 Совокупность локальных пространств, связанных указанной действи-
ПЕТЕРБУРГ. Еще Цицерон
сказал, что не существует на
свете ни одной столь сумасброд-
ной мысли, которая когда-либо
не прошла через человеческий
мозг. Несмотря на все неу-
дачи с философским камнем,
вечным движением и жизнен-
ным эликсиром, находятся еще
люди, тратящие с образцо-
вым упрямством жизнь, ум,
состояние на разрешение задач,
признанных неразрешимыми,
как, например, правильное воз-
духоплавание или нахождение
истока Нила.
«СЕВЕРНАЯ ПЧЕЛА» 28
декабря 1861 года.
Линии времени (красные), ор-
тогональные (вверху) а неор-
тогональные (внизу) к ним
пространственные сечения
(черные) и локальные прост-
ранства (черные утолщенные
отрезки).
тельной одновременностью вдоль линий, и представляет собой по суще-
ству пространство вращающейся системы отсчета, аналогичное «простран-
ству в данной момент времени» невращающейся системы отсчета. Таким
образом, в случае вращающейся системы отсчета мы имеем обобщение по-
нятия «пространства в данный момент времени», неоднозначное ввиду
неоднозначности одновременности.
Некоторые понятия, которыми мы пользовались, допускают простую ин-
терпретацию с точки зрения геометрии четырехмерного пространства-вре-
мени.
Движение или вообще существование каждой частицы или точки опи-
сывается в пространстве-времени ее мировой линией. Различию в скорости
движения соответствует различие в направлении мировой линии. Миро-
вые линии пространственных точек любой системы отсчета называют ее
линиями времени: вдоль них изменяется лишь временная координата, тог-
да как пространственные координаты остаются неизменными. Линиями
времени системы, сопутствующей среде, служат мировые линии элемен-
тов этой среды. Совокупность мировых точек (то есть точек пространства-
времени) с одним и тем же значением временнбй координаты (но с различ-
ными значениями пространственных координат) образует пространствен-
ное сечение — трехмерную сверхповерхность, пересекающую линии
времени. События, локализованные в мировых точках пространственного
сечения, связаны «координатной одновременностью». События, одновре-
менные в данной системе отсчета вдоль какой-либо линии, локализованы
в мировых точках, лежащих на линии, всюду ортогональной к пересекае-
мым ею линиям времени системы.
Однозначность единой одновременности означает существование
пространственных сечений, всюду ортогональных к линиям времени
системы. Все события, локализованные в мировых точках такой сверх-
поверхности, одновременны, а сама сверхповерхность представляет со-
бой «пространство в данный момент времени». Охватывающий данную ми-
ровую точку бесконечно малый участок трехмерной сверхповерхности,
ортогональной в этой мировой точке к линии времени, представляет со-
бой локальное пространство.
Пространство вообще состоит из локальных пространств, определен-
ных в окрестностях всех мировых точек некоторых пространственных
сечений. Но лишь в случае невращающейся системы отсчета эти сечения
таковы, что локальные пространства в окрестностях всех мировых точек
сечений не пересекают их, а сливаются с ними (голономность пространства).
Очеввдно, в случае невращающейся системы отсчета понятие простран-
ственного объема какой-либо области в данный момент времени однознач-
но. То же имеет место и в случае системы отсчета, вращающейся с постоян-
ной угловой скоростью без деформации. Но в применении к системе
отсчета, вращающейся с переменной угловой скоростью и деформирую-
щейся, понятие пространственного объема, подобно понятию одновремен-
ности, имеет смысл лишь с определенной степенью точности, поскольку
объем каждого элемента пространства различен в разные моменты времени.
Это обстоятельство приводит нас к более общему вопросу.
И в специальной теории относительности и в теории тяготения Эйн-
штейна, известной под названием общей теории относительности, инва-
риантны, то есть независимы от выбора системы отсчета, лишь простран-
ственно-временные характеристики. Предположим, например, что мы
рассматриваем какую-либо физическую систему (или объект), занимающую 398
некоторый, пусть переменный, объем и существующую в течение некото-
рого, хотя бы и различного для разных частей системы, времени.
Можно сказать, что эта система за все время своего существования зани-
мает некоторую четырехмерную пространственно-временную область.
Четырехмерный объем этой области инвариантен: он не зависит от выбо-
ра системы отсчета. Этого нельзя сказать ни о трехмерном объеме систе-
мы, ни о продолжительности ее существования: эти характеристики не
принадлежат к числу инвариантных. Известно, например, что, согласно
специальной теории относительности, если в собственной системе части-
цы ее объем равен Vo, а продолжительность ее существования /0, то в систе-
ме отсчета, по отношению к которой эта частица движется со скоростью v,
ее объем будет равен V=V0 у 1“?» а продолжительность существования
равна /=/0/|/ где с —СК0Р0СТЬ света в вакууме. Четырехмерный
же объем, занимаемый частицей за время ее существования, в обоих
случаях одинаков: W == Vt = VQt0 = UZ0 (обе системы инерциальные).
Эффекты, с которыми мы сейчас встретились, хорошо известны как ло-
ренцево сокращение размеров и лоренцево замедление течения времени.
Оба являются, в конечном счете, следствием относительности одновремен-
ности. Эти же эффекты действуют и в деформирующихся системах отсчета,
которые нас интересуют. Заметим, что неоднородность лоренцева сокраще-
ния деформирующейся системы отсчета приводит к влиянию ее деформа-
ции на геометрию (на кривизну) ее пространства.
Итак, мы рассмотрели: 1) неоднозначность пространственных разме-
ров (объема) области или объекта во вращающейся и одновременно дефор-
мирующейся системе отсчета; 2) зависимость размеров области или объ-
екта по отношению к данной системе отсчета от ее движения; 3) зависи-
мость продолжительности существования объекта или, что равносильно,
длительности процессов по отношению к данной системе отсчета от ее
движения.
Законен вопрос: не могут ли перечисленные проявления относительнос-
ти свойств пространства и времени простираться столь далеко, чтобы при-
водить к относительности конечности или бесконечности объема и длитель-
ности?
ПРОБЛЕМА КОНЕЧНОСТИ И БЕСКОНЕЧНОСТИ
ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ
В космологии мы рассматривали два случая: во-первых, случай голо-
номного сопутствующего пространства, и, во-вторых, случай неголоном-
ного сопутствующего пространства.
В обоих случаях существует физически преимущественная система
отсчета — сопутствующая. Пользуясь только ею, мы тем самым обходим
вопрос о зависимости пространственного объема и длительности по отно-
шению к данной системе отсчета от ее движения. В первом случае, кроме
того, понятие пространственного объема (в каждый момент времени) од-
нозначно.
Таким образом, в первом случае вопрос об относительности простран-
ственной и временной конечности или бесконечности неявно обходится.
Таково положение в теории однородной и изотропной вселенной и в не-
которых наиболее простых случаях в теории анизотропной неоднородной
399 вселенной.
ЗАГАДКА ПУСТЫХ
ГРОБНИЦ
Среди наиболее известных
древностей Египта одна
из самых популярных —
пирамида фараона Хеоп-
са. Однако мало кто знает,
что неподалеку от нее
еще в 1925 году была от-
крыта тайная гробница
матери Хеопса царицы
Хетепхерес, жены фарао-
на Снофру. С этой гробни-
цей связано едва ли не
наибольшее число загадок
во всей египетской архео-
логии.
Гробница носила следы
поспешного бегства — ра-
бочие бросили в ней свои
инструменты, обломки
царского балдахина были
небрежно свалены на сар-
кофаг, в сундуках и лар-
цах нашли множество
кусков штукатурки, зане-
сенной <^юда извне. Чем
было вызвано это бег-
ство — неизвестно.
Кроме того, запечатанный
саркофаг, не носивший ни
малейших следов взлома,
оказался пустым. Недавно
такая же картина была
обнаружена египетским
археологом 1И. 3. Гоней-
мом в открытой им пира-
миде фараона Сехемхета.
Гонейм высказал предпо-
ложение, что пустые гроб-
ницы можно объяснить
древним обычаем симво-
лического погребения.
синтез ХЛОРОФИЛЛА
Синтез хлорофилла недав-
но был впервые осущест-
влен почти одновременно
в двух лабораториях —не-
мецкими учеными М.
Штреллем, А. Колояно-
вым и Коллером, а также
американским профессо-
ром Р. Вудвардом.
Ученые всего мира давно
бились над решением
этой проблемы. Уже были
получены искусственным
путем отдельные части
молекулы хлорофилла,
был известен путь получе-
ния хлорофилла из его
ближайшего предшествен-
ника — феофорбида, отли-
чающегося от хлорофилла
только тем, что он не со-
держит в своем ядре маг-
ния и не имеет присое-
диненного к ядру спирта
фитола. Не доставало
лишь одного звена в цепи
последовательного синте-
за — нужно было полу-
чить искусственный фео-
форбид, а этому препят-
ствовали большие экспе-
риментальные трудности.
И вот они преодолены.
Каждая из двух групп
ученых пришла к реше-
нию задачи своим, ориги-
нальным путем. В неда-
леком будущем мы
сможем синтезировать
хлорофилл и промышлен-
ным способом.
Роль хлорофилла в про-
цессе фотосинтеза обще-
известна. Менее известно,
что он и в других отно-
шениях является ценным
органическим продуктом.
В последнее время хло-
рофилл нашел примене-
ние в медицине. Как ока-
залось, по своим свой-
ствам он во многом
подобен витаминам. Уста-
новлено, что он способст-
вует заживлению ран.
Но всего, пожалуй, важ-
нее в синтезе хлорофил-
ла то, что это достижение
науки свидетельствует о
раскрытии еще одной
тайны жизни.
Во втором случае вопрос об относительности конечности или бесконеч-
ности длительности также обходится, а вопрос об относительности про-
странственной конечности или бесконечности сводится к вопросу об их
однозначности.
Но мыслим еще третий случай, о котором мы не говорили: случай от-
сутствия сопутствующей системы.
Возможны различные сопутствующие системы отсчета, но ни одна из
них не обладает универсальной применимостью. Система, сопутствующая
веществу, неоднозначна при наличии взаимопроникающих потоков веще-
ства. Большей однозначностью обладает система, сопутствующая массе
вещества, то есть система, по отношению к которой равна нулю плотность
потока массы вещества (под массой мы понимаем не массу покоя, а полную
массу). Но ни та, ни другая система не может быть определена в областях,
в которых непрерывно распределенная масса представлена одним лишь
излучением. Наибольшей применимостью обладает система отсчета, со-
путствующая полной массе, то есть система, в которой равна нулю сум-
марная плотность потока массы вещества и излучения. (Очевидно, в слу-
чае однородных изотропных моделей, заполненных веществом и излу-
чением, все три сопутствующие системы совпадают). Но и эта система
не может быть определена в областях, в которых непрерывно распределен-
ная масса представляет собой лишь направленный поток излучения,
поскольку он переносит энергию, следовательно, и массу излучения со
скоростью света.
Вообще, как мы знаем, сопутствующая система возможна лишь при соб-
людении некоторых условий, уже упоминавшихся ранее. Если не суще-
ствует такого масштаба, в котором эти условия выполняются во всей все-
ленной, для нее не существует единой сопутствующей системы.
Эти соображения не мешают пользоваться понятием сопутствующей
системы отсчета при рассмотрении таких ограниченных областей вселен-
ной, как вся область, доступная современным астрономическим наблю-
дениям, даже в тех случаях, когда эта система носит приближенный ха-
рактер. Но при рассмотрении вопросов, касающихся свойств вселенной
как целого, в частности вопроса о конечности или бесконечности, простран-
ственной или временнбй, необходимо учитывать возможность, почти досто-
верность, того, что сопутствующих (всюду) систем отсчета не существует.
Помимо сопутствующих, существуют другие физически преимуществен-
ные системы отсчета разного рода, но они не могут быть определены един-
ствейным образом. Более того, их существует бесконечное множество.
Наиболее естественной и простой заменой сопутствующих систем отсчета
могут служить системы, падающие свободно и без вращения в гравита-
ционном поле; эти системы отсчета можно рассматривать как сопутствую-
щие невращающимся системам свободно падающих пробных частиц, то
есть воображаемых частиц, не действующих на другие частицы и, в част-
ности, не создающих гравитационного поля.
Такие системы, вообще говоря, деформируются, их пространство от-
счета голономно, в них гравитационно-инерциальное поле отсутствует
(сила равна нулю). В каждой из таких систем существует единая одно-
значная одновременность, сохраняющаяся с течением времени («синхрон-
ные системы»).
Упоминание о «сохранении одновременности» требует пояснения.
Единая одновременность в каждый момент времени еще не означает
сохранения одновременности с течением времени. Дело в том, что если в 400
401
двух точках протекают процессы одинаковой продолжительности, то од-
новременность их начала не влечет за собой одновременности их конца.
Причина этого заключается в том, что темп течения времени может быть
различен в разных точках. В каждой точке пространства гравитационно-
инерциальная сила направлена в сторону точек, в которых время течет
медленнее, чем в данной точке. Этот теоретический вывод, как известно,
подтверждается наблюдаемым в спектре Солнца и белых карликов гра-
витационным красным смещением (эффект Эйнштейна).
Таким образом, одновременность сохраняется благодаря отсутствию
силового поля в системе, иначе говоря, благодаря ее свободному паде-
нию.
(Очевидно, к числу синхронных систем принадлежат и сопутствующие
системы однородных изотропных моделей.)
Недостатком синхронных систем является их неединственность: таких
систем бесчисленное множество, и, следовательно, единой физически преи-
мущественной системы отсчета не существует.
Итак, перед нами стоит вопрос об относительности пространственной и
временной конечности и бесконечности в общем случае, в котором отсут-
ствуют повсеместно определенные сопутствующие системы отсчета. Ответ
на этот вопрос еще не найден.
Но возможна ли вообще относительность пространственной и времен-
ной конечности и бесконечности?
Обратимся к так называемым пустым моделям вселенной. Это теорети-
ческие модели такой «вселенной», в которой отсутствуют массы. Очевидно,
в этих моделях не может быть систем отсчета, сопутствующих веществу,
массе вещества или полной массе. Это обстоятельство роднит нереальный
случай пустых моделей с интересующим нас общим случаем, в котором
также, хотя и по другим причинам, нет сопутствующих систем отсчета.
Рассмотрим сначала простейший случай пустого мира при космологи-
ческой постоянной, равной нулю. Это мир специальной теории относи-
тельности, иначе говоря — мир Минковского.
В нем существуют синхронные не деформирующиеся системы отсчета с
евклидовым пространством (инерциальные системы специальной теории
относительности). Каждую из них можно считать сопутствующей системе
покоящихся пробных частиц.
Пусть в такой системе отсчета (назовем ее «первой», или системой Мин-
ковского) в какой-либо момент времени из какой-либо точки вылетает по
всем направлениям множество свободно движущихся пробных частиц с
различными скоростями от нуля до скорости света включительно.
Очевидно, множество этих частиц будет занимать объем сферы некоторого
конечного, все возрастающего радиуса, равного г=с/, где / — время, про-
текшее с момента вылета частиц, ас — скорость света в вакууме. Если
рассматривать движение этой системы частиц при /<0,тооно будет пред-
ставлять собой сжатие от t——оо, так что т=—ct. Следовательно, вообще
га=с2/а.
Введем теперь «вторую» систему отсчета (или систему Робертсона), сопут-
ствующую этому множеству частиц. Очевидно, с течением времени эта
система будет сначала сжиматься, затем неограниченно расширяться,
причем ее деформация все время будет однородной и изотропной. Очевид-
но также, что эта система синхронная: она свободно падает во всех своих
точках и не вращается. Недостатком ее является необходимость исклю-
чения из рассмотрения момента перехода от сжатия к расширению.
тогоналъные к ним простран-
ственные сечения (черные)
системы Минковского (А = 0);
СОС' — линия времени, общая
для систем Минковского и
Робертсона. (Три измерения
пространства заменены од-
ним.) Система бесконечна во
времени и пространстве.
Линии времени (красные) и
ортогональные к ним прост-
ранственные сечения (черные)
системы Робертсона fA = OJ;
СОС' — линия времени, обтая
для систем Минковского и Ро-
бертсона. (Три измерения
пространства заменены од-
ним. Углы искажены.) Систе-
ма бесконечна во времени и
пространстве.
ПЕРМЬ. Решено провести же-
лезную дорогу в 554 версты че-
рез Средний Урал до Тюмени,
дорога не только принесет
пользу горному делу, но соеди-
нит Волгу с рекой Кетью, а от-
туда с речными путями Восточ-
ной Сибири. Товары смогут
быть перевозимы до Байкала,
а от Нерчинска через реку Шил-
ку на реку Амур. От души мож-
но пожелать, чтобы такое гро-
мадное предприятие удалось
вполне.
«РУССКИЙ МИР» 25 Де-
кабря 1861 года.
Пространство этой системы отсчета также бесконечное, но не евклидо-
во, а гиперболическое, то есть пространство постоянной отрицательной
кривизны, равной — 1/R2, где R— масштабный фактор системы. Множество
наших частиц в этой, сопутствующей им системе заполняет все бесконечное
пространство. Иначе говоря, если в жесткой системе с евклидовым про-
странством радиус сферы, занимаемой нашими частицами, всегда остается
конечным, то в системе, сопутствующей этим частицам, радиус указанной
сферы бесконечен, причем кривизна пространства отрицательна. Оче-
видно, что пространственно-временная область, занимаемая множеством
этих частиц за все время их существования, в обоих случаях одна и та же,
и ее четырехмерный объем бесконечен. Но пространственная конечность
или бесконечность этой области в каждой системе отсчета зависит от ее
движения.
Физическая причина обнаруженной относительности пространственной
конечности и бесконечности состоит в лоренцевом сокращении длин. Для
разъяснения рассмотрим две близкие пробные частицы, движущиеся по
отношению к жесткой системе в одном и том же направлении, следователь-
но, вдоль одного и того же радиуса сферы. Отрезок, соединяющий эти две
пробные частицы, изменяясь в длине, движется вдоль радиуса по от-
ношению к жесткой системе. Следовательно, его длина в этой системе,
вследствие лоренцева сокращения, короче его же длины в системе отсчета,
в которой все его точки покоятся, то есть в системе отсчета, сопутствую-
щей нашим пробным частицам. Чем ближе к поверхности сферы (г2=с2/2)
расположен отрезок, тем больше скорость его движения и, следовательно,
тем сильнее его лоренцево сокращение. При переходе к отрезкам, все бо-
лее близким к поверхности сферы, лоренцево сокращение растет неогра-
ниченно. Поэтому радиус и объем деформирующейся (расширяющейся
или сжимающейся) сферы, бесконечные в сопутствующей ей системе
отсчета, оказываются конечными в другой (жесткой) системе.
(Заметим, что пробные частицы мы ввели лишь для большей нагляднос-
ти представления о свободно падающих невращающихся системах отсче-
та, и можно было бы просто говорить о синхронных системах отсчета, не
вводя в рассмотрение системы пробных частиц.)
В рассмотренном случае мы говорили лишь о том, что пространствен-
ный объем некоторой сферы конечен в одной системе отсчета и бесконе-
чен в другой. Но объем всего пространства был в обеих системах бесконеч-
ным. Таким образом, относительность пространственной конечности или
бесконечности некоторой области не приводила к относительности конеч-
ности или бесконечности всего пространства. Иначе обстоит делд в случае
пустого мира при положительной космологической постоянной (мир
де Ситтера).
В случае космологической постоянной, равной нулю, мы рассматривали
синхронные системы отсчета, как бы скрепленные друг с другом в одной
точке и движущиеся одна по отношению к другой в остальных точках,
причем пространства этих систем отсчета были пространствами постоян-
ной кривизны (нулевой и отрицательной), а деформация нестатической си-
стемы была однородной и изотропной. Такие же системы мы будем рассмат-
ривать и в случае положительной космологической постоянной. Но теперь
мы рассмотрим не две, а три системы отсчета — с пространствами положи-
тельной, нулевой и отрицательной кривизны, равной А/R2, где R— мас-
штабный фактор системы, a k— — 1, 0,4-1, причем все эти системы —
нестатические, деформирующиеся с различными скоростями. 402
403
Одна система отсчета (назовем ее «первой», или системой Ланцоша) мо-
жет быть связана с системой пробных частиц, которая сначала (от /=—оо)
сжимается против действия сил космического отталкивания (соответствую-
щих положительной космологической постоянной), замедляющих это
сжатие и заставляющих его смениться (при /=0, причем расстояния меж-
ду всеми частицами остаются не равными нулю) все ускоряющимся рас-
ширением (до /=4-ео). Пространство этой системы отсчета имеет положи-
тельную кривизну и конечный (сначала убывающий, затем возрастающий)
объем; оно замкнуто. Другая система отсчета («вторая», или система Де-
метра) может быть связана с системой пробных частиц, вечно, неограни-
ченно и ускоренно (под действием сил космического отталкивания) расши-
ряющейся. Пространство этой системы отсчета имеет нулевую кривизну и
бесконечный объем (евклидово).
Наконец, последняя («третья», или система Робертсона) из рассматри-
ваемых систем отсчета может быть связана с системой пробных частиц,
расширяющейся, начиная с некоторого момента времени t=Q, неограни-
ченно и ускоренно (под действием тех же сил), причем в этот момент рас-
стояние между любыми двумя частицами равно нулю. Если рассматривать
движение этой же системы частиц до указанного момента, то оно будет
представлять собой извечное замедленное сжатие. Пространство этой
системы отсчета имеет отрицательную кривизну и бесконечный объем.
Недостатком ее является необходимость исключения из рассмотрения
момента перехода от сжатия к расширению.
Как же связаны между собой бесконечные пространства второй и треть-
ей систем отсчета с замкнутым пространством первой системы отсчета?
Пространство каждой из двух последних (то есть второй и третьей) сис-
тем отсчета занимает в пространстве первой системы отсчета в каждый мо-
мент времени конечный объем, охваченный монотонно расширяющейся
(в случае второй системы) или сначала сжимающейся, затем расширяю-
щейся (в случае третьей системы) сферой. Таким образом, пространства
систем отсчета с бесконечным собственным объемом имеют конечный ог-
раниченный объем в пространстве системы отсчета, собственный объем ко-
торой конечен и замкнут. Пространственно-временное области, охватывае-
мые второй и третьей системами, бесконечны, но составляют каждая
лишь часть бесконечной пространственно-временнбй области, охва-
тываемой первой системой. Таким образом, пространственно-времен-
ные миры (второй и третьей систем Отсчета), пространственно бесконечные
(каждый в своей системе), составляют лишь часть пространственно-времен-
нбго мира, пространственно конечного (замкнутого).
Физическая причина относительности конечности и бесконечности
пространства та же, что и в случае космологической постоянной, равной
нулю: лоренцево сокращение.
Заметим, что из полученных результатов вытекает также следующий
вывод: пространственно-временной мир, бесконечный во времени и прос-
транстве, может и не охватывать собой всей вселенной; он может быть
частью другого пространственно-временнбго мира. Пространственно-
временнбй мир, охватывающий собой всю вселенную, напротив, может и
не быть бесконечным в пространстве, хотя и содержит пространственно-
бесконечные мировые (то есть пространственно-временные) области.
Но не является ли относительность пространственной конечности или
бесконечности привилегией пустого мира? Может ли она иметь место в
случае мира, заполненного материей, массами?
k x\\iuvA
I UIIHW Л
r/Jiiuiv W
wimiv
Линии времени (красные) и ор-
тогональные к ним прост-
ранственные сечения (черные)
системы Ланцоша (К>Ъ);
СОС' — линия времени, общая
для систем Ланцоша и Ро-
бертсона, (Три измерения
пространства заменены од-
ним.) Система бесконечна во
времени, но пространственно
замкнута.
Линии времени (красные) и
ортогональные к ним прост-
ранственные сечения (черные)
системы Робертсона (А>0>;
СОС* — линия времени, общая
для систем Ланцоша и Ро-
бертсона. (Три измерения
пространства заменены од-
ним. Углы искажены.) Систе-
ма бесконечна во времена а
пространстве.
сто Л01^ида«ж~>
АНГЛИЯ. Фотограф Том-
сон сделал первый удачный
опыт подводного фотографиро-
вания в валиве Уэймут-бей.
Камера, заделанная в водо-
непроницаемый ящик, была
открыта под водой 10 минут и
доставила на поверхность изо-
бражение донных скал и мор-
ских растений. Есть надежда,
что дальнейшие опыты позна-
комят нас с видами морского
дна, о котором мы внаем так
мало.
«ИЛЛЮСТРАЦИЯ* 80 но-
ября 1801 года
ОРИГИНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОН-
НЫЙ МИКРОСКОП
В 1961 году на советской
выставке в Париже был
впервые показан элек-
тронный микроскоп новой
конструкции. Он дает воз-
можность увидеть моле-
кулы всех органических
веществ и даже вирусы —
его увеличение 200 тысяч
раз.
Большие возможности пе-
ред исследователями от-
крывает главная конст-
руктивная особенность
прибора. До сих пор при
исследовании биологиче-
ских объектов под мик-
роскопом их помещали в
вакуум, который обеспе-
чивает свободное прохож-
дение электронных лучей.
При этом бактерии и
живые клетки быстро по-
гибали. В новом микроско-
пе предусмотрен своего
рода <скафандр» для жи-
вых объектов — специаль-
ная газовая микрокамера,
в которую их помещают.
Это позволяет ученым на-
блюдать за сложными
процессами обмена ве-
ществ в живых клетках,
за жизнью, питанием и
размножением бактерий и
вирусов.
Как легко видеть, рассмотренные пустые модели однородны и изо-
тропны. В случае однородных изотропных моделей, заполненных массами,
существуют — и используются — сопутствующие системы отсчета (к то-
му же обладающие голономным пространством), и интересующий нас
вопрос обходится. Тем не менее он имеет смысл и в применении к этим
моделям, хотя по отношению к ним представляет ограниченный интерес.
Рассмотрение некоторых из них в не сопутствующих системах показало,
что наличие массы, даже бесконечной, вообще говоря, не устраняет относи-
тельности пространственной конечности или бесконечности, но придает
ей несколько иную, чем в разобранных выше примерах, и более сложную
форму. При этом относительность конечности или бесконечности в несколь-
ко своеобразной форме затрагивает и массу.
Разумеется, интересующий нас вопрос по отношению к реальной вселен-
ной остается открытым, и рассмотрение однородных изотропных моделей
не дает на него ответа. Но едва ли можно ожидать, что в реальном случае
свойства пространства окажутся более простыми, чем в случае упрощен-
ных моделей.
До сих пор мы говорили об относительности пространственной конеч-
ности или бесконечности. Приведем простой пример относительности ко-
нечности или бесконечности длительности процессов.
Рассмотрим коллапс ограниченной, окруженной пустотой, гравитирую-
щей (тяжелой) Сферы из вещества, не производящего давления. В той час-
ти пространства, которая занята сферой, возможна сопутствующая систе-
ма отсчета. Для той части пространства, которая находится вне сферы, воз-
можна статическая (не деформирующаяся) система отсчета.
Рассмотрим процесс сжатия сферы в обеих системах отсчета. В первой
из них сфера сжимается «в точку» (формально) и продолжительность сжа-
тия от любого заданного состояния конечна. Во второй из двух систем
отсчета радиус сжимающейся сферы асимптотически, при /->-оо, прибли-
жается к некоторому конечному значению, равному (так называе-
мый гравитационный радиус), где у—ньютонова постоянная тяготения,
с — скорость света в вакууме, М — масса сферы (А=0).
Таким образом, если в первой системе весь процесс сжатия («в точку»)
занимает конечное время, то во второй системе только часть этого про-
цесса (сжатие до радиуса, равного гравитационному) занимает бесконеч-
ное время: весь процесс не охватывается временем этой системы.
Аналогичным образом в сопутствующей системе продолжительность
расширения сферы «из точки» до любого заданного состояния всегда ко-
нечна, тогда как во внешней, статической системе сфера расширяется от
состояния, при котором ее радиус равен гравитационному и в котором она
находится при t=—со, так что часть процесса расширения занимает бес-
конечное время. Таким образом, возраст объекта, если он ограни-
чен в пространстве и расширяется от состояний очень большой плотности,
может быть конечен в одной системе отсчета и бесконечен в другой
системе отсчета.
Можно указать на две физические причины относительности конечности
или бесконечности длительности процессов. Одна из них состоит в лорен-
цевом замедлении течения времени в движущихся телах: по отношению к
не сопутствующей системе сжатие сферы происходит медленнее, чем по
отношению к сопутствующей системе. Другая (в данном случае— главная)
причина состоит в замедлении течения времени в гравитационном поле:
в статической системе скорость течения времени неограниченно падает по 404
мере приближения к сфере гравитационного радиуса, и длительность про-
цессов, по сравнению с их длительностью в сопутствующей системе,
неограниченно возрастает.
Заметим, что в общем случае четырехмерный объем W не сводится к
произведению трехмерного объема V на длительность /, как в приведен-
ном ранее примере, или к сумме таких произведений, и конечность или
бесконечность W не означает конечности или бесконечности V или t.
Все сказанное приводит нас к следующему выводу: привычнее противо-
поставление конечности и бесконечности в пространстве, конечности и бес-
конечности во времени, как взаимоисключающих возможностей, и вообще
привычная нам постановка вопросов о конечности и бесконечности в
пространстве и во времени едва ли могут считаться безусловно правильны-
ми во всех случаях.
Постановка этих вопросов, как и постановка многих других вопросов,
относящихся к свойствам и поведению вселенной как целого (таких, на-
пример, как вопросы развития вселенной) подлежит серьезному пере-
смотру и уточнению.
Выше мы лишь поставили вопрос о возможности неоднозначности ко-
нечности или бесконечности пространства вращающейся и деформирую-
щейся системы отсчета вследствие неоднозначности одновременности.
Но эта неоднозначность имеет и другие следствия.
В самом деле, всякое развитие, всякое изменение любой физической
системы представляет собой смену ее состояний с течением времени. При
этом каждое состояние системы относится к определенному моменту вре-
мени и определяется состоянием всех ее элементов в этот момент. Но если
система отсчета, сопутствующая данной физической системе, вращается,
то в ней единая одновременность, а следовательно — и понятие определен-
ного состояния системы — неоднозначны и имеют смысл лишь с опреде-
ленной степенью точности. Для достаточно протяженных и вместе с тем
быстро изменяющихся и вращающихся физических систем неоднознач-
ность понятия состояния системы может привести к тому, что понятие раз-
вития системы как целого потеряет привычный смысл. При отсутствии со-
путствующей или какой-либо иной преимущественной системы отсчета
такую же роль может сыграть зависимость одновременности, а следова-
тельно и понятия состояния физической системы, от движения систем от-
счета.
Заметим также, что в применении к очень протяженным и быстро изме-
няющимся объектам (какова, например, Метагалактика) самое понятие
единой физической системы теряет привычный смысл, поскольку за время,
необходимое для осуществления взаимодействия между удаленными час-
тями объекта (ведь это взаимодействие распространяется со скоростью,
не превосходящей скорости света), он может испытать существенные из-
менения. Более того, это время осуществления взаимодействия может быть
сравнимым с продолжительностью существования объекта или даже пре-
восходить ее. И подавно теряют свой привычный смысл понятия единой
физической системы, ее состояния и развития в применении к бесконечно
протяженному объекту.
Какое решение ни получили бы затронутые вопросы, одно ясно уже сей-
час: бесконечное многообразие вселенной, раскрываемое релятивистской
космологией, неизмеримо богаче того, которое допускалось космологией
дорелятивистской, и потому многие вопросы требуют новой, более тонкой
постановки.
НАУКА И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО. 1962
М. В. КЕЛДЫШ 6
Дж. БЕРНАЛ и
1961 14
Н. Н. СЕМЕНОВ 28 ГУМАНИЗМ НАУКИ
Б. РАССЕЛ 39 РАЗУМ ПРОТИВ БЕЗУМИЯ
Г. П. ФРАНЦОВ 44 ПУТЬ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
ЧЕЛОВЕК
Н. Н. БЛОХИН 66 СОВЕТСКАЯ МЕДИЦИНА СЕГОДНЯ
М. Ф. НЕСТУРХ 76 ЗАГАДКА ЭВОЛЮЦИИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО МОЗГА
Л. ЛИКИ 85 НА 1750000 ЛЕТ В ПРОШЛОЕ ЧЕЛОВЕКА
Б. А. РЫБАКОВ 95 КАЛЕНДАРЬ ДРЕВНИХ СЛАВЯН
Б. В. ГНЕДЕНКО 106 МАТЕМАТИКА ВОКРУГ НАС
К. ЯНАГИДА 118 НАУКА И ПРОБЛЕМА СВОБОДЫ
ЗЕМЛЯ
М. А. ОЛЬШАНСКИЙ 130 УСПЕХИ СОВЕТСКИХ СЕЛЕКЦИОНЕРОВ
И. Б. РЕВУТ 134 ФИЗИКА И ПРОГРЕСС В ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Л. А. ЗЕНКЕВИЧ 143 БОГАТСТВА ОКЕАНОВ
В. Н. КУНИН 154 НА ЗЕМЛЕ НЕТ ПУСТЫНЬ
А. В. ИВАНОВ 170 ЖИВЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
К. АКОШ 177 ДУМАЮТ ЛИ ЖИВОТНЫЕ?
Р. ДАБЕР 186 ОКАМЕНЕВШИЕ РАСТЕНИЯ
У. ЛИББИ 190 РАДИОУГЛЕРОД- АТОМНЫЕ ЧАСЫ
А. Р. ТУРКИ 201 АСУАН И ВЫСОТНАЯ ПЛОТИНА
В РАЗДЕЛАХ
«ЧЕЛОВЕК» И «ЗЕМЛЯ»
ПОМЕЩЕНЫ РЕПРОДУКЦИИ
СЛЕДУЮЩИХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ
ИСКУССТВА:
фрагмент гравюры анонимного мастера
XVI в. (с. 68);
Рембрандт ван Рейн «Анатомия доктора
Тюльпа» (с. 70);
фрагмент фронтисписа к первому изданию
книги А. Везалия «О строении
человеческого теле» (с. 73);
гравюра из первого издания книги
А. Везалия (с. 74);
фрагмент доисторических наскальных
фресок из Тассили в Северной Африке
(с. 86);
отпечатки ладоней на скалах Тассили
(с. 89);
С. Коненков «Весна» (с. 91);
фрагмент картины Леонардо да Винчи
«Мока Лива Джиоконда» (с. 92);
фрагмент фресок Тассили (с. 94);
гравюры Ф. Мазерееля (с. 118—123);
Микеланджело «Умирающий раб»,
«Пробуждающийся раб»
и «Освобождающийся раб» (с. 119—122);
В. Мухина «Хлеб» (с. 135);
фрагмент скульптуры Н. Крымской
аВиноградкица» (с. 139);
И. Шадр «Сеятель» (с. 140);
монотипия А. Рыбачука (с. 141);
гравюра XVIII в. (с. 190);
фрагмент гравюры анонимного мастера
XVI в. (с. 192);
древнеегипетские рельефы (с. 203—207);
древнеегипетская фреска (с. 210).
ЧАСТИЦЫ
В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ
А. С. СПИРИН
Г. М. ФРАНК
В. Л. РЫЖКОВ
Ф. БЕРНЕТ
О. А. РЕУТОВ
Д. И. БЛОХИНЦЕВ
В. ГЕЙЗЕНБЕРГ
В. Р. КЕЛЕР
Р. МЁССБАУЭР
ВСЕЛЕННАЯ
В. И. ЯЗДОВСКИЙ
Ю. А. ГАГАРИН
Г. С. ТИТОВ
АМЕРИКАНСКИЕ
КОСМОНАВТЫ
В. Г. ФЕСЕНКОВ
Н. П. БАРАБАШОВ
А. Л. ЗЕЛЬМАНОВ
222 БИОХИМИЧЕСКИЙ КОД
226 РНК: НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ
237 МОЛЕКУЛЫ В ЖИВОЙ КЛЕТКЕ
253 ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ВИРУСЫ
267 ТЕОРИИ ИММУНИТЕТА
282 НОВОЕ В СТЕРЕОХИМИИ
293 СТРУКТУРА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
308 СОВРЕМЕННАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
ЧАСТИЦ
318 ЯРЧЕ МИЛЛИОНА СОЛНЦ
331 ЭФФЕКТ RK И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ТОЧНЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ
348 ЧЕЛОВЕК В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ
359 ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО
361 НЕЗАБЫВАЕМЫЕ 25 ЧАСОВ
364
366 КОСМИЧЕСКАЯ МАТЕРИЯ И ЗЕМЛЯ
375 ВЕНЕРА — ПЛАНЕТА ЗАГАДОК
383 МЕТАГАЛАКТИКА И ВСЕЛЕННАЯ
В РАЗДЕЛАХ
«ЧАСТИЦЫ» И «ВСЕЛЕННАЯ»
ПОМЕЩЕНЫ РЕПРОДУКЦИИ
СЛЕДУЮЩИХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ .
ИСКУССТВА:
дровнемексиканская скульптура (с. 224);
фрагмент фресок Сикстинской капеллы
Микеланджело (с. 2391;
офорт Рембрандта «Фауст» (стр. 294);
фрагмент фрески Рафаэля
«Афинская школа» (с. 298);
фрагмент иллюстраций В. Фаворского
к «Маленьким трагедиям» А. С. Пушкина
(с. 313);
фрагмент гравюры анонимного мастера
XVI а. (с. 327);
фрагмент гравюры XVII в. (с. 348);
фрагмент гравюры XV в. (с. 353);
«Ника Самофракийская» (с. 355);
фрагмент картины А. Дейнека (с. 360);
рисунок Р. Кента в честь полета
Г. С. Титова (с. 362).
Разделы «1961», «Открытия, фак-
ты, гипотезы», «Сто лет назад»
и комментарии к статьям первого
выпуска ежегодника подготовили:
С. БЕЛОБОРОДОВА, Е. ГОЛОВКИН,
Н. ГРИГОРОВИЧ, В. ГУТОВСКИЙ,
Л. ЗЛАТОПОЛЬСКАЯ, Л. КОРНИ-
ЛОВ, Н. ЛАПТЕВА, В. ЛИНЬКОВ,
М. МЕДВЕДЕВ, А. СТЕРЛИГОВ,
С. УШАКОВ
Участвовали в сборе и редакти-
ровании материалов:
Л. БОГОЛЮБОВА, П. ВАСИЛЬЕВ,
А. ГОЛЫШЕВ, А. ЗАЙЦЕВА, Р. МИ-
РЕР, Г. СТЕЦЕНКО, В. ФИЛИППОВ,
В. ЧЕРДЫНЦЕВ
Статьи иностранных ученых,
опубликованные в этом выпуске,
перевели на русский язык:
Ф. Бернет «Теории иммунитета»
И. ЗЕЙТЛЕНОК
Б. Рассел «Разум против безумия»
и Л. Лики «На 1 750 000 лет в
прошлое человека»
А. ИОРДАНСКИЙ
Р. Дабер «Окаменевшие растения»
Г. ЛЕВЕНШТЕЙН
А. Р. Турки «Асуан и высотная
плотина»
3. ЛЕВИН
В. Гейзенберг «Современная теория
элементарных частиц»
Б. МЕДВЕДЕВ
Р. Мёссбауэр «Эффект RK и его
значение для точных измерений»
М. ПОЛИВАНОВ
У. Либби «Радиоуглерод — атомные
часы»
А. СЕМЕЙКО
К. Янагида «Наука и проблема
свободы»
Л. ШАХНАЗАРОВА
К. Акош «Думают ли животные?»
Н. ШЕВЧУК
Иллюстрирование и оформление книги.
Б. АЛИМОВ, А. БРУСИЛОВСКИЙ,
Р. ВАРШАМОВ,
Б. КЫШТЫМОВ,
В. ПИВОВАРОВ,
Е. СМИРНОВ,
Ю. СООСТЕР,
Н. КАЛИНИН,
Е. МИХЕЛЬСОН,
Э. СИМАНОВИЧ,
А. СОКОЛОВ,
С. ТАРДАСОВ.
Фотокомпозиции
Фотопортреты авторов
Художественные фотографии
В. РЕЗНИКОВ
А. ЛИДОВ
П. НОСОВ, Ф. ПЕКАРЖ (ЧССР),
Ф. ХЭНКИНС (США), ЮНЬ ДУ ЛАМ
(Камбоджа), НГ СИ-ЙОН (Сингапур).
В книге использованы также фото-
графии корреспондентов ТАСС и АПН.
Сценарий оформления книги
А. ДОБРИЦИН и Ю. СОБОЛЕВ
Макет —А. ДОБРИЦИН
Художественный редактор Ю. СОБОЛЕВ
Технический редактор Л. АТРОЩЕНКО
Редактор выпуска А. Д. ИОРДАНСКИЙ
Корректоры
В. КЛИМАЧЕВА, Н. КРАСНОПОЛЬСКАЯ,
В. НИКИТИНА, А. ПУЗАКОВА
Сдано в набор 19/IX 1962 г.
Подписано в печать 13/XIJ 1962 г.
Формат бумаги 84хЮ8У1в. Печатных листов 26.375.
(Условных 43.25). Учстно-издательских листов 40,22 F 6 вклеек.
Тираж 100.000 экз. (2-й завод 10.001 — 50.000 экз.).
А03620. Цена I р. 58 к. Издательский .№384.
Заказ типографии Хе 2136.
Издательство «Знание»
Москва. Центр. Новая площадь, дом Xs 3/4.
Книга отпечатана во 2-й типографии Мосгорсовпархоза
Москва, проспект Мира, 105.
Редколлегия ежегодника
выражает глубокую признательность
всем, кто принял участие
в организации, подготовке
и редактировании материалов
первого выпуска.