Text
                    химия и жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР 1969


Фрагмент картины Нико Пи- росманашвили «Пир во время сбора винограда». Читайте в этом номере статью о грузинских виноградных винах и о том, как их делают На 1-й странице обложки: фото к статье «Как же быть с гололедом?»
ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО- ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР ХИМИЯ II ЖИЗНЬ ЯНВАРЬ 1969 ГОД ИЗДАНИЯ 5-й Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, B. А. Каргин, C. В. Кафтанов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, Б. Д. Мельник, . В. И. Рабинович (ответственный секретарь), П. А. Ребиндер, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), С. С. Скороходов, Б. И. Степанов, f А. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль Редакция: Б. Г. Володин, М. А. Гуревич, В. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломийцева, О. М. Либкин, Э. И. Михлин, B. В. Станцо, Т. А. Сулаева, B. К. Черникова Художественный редактор C. С. Верховский Технический редактор Э. С. Язловская Корректоры: Ю. И. Глазунова, Е. И. Сорокина При перепечатке ссылка на журнал «Химия и жизнь» обязательна. Адрес редакции: Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны: 135-52-29, 135-32-41, 135-63-91. Подписано к печати 8/ХН 1968 г. Т 17902. Бумага 84X X 108'/|6. Печ. л 6,0. Усл. печ л. 10,08. Уч-изд. л. 10,3 -^ + 1 вкл. Тираж 150 000. Заказ 2884. Цена 30 коп. Московская типография № 2 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Москва, проспект Мира, 105. ю 15 18 20 29 30 33 82 84 86 Экономика, производство Идет эксперимент... Страницы истории Объединившись вокруг имени Дмитрия Ивановича... Элемент №... Эйнштейний : Патентное бюро Формула изобретения: щит и меч Из писем в редакцию Почему вреден ДДТ? Классика науки Атомы, лучи, кванты Фундамент физики Что такое Биохимия опухоли О причинах рака раковая клетка? злокачественной возникновения 36 Аспарагин и лейкозы - Словарь науки 41 Берклий или беркелий?- Из писем в редакцию 43 О народных способах лечения. Я кипятил чайник с магнитом... 44 Новости отовсюду 46 Информация 47 Конкурс 1969 года Консультации 51 Что это за жучки? Что мы пьем 52 Грузинские виноградные вина 59 Каталог грузинских вин 64 ...На скользкую тему 65 Как же быть с гололедом?- Литературные страницы 69 Двойная спираль — 80 Что есть что Учитесь переводить Английский — для химиков Библиотека Остановка немыслима Клуб Юный химик Вниманию новичков! Что это такое? Викторина: кто у кого списал? Задачи о гомологах. Что нового в мире: «тепловая труба». Опыты: без дыма, без огня... Практикум: две маленькие хитрости М. Гуревич Н. Д. Зелинский В. Л. Михеев В. П. Рассохин Л. И. Пономарев В. В. Литвинов О. Варбург Л. Олд, Э. Бойз, X. Кэмпбелл И. А. Реформатский, А. В. Суперанская И. П. Салун К. И. Мгалоблиш- вили Ю. Николаев, Н. Кротов Ю. Зайцев Дж. Д. Уотсон А. Л. Пумпянский В. Рич 1
ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВО ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВО ЭКОНОМИКА ИДЕТ ЭКСПЕРИМЕНТ... Принять к сведению сообщение директора Щекинского химического комбината тов. Шарова, Министра химической промышленности СССР тов. Ко- стандова и Председателя Госкомтруда тов. Волкова о положительных результатах проводимых на указанном комбинате в виде опыта мероприятий по усилению заинтересованности работников в увеличении производства, повышении производительности труда и уменьшении численности занятого персонала. Согласиться с внесенным предложением о продолжении указанного опыта на Щекинском химическом комбинате. (Из протокола заседания Президиума Совета Министров СССР от 13 марта 1968 г.) В конце 1967 года Щекинский химический комбинат получил право в течение трех лет: 1) значительно сократить численность производственного персонала; 2) полученную экономию фонда заработной платы полностью использовать для материального поощрения оставшихся работников. Такова краткая суть экономического эксперимента, о котором пойдет речь. С КАКОЙ КОЛОКОЛЬНИ СМОТРЕТЬ Вместо одного станка ткачиха стала обслуживать пять. Больше ткани от этого не станет, но на каждый метр этой ткани придется меньше рублей (или копеек) зарплаты, выплаченной ткачихе. Себестоимость ткани уменьшится, значит, увеличится прибыль фабрики. На химическом заводе применили новые катализаторы, повысили температуру и давление в аппаратах. И при тех же затратах сырья и человеческого труда выпустили больше аммиака, серной кислоты или удобрений. Естественно, что и в этом случае увеличилась прибыль. Какой из этих двух путей выбрать — дело предприятия. Это азбука хозяйственной реформы. И оказывается, что во многих отраслях хозяйства (в том числе и в химии) второй путь — увеличение объема продукции несравненно выгоднее. Ибо в химической промышленности, особенно в крупнотоннажных производствах (а Щекинский комбинат, безусловно, относится к ним) удельный вес зарплаты, как правило, невелик. Намного ли увеличишь прибыль, экономя на зарплате, если зарплата всего персонала— лишь десятая часть всех производственных расходов? Предположим, что число трудящихся на Щекинском комбинате (или — на любом другом крупном предприятии) можно уменьшить на целую тысячу. Если месячный заработок — возьмем «круглые» цифры— 100 рублей, то экономия за год будет больше миллиона. Во-первых, не такая уж это крупная сумма для большого завода. А, во-вторых, из этого миллиона в фонд материального поощрения попадет всего 60 тысяч рублей; таковы действующие нормативы... Если теперь на заводе осталось, скажем, 5000 человек, то на каждого из них придется что-то около 12 рублей в год из этих 60 тысяч. Простая и, безусловно, неинтересная арифметика: совершенно ясно, что ценой увольнения тысячи человек нет никакого смысла добиваться этой прибавки. Следовательно, нет материального стимула сокращать численность персонала. А нужно ли вообще материально стимулировать то, что дает сравнительно небольшую прибыль? Попробуем взглянуть 2
на дело не с позиций одного предприятия, а несколько шире. Наша страна занимает первое место в мире по занятости населения. С каждым годом становится все труднее находить людей для расширения производства. Многие заводы и стройки каждый год посылают «вербовщиков» во все концы Советского Союза. Выходит, далеко не безразлично, каким способом увеличит предприятие производительность труда и свою прибыль. А теперь снова посмотрим на эксперимент со «щекинской колокольни». Руководителям комбината забот хватает и без экспериментов. Совсем недавно кончился пусковой период: с 1962 по 1966 год объем продукции комбината увеличился ровно в десять раз. В 1967 году комбинат одним из первых перешел на новую хозяйственную систему. Наверное, не помешала бы небольшая передышка... И вообще, положение «подопытных» всегда несколько неприятно. Зачем это комбинату? Быть может, от пришедшего сверху предложения никак нельзя было отказаться? Директор комбината Петр Михайлович Шаров считает, что эксперимент предприятию — выгоден. На комбинате строится завод синтетического волокна, который скоро потребует людей. Благодаря экономическому эксперименту их не придется искать на стороне: сотни специалистов освободятся на месте, в Щекино. И еще одна причина. Комбинат расположен в необычном месте. От его центральной проходной до всемирно известной Ясной Поляны не больше десяти минут езды на автобусе. Цехи формалина, аммиака, мочевины — не часовой завод... Предприятие несет ответственность за чистоту реки Воронки, за сохранность знаменитых липовых аллей толстовского парка. На комбинате создана специальная лаборатория, она постоянно анализирует воздух Ясной Поляны, воду ее прудов. Иногда результаты анализов бывают весьма тревожны: концентрация вредных веществ приближается к допустимому пределу. В таких условиях повышение производительности труда на уже занятой предприятием площади — естественный (и, пожалуй, единственный) способ хозяйствования. А отказаться от эксперимента, разумеется, было можно. «ИЗ ШТАТНОГО РАСПИСАНИЯ ИСКЛЮЧИТЬ» В литературе время от времени встречается руководитель (директор завода, председатель колхоза или начальник цеха — неважно) — хитроватый «крепкий хозяин». У начальства он вечно клянчит людей, станки, детали. А у самого всегда есть запас: не нужно сегодня — завтра пригодится. С точки зрения такого руководителя, начальники цехов Щекинского комбината ведут себя более чем странно. В кабинете главного экономиста комбината Веры Ивановны Слепых папки с документами об экономическом эксперименте занимают целый шкаф. Чаще всего в этом шкафу попадаются стереотипные докладные записки: «из штатного расписания исключить...». Дальше идет перечень должностей, которые начальник цеха считает в своем хозяйстве лишними. Заметьте, пишет это начальник цеха, «головой отвечающий» за план! Начальник цеха, которому по должности и традиции следовало бы, подобно скупому рыцарю, дрожать над каждой штатной единицей. Находить лишние должности обязывает приказ директора. Но дело не только в приказе. По условиям эксперимента половина суммы сэкономленной зарплаты остается в распоряжении начальника цеха. (Не шестьдесят тысяч рублей, отчисляемых по весьма сложной и запутанной методике из сэкономленного на зарплате миллиона, а пятьсот тысяч!) Он имеет право платить рабочим ежемесячные надбавки: до 30% оклада или тарифной ставки. Доплаты эти назначают за расширение зон обслуживания, за совмещение профессий, за освоение прогрессивных норм. А другой половиной сэкономленной суммы распоряжается директор комбината: назначает надбавки цеховым инженерам и мастерам, начальникам цехов, работникам ремонтной службы и управления комбината. Все это позволяет предположить, что, сокращая штаты, начальник цеха вряд ли перегнет палку: ему надо выполнять производственный план. Итак, когда по докладным запискам подсчитали, на сколько должно сократиться число работников комбината к концу эксперимента, получилось — на 1000 человек. 1* 3
+»+♦+»* СРЕДНЯЯ ЗАРПЛАТА С УЧЕТОМ ФОНДОВ МАТЕРИАЛЬНОГО ПООЩРЕНИЯ ОБЪЕМ РЕАЛИЗОВАННОЙ ПРОДУКЦИИ ШВ^НШ ЧИСЛЕННОСТЬ ПЕРСОНАЛА • ••••••• ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА 1966 На Щекинском химическом комбинате в ходе экономическо- го эксперимента строго выполняется одно из важнейших требований хозяйственной реформы: рост производительности труда опережает рост заработной платы. Это соотношение сохранится и в дальнейшем. По планам экономистов предприятия, к 1970 году производительность труда увеличится вдвое, а средняя зарплата — на 16% (учитывая же выплаты из фонда материального поощрения — более чем на 30%). Объем реализованной продукции возрастет при этом на 73% НЕСКОЛЬКО ПРИМЕРОВ Человек работал на совесть, изрядно уставал к концу смены, и вдруг выяснилось, что те же шесть или семь часов придется работать за двоих. Правда, за это будут платить. Потяну ли? — пробыв в Щекино всего несколько дней, можно услышать разговор об этом много раз. Совместив профессии и уплотнив рабочее время, за один год на комбинате сократили 340 штатных единиц. Может быть, оставшиеся аппаратчики и лаборанты — все виртуозы своего дела? Или экономический эксперимент просто исправил допущенные кем-то просчеты в организации труда? Ответить на эти вопросы «да» или «нет» трудно. В одном месте пришлось менять технологию, в другом — уплотнять график. А кое-где оказалось достаточным просто навести элементарный порядок. Вот несколько примеров. Транспортный треугольник — шофер, грузчик, экспедитор — знаком не только химикам. Машина едет за грузом: работает шофер. Оформляют документы на складе: занят экспедитор. Началась погрузка: шофер и экспедитор отдыхают... Так вот, должности грузчиков и экспедиторов, сопровождающих автомашины с мелкими грузами, на Щекинском комбинате ликвидировали. В одном цехе готовую продукцию грузили круглосуточно, грузчики работали в четыре смены. Правда, больше приходилось ждать вагонов... И когда занялись графиком их подачи, оказалось, что 500 тонн вполне можно отгрузить за две смены. В цехе и у транспортников освободилось пятнадцать человек. Это очень заметные резервы, их, наверное, можно было найти и без экономического эксперимента. Другое дело — совмещение профессий в основных цехах, где зоны обслуживания определены проектными нормами. Здесь пришлось «фотографировать» рабочие места, с большой точностью рассчитывать расход времени на обслуживание аппаратов. В цехе синтеза метанола (его проектировала итальянская фирма «СНАМ») каждую колонну синтеза обслуживал один аппаратчик. А к насосам, откачивающим метанол-сырец, был приставлен специальный машинист. Обязанности каждого аппаратчика немного расширили — и должность машиниста насосов стала ненужной. Безусловно, аппаратчик занят теперь больше, чем раньше. И тем не менее, он спокойным шагом переходит от прибора к прибору, спокойно делает записи в тетради. Правда, ему пришлось освоить новую профессию, сдать экзамен. У него теперь больше ответственности. Именно поэтому у него и повысился заработок. Химическими анализами на комбинате заняты 400 человек. На каждый анализ по принятой методике нужно строго отмеренное время. Казалось бы, здесь ничего не выкроишь... Но лаборантов прежде всего освободили от простейших анализов. Их передали аппаратчикам: нужно ли специ- 4
альное образование, чтобы замерить ареометром плотность аммиачной воды или метанола? Это только примеры. Чтобы представить себе всю связанную с экспериментом работу, число их надо мысленно увеличить по крайней мере раз в сто. ГРОЗИТ ЛИ КОМУ-ТО УВОЛЬНЕНИЕ? Известная сентенция хозяйственников всех рангов: «Дай мне право уволить бездельников, дай мне право свободно распоряжаться фондом зарплаты, уж я тогда...» Подразумевается, что дальше все пойдет, как по маслу: особенно ценные работники получат персональные оклады, рабочий день коллектива будет насыщен до предела, продукция пойдет рекой... На деле — все сложнее. Между прочим, бездельников и лодырей на любом предприятии раз-два и обчелся, и не они делают погоду. Понятно, что в это число «1000» наверняка попадают и добросовестные работники. Если, например, нужно сократить четырех аппаратчиков из восьми работающих на установке, администрации и общественным организациям приходится делать нелегкий выбор. Предпочтение всегда отдают более грамотным, более квалифицированным, более дисциплинированным работникам. Результаты такого подхода уже сказываются. Стало меньше нарушений трудовой дисциплины, опозданий, прогулов. Есть и оборотная сторона медали. Одно дело — понимать значение экономики, другое— самому оказаться «под сокращением». Было два цеха. Их объединили. Были; два начальника. Оба — хорошие инженеры, опытные руководители. Один стал начальником объединенного цеха, другой — его заместителем. От такой перестановки второй не потерял ни копейки (доплата!), и хлопот у него убавилось. Но уже полгода этому инженеру явно не по себе. Не в одной зарплате дело! Люди уходят в армию и на пенсию, едут учиться в областные центры и столицу, просто переезжают в другие города по семейным обстоятельствам. Ежегодно со Щекинского химкомбината уходят по собственной воле больше тысячи человек. Казалось бы, достаточно отделу кадров прекратить прием на работу — и все проблемы решены: никого не надо сокращать, никого не надо трудоустраивать. Но освобожденный аппаратчик не может занять вакантное место начальника цеха, лаборантка не заменит шофера, шофер не захочет работать грузчиком. Сейчас на комбинате около 200 вакансий, а трудоустройство освобожденных работников остается серьезной проблемой. Не противоречит ли эта сторона экономического эксперимента принципам нашего трудового законодательства? Может быть, над каждым работником комбината висит дамоклов меч увольнения? Нет. Тех, чьи должности упразднены, никто не собирается увольнять. Предприятию нужны люди, и каждому предлагают на выбор несколько мест на комбинате (если требуется переквалификация, дают возможность учиться), на строящемся заводе искусственного волокна, на других заводах поблизости. А кто легок на подъем, уезжает на химические заводы в Гродно, Ленинград, Сумгаит, Вахш. Правда, таких не очень много. Люди привыкли к своему комбинату, к белым домикам поселка Первомайского. Но все же... Работала на заводе водоосмотрщица, следила за водомерами. В самом начале эксперимента ее должность ликвидировали. Предложили учиться; образование у нее было всего четыре класса. — Не хочу, — говорит, — хочу быть во- доосмотрщицей. —Но ведь такой должности уже нет... — Ничего не знаю. Хочу быть водоос- мотрщицей. Предлагали множество мест — отказывается. В конце концов с разрешения завкома ее уволили. А всего из пятисот человек, чьих должностей теперь нет, уволено семеро. НУЖНЫ ЛИ ОГРАНИЧЕНИЯ? За первый год экономического эксперимента производительность труда на Щекин- ском комбинате увеличилась почти на 44%. Ежемесячные надбавки — от 10 до 30 рублей— получили 1144 человека: рабочие, инженеры, служащие. Средняя зарплата выросла на 8,8%. Много раз высказывали опасение, что на комбинате начнут раздувать должностные оклады. Эти опасения выразились в искусственных ограничениях. Например, доплаты рабочим не должны были превы- 5
шать 4%, а ИТР и служащим — 6% общего фонда заработной платы. Были еще опасения, что в ущерб рабочим будут назначаться завышенные доплаты инженерам и работникам управленческого аппарата (все-таки они на глазах у начальства...). И директор комбината не имел права платить этой категории работников свыше 15% сэкономленной суммы. Однако вскоре выяснилось, что руководители предприятия вовсе не стремятся сразу раздать средства, оказавшиеся в их руках. Пока что на доплаты расходуется только треть сэкономленной суммы (а две трети экономии идут в фонд материального поощрения, существующий на предприятии по законам хозяйственной реформы). Ограничения отменены, и сейчас в правилах эксперимента остался лишь один не совсем логичный пункт: размер доплат не должен превышать 30% оклада. Вероятно, и это ограничение не нужно. В самом деле: у достигшего «потолка» уже нет материального стимула увеличивать производительность труда дальше. А ведь эксперимент затеян именно ради того, чтобы этот стимул был всегда. Экономический опыт по уменьшению численности персонала идет уже и в других местах: на Новомосковском химическом комбинате, на прядильно-ткацкой фабрике в Иванове, на комбинате «Североникель» в Мончегорске и даже на судах Рижской базы тралового флота. А в Щекино работа— в самом разгаре: готовятся к объединению производства, создается система автоматического управления предприятием, экономисты планируют централизацию аналитической и ремонтной служб. Экономический эксперимент продолжается. М. ГУРЕВИЧ, специальный корреспондент «Химии и жизни» ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ1 НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ПОРОШКА В Уральском политехническом институте им. С. М. Кирова разработан новый способ получения алюминиевого порошка, основанный на эффекте самопроизвольного диспергирования алюминия в расплавленных щелочах. Это явление объясняется резким снижением поверхностной энергии на границе металл — расплав. Литые стержни из алюминия марки А-8 диаметром 15 миллиметров опускают в ванны с расплавленным едким натром. При температуре выше 650°С стержни в течение нескольких минут полностью разрушаются. На дне ванны образуется металлическая губка. Расплав сливают, алюминиевый порошок отмывают от щелочи в безводном этиловом спирте. Размеры его частиц можно регулировать, изменяя температуру расплава и время диспергирования. Чем выше температура и время выдержки, тем порошок тоньше. Себестоимость одного килограмма алюминиевого порошка 39 копеек. Порошок, получаемый другими известными способами (механическое измельчение, распыление жидкого металла), дороже. «Порошковая металлургия», 1968, № 7 МЕТАЛЛОПЛАСТ ПРОШЕЛ ИСПЫТАНИЯ Один из способов защиты металла — давно известное плакирование, когда на прокатанный стальной лист наносится очень тонкий слой металла (например, цинка или олова), защищающий сталь от коррозии. Недавно появился новый материал, созданный по такому же принципу. Это — металлопласт, опытные партии которого были изготовлены на заводе «Запорожсталь». На тонкий стальной лист из малоуглеродистой стали наносится слой клея (на основе винилитовой смолы в циклогексане), а потом — тонкая полихлорвиниловая пленка. Металлопласт отличается высокой стойкостью к кислотам, бензину, коррозии. Он выдерживает температуры от —50° до +70°С, а при периодическом нагреве — и до +110°С. Пробивное напряжение металлопласта — до 12 киловольт, предел прочности при растяжении — 16—24 кг/мм2. Из металлопластовой ленты шириной 125 мм и толщиной 0,35— 0,5 мм были изготовлены спиральные трубы диаметром 168 и 250 мм, плакированные или изнутри, или снаружи, или с обеих сторон. Такие трубы пригодны для вентиляции и орошения. Образцы металлопласта испы- гывались в специальной камере, где были имитированы климатические условия Москвы, Ташкента и Тбилиси. Испытания показали высокие эксплуатационные качества нового материала. «Строительные материалы», 1968, № 7 6
СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ СТРАНИЦЫ ОБЪЕДИНИВШИСЬ ВОКРУГ ИМЕНИ ДМИТРИЯ ИВАНОВИЧА... Выдающийся советский химик Николай Дмитриевич Зелинский A861—1953) был председателем Третьего Менделеевского съезда, проходившего в Петрограде весной 1922 года. Это было тяжелое для Советской России время. Только что окончилась гражданская война, в стране царили голод и разруха. На съезд собрались всего 406 делегатов *, причем из других городов в Петербург смогли добраться лишь около 70 человек: помешали перебои с транспортом. В городе не хватало продуктов, и иногородних делегатов просили везти с * Звездочки отсылают к комментариям. собой муку, сало и любые другие съестные припасы. Но съезд прошел успешно. В последний день его работы, 1 июня 1922 года, с заключительной речью выступил председатель съезда профессор Н. Д. Зелинский (звание академика было ему присвоено в 1929 году). Его речь продолжалась немногим более десяти минут. Она была необычна и по содержанию, и по форме. Н. Д. Зелинский — один из соратников Менделеева в борьбе за развитие русской науки, человек, заслуживший признание ученых всего мира, был обычно сдержан, даже несколько суховат в своих выступлениях. Ему был не свойствен взволнованный, приподнятый тон, которым отличалось зто его выступление, но ведь и время-то было необычное... В речи Зелинского отразились положение в науке, задачи, стоявшие перед учеными — как он их понимал, общие тенденции развития науки, некоторые вопросы, связанные с организацией деятельности ученых и подготовкой специалистов-химиков. Речь Н. Д. Зелинского была опубликована в «Трудах III Менделеевского съезда», в 1923 году. Нашу публикацию подготовил С. В. Альтшулер. ИЗ РЕЧИ И. Д. ЗЕЛИНСКОГО НА III МЕНДЕЛЕЕВСКОМ СЪЕЗДЕ Только что заслушанным с таким напряженным вниманием докладом О. Д. Хволь- сона «О принципе относительности» заканчиваются труды III Менделеевского Съезда. Оставаясь строго объективным наблюдателем деятельности Съезда, можно констатировать, что результаты его работ, несомненно, положительны, а общий успех Съезда для многих из нас и для всех собравшихся на него явился неожиданным... Наиболее ценным результатом Съезда является наше общение, свидание после долгой разлуки, соединение химических сил во имя научного идеализма , которому мы служим, в развитии которого и в бережном отношении к которому так сильно нуждается наша родина. Мы теперь лучше поняли и оценили, как внимательно мы должны относиться друг к другу, и как напряженно следует оберегать наши взаимные духовные, нематериальные интересы. Свобода и облегчение научного общения между собой и с иностранными химиками, поддержка научного и научно- технического развития знаний пусть станут законным жизненным нашим делом и требованием, предъявляемым к госу- 7
дарству. Русские химики собрались в Петрограде и, объединившись здесь, как и прежде, вокруг имени Дмитрия Ивановича, где он жил и работал, показали, что их научная деятельность в лабораториях и институтах еще не замерла окончательно; она ждет только внимательного к себе отношения и бережного ухода. Нельзя забывать, что чисто отвлеченные научные достижения так же важны и ценны, как и все технические приложения химических знаний в жизни. В своем историческом развитии наша наука достигла тех точек подъема, когда химизм все более и более привлекает к себе внимание. Его доминирующее значение в живой и мертвой природе заставляет чаще и чаще пользоваться чисто химическими и физико-химическими методами исследования для решения на очередь поставленных наукой вопросов. Границы и перегородки между отдельными научными дисциплинами постепенно стираются, и чувствуется необходимость научного взаимопонимания представителей всех наук, сосредоточенных в физико- математическом факультете университетов. Наиболее важные и основные вопросы наших представлений о природе требуют совм естного разрешения; тут необходим о участие математика, механика, физика, химика, биолога, бактериолога, медика, минералога, геолога и даже астронома, ибо микрокосм химических молекул и строение атомов не могут не отражать в себе элементов строения мироздания. Но на пути научного идеализма *, всем близкого и дорогого, как принцип всех тружеников науки, жизнь ставит постоянно препятствия, вызывает столкновения национальных и иных интересов, заставляет завоеваниями науки пользоваться для защиты своей самостоятельности и своей родины. И вот перед людьми всего мира на примере... войны отчетливо встал вопрос о значении науки, и в частности химии, не только в промышленности и в мирном развитии народов, но и в будущих мировых столкновениях. Каждое государство, оберегающее свою самостоятельность, не может не иметь этого в виду, а потому прогресс химических знаний в нашем отечестве исключает всякую, даже малейшую, отсталость нашу от того уровня научных открытий и успехов, которые достигаются культурной работой других наций. Наука есть источник высшего блага для человечества в периоды мирного труда, но она и самое грозное оружие защиты и нападения во время войны. В настоящее время можно услышать голоса и даже от лиц, стоящих у власти, что в обедневшей и оскудневшей Республике нашей не место многому, а потому нет надобности и в выпуске из высших школ широко образованных специалистов химиков; что можно ограничиться и удовлетвориться и химиками второго сорта. Менделеевский Съезд, собравший сюда деятелей теоретической и прикладной химии, со всей энергией и авторитетностью своей выражает протест против такой точки зрения. Второразрядные химики не нужны России. Только высококвалифицированные, получившие высшее химическое образование лица могут сделаться полезными деятелями в предстоящей им работе. Государство не должно забывать той абсолютной ценности, которую представляет Высшая Школа, должно заботиться о сохранении ее на той высоте, которая отвечает современному научному развитию. Как все в природе, так и наука разви- 8
вается эволюционно; регрессивных процессов в живой природе нет; не может их быть и по отношению к науке в стране, которая имеет право на признание, что во всех областях знания и искусства и ее гением сделаны очень ценные вклады... В исканиях научной мысли вновь замечается неудержимое стремление познать сущность жизненных процессов, ближе подойти к выяснению того состояния материи, которое мы привыкли считать и видеть живым. Анри Бергсон * призывает естествоиспытателей, представителей научного объективизма, к единению с отвлеченной философской мыслью, полагая, что холодный, экспериментальный объективизм, сам по себе, без интуиции, недостаточен для разрешения вопроса о пределах познания жизни. Неправильно было бы думать, что интуитивное отношение к предметам совершенно чуждо естествоиспытателю; оно только не может преобладать в нем. Это тот интуитивизм, который не противопоставляется рефлексам, а, напротив, тесно •связан с ними, ими же и порождается. Путем эксперимента над вещами человек получает ряд последовательных, закономерных представлений и впечатлений, которые позволяют ему делать выводы и обобщения, имеющие качество испытанного, целесообразного и прекрасного. В таких обобщениях есть, несомненно, элемент интуиции в том ее непосредственном значении, как выше сказано. Примером среди других такого гениального обобщения является периодический закон химических элементов. Изучив подробно и внимательно химические и физические свойства простых тел, получив от этого точного изучения ряд определенных впечатлений, Дмитрий Иванович смелостью своей мысли, ее дерзновением провозгласил закон, остающийся в своей сущности незыблемым и в настоящее время. Когда был открыт радий и в его излучениях увидели самый мощный источник энергии, а в продуктах его распада — дезагрегацию атома, то в явлениях этих вначале усмотрели целый переворот в основных химических воззрениях, говорили о революции в химии. Но исследование распада радиоактивных тел в дальнейшем показало, что процесс этот представляет закономерное явление, эволюционно протекающее, что вновь возникающие в этой эволюции радиоактивные элементы как с большой, так и с малой продолжительностью жизни плавно укладываются в места, оставленные для них периодическим законом Менделеева. Мы испытываем чувство гордости, что русский гений не оскудевает в течение времен: после Ломоносова у нас был Менделеев, а теперь, к большой нашей радости, среди нас живет и работает Иван Петрович Павлов, глубоко нами ценимый и признанный мировой наукой. Предлагаю заключительному общему собранию III Менделеевского Съезда послать глубокоуважаемому Ивану Петровичу приветственную телеграмму с пожеланием ему здоровья для многих еще лет научной его работы; он также наша гордость, гордость и счастье России. Перед закрытием Съезда от лица членов его выражаю благодарность Петроградскому Государственному Университету, принявшему Съезд в своих помещениях, Распорядительному Комитету, взявшему на себя тяжелую заботу и труд по устройству и проведению Съезда, всем членам Комиссий Исполнительного Бюро и самым молодым работникам Съезда, представителям студенчества, не жалевшим сил для успеха Съезда. Объявляю III Менделеевский Съезд закрытым. НА I МЕНДЕЛЕЕВСКОМ СЪЕЗДЕ, проходившем в Петербурге в 1907 году, было 1008 делегатов. ПОД «НАУЧНЫМ ИДЕАЛИЗМОМ» Зелинский понимал преданность науке, увлеченность научными проблемами, которую не могут заглушить никакие лишения. ФИЛОСОФ - ИДЕАЛИСТ А. БЕРГСОН считал, что новые открытия и научные обобщения — результат лишь научной интуиции, большей частью неожиданной даже для самого исследователя. Поэтому, утверждал он, тщательное исследование фактов и наблюдений играет в работе ученого второстепенную роль. Н. Д. Зелинский отстаивает ту точку зрения, что интуиция — зто заключительная, но ускользающая от контроля разума стадия логического рассуждения, основанного на анализе фактического материала исследований. 2 Химия и Жизнь, № I »
Этот портрет Альберта Эйнштейна сделан электронно-вычислительной машиной «ctj«f»Hct2«c»Meti«k«Mc*a« ««с ft» *t«MCfi.eHCt?.(.fc.e*t*t«i-CM«f* **"c •»•■-■•*•■•«-••€ • n^r ta .е. 1-нс»з. с с T- a" - "ett*t«xef2-i-«e • е. е- »е-«с .м че«мс* , «■--*T»-»-«»-f?»*«*c»a»E»i'e»t#t» M*r-MCt7«E.HC»t*E-HC*t«t t C* »E- • •« Cft»»-HCta.l.nef|.t.n»Cft.|.i€ •■•Met|«».liett*C"MCt|*E и - E- -t B"HC»l«E«««et|»|«HCt3*l>Metfl *MCtt»B«HC»t«B-«Ct2*E*MC Cf UC E rt 2#* -«C»1*1 «*»C ta#E «HCt|*c «НС ♦ 8«f Ctl*E»Hctf«B«nCtt*E«HC«f - •£ »er •••••Me»a«B-HCtt»|*eCtf»t#*Ctl»ietl t-E.HC*|«CMCta*E.uCtfK.M * C" Ctf[.MCtt«|«M*|«l«Hr)*l#H* i«Hcta«EbHCffi.E.uc» i-hc» L"" •J#r"**rffi»fl*HC«i*t«Meti*Q««ifeta« HC*j.E-uc«t«i.HC*?«E-MCt "^Гу Ct2«e«MC*fE«HCtfE«> C»t*B> »а«Е-нс#7.Е.не?а«Е-|| "''• . w-«ctft-MC •l-MCtt»|.Me«t«B*MCt a-r-fcc.2» E-Hc»a*f-Hc*s«l*M*tff •HCta*B«MCtt»B-HCt r*a* f•wcta«fe.wctt*E с#а>Е*«овм*м a«c c»a«E-*e»i»i«M 2*E«MC*a>E"MCta»E t**C f2* f*f i-MC»fB*nC*t*C a#t« »MCt». •p-MCtf* Mcta*i-MCtt*i.HCffa«E-HCta«E*MC*3»E«MCfa*e>HCt2*E*HC*aet-M «не?a» «r» *r «ta-ь-ме vcta*>i« M*i-MetB*E-netaM-MCttM-HC,a e»a ... •* •"е"» •MCta«e-iic tt*i-Hetfi.Hc»a*c t2*t.*c»2«E«He f-MCta*e-«c « e. - 2«t-«e i«e cta«f«cifB«HCta e-mc»9.e»iic и а €•«•■■• 2*|.MC»t«t"MCtt«l*MCtt*B . "M !•"•• l*MC»t*|«H*fft»l«MC» С "* C*f# »c»t*i-«cti«t a»i.«*CM«t"-cta.E.iict2->E-"cty *Л.,2в§"' ■• »a«i-MCC|#i.Hc»t«i-Meta*E-M «с •с-ме»а* *>мСг *ctJ •B«MC»t«L*Hett*l*H6t С • *а*Е*н » C»i.E-«C»» -aetfi.nctt з c -"cta-t-net *а#еГ.. с,2#| cta«E*Hett* t « 2«t.y Cfa# i«E.HCta*i-MCtt«E* с a c-HCta E-ncta B-«c»a*t-MCtt»B«Hc*a»r «t в • с*кс*а*Емис»2« мс»а«Е«мс»а«|-ме»а*1*нс t с • *а«Е»мс»а +|*в»не»а«в«мс»ам*не»а*е- • *>мс IScMett#f*Mt,t*i"llc,t"f*,lC c Cta*E*uC«t«l«MCta*E*MCtf*E«Mct «S«C» E-NCM* a«B«HCtt*i«Hcta | «а*Е*ме*в«Е» а» *e-«e ■-Mcta-i-HCtff» нс«а*Е-нс* .e -мс»а» »a» c* Mcta*E*MCtt*i-H ta«E*HC« *е-нс»*«е *e-hc»i*b>mc» b» «e ta«e.«HCta*B-Mct •■•«с?а*в-мс»1«в-ис 3*e ti»i*4Cta*E- »a* •E-MCt7«a-wc»a* cta*e* с«а«Е-ис»а в*ис»а*с«ис *.н •*1С*а*в«нс*а i-h ta*i*MC «Е.нс»а*Е *e stt*E с Cta.E««cta*B-M «м «нс*а*Е*ч «a *f а* *я з«|»«с«|.|«нгТа*е i*c»a*E-HCt *a E»«cta*E"MCta» «c *>нс*1м*мс*в*е»мс»в •■c»a*E"*c»t c* a*>i-« не t a •■ «Met а в «не • а«в«нс ♦ b»e «мс t t*t« • <> »ta|«M6ta*l«M *E •E*HCtl*l*M C-hC •t«MCta*i»neta* •HCtt»i«Mct «a*t« a«ctfB«Mc»a*a-«ctt« cti*E«n«*a* c»i«i««et|«|.MCta«e tt*i«iie*a«ia ■•E>*'ctt*E*«eta*i« ta* мс»а«вви с r.MC»B«iP«iietff«i«»*e i«r c»a*E-ne« a MCtv»|«Metl*E«Httt«fe" a*Ea«C*> *1г|*нс»а«в«не»а«в-не •1амс»в«Е #MC»i»f.Hc*a«t*HCta* cta*i«Mc e» e»a«i««ct|«|ane«a»E ti»i««c»i e* >>1«не»|*|«ме»1*в* a«t«Mc»aat t ct i«HcttM>M6ta*t«M» r-MCffB*M с »e Mc»a*i*HCta«i«Mc Hc»a*ia«cta a **c •a*i«ncta*i«Mc»a *а*Евие9а«Е« *е »• *i««ctt>i«iiet|« t*i"MC«t*i-«cta t-HCta* «не -не»а*Е«не»а«ва •■•MCti«i««e»a*i*HCta •■• «t* c*B»E«Hc*a«B«HC *cta*i«Hc*fEa4C»f* ,MC в«|«че*а*Е*не»а мс*а»с«ис*а«ванс»а*|««с •■•> B»Hrt>«a«Le*«.r ^»*.« мг»....мгТ Г Zm I «t»a-aa«c»a»aa n»t«M«fi»c*«c*i* -e?a!!lHfita!!!la V.ll Й JI 51 T.f! * ' '"c cta-€-«cta*i—ctB.fc.HCtaaE.«ctBM« •1м!.ём!!:н^.|!! Л «н в Л5 f ". а# afca«fB-a-fa.i.w.a.E-Hcrt.t:-e •ic:c,:i:i^ct;:r>:cf;:;c:5• :«tt. Let: «?a . • c . .pt,.(.«e,i.i..c.».i--ett4.«.M sirbs^w^5^11 -Ли-..:*:.:.. m\:z.*i. sc 5.:- i. s:;:«:s::::c:s:?:^:s:.a:Sc:s:::ss: a»i.itc«iM-MettM.HCtB*E.iic«B«E-MC«a.Ea*iCfBaE-MCtB*i»MCtB i. ef с a* *t-Ic*a^-*^;Ia.LcttIil«"t!t-«c"t. uC*a*EaMCfB*r*HCf B*l«bCtBaE«l*Cfla*avC c«aaE«HCta«E-**c*taft«Mct a«E»HCta«B#MCv> мм «up t a*c «нс« ft «mc t a*E -«c t a*c t*»e • >*' |*|.нс*ва1-ис9в1|.нс*в*Е^«в«1а1с?|1|1ис1.. .'I.* ' •"••■•••«•■•■■■«•■•••■•tMi-iietfi.-et ••«ctt.^Ieri.JII^i.f.i^I.IIictalilic^I^ *:" ■.«c.j.B.MC^.f.MctB-E-.ciB.i.MCta.t-ite- «сгв.|«нс"в1|.мс»}1|.мс«>1?-нс?|^ мC, •»€•■« ..е.i»i-«ctfi-«tft.ft-iieti-t-»e»iM4 ♦ iM«IcTilBlH^i!iILc...JILcT«IJlLr!!w I ' •»• -c»a.e—cta.i«"acfi.-a-c«B.t.fcciB.i-HC*i*ta«c •^■cttI;lIгГiIIlIctf■I!lc•illILct•I;: t#I ctB.r-bc.eM:-e.a.€«cte.E-Mcft.i-e.a-ia»c*i Cta!!.'ct;.!!U?«i.mt.!> IJTSIJII; « u •■•M ?Ma«ct».e.Mctta»-«c»e-i—ctBa*-«cteai^c»aaia« iicJ: й П: ?:?Н" "-:-" .:-с,:;:1;:;:.':;;:::-в:;::::.:'.:,'::с-:::г:1;:е.: Ы&гНгПгН^^ /.j:e.:lj:Lc-:-r-cTi:,':icr,:;:i.:::r.i;:::ir.e.:;::; :и^:.%гл»агйй:к:е.:«,:^ч:к::.,:йя:!:кя:,м ..^:e.:?:Sc:5:?:ic-:c.:,i:L::c.:,':in5:.;:£«:j:.,::;:c.:::i«:.:i С г. с • ♦ •E» С *M rtbi 9«E««< • •«С wCta* 9 " E«l a* * 1 С 2 •t -•: t ♦J-i •B« WC* Cft Cft >c*a* 9al >l •E '?•«€♦ BaB" •vet 8«r* »Ct •E hC *h a« t- ta«i-ict uCt:aE«ac -«с♦a* CU E -*C ■c a-e -M V 1 t-MCt cta»i-«*c E-b>C»t«E с i:*E-nc • r-> »B« Ct »• 3«E v -«C a ea*«E a e с •»•* e № • «не* С . £•!• : • «a-** и*ье«а •MC*t«B Pt*t»a-M f*B«MCf •t«MCta* E««'C»|*t* ncit»t«»c ctj.E*Me»t ta*B-Hc»a«B «•1-^с»>#Е*не» »t»f :«M0fB»E«Me«a>
ЭЛЕМЕНТ №... ЭЛЕМЕНТ №... ЭЛЕМЕНТ №... ЭЛЕМЕНТ № ... 99 Es ЭЙНШТЕЙНИИ Кандидат физико-математических наук В. Л. МИХЕЕВ, Объединенный институт ядерных исследований, Дубна Есть термин, пришедший в науку из сказки. «Серендипностью» называют дар находить то, чего не ищешь. Этот дар был у героев древней сказки о трех принцах Серендипа. «Серендипно» были сделаны многие выдающиеся открытия. Не стоит, впрочем, забывать о мудром замечании Луи Пастера, что «случай помогает подготовленному уму...». Открытие элементов № 99 и 100 — эйнштейния и фермия — тоже можно считать примером серендипности. В 1949 ГОДУ В СОВЕТСКОМ СОЮЗЕ были проведены успешные испытания атомной бомбы; США лишились монополии на атомное оружие. А еще через несколько лет Америка оказалась в роли догоняющего — первая водородная бомба была сделана в нашей стране. «К июню 1951 г. наша программа создания водородной бомбы переживала тяжелый кризис». Это слова американского журналиста У. Лоуренса, волею судеб ставшего официальным историографом американского атомного оружия. Стремясь во что бы то ни стало первыми создать «сверхбомбу», американцы бросили на решение этой проблемы все силы и средства. Самое большее, что удалось им сделать — это взорвать первое в мире термоядерное устройство, получившее кодовое название «Майк». Именно устройство, а не бомбу: «Майк», оснащенный сложными рефрижи- раторными установками, был настолько тяжел, что его не мог поднять ни один самолет. «Майк» был взорван 1 ноября 1952 года на коралловом островке Элугелаб, входящем в атолл Эниветок в Тихом океане. При взрыве Элугелаб исчез. На морском дне образовался полуторакилометровый кратер глубиной более 50 метров. На много километров поднялось радиоактивное облако, которое, расползаясь, достигло в диаметре более ста километров. В долю секунды выделилась энергия в сотни раз большая той, что испепелила Хиросиму. Но первый термоядерный взрыв дал и другие результаты. В частности, уран, входивший во взрывное устройство, подвергся интенсивному нейтронному облучению. Высчитали, что через каждый квадратный сантиметр его поверхности прошло около восьми граммов нейтронов. Это очень много. Чтобы облучить какое-либо вещество такой же «дозой» нейтронов в мирном ядерном реакто- 2* 11
ре, пришлось бы продержать его в реакторе около ста лет... Эти колоссальные нейтронные потоки имеют прямое отношение к открытию элемента № 99. В программу исследования эффектов, связанных с термоядерным взрывом, входило химическое исследование радиоактивных продуктов. Через грибовидное облако пронеслись беспилотные самолеты, они взяли пробы распыленных и газообразных веществ. В трех крупнейших лабораториях подвергли химической переработке сотни килограммов почвы с островов, окружавших исчезнувший Элугелаб. И в ней неожиданно обнаружили не известные раньше тяжелые изотопы плутония, которые могли образоваться в результате следующих процессов: U238 л- бп1 -+ u244p-^Nn244P-Ipu244 и92 ^rOn0 u92 1NP93 ru94 И ТТ238 - о„1 _^ тт246 Р 7кГт,246Р 7р1п246 U92 -J*8n0->U92 ->JNp93 ->Ри94 . Но если так, то почему не могло случиться, что из нейтронных потоков невиданной плотности некоторые ядра урана захватили не 6—8, а, допустим, 15 нейтронов и после нескольких бета-распадов превратились в ядра элементов с порядковыми номерами больше 94, а может быть, и девяноста восьми? (К тому времени были известны 98 элементов.) Открыть новые элементы было весьма заманчиво. С этой целью началась интенсивная химическая переработка почвы, привезенной с островов, окружавших исчезнувший Элугелаб. В ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ большинства трансурановых элементов значительную роль сыграла актинидная теория, выдвинутая в 1944 году известным американским радиохимиком Гленом Сиборгом. Согласно этой теории, четырнадцать элементов, начиная от тория (№ 90) и кончая лоуренсием (№ 103), составляют группу актинидов, химические свойства которых такие же, как у элемента № 89 — актиния. В то же время актиниды подобны ланта- нидам — элементам № 58 — 71, составляющим первое «семейство» химических двойников. Как и лантаниды, актиниды не очень трудно" отделить от прочих элементов, но очень трудно — друг от друга: слишком близки их свойства. Но на ионообменных колонках лантаниды и актиниды, переведенные в раствор, разделяются достаточно полно. Ионообменная колонка — это стеклянная трубка, заполненная крупицами ионообменной смолы — полимерного материала, главная особенность которого отражена в названии. Ионообменная — это значит, что она может обмениваться ионами с окружающей средой. Различают катионо- и анионообменные смолы (катиониты и ани- ониты); первые «нацелены» на катионы, вторые — на анионы. Все актиниды, будучи переведены в раствор, превращаются в трехвалентные катионы; валентность 3-Ь вообще наиболее характерна для этих элементов. Значит, после того как в результате многостадийной химической переработки актиниды отделены от прочих элементов, делить их нужно на катионите. Радиохимики Калифорнийского университета во главе с Г. Сиборгом и А. Гиорсо использовали для этой цели катионит «дауэкс-50» — сополимер стирола и диви- нилбензола, в который введены еще функциональные группы сульфоновой кислоты. Сначала крупицы этого полимера попросту насыпали в раствор, содержащий смесь актинидов. Ионы элементов с порядковым номером от 89 и больше переходили из раствора на катионит. Тогда остаток раствора сливали, а мокрые крупицы ка- тионита засыпали в верхнюю часть колонки, наполненной тем же самым полимером. Теперь нужно было отделить катионы от смолы и, отделяя, разделить. Для этого применяют различные жидкости и растворы ((их называют элюента- ми). В опытах было установлено, что для разделения лантанидов пригодны в качестве элюентов соляная кислота и цитрат аммония. Эти же вещества решили использовать при разделении актинидов; ведь актиниды и лантаниды — химические аналоги. Расчеты оправдались. Благодаря неодинаковой прочности сцепления различных ионов с катионитом, в первых каплях элю- ента, выходящего из колонки, содержался только самый тяжелый элемент смеси, в последующих — второй, чуть более легкий, и так до последнего, самого легкого. Чтобы элементы снова не смешались, каждую каплю раствора принимали на отдельный платиновый диск и тут же отправляли в другое помещение, где с помощью специальных приборов определяли радиоактив- 12
Кривые, полученные при вы- мываиии актинидов цитратом аммония О гО 40 60 80 100 120 .ЧИСЛО КАПЕЛЬ РАСТВОРА ные свойства элемента, принесенного в этой капле. Если по химическим свойствам актиниды — двойники, то по радиоактивным они вполне индивидуальны. 19 декабря 1952 года группа Сиборга ставила очередной опыт. Методика уже была отработана, химики точно знали, в какой по счету капле должен появиться самый тяжелый из открытых к тому времени элементов — калифорний. Однако еще раньше, в каплях, которые можно было бы назвать «докалифорниевыми», приборы зарегистрировали альфа-частицы с энергией 6,6 Мэв. Их порождали атомы неизвестного элемента. Но какого? Стали считать капли, в которых новый элемент давал о себе знать. Построили график — кривую вымывания. Она оказалась точно такой же, как у десятого лантанида — гольмия. Значит гольмий — ближайший аналог нового элемента, и этот элемент — десятый актинид, следовательно, его номер — 99. В первых опытах удалось выделить лишь несколько сотен новых атомов — количество невидимое и невесомое. Обнаружить их удалось только благодаря высокой радиоактивности этого элемента. А спустя примерно месяц таким же путем и в том же «источнике» был найден еще один новый элемент — элемент № 100, впоследствии названный фермием. ИТАК, ВПЕРВЫЕ ЭЛЕМЕНТ № 99 был получен в термоядерном взрыве. Ядра урана, захватившие по 15 нейтронов, семь раз испустили по электрону и превратились в ядра эйнштейния-253. Не следует, однако, думать, что этот элемент нельзя получить другими путями — не отравляя атмосферу радиоактивными осадками. Эйнштейний «делают» и в ядерных реакторах. Уран-238 облучают нейтронами, и происходит последовательный захват нейтронов. Конечно, в реакторах этот процесс идет значительно медленнее и занимает не доли секунды, а годы. Но зато полученная «продукция» не разбрасывается по площади в тысячи квадратных километров, как было при взрыве термоядерного «Майка». Поэтому в реакторах удается накапливать элемент № 99 в намного больших количествах — миллиарды атомов. Но самым перспективным способом синтеза этого элемента (как, впрочем, и других актинидов с порядковым номером больше 99) сейчас считается метод тяжелых ионов — более быстрый, более эффективный. «Сырьем» служат достаточно стабильные уран и плутоний, а «снарядами» для бомбардировки — ускоренные ионы азота, кислорода, углерода и других сравнительно легких элементов. (Их-то и называют тяжелыми ионами.) При синтезе этим методом порядковый номер элемента увеличивается сразу на несколько единиц (по сравнению с элементом, из которого сделана мишень). Характерно, что восемь из двенадцати известных сейчас изотопов элемента № 99 впервые получены с помощью тяжелых ионов, альфа-частиц и дейтронов, а не нейтронов. Так, при облучении урана-238 ионами азота в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований (Дубна) были получены изотопы эйнштейния с массовыми числами 245, 246 и 247 и уточнены радиоактивные свойства этих изотопов. Эйнштейний-247 в этих опытах получен впервые в мире *. * За эту работу автор статьи вместе с двумя другими молодыми физиками из Дубны — В. И. Илющенко и М. Б. Миллером в 1967 году был удостоен Премии Ленинского комсомола. — Ред. 13
ПОЧЕМУ ЭЙНШТЕЙНИЙ — ЭЙНШТЕЙНИЙ, ИЛИ КАКИЕ БЫВАЮТ ПАМЯТНИКИ,— так можно было бы озаглавить следующую часть нашей статьи. «Я памятник себе воздвиг нерукотворный»... Точно так же великие научные открытия — несравненно более величественные (и наверное, более долговечные) памятники великим ученым, чем изваяния из бронзы, мрамора или гранита. Школьник, произнося слова «закон Ньютона», не отдает себе отчета, что этим самым он несет живую эстафету памяти о гениальном физике. А бывает иначе: не Беринг открыл Берингов пролив, и не Беринг его так назвал. Итальянец Алессандро Вольта не думал, что потомки будут измерять напряжение вольтами и сотнями тысяч вольт... Одним из величайших ученых всех времен и народов по праву считается Альберт Эйнштейн. Его знаменитую формулу Е = тС2, выражающую зависимость между массой и энергией, знают люди, очень далекие от физики. И очень символично, что имя автора этого закона, лежащего в основе всей ядерной энергетики, было увековечено в названии нового элемента, элемента № 99. Таблицей Менделеева человечество будет пользоваться всегда, и элементы, названные в честь великих физиков и химиков,— тоже памятники. Памятники тем, чье творчество сделало возможным синтез элементов, не созданных природой. ЧТО ИЗВЕСТНО О СВОЙСТВАХ ЭЙНШТЕЙНИЯ? О радиоактивных — почти все; чтобы точно определить эти свойства, много «материала» не нужно. Вряд ли есть смысл в популярной статье приводить все эти характеристики, они интересны лишь узкому кругу специалистов-физиков. Отметим только, что Es245 — не только самый легкий, но и самый короткоживущий изотоп элемента № 99. Его период полураспада— около минуты. А дольше всех «живет» изотоп Es254—его период полураспада 250 дней. Это тоже не очень много. Известно не только, за сколько времени, но и каким путем распадаются ядра всех изотопов эйнштейния. Намного хуже изучены химические и физико-механические свойства этого элемента. Можно только предполагать, что эйнштейний — металл, примерно такой же тяжелый, как плутоний. Довольно отрывочны и сведения по химии эйнштейния. Известно, что в водных растворах он образует трехвалентные ионы, соосаждается с гидроокисями и фторидами редких земель, а из разбавленной азотной кислоты экстрагируется трибутилфосфатом. Известны несколько комплексных соединений эйнштейния, существующих в растворах органических веществ. Наиболее тщательно изучено поведение эйнштейния в ионообменных колонках. ЧЕМ ПОЛЕЗЕН ЭЙНШТЕЙНИЙ? Если бы кто-то из прочитавших эту статью приехал к нам в Дубну и попросил показать, как выглядит эйнштейний, то просьба эта осталась бы неудовлетворенной. Одна десятая микрограмма — столько весит самая большая из полученных пока в мире «партий» этого металла. Существуют программы получения эйнштейния в ядерных реакторах в значительно больших количествах — около миллиграмма, но пока эти программы остаются программами. Главное препятствие для получения весомых количеств эйнштейния — малое время жизни его изотопов. Несмотря на это, эйнштейний уже получил практическое применение — в качестве мишеней для синтеза еще более далеких трансурановых элементов. Из эйнштейния-253 впервые получен элемент № 101, названный в честь Дмитрия Ивановича Менделеева*. Но главное, ради чего изучают свойства эйнштейния и других трансурановых элементов (кроме плутония), — это систематизация знаний о сверхтяжелых ядрах, выяснение закономерностей, на основе которых можно будет синтезировать сверхтяжелые элементы гипотетической пока области относительной стабильности... Впрочем, об этом в «Химии и жизни» писали уже не раз, и чтобы не повторяться, поставим точку. * Подробнее об этом будет рассказано в мартовском номере «Химии и жизни». — Ред. 14
ПАТЕНТНОЕ БЮРО ПАТЕНТНОЕ БЮРО ПАТЕНТНОЕ БЮРО ПАТЕНТНОЕ" БЮРО Б конце прошлого года в нашей журнале были опубликованы две статьи о принципах правовой охраны изобретений в нашей стране и за рубежом, о значении своевременной подачи заявок, о юридических основах закрепления авторского и государственного приоритета, о том, что такое "патентоспособное изобретение"... К сожалению, обо всех этих вопросах многие наши химики имеют весьма смутное представление. А ведь нередко ценность изобретения определяется не только талантом изобретателя, но и квалифицированностью правового оформления его работы! Б новой статье В.П.РАССОХИН - юрист-патентовед, имеющий опыт оформления и защиты изобретений в области химии, продолжает рассказ о важнейших вопросах изобретательского права» ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ: ЩИТ И МЕЧ ч В. П. РАССОХИН Если когда-нибудь вы держали в руках авторское свидетельство — с цветными ленточками, прихваченными красной печатью, — то знаете, конечно, что в эту торжественную грамоту вложен скромный на вид листочек с описанием изобретения. Последняя часть описания специально озаглавлена: «Предмет изобретения». То, что следует после этого заголовка, патентоведы и изобретатели в обиходе называют «формулой изобретения» или «патентной формулой». ЗАЧЕМ НУЖНА «ФОРМУЛА»? Было время, когда в описании патента не существовало специальной формулировки предмета изобретения: объем прав патентовладельца определялся путем вольного толкования всего патентного описания в целом. На практике это вызывало большие затруднения: при нарушении патентов перед судьями всякий раз возникал трудноразрешимый вопрос: можно ли считать, что ответчик использовал изобретение, зафиксированное в патенте? Границы прав истца-патентовладельца, определяемые толкованием патентного описания такого рода, оказывались весьма расплывчатыми... Именно эти трудности и заставили выделить в особую часть описания патента наиболее важные признаки изобретения, без которых нельзя обойтись при любом варианте его промышленного применения. Например, суть изобретения танталовой лампы накаливания, произведшей революцию в осветительном деле, состояла в применении танталовой нити, не сравнимой по своим качествам с нитью угольной. Но для промышленного использования 15
f этого изобретения нужно было решить целый ряд частных конструкторских и технологических задач: найти экономичные способы обработки тантала и вытягивания его для получения нитей нужной длины, усовершенствовать конструкцию лампы... Некоторые из этих решений, прямо относящихся к устройству лампы, могли быть отражены в описании данного изобретения. Но и при любых других решениях его использование подпадало бы под действие патента с формулой: «Электрическая лампа, отличающаяся тем, что в качестве нити для накаливания в ней применена танталовая нить»... Четкость и широта прав изобретателя, вытекающие из такого патента, определяются сутью изобретения. Скажем, использование в лампе накаливания вольфрамовой нити не только не нарушало вышеупомянутого патента, но и составляло предмет нового патентоспособного изобретения. Получить же патент с формулой на любую «нить из тугоплавкого металла» изобретатель танталовой лампочки не мог, ибо такая формула не соответствовала бы фактическому содержанию описания и была бы неоправданно широкой. Но если бы в формулу патента на лампу с танталовой нитью было введено указание на конкретную (наилучшую, по мнению изобретателя) форму нити, то это неоправданно сузило бы защиту изобретения: лампа с танталовой нитью другой формы уже не подпадала бы под действие патента. Этот пример демонстрирует основной принцип защиты изобретений, утвердившийся в патентном праве: защищается не то, что изобретено, а то, что запатентовано. Запатентовано же лишь то, что нашло свое выражение в патентной формуле. Иначе говоря, именно патентная формула и определяет объем прав патентовладельца. Что же касается авторских свидетельств, выдаваемых советским изобретателям, то формула, приведенная в описании к авторскому свидетельству, определяет прежде всего границы прав изобретателя на вознаграждение (когда его изобретение внедрено). Если все признаки изобретения, имеющиеся в формуле, использованы во внедренной машине, приборе, технологическом процессе, изобретатель может требовать законное вознаграждение. Если же использованы не все признаки, включенные в формулу, изобретателю откажут в выплате вознаграждения, и не на кого будет пенять... ЧЕМ МЕНЬШЕ — ТЕМ БОЛЬШЕ Соотношение между описанием и формулой изобретения в идеальном случае примерно то же, что между решением конкретной арифметической задачи и соответствующей этому решению алгебраической формулой. Например, если в описании химического способа получения какого- либо вещества в качестве примерных реагентов указываются хлор, бром и йод (или их производные), то в формуле изобретения следует указать на «галоген или его производные». Такая формула будет оправданной, несмотря на то что не все галогены, а только три из них отражены в примерах описания. Любой химик признает, что подобная экстраполяция правомерна, так как вытекает из уже накопленных знаний. Однако если в описании будет пример лишь с одним из галогенов, то формула, охватывающая вообще все галогены, будет незаконной. Следовательно, хотя формула и может быть по смыслу шире описания, она в любом случае должна на нем основываться. На практике составить формулу изобретения куда сложнее. Отобрать наиболее важные признаки и найти для них удачное словесное выражение может обычно лишь квалифицированный патентовед. И вот что следует учитывать при составлении формул изобретения: между числом признаков, введенных в формулу, и широтой правовой защиты существует обратная пропорциональная зависимость. Чем меньше признаков, тем шире значение формулы, и наоборот. «Обойти» изобретение с формулой из 2—3 признаков несравненно труднее, чем с формулой из 10—12 признаков. Вот пример идеально составленной формулы известного советского изобретения (этот пример смело можно считать столь же классическим, как и стершуюся от слишком частого употребления иглу с ушком на остром конце из патента на швейную машину Зингера): «Способ поверхностного воздействия на материалы, механического, физического или хими- 16
ческого в среде жидкости, отличающийся тем, что на поверхность обрабатываемого материала воздействуют электрогидравлическими ударами» *. При любом использовании этого изобретения, при любом усовершенствовании способа поверхностной обработки материалов с использованием электрогидравлических ударов права автора изобретения Л. А. Юткина полностью сохраняются. Разумеется, формулу этого типа можно составить лишь на «пионерское» или особо оригинальное изобретение, отличающееся простотой и техническим остроумием основного принципа. В формулы же большинства изобретений приходится вводить гораздо большее число признаков. «ДОМ, КОТОРЫЙ ПОСТРОИЛ ДЖЕК...» Однако автор любого изобретения должен стремиться включать в формулу лишь те признаки, без которых невозможно обойтись. Здесь ему на помощь может прийти еще один прием: формула, состоящая не из одного, а из нескольких пунктов, которые последовательно уточняют и дополняют первый (главный!) пункт. Формула из нескольких пунктов по логике своего построения весьма напоминает английскую народную присказку в переводе С. Я. Маршака: «Дом, который построил Джек». Формулы, принятые в США и Англии, соответствуют построению этой присказки почти буквально; в СССР и в странах, придерживающихся так называемой «германской патентной системы», — с той разницей, что слова, выражающие одни и те же признаки, не повторяются вновь и вновь в каждом последующем пункте, а просто заменяются ссылкой на порядковый номер предыдущего пункта. Покажем это на примере формулы изобретения инженера Л. А. Юткина, первый пункт которой мы уже привели (нам придется представить, что «дом, который построил Джек» — это тоже изобретение, и его следует выразить формулой по всем правилам). * Пример в несколько измененном виде взят из учебного пособия Э. И. Фурмана «Формула изобретения», М., ЦНИИПИ, 1967, которое можно рекомендовать всем, кто хочет глубже ознакомиться с предметом. — В. Р. 1. Дом, который построил Джек, отличающийся тем, что в нем имеется темный чулан для хранения пшеницы. 2. Дом по п. 1, отличающийся тем, что при нем имеется синица, которая часто ворует пшеницу. 3. Дом по п. п. 1 и 2, отличающийся тем, что с целью обуздания наглой синицы в нем имеется кот, который пугает и ловит синицу. 4. Дом по п. п. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что с целью поддержания общего порядка в нем имеется пес без хвоста, который за шиворот треплет кота. 1. Способ поверхностного воздействия на материалы... (см. выше) 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью усиления и увеличения направленности действия электрогидравлических ударов применяют куму- лирующие или фокусирующие отражающие поверхности. 3. Способ по п. п. 1 и 2, отличающийся тем, что с целью локализации действия электрогидравлических Ударов применяют ориентированные изолирующие ограждающие экраны. 4. Способ по п. п. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что с целью равномерного воздействия производят круговые или поступательные перемещения электродов или объектов обработки относительно друг друга. Таким образом, формула из нескольких пунктов представляет собою по логике построения «концентрические круги», последовательно сужающиеся к центру (то есть к конкретному примеру использования изобретения). Однако такое сужение не влияет на объем прав автора, ибо тут неукоснительно действует правило: объем прав, основанных на многозвенной формуле, определяется первым пунктом, то есть наиболее широким «кругом», в котором заключены остальные. Именно от удачного составления первого пункта и зависит ценность и судьба всей формулы. Система составления формулы изобретения, применяемая в СССР, позволяет четко показать творческий вклад изобретателя в технический прогресс. Это дости- 3 Химия и Жизнь, № 1 17
|ается разделением формулы на две части словом «отличающийся». До этого слова, как мог заметить внимательный читатель, указываются признаки, уже имевшиеся в однородных технических объектах («признаки прототипа» или, если изобретение пионерское, то общее родовое название предмета изобретения), а после него идут новые признаки, внесенные в объект данного типа изобретателем. Обычно в формуле указывается цель изобретения. Это указание не имеет правового значения («цель сама по себе непатентоспособна»), но оно позволяет лучше подчеркнуть смысл, эффект изобретения. Например: «Способ обработки сыра в процессе его созревания с применением защитной пленки, отличающийся тем, что с целью предохранения поверхности сыра от плесневения с одновременным повышением его Екусовых свойств в качестве вещества, образующего защитную пленку, используют молочный гидролизат, полученный из сквашенного бактериальной закваской обезжиренного молока, с последующим добавлением в него пепсина». Исключение из этих правил — формула так называемого «изобретения на применение». Это касается тех случаев, когда смысл изобретения заключается в применении известного технического средства в совершенно новой области, для неожиданной цели. Изобретения этого рода часто отличаются простотой и остроумием замысла. Так, было предложено применять для технического контроля турбинных двигателей обыкновенный медицинский стетоскоп — трубку, которой врач слушает легкие и сердце. С помощью стетоскопа опытный контролер-механик по незначительным изменениям в характере шума работающего двигателя (по сравнению с образцовым) может почти безошибочно определить сущность дефекта. Формула подобных изобретений состоит обычно из одной короткой фразы, например: «При- мение медицинского стетоскопа для контроля выпускаемых двигателей». Особенно ответственно составление формулы в заявке, предназначенной для патентования за рубежом. Ведь эта формула призвана служить щитом, охраняющим экспортные и лицензионные операции нашего государства, и мечом, способным покарать нарушителя советского патента. Тут необходимо с исключительной точностью выбирать выражения, помня о казуи- стичности буржуазного законодательства. Недаром один из руководителей итальянского химического кон церна «Монтекати- ни» меланхолично заметил однажды, что ценность патента зависит не столько от гениальности изобретателя, сколько от квалификации специалиста, составляющего описание и формулу изобретения... ИЗ ПИСЕМ- В РЕДАКЦИЮ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ■ ПОЧЕМУ ВРЕДЕН ДДТ! В журнале «Химия и жизнь» (№ 5 за 1968 г.) говорится о большой ядовитости для теплокровных животных и человека ядохимикатов ДДТ и гексахлорана. Об этом мне приходилось неоднократно слышать, а также и читать. Мне непонятно одно: откуда берутся данные о вредности этих ядохимикатов для человека? Я работал на производстве, где впервые в Советском Союзе был пущен цех ДДТ. У нас был случай, когда рабочий цеха в ночную смену, достав украдкой чистого этилового спирта и выпив слишком много, стал закусывать выгруженным из бункера свежим продуктом ДДТ, так как у него внутри жгло, а закусить было нечем. Рабочий опьянел, его отвели на здравпункт, там он проспался до утра, а потом, получив выговор, продолжал работать много лет. ...У меня был такой случай: соседи, уезжая с дачи, не захотели брать с собой кота, который был безнадежно болен. Шерсть на нем облезла, на теле язвы, он непрерывно чесался. Мы его подкармливали, и когда стало холодно, он стал проситься в дом. Я решил его отравить. Взял с ложку чистого кристаллического ДДТ, раздробил его, смешал с котлетой и дал коту. Кот съел все в одну минуту. Потом я его еще хорошо опылил дустом ДДТ. Кот после этого еще облизался, — и, на удивление, никаких признаков 18
отравления не было видно. Кот стал поправляться не по дням, а по часам. Уже прошло три года, кот живет, шерсть пушистая, поправился, и никакие болезни его не берут. Откуда же берутся данные о вредности ДДТ? Не является ли это перестраховкой? И. М. УЗИЕНКО, Московская обл. Прочитав это письмо, редакция, до тех пор твердо убежденная в ядовитости ДДТГ вдруг засомневалась: а так пи это! Вдруг и в самом деле ДДТ — не яд, а всего лишь пикантная закуска* Чтобы рассеять сомнения, мы обратились к слециалисту-токсико- логу, доктору медицинских наук, профессору Ю. С. КАГАНУ. Вот что он ответил. Использовавшиеся до начала 40-х годов нашего века средства, активно влиявшие на насекомых- вредителей, были токсичны и для человека. Поэтому открытие инсектицидных свойств дихпордифе- ниптрихлорэтана — ДДТ — было настоящей сенсацией. Наконец, было найдено вещество, пригодное для использования в качестве ядохимиката и обладавшее относительно небольшой токсичностью для человека и теплокровных животных! Токсичность таких веществ обычно выражают так называемой среднесмертельной дозой — количеством вещества на килограмм веса, которое вызывает гибель 50% подопытных животных. Для ДДТ эта доза составляет 300—500 мг/кг. Такие вещества относят к группе средней токсичности: отравление ими может произойти только в результате грубого нарушения мер предосторожности, если в организм поступит очень много вещества [видимо, поэтому депо и кончилось сравнительно благополучно в тех случаях, о которых написал тов. Узиенко). Казалось бы, все хорошо... Однако уже в первые годы после того, как стали применять ДДТ, начали выявляться его гораздо более серьезные недостатки. Это вещество оказалось очень стойким. Даже после однократного применения ДДТ на многие месяцы и даже годы сохраняется в почве, проникает в растения и природные воды. ДДТ почти не разрушается при кулинарной обработке пищи. Его стали находить почти во всех пищевых продуктах растительного и животного происхождения. Советские гигиенисты и токсикологи обнаружили у ДДТ еще одно важное отрицательное свойство. При частом попадании в организм даже в малых дозах ДДТ обладает способностью накапливаться, особенно в жировой клетчатке, все в больших и больших количествах. В результате уже через несколько лет после начала применения ДДТ его стали обнаруживать в жировой клетчатке людей, которую брапи на исследование во время операций, например, при аппендиците или грыже. Эти люди никогда не работали с ДДТ. Значит, он мог попасть в их организм только с продуктами питания. Были открыты сложные пищевые цепи и так называемые биологические насосы, которые способствовали повышению концентрации ДДТ во внешней среде и продуктах. Так как растворимость ДДТ в воде очень мала, то в реках и морях его концентрации невелики. Однако содержание ДДТ в планктоне во много раз выше. В тканях рыб оно повышается уже в сотни раз, а поедающая рыбешек водоплавающая птица содержит еще больше ДДТ. Содержание ДДТ в молоке больше, чем в кормовых травах, а в масле оно еще выше. Все эти особенности ДДТ привели к тому, что сейчас почти все население земного шара имеет в своем организме какое-то количество ДДТ. Безразлично пи это для здоровья! В последние годы накапливается все больше экспериментальных и клинических данных о вредности хронического воздействия малых доз ДДТ на организм. Подтверждается отрицательное влияние ДДТ на работу печени, на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы, на сопротивляемость организма различным инфекциям. Установлено, что ДДТ повышает чувствительность организма к веществам, вызывающим спазм сосудов в сердечной мышце. Спорным является пока вопрос о способности ДДТ влиять на появление злокачественных новообразований: во всяком случае, его «невиновность» в этом еще далеко не доказана. Что касается случаев, описанных тов. Узиенко, то многочисленные исследования токсикологов убедительно свидетельствуют: если ДДТ — и не лучшее средство для прекращения страданий больных животных, то вред, причиняемый им организму человека как при разовом приеме, так и при хроническом воздействии, увы, несомненен. Все это заставило многие страны принять меры, регламентирующие применение ДДТ в сельском хозяйстве. В СССР ограничены сроки и дозы применения ДДТ для обработки пищевых культур. Не допускается наличие ДДТ в масле, молоке и других продуктах постоянного потребления, а в продуктах сезонного потребления временно установлено предельное содержание ДДТ — 0,5 мг/кг. С 1970 года предполагается полностью заменить ДДТ при обработке пищевых культур другими, менее стойкими ядохимикатами. 3* 19
1 конкретную волну он пред- главные характеристики любо- Математическая схема, соответ- ставляет: морскую или волну го волнового движения: ампли- ствующая понятию «волна». Из нее нельзя усмотреть, какую от брошенного камня в пруду. Однако эта схема содержит все туду А, скорость движения V, длину волны h и частоту *v КЛАССИКА НАУКИ КЛАССИКА НАУКИ КЛАССИКА НАУКИ КЛАССИКА НАУКИ АТОМЫ, ЛУЧИ, КВАНТЫ Кандидат физико-математических наук Л. И. ПОНОМАРЕВ, Дубна Рисунки Ю. ВАЩЕНКО 20
В прошлом году в нашем журнале печаталась серия статей, объединяемых тем же названием — «Атомы, лучи, кванты» A968, № 1, 2, 4 и 5). Напомним основные факты, о которых там шла речь. К концу третьей четверти девятнадцатого века большинство ученых признало реальность атомов; уже был открыт периодический закон, стала очевидной сложность строения атомов, и началось изучение происходящих внутри них процессов. Примерно в то же время стало известно, что атомы могут испускать лучи, причем строго определенной длины волны. В конце века было обнаружено, что между частотами этих волн существуют простые, строгие, но непонятные закономерности. И примерно в то же время была обнаружена причина излучения — электрон. В 1897 году было доказано, что он входит в состав каждого атома, а в 1911 году Эрнест Ре- зерфорд предложил наглядную картину движения электрона в атоме — планетарную модель. Теория атома сначала никак не зависела от теории теплового излучения. В 1900 году Макс Планк при попытке объяснить спектр излучения нагретого тела ввел новую физическую константу h = 6,62 • 107 эрг • сек (постоянная Планка) и представление о квантах энергии Е =hv, которые связаны с час-" тотой лучей v. Все три идеи — атомы, лучи, кванты существовали и развивались почти независимо до тех пор, пока Нильс Бор не объединил их с моделью Резер- форда. Теория Бора противоречила классической физике, и, чтобы преодолеть зто противоречие, он предлагал принять на веру два утверждения: в атоме существуют стационарные орбиты, двигаясь по которым электрон не излучает; излучение происходит при перескоке электрона с одной орбиты на другую, а частота излучения вычисляется по формуле Планка Е = hv. Но наука признает только факты и доказательства и не может ничего принять на веру — даже если это постулаты Бора. Надо было либо отбросить их, либо устранить их противоречия. Как удалось решить эту задачу и создать последовательную теорию атомных явлений — об этом и будет рассказано дальше. Рассказ о квантовой механике мы начали с определения: квантовая механика — это наука о строении и свойствах атомных частиц и явлений. При этом сразу же оказалось, что мы не в состоянии определить понятие «атом». Вполне однозначно мы не можем определить его и сейчас, хотя знаем о нем гораздо больше, чем вначале. В предыдущих статьях мы подробно проследили, как под влиянием опытов умозрительные образы сменялись более сложной, менее наглядной, но зато и более реальной картиной атома. В начале века уже никто не верил в атомы — твердые шарики, и от первоначальных представлений Демокрита сохранилась только одна идея: в природе существует предел делимости материи, после которого она переходит в новое качество. Ученые постепенно доказали, что атом действительно существует, но делим. Узнали, что он состоит из ядра и электронов. Выяснили, что он может испускать лучи. Установили, что это излучение связано с движением электронов в атоме. Необходимо было найти законы этого движения. И тогда изобрели квантовую механику. Начал создавать ее Нильс Бор: он первый отчетливо осознал, что постоянная Планка h — не забавная гипотеза, помогающая понять спектр абсолютно черного тела, а физическая реальность, которую необходимо учитывать при объяснении всех атомных явлений. Исходя из этой идеи, он сформулировал свои знаменитые постулаты — о стационарном состоянии и квантовом скачке. Постулаты Бора противоречили всей прежней физике, но внесли неожиданный порядок в первозданный хаос опытных фактов. В 1949 году Альберт Эйнштейн вспоминал об этом времени: 21
2 содержит никаких указаний о ления достаточно задать только Понятие «частица», освобожден- природе объектов, которым оно массу m и скорость v этих ное от конкретных образов, не сопоставляется. Для его опреде- объектов «Все мои попытки приспособить теоретические основы физики к новым результатам потерпели полную неудачу. Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не видно было твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточно, чтобы позволить Бору — человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем — найти главнейшие законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это мне кажется чудом и теперь. Это — наивысшая музыкальность в области мысли». ТЕОРИЯ БОРА ГЛАЗАМИ СОВРЕМЕННИКОВ Издали всегда много легче и надежнее оценивать значение открытий. Современникам гораздо труднее: они еще слишком мало знают, чтобы отличить достоинства теории от ее недостатков. Современники Бора, несмотря на все успехи его теории, были глубоко неудовлетворены. То, что они писали и говорили в то время, для нас непривычно и поучительно. «Если это правильно, то это означает конец физики как науки» (А. Эйнштейн, 1913 г.). «Атом существует вечно, мы это бесспорно знаем. Но понимаем ли мы это? Нет, не понимаем. Наше непонимание мы прикрываем непонятными же квантовыми условиями. Процесс лучеиспускания — это акт возрождения разрушенного атома. Механизм его нам непонятен. Свое непонимание мы вновь прикрываем непонятным квантовым условием, второй гипотезой Бора... Весь этот метод Бора основан на квантовании — совершенно слепом, мало логическом процессе мысли, на формальной, если можно так выразиться, интуиции» (Д. С. Рождественский, 1919 г.). «Законы квантования в своей теперешней формулировке носят до некоторой степени теологический характер, для натуралиста совершенно неприемлемый, так что многие ученые по справедливости возмущаются этими Bauern-Regeln (крестьянскими законами)» (П. Эпштейн, 1922 г.). «Теоретику, воспитаннику классической школы, должно показаться чудовищным и почти неприемлемым требованием для способности воображения, что вполне чет- 22
Понятие «траектория» означает, что движение частицы начинается в момент времени t{ в точке Х[у и в любой момент ti мы знаем ее положение х,. Однако понятие «движение» не сводится к понятию «траектория» ко определенная частота испускаемого кванта должна быть иной, чем частота излучающего электрона» (М. Планк, 1922 г.). «Теория квантов подобна другим победам в науке: месяцами вы улыбаетесь им, а затем годами плачете» (Г Крамере, 1920 г.). «Физика теперь снова зашла в тупик, во всяком случае для меня она слишком трудна, и я предпочел бы быть комиком в кино или кем-нибудь вроде этого и не слышать ничего о физике!» (В. Паули, 21 мая 1925 г.). Даже у самого Бора тогдашнее положение теории вызывало «чувство грусти и безнадежности». Это единодушное недовольство трудно понять тем, кто совсем незнаком со структурой и методами нынешней физики. Чтобы осознать его причину, необходимо представить себе внутреннюю логику естественных наук. Занятие это непривычное и, пожалуй, непростое, однако для понимания квантовой механики абсолютно необходимое. В учебнике квантовой механики человека неискушенного прежде всего поражает обилие формул и уравнений. Довольно скоро он убеждается, однако, что это необходимая, но не самая трудная часть науки об атоме. Гораздо сложнее понять, что скрывается за формулами, или, как принято говорить в физике, «понять физический смысл формул». Трудности эти не следует преувеличивать, но, поскольку они все-таки реально существуют, помнить о них полезно. А суть их в том, что многие слова, привычные нам с детства, в квантовой механике мы вынуждены использовать в необычном для нас смысле. 23
ЯВЛЕНИЕ, ОБРАЗ, ПОНЯТИЕ, ФОРМУЛА Всякое познание природы начинается с ощущений: ребенок трогает рукой деревянную лошадь, слушает голос матери, сосет соску — словом с первых же дней жизни он попадает в мир явлений, которые рождают у него свои образы. Для этих явлений и образов у него нет пока даже названий — лишь постепенно он начинает узнавать слова, которые им соответствуют, и научается понимать, какие образы скрываются за словами других людей. Довольно скоро он догадывается, что одни и те же слова рождают у разных людей различные образы, и наконец выясняет, что есть слова (или группы слов), которые не связаны непосредственно с образами, хотя и появились благодаря им. Это — понятия. Понятия обобщают коллективный опыт, они намеренно лишены деталей, присущих конкретным образам, и потому пригодны для общения разных людей между собой. Развиваясь, ребенок начинает мыслить понятиями, он вдруг понимает, что «деревянная лошадь» только одна из «игрушек». Эта способность к абстракции — первый признак взрослого человека и непременное условие всякой науки. Иначе она превратилась бы в беспорядочный набор фактов. Однако и понятия не вполне однозначны— хотя бы потому, что рождают у разных людей различные образы. Даже в повседневной жизни зто может привести к недоразумениям. В науке это еще опаснее: ее результаты имеют объективный смысл и не должны зависеть от мнений и образов, возникающих у отдельных людей. Поэтому в науке каждому понятию сопоставлен набор символов и чисел и заданы строго определенные правила действий над ними. Этим достигается та однозначность науки, которая позволяет общаться между собой ученым разных стран и поколений. Эту связь: явление —>■ образ ->- понятие ->- формула можно изобразить схематически и пояснить на примере возникновения понятия «волна». Люди наблюдали различные явления: волны на море и круги от брошенного камня в пруду, распространение света и колебания струны. У них при этом возникали вполне конкретные образы. Постепенно люди осознали, что эти различные явления имеют нечто общее: все они связаны с некоторым периодическим процессом, характерные признаки которого — явления интерференции и дифракции (о них мы подробно говорили раньше) *. Так возникло новое понятие — волна, а чтобы сделать его вполне однозначным, с ним связали четыре характеристики: амплитуду А, скорость распространения v, длину волны ^ V и частоту v = у (рис. 1). Точно так же понятие частица не предполагает, что у вас при этом возникает конкретный образ биллиардного шара, дроби или пылинки. Физику вполне достаточно знать, что частица — это некий объект, внутренним строением которого он не интересуется, но у которого есть масса ш, скорость v, импульс р = mv и траектория движения, которую физик может проследить (рис. 2). Траектория — еще одно новое понятие, которое необходимо использовать, определяя понятие «движение частицы». На первый взгляд, этот процесс беспределен: чтобы определить понятие, нужно использовать другое понятие, которое вновь необходимо определить, и т. д. Однако это не так. В физике существует несколько первичных понятий: их можно определить без ссылок на другие, а именно — задав точные рецепты измерения величин, которые этим понятиям соответствуют. Таковы понятия: время t, координата х, заряд е и т. д. Траектория движения частицы задана, если в каждый момент времени t,- мы можем указать положение х* частицы в пространстве (рис. 3). Для этого нужно либо измерить координаты Xj в моменты времени tj, либо вычислить их. Экспериментальная физика решает первую задачу, теоретическая— вторую. Однако эту вторую задачу можно решить только в том случае, если известны законы движения частицы. Что есть физический закон? Это постоянная связь явлений и величин, которую с помощью математических символов можно записать в виде уравнений. Эти уравнения однозначно выражают логическую связь понятий между собой. Для каждой группы явлений существуют свои законы движения: в механике — одни законы (уравнения Ньютона), в электродинамике— другие (уравнения Максвелла). А все вместе, взятое в совокупности, — понятия, * См. «Химия и жизнь», 1968, № 1.
физические законы, формулы, их выражающие, и следствия из них — называют обычно наукой. Важно, однако, четко сознавать, что каждая отдельная наука должна быть логически непротиворечива. Это означает, в частности, что каждое понятие в рамках этой науки можно употреблять только в одном, строго определенном смысле. Добиться этого трудно, но необходимо, поскольку ученые, как и все люди, общаются между собой не с помощью формул, а с помощью понятий — формулы нужны им лишь для однозначной записи результатов исследований. Движение — одно из самых сложных понятий в физике. С этим словом воображение вольно связывать любые образы — от полета мотылька до бегущего носорога. Однако даже самые фантастические картины движения, доступные нашему воображению, содержат нечто общее: перемещение одних объектов относительно других с течением времени. После введения понятия траектории понятие движения становится более определенным — вероятно, потому, что при этом оно вновь приобретает черты наглядности. Только теперь эта наглядность особого сорта: возникающий образ (рис. 3) никак не похож на мотылька или носорога. И все же наглядность, связанная с понятием траектории, опасна. Действительно, частое повторение словосочетания «траектория движения» приводит к тому, что эти два понятия просто перестают различать, хотя совпадают они только для одного вида движений — механических. Но поскольку условия развития и воспитания человека таковы, что ему трудно вообразить иное движение, кроме механического, то и все другие движения он пытается осмыслить также с помощью понятия траектории. Это ему, естественно, не удается. Например, при попытке осмыслить электрические движения. Можно, конечно, представить себе высоковольтную линию передач или междугородний телефон и вообразить, что провода — это и есть «траектории» электрических сигналов, однако реального смысла такие образы не имеют. Определить понятие движения в квантовой механике еще сложнее. Более того: именно тот день, когда это понятие удалось определить непротиворечиво, можно считать днем рождения современной квантовой механики. АТОМНАЯ МЕХАНИКА ГЕЙЗЕНБЕРГА Когда прошел восторг первых успехов теории Бора, все вдруг трезво осознали простую истину: схема Бора противоречива. От этого факта некуда было укрыться, и этим объясняется тогдашний пессимизм Эйнштейна, равно как и отчаяние Паули. Физики вновь и вновь убеждались, что электрон при движении в атоме не подчиняется законам электродинамики: он не падает на ядро и даже не излучает, если атом не возбужден. Все это было настолько необычно, что не укладывалось в голове: электрон, который «произошел» от электродинамики, вдруг вышел из-под контроля ее законов. При любой попытке найти логический выход из этого порочного круга ученые всегда приходили к выводу: атом Бора существовать не может. Однако природе нет дела до наших логических построений: атомы устойчивы — вопреки всякой логике, и, насколько мы знаем, существуют вечно. А если законы электродинамики не могут обеспечить устойчивость атома —тем хуже для них; значит, движение электрона в атоме подчиняется каким-то другим законам. Оказалось, что это ■— законы квантовой механики. А постулаты Бора — удачная догадка об этих законах, тогда еще не известных, но фундаментальных. Квантовая механика — это наука о движении электронов в атоме. Она первоначально так и называлась: атомная механика. А Вернер Гейзенберг — первый из тех, кому выпало счастье эту науку создавать. Весной 1925 года по приглашению Бора он приехал в Копенгаген из Мюнхена, где только что закончил университет под руководством Зоммерфельда. В Дании он сразу же попал в обстановку научных споров, в среду людей, для которых физика стала главным делом жизни: там были Крамере, Росселанд, Юри, приезжали Хунд, Паули и многие другие. Полгода прошли в работе и бесконечных дискуссиях все о том же: почему электрон — объект электродинамики — не подчиняется ее законам в атоме и в чем причина удивительной силы нелогичных постулатов Бора? И — главное: что означает в этом случае само понятие «движение»? Наступило лето, и в июне заболевший Гейзенберг уехал отдохнуть на остров Гельголанд в Балтийском море. Отдохнуть ему не удалось — там он вдруг осознал 4 Химия и Жизнь, № 1 25
Наивная картина, которая возникает при попытке представить переход электрона с орбиты Бора п = 3 на орбиту п = 2~ Однако понятие «траектория электрона в атоме» ничему реальному в природе не соответствует и должно быть отброшено, поскольку оно метает понять истинные законы движения электрона в атоме неожиданную истину: нельзя представлять себе движение электрона в атоме как движение маленького шарика по траектории. Нельзя, потому что электрон — не шарик, а нечто более сложное, и проследить движение этого «нечто» столь же просто, как движение биллиардного шара, нельзя. Гейзенберг утверждал: уравнения, с помощью которых мы хотим описать движение в атоме, не должны содержать никаких величин, кроме тех, которые можно измерить на опыте. Из опытов следовало, что атом устойчив, состоит из ядра и электронов и может испускать лучи, если его вывести из состояния равновесия. Эти лучи имеют строго определенную длину волны и, если верить Бору, возникают при перескоке электрона с одной стационарной орбиты на другую. При этом схема Бора ничего не говорила о том, что именно происходит с электроном в момент скачка, так сказать, «в полете» между двумя стационарными состояниями. А все (и Гейзенберг в их числе) по привычке добивались ответа именно на этот вопрос. Но в какой-то момент ему стало ясно: электрон не бывает «между» стационарными состояниями, такого свойства у него просто нет! А что есть? Есть нечто, чему он не знал пока даже названия, но был убежден: оно должно зависеть от того, куда перешел электрон и откуда он пришел. До сих пор (рис. 4), исходя из уравнений электродинамики, все пытались найти несуществующую траекторию x(t) электрона в атоме, которая непрерывно зависит от времени t и которую можно задать рядом чисел Xi, X2, ..., х,-..., отмечающих положение электрона в моменты времени tif 4f —j li ••♦ . Гейзенберг утверждал: такой траектории в атоме нет, а вместо непрерывной кривой x(t) есть набор дискретных чисел Xfk, значения которых зависят от номеров i и к начального и конечного состояний электрона. Числа xik нельзя назвать координатами электрона в атоме. Они заменяют их, или — как стали говорить позже — представляют их. Но что означают эти слова — на первых порах не понимал и сам Гейзенберг. Эти числа Хц< легко представить в виде таблицы, где номер строчки означает начальное состояние, а номер столбца — конечное (рис. 5). Суть открытия Гейзенберга состояла, конечно, не в зтом. Действительно, вместо таблицы чисел {xik} с таким же успехом можно 26
♦ к I i шщшшт^ —— 5 Матрица {xik} — квадратная таблица числа xih t которая «представляет» движение электрона в атоме. Зная эти числа, можно вычислить, например, относительную яркость линий в спектре атома in;. нарисовать цветок и сказать, что именно он представляет движение электрона в атоме—-делу это не поможет. Однако тут же с помощью Макса Борна A882—1967) и Паскуаля Иордана удалось понять, что таблица чисел {xik| не просто таблица, а матрица. Что означает это слово? Математика имеет дело с величинами и символами, и каждый символ в ней подчиняется своим правилам действия. Например, простые числа можно складывать и вычитать, умножать и делить, и результат этих действий не зависит от того, в каком порядке мы эти действия производим: 5 + 3-3 + 5 и 5 • 3 ^ 3-5. Но в математике есть и более сложные объекты: отрицательные и комплексные числа, матрицы и т. д. Матрицы — это таблицы величин типа Xjk , для которых определены свои, строго определенные, операции сложения и умножения. В частности, оказывается, что произведение двух матриц {xik} и {pik} зависит от порядка, в котором они перемножаются: (xikl (Pikl Ф {Pik} (xik). Это правило может показаться странным и подозрительным, но никакого произвола в себе не содержит. По существу именно это правило отличает матрицы от других величин. Менять его по своей прихоти мы не вправе — в математике тоже есть свои незыблемые законы. Законы эти независимы от физики и всех других наук, они закрепляют на языке символов все мыслимые логические связи в природе. Причем заранее неизвестно, реализуются ли все эти связи в действительности. Конечно, в математике матрицы знали задолго до Гейзенберга и умели с ними работать. Однако для всех было полной неожиданностью, что зти странные объекты с непривычными свойствами соответствуют чему-то реальному в природе. Заслуга Гейзенберга в том и состоит, что он преодолел психологический барьер, нашел соответствие между свойствами матриц и особенностями движения электронов в атоме и тем самым основал новую, атомную, квантовую, матричную механику. Атомную— потому, что она описывает движение электронов в атоме, квантовую — ибо главную роль в этом описании играет понятие кванта действия h, матричную — ^* 27
поскольку математический аппарат, необходимый для этого, — матрицы. В этой механике каждой характеристике электрона: координате х, импульсу р, энергии Е сопоставлялись соответствующие матрицы {xikK {Pikb (Eik}, и уже для них (а не для чисел) записывали уравнения движения, известные из механики. А затем надо было только проследить, чтобы все действия над величинами (xik|, {pik}, (Eik| не нарушали правил математики. Новые уравнения были непохожи ни на уравнения механики, ни на уравнения электродинамики и потому никак не могли их нарушить. Они приводили к тем же результатам, что и правила квантования Бора, но были внутренне непротиворечивы, чего схеме Бора так недоставало. В частности, согласно Гейзенбергу, движение — это изменение состояния системы со временем, а не перемещение одних тел относительно других. С этой точки зрения, в стационарном состоянии электрон в атоме покоится, а потому и не должен излучать. Можно и дальше пытаться без формул излагать следствия механики Гейзенберга. Однако это будет так же неестественно, как попытка пересказать словами музыку. 28 Чтобы постигнуть глубины квантовой механики, необходимо изучать математику, учиться работать с матрицами — одним словом, надо овладевать ремеслом физика. В матрицах нет ничего мистического или непостижимого: изучить их значительно проще, чем усвоить, скажем, латынь. Но, пожалуй, не стоит этого делать в автобусе. Этому, как и музыке, надо учиться специально. Иначе неприятный осадок полузнания отравит даже то удовольствие, которое доступно каждому: без формул и вычислений почувствовать красоту образов и законченность понятий любой глубокой науки. Появление матричной механики Гейзенберга физики встретили с огромным облегчением. «Механика Гейзенберга снова вернула мне радость жизни и надежду. Хотя она и не дает решения загадки, но я верю, что теперь снова можно продвигаться вперед»,— писал Паули 9 октября 1925 года. Свою веру он вскоре сам же и оправдал: применив новую механику к атому водорода, он получил те же формулы, что и Нильс Бор, используя свои постулаты. Конечно, при этом возникли свои трудности, однако об этом — в другой раз.
ФУНДАМЕНТ ФИЗИКИ Основные понятия физики: длима, время, масса, заряд и т. д. — нельзя определить однозначно с помощью слов по двум причинам: во-первых, эти понятия первичны и ни к чему другому, более простому, не сводятся; во-вторых, физика — наука количественная и потому понятиям сразу же необходимо сопоставить числа. Существует только один способ сделать такие понятия однозначными: задать точный рецепт измерения величин, которые им соответствуют. Мы уже определяли понятие «длина» *: 1 м — это такая длина, на которой укладывается 1 650 763,73 длины волны оранжевой линии спектра Кг-86 в вакууме (изотоп криптона с массовым числом 86). Эта длина приближенно равна 1/40 000 000 части парижского меридиана, принятой первоначально в 1799 году за эталон длины. Единица массы в 1 кг определяется как масса платино- иридиевого цилиндра специальной формы (его высота 39 мм равна диаметру основания), который изготовлен в 1889 году. Эта масса приближенно совпадает с массой 1 дм3 дистиллированной воды при 4°С. Чтобы определить единицу времени, надо использовать какой-нибудь стабильный циклический процесс, например вращение Земли вокруг Солнца. 1 сек —это 1/31556 925, 9747 часть тропического года, который равен промежутку времени между двумя одинаковыми положениями Земли относительно звезд. Однако продолжительность тропического года медленно меняется из-за прецессии земной оси и других возмущений, поэтому в этало- * См. «Химия и жизнь», 1968, № 4. не принята продолжительность 1900 года. Три эти величины — м, кг, сек — образуют часть системы единиц СИ, которая достаточна для описания всех механических движений. Электромагнитная теория требует измерения еще двух фундаментальных величин: заряда е и скорости света с. А чтобы описать атомные явления, необходимо знать также величину постоянной Планка h. Для точного определения фундаментальных физических констант в 1875 году создано Международное бюро мер и весов, которое раз в шесть лет собирает Генеральные конференции мер и весов. На этих съездах тщательно оговариваются все подробности условий, в которых происходят измерения: температура, давление, высота над уровнем моря и т. д. Столь же скрупулезно перечисляются все детали приборов для измерения величин. Отметим важную деталь таких измерений: только в редких случаях удается определить одну величину независимо от других. Для определения остальных величин необходимо использовать законы физики. Например, предположив, что скорость v частицы постоянна, можно определить ее, если измерять расстояние Д х, которое частица пройдет за время At: Дх Это — простой пример того, что все фундаментальные константы в некотором смысле взаимосвязаны. Существует целый раздел физики (довольно сложный), задача которого — непротиворечиво определить весь набор этих констант, учитывая одновременно все данные об их измерениях. Но самый трудный вопрос — это вопрос о границах применимости понятий, определенных таким способом. Легко сообразить, что единицы измерения — м, кг, сек выбраны так, что человеку легко их представить, поскольку они соизмеримы с размерами самого человека. Действительно, 1 м — это рост пятилетнего ребенка, 1 кг весит буханка хлеба, 1 сек —* это один удар сердца. Сохраняют ли эти понятия свой прежний смысл при переходе к очень большим и очень малым расстояниям, массам и промежуткам времени? Общего ответа на этот вопрос пока не существует. Однако у нас был случай убедиться, что к электрону понятие размера уже неприменимо. В теории атома (где понятие «движение» пришлось заменить новым) прежние понятия «длина», «масса», «время» все еще сохраняют свою силу. Это означает, что по крайней мере расстояния 10~10 м, массы 10 ~27 кг и промежутки времени 107 сек все еще можно понимать в их обычном смысле. Аналогичная проблема существует в астрономии при попытке осмыслить огромные расстояния до галактик и их массы. Пожалуй, здесь она даже труднее, чем в теории элементарных частиц. Действительно, никто не может с легким сердцем утверждать, что он вполне понимает слова «один миллиард световых лет». Формально все предельно просто: это расстояние, которое проходит луч света за 109 лет, то есть расстояние в 109 • 3,15 • 107 сек • • 3 • 108 м/сек = 1025 м. Но есть ли у этого символа реальный смысл? (Для сравнения напомним, что расстояние от Земли до Солнца 1,5 • 1011 метров луч света проходит «всего» за 8 мин, до ближайшей звезды а Центавра — за 4,35 года, а до центра нашей Галактики — за 30 000 лет.) 2»
ЧТО ТАКОЕ РАКОВАЯ КЛЕТКА? Любая клетка, в том числе и опухолевая, — это необыкновенно сложная биохимическая фабрика. В ее ничтожном объеме заключено множество структурных элементов — органелл, выполняющих различные функции. В опухолевой клетке деятельность многих из них происходит не так, как в нормальной. Чтобы понять природу опухолей, чтобы научиться с ними бороться, нужно найти, в чем же заключаются зти отличия, обнаружить вызывающие их факторы. 1. БИОХИМИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ОПУХОЛИ Кандидат химических наук В. В. ЛИТВИНОВ ОСНОВНОЙ ПРИЗНАК ЗЛОКАЧЕСТВЕННОСТИ ткани — безудержное размножение ее клеток, приводящее к бурному росту опухоли, достигающему иногда в эксперименте 12% от ее веса в час. Деление клетки начинается с удвоения ее наследственного вещества — ДНК. В нормальной клетке этот процесс происходит периодически, с нужной частотой. Для этого с такой же периодичностью вырабатывается фермент, нужный для синтеза новой ДНК — ДНК-полимераза, а значит, и срабатывают гены, ведающие выпуском этого фермента. Фактически именно эти гены через посредство фермента регулируют клеточное деление. В опухолевых же клетках эти гены работают не периодически, а постоянно: они, как говорят, деблокированы. Непрерывный синтез ДНК и приводит к неудержимому размножению клеток. Правда, очень быстро могут расти и нормальные, не злокачественные ткани. Например, если удалить у животного даже 2/з печени, то ее первоначальная масса восстанавливается всего лишь за 8— 9 дней. Регенерирующая печень растет даже быстрее, чем многие виды злокачественных опухолей. И вместе с тем рост печени прекращается, как только она достигнет нужных размеров. Злокачественные же опухоли растут до тех пор, пока не убьют своего хозяина. Так что дело не в самой скорости роста, а в отсутствие контроля над ними. Руководящую роль в «административном аппарате» клетки играют специальные гены-регуляторы и гены-операторы, которые сами не занимаются синтезом нужных клетке веществ, а дают указания генам-«работникам» (их называют структурными генами) вырабатывать 30
или не вырабатывать тот или иной продукт *. Поэтому сами структурные гены (в том "числе и те, которые управляют синтезом .ДНК-полимеразы) «не виноваты» в злокачественном росте: они лишь выполняют •свою функцию. В полном соответствии с известной пословицей о рыбе, которая тниет с головы, нарушения, превращающие клетку в опухолевую, происходят именно в ее регулирующем, «административном» механизме — в генах-регуляторах и генах-операторах. В чем именно заключаются эти изменения, еще предстоит узнать: процессы генетического контроля жизнедеятельности клетки очень -сложны и пока еще изучены лишь в самых общих чертах. ОБРАЗОВАНИЕ ДНК в опухолевых клетках идет непрерывно. Непрерывно синтезируются и другие вещества, нужные клетке для бурного роста. В опухолевой клетке развивается мощный синтетический аппарат, по производительности которого она далеко превосходит нормальную. Между процессами синтеза и распада сложных химических веществ в нормальных клетках существует подвижное (динамическое) равновесие. Опухолевые же клетки в значительной мере теряют способность к выработке ферментов, вызывающих распад, и это равновесие у них резко сдвигается в сторону синтеза. Ненужные, отработавшие свое белки и нуклеиновые кислоты расщепляются не полностью. Это дает возможность опухолевым клеткам собирать, например, нуклеиновые кислоты из сравнительно больших фрагментов. В этом им помогают специальные ферменты, которых в нормальных клетках в десятки раз меньше. Если таких «блоков» не хватает, то злокачественная клетка пользуется тем же путем, что и нормальная, синтезируя ну- клеотиды из простейших соединений: глицина, формиата, глутамина, углекислоты и других, но при первой же возможности снова переключает производство на более выгодный «блочный» путь. Для постройки и оснащения вновь ■образующихся клеток нужны в большом количестве и разнообразные белки. Опу- * Подробнее о механизмах регуляции биосинтеза было рассказано в статье К. А. Кафиани •«Автоматическое регулирование в живой клетке» *(«Химия и жизнь», 1966, № 6). холи нарабатывают в отдельных случаях до 25 мг белка на грамм опухоли в час! Во-первых, они частично собирают белки, как и нуклеиновые кислоты, из крупных блоков — полипептидов. Во-вторых, у них хорошо налажено собственное производство аминокислот из отходов расщепления глюкозы и других подсобных материалов. В-третьих, они обладают необычайной способностью вылавливать и запасать аминокислоты из окружающей среды, не только далеко превосходя в этом нормальные ткани, но и буквально пожирая их, что может привести к смерти организма от истощения. Был поставлен такой опыт: крыс с быстро растущей опухолью сажали на голодный паек. За пять дней они теряли 31% своего веса, 39% белков печени, а вес опухоли заметно увеличивался, и скорость ее роста оставалась высокой: она росла за счет белков нормальных тканей. НЕУСТАННО РАБОТАЮЩИЙ «химический завод» опухолевой клетки нуждается в большом количестве энергии. «Топли- еом» для ее получения служит клетке, главным образом, глюкоза. Нормальные клетки «сжигают» ее до воды и СОг — это процесс дыхания. В опухолевых же клетках преобладает другой процесс — гликолиз, при котором глюкоза превращается в молочную кислоту (в сущности, это один из видов брожения — не спиртовое, а молочнокислое). На первый взгляд это кажется странным: ведь по энергетическому выходу дыхание в 16 раз выгоднее, чем гликолиз. Нормальные клетки прибегают к гликолизу лишь в исключительных случаях, когда испытывают кислородный голод, потому что для гликолиза кислорода не требуется. Какой же смысл опухолям использовать гликолиз? Оказывается, при этом образуется больше отходов — низкомолекулярных веществ, чем при дыхании. А они необходимы раковой клетке для синтеза белков и нуклеиновых кислот. Анаэробный гликолиз—пожалуй, самое существенное биохимическое отличие опухолевой клетки от нормальной, которое удалось обнаружить до сих пор. Для опухолевых клеток характерен и еще один путь окисления глюкозы — пен- тозный цикл, при котором они получают не только энергию, но и важнейшее вещество — рибозу, нужную им для синтеза нуклеиновых кислот. В опухолевых клетках устанавливается оптимальное соотно- 31
шение между клеточным дыханием, гликолизом и пентозным циклом, что надежно обеспечивает биосинтетические процессы клетки постоянным и достаточным притоком и низкомолекулярного сырья и энергии. КРОМЕ ГЕННОГО КОНТРОЛЯ, в злокачественной ткани нарушается и еще один способ регулирования биохимических процессов, действующий на ферментативном уровне. Определенные вещества (в организме это часто бывают гормоны) способны влиять на форму молекулы фермента и тем самым уменьшать или увеличивать его активность. Этот способ регулирования имеет немаловажное преимущество перед генным — он «срабатывает» практически мгновенно, не тратится время на налаживание синтеза новых ферментов или прекращение выработки старых. В раковой клетке из-под контроля выходят и ферменты: например, ДНК-полимераза в них обладает сильно повышенной активностью, плохо поддающейся регулированию. На сигналы организма перестает реагировать и ключевой фермент гликолиза — гексо- киназа, которая теряет чувствительность к гормонам, управляющим ее активностью. Гексокиназа опухолевых клеток имеет еще одну особенность — большую чувствительность, или, как говорят, высокое сродство к глюкозе. Фермент начинает «работать» при очень низких ее концентрациях, не доступных для обычной гексо- киназы. В результате злокачественные клетки так интенсивно поглощают глюкозу, что вблизи опухоли она практически идет по одному адресу. Нормальные клетки не выдерживают конкуренции с опухолями и погибают буквально голодной смертью. Вот почему, если регенерирующая печень растет лишь до разумного предела, то опухоли такого предела не знают. Неповиновение организму — одна из характернейших черт раковой ткани. Даже в тех случаях, когда опухоли сохраняют чувствительность к некоторым регулирующим факторам, контроль этот малодействен, а с развитием опухоли становится все менее ощутимым. В ОРГАНИЗМЕ клетки каждого типа специализированы — выполняют присущие именно им функции, синтезируя определенные гормоны, белки, ферменты, другие вещества, необходимые для жизнедеятельности организма как целого. Опухолевые же клетки заняты лишь делением. Это лишает их возможности выполнять остальные функции. Например, клетки некоторых опухолей печени перестают синтезировать гликоген, образовывать мочевину и вырабатывать желчь. Обменные процессы опухолевых клеток становятся однотипными, часто такие опухоли похожи друг на друга, как стертые медяки. ВОЗНИКНОВЕНИЕ МЕТАСТАЗОВ — проявление еще одного важнейшего свойства злокачественных клеток: они легко отделяются от опухоли и, проникая в кровеносное русло или лимфатическую систему, беспрепятственно путешествуют по организму, пока где-нибудь не осядут. И если на новом месте условия окажутся для них благоприятными, то там начинают развиваться вторичные опухолевые узлы. Заболевание переходит в последнюю стадию, на которой медицина чаще всего оказывается бессильной... Виновник этого свойства опухолевых клеток — мембрана клетки, оболочка, в которую заключено ее содержимое. Клеточная мембрана состоит из четырех слоев: сначала идет слой белка, потом два внутренних — фосфолипидных слоя, и снова белок. Внешний слой играет главную роль во взаимоотношениях клетки со своими «соседками». Благодаря ему, например, здоровые клетки держатся вместе, образуя единую ткань. Но у опухолевой клетки, как оказалось, наружный слой белка поврежден, и обнажен следующий за ним — фосфолипидный. Содержащиеся в нем остатки фосфорной кислоты придают клеточной поверхности отрицательный заряд. Сила сцепления между клетками уменьшается в 10 раз и более, клетки опухоли легко ее покидают. Изменение характера и свойств клеточной поверхности — один из немногих пока признаков, позволяющих установить, что клетка стала опухолевой. К СОЖАЛЕНИЮ, все известные до сих пор биохимические особенности, общие для всех опухолевых клеток, носят лишь количественный характер: попытки найти качественные различия в биохимии раковых и нормальных клеток успехом пока. 32
не увенчались. Очевидно, основное звено в процессе превращения нормальной клетки в опухолевую — это расстройство механизмов регуляции. Поэтому изучение возможных нарушений в этих механизмах на генетическом и ферментативном уров- ЭНЕРГЕТИКА ЖИЗНИ — КЛЮЧ К ПРОБЛЕМЕ РАКА У любого заболевания есть прямые и косвенные причины. Например, прямая причина чумы одна — бацилла чумы, а косвенные — грязь, крысы и блохи, которые переносят бациллы чумы с крыс на человека. Рак отличается от всех других заболеваний: считается, что его возникновение связано с бесчисленным множеством косвенных причин. Но я думаю, что и у рака есть только один-единственный прямой пенях становится все более важным и многообещающим направлением в исследовании злокачественных опухолей. точник — замещение кислородного обмена клеток брожением. Энергия, необходимая для жизнедеятельности нормальных клеток высокоразвитых организмов, вырабатывается при кислородном дыхании, раковые же клетки могут развиваться за счет энергии брожения — реакции, свойственной низшим организмам. Брожение в раковых клетках было открыто уже в прошлом десятилетии, но только в последние годы было установлено, что рост раковых клеток действительно связан с энергией брожения. Из опытов с чистыми культурами раковых клеток Об одном из направлений в онкологии, развиваемой школой профессора Л.А.Зильбера, было рассказано в статье и.Б.Обух "Вирусы и рак* (№ II за 1968 г.)» Продолжая знакомить читателей с различными подходами к проблеме рака, мы публикуем мнения известного биохимика О.Варбургэ (ФРГ) и американских исследователей Л.Олда, Э.Бойза и Х.Кэмпбелла с комментариями советских ученых. 2. О ПРИЧИНАХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАКА Профессор О. ВАРБУРГ 5 Химия и Жизнь, N° 1 33
стало известно, что 98% энергии они вырабатывают при брожении. Это означает, что жизнедеятельность всех раковых клеток возможна без доступа кислорода, а для всех нормальных клеток обязательно необходим свободный кислород. Вот один особенно простой и убедительный опыт. Споры столбнячной палочки прорастают только при очень низком давлении кислорода. Если такие споры ввести в кровь здоровых мышей, то они столбняком не заболевают: в теле здоровой мыши везде хороший приток кислорода. Но если ввести споры в организм мыши, у которой есть опухоль, то она сразу же заболевает столбняком. Это значит, что приток кислорода к опухоли низок, и в ней споры могли прорасти. БРОЖЕНИЕ В ОПУХОЛЯХ МОРРИСА Особый интерес представляют опыты, подтверждающие, что анаэробиоз есть и в медленно растущих опухолях, полученных американским онкологом Г. Моррисом. До сих пор считали, что в таких опухолях вообще нет брожения. Если бы это было так и хоть одна такая опухоль существовала, то это значило бы, что анаэробиоз не может быть непосредственной причиной возникновения рака. Однако чувствительные методы измерения сразу же показали: анаэробное дыхание есть и в наиболее медленно развивающейся опухоли Морриса. Таким образом, снова исчезла из литературы о раке единственная опухоль, не подверженная брожению. ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ ПРЕВРАЩАЮТСЯ В РАКОВЫЕ Каким же образом нормальные клетки превращаются в раковые? Если клетки эмбриона мыши поместить в питательную среду и насытить ее кислородом, то они развиваются как чистые аэробы, без каких бы то ни было следов брожения. Но если во время их роста снизить содержание кислорода в среде настолько, что дыхание окажется затруднительным, то в течение 48 часов, то есть за время деления одной клетки, кислородный обмен эмбриональных клеток превращается в анаэробный процесс раковых клеток. Если такие клетки снова поместить в среду с нормальным содержанием кислорода и дать им возможность развиваться далее нормально, то развитие раковых клеток не приостановится. Эти опыты поставлены в 1966 году и со времени открытия брожения в опухолях представляют собой важнейшее достижение в области раковых исследований. Когда крысам под кожу подсаживают шайбы из твердого вещества, то вокруг такой шайбы вскоре образуется капсула из живой ткани, кислород в которую поступает только через подвижную ножку, пронизанную кровеносными сосудами. Очень часто в таких капсулах развивается саркома. Возникновение рака зависит в данном случае не от материала, из которого сделана шайба (пластмасса, слоновая кость или золото), а от того, сколько крови поступает в ткань, обволакивающую шайбу. А так как приток крови мал, то недостаточен и доступ кислорода в ткань, образующую капсулу. Вот почему здесь возникает рак. НАШ КОММЕНТАРИЙ В докладе лауреата Нобелевской премии Отто Варбурга излагается лишь один аспект проблемы, вытекающий из работ автора или работ, которые ему импонируют. Но Отто Вар- бург — крупный ученый, вся жизнь которого связана с историей развития биохимии, заслуги его велики, поэтому советскому читателю будет интересно узнать его мнение о причинах рака и путях его лечения — именно о том, как он, Варбург, их понимает. Комментарии к содержанию доклада увели бы нас слишком далеко, втянули бы в такую борьбу мнений, какой нет, пожалуй, ни в одной другой области науки. Нужно только помнить, что есть еще очень и очень много не менее важных явлении при раке, кроме тех, о которых говорит Варбург, и ученые, ведущие борьбу с этим тяжелейшим заболеванием, продвигаются также и по множеству других направлений. Академик Н. М. ЭМАНУЭЛЬ 34
ТЕРМОДИНАМИКА Почему, если кислородное дыхание заменяется брожением, возникает рак? ' Жизнь на Земле существовала уже тогда, когда в атмосфере еще не было свободного кислорода. Жившие тогда организмы должны были быть анаэробными. И только когда в атмосфере появился свободный кислород, началось дальнейшее развитие жизни от простейших одноклеточных организмов к высокоорганизованным растениям и животным. То, что ученые назвали эволюцией, есть результат деятельности кислорода. Обратный процесс — упрощение клеток — происходит при возникновении рака. И хотя теперь в атмосфере есть свободный кислород, его иногда оказывается недостаточно для развития нормальных клеток в организме. Активность кислородного дыхания снижается, начинается брожение, и снова из печени, мускулов, легких возникает низшая жизнь — анаэробиоз. Все прежние функции исчезают, остается только бессмысленная способность к делению клеток. С исчезновением кислородного дыхания исчезает смысл жизни. Как можно с точки зрения физики и химии объяснить влияние недостатка кислорода на развитие жизни? Чтобы в равномерно нагретом теле создать разность температур, нужно затратить энергию, а выравнивание температур в неравномерно нагретом теле протекает без затраты энергии. Подобно этому, чтобы возникла и поддерживалась дифференциация живых структур, которая привела к развитию многоклеточных из одноклеточных, требуется постоянный приток энергии. Эта энергия выделяется благодаря окислению в процессе дыхания. Как только по какой-то причине дыхание затрудняется, дифференциация клеток прекращается. Однако физика не объясняет, почему именно энергия дыхания (и только она) дифференцирует, а энергия брожения не дифференцирует клетки, хотя при других процессах, например, при росте клеток, энергия дыхания и энергия брожения эквивалентны. Биохимики знают, что и энергия дыхания, и энергия брожения накапливаются в органических соединениях фосфора, но получаются они различными путями. Вначале, вплоть до образования пировино- градной кислоты, ход реакций дыхания и брожения общий, потом пути разделяются. При брожении происходит одна-единствен- ная реакция, конечный продукт которой — молочная кислота; при дыхании же необходимы 30 реакций. Поэтому если клетки каким-нибудь образом повреждены, то гораздо более вероятно нарушение дыхания (и, следовательно, дифференциации), чем брожения. Кроме того, в реакциях дыхания и брожения участвует один общий кофермент — амид никотиновой кислоты. При каждом нарушении дыхания он высвобождается для брожения, и из нормальных клеток тела образуются анаэробно развивающиеся раковые клетки. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ Что же дает нам знание непосредственной причины раковых заболеваний? В Скандинавии встречается рак горла и пищевода, которому предшествует другое заболевание. Это заболевание лечится: для этого больным вводят некоторые вещества, необходимые для дыхания (рибофлавин, амид никотиновой кислоты и пантотеновую кислоту). Но это значит предотвратить рак. И в настоящее время ученые приходят к выводу, что таким путем можно совсем искоренить в Скандинавии этот вид рака. Мне хочется пойти дальше и предложить всегда после операции рака, когда опасаются метастазов, вводить больным большие количества дыхательных кофер- ментов. Второй пример применения теории. Физик М. фон Арденне исходил из того, что раковые клетки брожения «кислее» нормальных и поэтому более чувствительны к перегреванию. После удаления опухоли он помещал больных в камеры с температурой до 43°С, надеясь, что клетки метастазов погибнут или станут неопасными *... Я убежден, что подобные работы будут иметь большое значение и для практического лечения рака, где все надежды на обычную химиотерапию до сих пор не сбылись. Сокращенный перевод с немецкого А. МИХАЙЛОВОЙ * Материалы об этих исследованиях будут напечатаны в следующем номере «Химии и жизни». — Ред. 5* 35
3. ЛСПАРАГИН ЛЕЙКОЗЫ Л. ОЛД, Э. БОЙЗ, X. КЭМПБЕЛЛ УЖЕ МНОГО ЛЕТ ОНКОЛОГИ ИЩУТ какое-нибудь вещество, которое вырабатывали бы или в котором нуждались бы только раковые клетки: такое вещество могло бы стать их специфическим уязвимым местом. И только в последние несколько лет было получено доказательство того, что раковые клетки действительно отличаются от нормальных как своим строением, так и обменом веществ (метаболизмом). В результате экспериментов, проведенных в 50-х годах, стало известно, что если злокачественные клетки некоторых типов лишить аспараги- на — обычной аминокислоты, которую нормальные клетки вырабатывают для себя сами, — то такие клетки погибают. Открытие этого метаболического дефекта некоторых злокачественных клеток и использование его для лечения рака — одно из важнейших достижений современной онколо- .гии. В 1953 году американский ученый Дж. Кидд сообщил о своих экспериментах, первоначальной целью которых было изучение иммунологической реакции на рак. Он хотел выяснить, повлияет ли на развитие лейкоза у мышей антисыворотка, полученная от кроликов, иммунизированных пересадкой от мышей лейкозных клеток. Привив мышам лейкоз, Кидд ввел им кроличью антисыворотку, а также сыворотку здоровых морских свинок: такая сыворотка богата некоторыми белками, усиливающими иммунологическую реакцию, и введена она была для того, чтобы активизировать антитела, присутствующие в сыворотке кроликов. Для контроля Кидд ввел нескольким мышам, больным лейкозом, одну только сыворотку морских свинок. К его удивлению, лейкоз у контрольной группы мышей регрессировал, а в некоторых случаях и НАШ КОММЕНТАРИЙ К поразительному действию L -аспарагиназы на некоторые формы лейкозов животных приковано сейчас внимание онкологов всего мира. Этот препарат оказался эффективным при заболеваниях у далеких друг от друга видов животных — это позволяет надеяться, что он сможет найти применение и для лечения некоторых видов лейкозов у человека. О перспективах лечения других форм рака этим уникальным препаратом судить пока рано. По-видимому, панацеей от всех раковых заболеваний аспарагиназа не станет: даже среди обширной группы лейкозов к ней чувствительны только те, которые вызваны воздействием канцерогенов. Но даже если этот препарат окажется средством излечения хотя бы от одного вида лейкоза у человека, — и это будет серьезной победой. Препараты, продлевающие жизнь больных лейкозом, существуют и сейчас. Некоторые иэ них дают хороший клинический эффект, но не стабилизируют кроветворную систему, то есть не могут излечить заболевание полностью. Кроме того, многие из них токсичны. Строгая специфичность L -аспарагиназы — весьма привлекательное для клиницистов свойство этого препарата. Работы Олда, Бойза и Кэмп- белла наметили принципиально новый подход к проблеме лечения рака. Их данные ставят много интересных вопросов и, несомненно, послужат толчком к развитию новых, оригинальных исследований. Кандидат медицинских наук И. Б. ОБУХ 30
вообще исчез. Это явление получило название «феномена Кидда». Оказалось, что такое действие при лейкозе оказывает только сыворотка морских свинок: сыворотка кроликов, лошадей и людей никакими особенными свойствами не отличалась. Кидд установил, что такая сыворотка действует только на злокачественные клетки, не затрагивая нормальные ткани, и поэтому не оказывает никакого токсического побочного действия. Выяснилось также, что сыворотка морских свинок излечивает не всякий лейкоз: на нее никак не реагировали недавно перевитые лейкозные клетки. Можно было прийти к выводу, что такому лечению поддаются только те лейкозы, которые давно и многократно перевивались. Вскоре после открытия Кидда Т. Мак- Кой и его сотрудники опубликовали результаты своих исследований питания раковых клеток животных, выращиваемых в культуре. В числе других наблюдений, Мак-Кой обнаружил, что культуры клеток определенных опухолей крыс рано или поздно погибают, если их не снабжать аминокислотой L-аспарагином. Известно, что обычные клетки животных могут сами синтезировать для себя аспарагин, входящий в состав их белков. Другие ученые, изучавшие потребности клеточных культур в аминокислотах, ни разу не встретили случая, когда нужно было бы добавлять L-ac- парагин в питательную среду. Открытия Кидда и Мак-Коя в то время не были оценены по достоинству, и на связь между ними никто тогда внимания не обратил. Результаты Кидда связывали с многократным перевиванием исследованных им лейкозов: предполагалось, что при этом лейкозные клетки могли стать имму- нологически несовместимыми с организмом хозяев. Поэтому большинство считало, что феномен Кидда хотя и любопытен, но относится скорее не к онкологии, а к трансплантационной биологии. Прошло несколько лет, прежде чем было показано, что оба этих открытия представляют собой две стороны одной медали. Дж. Брум доказал, что результаты Кидда нельзя приписать иммунологическому отторжению. Он выяснил, что еще в 20-х годах в крови морских свинок был обнаружен фермент, разрушающий аспарагин — этот фермент в крови других животных, за исключением близких родственников морских свинок, отсутствует. Эксперименты Брума не оставили никаких сомнений в том, что фермент сыворотки морских свинок — аспарагиназа — и есть антилей- козный фактор, объясняющий феномен Кидда. С 1961 года наша группа в Слоун-Кет- теринговском институте раковых исследований изучила более ста свежеперевитых лейкозов мышей. Эксперименты подтвердили, что воздействию сыворотки морских свинок поддаются только многократно перевивавшиеся опухоли. Однако оказалось, что «аспарагиновая зависимость» не связана с историей данного заболевания, а представляет собой общее свойство некоторых типов лейкозов. Существуют такие лейкозы, которые почти не нуждаются в аспарагине, — это лейкозы, вызываемые вирусами. Источником лейкозных клеток, использованных Киддом для проверки действия сыворотки морских свинок на свежие трансплантаты, были мыши-носители вируса. Такие лейкозы попадаются чаще всего, но, как мы теперь знаем, именно на них сыворотка морских свинок не действует. Затем мы поставили перед собой вопрос: встречаются ли аспарагин-зависимые лейкозы только у грызунов или это свойственно и лейкозам у других видов животных? Прежде чем попытаться на этот вопрос ответить, нужно было иметь значительно больше аспарагиназы, чем мы могли получить из крови морских свинок. Казалось, проблема снабжения аспарагиназой может быть решена путем извлечения фермента из микроорганизмов. Однако первые попытки не привели к успеху. Только недавно было обнаружено, что можно получать аспарагиназу, эффективную против лейкозов мышей, из распространенной бактерии— кишечной палочки (Escherichia coli). Поскольку ее можно выращивать в массовых количествах, это потенциально неисчерпаемый источник фермента. АСПАРАГИНАЗЫ, вырабатываемые различными организмами, несколько различаются по своей структуре и свойствам. Хотя все они способны разрушать аспарагин, но не все одинаково эффективны в подавлении лейкоза. Некоторые из них слишком быстро выводятся из организма, в других случаях условия в организме оказываются неблагоприятными для их ферментативной активности, и т. д. Например, аспарагиназа из дрожжей против лейкоза неактивна. 37
Вверху — собака, больная лим- фосаркомой; на шее у нее видны распухшие железы. Вни- К 1966 году в нашем распоряжении оказалось достаточно очищенной аспарагина- зы кишечной палочки, чтобы провести пробное лечение лимфосаркомы у собак. Собаки — достаточно далекие родственники грызунов, и на них можно было проверить, насколько широко распространен аспарагин-зависимый рак. Кроме того, лим- фосаркома, часто встречающаяся у собак, напоминает некоторые виды рака человека. В наших первых экспериментах мы выбрали трех собак с далеко зашедшим заболеванием: лимфатические узлы и железы их были сильно увеличены, и они едва могли есть и двигаться. Результаты лечения аспарагиназой были поразительными. После того, как собакам в течение недели вводили фермент, две из них с виду были уже совершенно здоровы, а у третьей произошло значительное улучшение. Удивительно, что оказалось возможно в таком масштабе разрушать раковую ткань (чему обычно сопутствует выделение продуктов распада) и при этом избежать какого бы то ни было отравления организма. Поскольку аспарагиназы в нашем распоряжении было еще мало, мы не смогли испытать действие массивных доз или длительного лечения. Через некоторое время после прекращения инъекций (от 7 до 50 дней) лимфосаркома у собак возобновилась. У нас еще хватило аспарагиназы на один повторный курс лечения одной из собак, и результаты были столь же поразительными. ТЕПЕРЬ МОЖНО СЧИТАТЬ доказанным, что аспарагиназа эффективна при лечении рака у столь далеких друг от друга животных, как мыши и собаки. Возникла надежда, что лишение аспарагина окажется действенным средством лечения некоторых видов рака и у людей. Клинические исследования, проведенные в 1967 году, показали, что одна из разновидностей лейкоза человека — острый лимфобластоз — часто сопровождается нарушением обмена веществ, которое делает раковые клетки чувствительными к аспарагиназе. К этому типу обычно принадлежит лейкоз у детей. Судя по лабораторным экспериментам с культурами тканей и по результатам лечения, такие лейкозы чаще всего аспарагин- зависимы. Есть надежда, что и другие разновидности рака человека тоже могут оказаться чувствительными к аспарагиназе. 38
До какой степени перспективным окажется новый метод лечения, — пока еще судить трудно. Хотя под действием аспара- гиназы заболевание на некоторое время отступает, но такого эффекта позволяют добиться и другие вещества, например некоторые гормоны надпочечников или другие препараты, влияющие на синтез нуклеиновых кислот. Различие между ними и аспарагиназой состоит в том, что фермент действует только на злокачественные клетки, в то время как действие остальных препаратов не избирательно. Это значит, что сам фермент не должен оказывать побочного действия. До сих пор достаточно чистой аспара- гиназы было получено так мало, что нельзя было даже определить, сколько ее можно безопасно вводить человеку. Эта доза может во много раз превышать то количество, какое используется сейчас. НЕРЕШЕННЫХ ВОПРОСОВ еще много. Какие виды рака человека, кроме лейкозов, окажутся уязвимыми для аспарагиназы? Аспарагин-зависимые злокачественные образования других типов известны у крыс и у собак, и можно надеяться, что и у человека дело обстоит так же. Есть и важнейший теоретический вопрос: почему все- таки некоторые клетки нуждаются в поступлении аспарагина извне? Нужно ли им больше аспарагина, чем они способны вырабатывать? Или они вообще утратили способность синтезировать эту аминокислоту? Можно предположить, что справедливо второе мнение: аспарагин-зависимые клетки как будто лишены специального фермента аспарагин-синтетазы, который в нормальных клетках (и в раковых клетках, не реагирующих на аспарагиназу) превращает аспарагиновую кислоту в аспарагин. То обстоятельство, что некоторые разновидности рака зависят от внешнего источника аспарагина, может приостановить нарастающую волну пессимизма, вызванного многолетними бесплодными попытками биохимиков найти абсолютные отличия раковых клеток от нормальных. Теперь ясно, что такое отличие существует; возможно, будут обнаружены и другие специфические потребности раковых клеток, которые укажут путь к специфической терапии рака. Из журнала «Scientific American», 1968, № 8. Сокращенный перевод с английского А. ИОРДАНСКОГО 30 На следующей странице и вклейке схема выделения ферментов. ► Кишечная палочка вырабатывает два типа аспарагиназы, только один из которых (ЕС-2) обладает антилейкозной активностью. Неактивную форму (ЕС-1) приходится отделять с помощью многостадийного процесса экстракции. Бактерии выращивают в реакторе Ш. После отделения культураль- ной жидкости B) и разрушения бактериальных клеток C) разнообразными методами удаляются примеси D—14), после чего фермент сушат способов сублимации для дальнейшего хранения
X '•• о •, • • •*• • • гШШШ/Ш- -ШЖ ^'^1*
мер, в замене «с» на «к»: Akti- niiim, Protaktinium, а итальянская форма проявляет еще большее стремление к национальному, что выражается, в частности, в появлении вариантов rado наряду с radon; xeno наряду с xenon; neo, neone, neonio наряду с neon; cripto наряду с kripton. Элементы, открытые раньше 1885 года, проявляют тенденцию к отбрасыванию конечного -ium в немецком и французском языках: praseodymium, neody- mium (лат., англ.), но Praseodym, Neodym (нем.), praseodyme, пёо- dyme (фр.); lanthanum (лат., англ.), но Lanthan (нем.), lanthane (фр.); vanadium, selenium (лат., англ., фр.), но Vanadin (наряду с Vanadium), Selen (нем.). У элементов, ставших известными до 1826 года, наблюдается и полная индивидуализация форм при общности основы: bromum (лат.), Brom (нем.), brome (фр.), bromine (англ.), bromo (ит.); jodum (лат.), Jod (нем.), iode (фр.), iodine (англ.), iodio (ит.). Наиболее полное соответствие латинскому образцу обнаруживают английские названия, наименьшее — итальянские: itterbium — itterbio, hol- mium — olmio, hafnium — afnio, niccolum — nichelio, nichel. Национализируясь, название элемента как бы входит в ряд названий, свойственных каждой предметно-логической группе. Так, в русском языке, за исключением древнейших названий (железо, золото, олово, серебро, медь, ртуть, сера, сурьма) и некоторых других, слова, обозначающие химические элементы, принадлежат к мужскому роду. Наблюдается и почти повсеместно выдерживается их соответствие латинским словам: если в латинском языке название оканчивается на -ium, то в русском — на -ий (cadmium — кадмий, calcium — кальций); если в латинском языке слово оканчивается на согласный +-urn (-us), в русском языке это окончание просто отбрасывается (molybdaenum—молибден, chlorum — хлор, phosphorus — фосфор). Исключений немного: neodymium — неодим, praseodymium — празеодим, chromium — хром. Несколько названий в латинском языке не имеет окончаний -um, -ium: это образованные от греческих основ «неон», «ксенон», «криптон», «аргон» и созданное по той же модели «радон». В русской научной терминологии конечные элементы слов играют очень большую роль. Например, конечное -ин говорит о том, что это — вещество (часто лекарственное): сульгин, аспирин, кодеин, амидопирин. Попадая в этот ряд, элемент астатин также воспринимается как препарат какого-то вещества астата... Вот почему название, оканчивающееся на -ин, -тут явно неуместно, и в русской терминологии этот элемент называется именно «астат». (Точно так же конечное -ит говорит о том, что это — название минерала. Сравните: вольфрам — вольфрамит, барий — барит, кальций — кальцит.) А вот в парах: Церера — церий, Кассиопея — Кассиопей (или кассиопий), Селена — селен формы женского рода — имена героев мифологии или небесных тел, а мужского — элементы. Отметим, что большинство новейших названий оканчивается именно на -ий. Например, элемент уран (XVIII век) называется так же, как и планета, но плутоний и нептуний, как видим, называются иначе. Таким образом, очевидно, что для новейших названий следует предпочесть формы на -ий (лат. -ium). Названия химических элементов создаются из слов национальных языков, но не на национальной, а на латинской основе. Это значит, что, становясь термином, национальное слово интернационализируется, что достигается посредством латинизации национального. Такой латинизации в свое время подверглись греческие основы названий некоторых элементов; хритстбс — krypton — криптон; <pioa<pGpoc — phosphorus — фосфор; ^ешс + о1си[лос — neodymium — неодим. Точно так же латинизации подвергаются и слова других языков, если они служат основой для названий элементов. Например, шведское название Ytterby [iitterbii] превращается в «иттерби» и дает название элементу иттербию; название Рейнской области, давая основу названию элемента, латинизируется и в таком виде входит даже в немецкий вариант названия: rhenium с заменой дифтонга ei [ai] на гласный [е]. Столь же условна основа названия элемента индия, соотносимая не со страной Индией, а с цветом красителя индиго, хотя тут можно было бы ожидать форму «индигий». Точно так же принято говорить «скандий», а не «Скандинавии», «самарий», а не «самарский» (хотя минерал, в котором был открыт этот элемент, и носит название самарскит), «америций», а не «америкий». Так латынь нейтрализует отдельные национальные особенности, способствуя тому, чтобы название стало действительно международным. Возвращаясь теперь к началу статьи, мы видим, что ^более правильной представляется форма «беркелий», а не «берк- лий», хотя производится она от географического названия Berkeley, звучащего в английском прочтении как Беркли. 42
ИЗ ПИСЕМ В РЕЛАКЦИЮ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ ■ О НАРОДНЫХ СПОСОБАХ ЛЕЧЕНИЯ В. И. ИВАНОВ из города Волжский Волгоградской области нам пишет: «У природы есть средства для излечения всех болезней. Надо только найти эти средства... Я долгое время занимаюсь поиском и сбором народных способов лечения. У меня записано более 400 рецептов от 58 болезней. Например, я убедился: чтобы успокоить нервную систему и вызвать сон, надо высушить семена белой и желтой лилии, растереть их в порошок и заварить. Этот настой — прекрасное снотворное. Все знают, что ягоды и цветы «волчьих ягод» ядовиты, от них можно умереть. А вот отвар корней волчьих ягод — такое сильное снотворное, что если выпьешь всего пять граммов настоя, то будешь спать целую неделю — не добудишься! Такой отвар в народе применяют при лечении эпилепсии. Если маленький ребенок сильно истощен, много плачет и плохо спит, ему надо давать пчелиное маточное молоко. Вреда оно не приносит». Комментарий врача С. М. МАРТЫНОВА Мы не отрицаем значения народной медицины, а наоборот, тщательно изучаем ее. В частности, маточное мопочко пчеп давно применяется врачами (в медицине этот препарат называется «апипак»]. Многие лекарственные средства, рекомендуемые современными медиками, заимствованы у народных пекарей. Но здесь существует и большая опасность: применять растения и травы для печения можно только отлично зная их действие на организм. Иначе это может привести к самым печальным результатам. И не следует противопоставлять природные лекарственные средства химическим препаратам: любое растение оказывает целебный эффект на организм только из-за содержащихся в ием определенных химических веществ. ■ Я КИПЯТИЛ ЧАЙНИК С МАГНИТОМ... Ученик 9-го класса А. БОНДАРЕНКО из поселка Горняк Алтайского края нам пишет: «В № 6 вашего журнала за 1967 год я прочел заметку о растворении накипи с помощью магнитной обработки воды. Я решил это проверить. С этой целью в чайник, полный воды, я положил круглый магнит. В соответствии с идеей растворения накипи с помощью магнитной обработки воды я положил магнит на две подставки. Это было сделано для того, чтобы обеспечить необходимую конвекцию. Затем я кипятил чайник в течение четырех часов, пока не выкипела вся вода. И после этого я обнаружил, что слой накипи не уменьшился... Спустя несколько дней я обнаружил, что накипь со дна чайника легко соскабливается... В заключение хочу сказать, что данный метод очень неэффективен. Если он и дает какой- либо результат, то это происходит, возможно, из-за долгого нагрева чайника, а не из-за применения магнита». Вскоре редакция получипа другое письмо по этому же вопросу. В журнале «Химия и жизнь», а также в других периодических изданиях появляются заметки и статьи о применении омагничен- ной воды и других веществ. Простота способа и несложная конструкция магнитных излучателей вызвали массовое самодеятельное изготовление и внедрение их без учета аномальных свойств омагни- ченной воды и необходимой технологии ее получения. Такой научно необоснованный подход, как правило, приводит к значительному снижению ожидаемого экономического эффекта, часто сводит его к нулю. Неудивительно, что подход «на глазок» приводит к разочарованию энтузиастов «магнитной новинки»... Во избежание нежелательных исходов применения магнитных полей, прошу журнал информи-. ровать желающих эффективно применить омагничивание веществ, что, имея долголетний опыт, теоретические и практические знания, я готов дать квалифицированную консультацию... Специалист по магнитной и акустической обработке веществ инженер Э. Э. КОПФ, гор. Ткварчели Абхазской АССР, почт. отд. 5, ул. Лабахуа, 87/8. От редакции. Конечно, бескорыстное желание помочь всем энтузиастам магнитной очистки воды, как и всякая просветительская деятельность, заслуживает уважения. Но нам хочется сразу ответить читатепю А. Бондаренко: вы неправильно поставили опыт. Если у вас выкипает из чайника вся вода, то магнит при этом не оказывает уже никакого действия. По гипотезе, которая быпа изложена у нас в журнале, характер осадков растворенных солей зависит от магнитного поля. Если магнит отсутствует, то сопи выделяются в виде плотного осадка на внутренней поверхности чайника. В воде, подвергшейся действию магнита, сопи выпадают в виде тонкой взвеси в водной среде. Поэтому они и не образуют накипи на стенках. Еспи же чайник выкипит до конца, осадок неизбежно окажется на дне, и действие магнита сможет проявиться пишь в том, что накипь будет «легко соскабливаться». Чтобы проверить магнитный эффект, надо поставить опыт так: очистить чайник, и в течение двух- трех месяцев по мере надобности кипятить в нем воду с опущенным в него магнитом. Воду надо наливать как обычно: «свежую» запивать, а после использования остаток спивать. Через два- три месяца дпя сравнения надо такое же время пользоваться этим же чайником без магнита. Проверьте результаты, и вы убедитесь, в каких условиях накипи будет больше. Чтобы ускорить опыт, можно пользоваться двумя чайниками одновременно. 6* 43
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСВДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ЧЕТЫРЕ ДЕВЯТКИ — ЧИСТОТА ВАНАДИЯ Журнал «New Scientist» A968, № 595) сообщил, что химики Металлургической исследовательской лаборатории (США) разработали метод электролитической очистки ванадия до чистоты 99,99%. В качестве сырья использован расплавленный хлорид ванадия. Электролиз идет при 650° С в атмосфере гелия. Анодом служит сетчатый цилиндр, в который помещены брикеты из ванадия 99,5%-ной чистоты (предельная чистота ванадия, вырабатываемого в промышленном масштабе). Когда через электролит проходит электрический ток, то на вольфрамовом катоде осаждается высокочистый ванадий. Электролиз повторялся дважды. Ванадий чистотой 99,99% — мягкий, пластичный металл, легко поддающийся механической обработке. Это делает его перспективным конструкционным материалом, в том числе и для атомных реакторов. НЕ ОБЪЕДАЙТЕСЬ! Исследования показали, что многие «невинные» на первый взгляд продукты содержат в себе ядовитые вещества. Например, бананы, ананасы, сыр, помидоры, лимоны, вина содержат значительные количества токсических аминов, которые, к счастью для нас, обезвреживаются в процессе пищеварения; введенные же непосредственно в кровь, они оказывают губительное воздействие. А вот цветная капуста, брюква, турнепс содержат изотиоцианаты, которые оказывают свое действие и при попадании в желудок. Однако их содержится совсем немного: надо съесть за один присест около 9 килограммов этих овощей, чтобы получить опасную для здоровья дозу. КОСМИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ Конструкторам, проектирующие системы жизнеобеспечения кос-^ мических кораблей. приходится учитывать не только дыхание космонавтов. В герметичной кабине «дышат» и стены, оборудование, приборы. В частности, при полетах космических кораблей «Джемини» пластмассовые и каучуковые покрытия, предназначенные для защиты электронного оборудования, выделяли много летучих веществ, при конденсации которых нарушалась работа системы жизнеобеспечения. Как сообщает журнал «Chemical and Engineering News» A968, № 16) разработаны новые защитные покрытия на основе эласто- мерной силиконовой смолы, которые содержат менее 0,1% летучих компонентов. Во время испытаний в условиях, близких к космическим, образцы этих материалов за сутки теряли в весе в пять раз меньше, чем допускают нормы. ПОЛИРОВКА ЛЬДОМ Изделия из пластмасс трудно полировать. Пластмассы, как правило, слишком мягки, и при полировке на их поверхности остаются микроцарапины. Для оптической обработки поверхности пластмасс советские инженеры предложили оригинальный способ — полировку льдом (журнал «Пластические массы», 1968, № 6). «Ледяной инструмент»— это замороженные водные суспензии шлифовальных или полировальных порошков. Например, для обработки оргстекла была использована суспензия окиси хрома в водном растворе глицеринового мыла. При трении о поверхность обрабатываемой детали лед плавится, и крупные частицы абразива, которые могут оставить царапины, тонут в толще льда. С помощью ледяного бруска такого состава, охлажденного до температуры — 30DC, удалось отполировать поверхность оргстекла до чистоты 14 класса. Настоящее зеркало! 44 ПОЛИМЕРНЫЙ КЛЕЙ ДЛЯ РАН Не исключено, что «игла хирурга» вскоре станет такой же устарелой метафорой, как и «перо писателя». Как сообщает журнал «New Scientist» A968, № 613), создано новое клеящее вещество, которое в жидком виде наносится на сдвинутые края раны, быстро полиме- ризуется и образует гибкую, прочную пленку, скрепляющую ткани не хуже традиционного шва. Исходные мономеры представляют собой н-алкил- а-циан- акрилаты с различными разветвленными алкильными группами. Предполагается, что эти мономеры полимеризуются при участии присутствующих в тканях групп NH2. вообще говоря, таких клеев существует уже немало. Но в данном случае тут есть и нечто новое. Дело в том, что образующийся полимер, по-видимому, соединяется с самой тканью химическими связями, благодаря чему возникают гораздо большие силы сцепления. Свойства нового вещества зависят от размеров алкильных групп: чем они больше, тем меньшее возникает воспаление и тем быстрее мономер распределяется по поверхности; зато мономеры с меньшими алкильными группами легче удаляются с кожи. Это позволяет хирургу в каждом случае выбрать мономер с нужными свойствами. СПЕКТР КУРИНОГО ЯЙЦА Когда сказочная курочка Ряба снесла не простое, а золотое яичко, это событие было сразу же замечено ее хозяевами. Если же такое случится на птицефабрике, золотое яйцо легко может затеряться среди сотен тысяч обычных. Метод визуальной овоскопии
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСВДГНОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ (от латинского ovo — яйцо), который применяют для сортировки яиц, малопроизводителен, недостаточно надежен, и, что самое важное, не может быть автоматизирован. Дело в том, что визуальная овоскопия есть не что иное, как осмотр каждого яйца на свет. Недавно специалисты Всесоюзного научно-исследовательского института птицеперерабатывающей промышленности нашли критерий оценки яйца, позволяющий автоматизировать сортировку. Таким критерием служит спектр света, прошедшего через яйцо: и скорлупа, и белок, и желток неодинаково поглощают световые волны разной длины. Свет от лампы, пройдя через яйцо и диафрагму, фокусируется системой линз в специальном оптическом приборе — монохрома- торе, который разлагает его в спектр. С помощью фотоумножителя и самописца этот спектр записывается на бумажной ленте. Форма полученной кривой зависит от размеров яйца, толщины и цвета скорлупы, расположения белка и желтка. На спектрах яиц с внутренними дефектами (например, с кровяными пятнами) заметны характерные пики. И форму кривой, и эти пики, видимо, смогут «узнавать» автоматы, которые еще предстоит создать. ЖЕЛЕЗО В БРОНЗОВОМ ВЕКЕ Недавно археологи сделали неожиданное открытие: древнее население Хакассии познакомилось с железом на заре бронзового века. Ученые Красноярской археологической экспедиции обнаружили в раскопках на берегах Енисея много железных вещей: серьги, браслеты, оружие. Спектральный анализ металла показал, что его состав близок к метеоритному. В погребениях, относящихся к более поздним эпохам, железные изделия пока не обнаружены. ЧЕМ ПАХНЕТ ХЛЕБ! Все знают неповторимый запах свежего, только что из печи, хлеба. Но чем именно пахнет свеже- выпеченный хлеб? Недавно ученые получили возможность ответить на этот вопрос. Из свежего хлеба выделено вещество — 1, 4, 5,6-тетрагидро - 2 - ацетопиридин, которому хлеб и обязан своим ароматом. Это вещество не очень стойко и на воздухе претерпевает различные химические изменения, теряя при этом свой запах — точно так же, как вскоре перестает пахнуть вынутый из печи хлеб. Если обработать этим веществом (в концентрации шесть частей на миллион) хлеб даже недельной давности, то он снова приобретает запах свежего. Правда, на вкус он от этого лучше не становится... ЕЩЕ ДВА СВЕРХПРОВОДНИКА До сих пор считалось, что бериллий не может быть сверхпроводником: у него в процессе прохождения электрического тока участвует слишком малое число электронов. Однако недавно точные эксперименты опровергли это мнение. Оказалось, что бериллий в чистой кристаллической форме при температуре 0,026°К все же приобретает свойство сверхпроводимости. А спустя еще несколько месяцев к лику сверхпроводников был причислен и фосфор. Он приобретает это свойство при 4,7°К и при давлении более 100 килобар. Эти открытия служат подтверждением гипотез, гласящих, что сверхпроводимость при определенных условиях является нормой для значительно большего числа веществ, чем считалось до последнего времени. Не исключено, что это свойство может быть обнаружено также у щелочноземельных металлов, мышьяка, серы, йода. ВИРУС — ЭТО НЕ ТАК ПРОСТО До недавних пор считалось твердо установленным, что вирус — это не что иное, как молекула нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), заключенная в белковую оболочку. Когда вирус попадает в клетку, информация, содержащаяся в его нуклеиновой кислоте, передается синтезирующему аппарату клетки, который и начинает вырабатывать вместо нужных клетке веществ материал для новых вирусных частиц. Однако в такой схеме оставалась неясной одна деталь. Если вирус содержит ДНК, то содержащаяся в ней информация должна быть перекодирована — должна образоваться соответствующая информационная РНК (этот процесс называется транскрипцией). Но известно, что для этого необходим фермент — РНК-полимераза: без него транскрипция не происходит. Откуда же берет вирус этот фермент? По сообщению журнала «New Scientist» A968, № 583), последние исследования американских ученых В. Муньона, Э. Пао- летти и Дж. Грейса показали, что частицы одного из инфекционных вирусов, подвергнутые самой тщательной очистке, проявляют РНК-полимеразную активность. Правда, это происходит не сразу, а лишь через 8—12 минут после инфекции — вероятно, фермент содержится в вирусной частице в неактивной форме и активизируется лишь в результате каких-то изменений вируса. Аналогичные данные были получены и другой группой ученых в Лондоне — они работали с аденовирусом, который также содержит ДНК. Если эти результате! подтвердятся, то наши представления о крайне простом устройстве вирусных частиц придется пересмотреть... 45 v
ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ КНИГИ В ближайшее время выходят в издательстве «X и м и я»: Б. И. АНДРАШНИКОВ. Автоматизация процессов приготовления резиновых смесей. 1 р. 26 к. A. И. ГРИГОРЬЕВ. Твердые ракетные топлива. 47 к. B. В. СИНИЦЫН. Подбор и применение пластичных смазок. 1 р. 47 к. B. П. ТХОРЖЕВСКИЙ. Автоматический анализ химического состава 1 газов. 1 р. 26 к. C. А. ФАРАМАЗОВ. Эксплуатация оборудования нефтеперерабатывающих заводов. 1 р. 15 к. < ш 00 О U Научное совещание по проблеме «Поверхностноактивные вещества в смазочных материалах». Февраль — март. Москва. (Научный совет по физико-химической механике, поверхностным явлениям и поверхностноактивным веществам АН СССР) 4-е всесоюзное совещание по термографии. Февраль. Москва. (Институт общей и неорганической химии АН СССР) ос < < Президиум Академии наук СССР постановил: Назначить кандидата химических наук Ю. Н. БРЕУСОВА ученым секретарем Института молекулярной биологии АН СССР. Назначить кандидата химических наук Р. А. СОКОЛИК ученым секретарем Института элементоорга- нических соединений АН СССР. Утвердить академика Н. М. ЭМАНУЭЛЯ членом Президиума Башкирского филиала АН СССР. Согласиться с предложением Академии наук Эстонской ССР об избрании члена-корреспондента АН ЭССР О. Г. КИРРЕТА директором Института химии. ^ и? X ш ID О О U В Новосибирске на базе Отдела почвоведения Биологического института Сибирского отделения АН СССР организован Институт почвоведения и агрохимии. Президиум АН СССР утвердил следующие основные направления научных исследований нового института: проведение научных исследований по изучению и оценке земельного фонда Сибири и Дальнего Востока; исследования генезиса и биологических процессов в почвах; разработка научных основ повышения плодородия почв и рационального применения удобрений и мелиорации земель. Совет Министров СССР постановлением «О развитии научных исследований в г. Томске» принял предложение Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике, Совета Министров РСФСР, Академии наук СССР, Сибирского отделения АН СССР, Томского обкома КПСС и Томского облисполкома об организации в Томске в 1969—1970 гг. Института химии нефти и Института оптики атмосферы. Совет Министров РСФСР присвоил Институту теоретической физики АН СССР имя академика Льва Давидовича ЛАНДАУ* ос Центральный научно-исследовательский институт технико-экономических исследований нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ) выпускает информационные материалы по следующим разделам: переработка нефти; нефтехимия; переработка сланцев; поверхностноактивные вещества; производство синтетических каучуков; производство шин; резинотехнические и асбестотехнические изделия; транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья; эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования; автоматизация и контрольно-измерительные приборы; проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий; экономика, организация и управление производством; промышленная и санитарная очистка газов. Проспекты информационных изданий институт высылает бесплатно по первому требованию. Обращаться следует в Отдел распространения научно-технической информации ЦНИИТЭНЕФТЕХИМа по адресу: Москва Б-140, Краснопрудная ул., 31. Телефон: 261-73-99. К СВЕДЕНИЮ ОРГАНИЗАЦИЙ! Если вы хотите, чтобы информация о проводимых вами мероприятиях своевременно публиковалась в «Химии и жизни», присылайте ее в редакцию заранее — не позднее, чем за три месяца до намеченного мероприятия. Редакция 46
КОНКУРС 1969 ГОДА Приглашаем читателей принять участие в нашем Конкурсе 1969 года «Если бы я был редактором журнала «Химия и жизнь», предложенном десятиклассницей Мейлуте НИСТЕЛИТЕ из города Шауляя Каждый участник конкурса должен составить макет номера журнала «Химия и жизнь» из опубликованных в нем в 1968 году статей, корреспонденции и заметок, которые он считает лучшими* Следует помнить, что у каждого номера журнала есть иллюстрированная обложка из четырех страниц; участник конкурса должен выбрать четыре лучшие страницы обложек 1968-го года. Текст статей и заметок, рисунки и фотографии, которые печатаются в журнале, должны занимать в составляемом номере 96 страниц — столько, сколько содержится в каждом номере «Химии и жизни». Одну из страниц журнала следует отвести для оглавления. При составлении номера желательно не забывать, что его читают люди разного возраста и разных интересов. Чтобы читатель мог легче найти материал на интересующую его тему, статьи и иллюстрации желательно группировать по рубрикам. Можно использовать традиционные рубрики журнала, а можно придумать новые. КАК ДЕЛАТЬ МАКЕТ ЖУРНАЛА Самый простой способ — использовать макет, напечатанный на следующих двух полосах этого номера. В нем каждый квадратик соответствует странице журнала. Макет нужно вынуть из номера и заполнить, указав в каждом квадратике-странице шифры помещаемых вами статей и заметок. Для того чтобы составить эти шифры, нужно воспользоваться указателем статей, опубликованных в журнале «Химия и жизнь» в 1968 году. Он напечатан в № 12 журнала за 1968 год. КАК ШИФРОВАТЬ СТАТЬИ Итак, вы раскрываете 12-й номер «Химии и жизни» за 1968 год. На страницах 91—96 напечатан указатель статей, опубликованных в журнале в течение года. В этом указателе все рубрики журнала обозначены римскими цифрами, а каждая статья имеет порядковый номер, обозначенный арабскими цифрами. Из этих цифр и составляется шифр статьи. Например, фантастический рассказ «Облы» в указателе занесен под № 2 в рубрику, обозначенную числом «XVIII», следовательно, его шифр—«XVIII — 2». Точно так же статью Л. Пономарева «Атомы, лучи кванты», публиковавшуюся с продолжением, по этому же принципу следует обозначать шифром «IV—8 », «IV—9 », «IV—10», «IV—11» и т. д. Обложки (Об) и вклейки (Вк) шифруются номером журнала, из которого они взяты. Например: «Об—8—3» (третья страница обложки восьмого номера журнала), «Вк—1—2» (вторая страница цветной вклейки первого номера журнала). Помните, никакое творчестро не возбраняется! Редакция будет рада получить не только заполненные таблицы, но и познакомиться с макетами, которые участники конкурса изготовят в натуральную величину журнала, а также с любыми мнениями, пожеланиями, предложениями. Кто победит? Читатель, составивший самый интересный по содержанию и оформлению макет номера. Трем победителям конкурса будут присуждены ТРИ ПРИЗА — ТВОРЧЕСКИЕ КОМАНДИРОВКИ ЗА СЧЕТ ЖУРНАЛА. Все материалы на конкурс надо выслать в редакцию не позднее 30 АПРЕЛЯ 1969 г. Результаты конкурса будут опубликованы в № 9 «Химии и жизни» за 1969 год. Редакция 47
обложка И ; 4J обложка \2 з] внлейна [j [ 1 2j 1 2 7 8 13 14 19 20 25 26 I 31 32 37 38 [43 44 3 4 9 10 15 16 21 22 27 28 33 34 39 40 45 1|~ТШ1 46 5 6 j 11 12 1 17 18 j 23 24 | 29 30 j 35 36 1 41 42 | 47 48j
49 50 1 55 56 1 61 62 1 67 68 73 74 79 80 85 86 [_91 J 92_ 51 52 57 58 63 64 69 70 75 76 81 82 87 88 93 94 53 54 J 59 60 J 65 66 J 71 72 | 77 78 J 83 84 J 89 1 90 [_95 1 96J
Место склейки Место для марки МОСКВА, В-333 ЛЕНИНСКИЙ ПРОСПЕКТ, ДОМ 61 Редакция журнала «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ» На конкурс 1969 года Отправитель: фамилия, имя, отчество профессия адрес Место сгиба Страницы макета нужно аккуратно вынуть из номера журнала. Заполненный макет сложить и отправить в редакцию. Место склейки
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ ■ что это за жучки? Эти далеко не безобидные насекомые не первый год беспокоят многих горожан. Почему они заводятся в муке и крупах? Что это за жучки? Как с ними бороться? Эти вопросы интересуют многих читателей. Отвечает доцент Московского института народного хозяйства имени И. В. Плеханова И. П. САЛУН. «Имя» жука, о котором спрашивают в своих письмах многие читатели, — хрущак малый черный. Нельзя сказать, чтобы этот вредитель был недостаточно известен и изучен. Тем не менее, бороться с ним нелегко. Хрущак проходит четыре стадии развития. Самка откладывает яйца на поверхности продукта. Размер яиц 0,3—0,7 мм в длину, поэтому обнаружить их в продукте при обычном осмотре чрезвычайно трудно. Из яиц образуются личинки размером от 3 до 7 мм, они очень прожорливы, а в период развития несколько раз линяют, загрязняя продукт сброшенными оболочками. Личинки хрущака — продолговатые, светло- желтые — внешне похожи на червей. Проходят две-три неДели, и личинки превращаются в куколок примерно такого же размера. Казалось бы, на этой стадии развития хрущак абсолютно безвреден. Это так, но бороться с хрущаком- куколкой труднее, чем с жуками и личинками. К действию отравляющих веществ они наиболее устойчивы. Как и личинки, куколки линяют и затем превращаются в жука. В благоприятных условиях цикл развития одного поколения хрущака заканчивается за месяц. Жук очень плодовит, за раз каждая самка откладывает до 450 яиц. Установлено, что за три месяца потомство от одной пары может достигнуть величин, близких к миллиону. Какие же условия оказывают влияние на скорость размножения вредителей? Важнейшие из них — влажность и температура продуктов и окружающего воздуха. Тело насекомых содержит 48— 67% воды, а личинок — 63— 70%, поэтому они могут существовать и размножаться только при достаточной влажности. Летом и зимой относительная влажность воздуха в жилых помещениях колеблется от 40 до 65%, весной и осенью — выше. Влажность муки и крупы в зависимости от условий хранения меняется в определенных пределах. Например, при относительной влажности воздуха 65% влажность крупы и муки будет 12—13,5%' Опыты, проводившиеся с зерном, которое искусственно заражали хрущаком, показали, что при влажности зерна 12% жук не погибает, при 9% — погибает только треть жуков, а при В% влажности за три месяца жуки вымирают полностью, Температура тела насекомых и их активность зависят от температуры окружающей среды. Для хрущака малого черного наиболее благоприятна температура 18— 32°С. Выходит, что создать в жилом помещении плохие условия для этого жучка — затруднительно. При пониженной температуре A2—14°С) задерживается размножение вредителей, особенно удлиняется срок выхода личинок из яиц. При 10—11°С откладка яиц прекращается, и задерживается развитие всех стадий. При 0°С происходит постепенное окоченение: жуки выживают 10 суток, личинки — 12. При минус 5—10СС продолжительность жизни хрущака и личинок от 1 до 5 суток, при —15°С хрущак погибает за'2—5 часов. (Не выдерживает хрущак и температур выше 60°С.) Резкое охлаждение действует сильнее, чем медленное. Таким образом, пониженные температуры — эффективная мера борьбы с хрущаком, и зима — самое подходящее время для расправы с этим в редителем. Следует помнить, что рацион хрущака весьма разнообразен. Он питается мукой, крупой, макаронными изделиями, сухарями, хрустящими хлебцами, печеньем, сухими овощами и фруктами, ядрами орехов. Вредители скапливаются в верхних слоях продукта — из-за недостатка кислорода в остальной массе, размещаются в теплых местах и выползают на свет в том случае, если свет служит источником тепла. Особенно хорошо жуки и личинки сохраняются в остатках, например, мучной пыли. Поэтому борьбу с «черными вонючими жучками и червячками» (это определение взято из одного письма в редакцию) нужно начинать с тщательной очистки помещения и шкафа, где хранятся мука и крупа. Учтите, что нередко вредители заползают в щели между досками, под плинтусы. Следует вынести на холод все пищевые продукты, а шкаф и другие места, где могут быть жуки, опрыскать дихлофосом, а затем вымыть водой с хлорной известью или содой. Если при осмотре муки или крупы в ней обнаружены вредители, то такой продукт надо уничтожить или отдать на корм птице. Для профилактики незара- женную крупу стоит прогреть при температуре 60—70°С, затем охладить и засыпать в железные коробки или стеклянные банки, закрыв плотно крышками. Тепловую обработку можно заменить выдерживанием на холоде. Но и в том и в другом случае помните, что длительный прогрев муки, так же как и длительное охлаждение до отрицательных температур, может ухудшить ее хлебопекарные свойства. Вопреки распространенному мнению, вещества с сильным запахом (гвоздика, перец, чеснок) хрущаку не вредят. Принимаясь за чистку, помните: под особый контроль следует взять коробочки и брикеты с мукой для кексов, манную крупу и геркулес — они пользуются особой «любовью» вредителей. 61
ЧТО МЫ ПЬЕМ ЧГО МЫ ПЬЕМ ЧТО МЫ ПЬЕМ ЧТО МЫ ПЬЕМ ЧТО МЫ ПЬЕМ ГРУЗИНСКИЕ ВИНОГРАДНЫЕ ВИНА Заслуженный винодел Грузинской ССР К. И. МГАЛОБЛИШВИЛИ
Там напитков разноцветных Щедро нежилась пучина. Вина искрились соцветно Бирюзовым, алым чашам... Эти слова принадлежат великому Руставели; они сказаны о винах Грузии, которые недаром называют солнцем в бокале. Глядишь на золотистое «Цинандали», и кажется, оно излучает свет, ту энергию, которую, созревая, впитали виноградные гроздья... И эту энергию, эту солнечную силу наши вина передают тем, кто пьет их умело и достойно. ПИТЬ ИЛИ НЕ ПИТЬ? Есть два подхода к вину. Есть пьянство, которое нужно и должно отвергнуть, и есть здоровое радостное ощущение от прекрасного напитка, полученного из винограда. Все человеческие радости — рождения и свадьбы, победы в труде и встречи друзей — освящены у нас бокалом искристого вина. Еще Плиний — мудрый древний римлянин говорил, что нет ничего лучше хорошего вина, но в то же время нет ничего опаснее чрезмерного его потребления... Заметьте, Плиний говорил о хорошем вине, а не о водке, чаче, крепленых суррогатах и прочих напитках, не дающих ничего, кроме вреда для здоровья, дурмана и головной боли... Возможно, мое следующее утверждение кому-то покажется крамольным, но я убежден, что самые действенные средства в борьбе с пьянством — не запреты и не сухой закон, а воспитание культуры пития и — натуральные виноградные вина. Долголетие и крепкое здоровье наших предков, которые систематически, но умеренно пили виноградное вино, дают основание говорить о целебных и диетических свойствах вина. И это не противоречит данным биологической науки. По мнению Луи Пастера, «вино по праву может называться самым гигиеническим из всех напитков». Иван Петрович Павлов считал виноградное вино лучшим катализатором пищеварения. В опытах доказано положительное влияние виноградных вин не только на процессы пищеварения, но и на нервную систему. Другие ученые установили, что виноградные вина положительно влияют на содержание гемоглобина в крови. 10—12 процентов алкоголя, содержащиеся в натуральных виноградных винах, не вредят здоровому человеку, умеренно потребляющему вино. Тем более, что в этих винах есть вещества, ослабляющие вредное действие алкоголя. Последнее экспериментально доказано в опытах академика АН ГрузССР И. Кутателадзе. В винах нашей республики обнаружены витамины, ферменты, микроэлементы, многие физиологически активные соединения. В частности, академик АН ГрузССР С. Дурмишидзе обнаружил в кахетинском вине витамин Р — одно из самых эффективных средств для лечения атеросклероза. Установлено, что кахетинские вина не только расширяют сосуды, но и уменьшают количество холестерина в крови... Вот почему мы говорим: грузинские вина (как и многие вина, вырабатываемые в других республиках) могут не только украшать стол во время обеда или ужина, они должны найти свое место (и находят уже!) на прикроватных столиках в больницах, на диетических столах санаториев и домов отдыха. Богатый ассортимент грузинских вин дает нашим врачам возможность широкого выбора. Очень жаль, что нет до сих пор общих правил, дифференцирующих вина по их диетическим и целебным качествам. Известны частности — положительное действие натуральных полусладких вин («Киндзмараули», «Ахашени», «Хванчкара») при малокровии, натуральных кахетинских («Тибаани», «Карданахи Каху- ри») — при атеросклерозе, но единая система дифференциации вин по их лечебным свойствам пока не создана. Эту задачу еще предстоит решать, и решать совместно — физиологам, врачам, химикам, виноделам. «БУКЕТ ГРУЗИИ» Виноделие в нашей республике существует с древнейших времен. В «Одиссее» упоминаются «душистые вина Колхиды, златым виноградом богатой»; им отдавали должное историки Древнего Рима, византийские летописцы. В XVIII веке французский путешественник Шарден (пришелец из страны классического виноделия!) писал: «Нет другой страны, где пьют такое прекрасное вино, как в Грузии». Традиции, конечно, помогают. Но традиции и обязывают. Веками совершенствовалась и дифференцировалась техноло- 53
гия грузинских вин, и то, что сегодня винодельческая промышленность нашей республики выпускает около пятидесяти марок различных вин, — это результат своего рода естественного отбора. Сырье для этой отрасли промышленности — виноград. Практически — только виноград. Даже дети на севере знают, что виноград бывает разный. А виноделам известно, что качество будущего вина зависит не только от сорта винограда, но даже и от того, на каком склоне—северном или южном выросла лоза, от того, сколько пасмурных дней было в это лето. Приезжал ко мне как-то гость из Москвы, знаток и любитель наших вин, осо- закладывают на длительное хранение — от выдержки они не улучшаются. (А спрос на эти вина такой, что к сбору нового урожая даже в Тбилиси не то что «Усахелаури» или «Чхавери» — обычной «Тетры» не найдешь.) Разнообразие продукции, разнообразие вкусовых оттенков и запахов — отличительные черты грузинского виноделия. Конечно, в этом нам помогает природа. Вина восточной Грузии содержат сравнительно много дубильных и красящих веществ и оттого отличаются, как правило, экстрактивностью и густой окраской. В винах западной Грузии больше легкости, тонкости, свежести. А создается эта вкусо- бенно натуральных полусладких. Он пробовал все вина этого типа, кроме одного — грузинского вина № 21 «Усахелаури». Очень много, — говорил он, — слышал я об этом вине, о его исключительной нежности и тонкости, о бархатистости и необычных земляничных тонах во вкусе, а вот попробовать ни разу не удавалось. Надеюсь грузинские виноделы сумеют восполнить этот пробел в моем винном «образовании». Я был бы рад удовлетворить желание гостя, но не мог. Потому что «Усахелаури» — действительно отличное вино — изготовляют только из одноименного сорта винограда, а возделывают этот сорт лишь в одном месте. Если хотите, могу дать точный адрес: микрорайон села Зуби- Окуреши в западной Грузии. В тот год виноград сорта «усахелаури» не уродился, и не было на земле человека, который мог бы исполнить желание моего гостя, тем более, что полусладкие вина — всегда молодые вина. Их возраст — полгода. Их не вая гамма вина сочетанием вкусов и привкусов нескончаемого многообразия веществ, содержащихся в винограде или образовавшихся в процессе изготовления и созревания вина. К примеру, в литре классического белого кахетинского вина содержится 1,8 г винной кислоты, всего 0,2 г сахара, но зато 2,71 г танина. И много других веществ — перечислять их все вряд ли есть необходимость. Лучше упомянуть о некоторых необычных или неожиданных физико- химических свойствах виноградных вин. Виноградные вина, как правило, чуть легче воды, их удельный вес — 0,94—0,997. Между тем, натуральные вина, особенно красные, обычно кажутся более тяжелыми, густыми, весомыми. Люди, далекие от виноделия, проявляющие к вину исключительно потребительский интерес, считают, что глицерин— неизменная составляющая ликеров, но не виноградных вин. Между тем, в литре любого натурального вина примерно 54
Подвалы Цинандали. Слева - винзавод в Гурджаани шесть (реже семь) граммов глицерина, и от того, какие цифры идут после запятой, стоящей за этой шестеркой, зависит, насколько вино бархатисто. Важно, что глицерин в вино не добавляют, он образуется естественным путем, в ходе биохимических реакций. Как, впрочем, и все другие вещества. Но самое удивительное, наверное, то, что на долю экстракта — соцветия всевозможных органических соединений, создающих «букет», приходится всего от 1,5 до 3% веса вина. Это и есть то, что отличает вино от слабого раствора спирта... Состав экстракта настолько сложен, что его не всегда удается полностью расшифровать. А ведь кроме экстракта есть и другие составляющие. В натуральном вине обнаружены многие органические кислоты, аминокислоты, ферменты, витамины Bi, В2, С (а в кахетинских винах и Р), минеральные соли, дубильные вещества, разнообразные эфиры и другие летучие. Их соотношением в значительной мере определяется многообразие грузинских вин. Другая причина этого многообразия — разница в свойствах винограда, используемого грузинскими виноделами. «На холмах Грузии» и в долинах кавказских рек выращиваются и всемирно известные, повсеместно распространенные сорта — «Каберне», «Ркацители», «Саперави», «Алиготе», и редкие, сугубо грузинские — «Чхавери», «Цоликаури», «Мцване», «Тав- квери», «Оджалеши»... Наконец, третья причина разнообразия грузинских вин — «сосуществование» трех технологий: европейской, кахетинской и имеретинской. «ЦИНАНДАЛИ» — ВИНО ЕВРОПЕЙСКОЕ И не только «Цинандали». По традиционной европейской технологии делаются и такие известные грузинские вина, как «Гурджаани», «Цоликаури», «Напареули*, «Телиани», «Мукузани». 55
Цех выдержки кахетинских вин на Гурджаанском вин- заводе О европейской технологии виноградного вина «Химия и жизнь» уже рассказывала своим читателям A965, № 2, статья М. А. Эмерина «Я бы назвал это химической симфонией»). Поэтому я буду краток. Созревший виноград сортируют, пропускают через гребнеотделитель и давят. Сок и сусло, идущие на приготовление белых вин, отделяют от мезги (то есть шкурки и косточек винограда) и помещают в большие бродильные чаны, сделанные из дерева или цемента. Сюда же вводят чистую культуру винных дрожжей. Брожение происходит в течение нескольких недель, при температуре 25—28°С. Главный процесс — ферментативное разложение сахара на спирт и углекислый газ: СбН1206 -+ 2С2Н5ОН + 2С02. Попутно образуются и другие органические соединения, в частности ацетальдегид, янтарная кислота, глицерин, пахучие эфиры. Брожение прекращают после того, как содержание сахара в будущем вине достигнет величины 0,2%. Когда брожение закончено (обычно это бывает в ноябре — декабре), будущее вино осветляют, добавляя к нему бентонитовую глину, желатин или рыбий клей, и закладывают на выдержку. Выдержка происходит в дубовых бочках, которые помещают в специальные подвалы. Температура выдержки 10—12°С. Время выдержки вин типа «Цинандали» — обычно 3 года. В процессе выдержки перебродивший виноградный сок становится действительно вином, приобретает вкусовые, тонизирующие, целебные качества, а также и аромат. Во время выдержки идут процессы окисления, восстановления и этерификации компонентов вина. 50
Последняя стадия — розлив — операция чисто механическая. Технология производства красных вин отличается тем, что в процессе брожения участвуют не только сок, сусло и дрожжи, но и дробленая мезга. ВИНО ПО-КАХЕТИНСКИ «Кахетинское и карабахское стоят некоторых бургонских. Вина держат в маренах, огромных кувшинах, зарытых в землю. Их открывают с торжественными обрядами». Эти пушкинские слова (из «Путешествия в Арзрум») подчеркивают одну из особенностей приготовления вин кахетинского типа. Но главное, наверное, не в этом. Настоящие кахетинские вина (лучшие из них — марочное «Тибаани» и сравнительно новое «Карданахи Кахури») делаются так. Виноград сортируют, помещают в дробилку и дробят вместе с гребнями. Смесь, образовавшуюся при дроблении, заливают в зарытые в землю кувшины емкостью до трех с половиной тысяч литров. Сюда же вносят чистую культуру дрожжей. Процессы брожения происходят при естественной температуре почвы. Взвешенные в сусле твердые частицы гребня, кожицы и косточек передают будущему вину содержащиеся в них красящие и дубильные вещества. (Не случайно у «Карданахи Кахури» цвет крепкого чая.) Чтобы кахетинское стало еще ароматнее, чтобы его букет еще более обогатился, такое вино настаивают на мезге в течение трех-пяти месяцев и более после окончания брожения. Затем — осветление (или самоосветление), и поделив настой на три фракции, его переливают в бочки. Год выдержки в бочках, и кахетинское готово. Доказано, что по физиологической актив- 'ности вина этого типа превосходят вина, изготовленные по европейской технологии. ТРЕТИЙ СПОСОБ — ИМЕРЕТИНСКИЙ Имеретия — область западной Грузии вокруг Кутаиси. В XVI—XVIII веках существовало самостоятельное имеретинское царство. В этих краях издавна сложился свой способ производства натуральных вин — способ, в котором есть черты как европейской, так и кахетинской технологий и, кроме того, свои собственные черты. Виноград, предназначенный для вин, готовящихся этим способом, дробят и отделяют от мезги. Сусло на время брожения помещают в глиняные кувшины, туда же добавляют мезгу, но в меньших количествах, чем при производстве кахетинских вин. Почти все имеретинские вина — ку- пажные. Это значит, что они готовятся из винограда разных сортов. Купаж — смешение виноматериалов разного происхождения, а иногда и разного возраста. На опыте доказано, что отличное имеретинское вино получается при смешении вино- материалов, приготовленных из сортов Цоликаури E частей) и Крахуна A часть). Смешение происходит уже после того, как брожение закончится. В производстве имеретинского вина есть еще три важных стадии — стадии переливания. В конце ноября — начале декабря будущее вино переливают из кувшинов в бочки. В феврале вино отделяют от мезги и купажируют. После того, как в купажированном вине установится равновесие (оно наступает через 10—15 дней), его обрабатывают бентонитоЕой глиной или желтой кровяной солью K4[Fe(CNN] — для осаждения белковых веществ и избытка железа. После этой операции вино фильтруют и оставляют в бочках до конца лета. В августе — сентябре его еще раз переливают, отделяя от осадка. В ноябре — последняя переливка. Выдерживают имеретинское вино, как правило, два года. Самое известное из вин этого типа -—■ белое марочное вино «Свири». НАТУРАЛЬНЫЕ ПОЛУСЛАДКИЕ «ХЕанчкара», «Чхавери», «Твиши», «Тет- ра». Эти, как, впрочем, и все другие грузинские вина этого типа, не нуждаются ни в рекомендациях, ни в рекламе. Тем не менее, мало кто знает, что и в этих винах, таких непохожих на обычные столовые, нет никаких добавок, никаких посторонних веществ, даже сахара. Грузинские полусладкие вина — результат естественного брожения сока свежего винограда. На приготовление белых вин идет только сок, красных — сок и мезга. Однако, если при изготовлении сухих вин процесс брожения идет до конца, пока не будет израсходован практически весь содержащийся в винограде сахар, то здесь 57
этот процесс в нужный момент прерывают — когда сахаристость достигает 5— 6%. (Первоначально в винограде, идущем на приготовление полусладких вин, содержание сахара 22—26% О Брожение происходит при температуре около 10°С. В ходе этого процесса вино дважды переливают — для отделения осадка. После того как брожение окончено, бочки с полусладким вином хранят в холодильных камерах при температуре —2°С, чтобы остатки дрожжей и случайно попавшие бактерии не могли возобновить брожение. А после розлива в бутылки такое вино (с той же целью) пастеризуют при 65—70°С. Полный цикл приготовления натурального полусладкого вина занимает около полугода. Кислотность вин этого типа — такая же, как столовых, — 5—7 граммов на литр. Почти все грузинские полусладкие вина удостоены золотых и серебряных медалей на международных выставках и ярмарках, хотя опыт производства этих напитков сравнительно невелик — в промышленных масштабах полусладкое вино в Грузии начали делать всего четверть Бека назад. спросом. И не они составили славу грузинского виноделия. Зато натуральные вина и коньяки Грузии только за последние несколько лет получили больше 150 золотых и серебряных медалей на международных и всесоюзных смотрах и выставках. В частности, вина «Самтреста» получили большую золотую медаль Всемирной выставки в Брюсселе. Возможно, некоторые читатели будут недовольны этой статьей. По двум причинам. Первая — дефицитность некоторых лучших наших вин (тут уж ничего не поделаешь — виноватой, как правило, бывает природа), вторая—та, что автор все время говорит только о грузинских винах,— как будто в других республиках нет хорошего вина. Есть, конечно. Но лично я думаю, что грузинские натуральные вина все-таки самые лучшие (если не в мире, то в стране). И кроме того, здесь, в конце своего рассказа о вине я хотел бы привести слова нашего замечательного винодела профессора Г. И. Беридзе. «Хорошее вино, как и человек, имеет свою родину. Аромат родных мест сохраняется в нем навсегда». Так пусть же о лучших винах других республик напишут те, кто делает эти вина. Наша республика производит и крепленые вина — десертные, ликерные, типа портвейна, кагора и мадеры, но в самой Грузии эти вина почти не пользуются НОВОСТИ 0Т0ВСЩУ НОВОСТИ 0Т0ВСВДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ 0Т0ВСВДГ НОВОЕ УДОБРЕНИЕ Журнйл «Сельское хозяйство России» A968, № 2) сообщает, что скоро колхозы и совхозы получат новое азотистое удобрение. Не- виномысский химический комбинат начал выпускать жидкое удобрение, содержащее 30—33% азота, — плав. Способ изготовления плава проще, чем производство аммиачной селитры, поэтому плав дешевле. Новое удобрение хорошо растворяется в воде; оно нелетуче, поэтому нет необходимости держать его в герметически закрытых сосудах, как аммиачную воду — его даже можно хранить в бассейнах прямо на полях. Сотрудники Армавирской опытной станции установили, что плав эффективнее, чем используемые ранее такие азотсодержащие удобрения, как аммиачная селитра и аммиачная вода. МОРОЗ НЕ СТРАШЕН Строительство идет и зимой, хотя для строительного материала холодный воздух вреден. Чтобы низкая температура не изменяла качество бетона, его приходится разогревать, но можно пойти и по другому пути. Журнал «На стройках России» A968, № 1) сообщил, что строители Москвы при температуре воздуха —25°С добавляют в бетон поташ и нитрит натрия. Дело в том, что для приготовления бетонной массы нужна вода, но уже при 0°С она превращается в лед. Температура же замерзания раствора нитрита натрия и поташа — ниже —25°С. Использование их вместо воды позволяет отказаться от трудоемкой операции подогрева бетона и раствора и одновременно не ухудшает их свойств: через 7 дней бетон набирает 16—42% требуемой прочности, а через 28 дней — 35— 82%, что вполне устраивает строителей. 58
КАТАЛОГ ГРУЗИНСКИХ ВИН К<- Г 1* ЧН'> ?otiI& ото АЛИ Силуэт виноградной грозди — символ «Самтреста», треста ви- ноградоплодовых совхозов и винодельческой промышленности Грузинской ССР. А слово «Сам- трест» — сокращенное старое название этого треста. По-грузински, «Сакартвелос сабчота меурнеобата трести» — «Трест советских хозяйств Грузии». Великолепные натуральные вина делают на заводах «Самтреста». «Цинандали», «Гурд- ГРУЗИНСКОЕ ВИНО I САЭРО ! БЕЛОЕ # *<, V*' *Г »?# № 3 Гурджаани Щ*И f С1« ' жаани», «Хванчкара»—эти названия известны далеко за пределами республики. Только за последние годы вина и коньяки «Самтреста» получили более полуторасот золотых и серебряных медалей на международных и всесоюзных выставках, ярмарках, дегустациях. И кругляки медалей стали виноградинами символической грозди. Натуральные грузинские вина очень разнообразны, одна ЛБ590 МАНАВИ СМСЛЬ *•№ I %«ДМТ)»КСТ|ГМ( П •П0»Р tMin t Oft: &UM& Г" ЖЖЮ тажштг^ш %z ТЯ5Г из причин этого разнообразия — применение трех технологий изготовления вина: европейской, кахетинской и имеретинской (подробно о них рассказано в статье К. И. Мга- лоблишвили на стр. 52). Иллюстрацией к этой статье служат и фотографии на этих страницах. Грузинские вина (точнее, этикетки грузинских вин) сгруппированы здесь по технологическому признаку. БЕЛОЕ 59
к r^^vr^-rj^T^ вР Ф*.од« sfea* елпани КРАСНОЕ ' «мкДт»*. грть чешское вино ? МУКУЗАНИ НРАСНОС На стр. 59—60 — вина, изготовленные по европейской технологии. Для этих вин характерны легкий свежий вкус с фруктовыми тонами и минимально возможная терпкость. Их крепость 10—12,5 градуса, сахаристость — не более 0,2%, титруемая кислотность — от 5,5 до 7 граммов на литр. Самое известное вино этой группы — «Цинандали» выпускается с 1892 года. «Цинандали» делают из винограда сортов ркацители и мцване, это вино выдерживают в бочках не меньше трех лет. А в коллекции «Самтреста» сохранилось «Цинандали» самых первых выпусков. Названо это вино по имени села Цинандали, расположенного в долине реки Алазань. Виноградарско- винодельческий совхоз «Цинандали» награжден орденом Ленина. В честь сел и деревень Грузии названы также и многие другие вина, приготовляемые по европейской технологии, например « Гурджаани » «Напа- реули», «Мукузани», «Телиани». Другие, в частности «Саперави», сохранили названия сортов винограда, из которых они приготовлены. во
■*»> is^w««?."# чтя twp;*~ ТИБААНИ На стр. 61 (сверху) — вина, приготовленные кахетинским способом. Букеты этих вин особенно богаты, ибо они впитали в себя вещества не только из ягод винограда, а и непосредственно из лозы. Кахетинские вина настаивают на мезге, в которую входят частицы раздробленных косточек, кожуры и, что особенно важно, самой грозди, гребней, на которых висят виноградины. Г Р Y > И И < К 0 f ВИНО » с л о t МППГССР •WilAtOA»! Установлено, что кахетинские вина обладают большей физиологической активностью, чем европейские. На опыте доказаны целебные свойства этих вин («Тибаани», «Карданахи Кахури», «Кахетинское» № 8), их применяют для профилактики и лечения атеросклероза. ГРУ4ИНС1СОГ ВИНО ? N* 7 /Jm отход! ^doo Цоа.и каури дбгтдбдко. mm t*tym?*t* w СЛМГНЕСГ Самое известное из имеретинских вин — белое марочное вино «Свири». У имеретинской технологии есть черты и европейской, и кахетинской, и плюс свои собственные. Характеристики вина «Свири»: крепость 11—12 градусов, титруемая кислотность 6—7 граммов на литр, цвет — от соломенного до янтарного, вкус — мягкий, гармоничный, чуть вяжущий. Вина «Цоликаури» и «Цицка» гото- fpyatmiKt* Mitt** nwnnj-t»' МППГССР стыд». 61
к ГРУЗИН С К**Е ВИНО №Ы ^nh&bjcrn^cno см зод УлЧ^АуАмАуАу вят европейским способом, но виноград этих сортов выращивают в Имеретии. Так что эти вина — и европейские, и имеретинские одновременно. Этикетки имеретинских и «полуимеретинских» вин — на стр. 61 внизу. На стр. 62—63 — натуральные полусладкие вина — «Хванчкара», «Тетра», «Твиши» и другие. (К этой же группе относятся и абхазские вина «Псоу» и «Лыхны».) Эти вина — всегда молодые, процесс их производства занимает всего полгода. Долголетняя выдержка не улучшает полусладкие вина. Крепость грузинских полусладких — 9—12 градусов, сахаристость 3—5%, титруемая кислотность 5—7 граммов на литр. Полусладкие натуральные вина (как, впрочем, и столовые, «сухие») делаются только из винограда — ни сахар, ни .спирт, ни другие вещества в них не добавляются. В названиях грузинских полусладких вин та же двойственность: есть названия «географические» и есть «сортовые». В Рионском ущелье расположены села Хванчкара и Твиши; Киндзмараули, Ахашени, Ах- мета — села Кахетии. Игристое полусладкое вино «Атенури» ни» хмртъюш пр 62
'**V» " ' JIXAUHttU делается из винограда, выращенного на склонах Атенского ущелья. Зато «Тетра», «Чхаве- ри», «Усахелаури» и «Оджале- ши» получили имена виноградных лоз, на которых происходила самая первая стадия образования этих чудесных вин. Полусладкие натуральные вина Грузии — это напитки не только для тех, кому столовые вина кажутся слишком кислыми. Доказана польза и эффективность этих вин при лечении малокровия и некоторых других заболеваний. Конечно, каталог грузинских виноградных вин, помещенный здесь, не полон. Тем не менее, обладатели этого номера «Химии и жизни» всегда смогут определить, к какому типу относятся напитки, украшающие их праздничный стол, и будут знать отличительные особенности каждой группы вин... Это — тоже продукция «Самтре- ста», но... совсем другая тема. оз
В газете «Вечерняя Москва» от 1-го февраля 1968 года была помещена заметка инженера Г. Абрамова «Хлориды против гололеда», в которой высказывается одобрительное отношение к обработке проезжей части улиц города хлоридами солей, что при правильной дозировке не оказывает, якобы, разрушающего действия на металлические части автомобилей и кожаную обувь пешеходов. Еще и до появления заметки тов. Абрамова обработка мостовых и тротуаров смесями песка и хлоридов, а тротуаров и просто хлоридами, широко практиковалась как дворниками, вручную, так и с помощью механизированных устройств. Мы не можем оставаться равнодушными ни к самому факту использования хлоридов, ни, тем более, к агитации их использования. Мы убеждены, что использование хлоридов приносит огромный ущерб как наземному и подземному хозяйству города, так и его населению; «экономия» при использовании хлоридов, о которой говорит в своей заметке тов. Абрамов, носит узковедомственный характер. Наши соображения следующие: 1. Ионы хлора являются сильнейшими коррозионными агентами, существенно ускоряющими процессы электрохимической коррозии, и каких-либо «правильных» дозировок здесь быть не может: любое их количество, даже малое, уже вредно. Не будучи компетентными в вопросе о влиянии на автомашины песка (каковой применять не рекомендуется, так как он отбивает защитный слой), очевидно, что песок не сможет проникнуть в узкие зазоры и щели в кузовах автомашин, куда легко проникает солевой раствор... 2. Солевые растворы с вешними водами проникают в почву, насыщенную весьма многочисленными коммуникациями. И там хлориды продолжают свою разрушительную работу. 3. Любой врач скажет: сухой, даже холодный, воздух не опасен для человека; сырой воздух, сырость — враги человека. Примерно пять месяцев в году горожане месят ногами влажную снежно-солевую массу, ходят по сырости и дышат сырым воздухом. 4. Снежно-солевая масса с тротуаров и проезжей части мостовых счищается в большинстве случаев на придорожные газоны, в результате чего почва дополнительно засоляется. А известно, что засоление почвы не способствует развитию «зеленого друга». 5. Твердые кристаллики соли после высыхания сырой обуви способствуют истиранию материала и сшивающих нитей, что сокращает срок службы обуви. 6. Нельзя не учитывать неблагоприятное влияние сырых, мокрых улиц и площадей города на его эстетический облик, да и на облик его населения: солевые потоки и разводы на обуви граждан — обычное явление. Ну, а как же все-таки быть с гололедом? Кандидат технических наук Ю. НИКОЛАЕВ, кандидат химических наук Н. КРОТОВ, Москва 64
КАК ЖЕ БЫТЬ С ГОЛОЛЕДОМ? Ю. ЗАЙЦЕВ Рисунки Е. ГОЛЬДИНА «Гололедица — наледь, наморозь, тонкий ледяной слой по мерзлой земле». (В. Даль. Толковый словарь живого великорусского языка) Определение в словаре Даля качественно верно. Количественно оно требует уточнения: гололедом называют слой льда толщиной от одного миллиметра и выше. (Более тонкий слой достаточно быстро испаряется.) Каким способом этот лед образовался— безразлично: то ли замерзла дождевая вода, то ли пешеходы и автомобили утрамбовали снег. Результат один — скользко. А значит — опасно. Увеличивается в несколько раз число аварий и несчастных случаев. На остановках автобусов и троллейбусов выстраиваются громадные очереди. Резко снижается скорость движения транспорта. И до самой весны идет война со льдом и укатанным снегом на мостовых и тротуарах. Эту войну ведут тремя способами: механическим, физическим и химическим. Уничтожать лед механическим способом просто, но невыгодно, да и не всегда разумно. Стучать ли ломом, точь-в-точь как во времена Марфы Посадницы, разъезжать ли по улице на тракторе с рифлеными металлическими катками вместо колес— это дела не меняет: твердость льда близка к твердости мостовой, и они разрушаются вместе. (Тот, кто хоть раз видел сметы на строительство дорог, относится к мостовым с почтением...) Соскребать лед? Бесполезно — почти наверняка останется слой, которого вполне хватит для аварий. Можно посыпать мостовые и тротуары песком, шлаком или мелким щебнем (это уже физический способ). Сцепление колес и подошв с поверхностью будет хорошим. Но — не надолго. Если бы аккуратно вдавливать каждый камешек в лед, чтобы его не унесло... Лишь в том случае, если посыпан подтаявший лед, и сразу после этого ударит мороз, получается прекрасная шероховатая поверхность, похожая на наждачную бумагу. Но (очередное «но»!) от такого наждака быстро изнашивается обувь — прохожих и автомобилей. Может быть, подогреть песок, чтобы он вплавился в лед? Можно. Только слишком дорого. Чтобы посыпать сто метров улицы двадцатиметровой ширины нужно примерно полторы тонны песка. Для его подогрева требуется около ста тысяч килокалорий. Если взять самое дешевое жидкое топливо — мазут, то меньше чем десятью килограммами не обойтись. Есть множество патентов (далеко не всегда реализованных) на устройства для подогрева самой дороги во время снегопадов. В некоторых странах с долгой зимой, например в Швеции и Канаде, такие устройства кое-где работают. Их помещают под дорожное покрытие и пропускают по ним пар или нагретый теплоноситель. Годовая эксплуатация одного квадратного метра обогреваемого участка шоссе обходится примерно в сто долларов. Естественно, что подогревают не всю дорогу, а лишь особо опасные ее участки. Высокая стоимость подогрева — это главная причина, по которой специалисты предпочитают другой способ борьбы с гололедом — химический. «Соли — оттаиватели дают возможность действенной борьбы с гололедом». (Из «Временных указаний по проведению зимнего обслуживания на дорогах ГДР») Для химической борьбы с гололедом применяют хлориды. Чаще всего — поварен- «5
- * ную соль и хлористый кальции, значительно реже — хлористый магний. Свойство этих солей плавить лед основано на известном явлении, которое состоит в том, что растворы замерзают при более низкой температуре, чем чистые растворители. Чем больше соли в растворе, тем ниже температура замерзания. Например, концентрированные растворы хлористого кальция остаются жидкими до —55СС. Хлориды гигроскопичны; они попадают на лед уже мокрыми, смачивают его и начинают растворять. Поваренная соль, растворяясь, поглощает тепло. Поэтому посоленный лед плавится медленнее, чем посыпанный хлористым кальцием — при его растворении тепло выделяется. Обычно используют смесь NaCl и СаС12 в соотношении 2:1. Такая смесь быстро плавит лед и в то же время действует достаточно долго. Казалось бы, все просто. Взял самой дешевой соли крупного помола, посолил тротуар или мостовую — вот и вся борьба с гололедом. Хлориды довольно дешевы (поваренную соль добывают в огромных количествах, а хлориды кальция и магния — это побочные продукты производства соли). И все равно — применение их в чистом виде невыгодно — нужно очень много соли: при температуре —5°С около ста—ста пятидесяти граммов на один килограмм льда. Не трудно представить, сколько же соли понадобится большому северному городу на зиму. Именно поэтому дороги обычно посыпают инертными материалами (песком, шлаком, мелким щебнем) с добавкой солей. Часть соли уже при смешивании растворяется, и каждую инертную частицу обволакивает тончайший слой насыщенного солевого раствора. А нерастворившие- ся крупинки соли, соприкасаясь со льдом, плавят его, образуя небольшие углубления. В эти углубления колеса и обувь заносят частички песка или шлака. Когда понижается температура или снижается концентрация раствора, они вмерзают в лед. Те частички, поверхность которых покрыта раствором, вплавляются в лед. На такой шероховатой дороге можно не бояться аварий. Эффективно? Погодите, сейчас начнутся возражения... во
«Ионы хлора, так же как и кислород, служат усилителями коррозии». (В. Томашов. Теория коррозии) В начале ноября многие автолюбители с грустью запирают гаражи или накрывают машины брезентом. Можно, в конце концов, смириться и с запуском холодного двигателя, и с заменой воды на антифриз. Но автолюбителей смущает еще одно — опасность коррозии нижней части автомобиля. По их мнению, единственная причина этого — соль. Такое мнение столь же распространено, сколь и неверно. Ионы хлора и в самом деле ускоряют коррозию черных металлов, но ненамного— примерно процентов на двадцать. А вот действие частичек абразива (песок, шлак, щебень), с большой скоростью ударяющих по металлу,— куда опаснее. От соли, точнее от ее смеси со снегом, может защитить антикоррозионное покрытие. Но частицы абразива разрушают любой защитный слой. Специалисты Академии коммунального хозяйства РСФСР подсчитали, что посыпать снег одной солью, чтобы он не утрамбовывался, а затем сразу убирать его снегоочистителями выгоднее, чем разбрасывать песок. Ведь расход песка, как уже говорилось, очень внушителен. Перевезти его стоит немалых денег, не говоря уже о побочном вреде — порче металлических частей транспорта, быстром износе шин и обуви, забивке песком водостоков. Чистые соли широко используют в зарубежных странах, беря их в таком количестве, чтобы полностью расплавить снег и лед. Только в США тратят на это до пяти миллионов тонн солей ежегодно. Пожалуй, это слишком. В Советском Союзе существует норма — 20 г соли на квадратный метр поверхности. Этого достаточно, чтобы снег не утрамбовывался, не примерзал и его легко можно было убрать. «В солончаках... наиболее растворимые соли, преимущественно хлориды, накапливаются на поверхности... На слабо засоленных почвах требуется подбор солевыносливых культур». (Сельскохозяйственная энциклопедия, т. II) Существуют правила и инструкции, по которым снег запрещено сваливать на газо- 67
ны. Но даже если этими правилами и пренебрегают, большого вреда от этого не будет. Засоления почвы не происходит. Во время таяния снега почти вся соль уносится с талой водой, не успевая проникнуть в землю (земля-то еще не оттаяла). Позднее остатки соли смываются дождями. А если соль слабо проникает в почву — значит, усиленной коррозии подземных коммуникаций города не стоит опасаться. «...Вред хлоридов для кожи заключается лишь в умеренном проявлении закона действия масс». (Химия и технология кожи, т. II) В износе обуви соль повинна меньше всего. Дело не в агрессивности «рассола», а в самой влаге: мокрую обувь приходится сушить, а это коже отнюдь не на пользу. Исследования специалистов подтверждают: кожа под действием солей, особенно СаСЬ, теряет эластичность и намокает, но обувь от этого служит не меньше... С гололедом надо бороться! Гололед — это не только неудобства во время прогулки. Это — аварии и автомобильные катастрофы. Это — ушибы и переломы. Из множества зол приходится выбирать меньшее — хлориды. А что до простуд, то ходим же мы по слякоти осенью и весной. В конце концов, существуют галоши и теплые боты... Кстати, прибавление соли к снегу совершенно не повышает влажности воздуха. Не нужно думать, что сердца специалистов безраздельно отданы хлоридам. Идут поиски иных средств — новых механических «дворников», подогревателей, химических веществ. Например, недавно был предложен препарат НКМ, главные компоненты которого — мочевина и нитрат кальция, распространенные удобрения. Но, согласитесь — лучший способ должен быть не только «сверхэффективным», но и экономически выгодным. Нельзя же в конце концов все городские средства бросать на лед... Трезво оценивая преимущества и недостатки солевой очистки, будем пока пользоваться ею. Наверное, еще не одну зиму предстоит нам ходить и ездить по соленым тротуарам и мостовым. В заключение — выдержка из ответа работника Моссовета на письмо, которым начинается наша публикация о гололеде (стр. 64) По поручению Исполкома Моссовета Техническое управление рассмотрело Ваше письмо со справедливой критикой применения хлоридов для борьбы с гололедом на проезжей части и тротуарах улиц города как в чистом виде, так и в смесях с песком. Что касается внедрения хлоридов в чистом виде, то оно вряд ли, по нашему мнению, целесообразно, и городскими организациями не применяется. В Москве для борьбы с гололедом, чтобы сократить вредное влияние солей, применяют смесь песка с добавкой 3—4% хлоридов. При этом одновременно предусматривается ряд ограничительных мер при уборке, в том числе применение хлоридов только на водонепроницаемых твердых покрытиях, запрещение складывания снега с хлоридами на газоны и другие. Следует отметить, что несмотря на отрицательные свойства, хлориды применяются при уборке снега и против гололеда в других странах, таких как Канада, Англия, США, так как являются наиболее эффективным и дешевым средством. Параллельно ведутся поиски невредных заменителей хлоридов, эффективного подогрева покрытий, новых механизмов для уборки снега. Главный инженер Технического управления Ю. МОЛЧАНОВ 08
ЛИТЕРАТУРНЫЕ СТРАНИЦЫ ЛИТЕРАТУРНЫЕ СТРАНИЦЫ ЛИТЕРАТУРНЫЕ Повесть «Двойная спираль» (ее первая часть напечатана в № 7, 8, 9, 10 эа 1968 год) рассказывает о том, как в 1951— 1853 годах автор и его английские коллеги Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс установили структуру молекулы деэоксири- бонуклеиновой кислоты (ДНК)— наследственного вещества клетки, за что в 1962 году были удостоены Нобелевской премии по медицине и физиологии. События, о которых пойдет речь в дальнейшем, начинаются с весны 1952 года. Незадолго до этого Уотсон и Крик на основе новых теоретических обобщений и рентгенографических данных, полученных в лаборатории лондонского Кингз-кол- леджа ее руководителем Уил- кинсом и Розалинд Фрэнклин (Уотсон и Крик за глаэа называли ее «Рози»), создали свою первую модель структуры ДНК. Фрэнклин, в отличие от Уилкинса, не принимала всерьез увлечения Уотсона и Крика спиралями и моделями вообще. Когда в декабре 1951 года модель Уотсона и Крика была ей продемонстрирована, она, к их огромному разочарованию, убедительно показала, что модель не соответствует экспериментальным данным. Открытие не состоялось. Вскоре директор Кавендишев- ской лаборатории сэр Лоуренс Брэгг, которого уже давно беспокоил шум) поднимаемый Криком и Уотсоном вокруг ДНК, отстранил их от работы над этой проблемой. Но одержимость идеей спиральной структуры не оставляла Уотсона и Крика. Их интерес к ДНК вдобавок подогревало соперничество с известным теоретиком Лайнусом Полин- гом, который только что потряс научный мир, доказав, что спиральная структура свойственна белкам, а теперь, как подозревали Уотсон и Крик, намеревался заняться и структурой ДНК... ДВОЙНАЯ СПИРАЛЬ Дж. Д. УОТСОН ишенныи возможности продолжать работу над моделью ДНК, я решил выждать и пока что заняться вирусом табачной мозаики (ВТМ). Основная его составная часть — нуклеиновая кислота, и зто послужило бы прекрасной маскировкой моего неугасающего интереса к ДНК. Правда, в состав ВТМ входит не ДНК, а другая разновидность нуклеиновой кислоты — рибонуклеиновая (РНК). Однако и это было к лучшему: на РНК Морис Уилкинс никак не мог претендовать. А если бы мы разгадали структуру РНК, то это могло бы стать ключом к строению ДНК. С другой стороны, считалось, что молекулярный вес ВТМ составляет около 40 миллионов, и, как казалось поначалу, понять устройство ВТМ будет неизмеримо труднее, чем строение гораздо меньших молекул миоглобина и гемоглобина, над которыми Джон Кендрью и Макс Перутц бились много лет, так и не получив никаких интересных для биолога результатов. Больше того, ВТМ уже исследовали рентгеновскими методами Дж. Д. Бернал G9
и И. Фанкухен. Это само по себе могло отпугнуть: Бернал славился своей эрудицией, и мне нечего было надеяться на то, чтобы сравниться с ним в овладении кристаллографической теорией. Я даже не понял целых кусков их классической статьи, опубликованной в самом начале войны в «Журнале общей физиологии». Это было довольно странное место для такой публикации, но Бернал тогда был поглощен оборонной работой, а Фанкухен, к тому времени вернувшийся в США, решил напечатать их данные в таком журнале, который просматривают люди, интересующиеся вирусами. После войны Фанкухен охладел к вирусам, а Бернал, хотя и занимался немного кристаллографией белков, но больше всего увлекался налаживанием хороших отношений с коммунистическими странами. Хотя теоретическая основа многих заключений Бернала и Фанкухена и была для меня туманной, но вывод был ясен: ВТМ состоит из большого числа одинаковых субъединиц. Как они расположены, Бернал и Фанкухен не знали. К тому же в 1939 году никто еще и подумать не мог, что белковая часть вируса и его РНК могут быть устроены совершенно по-разному. Теперь же белок, состоящий из множества субъединиц, было легко себе представить, но для РНК такое строение было совершенно немыслимо. Если бы она делилась на большое число субъединиц, то получились бы слишком короткие поли- БЕРНАЛ, Джон Десмонд (р. 1901) — английский физик. Его научная биография имеет немалое отношение к исследованиям, которые описывает Уотсон. Бернала справедливо называют «отцом биокристаллографии»: он в течение многих лет активно развивал рентгенсструктурные исследования объектов биологической природы. Многие его ученики прославились замечательными открытиями в области молекулярной биологии. К ним принадлежит, например, Д. Кроуфут Ходжкин — ныне лауреат Нобелевской премии, в свое время впервые получившая вместе с Берналом рентгенограммы кристаллических белков. В стенах лаборатории Бернала начинал свои исследования гемоглобина М. Перутц. Бернал — не только ученый с мировым 70 Модель частицы ВТМ, состоящей из внутренней нити РНК и белковой оболочки, образованной спирально упакованными субъединицами именем, но и прогрессивный общественный деятель. Широко известны его выступления в защиту мира, его философские труды, в том числе посвященные роли науки в социальном развитии. ФАНКУХЕН, И. — американский кристаллограф, известный своей разработкой структурных методов. Биология — не его специальность, и проведенное совместно с Берналом исследование вируса табачной мозаики — кажется, его единственная работа в этой области.
нуклеотидные цепи, неспособные уместить в себе наследственную информацию, носителем которой, по нашему с Фрэнсисом убеждению, должна была быть вирусная РНК. Самой вероятной гипотезой о структуре ВТМ было бы предположение о сердцевине из РНК, окруженной большим числом одинаковых маленьких белковых субъединиц. Биохимическое доказательство существования белковых «кирпичиков» уже существовало. Эксперименты немца Гер- харда Шрамма, впервые опубликованные в 1944 году, свидетельствовали, что частицы ВТМ в слабощелочной среде распадаются на свободную РНК и множество аналогичных, если не одинаковых, белковых молекул. Однако за пределами Германии никто не поверил Шрамму. Виновата в этом была война: мало кто мог подумать, чтобы фашистские звери в самом конце безнадежно проигранной войны могли разрешить Шрамму провести обширные эксперименты, на которых основывались его выводы. Слишком легко было предполо- v жить, что работы велись при прямой поддержке нацистов и что анализ экспериментов некорректен. Терять же время на опровержение Шрамма никто из биохимиков не захотел. И все-таки, читая статью Бернала, я вдруг поверил Шрамму: даже если он неправильно истолковал свои данные, он случайно попал в точку. Можно было предположить, что всего лишь несколько новых рентгенограмм по- ШРАММ, Герхард (р. 1910) — западногерманский биохимик, один из ведущих мировых специалистов по биохимии вирусов. Изучал химию в Мюнхенском университете, в Геттингене, затем преподавал в Тюбинге иск см университете, после чего возглавил биохимический отдел Института вирусных исследований им. Макса Планка (Тюбинген). Кроме экспериментов, описанных Уот- соном, большую известность приобрели проведенные им в 1956 совместно с Л. Гире- ром и одновременно с американским биохимиком Г. Френкель-Конратом опыты по воссозданию «живого» вируса в пробирке из взятых по отдельности белковых оболочек и нуклеиновых кислот. 71 могут узнать, как уложены белковые субъединицы, — особенно, если они расположены спиралью. В большом волнении я стащил из библиотеки статью Бернала и Фанкухена и принес ее в лабораторию, чтобы показать рентгенограмму ВТМ Фрэнсису Крику. Увидев пустые места, характерные для рентгенограмм спиральных молекул, он быстро принялся за дело и тут же предложил несколько возможных спиральных структур ВТМ. Тут я понял, что придется мне все-таки по-настоящему разобраться в спиральной теории. Конечно, если бы каждый раз ждать,, что Фрэнсис в свободную минуту мне поможет, то можно было бы и не вникать в математические расчеты. Но тогда стоило бы Фрзнсису выйти из комнаты, как у меня все останавливалось бы на мертвой точке. К счастью, даже поверхностных знаний было достаточно, чтобы увидеть, что такая рентгенограмма, как у Бернала и Фанкухена, возможна в случае спирали, витки которой отстоят друг от друга на 23 А вдоль оси. В сущности, применяемые здесь правила были очень нехитрыми, и Фрэнсис даже подумывал о том, чтобы изложить их под заглавием: «Преобразования Фурье для ротозеев». На этот раз Фрэнсиса хватило ненадолго, и несколько дней спустя он уже утверждал, что доказательства спиральности ВТМ слабоваты. Я тут же пал духом, но лишь до тех пор, пока не натолкнулся еще на один факт, окончательно убедивший меня в спиральном расположении субъединиц. Как-то после ужина я от нечего делать читал в «Трудах Фарадеевского общества» о структуре металлов. Там я нашел остроумную теорию Ф. К. Фрэнка о том, как растут кристаллы. Правильно проведенные расчеты каждый раз давали парадоксальный результат: получалось, что кристаллы не могут расти хотя бы приблизительно так, как они растут на самом деле. Фрэнк заметил, что этот парадокс снимается, если кристаллы в действительности не столь правильны, какими их считают, а содержат дислокации, в результате чего всегда образуются свободные уютные уголки, куда могут пристроиться новые молекулы. Несколько дней спустя я ехал на автобусе в Оксфорд. Внезапно мне пришло и голову, что каждую частицу ВТМ нужно представлять себе в виде крохотного кристалла, растущего, как и все прочие кри-
Электронномикроскопическая фотография частиц ВТМ. Каждая такая частица имеет размер 18 X 300 миллимикронов i г
Рентгенограмма ВТМ сталлы, благодаря существованию таких уютных уголков. А еще важнее было то, что проще всего эти уютные уголки возникали при спиральной укладке субъединиц. Идея была настолько простой, что я решил: она не может не быть правильной! Каждая винтовая лестница, попадавшаяся мне на глаза в Оксфорде, укрепляла мою уверенность в том, что и другие биологические структуры должны иметь спиральную симметрию. Больше недели я разглядывал электронные микрофотографии мышечных и коллагеновых волокон в поисках признаков спирального строения. Но Фрэнсис оставался почти равнодушным, и я знал, что убеждать его, не имея достоверных фактов, бесполезно. Меня выручил Хью Хаксли, который предложил научить меня пользоваться рентгеновской аппаратурой для получения рентгенограмм ВТМ. Чтобы стала видна спираль, нужно было наклонять ориентированный препарат ВТМ под разными углами к рентгеновским лучам. Фанкухен этого не делал, потому что до войны никто не принимал спирали всерьез. Мои первые рентгенограммы, как и следовало ожидать, были куда хуже, чем уже опубликованные. Понадобилось больше месяца, чтобы они начали у меня получаться хотя бы мало-мальски прилично. И все-таки им было еще далеко до такого качества, при котором можно было надеяться обнаружить спираль. 73 мае в Лондон, на конференцию по структуре белков, созванную Королевским обществом, должен был приехать Лайнус Полинг. Никто не знал, в каком направлении он собирается нанести свой очередной удар. Особенно боялись мы: что, если он захочет посетить Кингз- колледж? Однако нагрянуть в Лондон Лайнусу не дали. Его поездка неожиданно закончилась в аэропорту Айдлуайлд, где у него отобрали паспорт. Госдепартамент не желал, чтобы смутьяны вроде Полинга разъезжали по свету, говоря всякие гадости о политике отставных банкиров, сдерживающих орды красных безбожников. Стоило выпустить Полинга, и дело могло бы кончиться пресс-конференцией в Лондоне, где Лайнус выступил бы за мирное сосуществование. Положение государственного секретаря Ачесона было и без того достаточно беспокойным, чтобы еще давать повод сенатору Маккарти объявить, будто правительство позволяет радикалам, порочащим американский образ жизни, прикрываться паспортом гражданина США... Мы с Фрэнсисом были уже в Лондоне, когда слух об этом дошел до Королевского общества. Сначала этому почти никто не поверил. Но для тех немногих из нас, кто только что побывал в Оксфорде, на конференции Микробиологического общества,
посвященной размножению вирусов, это не было сюрпризом. Один из главных докладов там должен был сделать Луриа. За две недели до его предполагавшегося отъезда из США в Лондон ему тоже сообщили, что паспорта он не получит. Из-за отсутствия Луриа задача рассказать о последних экспериментах американских исследователей фага выпала на мою долю. Готовить доклад мне не пришлось: за несколько дней до конференции я получил от Эла Херши из Колд-Спринг- Харбора длинное письмо, где подводились итоги недавно совершенных опытов. В этих опытах они с Мартой Чейз установили, что центральное событие в заражении бактерии фагом — впрыскивание в нее вирусной ДНК. И что еще важнее—белка при этом попадает в бактерию очень мало. Эти опыты были новым убедительным доказательством того, что именно ДНК является первичным наследственным веществом. Тем не менее, почти никто из четырех с лишним сотен микробиологов, собравшихся на конференцию, не проявил никакого интереса, когда я читал обширные выдержки из письма Херши. Явным исключением были только Андрэ Львов, Сеймур Бензер и Гантер Стент, ненадолго приехавшие из Парижа. Они знали, что опыты Херши нетривиальны и что ДНК будет привлекать все больше и больше внимания. Однако на большинство слушателей имя Херши не произвело никакого впечатле- ХАКСЛИ, Хью Эсмор (р. 1910) — английский биофизик. Получил образование в Кембридже, в 1939—1947 работал в научно-исследовательских учреждениях английских ВВС, в 1948 перешел в биологическую группу М. Перутца при Кавендишевской лаборатории, впоследствии преобразованную в Лабораторию молекулярной биологии. ХЕРШИ, Альфред Дэй (р. 1908) — американский генетик; с 1950 — сотрудник генетического отдела Института им. Карнеги в Колд-Спринг-Харборе (недалеко от Нью- Йорка). Проведенные Херши и его сотрудницей М. Чейз в 1952 эксперименты, о которых говорит Уотсон, убедительно показали, что, во-первых, нуклеиновые кислоты действительно являются материальной основой 74 ния. К тому же, как только выяснилось, что я американец, мои нестриженые, вопреки американскому обычаю, волосы навели слушателей на мысль, что мое суждение в научных вопросах столь же эксцентрично, как и моя прическа. На конференции в Королевском обществе не прозвучало и намека на то, чтобы кто-нибудь в Кингз-колледже после встречи с нами в начале декабря заинтересовался вопросом о ионах, которые скрепляют цепи ДНК. Нажав на Мориса Уилкин- са, я узнал, что к матрицам для формовки молекулярных моделей, которые мы им передали, так никто и не притрагивался. Но приставать с моделями к Рози и Гос- лингу еще не пришло время. Пререкания между Рози и Морисом стали еще резче, чем до их поездки в Кембридж. Теперь она уже уверяла, что ее данные опровергают спиральность ДНК. И Рози скорее была готова удавить Мориса проволочной моделью молекулярной цепи, чем построить из нее спираль по его приказанию. Морис и не подозревал, что я вскоре получу рентгенограмму, доказывающую спиральность ВТМ. Этим неожиданным успехом я был обязан мощной рентгеновской трубке с вращающимся анодом, только что собранной в Кавендише. Эта сверхтрубка позволила мне снимать рентгенограммы в двадцать раз быстрее, чем на обычном оборудовании. За неделю число моих рентгенограмм ВТМ более чем удвоилось. наследственности, и во-вторых, что через их посредство передаются не отдельные наследственные признаки, а вся программа развития организма. Ранее уже было известно, что бактериофаг прикрепляется своим хвостовым отростком к поверхности бактериальной клетки и «впрыскивает» в нее свою нуклеиновую кислоту. Пометив ДНК фага радиоактивным фосфором, а его белковую оболочку — радиоактивной серой, Херши и Чейз заразили таким фагом бактериальные клетки и убедились, что вся меченая сера (а значит, и белок фага) осталась на поверхности клеток, откуда ее можно было удалить интенсивным перемешиванием; мечевая же ДНК фага — и она одна — оказалась внутри клетки и вызвала развитие в ней новых вирусных частиц.
В то время в Кавендише двери по традиции запирались в 10 часов вечера. Хотя швейцар жил у самых ворот, после десяти его никто не беспокоил. Резерфорд считал, что не нужно поощрять ночные бдения: теннис — гораздо более подходящее занятие в летние вечера. И даже спустя 15 лет после его смерти существовал всего один ключ для задерживающихся допоздна работников лаборатории. Его прибрал к рукам Хью Хаксли, доказывающий, что мышечные волокна являются живой тканью, и поэтому к ним неприменимы правила, установленные для физиков. Когда мне было нужно, он давал ключ и мне, или же сам спускался вниз, чтобы открыть мне тяжелую дверь, выходившую на Фри-Скул-Лейн. Хью не было в лаборатории, когда однажды в июне, поздно вечером, я выключил рентгеновскую установку и пошел проявлять рентгенограмму еще одного препарата ВТМ. Он был снят под углом около 25°, и в случае удачи я мог бы углядеть отражения от спирали. Посмотрев на У свет еще мокрый негатив, я сразу же понял, что мы добились своего. Признаки спиральности были вне всякого сомнения. Теперь нетрудно будет убедить Луриа и Дельбрюка, что я не зря остался в Кембридже. Несмотря на то, что была уже полночь, мне не хотелось возвращаться к себе, и я, счастливый, больше часа бродил по переулкам. На следующее утро я с нетерпением ЛЬВОВ, Андрэ (р. 1902) — французский микробиолог. С 1921 работает в Пастеровском институте, где сейчас возглавляет отдел физиологии микроорганизмов. В 20—30-е годы, занимаясь изучением морфогенеза и питания простейших, сделал свое первое важное открытие — обнаружил у них вне- ядерную наследственность. В 50-х годах, продолжив исследования погибшего в фашистском концлагере Э. Вольмана, Львов получил неопровержимые доказательства способности бактерий передавать по наследству «скрытый» (латентный) вирус, который до поры до времени никак себя не проявляет. В последнее время это явление привлекает к себе особенно большой интерес в связи с проблемой рака, который, по мнению части ученых, может вызываться ла- 75 ждал, когда придет Фрэнсис Крик, чтобы подтвердить мой диагноз спиральности. Чтобы заметить самый важный рефлекс, ему понадобилось меньше десяти се* кунд, — и тут исчезли все оставшиеся у меня сомнения. Я даже смеха ради попробовал разыграть Фрэнсиса, уверяя, будто я вовсе не считаю эту рентгенограмму такой уже убедительной. Вместо этого я начал доказывать, будто действительно важным шагом было мое предположение об уютных уголках. Но едва я произнес эти легкомысленные слова, как Фрэнсис накинулся на меня с упреками в некритической склонности к телеологии. Фрэнсис всегда говорил то, что думал, и считал, что и я поступаю так же. Правда, в Кембридже нетрудно было оживить разговор, сказав нечто несообразное в надежде, что кто-нибудь примет это всерьез. Но Фрэнсису не было необходимости прибегать к такому приему. Стоило ему минуту-другую порассуждать о проблемах, которые волнуют девушек-иностранок, — и этого всегда оказывалось достаточно, чтобы от чинности самого степенного кембриджского вечера не осталось и следа. Конечно, сразу стало ясно, какую проблему нам следует решить теперь. Из ВТМ в ближайшее время извлечь ничего было нельзя. Дальнейшее распутывание подробностей его структуры требовало более профессионального подхода, который был мне не под силу. Кроме того, было неясно, позволят ли даже самые напряжен- тентным вирусом, «пробуждаемым к жизни» под действием различных канцерогенных факторов. В 1965 Львов был (совместно с Ж. Mono и Ф. Жакобом) удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.
ные усилия в течение хотя бы нескольких лет раскрыть строение его РНК. Путь к ДНК лежал не через ВТМг ^—S * -** еперь настал подходящий момент, чтобы поразмыслить о некоторых любопытных закономерностях химии ДНК, впервые замеченных в Колумбийском университете биохимиком, уроженцем Австрии Эрвином Чаргаффом. Еще со времени войны Чаргафф и его ученики тщательно исследовали соотношение пуриновых и пиримидиновых оснований в различных препаратах ДНК. И во всех препаратах число остатков аденина (А) было очень близко к числу остатков тими- на (Т), а число остатков гуанина (Г) — к числу остатков цитозина (Ц). Больше того, относительное содержание остатков аденина и тимина изменялось в зависимости от источника препарата. ДНК одних организмов содержала больше А и Т, других — больше Г и Ц. Чаргафф не дал никакого объяснения этим поразительным результатам, хотя, очевидно, считал их весьма важными. Когда я впервые рассказал об этом Фрэнсису, он не обратил на это внимания и продолжал думать о другом. Однако вскоре, после нескольких бесед с молодым химиком-теоретиком Джоном Гриффитом, у Крика зародилось подозрение, что эти закономерности имеют большое значение. Одна такая беседа состоялась за кружкой пива после вечерней лекции астронома Томми Голда о «высшем космологическом начале». Та легкость, с какой Томми придал правдоподобие столь сумасшедшей идее, заставила Фрэнсиса задуматься, нет ли доводов в пользу «высшего биологического начала». Зная, что Гриффит интересуется теоретическими схемами репликации генов, Фрэнсис вдруг высказал идею о том, что высшее биологическое начало и состоит в саморепликации гена — то есть в его способности к точному копированию самого себя при удвоении хромосом в ходе деления клетки. Однако Гриффит на это не поддался, так как вот уже несколько месяцев склонялся к мысли о попеременном образовании комплементарных поверхностей. Эта гипотеза не была новой. В кругах генетиков теоретического склада, интересовавшихся удвоением гена, она обсуждалась вот уже почти 30 лет. Суть ее состояла в том, что для удвоения гена требуется образование комплементарной (негативной) копии его, форма которой относится к исходной (позитивной) поверхности, как ключ к замку. Затем эта комплементарная (негативная) копия должна была служить формой (матрицей) для синтеза новой позитивной цепи. Однако небольшая часть генетиков не одобряла идею комплементарной репликации. Среди них выделялся Г. Дж. Меллер, находившийся под влиянием нескольких известных физиков- теоретиков, особенно Паскуаля Иордана, которые считали, что существуют силы притяжения подобного к подобному. Однако к этому прямому механизму питал отвращение Лайнус Полинг, и его особенно возмущало мнение, будто эта идея находит подтверждение в квантовой механике. Перед самой войной он обратился к Дельбрюку, который познакомил его с работами Иордана, с просьбой стать соавтором заметки в журнале «Сайенс», где категорически утверждалось, что квантовая механика указывает на такой механизм дупликации гена, который связан с синтезом комплементарных копий. ...В тот вечер Фрэнсис и Гриффит недолго повторяли избитые гипотезы. Оба знали, что сейчас важно установить при- МЕЛЛЕР, Герман Джозеф (р. 1890) — американский биолог, один из создателей современной генетики. После окончания в 1915 Колумбийского университета работал в США, Германии, в 1933—1937—в СССР, в Институте генетики АН СССР (по приглашению Н. И. Вавилова). Еще в 20-е годы выдвинул и впоследствии развил основные представления о роли хромосом и генов в наследственной передаче важнейших свойств живых организмов, о мутациях и их значении как основного механизма естественного отбора. Разработал количественные методы исследования мутаций. В 1926 обнаружил, что мутации могут возникать в результате рентгеновского облучения, за что в 1946 был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине. 76
роду этих сил притяжения. Фрэнсис убежденно доказывал, что специфические водородные связи не могут быть решением проблемы. Они не могут обеспечить необходимую строгую специфичность, потому что, как нам не раз говорили наши приятели-химики, атомы водорода в пурино- вых и пиримидиновых основаниях не имеют определенного местоположения, а случайным образом перемещаются с одного места на другое. Фрэнсис предполагал, что вместо них в репликации ДНК участвуют специфические силы притяжения между плоскими поверхностями оснований. К счастью, как раз такие силы Гриффит вполне мог рассчитать. Если верна комплементарная схема, то он обнаружил бы существование сил притяжения между разными основаниями, а если происходило прямое копирование, то его расчеты указали бы на наличие притяжения между одинаковыми основаниями. Фрэнсис и Гриффит просидели до позднего вечера и расстались, договорившись о том, что Гриффит посмотрит, можно ли сделать такой расчет. Несколько дней спустя, за чаем, встретив в толпе Гриффита, Фрэнсис узнал, что Не вполне строгие рассуждения как будто указывают на притяжение между плоскими поверхностями аденина и тимина. Такие же доводы говорили в пользу притяжения между гуанином и цитозином. Фрэнсис ухватился за этот ответ. Если ему не изменила память, это и были те самые парные основания, которые, по данным Чаргаффа, встречаются в одинаковом количестве. Он взволнованно сказал Гриффиту, что я недавно что-то такое говорил о каких-то странных результатах Чаргаффа. В тот момент Фрэнсис, правда, не помнил точно, об этих ли именно парах оснований шла речь. Но как только он это выяснит, он зайдет к Гриффиту домой и все ему расскажет. За ленчем я подтвердил, что Фрэнсис правильно запомнил результаты Чаргаффа. Но к этому времени, проверив кванто- вомеханические доводы Гриффита, он уже не проявлял чрезмерного восторга. Когда Гриффита допросили с пристрастием, он защищал свой ход рассуждений не очень уверенно. Слишком многими переменными пришлось ему пренебречь, чтобы побыстрее проделать расчеты. Кроме того, каждое основание имеет по две плоских стороны, и не существовало никакого объяснения, которое позволило бы избрать лишь одну из них. Но исключить вероятность того, что причина закономерностей Чаргаффа лежит в генетическом коде, было тоже нельзя. Определенные аминокислоты должны быть каким-то образом закодированы определенными группами ну- клеотидов. Вполне могло быть, что одинаковое содержание аденина и тимина объясняется каким-то еще не известным фактором, упорядочивающим основания. В то же время, как уверял Рой Маркхэм, если Чаргафф утверждает, будто содержание гуанина и цитозина одинаково, то это значит, что на самом деле все как раз наоборот. По мнению Маркхэма, экспериментальные методы Чаргаффа не позволяли ему правильно оценить истинное количество цитозина. И все-таки Фрэнсис пока еще не хотел отказаться от схемы Гриффита. В начале июня в недавно отведенный нам кабинет пришел Джон Кендрью и сказал, что скоро в Кембридж на один вечер приедет сам Чаргафф. Джон поведет его обедать в Питерхаус, а после этого нас приглашают выпить у Джона дома вместе с его гостем. Когда Чаргафф приехал, за обедом Джон старался не говорить на серьезные темы, упомянув только, что мы с Фрэнсисом собираемся раскрыть структуру ДНК методом молекулярных моделей. Чаргаффу — одному из ведущих специалистов мира по ДНК — сначала не понравилось, что какие-то темные лошадки намерены выиграть скачку. Только когда Джон успокоил его, сказав, что я — не типичный американец, Чаргафф понял, что ему предстоит беседа с ненормальным. Это его предчувствие подтвердилось, когда он меня увидел. Он тут же высмеял мою прическу и мой акцент, считая, что раз я приехал из Чикаго, я и вести себя должен соответственно. А когда я вежливо сообщил ему, что ношу длинные волосы для того, чтобы меня не принимали за американского военнослужащего, — он окончательно убедился в моей умственной неполноценности. Презрение Чаргаффа к нам достигло предела, когда он вынудил Фрэнсиса признаться, что тот не помнит химических различий между четырьмя азотистыми основаниями. Фрэнсис проговорился об этом, когда рассказывал о расчетах Гриффита. Забыв, какие из оснований имеют в 77
своем составе аминогруппы, он не смог изложить свои квантовомеханические доводы, пока не попросил Чаргаффа написать формулы этих оснований. Возражения Фрэнсиса, сводившиеся к тому, что он всегда может где-нибудь эти формулы посмотреть, ничуть не убедили Чаргаффа в том, что мы понимаем, чего именно хотим и как этого добиться. Но что бы там ни думал исполненный сарказма Чаргафф, кто-то должен же был истолковать его результаты! Поэтому на следующий день после обеда Фрэнсис помчался домой к Гриффиту, жившему в Тринити-колледже, чтобы разобраться в этих парных основаниях. Он услышал «войдите!», открыл дверь и увидел Гриффита с девушкой. Сообразив, что это неподходящий момент для занятий наукой, он медленно отступил, попросив Гриффита только сказать еще раз, какие пары получились в его расчетах. Записав их на обороте конверта, Крик ушел. Я в это утро уехал на континент, и Крик направился в Философскую библиотеку, чтобы покончить со своими сомнениями относительно данных Чаргаффа. На следующий день, прочно усвоив все нужные сведения, он собрался было снова зайти к Гриффиту, но, подумав хорошенько, понял, что у того в голове совершенно другое. Ясно было, что присутствие красоток не всегда способствует прогрессу в науке. МОНО, Жак (р. 1910) — французский микробиолог и биохимик. Начал свои исследования в 30-х годах в области физиологии простейших. Во время войны был участником Сопротивления; с 1946 работал под руководством А. Львова в Пастеровском институте, где и провел исследования, принесшие ему всемирную славу, а в 1965 — и Нобелевскую премию, которую он разделил с А. Львовым и Ф. Жакобом. В своей книге «Генетические регуляторные механизмы белкового синтеза» A961), ставшей одним из краеугольных камней современной молекулярной биологии, Жакоб и Моно выдвинули идеи о существовании информационной РНК, передающей «приказ» о выработке определенных веществ от ДНК к синтетическому аппарату клетки, и об —-^^^—^ве недели спустя мы с Чар- гаффом увиделись в Париже, на Международном биохимическом конгрессе. Лишь едва заметная сардоническая усмешка говорила о том, что Чаргафф меня узнал. Сенсацией конгресса было неожиданное появление Лайнуса Полинга. Может быть, из-за шума, поднятого газетами после истории с паспортом, госдепартамент пошел на попятный и разрешил Полингу похвастаться своей альфа-спиралью. Доклад Полинга был назначен на то заседание, где выступал Перутц. Несмотря на то, что об этом было объявлено поздно, зал был переполнен: каждый надеялся быть в числе первых, кто услышит новое откровение. Однако выступление Полинга содержало всего лишь юмористический пересказ уже опубликованных идей. Тем не менее все были удовлетворены, — недовольными остались только те немногие, кто, как и мы, знал вдоль и поперек последние статьи докладчика. Никакого нового фейерверка не произошло, и даже не прозвучало ни намека на то, чем же Полинг занимается сейчас. После доклада толпы почитателей окружили ето, и у меня не хватило духу вмешаться в разговор, а потом он со своей женой Эвой Хелен вернулся в расположенный поблизости отель «Трианон». оперонах — группах генов с близкими функциями, деятельность которых регулирует общий управляющий ген-оператор. Это позволило объяснить механизмы синтеза белка у бактерий и легло в основу последующих исследований молекулярных биологов мира. 78
Тут же был и Морис Уилкинс, который выглядел несколько уныло. Он остановился здесь по пути в Бразилию, где должен был в течение месяца читать лекции по биофизике. Его присутствие удивило меня: не в его характере было смотреть, как две тысячи незрелых биохимиков толпятся в полутемных лекционных залах в стиле барокко. Он сразу взял быка за рога и спросил, не кажется ли мне, что здесь страшная скука. Несколько теоретиков, например Жак Моно и Сол Спигелмен, говорили с большим подъемом, но остальные бубнили так, что Морис с трудом следил за их изложением, чтобы не упустить новые факты. Я попробовал развлечь Мориса и повез его в Руайомонское аббатство на недельную конференцию по фагам, последовавшую за биохимическим конгрессом. В Руайомоне я узнал от Львова, что на следующий день сюда на несколько часов приедет Полинг. И назавтра мне удалось перемолвиться словечком с Лайнусом после того, как Дельбрюк сказал, что я через год приеду в Калифорнийский технологический. Темой нашего разговора была возможность продолжения в Пасадене моих рентгеноструктурных исследований вирусов. Про ДНК не было сказано буквально ни слова. А когда я упомянул о рентгенограммах, полученных в Кингз-колледже, Лайнус высказал мнение, что для расшифровки строения нуклеиновых кислот абсолютно необходимы тщательные рентгено- структурные исследования. От Эвы Хелен мне удалось добиться большего. Узнав, что я проведу будущий год в Кембридже, она заговорила о своем сыне Питере. Я уже знал, что Брэгг принял Питера в аспирантуру и что он будет работать над диссертацией под руководством Джона Кендрью. Этому не помешало то обстоятельство, что отметки, полученные Питером при окончании Калифорнийского технологического, оставляли желать много лучшего, — даже если сделать скидку на то, что он долго проболел мононуклеозом. Однако Джон не хотел противиться желанию Лайнуса устроить Питера к нему. Он знал, что Питер со своей сестрой, красавицей-блондинкой Линдой, устраивают великолепные вечеринки. Если Линда будет приезжать к Питеру, это, несомненно, украсит кембриджскую жизнь. В то время буквально каждый студент-химик в Калифорнийском технологическом только и мечтал о том, чтобы Линда прославила его, выйдя за него замуж. Сплетни же о Питере касались преимущественно девушек и были весьма запутанными. Правда, сейчас Эва Хелен намекнула мне, что Питер — исключительно талантливый юноша, общество которого любому доставит не меньшее удовольствие, чем ей самой. Но про себя я все равно не был убежден, что Питер будет таким же ценным приобретением для нашей лаборатории, как Линда. Все же, когда Полинг позвал Эву Хелен, собираясь уходить, я обещал ей, что помогу ее сыну привыкнуть к суровой жизни кембриджского аспиранта... Удачным завершением конференции был прием в саду Сан-Суси — загородной виллы баронессы Эдмон де Ротшильд. Мне было нелегко одеться к этому приему. Перед самым биохимическим конгредсом у меня из купе украли багаж, пока я спал. Если не считать нескольких вещей, которые я достал в армейском магазине, у меня осталось из одежды только то, что предназначалось для намеченной после конгресса поездки в Итальянские Альпы. Правда, делая доклад о ВТМ, я чувствовал себя вполне уверенно и в шортах, но французы опасались, что я совершу следующий шаг и в этом же виде явлюсь в Сан-Суси... Вылезая из автобуса перед огромным дворцом в чужих пиджаке и галстуке, я все же выглядел довольно прилично. Мы с Солом Спигелменом тут же устремились к лакею, разносившему копченую семгу и шампанское, и уже через несколько минут оценили прелесть утонченного аристократизма. Перед тем, как снова садиться в автобус, чтобы ехать обратно, я забрел в обширную гостиную, увешанную Гальсом и Рубенсом. Баронесса как раз говорила нескольким, гостям, как она была рада повидаться со столь знаменитыми людьми. И все-таки ей очень жаль, что не приехал тот сумасшедший англичанин из Кембриджа: это так оживило бы вечер! Я несколько растерялся, но потом сообразил, что Львов счел благоразумным предупредить баронессу об одном неодетом госте, который может повести себя эксцентрично. Вывод из моего первого знакомства с аристократами был ясен. Если я буду вести себя, как все, меня больше не станут приглашать. Продолжение следует. 7»
ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО «друг» У домашних хозяек (вне зависимости от их характера) появилась возможность обзавестись «Другом». Именно так названо жидкое моющее синтетическое средство, выпущенное Московским заводом изделий бытовой химии. Им можно стирать изделия из шерсти, шелка, синтетических и искусственных тканей. Тарой служат большие пластмассовые бутылки; каждая стоит 1 р. 10 к. Если учесть, что на целый таз теплой воды нужно всего две столовые ложки препарата, станет ясно, что, заплатив эти деньги, вы сможете долго не посещать хозяйственный магазин. «СВЕЖЕСТЬ» Человек открыл холодильник и сморщил нос: запах был не из лучших. Продукты, правда, не испортились — холодильник работал исправно. Но как избавиться от запаха? Специально для этой цели создан новый поглотитель запахов «Свежесть». Он как бы впитывает в себя все запахи — и при этом продукты нисколько не теряют вкуса. Кстати, препарат совершенно безвреден. После очередного оттаивания вложите в холодильник «Свежесть», и вы избавитесь от неприятных запахов. Стоит этот дезодорант 1 р. 20 к. «ТРИРОНГ» Московский опытно-зкспери- ментальный химический завод выпустил новое средство для отбеливания шерсти и шерстяных изделий «Триронг». Два грамма порошка на литр теплой воды, немного уксусной эссенции — и после просушки вы можете мотать в клубки нарядную белую шерсть. Коробка вмещает 30 г препарата и стоит 30 коп. 80
ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО «ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО ЧТО ЕСТЬ ЧТО «АКНОЛЬ» Так называется средство для чистки стекла, которое выпускает таллинский комбинат «Флора». Речь идет не только об оконном стекле: препаратом можно чистить более «нежные» материалы — хрусталь, зеркала, керамику — если только она покрыта глазурью. В отличие от большинства других жидкостей для чистки стекла, «Акноль» разливают не в стеклянные, а в небьющиеся полиэтиленовые флаконы, которые к тому же служат и пульверизаторами. Значит, не придется иметь дело с влажными тряпками... Один флакон препарата емкостью 0,25 л стоит 33 к. «КАТИ» Пожалуй одно из самых неприятных домашних дел — это чистка ванн и того, что по нынешней терминологии называется неуклюжим словом «санузел». Средство «Кати» (которое делают на комбинате «Флора») может избавить хозяек (или хозяев) от нежелательных хлопот. Это средство очищает неметаллические поверхности ванн, раковин и прочих подобных предметов. И не только чистит, но и дезинфицирует. Самое замечательное свойство «Кати» — это, несомненно, то, что после нанесения препарата не нужно надраивать предмет тряпкой или щеткой. «Кати», удаляет грязь не механически, а химически. Заодно удаляются ржавчина, известковый налет и неприятные запахи. Препарат «Кати» нельзя назвать новинкой — его выпускают уже два года. Но не так давно это средство стало поступать в продажу в новой упаковке — в полиэтиленовых трехсотграммовых бутылках. Каждая бутылка стоит 60 к. 81
УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ АНГЛИЙСКИЙ - ДЛЯ ХИМИКОВ ГЛАСНЫЕ ПОД УДАРЕНИЕМ Наука — едина, но ученые, к сожалению, говорят на разных языках. Свои статьи они публикуют на русском, английском, немецком, французском, итальянском, японском... Но если каждый ученый все же умудряется следить за новинками в своей области, изучив наскоро один-два иностранных языка, то когда дело доходит до личных контактов (а сейчас международные конгрессы и симпозиумы устраиваются все чаще и чаще), выясняется, что он не может произнести ни единой фразы на языке, который вроде бы знает!.. Чаще всего зто происходит не потому, что ученый не может выразить свою мысль на иностранном языке, а потому, что он не может произнести вслух иностранную фразу, возникшую перед его внутренним взором. Иначе говоря, «корень зла» лежит в различии, существующем между написанием и произношением того или иного слова. Взять хотя бы русский язык. Когда мы видим слово «лоб», то сразу понимаем — что зто такое; когда мы зто слово произносим, то понимаем тоже. Но если записать слово «лоб» так, как мы его произносим [лоп], то понадобится немало усилий, чтобы понять, о чем идет речь. Мы не раз были свидетелями кампаний под лозунгом: «будем писать так, как произносим». Л каждый раз внутренне противились подобного рода реформам. Но это противление не свидетельствовало ни в коей мере о нашем личном консерватизме — это было следствием неосознанного стремления сохранить письменный язык как неизменное средство общения. Ведь так или иначе, изменение произношения приводит к переосмыслению старого правописания, которое начинает отражать уже не старое звучание слова, а новое *. * Подробнее о механизме переосмысления см. А. Л. Пумпянский. Английский литературный язык (связь правописания и произношения), Изд-во АН СССР, М., 1963. Если говорить об английском языке, то в нем за последние 400 лет в произношении слов письменной речи произошли резкие изменения. Это привело к совершенно новому восприятию английского правописания и появлению правил чтения, которые, впрочем, весьма логично отражают происшедшие фонетические изменения: из каждых ста слов современного английского языка только одно не подпадает под правила чтения. Поэтому зная в общих чертах характер этих фонетических изменений, весьма просто ознакомиться со спецификой английского произношения и усвоить новые правила чтения английских букв. Тогда станет совершенно ясным, почему англичане пишут, например, synchrophasotron (синхрофазотрон) и trinitrotoluene (тринитротолуол), а произносят [sinkrou'feizoutron] и ['trai'nai- trou't3lu:i:n]. Наиболее революционные изменения в английском языке претерпели гласные звуки, находящиеся под ударением. Эти изменения вызвали переосмысление звукового значения гласных букв «а», «е», «i», «о», «и» и букв «у» и «w» как заменителей букв «i» и «и» соответственно. Появились новые правила чтения. До XVI века английские гласные буквы, находящиеся в графической позиции, соответствующей теперь открытому положению, отражали долгий звук: take [ta:ke], name [na:me], see [se:], me [me:], like [li:ke]. Но в результате сложной и длительной эволюции английские долгие гласные звуки постепенно стали дифтонгами, то есть тесным, неразрывным сочетанием двух гласных звуков. Это привело к переосмыслению звукового значения букв, ранее указывавших на долгие гласные. В открытом положении зти буквы стали произноситься: а — как [ei] (похожее на [ей] в слове «шейка»); о — как [ои] (похожее на [оу] в словах «клоун», «соус»); i — как [ai] (похожее на [ай] в слове «чай»); е — как[к] или [ij] (похожее на [ии] в словах «России», «стихии» или на [ий] в слове «кий»); 82
u — как [ju:] (похожее на [ью] в слове «пью»). Открытое положение встречается: 1. В алфавите. Гласные буквы a, i, о, е, и английского алфавита графически открыты, и поэтому понятно их современное чтение. 2. В конце односложных слов и при чтении некоторых согласных в английском и греческом алфавитах. Например: no [nou], so [sou], he [hi:], ply [plai], try [trai], b [bi:], с [si:], k [kei], mu [mju:], psi [psai'j. Тут можно провести параллель с русским языком. Например, буква «к» в русском алфавите произносится [ка]. Так же произносилась эта буква раньше и по-английски. Но, как мы выяснили, долгое [а:] стало в XVI веке дифтонгом [ei] , и поэтому теперь англичане произносят в алфавите букву «к» как [kei]. To же объяснение применимо к чтению английских букв: Ь, с, d, р, q, t, v и ряда греческих согласных. В химической терминологии часто встречаются приставки би-, ди-, три- и греческая буква тт. Запомните, что приставки bi-, di-, tri- стали [bai], [dai], [trai], p стало [pi:], a rc стало [pai]. 3. В сочетании: гласная + гласная (вторая гласная графически открывает первую). Раньше вторая гласная указывала на долготу предшествующей гласной (по принципу «два длиннее одного»); теперь же она служит, как правило, графическим показателем открытого положения и, соответственно, дифтонги ал ьного произношения предыдущей гл асной: drain [drein], strain [strein], pail [peil], paint [peint], heat [hi:t], ray [rel], peak [pi:k], peat [pi:t], steel [sti:l], tie [tai]. lay [lei], ion [aian], vial [vaial], dye [dai]. coal [koul], load [loud], foam [foum], fuel [fjual]. 4. В сочетании: гласная + согласная + гласная. Вторая гласная (через одну согласную) обычно также служит графическим показателем открытого положения и дифтонги ал ьного произношения предыдущей гласной: flake [fleik], flame [fleim], label [leibl], scale [skeil], space [speis], meter ['mirtar], cresol ['krirsol], pipe [paip], glycol ['glailol], line [lain], nylon ['naitan], tune [tju:n], dune [dju:n]. Вот почему «пропан» пишется по-английски propane, а произносится ['ргои'реш]; пропен — propene ['prou'pim]; пропин — propine ['prou pain]! В закрытом положении следует обратить особое внимание на чтение двух гласных букв, а именно «а» и «и». После перехода в XVI веке краткого звука [а] в [ае], а в XVII веке— [и] [л] буквы «а» и «и» в закрытом положении стали соответственно показателями звуков [ае] и [л]; иначе говоря, звуковое значение этих букв тоже подверглось переосмыслению. А вот звуки [е], [i], [о] не претерпели существенных изменений, и поэтому буквы «е», «i» и «о» отражают в закрытом положении краткие звуки, приблизительно соответствующие русским кратким [е], [и], [о]. Закрытое положение встречается: 1. В сочетании: гласная 4- две согласные 4- 4- гласная. Две согласные как бы образуют графический барьер между двумя гласными: channel [tjaenl], factor ['faekt9r], hafnium ['haefnpm], plastic ['plaestik], buffer ['Мэг], fungus ['fAngas], rubber ['глЬэг], sulphur ['sAlfar],hedge [hed3], wedge [wed3], glitter ['glit9r], krypton ['kripbn], pigment ['pigment], copper ['кэрэг], problem ['ргэЫэт]. Как явствует из приводимой транскрипции, в английском языке двойные согласные буквы (ff, bb, nn, tt, pp) указывают лишь на закрытое положение и краткое произнесение предшествующей гласной и обозначают только один согласный звук; в русском же языке удвоение согласной буквы отражается в произношении усилением соответствующего согласного звука (именно, поддакивать, сдвоенный). 2. В сочетании: гласная + одна или несколько согласных в конце слова. Гласная графически закрыта последующей согласной (согласными): ash [aej], band [baend], scratch [skraetj], track [traek], trap [traep], gum [gAm], plumb [р1лш], pulp [рл1р], rust [rAst], scrub [skrAb], slug [slAg], etch [etj], shell [Jel], melt [melt], test [test], prick [prik], shift [Jift], zinc ['zink], bond [bond], slot [sbt]. Это правило объясняет также чтение некоторых согласных букв алфавита. Например f [ef], 1 [el], m [em], n [en], s [es]. Сведем все сказанное в таблицу чтения английских гласных букв, находящихся под ударением, в открытом и закрытом положениях. Мы привели зту таблицу, чтобы дать читателям возможность прочитать приводимые ниже 1 Буква А Е I О и Открытое положение: 1. Гласная в алфавите и в конце слова. 2. Гласная + гласная. 3. Гласная + 1 согласная + гласная [ei] k, ray, flame [i:] b, he, heat, meter [ai] n, tie, pipe [ou] p, so, foam, tone [ju:] fx, due, tune Закрытое положение: 1. Гласная + 2 согласные + гласная. 2. Гласная + согласные в конце слова [ае] factor, ash [е] wedge, melt, 1 [i] pigment, zinc [o] copper, bond [л] sulphur, gum 83
русские слова так, как их произнес бы англичанин, руководствуясь привычными ему правилами чтения. Не все из этих слов имеют в английском языке те же значения, что и в русском: такие слова как «бридж», «покер», «твист» употребляются в английской научной и технической литературе в их прямом значении, а не для обозначения карточной игры или танца. Помните, что на приставки ударение обычно не падает. Значения и транскрипцию почти всех слов, приводимых в этой серии статей, можно найти в «Кратком англо-русском словаре» (под редакцией А. Е. Десова, Изд. «Советская энциклопедия», М., 1965). Приводимая в словаре транскрипция несколько расходится с предложенными выше правилами чтения. Причины этого расхождения будут рассмотрены в последующих статьях. Итак, прочитайте по-английски: А, Е, И, О, У, К, Б, В, акт, дуст, Л, М, Н, кобальт, трап, климат, тест, блок, протон, пилот, бокс, бридж, крезол, дедукция, диполь, бампер,, бункер, пульс, ринг, валент(ный), дюна, фильм,. клуб, тест, динамик, танк, кристалл, фединг, фактор, гликоль, система, ион, импульс, изолятор, индуктор, криптон, лампа, лазер, лифт, мульти- плет(ный), нуль, латекс, пигмент, локаль(ный), плюс, мазер, ниппель, масон, пистон, минор, план, мина, пластик, минус, плунжер, моляр (ный), пресс, призма, момент, пульс, мотор, ринг, мю, пи, кси, Д, натив(ный), риск, роллер, фаза, сектор, фенол, сегмент, фотон, шок, покер, спектр, стенд, пилон, суппорт, радон, символ, сифон, тандем, пси, П, Ф, вакант(ный), трактор, твист, винил„ вектор, вульгар(ный), виадук. Кандидат филологических наук А. Л. ПУМПЯНСКИЙ БИБЛИОТЕКА БИБЛИОТЕКА БИБЛИОТЕКА БИБЛИОТЕКА БИБЛИОТЕКА ОСТАНОВКА НЕМЫСЛИМА Человек живет на перекрестке бесконечностей. «В одну сторону» бесконечно простирается мир молекул, атомов, атомных ядер, ядерных частиц. «В другую сторону» — мир звезд, галактик, метагалактик. Но «в обе стороны» бесконечное пространство — это еще не все. Бесконечна и четвертая координата мира — время, и тоже в обе стороны, на этот раз уже без кавычек. Но и это еще не все — есть еще и пятая координата, правда, она относится только к миру людей — координата познания. И она тоже бесконечна. В одну сторону — бесконечное невежество, в другую — бесконечная мудрость. Определение «ученье — свет» звучит в наши дни банально. В недавно вышедшей книге * * Е. И. Парнов. На перекрестке бесконечностей. М., Атомиздат, 1967. мне встретилась современная формулировка: «Познание подобно световому кванту. Родившись, оно должно нестись сквозь века. Остановка немыслима». В книге этой подробно и точно, на уровне самых современных теорий и самых новых гипотез рассказано о микромире (до наименьших известных ныне расстояний в 10 ~14 сантиметра); и о макромире (до самых больших ныне известных расстояний в 1028 сантиметра); и о самом малом обнаруженном пока промежутке времени — 10 ■ секунды; и о самом большом —1018 секунд. Но самое интересное в книге — рассказ о том, как человек шел, идет и будет бесконечно идти в глубь бесконечного мира. Несколько цитат. Фалес F40—550 до н. э.): «Начало всех вещей — вода, из воды все происходит и все возвращается к воде». Анаксагор E00—428 до н. з.): «Греки ошибочно предполагают^ что будто что-либо начинается и прекращается; ничто не возникает вновь и не уничтожается; все сводится к сочетанию или разъединению вещей, существовавших ст века. Вернее было бы признать возникновение сочетанием, а прекращение- разъединением». Аристотель C84—322 до н. з.): «Движение есть осуществление существующего в возможности». Лукреций (98—55 до н. з.): «Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет; видеть, однако, нельзя, как влага на нем оседает, как и не видно того, как она исчезает от зноя. Значит, дробится вода на такие мельчайшие части, что не доступны они совершенно для нашего глаза». Аверроэс A126—1198): «Аристотель положил начало и конец всем наукам... Бог допустил его достигнуть венца всякого» совершенства». 84 t
Роджер Бэкон A214—1294): «У нас имеется три средства познания: авторитет, мышление и опыт. Авторитет ничего не стоит, если утверждение его не может быть обосновано; авторитет не учит, он требует только согласия. При мышлении мы обыкновенно отличаем софизм от доказательства, проверяя его опытом». Не продолжаем дальше. Чем ■ближе к нам, тем более известны вехи науки. Но даже приведенных высказываний достаточно, чтобы заметить «синусоидальность» полета светового кванта познания. Закономерна юна или случайна? Если закономерна, то каковы причины этой закономерности? Свойства ли они человеческого ума? Или, может быть, — следствия социальных условий? Мы не получим прямого от- г вета на эти вопросы. Автор не подвергает их логическому анализу... И тем не менее, читая книгу, трудно не задуматься над ними. Ибо история познания изобилует драмами и трагедиями — и не только идей. Вот например, одна из историй, рассказанных автором. Однажды летом 1925 года ученые Германии и Австрии получили письмо: «Выбор надо сделать сейчас, быть с нами или против нас. В то время как Гитлер очистит политику, Ганс Гербигер сметет лживые науки. Доктрина вечного льда будет знаком возрождения немецкого народа. Берегитесь! Вставайте в наши ряды, пока еще не слишком поздно». За письмом появились три тома с изложением «доктрины». За ними — сорок популярных книг, несколько сот брошюр и многотиражный журнал «Ключ мировых событий», из которых стало известно, что «главный вопрос любой научной деятельности — знать, кто хочет знать», что «объективная наука есть изобретение вредное, она — тотем упадка», что наука — дело пророков. «Вы доверяете уравнениям, а не мне! — гневно писал Гербигер. — Сколько времени нам надо потратить на то, чтобы увериться в том, что математика — ложь, не имеющая никакой ценности?». Между прочим, надпись на воротах академии Платона D29—347 до н. э.) гласила: «Никто не сведущий в математике да не входит в этот дом». Вероятно, помнящим зто и многое другое немцам нелегко было согласиться с «доктриной», по которой нынешний мир произошел в результате столкновения некоего суперсолнца с гигантской ледяной планетой, Млечный путь есть кольцо из льда, солнечные пятна — следы от ледяных осколков Юпитера, Луна скоро взорвется, наступит всемирный потоп, уцелевшие люди превратятся в гигантов и так далее... Против «маловеров» у Гер- бигера нашлись и такие веские аргументы: «Наши нордические предки окрепли в снегах и льдах, — сообщалось в его листовке, — вот почему вера во всемирный лед является естественным наследием нордического человека». После прихода к власти Гитлера «доктрину» Гербигера, возведенного фашистами в сан «Коперника XX века», признали даже такие известные немецкие ученые, как Ленард. Вот какая история произошла сравнительно недавно на земле Эйнштейна и Планка. Вероятно, присоединение большинства современных деятелей науки к прогрессивным общественным силам мира, ведущим сейчас тяжелую борьбу против сил реакции, связано не только с высокой политической сознательностью и нравственностью ученых, но и с необходимостью как-то противостоять деформирующему давлению «поля реакции» на «световой квант познания». Автор книги — советский писатель-фантаст и популяризатор науки Е. И. Парнов — по образованию и по основному роду своих занятий химик, многие ее страницы посвящены вопросам «чисто химическим», что делает ее еще более интересной для читателей нашего журнала. В. Рич 85
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК что это такое? Ответ — на стр. 88 ВНИМАНИЮ НОВИЧКОВ! Устав клуба состоит всего из двух пунктов. ПУНКТ ПЕРВЫЙ. Членом клуба может быть каждый школьник. ПУНКТ ВТОРОЙ. Ответы на вопросы викторины нужно присылать в редакцию до выхода в свет следующего номера журнала (потому что в этом следующем номере ответы будут уже напечатаны). Десять школьников, которые пришлют лучшие ответы в течение учебного года, будут премированы подпиской на наш журнал на следующий год. Л
ВИКТОРИНД ВИКТОРИНА ВИКТОРИНА ВИКТОРИНА ВИКТОРИНА ВИКТОРИНА ВИКТОРИНА ВИКТОРИНА КТО У КОГО СПИСАЛ? •а Три приятеля — Коля, Боря и Витя на уроках обычно садились друг к другу поближе: чтобы в случае чего... Но вот чем это кончилось. Однажды на контрольной по химии всем ученикам дали листочки с заданиями. Один из вопросов заключался в том, чтобы описать свойства химического вещества. Коля, Боря и Витя решили свои задания, но обменялись на всякий случай ответами. Развернув записку, Витя прочитал: «Это бесцветный газ». «Чудак», — подумал Витя. — «Ведь это вещество желтого цвета! А вот что это газ, так точно». И Витя написал: «Это газ желтого цвета». «Сам не знает, а подсказывает!» — подумал Боря, прочитав записку. «Но и я тоже хорош, тоже не то написал». И в тетрадке у Бори появилась новая запись: «Это бесцветное твердое вещество». Коля был сначала уверен, что ответил правильно. Но, прочитав записку приятеля, засомневался. Он снова стал думать над своим ответом. Думал, думал... да совсем запутался. «Эх, была не была! — решил Коля. — Пусть половина ответа будет как у меня, а половина — как у него». И он написал: «Это бесцветная жидкость», • Ребята ужасно огорчились, когда за свои ответы получили двойки. Еще больше они огорчились, когда узнали, что сначала ответили правильно. Беда в том, что одному надо было описать свойства кислорода, другому — воды, а третьему — окиси ртути. — Это ты меня запутал! — набросился Боря на Колю. — Это все из-за тебя!—обиделся Витя на Борю. А Коля вообще не захотел разговаривать с друзьями. И теперь все они сидят в разных концах класса и больше никогда не подсказывают и не списывают. Но все-таки: кто у кого списал? ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ПРОШЛОГО НОМЕРА 1. Солоноватый привкус имеют многие соли, например питьевая сода, хлористый калий, нашатырь. Но чисто соленым вкусом обладает только поваренная соль. 2. Сладкий, несколько вяжущий вкус имеет ряд солей бериллия. Поэтому бериллий назывался раньше глицинием или гли- цием (от греческого слова «гликос» — сладкий). Сладковат уксусно-кислый свинец, иначе называемый «свинцовым сахаром». Впрочем, пробовать эти соли на вкус не следует: они сильно ядовиты. Но особенно сильным сладким вкусом обладают некоторые сложные по составу соли серебра. Есть среди них такие, что слаще сахара более чем в полторы тысячи раз! Кислый вкус обусловлен наличием в растворе ионов водорода. Такие ионы дают кислые (по составу) соли сильных кислот, например бисульфат натрия. Кислые соли слабых кислот, например бикарбонаты, кислого вкуса не имеют. Водородные ионы могут появиться в растворе и при гидролизе солей, образованных слабыми основаниями и сильными кислотами: сульфата аммония, хлорида железа и др. Горький вкус имеют, например, соли магния. Их присутствием объясняется горечь морской воды. Не случайно сульфат магния применяется в медицине под названием горькой (или «английской») соли. Безвкусны нерастворимые соли. 3. К жидким солям относят калийные мыла, то есть калиевые соли высокомолеку-
ОС лярных карбоновых кислот. Впрочем, они представляют собой довольно вязкую массу. 4. Утром вы используете углекислый кальций (иногда с добавкой двууглекислого натрия) в качестве зубного порошка. Кроме того, мыло тоже состоит из солей. В его состав обычно входят стеариновокислый и пальмитиновокислый натрий с добавкой красящих и душистых веществ. 5. Раствор соли без применения растворителя получить несложно... если растворитель входит в состав исходного вещества. Для подобного опыта хорошо подходят такие кристаллогидраты как гипосульфит NaeS203 • 5НгО или хлористый кальций CaCl2e6H20, Если эти кристаллы нагреть до их расплавления, то после осторожного охлаждения получится пересыщенный раствор. Он может сохраняться без изменения очень долго, но стоит бросить в него кристаллик соответствующей соли («затравку»), как вся масса жидкости немедленно закристаллизуется. ХОТИТЕ ПОЛГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ? ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ? В сентябрьском номере «Химии и жизни» за прошлый год были помещены задачи, составленные выпускником десятилетки из города Грозного Владимиром ИСТОМИНЫМ. Сейчас он студент первого курса химического факультета Московского государственного университета. Мы публикуем еще две составленные им задачи; чтобы решить их, нужно иметь ясное представление о гомологии в ряду углеводородов. ЗАДАЧА 1 Смесь газообразного углеводорода с необходимым для его полного сгорания количеством кислорода имеет объем в два раза больший, чем углекислый газ, полученный в результате реакции (при одинаковых условиях). Какие углеводороды отвечают условию задачи? ЗАДАЧА 2 Определить углеводород, если при его сжигании получен углекислый газ, вес которого в три раза больше веса сожженного углеводорода. (Ответы — на стр. 91) ЗАДАЧИ О ГОМОЛОГАХ ЧТО ЭТО ТАКОЕ? См. стр. 86 Это — крыло взрослой стрекозы. Оно состоит из хитина, молекулы которого построены подобно молекулам целлюлозы, но, кроме того, содержат и азот. Хитин служит строительным материалом не только стрекозам, но и другим насекомым, а также моллюскам, червям, бактериям, лишайникам и даже... грибам!
ЧТО НОВОГО В МИРЕ ЧТО НОВОГО В МИРЕ ЧТО НОВОГО В МИРЕ ЧТО НОВОГО В МИРЕ ЧТО НОВОГО «ТЕПЛОВАЯ ТРУБА» Если из жарко натопленной печи торчит конец железной кочерги, вы, конечно, остережетесь схватиться за него голой рукой — вы знаете, что он очень горячий. Но вы знаете тоже, что если у кочерги есть деревянная ручка, то бояться нечего. Этот пример часто приводят, когда хотят показать, что металлы хорошо проводят тепло. Но так ли хорошо они проводят тепло? Вспомните хотя бы ту же кочергу: ее конец, находящийся в печи, раскален докрасна, в то время как другой конец нагрет всего градусов до ста. Более того, расчет показывает, что если к концу металлического стержня длиной 30 сантиметров и диаметром примерно 2,5 сантиметра подвести мощность в 10 киловатт, то перепад температуры между концами стержня теоретически достиг бы 16 000°С! А теперь взгляните на фотографию справа; на ней изображен металлический стержень, нагретый до температуры красного каления. Вы не найдете в этой фотографии ничего удивительного, пока не узнаете, что нагревается-то лишь его верхняя часть (между двумя выступающими «поясками»). Не опровергает ли эта фотография только что сказанное? Нет. Дело в том, что это не простой стержень, а стержень с «секретом». Но прежде чем рассказать о нем, вспомним несколько простых и общеизвестных явлений. 1. Чтобы превратить какое-то количество жидкости в пар, нужно подвести к ней определенное дополнительное количество тепла. А вот при конденсации пара в жидкость точно такое же количество тепла выделяется. 2. Пар или газ способен самопроизвольно перемещаться из области с более высоким давлением в область с пониженным давлением. «Тепловая труба» в действии. Хотя нагревается лишь ее верхняя часть, труба раскаляется равномерно по всей длине. Выступающие «пояски» — это электроды; труба изготовлена из жаростойкого сплава и наполнена парами лития
3. Если в сосуд с жидкостью опустить капилляр, стенки которого этой жидкостью смачиваются, то уровень жидкости в капилляре повысится. Эти три явления как раз и лежат в основе действия таинственного стержня, вдоль которого тепло перетекает совершенно беспрепятственно, как будто по трубе. Заглянем внутрь «тепловой трубы» (кстати, именно так это устройство и называют). Оказывается, она устроена чрезвычайно просто. Это действительно полая труба, внутренние стенки которой покрыты пористым материалом. Этот материал пропитан инертным, жидким и летучим при рабочей температуре веществом, воздух из трубы удален, и труба запаяна. Если теперь один конец трубы нагреть, то вещество, пропитывающее пористый слой, начнет испаряться и будет при этом поглощать тепло; затем пары переместятся в холодную часть трубы и здесь сконденсируются, выделив то же количество тепла. Но жидкость не будет скапливаться в холодном конце трубы: по капиллярам она переместится обратно, к нагретому концу. Тут жидкость снова испарится, снова поглотит новую порцию тепла, снова ее пары перенесутся к холодному концу, снова сконденсируются, отдавая тепло, и т. д. «Тепловая труба» изобретена всего лишь около пяти лет назад. Но она уже находит важные практические применения — например, в ядерных реакторах, в энергетических установках космических кораблей. Одним словом, всюду, где нужно передавать очень много тепла. Фото из журнала «Scientific American» A968, № 5) ПОГЛОЩЕНИЕ ТЕПЛА ПОРИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ВЫДЕЛЕНИЕ ТЕПЛА ЖИАКОСТЬ ПАР ЗОНА ИСПАРЕНИЯ ЗОНА КОНДЕНСАЦИИ Разрез «тепловой трубы». Ее внутренняя поверхность покрыта слоем пористого материала Принцип действия «тепловой трубы» необычайно прост: жидкость, пропитывающая пористый материал, испаряется, поглощая при этом тепло, переносится в другой конец трубы, конденсируется с выделением тепла, а затем по капиллярам перемещается обратно, в нагретую зону
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ (См. стр. 88) ЗАДАЧА 1 Напишем уравнение реакции горения углеводорода. Для этого обозначим число атомов углерода в молекуле углеводорода как «х», а число атомов водорода — как «у». Тогда, обычным образом подобрав коэффициенты, получим: 4С хНу + Dх + у) 02 -> 4хС02 -f 2yH20 . По условию задачи 4 + Dх + у) = у = 2 ■ 4х, откуда 4х = 4 + у или х = 1 + ^- - Чтобы х был целым числом, у должен делиться на 4 без остатка, то есть у = 4к, где к — натуральное число. Подставив же значение у = 4к в формулу х = 1 + -^, получим х = 1 + к. Это значит, что условию задачи удовлетворяет ряд углеводородов, имеющий общую формулу С1+кН4к. Но углеводород вида ClhkH4k не может содержать большее число атомов водорода, чем углеводород метанового ряда, имеющий в своем составе такое же число атомов углерода. (В ином случае углеводород с формулой C1+kH4k был бы более насыщен водородом, чем углеводород вида QiH2n+2, содержащий такое же число углеродных атомов. Это, безусловно, невозможно.) Следовательно, п = к + 1, и 4k==S2 n + 2; отсюда 4к=== 2(к + 1) + 2, и к^ % Но, поскольку к — натуральное число, то к = 1,2. Это говорит о том, что условию задачи отвечают только два углеводорода: этилен (С2Н4) и пропан (СзН8). ЗАДАЧА 2 По условию задачи, если сжечь m г углеводорода, получится Згп г углекислого газа. Обозначим этот углеводород как СхНу и напишем реакцию его горения: 2СхНу -> 2хС02 4- УН20. Следовательно: m г углеводорода дают Зт г С02, A2х + у) г углеводорода дают 44х г С02, Поэтому A2х + у) • Зт = 44хт, и после упрощения получим: 8х = Зу. Поскольку неизвестные х и у могут быть только целыми числами, то полученное равенство может существовать лишь тогда, когда х делится на 3, а у делится на 8. Значит, х = Зк, где к — натуральное число. Подставляя это значение в равенство 8х = Зу, получим у = 8к. Следовательно, нашему условию отвечают все углеводороде ряда СзкН8к. Но не все из этих углеводородов существуют. Сравним этот ряд с рядом предельных углеводородов, имеющих общую формулу СпН2П+2, причем будем рассматривать какие-нибудь два углеводорода с одинаковым числом углеродных атомов, то есть п = Зк. Углеводород вида СзкН8к может существовать только в том случае, если он содержит не большее число атомов водорода, чем соответствующий ему предельный углеводород с формулой СпН2п+2. В противном случае углеводород СзкН8к был бы более насыщен водородом, чем соответствующий углеводород метанового ряда. Это, конечно, невозможно. Таким образом, мы имеем условие существования углеводородов вида QkH8k : 8k ^ 2п + 2, где п = Зк. Отсюда 8к ^ 6к + 2 или к ^ 1. Поскольку к — натуральное число, то к = 1. Следовательно, единственно возможным углеводородом, отвечающим условию задачи, будет пропан (С3Н8).
опыта... опыты... опыты... опыты... опыты... опыты... опыты... опыты... опыты... БЕЗ ДЫМА, БЕЗ ОГНЯ... Профессор П. Н. ФЕДОСЕЕВ, доцент Р. М. ЛАГОШНАЯ to Чаще всего горение сопровождается образованием более или менее ярко светящегося пламени. Впрочем, слова «чаще всего» тут кажутся совершенно неуместными: какое же это горение, если нет никакого пламени? И все же при некоторых условиях можно наблюдать и такое, на первый взгляд невероятное, явление. ...В годы Великой Отечественной войны перед советскими учеными была поставлена важная задача: нужно было срочно создать надежные и удобные обогреватели для танковых и авиационных моторов, а также портативные индивидуальные грелки для бойцов — ведь от суровых русских морозов страдали и люди, и техника. И вот тут-то и вспомнили об одном любопытном опыте, проделанном еще в начале XIX века Гэмфри Дэви. Он заметил, что если в смесь метана и воздуха внести нагретую платиновую проволочку, то она раскалится, но пламени при этом не образуется; то же происходит и если нагретую платиновую проволочку внести в смесь воздуха с парами какой-нибудь горючей жидкости (эфира, спирта и т. д.). Именно это явление и было использовано в созданном обогревателе. Конструкция обогревателя отличалась завидной простотой. Это был резервуар, заполненный бензином; горючее по фитилю подавалось к асбесту, покрытому тончайшим слоем платины, и тут сгорало без пламени, но с выделением большого количества тепла. Такая «грелка» работала 10 —12 часов подряд; ее было легко и перезарядить и снова привести в действие; ей был не страшен ни ветер, ни мороз.., Описанное явление носит название каталитического, или поверхностного, беспламенного горения. Почему «беспламенного», понятно. Но почему же еще «каталитического» и «поверхностного»? Дело в том, что беспламенное горение — зто процесс каталитический. (Катализаторы обладают замечательной способностью резко ускорять химические реакции; горение— это тоже химическая реакция, и поэтому есть катализаторы, способные ускорять и ее.) Тогда понятно, почему беспламенное горение носит название «поверхностного»: так как в присутствии катализатора скорость процесса увеличивается во много тысяч (а то и сотен тысяч) раз, реакция горения (окисления топлива кислородом воздуха) протекает лишь в невообразимо тонком, мономолекулярном слое — у самой поверхности катализатора, и получается так, что хотя пламени и не образуется, но поверхность катализатора сильно раскаляется и отдает тепло в виде излучения. Платина долго была единственным известным катализатором поверхностного горения. Но когда возникла необходимость использовать это явление в промышленности, то понадобилось найти другие, более дешевые заменители этого драгоценного металла. И такие вещества были найдены: например, советский ученый М. Б. Равич получил прекрасные катализаторы, добавив в обычные огнеупорные материалы окислы никеля и железа; были изготовлены и другие катализаторы — например, на основе бокситов.
В современных промышленных установках смесь горючего газа (или паров жидкого топлива) с воздухом направляется на раскаленный огнеупор — катализатор и сгорает на его поверхности практически без пламени. Такие печи обладают многими преимуществами перед обычными: топливо сгорает практически полностью; горение протекает быстрее, и температура в печи повышается; тепло можно сконцентрировать в необходимом месте (ведь горение происходит лишь там, где есть катализатор)... КАК СДЕЛАТЬ КАТАЛИЗАТОР Каталитическое горение можно проиллюстрировать опытами, легко выполнимыми в школьной лаборатории. В качестве катализатора используется окись хрома *, которую получают разложением двухромовокислого аммония: (NH4JCr207 -> Сг203 + N2 + 4Н20. Немного растертого в порошок двухромовокислого аммония насыпьте горкой на асбестовую сетку и подожгите лучинкой или, лучше, газовой горелкой. Начнется бурная реакция, напоминающая извержение вулкана; после ее окончания на сетке останется рыхлый темно-зеленый порошок катализатора. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ «ГРЕЛКА» Этот опыт демонстрирует принцип работы обогревателя, использовавшегося в годы Великой Отечественной войны. В фарфоровую чашку или металличе- * При работе с окисью хрома нужно быть очень осторожным: она легко распыляется и если попадет в легкие, то спустя много лет может привести к тяжелому заболеванию. — Ред. скую коробочку положите кусочек ваты или любого другого волокнистого материала, смочите его спиртом, бензином * или керосином. Насыпьте сверху слой окиси хрома и прикоснитесь к нему тлеющей лучинкой. Поверхность окиси хрома постепенно раскалится и начнет излучать значительное количество тепла безо всякого пламени. В качестве топлива можно использовать также мазут, вазелин, машинное масло, глицерин и другие трудно воспламеняющиеся горючие вещества **. БЕЗОТКАЗНАЯ ЗАЖИГАЛКА Если зажигалку заполнить керосином или, тем более, смазочным маслом, то зажечь ее не удастся. Но достаточно на фитилек насыпать немного окиси хрома, как зажигалка начнет безотказно работать. ТЛЕЮЩИЕ УГЛИ С помощью окиси хрома легко приготовить тлеющие угли, которые могут быть использованы, например, для резки стекла. Для этого хорошо измельченное твердое горючее (древесную муку, древесный уголь) нужно смешать с 10—15% катализатора, добавить воду и в качестве клеящего вещества— крахмал или гуммиарабик, и из приготовленного теста вылепить палочки необходимой длины и толщины. Если вы- * Осторожно! Пары спирта или бензина могут воспламеняться со взрывом, а неосторожное обращение с раскаленным катализатором повлечет за собой ожог. — Ред. ** Если грелка не «разжигается», можно поверх слоя окиси хрома нанести 1—2 капли спирта. От первой искры обычно «загорается» часть катализатора. Через некоторое время поверхность разогрева увеличивается и появляются пары горючего. Очень важно, чтобы небольшая часть катализатора была сухой. — Авт.
сухыенную палочку зажечь с конца, она будет гореть без пламени с выделением значительного количества тепла. ГОРЯЩИЙ САХАР Кусочек сахара внесите в пламя спиртовки или газовой горелки и убедитесь, что он загорается с трудом и быстро гаснет. Но посыпьте сахар катализатором — окисью хрома, и вы увидите, что теперь сахар легко воспламеняется и горит обычным образом. А теперь положите горящий сахар на асбестовую сетку и присыпьте его сверху окисью хрома. Пламя погаснет, а катализатор через некоторое время раскалится за счет беспламенного поверхностного горения. Сахар полностью сгорает под слоем катализатора. «ОГНЕННЫЙ ДОЖДЬ» В широкогорлую колбу объемом 500— 700 миллиметров налейте 5—10 миллилитров концентрированного B5%-ного) раствора аммиака. Встряхните колбу, затем в железной ложечке нагрейте на спиртовке небольшое количество окиси хрома и осторожно внесите ее внутрь колбы. Теперь потихоньку распыляйте катализатор. Образуется сноп искр — это светящиеся раскаленные частицы катализатора. Аммиак при этом окисляется кислородом воздуха до окиси азота. Такой же процесс идет и при каталитическом окислении аммиака в производственных условиях. В дальнейшем окись азота окисляется кислородом воздуха и переходит в бурый газ —двуокись азота, которая с водой образует азотную и азотистую кислоты. При избытке аммиака образуется белый дым — мельчайшие частички солей аммония. ДРУГИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ Легко убедиться в том, что и окислы некоторых других металлов обладают свойствами катализаторов поверхностного горения (окислы железа, хрома, никеля, кобальта, марганца, серебра). Чтобы получить весьма активные катализаторы, поступают следующим образом. В концентрированный раствор азотнокислой соли железа, хрома, никеля, кобальта или марганца погрузите кусочек свернутой в трубочку фильтровальной бумаги. С помощью пинцета влажную трубочку внесите в пламя горелки: соль разложится и образуется окисел металла. Полученный катализатор положите на ватку, смоченную ацетоном, спиртом или другим горючим веществом, и затем прикоснитесь к нему тлеющей лучинкой. Вместо фильтровальной бумаги можно взять асбест или другой пористый огнеупорный материал. Не следует применять хлористые соли, устойчивые к нагреванию; и вообще, соли всех других кислот, кроме азотной, даже если они и разлагаются при нагревании, дают, как правило, менее активные катализаторы. Кроме того, каталитической активностью обладают главным образом металлы с переменной валентностью; из солей металлов с постоянной валентностью катализаторов не получается, в чем легко убедиться на опыте.
ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ ПРАКТИКУМ В журнале "Наука и жизнь" есть такой раздел - "Маленькие хитрости". Это раздел, в котором в»* чатают вроде бы немудрящие советы - как вбить гвоздь в бетонную стену, вак привлеить подошву в валенку. Но ценность этих советов неоспорима: они позволяют человеку не ломать голову над мелочами, а сразу воспользоваться готовыми решениями. Но если в области быта такой обмен опытом давно налажен "НаувоЙ и жизнью", то в области тех- ниви лабораторных работ его до сих пор нет. А ведь свольво небольших, на первый взгляд, усовершенствований придумывает вахдый химик-экспериненхатор! Кто о них узнает? Разве тольво вто из знакомых увидит, сделает так же, а потом расскажет знавомому... Пытаясь восполнить хоть отчасти этот пробел в обмене опытом, мы публикуем две заметки, написанные кандидатом химических наук А.Л.ФРИДМАНОМ. ДВЕ МАЛЕНЬКИЕ ХИТРОСТИ аеГВОЗДИК» И «ПАЛЕЦ» В мартовском номере журнала «Химия и жизнь» за 1968 год была напечатана заметка «Профильтруйте каплю!» Слов нет, фильтрование капли — дело полезное и нужное- А как быть если нужно тщательно отделить 100— 550 миллиграммов осадка от 10—15 миллилитров жидкости? Ведь ни предлагавшийся в этой заметке способ, ни широко известные приемы тут не помогут — в одном случае вещества и раствора слишком много, а в другом — слишком мало... Обычно в таких случаях для фильтрования пользуются так называемым «гвоздиком» или «иглой» Вильштет-
тера. Это в буквальном смысле гвоздик — иногда даже металлический — со шляпкой и ножкой. Этот гвоздик вкладывают в небольшую коническую воронку для фильтрования, а воронку на пробке (или на шлифе) вставляют в пробирку с отводом (в лабораторном обиходе ее называют «пальцем»), который присоединяют к вакуум-насосу; чтобы маточный раствор было бы удобнее сливать, ко дну «пальца» иногда припаивают стеклянный кран (фото 1). Этот прибор работает чрезвычайно просто. На шляпку гвоздика накладывают кружок фильтровальной бумаги, диаметр которого чуть больше диаметра шляпки; бумагу смачивают каплей растворителя и включают вакуум: мокрый фильтр плотно пристает к стенкам воронки. Фильтровальная воронка готова к действию. После того как осадок отделен от жидкости, его промывают несколькими каплями растворителя, воронку вместе с пробкой вынимают, гвоздик выталкивают из воронки и осадок отделяют от фильтра. Просто — не правда ли? Но у стеклянного гвоздика есть несколько существенных недостатков. Главный из них — это необычайно малая фильтрующая поверхность (зазор между краями шляпки и стенкой воронки очень мал). Следовательно, невелика и скорость фильтрования. Этот недостаток легко устранить, если фильтровальный «гвоздик» изготовить из фторопласта. Этот материал не боится агрессивных растворителей; он не смачивается, легко моется, не ломается. Лучше всего шляпку гвоздика сделать сменной, различных диаметров—так, чтобы ее можно было навинчивать на «ножку». Края шляпки нужно пригнать к стенке воронки (например, подрезая их острым ножом), а в шляпке гвоздика просверлить сквозные отверстия небольшого диаметра (фото 2). Если имеется пористый фторопласт, то шляпку гвоздика можно сделать из него; в этом случае отверстия сверлить не нужно. СДЕЛАЙТЕ ПРОМЫВАЛКУ! Кому из химиков не знакома обычная промывалка (фо-* то 3)? —Ч Этим прибором пользуются и школьники, и студенты, и лаборанты, и научные сотрудники. Казалось бы, ничего проще придумать уже нельзя, да и не нужно. Между тем, «классическая» промывалка далека от совершенства: просто мы так привыкли к ней, что не замечаем ее недостатков. Если промывалка снабжена грушей, то при работе обе руки заняты — это неудобно; если грушу снять, то придется поддувать ртом, а это и негигиенично, и опасно (если в промывалке находится не вода, а какой-нибудь растворитель или раствор); наконец, стеклянные промывалки легко бьются... Всех этих недостатков лишена промывалка, сделанная из полиэтиленовой бутылки (фото 4). Такими промывал- ками уже давно пользуются во многих лабораториях, но «официально» они пока что нигде не описаны, поэтому многие не догадываются о существовании такой простой конструкции. Объяснять устройство такой промывалки и способ работы с ней не нужно; следует лишь обратить внимание на то, чтобы стенки полиэтиленовой бутылки были достаточно тонкими, мягкими. Выводную трубку можно сделать или тоже из полиэтилена, или из стекла; ее нужно продеть через навинчивающуюся крышку и пробку, которую плотно вставляют в горло бутылки. Теперь стоит слегка нажать рукой на стенки бутылки, как тотчас из кончика выводной трубки брызнет струйка промывной жидкости. Итак, если вы еще не пользовались такой промывал- кой — попробуйте и на опыте убедитесь в ее достоинствах. X
Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 «... В природе вообще нет воды. Нет, хотя вода — самое распространенное химическое соединение на нашей планете. Парадокс этот объясняется довольно просто: все, что мы называем водой — это не что иное, как водные растворы различных веществ. Вода — прекрасный растворитель, и это губит ее: в химически чистом виде она нигде не встречается. Даже атмосферные осадки на своем недолгом пути к земле успевают растворить кислород и углекислоту, смешаться с пылью и дымом. Прозрачные капли дождя содержат до 0,005% примесей». О том, как получают химически чистую воду, можно будет прочесть в следующем номере нашего журнала в статье «Aqua destillata». В том же номере начнется публикация цикла статей о красках и крашении. Читатели, интересующиеся историей науки, найдут в журнале статьи о последних годах жизни Д. И. Менделеева и о чудесах алхимии.