Наука и человечество: Международный ежегодник. Выпуск 73 - Берг А.И., Артоболевский И.И., Миллионщиков М.Д.

ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И ВСТРЕЧНЫЕ ПУЧКИ
НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Author: Берг А.И. Артоболевский И.И. Миллионщиков М.Д.
Tags: медицина биология геология физиология ежегодник наука и человечество
Year: 1972
Similar
Книги главной редакции восточной литературы издательства "Наука". 1967-1971. Аннотированный каталог
Книги главной редакции восточной литературы издательства "Наука". 1979-1983. Аннотированный каталог
Этническая история тюркоязычного населения Западно-Сибирской равнины в конце XVI - начале ХХ в
Театр: пьесы, статьи, высказывания. Том 1
Text
                    ВСЕСОЮЗНОЕ
ОБЩЕСТВО
„ЗНАНИЕ11
АКАДЕМИЯ
НАУК
СССР
ИЗДАТЕЛЬСТВО
„ЗНАНИЕ11

Всякая
последовательно
развивающаяся наука
только потому
и растет, что она
нужна человеческому
обществу.
С. И. Вавилов
001
Н 34
Т. п. 1972 — № 2 Scan AAW

науна и человечество
19 международный ежегодник
доступно и точно о главном
в мировой науне* человек
земля минромир вселенная
технический прогресс
летопись науни

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

м. д. миллионщиков
анадемин (председатель)
А. И. БЕРГ
анадемин (заместитель председателя)
И. И. АРТОБОЛЕВСКИЙ
анадемин
Н. Н. БЛОХИН
анадемин
Академии медицинских наун СССР
Д. И. БЛОХИНЦЕВ
член-норреспондент Академии наун
СССР
Б. В. ГНЕДЕНКО
анадемин Академии наун УССР
А. И. ВЛАСОВ
общественный деятель
М. В. КЕЛДЫШ
анадемин
В. А. КИРИЛЛИН
академии
В. В. КОРТУНОВ
общественный деятель
А. С. МОНИН
профессор
А. Н. НЕСМЕЯНОВ
анадемин
Н. Н. СЕМЕНОВ
анадемин
П. Н. ФЕДОСЕЕВ
анадемин
Ю. К. ФИШЕВСКИЙ
общественный деятель
В. А. ФОН
анадемин
В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ
анадемин
Ответственный редактор
Е. Б. ЭТИНГОФ

НОЛУБМИЯ
И. Шатен
НОРВЕГИЯ
И. Т. Розеннвист
ПОЛЬША
В. Турсни
СССР
Ю. Н. Денисюн
С. Н. Журнов
К. К. Марков
С. Р. Мардашев
М. Я. Маров
И. Н. Моисеев
Д. В. Наливнин
Н. А. Пучновсная
А. С. Садынов
А. В. Сидоренко
А. Н. Снринсний
В. А. Троицкая
П. Н. Федосеев
О. X. Халпахчьян
Е. И. Чазов
И. С. Шкловский
США
Дж. Крайдл
ФРАНЦИЯ
А. Кастлер
ШВЕЦИЯ
Э. Онерберг

30 декабря 1972 года Союзу Советских Социалистических
Республик исполняется 50 лет. Это праздник всех народов
нашей Родины, сплоченных в одну семью строителей коммунизма,
праздник торжества ленинской национальной политики
КПСС, пролетарского интернационализма.
Исторической закономерности возникновения пролетарского
интернационализма, его неразрывной связи с
освободительной борьбой рабочего класса и марксизмом
как научным мировоззрением революционного пролетариата,
последовательному претворению принципов интернационализма
в социалистическом государстве, а ныне — и
в мировой системе социализма посвящена публикуемая в
этом томе ежегодника статья вице-президента АН СССР
академика П. Н. Федосеева «Социализм и интернационализм».
Автор убедительно показывает, что при социализме
государство впервые в истории создает условия для всестороннего
развития всех входящих в него наций и народностей.
Вслед за этой статьей печатаются наглядно иллюстрирующие
ее заметки «Наука в республиках».. Кто не знает о
всемирно прославленных трудах армянских астрофизиков,
грузинских математиков, украинских металлургов? Но
если говорить не только об отдельных наиболее известных
открытиях, если попытаться суммировать замечательные
достижения ученых республик, то каждый обнаружит для
себя много нового. Конечно, в эти заметки, как они ни лаконичны,
удалось включить лишь немногое — только самое
главное. Но и то, что включено, красноречиво свидетельствует
о подлинном расцвете науки во всех республиках. Поистине
огромное научное богатство создают все народы,
входящие в великий Союз ССР.
И еще читатель увидит, как планомерно заботится
наше социалистическое государство об улучшении организации
науки. С первых лет Советской власти на новые рельсы
перестраивалась работа Российской академии наук,
которая с 1925 года называется Академией наук СССР,
а в республиках создавались комплексные экспедиции
АН СССР, позже на их основе — ее комплексные базы,
затем филиалы, и, наконец, академии наук. В некоторых
республиках академии наук создавались минуя эти подготовительные
этапы. Полтора десятилетия назад был организован
крупный научный центр нового типа — Сибирское

отделение АН СССР, а теперь региональные научные центры
АН СССР созданы также на Дальнем Востоке и на Урале,
научный центр высшей школы — на Северном Кавказе,
научные центры АН УССР — в ряде районов Украины. Они
призваны обогатить науку и ускорить развитие производительных
сил соответствующих регионов в интересах всех
республик.
Многие из работ ученых союзных республик и новых
научных центров, по необходимости лишь кратко упомянутые
в заметках «Наука в республиках», были уже подробнее
освещены в предыдущих томах ежегодника. На его
страницах выступали президенты и вице-президенты некоторых
республиканских академий наук, руководители Сибирского
отделения АН СССР, крупнейшие ученые республик,
Сибири, Урала, Северного Кавказа...
И в этом томе есть статьи, которые как бы продолжают
и расшифровывают те краткие упоминания, что содержатся
в заметках. Например, в заметке об Узбекистане сказано:
«Химия природных соединений и комплексное химическое
изучение хлопчатника — одно из главных направлений
работы химиков республики». А статья президента
АН Узбекской ССР члена-корреспондента АН СССР
А. С. Садыкова так и называется «Химия и хлопок». Она
знакомит с областью науки, в которой Узбекистан занимает
ведущее место в мире.
Среди авторов ежегодника и директор Института глазных
болезней и тканевой терапии им. В. П. Филатова
(УССР) — одного из мировых центров офтальмологии —
академик АМН СССР Н. А. Пучковская, почетный академик
АН Туркменской ССР (а до этого в течение многих лет
председатель Туркменского филиала АН СССР) лауреат
Ленинской премии академик Д. В. Наливкин, член Президиума
Дальневосточного научного центра академик
К. К. Марков, член Сибирского отделения АН СССР лауреат
Ленинской премии академик А. Н. Скринский.
Ежегодник регулярно публикует материалы об изучении
культурного наследия народов Советского Союза. Ведь
каждый народ, большой или малый, вносит свой неповторимый
вклад в сокровищницу мировой цивилизации; уважение
и интерес к национальной культуре неотъемлемы от
социалистического интернационализма. В предыдущих томах
рассказывалось о новейших результатах исследования

и реставрации произведений древнерусской архитектуры и
живописи, древнего искусства Украины, Узбекистана, Грузии.
В этом томе помещена статья доктора искусствоведения
О. X. Халпахчьяна о последних трудах историков искусства
и архитектуры, изучающих древнеармянское зодчество.
Трагическую судьбу малого народа при капитализме
описывает в статье «Агония кофанов» колумбийский ученый
Ив Шатэн. Об индейском племени кофанов, живущем
в верховьях Амазонки, науке известно очень мало, поэтому
даже небольшая и притом популярная статья И. Шатэна
представляет серьезную научную ценность. В редакционном
комментарии к статье говорится о принципиально ином
положении малых народов при социализме и приводится
пример — кеты, проживающие на северо-востоке Сибири.
А в конце книги (на стр. 394) читатель найдет еще один
материал о кетах — об изучении их языка советскими
филологами.
В ежегоднике выступают также министр геологии
СССР, лауреат Ленинской премии академик А. В. Сидоренко,
академик С. Н. Журков, лауреаты Ленинской премии
члены-корреспонденты АН СССР Ю. Н. Денисюк и
И. С. Шкловский, член-корреспондент АН СССР Н. Н. Моисеев,
лауреат Нобелевской премии А. Кастлер (Франция),
В. Турски (Польша), Дж. Крайдл (США) и другие ведущие
советские и зарубежные ученые. Они знакомят с наиболее
яркими достижениями науки.
Об остальных важных событиях во всех отраслях знания
рассказывает новый раздел «Летопись науки», который
вводится, начиная с этого тома.
В нашу эпоху, когда все отчетливее проявляется роль
науки как непосредственной производительной силы,
главное — уже не отдельные открытия, какими бы блестящими
они ни были, а общий высокий научно-технический
уровень производства. На это указал XXIV съезд КПСС.
Следовательно, как никогда прежде, важно гармоничное
развитие разных направлений научных и технических
исследований, быстрое внедрение в практику их результатов.
«Летопись науки» дополнит основные материалы ежегодника
и поможет читателям следить за всем фронтом
науки и техники.

Петр Николаевич
Федосеев
(р. 1908) — философ, академик,
вице-президент АН СССР, доктор
философских наук, почетный член
Академии наук Венгерской
Народной Республики. В 1930
окончил Горьковский
педагогический институт, работал
преподавателем философии
в высших учебных заведениях,
а с 1936 — в Институте философии
АН СССР. В 1941 — 1955 работал
в аппарате Центрального Комитета
КПСС, главным редактором
журналов «Большевик»,
«Партийная жизнь», заведовал
кафедрой диалектического
материализма Академии
общественных наук при ЦК КПСС.
С 1955 работал директором
Института философии АН СССР,
с 1959 — академиком-секретарем
Отделения экономических,
философских и правовых наук
АН СССР. С 1962 по 1967
и с 1971 — вице-президент
Академии наук СССР. С 1967 —
директор Института марксизма-
ленинизма при ЦК КПСС.
Избран членом ЦК КПСС на XXII,
XXIII и XXIV съездах КПСС,
неоднократно избирался депутатом
Верховного Совета СССР.
П. Н. Федосеев — видный
советский ученый, автор многих
трудов по проблемам философии
и социологии. Большой вклад
внесен П. Н. Федосеевым
в разработку проблем
исторического материализма, в его
трудах дан анализ диалектики
современного общественного
развития, материальных условий
жизни общества, взаимодействия
производительных сил
и производственных отношений
общества, роли народных масс
и личности в истории, проблем
гуманизма. Ряд работ
П. Н. Федосеева посвящен анализу
философских проблем науки.
В последние годы вышли книги
П. Н. Федосеева «Коммунизм
и философия», «Диалектика
современной эпохи», «Марксизм
в XX веке».

Петр
Николаевич
Федосеев
СОЦИАЛИЗМ
И ИНТЕРНАЦИОНАЛИЗМ
В центре исторического противоборства социализма
и капитализма стоят коренные
социальные проблемы человечества. Социализм
решает эти проблемы в интересах
трудящихся масс, ибо именно он является
более высокой социальной ступенью человеческой
истории.
Социализм воплощает естественноисторическое
движение человечества от общества,
построенного на принципах частной
собственности на средства производства,
эксплуатации и угнетения, к обществу коллективизма,
общественной собственности,
дружбы и сотрудничества трудящихся, наций
и народностей.
Этот прогресс в жизни человечества
в конечном счете выражает глубинные
процессы истории, необратимое действие
законов общественного развития.
Великим историческим достижением социализма
является решение национального
вопроса, практическое осуществление
ленинской национальной политики, политики
равенства, дружбы и сближения народов.
Принципы социалистического интернационализма
нашли свое важнейшее выражение
в создании Союза Советских Социалистических
Республик — многонационального
социалистического государства. 50-летие
создания СССР, исполняющееся 30 декабря
1972 г.— выдающееся событие в жизни
многонационального советского народа
и всех прогрессивных сил современности.
«Образование и успешное развитие СССР
имеет огромное международное значение,
является важной вехой в социальном прогрессе
всего человечества»*.
* О подготовке к 50-летию образования Союза Советских
Социалистических Республик. Постановление
ЦК КПСС от 21 февраля 1972 г. М., Политиздат,
1972, стр. 20.
Веками классовый гнет дополнялся национальным
угнетением, антагонизм классов
вел к неравенству, розни наций. Социалистическая
революция решает поэтому
двуединую задачу: ликвидируя эксплуататорские
классы, антагонизм классов, она
неминуемо в силу своей внутренней логики
решает задачу уничтожения национального
гнета. Освобождение от эксплуатации, создание
свободной ассоциации тружеников,
сотрудничество людей труда — вот цель
и внутреннее содержание социалистической
революции. Устанавливая социально-политическое
равенство, социализм обеспечивает
и равенство национальное, равноправие
народов.
На этой почве складывается как сотрудничество
между трудящимися классами, так
и дружба между народами.
Неразрывное единство решения проблем
уничтожения классового гнета и национального
угнетения нашло свое выражение
в принципах пролетарского интернационализма.
И в своей теоретической, и в своей практической
деятельности Ленин исходил из
того, что пролетарский интернационализм
— это фактор, органически присущий
рабочему движению. Он не является изобретением
кабинетных теоретиков, оторванных
от реального движения, он не является
каким-то временным, преходящим
лозунгом, свойственным лишь определенной
стадии рабочего движения. Пролетарский
интернационализм вытекает из самого
характера, самой сути освободительной
борьбы рабочего класса.
Для Ленина слова «интернационалист»,
«революционный рабочий», «действительный
социалист» были синонимами*, ибо нет
♦ См. В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 37,
стр. 298.
13

и не может быть пролетарской революционности
без подлинного интернационализма,
нет и не может быть интернационализма,
оторванного от классовой борьбы пролетариата
за свержение капиталистической
системы и построение социалистического
общества.
Существование и развитие пролетарского
интернационализма обусловлено объективными
закономерностями. К их числу
следует отнести:
— сходство — в основных и существенных
моментах — экономического и политического
положения пролетариата разных
стран в буржуазном обществе, в системе
капиталистического производства;
— интернациональный характер условий
освобождения рабочего класса;
— наличие у рабочих общего классового
врага, обусловливающее необходимость
совместной борьбы. «Капитал, — указывал
Ленин, — есть сила международная. Чтобы
ее победить, нужен международный союз
рабочих, международное братство их.
Мы — противники национальной вражды,
национальной розни, национальной
обособленности. Мы — международники,
интернационалисты»*;
— наличие у рабочего класса разных
стран общей цели — уничтожение капитализма
и построение социалистического, а
затем и коммунистического общества —
самого гуманного в истории общественного
строя, создающего условия для всестороннего
развития личности;
— общую идеологию, которой руководствуются
в своей борьбе рабочий класс
и его авангард в лице коммунистических
и рабочих партий, марксистско-ленинскую
теорию, не только дающую пролетариату
надежный инструмент научного решения
встающих перед ним проблем, но и соединяющую
прочными идейными связями миллионы
борцов против власти капитала
в различных частях света.
Эти факторы с большей или меньшей
силой действовали уже при жизни Маркса
и Энгельса; теоретическое осмысление их
и позволило основоположникам научного
коммунизма определить принцип интернационализма
не как благое пожелание, а как
объективную необходимость.
В еще большей мере проявилось действие
этих факторов в новую историческую
эпоху, когда в условиях монополистической
стадии капитализма классовая борьба по-
* В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 40, стр. 43.
14
требовала максимального сплочения всех
революционных сил. Говоря о корнях пролетарского
интернационализма, Ленин отмечал,
что экономическое положение рабочего
класса не национально, а интернационально,
и потому интернациональное единство
рабочих жизненно необходимо.
Условия освобождения рабочего класса
также не национальны, а интернациональны.
Успех перехода к социализму в каждой
стране, ликвидация на этой основе социального
и национального гнета зависят от
поддержки трудящихся других стран, от
единства и сплоченности всех революционных
сил современности.
Революционным силам в современном
мире противостоит международный империализм
— враг серьезный, коварный и,
несмотря на внутренние разногласия,
объединенный.
Заинтересованные в сохранении своих
привилегий, господствующие классы противопоставляют
международному сотрудничеству
трудящихся свои объединения в международных
масштабах, причем они начали
создавать их гораздо раньше, чем это стали
делать революционные силы, в том числе
рабочий класс. В частности, современные
союзы и блоки империалистических держав,
направленные против социалистических
государств, обращены одновременно
и против стремления народов своих стран
изменить существующий режим господства
монополистического капитала. Североатлантический
договор, провозгласив решимость
стран-участниц сохранить «стабильность»
в районе его действия и проводить
консультации на случай «угрозы безопасности»,
фактически предусматривает совместные
обязательства по подавлению революционных
выступлений.
Неизмеримо более сильной, чем раньше,
стала идейная связь миллионов сознательных
борцов за светлое будущее человечества.
Исторический опыт доказывает,
что идейной основой интернациональной
сплоченности рабочего движения является
марксизм-ленинизм.
Пролетарский интернационализм —
не только неотъемлемое свойство международного
рабочего и коммунистического
движения, но и важнейшая составная
часть, существенная характеристика самой
марксистской теории. Он и в теории, и на
практике неразрывно связан с марксизмом
как научным мировоззрением революционного
пролетариата, с самого момента своего
возникновения носившим интернациональный
характер.

И, наконец, общая цель освободительного
движения пролетариата — свержение
капитализма и построение социалистического,
а затем и коммунистического общества
— из научного предвидения стала
практической реальностью для сотен миллионов
людей. Исторический опыт этого
строительства со всей очевидностью доказал,
что через конкретные формы и национальные
особенности с объективной закономерностью
проявляется общее содержание
процесса созидания нового социального
строя.
Наличие объективных, постоянно действующих
факторов, определяющих и само
существование и значение пролетарского
интернационализма, вовсе не означает, что
сам он является чем-то раз навсегда данным
и неизменным. Интернационализм —
исторически закономерное явление. Возникнув
на определенном этапе борьбы трудящихся
за свое социальное освобождение,
он развивался с развитием этой борьбы,
всей общественной жизни; одновременно
расширялось содержание пролетарского
интернационализма, обогащались формы
его проявления.
Уже во времена Маркса и Энгельса интернационализм
стал развиваться как сотрудничество
рабочих разных стран в борьбе
против капиталистической эксплуатации.
И призыв к укреплению этого сотрудничества
был выражен знаменитым лозунгом:
«Пролетарии всех стран, соединяйтесь!»
Применительно к многонациональным
государствам интернационализм означал
также сплочение трудящихся разных
национальностей внутри страны в борьбе
за социальное и национальное освобождение.
Принципы интернационализма, выросшие
на базе единства интересов рабочего
класса в борьбе с международным капиталом,
всесторонне воплотились в строительстве
социалистического общества. Эти
принципы нашли свое последовательное
выражение в отношениях дружбы и сотрудничества
между всеми нациями и народностями.
Принципы интернационализма стали
и основополагающими принципами
внешней политики социалистического государства
— это солидарность с народами,
борющимися за свободу и независимость,
поддержка их в национально-освободительной
борьбе, укрепление сотрудничества социалистических
стран, упрочение связей
с трудящимися всего мира.
Разрабатывая проблемы пролетарской
революции и социалистического строи¬
тельства, В. И. Ленин большое внимание
уделял национальному вопросу, его месту
и роли в борьбе пролетариата за социализм.
Опираясь на отправные идеи
К. Маркса и Ф. Энгельса и творчески развивая
их применительно к новым историческим
условиям, возникшим на империалистической
стадии развития капитализма,
Ленин создал стройное учение по национальному
вопросу, дал его всестороннее
теоретическое обоснование и определил пути
практического решения.
В ленинском идейном наследии, обогащенном
последующей теоретической и
практической деятельностью КПСС и других
коммунистических партий, народы Советского
Союза, всех социалистических
стран, мировое рабочее и национально-
освободительное движение ищут и находят
ответы на коренные вопросы современности.
Идеи интернационализма под руководством
Ленина последовательно воплотились
в строительство Советского многонационального
социалистического государства.
В ленинской теории и программе коммунистического
строительства громадное внимание
уделяется взаимоотношениям наций,
развитию дружбы народов как непременного
условия успеха в социалистическом
строительстве. Братский союз и интернациональная
солидарность трудящихся были
могучей и все возрастающей силой на
всех этапах развития Советского государства.
С первых дней победы Великой Октябрьской
социалистической революции В. И. Ленин,
став во главе Советского правительства,
принимает практические меры по раскрепощению
наций, уничтожению национального
гнета. Под его руководством была
подготовлена «Декларация прав народов
России». Этот документ устанавливал равенство,
суверенность и свободное развитие
народов России, их право на самоопределение
вплоть до отделения и образования самостоятельного
государства. Декларация
свидетельствовала о полном разрыве социалистического
государства с колонизаторской
политикой бывших правителей Российской
империи. В. И. Ленин лично вручил главе
финляндского правительства решение Совета
Народных Комиссаров о признании независимости
Финляндии.
Вместе с тем В. И. Ленин решительно
разоблачал буржуазных националистов, которые
старались использовать принцип самоопределения
для разъединения трудя-
15

щихся различных национальностей, для подавления
их движения за социализм.
Тщательно изучая накопленный опыт национально-государственного
строительства,
В. И. Ленин делает вывод о целесообразности
федерации как переходной формы
к полному единству*.
В период подготовительной кампании по
образованию СССР В. И. Ленин решительно
высказался против плана «автономизации».
который в известной мере умалял права
независимых советских республик по сравнению
с РСФСР. Одно из его последних писем-завещаний
проникнуто глубокой заботой
об укреплении дружбы народов, о создании
прочного фундамента многонационального
социалистического государства — добровольного
союза равноправных и суверенных
республик, построенного на принципах
пролетарского интернационализма.
Заботясь о сближении народов, о преодолении
разжигавшихся господствующими
классами недоверия, отчуждения, межнациональной
вражды, В. И. Ленин настоятельно
требовал внимательно относиться к
национальным чувствам и традициям, учитывать
жизненные интересы наций, особенно
ранее неполноправных и угнетавшихся.
Последовательный интернационалист, он
нетерпимо относился к любым проявлениям
великодержавного шовинизма, к ущемлению
прав наций, национальной ограниченности
и замкнутости.
Принцип пролетарского интернационализма
налагает на рабочий класс всех стран
обязанность объединить свои усилия в международном
масштабе для отпора силам реакции,
против всякого рода угнетения, для
сплочения широких масс в борьбе за мир
между народами. «Без добровольного стремления
к союзу и единству со стороны пролетариата,
а затем и всех трудящихся масс
всех стран и наций всего мира, — подчеркивал
Ленин, — дело победы над капитализмом
не может быть успешно завершено»**.
СССР вырос из длительной борьбы против
царского самодержавия, из социалистической
революции, из борьбы против объединенных
сил внутренней контрреволюции
и иностранной военной интервенции, из процесса
социалистического преобразования
общества. История развития такой формы
социалистического многонационального государственного
союза показала, что сила
освободившихся народов — в их единстве,
в последовательном воплощении принципов
* См. В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 41,
стр. 164.
*♦ Там же, стр. 168.
социалистического интернационализма в национально-государственном
строительстве.
Образование Союза Советских Социалистических
Республик было исторической
необходимостью и отражало социальную
природу нового общественного устройства
жизни всех народов нашей страны.
Во-первых, этот союз выразил единую
социалистическую сущность советских республик.
Развитие народов развертывалось
на основе ликвидации эксплуататорских
классов, всех видов социального, в том числе
и национального, угнетения. Народы советских
республик были соратниками единой
революционной борьбы, они все были
равноправными преемниками победы революции
— Великого Октября.
Во-вторых, этот союз выразил единую социально-политическую
природу советских
республик. Это были государства с однотипным
устройством — советские республики,
где власть принадлежала трудящимся
в форме Советов.
В-третьих, единство исторических судеб
этих народов в их революционной борьбе
оказалось еще более неразрывным в их
борьбе за защиту революционных преобразований.
Только совместными усилиями,
единой волей, единой силой и вооруженной
борьбой можно было остановить иностранную
интервенцию капиталистических государств.
Суровый исторический опыт показал,
что народы Прибалтики, Украины, Белоруссии,
Закавказья, Средней Азии, Дальнего
Востока в результате отсутствия государственной
монолитности утрачивали свои
революционные завоевания и национальную
независимость, что только единая сила смогла
пресечь экспансионистские планы империалистов.
В. И. Ленин еще в 1920 г. выразил
эту историческую необходимость в знаменательных
словах: «...в современной
международной обстановке кроме союза советских
республик нет спасения зависимым
и слабым нациям»*.
В-четвертых, государственный союз республик
в наиболее оптимальной форме соответствовал
конструктивным, созидательным
планам социалистических преобразований.
Такое объединение неизмеримо умножало
производительные возможности народов как
в преодолении последствий разрухи, вызванной
войной, так и в построении за кратчайшие
исторические сроки и невиданными
ранее темпами передового промышленного
и сельскохозяйственного производства, в коренном
улучшении условий жизни народа.
* В И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 41, стр. 167.
16

И, наконец, в-пятых, создание государственного
союза социалистических республик
наиболее последовательно выражало интернационалистские
принципы коммунистического
движения. Идеалы международной
классовой солидарности, братской взаимопомощи,
дружбы и сотрудничества трудящихся
всех наций и народностей, возникшие
в их совместной борьбе против международной
силы капитала, в наиболее полной
форме воплотились в социалистическом интернационализме
народов, объединившихся
в единый государственный союз.
Тот мощный стимул, который получило
народное хозяйство республик от их государственного
объединения, позволил выполнять
их международный интернациональный
долг, воздействуя на мировой революционный
процесс прежде всего успехами социалистического
строительства, а также оказывая
всестороннюю помощь народам, борющимся
за свободу и независимость.
Живой душой интернационального единства
народов СССР явилась Коммунистическая
партия. «Только Коммунистическая
партия, выражающая насущные интересы
рабочего класса, всех трудящихся, проводящая
ленинскую национальную политику,
могла сплотить все нации и народности
в единое интернациональное братство и направить
их усилия на создание нового общества»*.
Когда создавался Союз Советских Социалистических
Республик, высказывались опасения,
что наличие многих местных наркоматов
может затруднить развитие экономики,
культуры и международных связей.
Ленин на это мудро отвечал, что, конечно,
тут будут трудности, возникнут сложные
проблемы объединения усилий при наличии
многочисленных наркоматов и ведомств.
Но у нас есть сила, которая может обеспечить
согласованность и единство воли. Это
авторитет и влияние нашей партии. Коммунистическая
партия выполняет историческую
роль не только тем, что идейно сплачивает
трудящихся всех наций под знаменем
пролетарского интернационализма, но также
тем, что организует и согласовывает их
творческие усилия в хозяйственном и культурном
строительстве, в политическом развитии**.
Коммунисты в каждой республике,
коммунисты всей нашей страны были и оста-
* О подготовке к 50-летию образования Союза Советских
Социалистических Республик. Постановление
ЦК КПСС от 21 февраля 1972 г. Политиздат,
1972, стр. 7.
** См. В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 45,
стр. 362.
ются авангардом, который направляет волю
и усилия всех народов во имя социализма
и коммунизма и делает эти усилия эффективными
и плодотворными.
Огромное значение для решения проблем
национально-государственного строительства
в первом социалистическом государстве
имело ленинское учение о развитии
и сближении наций и народностей в процессе
социалистического строительства. Ленин
показал, что решающим условием преобразования
капиталистических наций в социалистические
является социалистическая революция
и установление диктатуры пролетариата.
Социализм не только провозглашает,
но и обеспечивает подлинное, фактическое
равенство всех наций. Впервые эта
гигантской трудности задача была успешно
решена в СССР. Все нации и народности
СССР получили в той или иной форме свою
государственность. Коммунистическая партия
и Советское государство с первых дней
после победы Великой Октябрьской социалистической
революции приняли энергичные
меры для подъема экономики и культуры
всех наций и народностей, для выравнивания
уровней их развития. Социалистическое
преобразование экономики и социальной
структуры, политическое равноправие,
экономический прогресс и культурный расцвет
советских наций и народностей, укрепление
их интернациональных отношений,
братской дружбы, сотрудничества и взаимопомощи
превратили их в качественно новые,
социалистические нации и народности. Для
социалистических наций и народностей характерно
интернационалистическое мировоззрение,
возрастающее интернациональное
единство социально-политической, экономической
и культурной жизни.
Ленин научно обосновал качественно новую
по сравнению с капитализмом роль социализма
в историческом развитии наций.
Социализм дает полный простор развитию
всех потенций нации — ее экономики, языка,
культуры. Социалистическая нация,
однако, — это не просто продолжение прежней
национальной общности, а качественно
новая форма социальной общности людей,
новая форма их связей и взаимоотношений.
Основные компоненты, составляющие исторический
базис нации, при переходе к социализму
претерпевают коренные революционные
изменения. Возникает новая по
своей социальной природе экономическая
общность — общественная собственность на
орудия и средства производства. Изменяется
социальная структура нации; ее ведущей
силой становится рабочий класс, упразд-
17

няющий своего антагониста — буржуазию
и объединяющий вокруг себя всех трудящихся.
Преобразуется в существе своем
культурная общность в соответствии с развитием
социалистической по содержанию
и национальной по форме культуры. Общая
территория в соответствующих границах
вмещает уже не буржуазное, а социалистическое
государство.
Ленин предвидел и практика СССР подтвердила,
что действительное национальное
единство достигается только с победой социализма,
с формированием социалистических
наций. Одновременно происходит
сближение всех социалистических наций и
народностей. Так, в СССР сложилась невиданная
еще в истории новая историческая
общность людей — советский народ.
В Отчетном докладе Центрального Комитета
КПСС XXIV съезду партии подчеркивается:
«В совместном труде, в борьбе за социализм,
в боях за его защиту родились новые,
гармоничные отношения между классами
и социальными группами, нациями и национальностями
— отношения дружбы и сотрудничества.
Наши люди спаяны общностью
марксистско-ленинской идеологии, высоких
целей строительства коммунистического
общества. Эту монолитную сплоченность
многонациональный советский народ
демонстрирует своим трудом, своим единодушным
одобрением политики Коммунистической
партии»*.
В условиях социализма возникают общие
экономические интересы как отдельной нации
или народности, так и всего социалистического
многонационального государства.
Все национальные республики СССР находятся
в самой тесной экономической взаимозависимости.
В общей хозяйственной системе
развивается экономика каждой республики
и всей Советской страны в целом.
При социализме закономерно постоянное
стремление разумно использовать всю территорию
СССР как общее достояние всего
советского народа. Это не означает, что национальная
территория теряет вообще всякое
значение, но она перестает быть средством
разъединения, присущего буржуазнообособленным
нациям. Территориальное
размежевание при социализме не может определяться
лишь национальным составом
населения. Необходим учет хозяйственных,
бытовых и других условий жизни. Ленин
еще в 1913 г. писал: «...национальный состав
населения — один из важнейших экономических
факторов, но не единственный
* Материалы XXIV съезда КПСС. М., 1971, стр. 76.
18
и не важнейший среди других... Поэтому
целиком и исключительно становиться на
почву «национально-территориалистическо-
го» принципа марксисты не должны»*.
Практика коммунистического строительства
подтверждает, что закономерностью
является усиление многонациональности населения
всех районов СССР. Искусственные
меры по обеспечению однородности национального
состава тех или иных республик
по своему существу оказались бы реакционными,
они могли бы лишь временно затормозить,
но не остановить этот прогресг
сивный процесс.
Все это не означает, однако, что нации
безразличны к своей территории. Каждая
нация в целом неразрывно связана с определенной
территорией. Эта связь укрепляется
трудом ряда поколений данной нации
над освоением своей территории.
Проведение в жизнь ленинской политики
самоопределения, равноправия и сближения
наций привело к тому, что национальные
республики не обособились, а, наоборот,
сплотились, образовали единый Союз ССР.
Народы Советского Союза считают общую
территорию своего многонационального государства
священной и неприкосновенной
и готовы отстаивать каждую пядь советской
земли. Прочность дружбы советских народов
и их умение постоять за свою Родину
прошли всестороннюю проверку и не нуждаются
в доказательствах.
Практика показала, что разработанные
Лениным государственные формы советской
федерации и автономии, учитывающие интересы
и волю народов, обеспечили гармоническое
сочетание национального развития
с интернациональным единством.
В СССР впервые сложился новый тип межнациональных
отношений на основе дружбы,
полного равноправия, взаимного уважения,
всестороннего братского сотрудничества,
политической, экономической, военной
и культурной взаимопомощи наций и народностей,
вступивших на путь социалистического
развития.
Яркую картину расцвета наций и народностей
в условиях социализма создают небывалые
в истории высокие темпы роста
продукции промышленности по союзным
республикам за годы Советской власти.
Преимущества социализма в ликвидации
вековой отсталости ранее угнетенных народов
могут быть убедительно проиллюстрированы
данными производства промышленной
продукции на душу населения в Советских
* В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 24, стр. 149.

республиках Средней Азии и Закавказья по
сравнению с некоторыми соседними странами
Востока.
Например, в 1969 г. производство электроэнергии
на душу населения составило
в Узбекской ССР — 1339 квт-ч, в Казахской
ССР — 2447, в Грузинской ССР — 1787,
в Азербайджанской ССР — 2311, в Киргизской
ССР — 1216, Таджикской ССР —
1050, Армянской ССР — 2196, Туркменской
ССР — 819, тогда как в Турции —
только 224, в Иране — 186, Индии — 103,
Пакистане — 47, Афганистане — 20 квт-ч.
Новый крупный шаг в развитии экономики
всех советских республик будет сделан
в девятой пятилетке. Эта пятилетка станет
периодом дальнейшего развития промышленности
и сельского хозяйства во всех союзных
республиках. В подавляющем большинстве
республик промышленное производство
увеличится на 40— 50% и более.
Итоги выполнения государственного плана
развития народного хозяйства СССР
в 1971 г. свидетельствуют об успешном претворении
в жизнь грандиозных заданий девятой
пятилетки. По сравнению с предшествующим
годом объем производства промышленной
продукции по союзным республикам
вырос на 5 — 14%.
Идеологи антикоммунизма нередко, извращая
содержание и значение ленинской
национальной политики, противопоставляют
народное хозяйство отдельных республик
народному хозяйству Союза ССР в целом,
интересы отдельных наций и народностей —
интересам всего советского народа.
Народное хозяйство СССР представляет
единый хозяйственный организм, развивающийся
по единому плану, исключающий отставание
своих отдельных звеньев.
Экономическая мощь всего Советского
Союза определяет размеры помощи каждому
народу. Как подчеркивается в Резолюции
XXIV съезда КПСС, замечательные достижения
народов СССР — это результат
их объединенного труда, последовательного
претворения в жизнь ленинской национальной
политики КПСС.
Чем выше производительность труда
в масштабе всей страны, достигаемая в результате
специализации и кооперирования
различных экономических районов, более
рационального использования природных
богатств и рабочей силы, тем выше благосостояние
всего советского народа и каждой
отдельной нации, народности.
Разрешение национального вопроса
в СССР являет собой пример братской помощи
национальным меньшинствам со сто¬
роны наиболее развитых наций, что имеет
особо важное значение в решении социальных
и национальных проблем в различных
странах на современном этапе.
Советский Союз выражает коллективную
волю всех наций и народностей страны, поэтому
он не ограничивает, а укрепляет, гарантирует
национальный суверенитет каждой
республики.
Стройность и единство жизнедеятельности
всех национальных республик в общей
советской системе придает ленинский принцип
демократического централизма. Ленин
разъяснял, что национальные особенности
не могут быть причиной обособления народов,
строящих социализм. И действительно,
как показывает жизнь, демократический
централизм успешно обеспечивает сочетание
национальных и общесоюзных интересов.
Как известно, в развитии социалистических
наций и их взаимоотношений действуют
две прогрессивные диалектически взаимосвязанные
тенденции: расцвет всех наций
и их всестороннее сближение, усиление их
взаимовлияния и взаимообогащения. Развитие
одного процесса является условием развития
другого.
Идеологи капитализма, будучи не в состоянии
скрыть очевидные грандиозные успехи
всех национальных республик СССР,
пытаются изображать культурное сближение
народов нашей страны как их нивелировку,
ликвидацию «этнической индивидуальности».
Но это явная фальсификация.
Национальные культуры именно при социализме
получают всестороннее, наиболее полное
развитие. Сближение и взаимообогащение
культур ведет не к однообразию, а к росту
многообразия жанров, стилей, изобразительных
средств художественной культуры.
Конечно, при этом увеличивается сходство
национальных культур, так как все они обогащаются
достижениями друг друга. Одни
национальные формы отживают, а другие
совершенствуются и становятся адекватными
социалистическому содержанию, сохраняя
национальный колорит. Наконец, новое
содержание порождает и новые формы.
Этот процесс бурного развития национальных
культур, когда интернациональные
достижения становятся достоянием каждой
нации, наши идейные противники и считают
«денационализацией» культуры.
Противопоставлять особенности языка,
психологии, культуры и быта трудящихся
разных наций их общим интересам — это,
по словам Ленина, все равно, что «противопоставлять
различный цвет, вкус и запах от-
19

дельных яблок числу «остальных» яблок».
В. И. Ленин образно и метко говорил:
«...не только некоторые, а каждое яблоко
имеет тот или иной специальный вкус, цвет
и запах»*.
Взаимодействие и взаимообогащение национальных
культур — закономерный процесс
социального и духовного развития
в социалистическом обществе. Язык и культура
призваны быть средствами сближения
и сплочения, а не обособления и разобщения
наций.
Антикоммунисты особенно много шумят
о мнимых процессах языковой ассимиляции
в СССР. Распространение русского языка
среди нерусских народов они выдают за их
«русификацию». Эти измышления опровергаются
общеизвестными фактами.
В. И. Ленин распространение русского
языка всегда считал прогрессивным явлением,
но выступал против принудительного
его насаждения. И в этом вопросе он решительно
осуждал проявления великорусского
шовинизма, национальной ограниченности,
еще до революции последовательно отстаивал
равноправие всех языков. А после революции
под его руководством были осуществлены
конкретные меры по развитию
языков всех народов СССР. Около 50 национальностей
впервые за свою историю
получили письменность на родном языке.
Ленин считал, что развитие национальных
языков необходимо не только как показатель
равноправия наций, но, главное, и потому,
что развитие родного языка позволяет
широким массам в наикратчайший срок поднять
свою культуру, создать новые культурные
ценности, усвоить коммунистические
идеи.
Статистика выпуска книг, журналов и
других периодических изданий по всем союзным
республикам наглядно и убедительно
показывает, что в СССР созданы условия
для свободного употребления всех национальных
языков во всех сферах жизни. Распространение
же русского языка вызвано
как потребностями экономического развития
всех народов нашей страны, так и интересами
самих нерусских народов СССР, стремящихся
использовать этот язык для приобщения
к культуре русского и всех других
народов.
Социализм создал условия для равноправного
и свободного развития наций, и в
этих условиях стало фактом добровольное
изучение нерусскими народами русского
языка. По переписи населения 1970 г.
* В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 8, стр. 70.
20
128,8 млн. русских и 13 млн. человек других
национальностей указали в качестве
родного языка русский язык. Кроме того,
41 млн. назвали русский язык как второй
язык, которым они свободно владеют.
Полная и окончательная победа социализма
и вступление СССР в период строительства
коммунизма знаменуют новый этап
в развитии национальных отношений. Происходящие
в стране процессы стирания
классовых различий, сближения умственного
и физического труда, преодоления социально-экономических
различий между городом
и деревней усиливают экономическую,
культурную и идейную общность социалистических
наций, создают благоприятные
условия для ликвидации остатков экономического
и культурного неравенства народов,
искоренения пережитков национализма,
имеющихся еще в психологий отдельных
советских людей, укрепления дружественных,
интернациональных отношений.
Благодаря последовательному воплощению
ленинских идей в ходе коммунистического
строительства еще прочнее становится
нерушимая дружба советских народов — это
ценнейшее завоевание социализма, крупнейшее
достижение нашей партии. Осуществление
принципов интернационализма в нашей
стране стало прообразом социалистических
международных отношений.
Принципы пролетарского интернационализма
составляют незыблемую основу взаимоотношений
между социалистическими государствами,
отдельными звеньями мировой
системы социализма.
Интернационализм — общая закономерность
развития социализма, поскольку социалистические
страны имеют однотипный
экономический базис, однотипный государственный
строй, однотипную классовую
структуру, единую цель — коммунизм.
Вместе с тем всестороннее экономическое,
политическое, военное и дипломатическое
сотрудничество социалистических стран
не означает, что в развитии каждой отдельной
страны и нет и не может быть своих, присущих
только ей особенностей, обусловленных
рядом исторических, политико-экономических
и географических факторов.
Пролетарский интернационализм предполагает
не механическое отождествление
приемов, методов строительства социализма,
а стремление и умение найти пути к решению
общих интернациональных задач
в специфических национальных условиях.
Братские партии, творчески решая вопросы
социалистического развития, учитывают национальные
особенности и условия.

Путь к общей цели рабочий класс каждой
социалистической страны проходит с учетом
национальных условий, но не причиняя
ущерба другим социалистическим странам,
интересам социализма в целом. Право каждой
марксистско-ленинской партии определять
свою политику в зависимости от конкретных
условий данной страны неоспоримо,
но пролетарский интернационализм
предполагает осознание каждой партией,
особенно находящейся у власти, своей ответственности
за судьбы движения в целом
и воплощения этой ответственности в конкретных
делах.
Преувеличение роли национальных особенностей
в общественной жизни не только
подрывает интернациональную солидарность,
но в конечном счете наносит вред
подлинным национальным интересам своей
страны. Ведь там, где в поисках «своего»,
чисто «национального» пути к социализму
отрицаются общие закономерности социалистического
строительства и упор делается
лишь на особенное, связанное только с условиями
и традициями данной страны, существует
опасность сбиться с подлинно социалистического
пути.
Проведение в жизнь принципов пролетарского
интернационализма — процесс сложный
и трудный, особенно если учесть гигантские
масштабы современного антиимпериалистического
фронта. Естественно, что
в мировом освободительном движении, в котором
участвуют различные социальные силы,
имеются свои трудности и противоречия.
Возникают определенные проблемы и в
развитии мировой социалистической системы.
Анализируя законы развития человеческого
общества, Ленин указывал, что антагонизм
при социализме исчезает, а противоречия
остаются. Но если противоречия возможны
внутри социалистического общества,
то нужно ли удивляться тому, что те или
иные проблемы и трудности могут возникать
в развитии мировой социалистической
системы?
Марксисты-ленинцы считают, что дело
не в том, чтобы отрицать наличие противоречий
при социализме, в мировой социалистической
системе или в мировом освободительном
движении, либо, наоборот, абсолютизировать
эти противоречия, а в том, чтобы
вовремя замечать их, научно анализировать
и принимать меры к их преодолению на
основе принципов марксизма-ленинизма,
в духе пролетарского интернационализма.
Интернациональное единство рабочих
всего мира, всех социалистических сил —
объективная необходимость. Успеха в борь¬
бе за подлинный прогресс человечества эти
силы могут добиться только будучи едиными.
В. И. Ленин предвидел, что с расширением
фронта социалистических государств
правый оппортунизм и левый экстремизм
все чаще будут принимать форму национализма.
На II конгрессе Коминтерна Ленин
говорил: «Борьба с этим злом, с наиболее
закоренелыми мелкобуржуазными-национальными
предрассудками, тем более выдвигается
на первый план, чем злободневнее
становится задача превращения диктатуры
пролетариата из национальной (т. е.
существующей в одной стране и неспособной
определять всемирную политику) в интернациональную
(т. е. диктатуру пролетариата
по крайней мере нескольких передовых
стран, способную иметь решающее
влияние на всю мировую политику)»*.
Особую опасность эти мелкобуржуазные
национальные предрассудки представляют
в период превращения диктатуры пролетариата
из национальной в интернациональную
прежде всего потому, что на каком-то
этапе развития они могут начать превращаться
из уклона в основу политики правящей
партии, а именно так обстоит дело сейчас
в Китае, и тогда не только ставятся под
угрозу социалистические завоевания в данной
стране, но и ослабляется способность
стран социалистического лагеря «иметь решающее
влияние на всю мировую политику».
Идеи интернационализма приобрели в наше
время громадный авторитет, и всякие
псевдореволюционеры пытаются использовать
это знамя. Интернационалистами объявляют
себя люди, которые проповедуют
распространение социализма на другие
страны путем войны. Это, конечно, не интернационализм,
а авантюризм. Во-первых,
нельзя подменять революцию войной, хотя
бы и под флагом интернационализма. Стратегия
и тактика коммунистов руководствуются
не методами военного насилия, а
теорией классовой борьбы, т. е. пониманием
того, что революция вызревает и побеждает
в результате обострения противоречий
прежде всего в данной стране. Международная
солидарность помогает национальным
революционным отрядам, но каждый национальный
отряд самостоятельно ведет борьбу
за свое освобождение. Во-вторых, нельзя
играть с огнем войны, нельзя ставить на
карту жизнь народов. Коммунисты —
не временщики, которые руководствуются
* В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 41, стр. 165.
21

принципом: после нас хоть потоп. Коммунисты
берут на себя ответственность перед историей
за судьбы народов и поэтому относятся
к вопросам войны и мира со всей серьезностью
и ответственностью.
Важнейшей задачей победившего пролетариата,
осуществления которой требует его
интернациональный долг перед другими отрядами
революционного движения, Ленин
считал строительство социалистического общества.
Историческое значение опыта социалистического
строительства в нашей стране
определяется прежде всего тем, что созидание
социалистического общества представляет
собой не стихийный процесс складывания
общественных отношений, как это имело
место в антагонистических формациях,
а процесс сознательного построения социально-экономической
структуры общества,
опирающейся на познание объективных закономерностей
развития. Поэтому получившие
известное распространение концепции
относительно различных «моделей» социализма
(мол, была советская «модель», а ныне
она устарела и можно сконструировать
иные, принципиально отличные «модели»)
не имеют ничего общего с историческим
материализмом, с марксистско-ленинской
теорией научного коммунизма.
Успешное строительство социализма в одной
или нескольких странах имеет большое
интернациональное значение еще и потому,
что тем самым создается реальная база действенной
помощи другим отрядам революционного
движения. Эта помощь складывается
как из непосредственного экономического
и политического содействия, так и из
тех благоприятных для развития революционного
процесса изменений в соотношении
сил на мировой арене, которые влечет за собой
рост могущества социалистических
стран.
Важнейшее значение с точки зрения разработки
теории пролетарского интернационализма
и ее применения в новой, неизведанной
доселе области — социалистическом
строительстве в нескольких странах, отличающихся
каждая своими, специфическими
условиями, координации усилий этих стран
в экономической, политической и военной
областях — имел ленинский анализ соотношений
национального и интернационального
в деятельности пролетариата, особенно после
победы революции.
Ленин вскрыл диалектику взаимоотношения
национального и интернационального
в освободительной борьбе пролетариата, показал
глубокую их взаимозависимость.
22
Нет и не может быть объективной почвы
для появления антагонизма между национальными
и интернациональными задачами
пролетарской партии, если она стоит на
марксистских, классовых позициях. Противоречия
и коллизии появляются тогда, когда
начинается отход от марксистских позиций
в сторону буржуазного национализма, какими
бы благовидными словами о необходимости
расцвета нации он ни прикрывался.
В. И. Ленин учил всегда рассматривать
в неразрывном единстве интернациональные
и национальные интересы в строительстве
и защите социализма. Он был неумолим
к тем, кто стремился «заточить» социализм
в свою собственную «национальную
квартиру», кто был готов отречься от принципов
международной солидарности. Он
гневно обрушивался на тех «националистов-
социалистов», которые в угоду узконациональным-
интересам предают интересы всемирной
армии трудящихся.
Быть интернационалистом на деле означало
для Ленина непримиримо бороться со
всеми отступлениями от принципов пролетарского
интернационализма.
В идеологической борьбе, идущей в современном
мире, империалисты, стремясь
ослабить единство революционных сил, делают
все, чтобы разобщить трудящихся различных
национальностей, отравить их сознание
ядом национализма, оживить национальные
и расовые предрассудки. Вместе
с тем необходимо учитывать, что национальные
идеи имели большое значение
в освободительной, антиимпериалистической
борьбе народов колониальных и зависимых
стран и продолжают, в известных
пределах, играть положительную роль в усилиях
молодых государств к достижению действительной
независимости, преодолению
влияния колониализма и неоколониализма.
Диалектика взаимосвязи национального
и интернационального такова, что отрыв национального
от интернационального, противопоставление
национальных интересов
международной солидарности трудящихся
ведут к буржуазному национализму и шовинизму.
Игнорирование же национальных
традиций, патриотических чувств народа,
противопоставление международных проблем
национальным интересам неизбежно
ведут к национальному нигилизму и космополитизму.
Космополитизм — одна из форм империалистической
идеологии, оборотная сторона
буржуазного национализма. Антипатриотическая
идеология космополитизма есть порождение
мирового капитализма, выраже-

ние космополитического характера эксплуатации
капиталистами народных масс, а проповедь
создания «всемирного государства»
является идеологическим прикрытием планов
установления мирового владычества
американского империализма.
На основе космополитического нивелирования
всех национальных различий, неуважения
к вкладу отдельных народов и культур
в сокровищницу цивилизации нельзя
создать подлинно общечеловеческую культуру.
Вместо нее рождается лишь тот ее буржуазный
суррогат, который распространяется
по всему миру информационными агентствами
ведущих империалистических держав.
Процесс действительного развития общечеловеческой
культуры идет через взаимное
обогащение культур отдельных стран
и народов, каждый из которых, большой или
малый, вносит свой неповторимый и необходимый
вклад в сокровищницу мировой цивилизации.
Вопрос об отношении коммунистов к национальному
суверенитету и, в частности,
о соотношении национального суверенитета
и интернационального долга является сейчас
одним из самых актуальных. Наши противники
пытаются представить дело так,
будто марксисты-ленинцы считают национальный
суверенитет чем-то второстепенным
или даже несовместимым с интернационализмом.
Мы можем сказать, что если космополитические
идеи «всемирного государства»,
«всемирного правительства» по существу
своему противоречат принципу национального
суверенитета, то идеи интернационализма
не только не противоречат ему, а,
наоборот, содействуют его защите и укреплению.
Необходимо подчеркнуть, что коммунисты
рассматривают национальный суверенитет
как право на самостоятельное, независимое
существование государства согласно
интересам и воле каждой нации в неразрывном
единстве с интересами всего мирового
освободительного движения.
Националисты противопоставляют национальный
суверенитет классовой солидарности
трудящихся. При правильном понимании
они не противоречат друг другу, а хорошо
сочетаются. Марксисты-ленинцы всегда
не только признавали принцип национального
суверенитета, но и практически отстаивали
его от происков реакционных сил.
Именно потому, что коммунисты, отстаивая
принципы интернационализма, выступают
в качестве поборников подлинного национального
суверенитета, они не могут
быть нейтральными, когда империализм
и реакционные силы угрожают завоеваниям
социализма в той или иной стране, не могут
мириться с идеологическим и политическим
вмешательством, военным и экономическим
давлением империалистических держав.
Коммунисты считают своим долгом вести
борьбу против экспорта контрреволюции.
Решительная поддержка и защита социализма
— интернациональная задача коммунистов.
Опыт содружества социалистических
стран показал, что многие национальные
проблемы отдельных стран не могут быть
решены без совместного объединения усилий,
без учета, согласования и координации
действий социалистических государств. Эта
координация действий вовсе не ведет к ограничению
суверенитета. Речь идет о том, что
стоящая у власти коммунистическая партия
в своей деятельности сочетает национальные
и интернациональные интересы так,
чтобы ее политика обеспечивала укрепление
сил социализма и в самой стране, и в мировом
масштабе. Если партия стоит на правильных,
марксистско-ленинских позициях,
противоречия между национальным и интернациональным
аспектами ее политики нет.
О неисчерпаемых возможностях укрепления
единства мировой системы социализма
свидетельствует принятая в июле 1971 г.
Комплексная программа дальнейшего углубления
и совершенствования сотрудничества
и развития социалистической экономической
интеграции стран — членов СЭВ.
Эта программа имеет своей целью:
— более быстрое развитие производительных
сил во всех странах — членах СЭВ,
достижение наивысшего научно-технического
уровня и максимального повышения экономической
эффективности общественного
производства, а также максимального роста
производительности труда;
— совершенствование структуры и рост
масштабов производства при систематическом
повышении уровня технической оснащенности
отраслей и внедрение передовой
технологии в соответствии с требованиями
научно-технической революции;
— обеспечение растущих потребностей
народного хозяйства на длительную перспективу
в топливе, энергии, сырье, современном
оборудовании и т. д.;
— повышение материального и культурного
уровня жизни народов стран — членов
СЭВ;
— постепенное сближение и выравнивание
уровней экономического развития
стран — членов СЭВ;
— укрепление позиций стран — членов
23

СЭВ в мировой экономике и обеспечение
в конечном итоге победы в экономическом
соревновании с капитализмом;
— укрепление обороноспособности
стран — членов СЭВ.
Интернационализация всех сторон общественной
жизни — основная тенденция современной
эпохи. Если даже в капиталистическом
мире при всем обострении межгосударственных
противоречий эта тенденция
пробивает себе дорогу и в области экономики,
и в области науки и техники, то тем более
она закономерна в развитии социалистических
стран.
Формы интернациональных связей могут
быть различны, они изменяются в зависимости
от конкретных условий, места и времени,
но сохраняется суть — действенная международная
солидарность в борьбе против
империализма, в защите мира, демократии,
социализма, в решении коренных проблем
человечества.
Принципы интернационализма близки
прогрессивным людям всей Земли, ибо
они — принципы дружбы, сотрудничества,
взаимопомощи.
В современном мире эти принципы воплощаются
во многих формах сотрудничества
— это и добровольный союз народов
в едином социалистическом государстве, это
и содружество социалистических стран, это
и единство всех прогрессивных сил мира.
Идеи интернационализма близки советским
ученым, которые прилагают много сил для
развития плодотворных международных научных
связей, широко сотрудничают с зарубежными
учеными как в специальных областях
науки, так и в реализации гуманных
программ борьбы за мир и безопасность
народов.

НАУКА
В РЕСПУБЛИКАХ
Ученые братских советских республик вносят весомый вклад в отечественную
и мировую науку. О некоторых их достижениях рассказано в публикуемых
ниже заметках.
В республике более 600 тыс. научных работников. На ее территории размещено
свыше 230 научных учреждений Академии наук СССР.
Ученые Советской России внесли огромный вклад в сокровищницу
отечественной и мировой науки, в дело подъема экономики и развития
производительных сил всей нашей многонациональной Родины. Ученые
республики оказали самое непосредственное содействие в реализации
планов развития РСФСР и всей страны, особенно в развитии энергетики,
машиностроения, металлургии, авиации, атомной и ракетной техники, химической
и других важнейших отраслей промышленности.
Выдающиеся достижения советской науки в математике, механике
и вычислительной технике, ядерной физике, квантовой электронике, в области
термоядерных исследований, физике твердого тела, исследовании
космического пространства и других важнейших направлениях современной
науки связаны с работой ученых Российской Федерации.
Химики, успешно развивая традиции русской химической школы,
создали новые научные направления во многих областях физической, органической
и неорганической химии, способствовали дальнейшему развитию
химической промышленности.
Исследования геологов республики способствовали обеспечению народного
хозяйства всеми видами полезных ископаемых.
Успешное решение многих практических задач развития сельского
хозяйства связано с достижениями биологов республики.
Огромный вклад внесли ученые республики в развитие общественных
наук и в частности в творческую разработку марксистско-ленинской
теории, изучение опыта социалистического и коммунистического строительства,
в анализ важнейших экономических, социальных и политических
процессов, происходящих в мире, в разработку проблем идейного
формирования человека коммунистического общества.
Значительные силы АН СССР, многие высшие учебные заведения и
ведущие отраслевые научные институты сосредоточены в Москве и Ленинграде.
Это — исторически сложившиеся культурные, научные и административные
центры нашей страны. Здесь возникали и развивались новые
научные направления, принесшие мировую славу советской науке. Во многих
других городах, почти во всех автономных республиках Российской
Федерации также имеются научные учреждения АН СССР. В ряде экономических
районов и автономных республик научно-исследовательские
учреждения объединены в филиалы и научные центры АН СССР.
Российская
Советская
Федеративная
Социалистическая
Республика
25

В 1956 г. создано Сибирское отделение Академии наук СССР (СО АН
СССР) — научный центр, не имеющий себе равных в мировой практике
организации науки.
Мировое признание получили работы ученых этого отделения в ряде
областей математики, механики, ядерной физики, физики плазмы, геологии,
геофизики, горного дела, кинетики катализа и др.
Важные результаты получены сибирскими учеными в области высокотемпературной
плазмы, в разработке новых методов ускорения заряженных
частиц на основе встречных пучков, изучении нефтегазоносности
и рудных богатств Сибири и Дальнего Востока, получении новых химических
катализаторов, микроминиатюризации радиоэлектронных устройств,
создании новых методов обработки металлов, совершенствовании методов
планирования народного хозяйства.
Развернуты исследования по многим направлениям химической и биологической
науки. За период своего существования институты Сибирского
отделения АН СССР передали народному хозяйству страны более 700
крупных разработок, 500 реализованы или реализуются, более половины
из них внедряются в восточных районах.
В 1970 г. созданы научные центры АН СССР на Дальнем Востоке,
Урале и научный центр высшей школы на Северном Кавказе.
Основные задачи центров: разработка научных проблем, способствующих
ускоренному развитию экономики и производительных сил соответствующих
экономических районов; развитие фундаментальных исследований
в области естественных и общественных наук; подготовка научных
кадров и координация исследований по естественным и общественным наукам,
проводимым учеными в этих экономических районах.
Учеными Дальнего Востока, которые до недавнего времени объединялись
Сибирским отделением АН СССР, получен ряд крупных научных
результатов. В частности, составлены металлогенические карты Приморья,
Хабаровского края и всего советского Дальнего Востока. Разработана аппаратура,
позволяющая методом электроразведки определять промышленную
ценность месторождений полезных ископаемых различных типов. Получены
важные результаты изучения геологии Северо-Востока. Завершен
большой по объему этап инвентаризации биологических ресурсов суши
Дальнего Востока.
В институтах Урала решены важные фундаментальные проблемы в области
физики твердого тела: детально исследованы доменная структура,
механизм процессов намагничивания и структурное состояние магнитных
материалов, развита теория прочности и пластичности металлов и сплавов.
Разработаны и внедрены в практику магнитные и электромагнитные методы
контроля качества продукции. Созданы новые технические материалы
с повышенными физическими свойствами.
Широкой известностью пользуются работы математиков Урала.
Уральскими геологами выявлены закономерности формирования месторождений
ряда полезных ископаемых и подземных вод. Выполнены фундаментальные
исследования по ядерной геофизике.
Ученые Северного Кавказа добились выдающихся успехов в сельскохозяйственной
науке, медицине и биологии. Исследования по генетике и
селекции зерновых культур способствовали созданию ценнейших высокоурожайных
сортов пшеницы, подсолнечника, кукурузы. Ведутся важные
исследования в области химии природных соединений, рентгено-структурного
анализа, квантовой химии, химии нефти; разработаны технологические
процессы получения высококачественных топлив, масел, катализаторов.
Работы геологов и гидрогеологов Северного Кавказа привели к открытию
новых месторождений полезных ископаемых.
Большие научные силы республики сосредоточены в Поволжье. Исследования
ученых, работающих в Горьком, Казани, Куйбышеве, Саратове,
Волгограде и других городах, оказали значительное влияние на развитие
таких важнейших направлений науки и техники, как математика, ор-
26

ганическая химия и химия фосфорорганических соединений, радиотехника
и радиоэлектроника, атомная наука и техника.
В РСФСР действуют следующие филиалы АН СССР: Башкирский,
Дагестанский, Карельский, Кольский, Коми.
Исследования, выполненные в научных учреждениях Башкирского
филиала АН СССР в области палеонтологии, геоморфологии, геофизики,
тектоники, петрографии, сыграли важную роль в прогнозе и открытии
богатейших месторождений нефти, железных и медных руд и других ископаемых
Южного Урала.
Ряд ценных результатов получен в области ботаники, почвоведения,
физиологии и селекции сельскохозяйственных растений. Широкой известностью
пользуются работы башкирских ученых в области цитохимии и биологии
нуклеиновых кислот.
В республике работает НИИТранснефть — единственный в Советском
Союзе институт, где изучаются вопросы хранения и транспортировки нефти
и газа.
Учеными Башкирской АССР глубоко изучены археологические находки
на Южном Урале, проблемы происхождения башкирского народа и богатые
материалы устного поэтического творчества.
Учеными Дагестанского филиала АН СССР выполнен ряд важных
работ в области теплофизики, геохронологии, физики полупроводников.
В частности, завершено составление таблиц по свойствам воды и водяного
пара при высоких давлениях и температурах, разработан и практически
использован масс-спектрометрический метод определения абсолютного возраста
геологических образований.
Успешно изучается история республики, история национального искусства,
поэтическое творчество и языки населяющих ее народов.
В учреждениях Карельского филиала АН СССР ведутся фундаментальные
исследования по геологии и геохимии железорудных комплексов,
по геологии и литологии карбонатовых пород, разработке геофизических
методов поисков полезных ископаемых. Большое внимание уделяется комплексному
изучению, повышению продуктивности и рациональному использованию
лесных ресурсов Карелии, разрабатываются теоретические основы
рационального использования и обогащения природных биологических
ресурсов республики.
Проведены широкие исследования по истории республики, фольклору
и лингвистике.
В учреждениях Кольского филиала выполнен цикл работ в области
геологических наук, позволивший вскрыть закономерности размещения
полезных ископаемых на Кольском полуострове и предсказать многие промышленные
месторождения ряда важнейших минералов.
Здесь зародилось новое научное направление в геологии — изучение
геологии осадочных пород докембрия, которое в настоящее время успешно
развивается в нашей стране. Крупное достижение Кольских ученых —
разработка технологии получения некоторых чистых и сверхчистых редких
элементов. Услешно завершены технологические и экономические исследования
по использованию отходов медно-никелевой и железорудной промышленности.
В результате многолетних работ по интродукции и акклиматизации
растений ботаниками доказана возможность переселения многих растений
в полярные условия.
Всесторонне изучаются явления земного магнетизма, космических лучей,
физики ионосферы, полярных сияний.
В Коми филиале АН СССР получены ценные результаты по изучению
стратиграфии и сопоставлению разрезов палеозоя и нижнего мезозоя. Выявлены
новые типы рудопроявлений редких металлов и других полезных
ископаемых.
Установлены закономерности формирования редкоземельных концентраций
в осадочно-метаморфических породах.
27

Украинская
Советская
Социалистическая
Республика
Биологами составлены карты почвенного и растительного покрова и
животного мира всей территории республики.
Разработаны теоретические основы и даны практические рекомендации
по обогащению культурной флоры Севера с целью укрепления кормовой
базы животноводства.
В трудах ученых Коми АССР значительное место занимают исследования
по истории национальной культуры, этнографии и филологии; в частности,
создан сравнительный словарь коми-зырянских диалектов.
В состав Сибирского отделения входят: Бурятский филиал СО АН
СССР, где успешно решаются проблемы агрохимии, почвоведения, размещения
полезных ископаемых республики; Восточно-Сибирский филиал СО
АН СССР, известный своими работами в области энергетики, математики,
исследования земной коры, ионосферы, органической химии; а также Якутский
филиал, в котором ведутся изучение строения и развития земной
коры, в том числе ее мерзлых зон, закономерностей образования и размещения
полезных ископаемых на территории Якутской АССР, природы
космических лучей и явлений, происходящих в верхней атмосфере и ближайших
окрестностях земли, исследования в области биологических и общественных
наук.
В республике более 130 тыс. научных работников. Академия наук Украинской
ССР образована в 1919 г. В ее составе 73 научных учреждения, где
трудится свыше 10 тыс. научных сотрудников.
Широкое признание получили работы украинских математиков по теории
нелинейных дифференциальных уравнений и нелинейных колебаний,
которые нашли применение при расчете колебаний в синхрофазотронах,
орбит спутников, в задачах управляемого термоядерного синтеза, механики,
радиотехники, теории автоматического регулирования и др.
В Академии наук УССР создан мощный кибернетический центр, ученые
которого заложили основы для проведения важных теоретических исследований.
Значительным достижением украинских кибернетиков является
создание общей теории цифровых автоматов, на основе которой разрабатываются
управляющие устройства и большие вычислительные системы,
проблемы автоматизации проектирования новых электронно-вычислительных
машин.
Физики Украины выполнили фундаментальные работы по физике
атомного ядра и элементарных частиц. В частности, ими построена теория
деформируемых ядер, рассчитаны размеры и форма легких ядер,
получены новые данные о механизме ядерных реакций. Созданием уникальной
плазменной ловушки «Ураган» сделан значительный шаг в области
физики плазмы и управляемых термоядерных реакций. Успешно
развиваются в республике исследования по физике твердого тела, в том
числе металлофизике, физике полупроводников, лазерной физике, сверхпроводимости
и др.
Ученые Украины достигли больших успехов в области материаловедения.
По таким важным направлениям, как сварка металлов, порошковая
металлургия, электронно-лучевой и электрошлаковый переплав металлов
ученые республики занимают ведущее положение в мировой науке.
Результатом этих работ явилось широкое внедрение в стране прогрессивных
сварных конструкций, замена ими литых, кованых и клепаных
заготовок и конструкций, повсеместное вытеснение ручного труда сварщиков
новейшими механизированными способами сварки и наплавки.
Дальнейшее развитие получило новое направление материаловедения
— физико-химическая механика материалов. Исследования в этой
области дали возможность создать методы и средства определения стойкости
материалов к различного вида разрушениям, разработать рекомендации
по обеспечению снижения вредного влияния включений на свойства
конструкционных сталей.
28

Украинскими учеными выполнены комплексные исследования прочности
широкого класса конструкционных материалов и конструктивных
элементов в условиях сверхвысоких температур. Результаты этих исследований
во многом способствуют решению актуальных проблем современного
машиностроения и освоения космоса.
Существенные достижения имеют и химики Украины. Ими многое
сделано для развития химии стабильных изотопов и свободных радикалов,
внесен весомый вклад в теорию химического строения, кинетики
и реакционной способности. Важные результаты получены в области химии
комплексных, элементоорганических и высокомолекулярных соединений,
теоретических основ химической технологии.
Геологи провели исследования глубинной структуры территории республики
и установили закономерности образования в недрах залежей полезных
ископаемых. Внедрение методов, разработанных украинскими
учеными, привело к открытию новых перспективных месторождений редких
и цветных металлов.
Значительно расширились исследования Мирового океана. Выполнены
экспериментальные и теоретические исследования течения Ломоносова
и системы придонных течений тропической Атлантики.
В последние годы значительно интенсивнее ведутся исследования по
проблемам защиты водного и воздушного бассейнов от загрязнений.
В области биологических наук ученые Украины решили ряд актуальных
теоретических и практических вопросов, связанных с развитием сельскохозяйственного
производства и здравоохранения. Значительные успехи
достигнуты в изучении развития растений и животных, их охраны и рационального
использования.
Немалых успехов добились украинские обществоведы в изучении
и теоретическом обобщении закономерностей экономического, социально-
политического и культурного развития социалистического общества. В области
экономики выполнены исследования по усовершенствованию управления
и планирования. Результаты исторических исследований обобщены
в ряде фундаментальных трудов. Большое историко-познавательное значение
имеют исследования украинских археологов. Изданы научные труды
по истории украинской литературы, искусствоведению, фольклору и
этнографии, а также ряд словарей.
В республике свыше 20 тыс. научных работников. Академия наук Бело- Белорусская
русской ССР создана в 1928 г. В ее составе 31 научное учреждение, социалисти-
где работает более 3 тыс. научных сотрудников. ческая
Белорусскими математиками внесен значительный вклад в разработку Республика
аналитической и качественной теории дифференциальных уравнений,
в особенности с периодическими и квазипериодическими коэффициентами,
в разработку методов численного анализа, в теорию матричных групп.
В области физики разрабатываются такие актуальные направления,
как спектроскопия, люминесценция, квантовая электроника, физика плазмы,
оптика и акустика кристаллов, химическая связь в твердых телах,
изучение физико-химических констант твердых тел, кристаллография, физика
магнитных явлений, математическая теория тепло- и массообмена.
Интенсивно ведутся работы также по ряду направлений прикладной
физики — обработке металлов, испытанию материалов, механике полимеров.
Особенно важен цикл исследований по теории и методам расчета
квантовых генераторов, в частности на сложных органических молекулах.
С 1962 г. в Белоруссии на базе реактора ИРТ-2000 начались широкие
исследования по физике реакторов, радиационной физике и химии. Наиболее
важные результаты достигнуты в направлении использования диссоциирующих
газов в качестве теплоносителя для реакторов. В частности,
было показано, что при использовании теплоносителя этого типа к.п.д.
крупных ядерных электростанций может быть поднят до 50%.
29

Узбекская
Советская
Социалистическая
Республика
Казахская
Советская
Социалистическая
Республика
В области химии изучаются смоляные кислоты и терпеновые углеводороды,
органический синтез, лиофильные коллоиды и полимеры, механизм
гетерогенных реакций. Проводятся также исследования по геохимии,
в частности лесовых пород, по химизму подземных вод.
Геологами Белоруссии на территории республики открыты огромные
запасы каменной соли, калийных солей, доломитов и других ценных пород.
Проведенные исследования также позволили обнаружить запасы горючих
сланцев, исчисляемые десятками миллиардов тонн.
Биологи республики изучают генетические основы гетерозиса, искусственную
полиплодию и химический мутагенез, проблемы лесоведения и физиологии
нервной деятельности.
Наиболее значительные результаты в области общественных наук получены
в изучении развития экономики Белоруссии, белорусского языка
и литературы.
В республике более 27 тыс. научных работников. Академия наук Узбекской
ССР образована в 1943 г. на базе Узбекского филиала АН СССР.
В ее составе около 30 научных учреждений, в которых работает более
3 тыс. научных сотрудников.
В Узбекистане развиваются различные разделы математики, ядерная
физика, физическая электроника, физика и техника полупроводников и
диэлектриков, астрономия и астрофизика.
Ряд важных результатов получен за последние годы в применении
радиоактивных изотопов и излучений, в радиоактивационном анализе.
В частности, разработаны эффективные экспрессметоды нейтронно-активационного
анализа геологических проб на золото и другие редкие металлы
и рассеянные элементы, получены лучшие в Советском Союзе особо чистые
и специальные легированные материалы для транзисторной техники.
Успешно идет геолого-географическое и геохимическое изучение, глубинного
строения земной коры и верхней мантии. Значительные успехи
достигнуты сейсмологами: впервые в СССР составлены карты возможных
максимальных землетрясений и сейсмической активности.
Химия природных соединений и комплексное химическое изучение
хлопчатника — одно из главных направлений работы химиков республики.
В результате изучения флоры Узбекистана освоено производство новых
ценных препаратов для лечения различных заболеваний. Разрабатываются
и применяются химические стимуляторы и химические средства защиты
хлопчатника и других технических культур. Существенные результаты
получены в области химии и технологии удобрения.
Немалые достижения имеются в области селекции хлопчатника. Созданы
вилтоустойчивые сорта хлопчатника «Ташкент 1, 2, 3». Разработаны
способы посева засухоустойчивых, относительно высокоурожайных
и ценных в кормовом отношении травянистых растений, повышающих
продуктивность пастбищ.
Получены ценные данные по физиологии человека и животных, по
изучению эпидемиологии, патогенеза, клиники лабораторной диагностики
и профилактики ряда инфекционных заболеваний.
В общественных науках широкое развитие получили исследования по
экономике, истории СССР, теории и логике современного научного познания,
изучению закономерностей развития социалистических общественных
отношений и перерастания их в коммунистические. Имеется ряд крупных
достижений в археологии, лингвистике.
В республике более 25 тыс. научных работников. Академия наук Казахской
ССР образована в 1946 г. на базе Казахского филиала АН СССР.
В ее составе 24 научных учреждения, в которых работает более 3 тыс.
научных сотрудников.
30

В Казахстане успешно развиваются физика высоких энергий, физика
атомного ядра и прикладная ядерная физика на базе ядерного реактора
и циклотрона. Ведутся исследования по теории обыкновенных дифференциальных
уравнений, вычислительной математике, механике горных пород,
технической кибернетике.
Выполнены весьма важные работы по региональной геологии и геофизике
Восточного, Центрального и Западного Казахстана. Большие успехи
достигнуты в области сейсмологии, в металлогении, составлении прогнозных
карт для отдельных рудных полей и районов. Проводятся широкие исследования
рациональных способов открытой и подземной разработки
месторождений полезных ископаемых, механизации и автоматизации горных
работ. Установлены закономерности формирования и размещения
подземных водных ресурсов Казахстана. Развиваются мелиоративно-гидрогеологические
исследования.
Астрономы и астрофизики изучают структуру и динамику звездных
систем, физику межзвездных газово-пылевых туманностей и звезд ранних
спектральных классов.
Организована систематическая служба Солнца, ведется наблюдение
текущих астрономических явлений (кометы, спутники и т. п.).
Химики Казахстана проводят широкие исследования в области фосфорных
удобрений, кинетики и механизма каталитических реакций, химии
высокомолекулярных соединений, природных и физиологически активных
веществ, электрохимии. В области цветной металлургии проводятся работы
по физико-химическим основам получения цветных и редких металлов.
новым процессам и технологическим схемам производства.
Успешно изучаются почвы, процессы ветровой и водной эрозии, растительные
ресурсы и животный мир республики, создаются биологические
основы борьбы с природноочаговыми и паразитными болезнями животных,
человека и растений. Исследуются закономерности наследственности и индивидуального
развития сельскохозяйственных животных.
В области общественных наук широко разрабатывается комплекс задач,
связанных с повышением экономической эффективности общественного
производства. Расширяются исследования в области истории, археологии,
этнографии, истории культуры и общественной мысли в республике.
Развиваются экспериментальные исследования фонетической системы
казахского и уйгурского языков.
Исследуются основные проблемы литературы и искусства социалистического
реализма, развития наций и национальных отношений, национальной
советской государственности.
В республике свыше 18 тыс. научных работников. Академия наук Грузинской
ССР образована в 1941 г. на базе Грузинского филиала АН СССР.
В ее составе 39 научных учреждений, в которых работает более 4 тыс.
научных сотрудников.
Математикам и механикам Грузии принадлежит ряд значительных
исследований по теории упругости, интегральным уравнениям, теории
функций, по методам математической физики; значительные исследования
выполнены в области вычислительной математики. Грузинская школа
в области теории упругости и сингулярных интегральных уравнений давно
заслужила мировое признание.
Важные работы проводятся грузинскими учеными в области ядерной
и макромолекулярной физики, физики твердого тела, криобиофизики, радиационных
повреждений в биологических объектах.
Открыты четыре элементарные частицы, принадлежащие семейству
тяжелых бозонных резонансов. Работа выполнена в Европейском центре
ядерных исследований (Женева) при ведущем участии грузинских физиков.
Создан детектор элементарных частиц нового типа — разрядноконденсационная
камера.
Г рузинская
Советская
Социалистическая
Республика
31

На базе известной горной астрофизической обсерватории в Абастумани
успешно проводится изучение межзвездной среды, строения Галактики,
нестационарных звезд и других объектов. Впервые создан астрономический
прибор для изучения физических свойств поверхности Луны — многоканальный
поляровизор-дискриминатор.
Результаты работ, выполненных грузинскими учеными в области геофизики,
геологии и географии, способствуют более полному использованию
природных богатств республики и рациональному размещению ее производительных
сил.
За последние годы развились такие направления современной науки,
как кибернетика и системы управления. Еще более расширились исследования
в области горной механики, механики машин, строительной механики
и сейсмостойкости.
Химики Грузии известны своими работами по исследованию абсорбционных,
каталитических и коллоидных свойств твердых тел, синтезу и изучению
высокомолекулярных и биологически активных соединений, исследованиями
цеолитов, химии и электрохимии марганца и его соединений,
термодинамических свойств неорганических соединений, исследованиями
растительного и минерального сырья республики с целью создания новых
лекарственных средств. Значительные работы выполнены грузинскими металлургами.
Большие успехи достигнуты грузинскими учеными в области физиологии,
ботаники, биохимии, биофизики, генетики, палеобиологии, зоологии,
экспериментальной морфологии и в других областях современной биологической
науки.
Особенно надо отметить фундаментальные исследования школы грузинских
физиологов, которые широко известны не только в СССР, но и
за его пределами.
Богатейшее культурно-историческое наследие грузинского народа служит
неиссякаемым источником для ряда фундаментальных исследований
по истории, археологии, этнографии, языкознанию, истории грузинской
литературы, истории грузинского искусства. Ведутся также работы в области
востоковедения, философии, психологии, экономики, права и других
общественных наук.
Азербайджанская
Советская
Социалистическая
Республика
В республике более 16 тыс. научных работников. Академия наук Азербайджанской
ССР образована в 1945 г. В ее составе 30 научных учреждений,
в которых работает свыше 3 тыс. научных сотрудников.
Главные направления исследований азербайджанских ученых связаны
с решением актуальных для республики проблем: удовлетворением потребности
в высококачественном топливе и смазочных маслах, производством
новых видов мономеров — сырья для полимерных материалов и др.
Помимо исследований по нефтехимии и химической технологии, в республике
развиваются многие другие направления химической науки —
физическая и аналитическая химия, радиохимия, кристаллохимия, геохимия.
Азербайджанские ученые разработали метод построения математических
моделей химических комбинатов, широко используемый в народном
хозяйстве.
Физиками Азербайджана выращены совершенные монокристаллы селена,
теллура, их двойных и тройных соединений, исследованы их свойства
и структурные особенности, что позволило создать оптические квантовые
генераторы и другие аппараты и приборы.
Астрофизиками изучаются физическое состояние звездных объектов
и внутреннее строение звезд, структура атмосферы Солнца и нестационарные
процессы, происходящие на его поверхности.
В республике ведутся исследования в области строения и развития Земли,
закономерностей образования и размещения месторождений полезных
32

ископаемых, усовершенствования методов разработки месторождений нефти
и газа, подсчета их запасов и установления оптимальных технологических
процессов глубокого бурения, физической и экономической географии,
геоморфологии, географии почв и гидрометеорологии Каспийского
моря.
Предложены теоретические рекомендации, необходимые для оптимального
проектирования и строительства морских эстакад.
Интересы азербайджанских биологов сосредоточены на проблемах физиологии
человека и животных, вопросах эволюции и видообразования, биохимии,
агрохимии.
В области общественных наук опубликованы крупные обобщающие труды
по истории азербайджанского народа и его культуры. Создан ряд трудов
по актуальным проблемам философии. Экономисты республики принимают
участие в решении крупных народнохозяйственных задач.
В республике более 9 тыс. научных работников. Академия наук Литовской
ССР была образована в 1941 г. В ее составе 10 научных учреждений,
в которых работает свыше 1 тыс. научных сотрудников.
Наиболее существенные результаты литовских ученых в области математики
получены в теории вероятностей, теории чисел и математической
статистике.
Среди работ физиков наиболее значительны многолетние расчеты
спектров атомов и молекул, исследования явлений в тонких пленках полупроводников,
электрических параметров полупроводников с помощью сверхвысокочастотного
поля, а также фотоэлектрических и оптических свойств
тонких пленок.
Получены многие важные, результаты при изучении теплообмена и поведения
материалов при высоких температурах и в высокотемпературных
газовых потоках.
В республике развиваются также физика атомного ядра, астрофизика,
исследования эффектов ультразвука и миграции радиоизотопов.
Литовские химики получили интересные результаты в области теории
электроосаждения металлов и разработки оптимальной технологии гальванопокрытий.
Среди биологических работ важное место занимают исследования, направленные
на повышение продуктивности животноводства и растениеводства.
Следует также отметить исследования по синтезу и определению структуры
ряда важных биологически активных соединений.
В области общественных наук наиболее продуктивные исследования
посвящены археологии и истории Литвы, изучению литовского языка и истории
культуры литовского народа.
В республике более 5,5 тыс. научных работников. Академия наук Молдавской
ССР была образована в 1961 г. на базе Молдавского филиала
АН СССР. В ее составе 19 научных учреждений, в которых работает свыше
700 научных сотрудников.
Деятельность ученых Молдавии направлена на повышение плодородия
почв, урожайности сортов винограда, зерновых, кормовых и плодовых
культур.
Исследователи интенсивно разрабатывают методы борьбы с болезнями
и вредителями виноградников.
Широкую известность заслужили исследования молдавских ученых по
генетически регулируемому гетерозису, который является теоретической
основой селекции сельскохозяйственных растений, по выведению новых
сортов плодовых методом географически отдаленной гибридизации, по созданию
эффективных методов борьбы с болезнями и вредителями растений.
Литовская
Советская
Социалистическая
Республика
Молдавская
Советская
Социалистическая
Республика
33

Латвийская
Советская
Социалистическая
Республика
В области математики ученым республики принадлежат важные результаты
по теории дифференциальных и интегральных уравнений, в различных
областях современной алгебры, по приближенным методам, функциональному
анализу.
Большое внимание уделяется физике твердого тела, изучению физико-химических
свойств сложных полупроводников, разработке электроискровых
и электрохимических методов обработки материалов.
Молдавские ученые имеют видные достижения в решении одной из
перспективных задач электроэнергетики — применения переменного тока
повышенной частоты в народном хозяйстве.
В работах молдавских историков решается ряд принципиально важных
вопросов происхождения молдавского народа, его истории, а также истории
балканских стран. Успешно развивается археология Молдавии, являвшейся,
как известно, одним из древнейших мест обитания человека. Ученым
республики принадлежит одно из ведущих мест в стране в исследованиях
восточно-романской филологии.
В республике более 8,5 тыс. научных работников. Академия наук Латвийской
ССР образована в 1946 г. В ее составе 14 научных учреждений,
где работает свыше 1 тыс. научных сотрудников.
Интересные работы ведутся в республике в области магнитной гидродинамики
несжимаемых сред. Латвийскими физиками созданы магнитогидродинамические
насосы для разливки и транспортировки жидких металлов.
На базе исследовательского ядерного реактора изучается радиационная
физика твердого тела, ведутся работы по нейтронно-активационному
анализу.
Интенсивно развивается в республике изучение проблем энергетики.
Латвийскими учеными выполнены важные исследования по проблемам оптимизации
топливно-энергетического баланса, по повышению эффективности
теплоснабжения на основе использования высокотемпературных теплоносителей,
по разработке новой феноменологической теории тепло- и массо-
переноса.
В республике выполнены также важные работы по созданию бесконтактных
электромагнитных преобразователей энергии, созданы новые образцы
бесконтактных электродвигателей и генераторов.
Латвийские ученые имеют существенные достижения в теории логических
автоматов и разработки измерительно-вычислительных устройств и
многомашинных управляющих комплексов.
Одним из главных и перспективных направлений науки в республике
являются исследования по физике и механике композитных полимерных
материалов.
Ряд важных задач решен в механике упруго-вязко-пластичных материалов.
Химики Латвии изыскивают методы получения редких металлов и их
соединений высокой чистоты, большое место в их работе занимает синтез
и изыскание биологически активных соединений. Одновременно ведутся работы
и по микробиологическому синтезу биологически активных веществ.
Латвийскими учеными возглавляются исследования по химии древесины
и ее основных компонентов.
Важные результаты получены биологами республики в изучении влияния
микроэлементов на урожайность культурных растений. На видное место
сейчас выдвигаются проблемы чистой воды.
В области общественных наук наиболее интересны работы латвийских
экономистов по экономико-математическим методам оптимизации некоторых
отраслей промышленности, совершенствованию организации труда
и его оплаты в сельскохозяйственном производстве. Опубликованы оригинальные
и интересные работы историков и языковедов по истории населения
и топонимике Прибалтики.
34

В республике 6,2 тыс. научных работников. Академия наук Киргизской
ССР образована в 1954 г. на базе Киргизского филиала АН СССР. В ее
составе 18 научных учреждений, в которых работает более 1 тыс. научных
сотрудников.
Киргизскими учеными выполнены важные исследования по теории интегральных
и дифференциальных уравнений, геологии, разработке научных
основ автоматизации ирригационных систем, промышленности и буровой
техники.
Проводились работы по физике и механике горных пород, физике твердого
тела, эффективного получения особо чистых редких металлов, закономерностей
распространения радиоволн в высокогорных условиях.
Многие результаты исследований реализованы в практике промышленных
предприятий Киргизии и за ее пределами.
Успешно разрабатываются методы получения ценных углеводов, инсулина
и фруктозы из местного растительного сырья.
Ведется изучение проблем биохимии и физиологии животных и растений,
микробиологии и вирусологии.
Многочисленные исследования посвящены экономике, истории, изучению
языка, литературы и фольклора киргизского народа. В частности,
разрабатываемые языковедами республики вопросы формирования и развития
киргизского языка имеют актуальное значение для исследования
всех тюркских языков.
В республике около 5,5 тыс. научных работников. Академия наук Таджикской
ССР образована в 1951 г. на основе Таджикского филиала АН СССР.
В ее составе 16 научных учреждений, в которых работает более 1 тыс. научных
сотрудников
В Таджикистане успешно развиваются астрофизические исследования,
в основном направленные на изучение метеоров, комет и других планет
Солнечной системы. Учеными республики разработан ряд новых оптических
и радиолокационных методов изучения метеоров, значительно расширивших
знание их природы. Важные результаты получены таджикскими
астрофизиками и в теории строения комет.
Математики республики сосредоточивают свое внимание на исследовании
некоторых не изученных ранее классов дифференциальных и интегральных
уравнений, где им принадлежит ряд интересных результатов.
За последние годы существенный прогресс достигнут в области физики
твердого тела, молекулярной акустики, изучения полупроводников, спектроскопии
атомов и молекул.
В связи с повышенной сейсмической активностью в республике широкое
развитие получили работы по сейсмологии и сейсмостойкому строительству.
Специалистами разработана методика изучения и обеспечения сейсмостойкости
различных сооружений, в особенности гидротехнических.
Среди химических исследований выделяются работы по синтезу волокнообразующих
полимеров, каучуков, латексов, лекарственных препаратов
на основе производных ацетилена, нефтехимии, а также исследования в области
химии и технологии легких, цветных и редких металлов.
В области биологии наиболее интересные теоретические и важные
практические результаты достигнуты в изучении фауны беспозвоночных
и позвоночных животных, паразитов сельскохозяйственных животных и их
переносчиков, в исследовании высокогорной флоры. Разработан интегрированный
метод борьбы с вредителями хлопчатника, который дает возможность
сохранить биоценоз хлопковых полей.
Многолетние археологические исследования геродища Пенджикента и
на юге Таджикистана дали богатейший материал для изучения истории
культуры предков таджиков — согдийцев и бактрийцев.
Изданы монографические труды по истории, истории философской и
общественно-политической мысли таджикского народа, о расцвете эконо-
Киргизсная
Советская
Социалистическая
Республика
Таджикская
Советская
Социалистическая
Республика
35

Арм янская
Советская
Социалистическая
Республика
Туркменская
Советская
Социалистическая
Республика
мики и культуры в республике, создан ряд капитальных словарей.
Разработана схема размещения производительных сил республики на
перспективу.
В республике свыше 12 тыс. научных работников. Академия наук Армянской
ССР образована в 1943 г. В ее составе 33 научных учреждения,
в которых работает более 2 тыс. научных сотрудников.
Армянским ученым принадлежат особенно крупные достижения в двух
направлениях современной науки — астрофизике и физике высоких
энергий.
Армянская школа астрономов и астрофизиков заслужила мировую известность
своими работами по изучению нового типа астрономических объектов
— звездных ассоциаций, космогонической активности галактических
ядер, поглощения света межзвездной средой, поляризации оптического
излучения Крабовидной туманности.
На крупнейшем в Европе армянском ускорителе электронов (АРУС)
проводятся исследования по методам ускорения заряженных частиц, физике
электромагнитных взаимодействий при больших энергиях. Эти исследования
направлены на решение таких кардинальных проблем современной
науки, как проверка положений электродинамики на малых расстояниях
или существование комбинированной симметрии нашего мира (так
называемая СРТ-теорема).
Физики Армении ведут также работы в области квантовой электроники
и нелинейной оптики.
Ученые республики имеют значительные достижения и в математической
теории оболочек, теории аналитических функций, в ряде проблем
биохимии нервной деятельности и изучении механизма действия биохимически
активных соединений, в металлогении, тонкой органической химии.
Широко известны вычислительные машины «Раздан» и «Наири», созданные
математиками и инженерами Армении.
Работы армянских историков, археологов, искусствоведов, лингвистов
направлены на решение интереснейших проблем политической, экономической
и культурной истории Армении. Предмет законной гордости армянских
ученых — хранилище уникальных древнейших рукописей Матенадаран,
в котором собрано более 12 тыс. томов и манускриптов.
В республике около 3,9 тыс. научных работников. Академия наук Туркменской
ССР была образована в 1951 г. на базе Туркменского филиала
АН СССР. В ее составе 14 научных учреждений, в которых работает более
700 научных сотрудников.
В Туркмении интенсивно развиваются гуманитарные науки: филология,
лингвистика, история. Существенные результаты получены филологами в
области восстановления потерянных звеньев литературного прошлого туркмен,
создания наиболее адекватной письменности, ряда капитальных словарей,
изучения классической литературы и фольклора.
Туркменские археологи активно исследуют богатейшие памятники
древних культур, сохранившиеся на территории республики.
Исследования экономистов направлены на поиски оптимальных решений
развития народного хозяйства Туркмении.
Большой вклад в развитие хлопководства, плодоводства, виноградарства,
овоще-бахчеводства внесли туркменские ботаники и селекционеры.
В республике сформировалось новое научное направление — комплексное
исследование пустынь, в котором получен ряд результатов, имеющих
не только теоретическое, но и большое практическое значение для Туркмении.
Ученые республики разработали методы ликвидации инфекционных и
природноочаговых заболеваний. Среди зоологических исследований важные
36

результаты достигнуты в области изучения биологии термитов и противотермитной
защиты.
Исследования туркменских геологов и геофизиков способствовали открытию
ряда месторождений нефти и газа, йодо-бромных солей.
Среди физических исследований наиболее интересные результаты достигнуты
в изучении жидкого состояния вещества ультразвуковыми и гиперзвуковыми
методами, физики полупроводников, сейсмологии, ионосферы
и в создании гелиоустановок.
В последние годы успешно развиваются также исследования по химической
природе углеводородов нефти, газовых конденсатов и озокеритов,
а также синтезу ароматических углеводородов.
В республике около 5 тыс. научных работников. Академия наук Эстонской
ССР основана в 1946 г. В ее составе 15 научных учреждений, в которых
работает свыше 800 научных сотрудников.
Основной круг проблем, изучаемых эстонскими физиками и математиками,
лежит в пределах физики твердого тела, люминесценции, теории
тяготения и элементарных частиц, ядерного магнитного резонанса, космологии
и астрофизики.
Наиболее важные направления химических исследований! в Эстонии
связаны с использованием местного сланца, в частности с изучением
свойств и возможностей сланцевого керогена, а также с разработкой теории
и технологии термической обработки сланца.
Из других химических направлений наиболее успешно развиваются
теория реакционной способности органических соединений и синтез биологически
активных веществ.
В области механики и автоматики имеются значительные достижения
по механике оболочек в ряде задач теории упругости, а также по созданию
новых языков для ЭВМ.
Эстонскими геологами получены интересные результаты в стратиграфических
и палеонтологических исследованиях древнего палеозоя.
Важным достижением селекционеров и семеноводов Эстонии явилось
создание новых ракоустойчивых сортов картофеля и новых высокоурожайных
сортов зерновых и бобовых культур, а также разработка рациональной
системы выращивания сортовых семян зерновых и здорового семенного
картофеля.
В республике ведутся широкие исследования по проблемам происхождения
эстонского народа и истории его культуры, а также финно-угорского
языкознания.
Эстонская
Советская
Социалистическая
Республика

В цепи человек стал
последним звеном,
И лучшее все
воплощается в немя
Высоко вознесся
он гордой главой]
Умом одаренный
и речью благой.
Фирдоуси

АЛЛ земля
микромир
(I) вселенная
л[л технический
прогресс
летопись
науки
Е. И. ЧАЗОВ,
анадемин АМН СССР
Н. А. ПУЧКОВСКАЯ,
академии АМН СССР
И. ШАТЕН
(Колумбия)
О. X. ХАЛПАХЧЬЯН,
доктор архитектуры

Евгений Иванович
Чазов
(р. 1929) — терапевт, кардиолог,
доктор медицинских наук,
профессор, академик АМН СССР.
Родился в Москве. Окончив в 1953
Киевский медицинский институт,
занимался научной работой
в области кардиологии вначале
в I Московском медицинском
институте на кафедре госпитальной
терапии, а с 1958 — в Институте
терапии (в настоящее время —
Институт кардиологии} АМН СССР,
где работал длительное время
под руководством известного
кардиолога академика АМН СССР
А. Л. Мясникова как его ученик
и ближайший помощник. В 1956
защитил кандидатскую диссертацию,
а в 1963 — докторскую.
Е. И. Чазов — один из ведущих
специалистов, разрабатывающих
проблему тромбоза и инфаркта
миокарда. Он автор 130 печатных
работ, трех монографий. Статьи
его опубликованы также в США.
ФРГ, Чехословакии, Венгрии,
Румынии, Италии, Голландии
и других странах.
Он занимался исследованиями
ревматизма, заболеваний желчного
пузыря и поджелудочной железы,
функций гипофиза и эпифиза,
атеросклерозом, однако
большинство его работ посвящены
различным аспектам патогенеза,
диагностики и лечения тромбозов
и инфаркта миокарда.
Исследования Е. И. Чазова,
касающиеся лечения инфаркта
миокарда, удостоены в 1969
Государственной премии СССР.
В 1967 он избран
членом-корреспондентом,
а в 1971 — академиком АМН
СССР. Он возглавляет Научный
совет по сердечно-сосудистым
заболеваниям при АМН СССР,
является экспертом Всемирной
организации здравоохранения
по вопросам кардиологии.

Евгений
Иванович
Чазов
БОРЬБА
С ИНФАРКТОМ
МИОКАРДА
Без преувеличения можно сказать, что одна
из проблем нашего века — борьба с сердечно-сосудистыми
заболеваниями. Развитие
цивилизации привело к тому, что в большинстве
экономически высокоразвитых стран
в далекое прошлое ушли пандемии таких
инфекционных заболеваний, как чума, оспа,
холера, уносившие сотни тысяч жизней
и разорявшие целые страны. Однако, как
это ни парадоксально, цивилизация принесла
иные болезни, уносящие не меньшее число
жертв. Это — гипертония, атеросклероз,
инфаркт миокарда и другие сердечно-сосудистые
заболевания. Эти заболевания являются
причиной смерти в 30— 40% случаев.
И если раньше сердечно-сосудистые заболевания
были в основном «привилегией»
старших возрастов, то в настоящее время
они встречаются все чаще в более молодом,
творчески активном периоде жизни людей.
Достаточно указать, что, по данным ВОЗ,
смертность мужчин в возрасте 35— 44 года
возросла при сердечно-сосудистых заболеваниях
более чем на 60 % • И даже у мужчин
в возрасте до 31 года она выросла на
5 — 15%.
Среди сердечно-сосудистых заболеваний
наибольшее внимание привлекает ишемическая
болезнь сердца (атеросклероз сосудов
сердца, хроническая коронарная недостаточность,
стенокардия) и, в частности, ее
острое проявление — инфаркт миокарда.
Это объясняется не только отсутствием четких
представлений о механизмах заболевания,
но и тем, что оно в настоящее время —
одно из самых распространенных заболеваний
сердца. Можно, например, указать, что,
по данным Института кардиологии АМН
СССР (Москва), среди обследованной группы
мужчин в возрасте 50— 59 лет каждый
5-й страдал типичной формой ишемической
болезни сердца. По некоторым данным, еже¬
годно среди мужчин старше 40 лет, проживающих
в Москве, инфаркт миокарда возникает
у трех из каждой тысячи. Такие же
данные приводятся по США, Англии, Дании
и другим странам.
Эти факты объясняют пристальное внимание
ученых многих стран к проблеме
ишемической болезни сердца и особенно
к проблеме инфаркта миокарда.
Основная причина ишемической болезни
сердца и инфаркта миокарда,. — несомненно,
атеросклеротическое поражение сосудов,
питающих мышцу сердца. Суть процесса
заключается в том, что на внутренней поверхности
сосудов откладывается особое вещество
холестерин. Иногда развитие склероза
происходит в виде равномерного утолщения
сосуда, иногда в виде отдельных выпячиваний
с образованием бляшек. Значительное
сужение просвета сосуда создает
условия, при которых может произойти его
закупорка. Чаще всего такое явление связано
с образованием за счет элементов крови
особой белковой пробки — тромба. Иногда
это может произойти в связи с резким увеличением
бляшки, которая закрывает просвет
сосуда, питающего мышцу сердца. Так
или иначе при этом нарушается питание определенного
участка мышцы сердца, происходит
ее омертвение — некроз, называемый
инфарктом миокарда.
Инфаркт миокарда представляет собой
тяжелое заболевание, поскольку из работы
такого совершенного и жизненно необходимого
органа, как сердце, выключается какой-нибудь
определенный его участок. Это
может привести не только к ослаблению
деятельности сердца и в связи с этим к нарушению
кровообращения, во и вызвать такие
осложнения, как шок, нарушения ритма
сердечной деятельности, отек легких, которые
нередко являются причиной смерти.
41

Последние годы ознаменовались большими
успехами в поисках новых методов лечения
инфаркта миокарда и его осложнений.
Они, несомненно, отражают достижения
кардиологов всего мира в борьбе с сердечно-сосудистыми
заболеваниями. Следует
подчеркнуть, что в разработке лечения инфаркта
миокарда в авангарде исследователей
находятся советские ученые и организаторы
здравоохранения.
Создание новых методов лекарственной
терапии, методов диагностики, аппаратуры
для лечения и, что весьма важно, новых организационных
подходов к лечению инфаркта
миокарда, позволили снизить летальность
во многих кардиологических центрах
нашей страны.
Недавно я просматривал труды наших ведущих
советских кардиологов 30— 40-х го-
АНГЛИЯ. Мозговая, деятельность
обусловливается прежде всего
обильным притоком к мозгу
крови и, следовательно, сильным
сердцем, приводящим кровь в
движение. Вот почему отнесение
многих душевных качеств к
сердцу, принятое в общеупотребительной
фразеологии, не так
неправильно, как может показаться
с первого взгляда.
«The Athenaeum», сентябрь.
1873 г.
дов, посвященные инфаркту миокарда.
В этих трудах указывалось, что приблизительно
40— 45% больных погибало от него
в первый месяц болезни и почти 70% больных
— в течение первого года.
Если сравнить эти цифры с теми цифрами,
которые сообщаются в настоящее время
ведущими клиниками нашей страны, где
процент летальных исходов колеблется
от 10 до 22% в течение первого месяца, то
мы увидим несомненные успехи современной
кардиологии в терапии инфаркта миокарда.
Только 10— 20% больных, перенесших
инфаркт миокарда и выписавшихся из
больницы, погибает, по различным опубликованным
данным, в течение первого года.
С какими же проблемами мы сталкивались
в разработке новых методов терапии
инфаркта миокарда и какие вопросы волнуют
нас, советских кардиологов, сегодня в области
борьбы с этим тяжелым заболеванием?
Мне хотелось бы начать не с новых
лекарственных методов, не с новых методов
диагностики, а с проблемы организации лечения
инфаркта миокарда.
Эти организационные вопросы неоднократно
были предметом дискуссии не только
на заседаниях национальных кардиоло¬
гических обществ, но и на международных
совещаниях и симпозиумах. Так, Европейское
бюро ВОЗ организовывало в Копенгагене
и в Москве заседания специалистов,
посвященные этой проблеме. В чем же ее
суть?
Еще 10 — 15 лет назад в нашей стране, да
и сейчас еще в ряде стран, лечение инфаркта
миокарда осуществляется в первые дни
заболевания на дому. Существовал совершенно
необоснованный страх в отношении
транспортировки и перемещения таких
больных. Считалось, что в первые дни и часы
возникновения инфаркта миокарда необходим
прежде всего абсолютный покой. Поэтому
больные оставались, несмотря даже
на появление осложнений, дома, где не было
элементарных условий для проведения
в полном объеме необходимой терапии. Более
того, такие больные при наличии минимальных
возможностей оставлялись в состоянии
покоя на первый и второй дни болезни
не только дома, но и на работе. В то
же время известно, что от 40 до 60% летальных
исходов при инфаркте миокарда
относятся именно к первым часам болезни.
Смерть, так же как и тяжесть течения этой
болезни, в значительной степени объясняется
теми осложнениями, которые чаще
всего возникают в этот период. Взять хотя
бы такое весьма распространенное осложнение,
как нарушение ритма деятельности
сердца. Внедрение новой аппаратуры, постоянно
контролирующей ритм сердца, позволило
нам, так же как и другим исследователям,
почти в 88% случаев инфаркта
миокарда обнаружить в первый день болезни
те или иные нарушения ритма. В то
же время, по нашим данным, появление
таких нарушений почти вдвое увеличивает
летальность при инфаркте миокарда. Другой
пример: большинство кардиологов указывает,
что при отсутствии достаточной терапии
в течение ближайших 3— 4 часов
умирает 70— 80% больных с кардиогенным
шоком, который, как правило, возникает
лишь в первые часы инфаркта миокарда.
Таким образом, наиболее тяжелым и наиболее
опасным при инфаркте миокарда является
пеовый период, период его возникновения.
Первые часы, первый день болезни
несут наибольшую опасность для больных.
И как ни парадоксально, но в прошлом
именно в эти часы им не оказывалась
достаточная медицинская помощь.
От решения организационных вопросов
зависел и другой важный фактор в снижении
летальности при инфаркте миокарда.
Дело в том, что созданные в последние годы
42

методы лечения как самого инфаркта миокарда,
так и его осложнений, имеют одну
важную особенность — их эффективность
зависит от того, как рано, считая со времени
его возникновения, будет начато это лечение.
Эффективность терапии кардиогенного
шока, например, уменьшается с каждым
часом приблизительно на 10 — 15%.
Так, сотрудник института кардиологии
А. В. Виноградов сообщил, что смертность
при кардиогенном шоке, существующем более
4 часов, в 4 раза выше смертности при
кратковременном осложнении. Если при терапии
кардиогенного шока, начатой в течение
первого часа, благоприятный исход наблюдается
в 75% случаев, то при терапии,
начатой позднее 12 часов, все больные погибают.
По данным А. С. Сметнева, В. С. Белкина
и других (Москва), при кардиогенном шоке,
существующем свыше 5 — 10 часов, летальность
достигает 85— 90%. Б. П. Кушелевский
(Свердловск) установил, что при существовании
кардиогенного шока от 30 минут
до часа погибает 15,5% больных, тогда как
при существовании его свыше 5 часов погибает
почти 80%.
Такие же данные можно привести и в отношении
лечения нарушений ритма. Аритмия
вызывает значительные гемодинамические
нарушения, развитие сердечной недостаточности
и тем самым может привести
к таким тяжелым осложнениям, как, например,
отек легких. Кроме того, сложные нарушения
ритма могут явиться предшественником
фибрилляции желудочков сердца и
его остановки. Вот почему при этом важна
быстрая и эффективная терапия.
Наконец, четко доказано значение раннего
использования фибринолитических ферментов
и гепарина, т. е. веществ, предупреждающих
образование белковой пробки
(тромба) в просвете коронарного сосуда и
и разрушающих эту белковую пробку. По
нашим данным, среди 720 случаев инфаркта
миокарда при раннем использовании этих
препаратов удалось снизить летальность
с 20 до 14,1% по сравнению с контролем, а
частоту тромбоэмболических осложнений
с 6,1 до 1,7%.
Таким образом, становится ясным, что
прогноз при инфаркте миокарда в значительной
степени определяется тем, насколько
быстро врач, располагающий всеми современными
методами лечения, окажется
у постели больного, особенно при условии
возникновения осложнений.
Советские ученые выдвинули два основных
организационных принципа, на которых
в настоящее время базируется вся помощь
при инфаркте миокарда в нашей
стране.
1. Врач со всеми современными методами
лечения должен появиться около больного
как можно быстрее.
2. Больному на месте должна быть проведена
в полном объеме терапия инфаркта
миокарда и его осложнений. Только после
этого его транспортируют с условием продолжения
терапии в пути.
Нельзя сказать, чтобы эти принципы были
сразу и легко внедрены в жизнь. Потребовались
годы для того, чтобы доказать их
целесообразность и жизненную необходимость.
Были скептики, были и противники.
Однако с 1958 г., когда в Советском Союзе
впервые были организованы в системе скорой
помощи специализированные бригады
для лечения инфаркта миокарда, эти принципы
вошли в жизнь и доказали свою значимость.
Надо сказать, что в настоящее время система
скорой помощи в нашей стране включает
около 2,5 тыс. станций, где работают
более 13 тыс. врачей. Такой системы не знает
ни одна страна в мире.
Внедрение в практику предложенных организационных
принципов позволило обеспечить
не только оказание высококвалифицированной
медицинской помощи в первые
часы болезни, но и способствовало ранней
госпитализации больных. По крайней мере
Сердце — центральный орган кровообращения, обеспечивающий своими ритмическими
сокращениями постоянную циркуляцию крови в организме. Это конусообразный полый
орган, разделенный на четыре камеры: правое и левое предсердия, правый и левый
желудочки. Предсердия принимают кровь из вен и проталкивают в желудочки, выбрасывающие
кровь в артерии: правый — в легочную (малый круг кровообращения —
через легкие), а левый — в аорту (большой круг кровообращения, т. е. по всему телу).
Стенки сердца (мышечные ткани) — миокард. При расслаблении мышц предсердия
расширяются — это дистола, при сокращении сужаются — систола.
Если же вместо нормальной, ритмической работы сердечной мышцы сокращаются
лишь отдельные мышечные волокна, из которых она состоит, возникают неравномерные,
некоординированные сокращения — аритмия, фибрилляция желудочков, представляющая
смертельную опасность.
Нарушение передвижения крови — ее гидродинамики — по кровеносным сосудам,
вызванное образованием сгустков (тромбов), называется тромбоэмболией.
43

по данным Москвы оказалось, что уже через
12 — 15 минут после поступления вызова
на станцию скорой помощи у постели больного
с инфарктом миокарда оказывается
бригада скорой помощи, в состав которой
входят врач, фельдшер, сестра, располагающие
всей необходимой диагностической аппаратурой,
включая электрокардиограф, наборами
для анализа крови и медикаментами
для проведения в полном объеме соответствующей
терапии, а также аппаратами для
На международных симпозиумах и совещаниях,
касавшихся вопросов организации
медицинской помощи при инфаркте миокарда,
наши коллеги из западных стран неоднократно
задавали вопросы о том, что дает вся
эта сложная система, включающая скорую
помощь, специализированные бригады, специализированные
отделения, причем эти
вопросы они ставили не только с точки зрения
медицинской, но и с точки зрения экономической
целесообразности создания та-
электростимуляции, дефибрилляции, наркоза,
внутривенного введения лекарственных
препаратов и т. д.
Как показали данные Киевской станции
скорой помощи (Д. Б. Зильберман), в среднем
время, которое проходит от момента
возникновения инфаркта до оказания помощи
в полном объеме, составляет у 75%
больных всего лишь около часа. Следует
подчеркнуть, что в этот период проводится
уже не первая врачебная помощь, а используется
весь арсенал современных методов
терапии. Новые организационные методы
потребовали и создания специальных отделений
для лечения больных с инфарктом
миокарда. Такие отделения организуются в
настоящее время во всех странах мира.
В них работают высококвалифицированные
специалисты, отделения оборудованы
специальной аппаратурой для диагностики
и наблюдения за больными, в них имеются
все условия для использования современных
методов лечения.
44
кой системы, требующей больших затрат.
В нашей стране задача лечения больных
не ставится в зависимость от решения каких-то
экономических проблем. Для нас
наиболее важно здоровье человека, и основной
принцип — все для блага человека!
Что же дает подобная система? Прежде
всего следует сказать, что она способствовала
значительному улучшению диагностики
инфаркта миокарда, поскольку при работе
специализированных бригад скорой помощи
расхождение в диагностике не превышает
4%. Это, несомненно, минимальный
процент расхождений. При специальном
изучении, например, в Киеве из 741 больного
расхождение в диагнозе было зарегистрировано
лишь в 25 случаях, в Минске
из 302 больных — в 10 случаях. А накопившийся
опыт транспортировки тысяч больных
с инфарктом миокарда показал полную
безопасность их перевозки. Например, в
Москве при транспортировке 6256 больных
умерло в санитарных машинах лишь четве-

ро, в Свердловске при транспортировке
6 тыс. больных не было ни одного летального
исхода.
В настоящее время в городах Советского
Союза в первые сутки госпитализируется
от 60 до 90% больных с инфарктом миокарда.
Все специалисты, изучавшие летальность
среди больных, которых лечили на дому и
в клиниках (в условиях новой организационной
системы), отмечают значительное
Еще не так давно терапия болей при инфаркте
миокарда была приблизительно такой
же, как и 100 лет назад. Многие годы
для обезболивания применялись препараты
опия (морфий или пантопон). Однако эти
препараты не удовлетворяют нас сегодня,
поскольку при инфаркте миокарда обычно
необходимы сравнительно большие дозы
наркотических средств. По нашим данным,
только у 20% больных эффект достигался
при однократном введении препаратов.
Специализированная
машина скорой помощи,
оборудованная всеми
необходимыми средствами
для оказания
незамедлительной
медицинской помощи
при инфаркте миокарда (ее
внешний и внутренний вид)
Портативный наркозный
аппарат АН-8, позволяющий
давать наркоз (закись
азота) в любых условиях
снижение смертности при раннем оказании
помощи и ранней госпитализации. Так, по
данным Института кардиологии АМН
СССР, летальность среди больных в возрасте
40— 49 лет, находившихся на лечении
в клинике, составляла 7%, а среди лечившихся
на дому 34,5%. Такие же данные
приводятся в отношении Ленинграда, Киева,
Свердловска, Одессы и других городов.
Что же обусловливает снижение летальности?
Это, как уже было сказано, прежде
всего обеспечение ранней диагностики
и раннего лечения в полном объеме современными
методами терапии самого инфаркта
миокарда и возникающих при нем осложнений.
В качестве примера нам хотелось
бы привести борьбу с болевым синдромом.
Устранение боли важно не только потому,
что любая боль требует успокоения, но и
потому, что если она продолжается длительное
время, то может вызвать тяжелое
осложнение, в частности кардиогенный
шок.
Почти в 80% случаев требовалось повторное
(2— 3 раза) введение морфия или пантопона,
прежде чем удавалось ликвидировать
болевой синдром.
Учитывая механизмы возникновения болей
при инфаркте миокарда, мы применили
комплексную терапию болевого синдрома,
которая оказалась эффективной в 85% случаев
уже при одноразовом ее использовании.
Эта терапия включает, с одной стороны,
препараты, воздействующие на кору и
подкорковую область головного мозга, ретикулярную
формацию, которые являются
важными центрами формирования болей, и,
с другой, — на сами сосуды сердца, питающие
миокард. Именно такая комплексная
терапия, включающая некоторые средства
так называемой нейролептоаналгезии (таломонал,
дегидробензперидол), в сочетании
с синтетическим обезболивающим советским
препаратом промедолом, антигистаминными
препаратами — пипольфеном или
димедролом, наркозом закисью азота и од-
45

повременным введением уже упоминавшихся
фибринолизина, гепарина позволяет советским
специалистам добиваться заметных
успехов в борьбе с болью.
Специально разработанный портативный
наркозный аппарат АН-8 позволяет, например,
давать наркоз (закись азота) в любых
условиях: дома, на улице, в пути. Несомненно,
что внедрение такой комплексной
терапии, которая в настоящее время начинается
в условиях скорой помощи на производстве,
дома, на улице, продолжается в пути
и в специальных кардиологических отделениях,
снизило частоту осложнений в связи
с болевым синдромом и улучшило прогноз
при инфаркте миокарда.
Другой пример — разработка методов
лечения нарушений ритма при инфаркте
миокарда. По нашим данным, это осложнение
встречается почти в 90% случаев.
В 22% случаев мы могли наблюдать пароксизмальную
мерцательную аритмию, а в
27 % случаев пароксизмальную желудочковую
тахикардию, т. е. наиболее тяжелые
нарушения ритма. В успешном лечении
аритмий в последние годы сыграли роль
опять-таки ранняя диагностика и включение
в работу бригад скорой помощи и особенно
специализированных отделений для больных
с инфарктом миокарда постоянного
электрокардиографического контроля с использованием
мониторных систем, позволяющих
врачу получать в любой момент необходимую
информацию о показаниях жизнедеятельности
организма (пульс, артериальное
давление, частота дыхания и т. д.).
В лечении этого заболевания революцию,
несомненно, сделало использование электроимпульсной
терапии. В настоящее время
каждая машина специальной скорой помощи
в Советском Союзе имеет дефибриллятор,
работающий как от сети, так и на батареях.
Так может проводиться электроимпульсная
терапия в любых условиях.
Пропуская в течение 10 мм-сек разряд тока
высокого напряжения (4— 6 тыс. в) через
грудную клетку больного, удается во
многих случаях, особенно при пароксизмальной
желудочковой тахикардии, пароксизмальной
желудочковой электросистолии
и некоторых других видах нарушения ритма,
добиваться быстрого эффекта. По данным
Д. Б. Зильбермана, проводившего специальную
работу под нашим руководством
в Киеве, установлено, что у 88,3% больных
с нарушением ритма удалось, используя в
условиях скорой помощи электроимпульсную
терапию, добиться его восстановления.
Кроме того, в настоящее время мы облада-
46
ем, помимо электроимпульсной терапии,
широким арсеналом других средств. Это —
поляризующая смесь, включающая глюкозу,
инсулин, калий, это — использование
лидокаина, новокаинамида и т. д.
Внедрение такой комплексной терапии
позволило при раннем ее использовании
почти в 3 раза уменьшить летальность
в случаях инфаркта миокарда, осложненного
нарушением ритма. Близок к этой проблеме
и вопрос реанимации (оживления)
при остановке сердца в связи с фибрилляцией
желудочков. Восстановление сердечной
деятельности в случае наступления внезапной
клинической смерти, вызванной инфарктом
миокарда, является достижением
современной кардиологии.
Процент восстановления сердечной деятельности
при внезапной смерти колеблется,
по данным различных городов (Москва,
Минск, Каунас, Киев и др.), от 25 до 40%.
Интересна динамика в связи с внедрением
методов реанимации: в Киеве в 1966 г. из
36 внезапно умерших была восстановлена
жизнедеятельность в 9 случаях, в 1967 г.
из 37 — 12, а в 1968 г. из 32 — 12.
В 1969 г. из 35 больных с внезапной смертью,
доставленных в клинику, удалось восстановить
жизнедеятельность в 15 случаях.
Сухим языком цифр трудно передать
возможности современной кардиологии, однако
за ними стоят десятки спасенных жизней.
И сегодня, когда я встречаю одного из
наших известных хирургов, которому нам
пришлось в течение двух часов провести
около 60 сеансов электроимпульсной терапии
для того, чтобы добиться восстановления
сердечного ритма, и который трижды
был в состоянии клинической смерти, или
когда я встречаюсь с режиссером телевидения,
дважды находившимся в состоянии
клинической смерти, — сегодня они оба
жизнерадостны, полны творческой энергии,
работают с полной нагрузкой, — то невольно
горжусь достижениями медицины и своей
специальностью.
Несомненны наши успехи и в лечении
сердечной недостаточности, которая очень
часто осложняет течение инфаркта миокарда.
Особенно тяжело протекает острая левожелудочковая
сердечная недостаточность,
когда нарушается выброс крови из
левого желудочка в аорту и в большой круг
кровообращения. Кровь скапливается в малом
круге кровообращения, в сосудах легких,
что может приводить к развитию отека
легких. Это заболевание, которое еще два
десятка лет назад считалось очень тяжелым
и почти в 90% случаев при инфаркте мио-

карда заканчивалось летальным исходом,
сейчас начинает успешно лечиться.
Все больше убеждаешься, что в медицине
нет малозначимых, простых явлений. Например,
при отеке легких одним из факторов,
ухудшающих течение процесса, оказывается
скопление жидкости в дыхательных
путях и образование в связи с дыханием
пены из этой жидкости. Пена, закупоривая
просвет дыхательных путей, затрудняет
приток воздуха (кислорода) и тем самым
значительно отягощает течение сердечной
недостаточности. Внедрение в практику терапии
отека легких простой меры — вдыхания
специальных веществ, так называемых
пеногасителей (это может быть и предложенный
нами препарат антимофсинал, а
иногда и просто пары спирта), — бывает достаточно,
чтобы уничтожить эту пену, улучшить
продвижение воздуха по дыхательным
путям и тем самым увеличить доступ кислорода
к альвеолам легких. То, что раньше
трудно поддавалось терапии, в настоящее
время исчезает буквально в течение 2— 3
минут при вдыхании пеногасителей.
Конечно, в борьбе с отеком легких применяется
целый арсенал старых и новых
средств: сердечные глюкозиды, улучшающие
сократимость мышцы сердца, пеногаситель,
о котором мы уже говорили, мочегонные
средства, уменьшающие задержку
жидкости в легких, мочевина, тоже воздействующая
на механизмы гидратации ткани
легких. В нашей клинике использование
комплекса всех названных мероприятий
позволило уменьшить летальность при этом
осложнении приблизительно на 30%.
Разрабатывая систему лечения инфаркта
миокарда, мы не только используем новые
методы, но иногда пересматриваем и старые,
сложившиеся годами. В качестве примера
можно привести использование при
сердечной недостаточности дигиталисовых
препаратов, улучшающих сократительную
способность миокарда. Мы помним еще период,
когда считалось, что эти препараты и
строфантин противопоказаны для лечения
сердечной недостаточности, связанной с инфарктом
миокарда. Однако в настоящее
время их применение в сочетании с другими
методами терапии позволило значительно
снизить частоту этого осложнения.
Если говорить о достижениях в лечении
инфаркта миокарда, то следует указать еще
на широкое использование в последние годы
антикоагулянтов, а в некоторых странах
и фибринолитических средств. Конечно,
этот вопрос остается еще во многом дискуссионным.
Однако несомненно одно, что
широкое внедрение этих препаратов привело
к резкому уменьшению частоты тромбоэмболических
осложнений при инфаркте
миокарда, почти не встречающихся благодаря
их применению в клинике. А ведь всего
10 — 15 лет назад они возникали приблизительно
в 10% случаев и нередко являлись
причиной летальных исходов. Несомненно
и то, что для получения нужного
результата имеет значение время их применения.
Вероятно, разногласия в оценке
эффективности этих препаратов зависят от
того, что в различных странах они применяются
в разное время после возникновения
инфаркта миокарда. Вот здесь-то и играют
большую роль те бригады скорой помощи,
которые срочно выезжают к больным.
Однако было бы неправильно утверждать,
что все проблемы, связанные с инфарктом
миокарда, уже решены. К сожалению,
смертность от этого заболевания еще довольно
высока (15— 20%). Поэтому нам необходимо
продолжать поиски новых методов
лечения.
Какие же вопросы в области лечения инфаркта
миокарда требуют дальнейших исследований?
Мне кажется, что три основные
проблемы должны находиться в центре
внимания кардиологов. Первая — борьба
с кардиогенным шоком, летальность при
котором сохраняет еще высокие показатели.
Вторая — борьба с сердечной недостаточностью,
улучшение сократимости сохранившихся
при инфаркте миокарда отделов
мышцы сердца. Это вопросы компенсации
функции поврежденных участков мышцы
сердца сохранившимися отделами миокарда.
Наконец, третья проблема — ускорение
восстановительных процессов и формирования
рубца на месте некроза (омертвения)
мышцы сердца.
СТО
АНГЛИЯ. Есть ли в организме
такой источник силы, который do
сих пор еще не был принят во
внимание, и если есть, то не из
него ли происходит нервная сила?
На оба эти вопроса мы имеем
теперь положительные ответы.
Источник нервной силы заключается
в различии температуры
внутренности и внешней поверхности
тела организма... По
этой гипотезе окончания нервов
в коже соответствуют холодным
концам термо-электрической батареи.
а головной мозг сравниваем
с нагретым концом батареи...
Нервная сила развивается
вследствие превращения теплоты
в электрический ток.
«Nature*- июль. 1873 г.
47

Несомненно, что в настоящее время кардиогенный
шок является самым тяжелым
осложнением инфаркта миокарда. Трудность
его лечения в значительной степени
обусловлена тем, что мы еще не до конца
знаем механизмы его возникновения. Как
показали наши исследования и исследования
других советских специалистов, к группе
заболеваний с кардиогенным шоком
обычно относятся все случаи, протекающие
с падением артериального давления. Однако
ясно, что причины падения артериального
давления, снижения жизнедеятельности
организма при инфаркте миокарда могут
быть весьма различны. Мы выделили четыре
группы среди больных с кардиогенным
шоком в зависимости от некоторых особенностей
его возникновения и эффективности
тех или иных методов лечения.
Первая группа включает больных, у которых
падение артериального давления является
следствием рефлекторного влияния,
возникающего в связи с резким болевым
синдромом при достаточно сохранившейся
сократительной способности самой сердечной
мышцы. В этих случаях достаточная
обезболивающая терапия наряду с применением
некоторых сосудистых средств дает
хорошие результаты. Почти в 80— 90% случаев
удается вывести больных из этого состояния.
Во вторую группу входят больные, у которых
падение артериального давления
связано с возникновением нарушений ритма
сердца. Мы можем достаточно хорошо
лечить и эту группу больных.
Сложнее приходится при лечении третьей
группы — так называемого истинного
кардиогенного шока, когда снижение артериального
давления в значительной степени
обусловлено падением сократительной
способности мышцы сердца, способности
сердца поддержать на достаточном уровне
кровообращение. Как правило, при этом в
комплексную терапию вводятся сердечные
глюкозиды. Однако терапия в этих случаях
представляет очень большие трудности.
Четвертая группа — больные с ареактивной
формой, где все современные методы
лечения оказываются бессильными. Мы не
знаем, что обусловливает возникновение
этих форм кардиогенного шока, но несомненно,
что механизм их возникновения
весьма сложен. Он включает и изменения
со стороны мышцы сердца, и изменения гемодинамики,
и нарушение нервной регуляции.
Весьма важно подчеркнуть, что значительную
роль в возникновении этой формы
играет тканевой фактор, изменения в регу-
48
ляции периферической сосудистой системы,
нарушения микроциркуляции*.
Какие предпринимаются попытки лечения
двух последних форм кардиогенного
шока? Предлагаются различные комплексные
методы терапии, включающие не только
сердечные глюкозиды, но и ряд других
препаратов, например гормоны, учитывая,
что при ареактивной форме шока развивается
гормональная недостаточность, или, вернее,
плохая усвояемость гормонов клетками
и тканями организма.
В эту терапию обязательно вводятся
фибринолитические ферменты для улучшения
циркуляции крови в мелких сосудах.
Предпринимаются попытки воздействия на
гемодинамические показатели путем использования
средств, влияющих на тонкие
нейрорегуляторные механизмы.
В последнее время внимание специалистов
привлекает использование вспомогательного
искусственного кровообращения
для лечения кардиогенного шока. Существуют
различные виды вспомогательного
кровообращения, используемые для борьбы
с этим осложнением. Суть их в основном
заключается в том, что параллельно с
сердцем работает насос, соединенный через
катетер с аортой. Причем в период систолы
кровь откачивается от аорты, а в период дистолы
нагнетается.
Одним из видов подобного вспомогательного
кровообращения, или, как мы его называем,
метода контрапульсации, является
и использование введенного в аорту специального
баллончика, который действует синхронно
с работой сердца. Суть этих методов
заключается в том, чтобы уменьшить
нагрузку на сердечную мышцу и создать
условия для улучшения гемодинамики.
Однако следует подчеркнуть еще раз, что в
настоящее время мы пока не имеем достаточно
эффективных методов лечения этих
двух форм кардиогенного шока. Поэтому
они требуют пристального внимания как
ученых, так и врачей-практиков.
Касаясь других методов вспомогательного
кровообращения, надо сказать еще об
одном направлении, которое начинает разрабатываться
в ряде клиник, в том числе и
нашей. Суть его заключается в том, что
кровь из вены одной конечности через специальный
аппарат — «оксигенатор», в котором
происходит искусственное насыщение
крови кислородом, поступает в артерию
* См. статью К. Мори «Микроциркуляция крови
и лимфы» и пояснительные заметки к ней, опубликованные
в ежегоднике «Наука и человечество.
1971 — 1972» — Ред.

Аппарат для
вспомогательного
искусственного
кровообращения.
применяемый при острой
недостаточности
кровообращения
другой конечности. Таким образом, из большого
круга кровообращения исключается
определенное количество крови, что приводит
к уменьшению нагрузки на сердце и
создает условия для разгрузки сосудов легких
(малого круга кровообращения). Мы
считаем этот метод весьма эффективным
при лечении острой сердечной недостаточности,
в том числе и отека легких.
Так обстоит дело с первой проблемой, которая
в настоящее время требует своего
разрешения. Вторая проблема — это, как
уже было сказано, компенсация гемодинамики
за счет улучшения функции неповрежденных
участков мышцы сердца.
Близко к этой проблеме стоит третья проблема
— усиление восстановительных процессов,
ускорение рубцевания пораженного
участка. В этом направлении в настоящее
время делаются лишь первые шаги, но они
многообещающи. Конечно, решение этих
проблем сложно, поскольку развитие компенсаторной
гиперфункции сохранившихся
отделов миокарда связано с рядом не только
обменных процессов, но и с содержанием
гормонов, с изменением нервной регуляции
и т. д.
Успехи в лечении инфаркта миокарда
несомненны, и они выражаются не только
цифрами снижения общей летальности или
летальности при отдельных осложнениях,
но они видны из нашей повседневной жизни.
Еще 15 — 20 лет назад редко можно было
встретить людей, которые бы перенесли
инфаркт миокарда и продолжали активно
трудиться на той же работе, на которой они
были и раньше. В настоящее время не редкость
встретить людей, перенесших один,
два, даже три инфаркта миокарда и продолжающих
активно, творчески работать.
В связи с этим следует указать еще на
один очень важный аспект в исследованиях
последних лет, касающихся терапии инфаркта
миокарда, — на восстановительную
терапию. Мы проанализировали судьбу таких
больных по некоторым поликлиническим
учреждениям Москвы. Оказалось, что
если в 1959 г. в течение года после выписки
из больницы погибало 40%, то за 1970 г.
этот процент снизился до 12,8%. Из 882
больных, перенесших инфаркт миокарда,
наблюдаемых в одной из поликлиник,
200 живет уже свыше 10 лет и 449 — свыше
5 лет.
Основное направление восстановительной
терапии, которое развивается в настоящее
время, — это оценка функциональных
особенностей сердечно-сосудистой системы,
возможности ее приспособления к новым
49

условиям, развивающимся в связи с болезнью,
и проведение профилактической терапии.
В Советском Союзе функционирует четкая
система лечения больных с инфарктом
миокарда, причем осуществляется преемственность:
больница, поликлиника, специализированный
кардиологический санаторий.
В настоящее время существует много
различных методов, позволяющих оценивать
компенсаторные возможности коронарного
кровообращения и сердечной мышцы
(велоэргометрия, телеэлектрокардиография,
исследования фазовой структуры сердечного
цикла, минутный объем сердца и т. д.).
Большое внимание уделяется и оценке психологического
фактора при восстановительной
терапии, поскольку почти у 80% больных
инфарктом миокарда отмечаются значительные
сдвиги в этой области. При тщательной
оценке у 70% больных обнаруживается
реакция эмоциональной незрелости,
у 80% — значительное психическое напря-
50
жение, у 84% — чувство страха. Вот почему
мы придаем большое значение и этой
стороне восстановительной терапии. Важным
этапом в лечении инфаркта миокарда
стали наши санатории. По крайней мере у
70% больных, которые в течение одного
или полутора месяцев проводят лечение в
кардиологическом санатории, положительный
эффект при дальнейшем диспансерном
наблюдении в поликлинике сохраняется в
течение года. Наконец, серьезный этап терапии,
специфической для советского здравоохранения,
— это диспансерное наблюдение
за больными, перенесшими инфаркт
миокарда, в поликлиниках.
Восстановительная терапия имеет не
только медицинское, но и социальное значение.
Вся система лечения больных при
инфаркте миокарда — больница, поликлиника,
специализированный кардиологический
санаторий, диспансерное наблюдение,
так же как и лечение всех других болезней,
осуществляется в Советском Союзе бес-

платно. Тысячи ранее обреченных больных
не только успешно лечатся, но и сохраняют
свою трудовую активность.
Мы провели специальное сравнительное
изучение двух групп больных, каждая из
которых насчитывала по 300 человек. Одна
группа находилась под постоянным активным
наблюдением врача, регулярно проводила
специфическую профилактическую терапию,
вторая — не лечилась регулярно, не
наблюдалась активно, обращалась к врачу
только с теми или иными нарушениями.
При этом если в первой группе повторные
инфаркты возникли лишь у 7 больных, то
во второй — у 56 больных. Среднее число
дней нетрудоспособности в году было в первой
группе 14,2, а во второй — 24,1.
Успехи кардиологии в борьбе с инфарктом
миокарда бесспорны. Однако у нас существуют
еще нерешенные проблемы, работа
над которыми должна привести к дальнейшему
прогрессу в борьбе за здоровье
и жизнь человека.
Общий вид палаты
интенсивного наблюдения

Надежда Александровна
Пучковская
(р. 1908) — офтальмолог, доктор
медицинских наук, профессор,
академик АМН, Герой
Социалистического Труда,
заслуженный деятель науки
Украинской ССР.
Окончила Киевский
медицинский институт.
С 1935 по 1940 — ассистент этого
же института. В 1937 защитила
кандидатскую диссертацию. Затем
она — ассистент кафедры глазных
болезней Ташкентского
мединститута (1941 — 1943),
начальник глазного отделения
фронтового госпиталя (1943—
1946). С 1946 работает в Одесском
научно-исследовательском
институте глазных болезней
и тканевой терапии им. академика
В. П. Филатова вначале
заведующей клиническим
отделением, затем заместителем
директора института по научной
части, а с 1956, после смерти
В. П. Филатова, по настоящее
время — директором института.
В 1954 защитила докторскую
диссертацию. В 1956 получила
звание профессора.
В 1960 Н. А. Пучковской
присвоено звание Героя
Социалистического Труда.
В 1961 она избрана
членом-корреспондентом, а в 1971 —
академиком АМН СССР.
В 1968 ей присвоено звание
заслуженного деятеля науки УССР.
Н. А. Пучковская — автор свыше
160 научных работ в области
пересадки роговой оболочки,
лечения ожогов глаз и их
последствий, использования лазера
в офтальмологии, аллопластики
роговицы.
Н. А. Пучковская — ответственный
редактор офтальмологического
журнала (с 1956) и председатель
правления Общества офтальмологов
УССР (с 1962).

Надежда
Александровна
Пучновсная
О НЕКОТОРЫХ
ПРОБЛЕМАХ
ОФТАЛЬМОЛОГИИ
Одна из самых важных проблем офтальмологии
— восстановление зрения при бельмах
(помутнениях роговицы вследствие рубцовых
изменений). Здоровая роговая оболочка
совершенно прозрачна и почти незаметна.
Она вставлена как часовое стекло в
белую склеру (белковая оболочка глаза), и
через нее мы видим радужку с черным
зрачком в центре. Но если разовьется воспаление
роговичной ткани в результате инфекции,
травмы или попадания в глаз какого-нибудь
вещества (например, капли
нашатырного спирта, щелочи и др.), тогда
в ткань роговой оболочки проникают сосуды,
рубцовая ткань и развивается бельмо.
Маленькое бельмо может закрыть от человека
весь мир.
Раньше бельма встречались очень часто—
у 30— 35°/о всех слепых, и главными
причинами их возникновения были трахома,
оспа, бленнорея, корь и другие заболевания.
Теперь с прогрессом медицины помутнения
роговицы встречаются реже; в большинстве
случаев они имеют вирусное происхождение
или вызываются травмами, химическими
и термическими ожогами. Изменился
и их характер: меньше стало полных,
грубо рубцовых бельм.
Основным методом восстановления зрения
при бельмах является пересадка роговой
оболочки (кератопластика), при которой
удаляется рубцово измененная мутная
ткань и на это место пересаживается здоровая
прозрачная роговица.
Первые попытки кератопластики были
сделаны еще в начале XIX столетия. Но
серьезный успех в этой области достигнут
в наше время.
С момента основания Одесского научно-
исследовательского института глазных болезней
и тканевой терапии им. академика
В. П. Филатова (1936 г.) проблема пересадки
роговой оболочки при бельмах всегда
была одним из основных направлений работы
института. В свое время В. П. Филатовым
были разрешены многие важные вопросы
кератопластики. Им разработана техника
операции и специальный инструментарий
для так называемой частичной сквозной
пересадки роговицы, при которой в
бельме напротив зрачка иссекается круглое
отверстие 4— 5 мм в диаметре и в него
вкладывается такой же величины кусочек
здоровой прозрачной роговицы (трансплантат).
Если пересаженный кусочек роговицы
приживается, к человеку возвращается
зрение.
В. П. Филатов еще в 30-х годах начал широко
использовать для пересадки трупную
роговицу, взятую от умерших людей, и доказал
ее полную пригодность для этой цели.
Он предложил также специальный метод ее
хранения (консервации) при пониженной температуре.
Теперь роговица умерших применяется
во всем мире. В результате этих работ
пересадка роговой оболочки стала доступной
для квалифицированных офтальмохирургов
и прочно вошла в практику. Тысячам
людей возвращено зрение с помощью
этой замечательной операции.
Разработанная В. П. Филатовым операция
частичной сквозной пересадки роговицы
проходит успешно при неосложненных
рубцовых ее изменениях. Однако имеются
и такие виды бельм, при которых она не
дает значительных результатов (выпяченные,
сосудистые, послеожоговые и др.).
Проблема их лечения до сих пор широко
исследуется в институте. Она, как и проблема
лечения ожогов глаз и их последствий,
очень близка и для меня лично, так как на
протяжении многих лет я работаю в этом
направлении.
53

Для больных с выпяченными бельмами
нам удалось разработать операцию почти
полной сквозной кератопластики. При этом
иссекается бельмо и остается только небольшой
его ободок, к которому прикрепляется
пересаженная роговица (трансплантат), взятая
из трупного глаза. Это очень тонкая
операция, которую производят с помощью
оптических приборов (специальной бинокулярной
лупы или операционного микроскопа).
Ее эффективность, т. е. процент успеха,
ниже, чем при частичной сквозной кератопластике,
но при этом надо учитывать более
тяжелое исходное состояние глаз у оперированных
больных. И поскольку частичная
пересадка вообще не дает успеха при таких
выпяченных (растянутых) бельмах, то основной
оптической операцией в подобных случаях
теперь является почти полная пересадка.
Иногда растяжение оболочек глаза бывает
настолько значительным, что и такая
кератопластика не дает результатов. К счастью,
подобные изменения бывают редко.
Для них и для стафилом (выпячивание Рубцове
измененной истонченной роговицы,
сращенной с радужной оболочкой) в институте
была разработана операция полной
сквозной кератопластики с каймой склеры.
Дело в том, что диаметр растянутых стафилом
может быть значительно больше диаметра
роговой оболочки, именно поэтому
приходится пересаживать роговицу с ободком
белковой оболочки. Как правило, такой
трансплантат хорошо приживается на новом
месте, но зрение бывает низким, так как
пересаженная роговица часто мутнеет.
Успешные результаты получены при применении
разработанных в нашем институте
новых операций несквозной (послойной) пересадки
роговицы. При этом срезаются
лишь передние мутные слои роговицы, так
как наиболее глубокие ее слои бывают нередко
прозрачными. Если вспомнить, что
толщина роговой оболочки менее одного
миллиметра, становится очевидным, что это
очень тонкие операции.
Многолетние наши наблюдения показали,
что при рубцовых изменениях роговицы с
большим количеством сосудов, например
при бельмах, возникших в результате ожогов
глаз, сквозная кератопластика дает неблагоприятные
результаты, которые объясняются
тем, что при этом значительно резче
бывает выражена реакция биологической
несовместимости, т. е. реакция на пересаженный
трансплантат (о чем речь будет
идти дальше). Последняя может проявляться
и при бельмах, лишенных сосудов, но значительно
реже. Была усовершенствована и
впервые применена с оптической целью операция
полной послойной пересадки роговицы,
при которой со всей поверхности роговой
оболочки снимаются мутные слои, а затем
на их место пересаживается трансплантат,
состоящий из передних слоев соответствующей
поверхности роговицы трупного
глаза.
Нами предложена оригинальная операция
периферической послойной кератопластики
при неполных васкуляризированных
(сосудистых) бельмах, когда сохранен хотя
бы небольшой участок неповрежденной здоровой
роговицы. При этой операции срезаются
все мутные передние слои роговицы,
а участок прозрачной роговичной ткани
остается нетронутым. На периферии раневой
поверхности по краю роговицы укрепляется
трансплантат в форме подковы.
Раневая поверхность роговицы в ее центре
— в области зрачка — не покрывается
трансплантатом. Покрывает ее в течение
одного-двух дней после операции эпителий,
наползающий со здорового участка роговицы.
Затем в течение многих месяцев происходит
регенерация центральной части роговицы,
а через год, иногда и более, по толщине
она уже приближается к нормальной.
Это истинная регенерация! Роговая оболочка
прозрачна.
Таким образом, с помощью операции периферической
послойной пересадки восстанавливается
здоровая прозрачная роговичная
ткань на том месте, где было бельмо, и
Орган зрения состоит из собственно глаза — глазного яблока, соединенного зрительным
нервом с головным мозгом, и вспомогательных частей — глазодвигательных
мышц, век и слезного аппарата. Глазное яблоко снаружи покрыто белочной оболочкой
(склерой), передняя прозрачная часть ее называется роговой оболочкой (роговицей),
через которую видна радужная оболочка (радужка), являющаяся передней частью
среднего слоя глазного яблока — сосудистой оболочки. Радужка содержит пигментные
клетки, от которых зависит ее цвет, обычно называемый цветом глаз. В центре
радужки имеется круглое отверстие — зрачок. За радужной оболочкой находится хрусталик,
имеющий форму двояковыпуклой линзы. Внутренняя оболочка глаза —
сетчатка — воспринимающий (рецепторный) аппарат. Наиболее важный его участок для
зрения — желтое пятно. Пространство между роговицей, радужкой и хрусталиком,
заполненное прозрачной жидкостью, называется передней камерой глазного яблока.
За хрусталиком находится стекловидное тело, его студневидная масса заполняет заднюю
камеру глазного яблока.
54

человек видит не через пересаженную «чужую»
роговицу, а через собственную роговую
оболочку. При периферической послойной
кератопластике подковообразный трансплантат
играет роль барьера, препятствующего
нарастанию рубцовой ткани или конъюнктивы
(слизистой оболочки) с периферии,
и лечебную роль как консервированная при
пониженной температуре ткань.
Эта операция, так же как и оптическая
полная послойная пересадка роговицы, оказалась
весьма эффективной при осложненных
сосудистых бельмах, развившихся после
химических и термических ожогов глаз.
У 75— 80% больных, которым производит- Здоровая роговая оболочка
совершенно прозрачна
ся послойная периферическая пересадка роговицы,
зрение улучшается, хотя бы немного,
а у половины из них восстанавливается
хорошее зрение.
Как уже указывалось выше, при пересадке
роговой оболочки может возникнуть биологическая
несовместимость тканей в ответ
на пересадку трансплантата, что иногда сводит
на нет результаты операции, так как пересаженная
роговица мутнеет. Однако при
керапластике эта реакция выражена значительно
меньше, чем при пересадке других
тканей.
Именно офтальмологам впервые удалось
получить приживление ткани при пересадке
ее от другого человека, в то время как подобных
результатов пока еще не удается
добиться на продолжительный срок при пе¬
ресадке других тканей. Это объясняется
тем, что в норме роговая оболочка не имеет
кровеносных сосудов, играющих большую
роль в развитии реакции биологической несовместимости.
Поэтому, очевидно, при сосудистых бельмах
хорошие результаты достигаются именно
при послойной кератопластике, так как
при этом удаляются измененные снабженные
сосудами слои роговицы и трансплантат
пересаживается на здоровую ткань.
Офтальмологи располагают теперь эффективными
способами снижения реакции
на пересаженный трансплантат (применение
кортикостероидов и некоторых других препаратов),
однако изыскание новых более
действенных средств борьбы с проявлением
реакции биологической несовместимости
55

тканей продолжается, и это может значительно
повысить успех оптической кератопластики.
В настоящее время можно с полным правом
говорить о том, что работы Института
им. В. П. Филатова в области проблемы
кератопластики значительно расширили
применение пересадки роговой оболочки и
уменьшили категорию незрячих людей с
бельмами, которым офтальмологи раньше
ничем не могли помочь.
Работы нашего института в области пересадки
роговой оболочки нашли широкое
признание и внедрение среди офтальмологов
не только Советского Союза, но и других
стран. О результатах исследований многократно
докладывалось на международных
Ожог глаз (термический) и ожог
кожи второй степени. Справа тот же
больной через два месяца после
комплексного лечения, включающего
как непременный компонент
иммунную сыворотку. Острота
зрения правого глаза 0.6. левого 1.0.
конгрессах и конференциях. В 1964 г. в
Одессе институтом был проведен международный
симпозиум по кератопластике. Офтальмологи
других стран на протяжении
ряда лет изучали в нашем институте кератопластику.
Очень важная и трудная задача — лечение
ожогов глаз и устранение их последствий.
Это — также одна из главных тем
нашего института, и разработка ее может
служить ярким примером эффективности
целеустремленного комплексного изучения
вопроса.
Лет 12— 15 назад людям, перенесшим
термический или химический ожог глаз и
утратившим зрение в результате наступивших
изменений, медицина помочь была фактически
бессильна. В настоящее время
большинство предложенных способов лечения
ожогов легкой и средней степени эффективны.
Что же касается тяжелых и особо тяжелых
ожогов глаз, то их лечение крайне
56
сложно, так как они сопровождаются некрозом
(омертвением) тканей и бурным тяжелым
воспалительным процессом, который
развивается в переднем отделе глаза, а нередко
и в тканях, лежащих глубже.
Воспалительный процесс при этом ведет
к образованию бельм и развитию симблефаронов
— сращений между глазом и окружающими
его тканями, и глаз оказывается
иногда как бы замурованным за
веками.
Раньше полагали, что ожог глаза — это
местный процесс и что при этом страдают
только поврежденные ткани. Но в лаборатории
нашего института, где изучаются
проблемы консервации и биологической несовместимости
тканей, в опытах на животных
было показано, что это не так. Даже
изолированный ожог роговой оболочки одного
глаза вызывает не только глубокие
биохимические изменения в тканях поврежденного
глазного яблока, но и, что особенно
важно, изменяет биохимические процессы

в неповрежденном глазе и других тканях
организма, в том числе и в крови.
Сразу же после ожога пораженные ткани
глаза становятся источником выделения
вредных веществ, возникающих вследствие
повреждения белков тканей роговицы. Токсические
продукты распада воспринимаются
организмом как нечто чуждое ему и вызывают
в нем изменение иммунологических
реакций. В какой-то, хотя, конечно, очень
отдаленной, степени это можно сравнить с
реакцией организма на введение извне несовместимых
белков крови, но выраженной
не так резко.
В ответ на поступление этих продуктов
распада организм выделяет вещества (аутоантитела),
направленные против белков пораженной
ткани, которые стали как бы «чужими»
для организма. Эти измененные иммунологические
реакции очень усложняют
течение воспалительного процесса при ожоге
глаз и, вероятно, в значительной мере
обусловливают его длительность, степень
тяжести и нередко возникающие повторные
воспалительные вспышки.
Как же бороться с этим? Известно, что
при тяжелых обширных ожогах тела, когда
реакция организма на токсические вещества,
выделяющиеся вследствие ожогового
поражения тканей, бывает крайне опасной,
хирурги вводят больным сыворотку крови,
взятой у реконвалесцентов, т. е. людей, ранее
перенесших обширный кожный ожог.
Исследования на животных показали несомненное
лечебное действие такой сыворотки
и при ожогах глаз. После получения
успешных экспериментальных результатов
на животных начали применять сыворотку
крови реконвалесцентов больным людям с
ожогами глаз. Такая сыворотка вводится
под конъюктиву пораженного глаза. Она
ускоряет эпителизацию («наползание» клеток
эпителия на обожженную поверхность
роговицы), способствует стиханию воспалительного
процесса, вследствие чего предупреждается
развитие многих тяжелых осложнений
или же они ослабляются, что, в
свою очередь, оказывает большое влияние
на течение ожогового процесса и его исход.
Теперь ожоговая сыворотка применяется
в нашем институте и других лечебных офтальмологических
учреждениях как непременный
компонент комплексного лечения
ожогов глаз.
Если же у животного был очень тяжелый
химический или термический ожог глаз со
значительным повреждением тканей роговицы,
тогда, как установили наши многочисленные
экспериментальные исследова¬
ния, зрение может спасти неотложная очень
ранняя, произведенная в первые сутки после
ожога, послойная кератопластика.
И у больных с особо тяжелыми ожогами
глаз неотложная пересадка роговицы оказалась
успешной. Но это пока лишь отдельные
случаи. А для того чтобы твердо знать,
каким больным, при каких ожогах и при каком
состоянии роговой оболочки требуется
неотложная пересадка, необходимы дальнейшие
исследования и наблюдения.
Как уже указывалось выше, основными
причинами снижения или потери зрения при
последствиях ожогов глаз являются обширные
сращения между тканями век и глазного
яблока (симблефароны) и рубцовые изменения
роговой оболочки. И хотя «замурованные»
за веками глаза нередко сохраняют
потенциальные возможности к восстановлению
зрения, однако еще недавно этого
не могли достичь, поскольку не было эффективного
метода устранения симблефаронов.
Поэтому невозможны были и оптические
операции у таких больных.
На протяжении многих лет мы искали пути
устранения таких поражений и их тяжелых
последствий. В результате удалось разработать
очень эффективный метод оперативного
лечения обширных и полных симблефаронов.
Этот метод включает одну или
две (в зависимости от тяжести исходного состояния
оперируемого глаза) больших пластических
операций. В институте этот метод
применен при оперировании сотен больных
с тяжелыми последствиями ожогов, и у
96% из них удалось полностью устранить
сращения и добиться восстановления
функций век даже при наиболее тяжелых
формах симблефаронов.
СТО
АНГЛИЯ. Денкен Джибб на
заседании секции анатомии и
физиологии съезда Британской
ассоциации для развития наук
(1873 г., Брэдфорд) сообщил, что
он исследовал гортанные хрящи
у нескольких столетних
стариков и нашел их мягкими и
гибкими, как у молодых людей,
а не затвердевшими и тугими,
как это бывает по большей части
в этом возрасте. Отсюда он заключил,
что сохранение тканей
в состоянии юношеской и здоровой
деятельности есть необходимое
условие крайнего долголетия.
«The Athenaeum»’ сентябрь,.
1873 г.
АНГЛИЯ. По мнению одних физиологов,
действие света на сетчатую
оболочку глаза заключается
просто в сообщении колебаний
в некотором движении части
зрительного нерва; по мнению
других, свет вызывает электрические
или тепловые явления или,
наконец, даже химические, подобно
тому как на чувствительной
фотографической пластинке,
но ни одна из этих гипотез не
подтверждалась до сих пор никакими
опытными данными.
Исследования Дьюара и Мак-
Кендрика в Эдинбурге показали,
что специфическое влияние света
на сетчатую оболочку глаза и на
зрительный нерв заключается в
изменении электродвигательной
силы этих органов.
«Nature»- июль, 1873 г.
57

а
а. Сращение верхнего века с
роговицей, сосудистое бельмо
роговицы. Больной различает только
свет.
б. Тот же глаз через год после
устранения сращений и
периферической послойной пересадки
роговицы. Зрение 30%.
Ожог глаз расплавленным металлом,
в результате которого возникло
сращение век с глазным яблоком.
Больной различает только свет.
б. После пластических операций
устранены сращения и восстановлены
функции век, сделана
периферическая послойная пересадка
роговицы. Зрение 35%. Срок
наблюдения 7 лет.
Благодаря разработке этого метода можно
было начать применение оптических операций
больным, ранее считавшимся безнадежными.
Операции полной и периферической послойной
кератопластики — основные оптические
операции при бельмах, образовавшихся
после ожогов глаз. Если же у больных
в пораженной роговице не остается прозрачных
слоев даже в наиболее глубоких
ее участках, то и операции послойной пересадки
роговицы не приносят оптических результатов.
В этих случаях теперь производится аллопластика
роговицы, т. е. взамен удаленной
больной роговицы вставляется не кусочек
трупной роговой оболочки, а прозрачный
пластмассовый имплантат (кератопротез),
через который человек может видеть.
Однако этот способ нельзя считать вполне
надежным, поскольку такой имплантат может
отторгнуться или, что бывает нередко,
инкапсулироваться (обрасти окружающими
его тканями), что значительно снижает зре-
58
ние или лишает его вообще. Аллопластику
роговицы следует делать, если произведенная
раньше пересадка роговой оболочки
была безуспешной, но начинать всегда нужно
с кератопластики. Так, целеустремленная
разработка проблемы лечения ожогов глаз
и устранения их последствий достигла значительных
успехов.
Все указанные методы лечения ожогов
глаз и их последствий (за исключением аллопластики)
предложены и разработаны
в нашем институте. Они теперь широко применяются
в офтальмологической практике.
Монографии, изданные на русском, английском,
немецком и японском языках, доклады
на международных конгрессах офтальмологов
в Дели (1962), Амстердаме (1968),
Софии (1970), Мехико (1970) ознакомили
с этими методами окулистов других стран.
Нами получено много положительных отзывов
на эти доклады и книги.
Огромное значение имеет внедрение в
офтальмологию современной техники — она
открывает совершенно новые возможности.

Так, к офтальмологам пришел лазер, и
этому в большой мере способствовали работы,
проведенные в институте.
Давно было известно повреждающее воздействие
световых лучей на сетчатую оболочку
гдаза. Люди знали, что во время солнечного
затмения нельзя смотреть на солнце,
так как в результате этого может наступить
понижение зрения и даже слепота.
Это объясняется тем, что световые лучи
вызывают довольно грубый ожог сетчатой
оболочки, на месте которого затем образуется
рубец.
Офтальмологи пытались использовать это
свойство солнечного луча для образования
искусственных ожогов сетчатки при наличии
в ней разрывов, но достигли существенных
успехов лишь недавно. В 1948 г. стали
известны первые успешные результаты
фото- или светокоагуляции сетчатки, и затем
этот метод нашел широкое применение
с помощью прибора, в котором источником
излучения являлась мощная ксеноновая
лампа.
Коагуляция — прижигание сетчатки со
стороны наружной белковой оболочки —
производилась раньше при разрывах и отслойке
сетчатки с помощью диатермии,
гальванокаутера или прижигания крепкими
щелочами и кислотами. Это длительная и
тяжелая для больного операция, и поэтому
светокоагуляция, производимая через зрачок,
явилась для больных избавлением от
нее.
Фотокоагуляция с использованием излучения
ксеноновой лампы имела определенные
недостатки и ограничения. В связи с
этим в институте начали изучать влияние
лазера на ткани глаза, характер вызываемого
им повреждения и дозировку применяемой
энергии. А затем вместе с физиками
и Институтом им. Гельмгольца был создан
офтальмокоагулятор ОК-1. Источник излучения
в этом приборе — квантовый генератор,
специализированный для применения
его в. офтальмологии.
Впервые в Советском Союзе «операция»
коагуляции сетчатки с помощью лазера была
сделана в Институте им. В. П. Филатова,
и теперь этот метод применяется в глазных
стационарах при отслойке сетчатки.
При этом тяжелейшем заболевании в сетчатке
— внутренней оболочке глазного яблока
— образуются разрывы, затем через
них жидкость проникает за сетчатку, и она,
отслаиваясь, отходит со своего места. В результате
отслоения сетчатая оболочка лишается
необходимого ей питания, и глаз
постепенно слепнет. Для возвращения ее на
место необходимо прежде всего закрыть
разрыв, удалить жидкость, скопившуюся за
ней, а также вызвать путем прижигания наружных
оболочек глаза крепкие спайки
между ними и сетчаткой. Тогда создаются
условия для ее укрепления и возвращения
в нормальное положение. Однако если разрыв
находится в центральной части сетчатки,
т. е. в наиболее важном для зрения
участке, укрепить его фактически не представлялось
возможным, и лишь светокоагуляция,
в особенности лазеркоагуляция, могут
это сделать.
И не только в этом случае полезен лазер.
Он применим при спайке любого места разрыва.
Требуется только, чтобы сетчатка в
месте разрыва не была отслоена. Лазер полезен
и в комбинации с операцией, если
в результате операции сетчатка прилегла,
но разрыв не полностью закрылся. В этих
случаях дополнительное применение светокоагуляции
завершает лечение. Выручает
и профилактическая светокоагуляция при
кистозной дегенерации сетчатки, развиваю-
59

щейся у людей с высокой близорукостью и
у пожилых.
Лазер начал использоваться в институте
также и при маленьких опухолях на дне
глаза. Наблюдения за больными, проведенные
в течение более 5 лет, показали, что
при ограниченных плоских опухолях возможно
применение лазеркоагуляции опухоли.
Кроме того, он используется и при некоторых
сосудистых изменениях на дне глаза
и другой патологии.
Несмотря на то, что создан аппарат ОК-1
и результаты исследований уже вошли в
практику, работа в институте по изучению
действия лазера на ткани глаза продолжается.
Испытываются разные оптические квантовые
генераторы; с помощью электронной
микроскопии изучаются явления, вызываемые
излучением лазера.
Другим примером внедрения новой техники
в офтальмологию может служить использование
ультразвука. В институте на
протяжении более десяти лет изучается
действие ультразвука на ткани глаза, разрабатываются
новые методики его применения
с диагностической и лечебной целью.
Диагностическое значение ультразвука
огромно. Достаточно указать, что с его помощью,
пользуясь безвредными дозировками,
можно определить длину оси глаза больного.
Это бывает крайне необходимо знать
при расчетах расположения пристеночного
инородного тела, растяжении оболочек глаза,
например при прогрессирующей миопии
(близорукости), у детей с начальным гидрофтальмом
(детской формой врожденной глаукомы)
и с начавшейся субатрофией глаза.
Имея точный размер оси глаза при повторном
исследовании можно получить представление,
например, о том, прекратилось
ли растяжение глаза после операции, сде-
60
Глазное дно с дырчатым дефектом
в центральной части желтого пятна
(на фото — темное пятно в центре).
Вокруг видны пигментированные
очаги коагуляции лазером. Справа —
сосок зрительного нерва
данной по поводу детской врожденной глаукомы,
и т. п.
Незаменима ультразвуковая диагностика
при бельмах роговицы, когда часто неизвестно,
имеется ли в этом глазу хрусталик,
какова глубина передней камеры (расстояние
от задней поверхности роговой оболочки
до передней поверхности хрусталика), что
делается в стекловидном теле, нет ли отслойки
сетчатки или других нарушений, появившихся
вследствие травмы или кровоизлияния;
помогает она также и при наличии
ретинобластомы (опухоли) у детей. Эти методики,
очень тонкие и эффективные, разработаны
или усовершенствованы в лаборатории
ультразвука нашего института.
Но есть еще и другая сторона его действия
— лечебная. Как установлено в институте,
пользуясь ультразвуком, можно приостановить
рост ткани на задней поверхности
роговичного трансплантата, что бывает
иногда после пересадки роговицы, особенно
на афакических (лишенных хрусталика) глазах.
Можно добиться более быстрого рассасывания
остатков хрусталика в передней
камере, что необходимо после его травмы
или при удалении мутного хрусталика (катаракта).
Ультразвук оказывает эффективное
воздействие на рассасывание крови, излившейся
в стекловидное тело.
Ультразвук применяется теперь с лечебной
целью и при таком тяжелейшем заболевании,
как пигментная дегенерация сетчатки.
Этот метод также разработан впервые
в нашем институте. У большинства
больных при такой терапии наблюдается
незначительное улучшение, но у 25— 30%
лечившихся отмечено существенное повышение
зрительных функций.
У одних больных полученное улучшение
сохраняется, у других оно оказывается вре-

менным, и нужны повторные курсы лечения.
Во всяком случае, учитывая тяжесть
процесса, новый метод лечения имеет большое
значение в борьбе с этим недугом.
Сходные результаты получены и в некоторых
случаях при частичной атрофии зрительного
нерва. Но этим не ограничивается
применение ультразвука.
В нашем институте разрабатываются и
другие актуальные проблемы офтальмологии,
но осветить их все в одной небольшой
статье невозможно.
Еще несколько слов о тканевой терапии.
Как уже сказано, профиль нашего института
— не только терапия глазных болезней,
но и тканевая терапия. Этот оригинальный
метод неспецифической терапии был
предложен и разработан В. П. Филатовым,
который уделял данной проблеме наибольшее
внимание и время в последние годы
своей жизни.
Идея тканевой терапии возникла у
В. П. Филатова еще в 1933 г., когда он
начал широко применять для пересадки
трупную роговицу. Он отметил тогда, что
остатки бельма вокруг пересаженной роговицы
часто просветлевают, и сделал следующий
вывод: пересаженная, находившаяся
в состоянии «переживания», ткань (в условиях
консервации при пониженной температуре)
обладает новыми веществами — биогенными
стимуляторами, возникшими благодаря
биохимической перестройке процессов
обмена в новых условиях жизни. Пересадку
консервированной роговицы, а потом
и других тканей стали с успехом применять
в терапии разных болезней глаз и иных заболеваниях.
Затем началось применение
инъекций стерилизованных экстрактов и
дистиллятов из консервированных животных
и растительных тканей, а также препаратов,
изготовленных из природных источ¬
ников биогенных стимуляторов (торф, лиманная
грязь и др.). Взамен пересадок стали
применяться подсадки под кожу (имплантации)
измельченных консервированных
и автоклавированных тканей.
За прошедшие годы тканевая терапия
нашла широкое применение в офтальмологии,
а также в других областях медицины.
Достаточно только указать, что фармацевтической
промышленностью Советского
Союза в год изготовляется более 100 млн.
ампул тканевых препаратов семи наименований.
Они приобретаются и многими зарубежными
странами, а во Франции, Италии
и некоторых других странах тканевые препараты
по методу Филатова изготовляются
на месте. Основными вопросами теперь являются
исследование химического состава
и главных инградиентов тканевых препаратов
и химической природы биогенных стимуляторов.
Разработкой этих вопросов и
занимается институт вместе с химиками
и специалистами завода, где изготовляются
тканевые препараты.
В последние годы большая работа проводится
институтом совместно с геронтологами
по изучению влияния тканевых препаратов
на стареющий и старый организм, что
имеет большое значение для геронтологии
и гериатрии. В заключение хочется подчеркнуть,
что государственный бюджет в
нашей стране предусматривает значительные
ассигнования для здравоохранения,
благодаря которым мы имеем возможность
использовать в терапии дорогостоящие лекарственные
препараты, новейшее оборудование,
расширять научные исследования,
постоянно повышать квалификацию медицинского
персонала, строить новые больничные
корпуса, а главное проводить бесплатное
лечение больных в условиях поликлиники
и стационара.

Ив Шатэн
(Chatain) (р. 1921) — колумбийский
анатом, профессор.
Родился во Франции. Получил
медицинское образование.
С 1946 — врач-практикант
в парижских больницах. В 1950
защитил диссертацию на степень
доктора медицины, а с 1951 —
врач-хирург в Боготе (Колумбия).
С 1954 — профессор анатомии
в Университете Валье, г. Кали
(Колумбия), а с 1968 —
руководитель отдела
макроскопической анатомии этого
университета.
Ив Шатэн был участником
международных конгрессов
анатомов в Каракасе (Венесуэла —
1969) и в Ленинграде (СССР —
1970) . Им опубликовано более
40 работ по вопросам хирургии
и анатомии, в том числе книга
«Анатомическая терминология»
(1966).
Ив Шатэн занимается также
археологией и этнографией.
В течение многих лет изучает быт,
культуру, происхождение
и расселение в верховьях Амазонки
индейского племени кофанов,
некогда многочисленного, а ныне
вымирающего под натиском
капиталистической цивилизации.
В 1962 на XXXV международном
конгрессе американистов в Мехико
(Мексика) Ив Шатэн выступил
с докладом, в котором изложил
результаты своих исследований,
показывающие бедственное
положение кофанов.

Ив
Шатэн
АГОНИЯ
КОФАНОВ
Кофаны представляют собой небольшую
группу лесных жителей, проживающую в
верховьях Амазонки. Они иногда даже не
упоминаются в статистических справочниках
по демографии индейцев и понемногу
исчезают с лица земли.
Когда-то кофаны были воинственным народом,
оказывавшим сопротивление своим
опасным и могущественным соседям Тиуантинсую
и Империи инков. Во время завоевания
Южной Америки испанцы встретили на
своем пути и включили в состав своих энкомьенд*
около 60 тысяч кофанов. Но «благодаря
многочисленности, свирепости и
единству во время предпринимаемых походов
эти ужасные восточные варвары вскоре
после основания городов стали терроризировать
уже покоренных индейцев и даже
нападали на сами города. В конечном итоге
в 1582 году города были побеждены и
разрушены, причем ни один из них не сумел
оказать кофанам должного сопротивления.
Лишь кое-где от них остались руины
и пепелища».
В 1602 г. миссионер отец Феррер основал
миссию среди кофанов, но после его
смерти, последовавшей в 1611 г., «все племя
кофанов возвращается к своему прежнему
варварству, оставаясь по-прежнему
непобежденным». Эти записки из «Истории
королевства Кито в Южной Америке» пресвитера
Хуана Веласко, относящиеся к
1789 г., красноречиво свидетельствуют о
могуществе народа кофанов в период его
расцвета.
Кофаны занимают территорию «затерявшейся
в сельве провинции Сукумбиос», рас-
* Энкомьенда (энкомиенда) — феодальная
форма эксплуатации индейцев в испанских колониях,
согласно которой король предоставлял в пользование
отдельным лицам земли с живущими на них индейцами.—
Ред.
положенную между реками Путумайо и
Агуарико в пограничном между Колумбией
и Эквадором районе.
Изучая этнографию кофанов и в особенности
искусство врачевания их знахарей —
кураков, мы неоднократно посещали их поселения.
В 1962 г. на XXXV Международном
конгрессе американистов в Мехико нами
был представлен доклад, в котором сообщались
статистические данные о численности
и расселении кофанов.
Вдоль берегов рек, где они постоянно
проживают, мы установили наличие четырех
групп. Группа Гуамуэс, проживающая
в поселках Лусон, Гинео, Ормига и Сан-Антонио,
насчитывала 123 индейца. В Сан-
Антонио процесс приобщения индейцев к
культуре идет более быстрыми темпами
благодаря наличию там школы, содержащейся
на средства колумбийского правительства.
В группе Сан-Мигель, проживающей
вдоль берега особенно бурной реки, имеющей
много стремнин и водоворотов, в поселках
Конехо, Бетано и Санто-Роса-де-Сукумбиос
проживало 93 индейца. Место это
отличается исключительной красотой. Отсюда,
с острова, расположенного в месте
слияния рек Сан-Мигель и Румиако, открывается
изумительный вид на горную цепь,
образующую знаменитые отроги Пасто.
Несмотря на свои ничтожные размеры, поселения
сохраняют все величие прежней
столицы.
В группе Путумайо в поселках Буэнависта,
Пиньюна Бланко, Рестрепо и Эль-Ача
насчитывалось 27 кофанов.
В последней группе, целиком проживающей
на территории Эквадора, в поселках
Эль-Дагено, Пуэрто-Конехо, Эль-Дурено и
Эль-Эно, насчитывалось 148 индейцев этого
племени. В конце 1961 г. нам удалось пере-
63

писать в общей сложности 391 кофана, из
них 208 мужчин и 183 женщины.
В конце 1970 г. мы установили, что численность
индейцев этого племени стала еще
меньше и ныне не превышает 300 человек.
Заклятыми врагами индейцев являются
туберкулез легких, желудочно-кишечные
заболевания и эпидемии оспы и кори. Много
лет назад миссионер отец Станислао попытался
объединить всех кофанов в большом
селении Тетейе, на берегу реки Сан-
Мигель, но эпидемия нанесла непоправимый
урон индейцам.
Это в известной степени послужило причиной
враждебного отношения кофанов к
миссионерам, которые не имеют на их территории
ни школ, ни церквей. Десять лет
назад новая эпидемия кори унесла еще более
30 индейцев.
Карта расселения кофанов
Курака Тайта Пастор
Женщина племени кофанов
Раскраска лица у мужчин племени
кофанов
Охота кофанов с духовым ружьем
64

Река Гуамуэс
Жилище кофанов
Танец кофанов

Бурение нефтяных скважин, недавно начатое
«Тексас компани» на территории кофанов,
привело к рассеянию группы Сан-
Мигель, а проникновение в сельву привлекаемых
наличием черного золота поселенцев
— к исчезновению группы Путумайо.
Продолжает оставаться на насиженных местах
лишь группа Гуамуэс, причем большая
часть индейцев данной группы, проживающих
в Сан-Антонио, говорит по-испански.
Тем не менее кофаны в значительной мере
сохраняют свою самобытную культуру.
Кофаны, объединенные в небольшие
группы, во главе которых стоит собственный
вождь — касик, продолжают свое трудное,
но мирное существование в сельве.
Они обрабатывают небольшие земельные
участки, занимаются охотой и рыбной ловлей
в изобилующей природными богатствами
местности. Изготовляемые ими на продажу
лодки — каноэ пользуются большим
спросом среди неиндейских поселенцев. Кофаны
не употребляют в пищу мясо домашних
животных. Кроме набегов небольшого
воинственного племени Тетете, проживающего
между Сан-Мигелем и Куйабено, а в
последнее время также и племени Аукас,
получившего несколько лет назад всемирную
известность после убийства нескольких
миссионеров-протестантов, кофаны никого
не боятся.
Дома кофанов имеют квадратную форму
и служат жилищем для одной или двух семей.
Через весь дом протянуты тонкие гамаки,
в которых члены семьи отдыхают и
спят. Как это весьма распространено у многих
племен, мужчины украшают себя больше,
чем женщины.
Утром мужчины надевают тяжелые ожерелья
из бисера и клыков, причесываются
и при помощи спиралевидного пальмового
волокна, тщательно выщипывают себе брови
и ресницы. Затем тоненькой палочкой,
которую они окунают в киноварь, разводимую
при помощи слюны, они тщательно
раскрашивают лицо. «Цивилизованные» индейцы
красят губы цветным карандашом.
После этого с помощью стеблей растения
чонтадура они расширяют отверстия в
ушах, куда продевают разноцветные украшения
из перьев, а в отверстие носовой перегородки
вставляют перо птицы гуакамайо.
Закончив этот туалет, мужчины отправляются
собирать ароматические растения,
которые они повязывают вокруг запястья.
Процедура наведения мужской красоты
длится довольно долго, а женщины в это
время заняты приготовлением напитка Йоко,
который пьют по утрам, чтобы отбить
ощущение голода в течение дня. Скромные
и сдержанные женщины, молча, подают
блюдо из бананов и юкки, так называемую
В статье профессора Ива Шатэна рассказывается о кофанах — небольшом индейском
племени, живущем на северо-западе Амазонии. Амазония — это обширная область
тропических лесов и саванн, охватывающая бассейн Амазонки и ее притоков и занимающая
центральную часть Южной Америки по обе стороны от экватора.
До испанского и португальского завоевания в Амазонии жило более 2 млн. индейцев.
Племена, жившие на западе этой об ласти по соседству с расположенными в Андах
высокими культурами инков и чибчамуисков, испытывали их влияние. Одним из таких
племен были кофаны, дальние родственники чибча. Занимаясь земледелием, они выращивали
кукурузу, сладкий маниок, обычный и сладкий картофель, бобы, перец, земляной
орех. У них существовало рабство, и землю часто обрабатывали рабы. Наряду
с земледелием кофаны занимались охотой и рыболовством. Они также были искусными
ремесленниками, изготовлявшими красивые глиняные сосуды, хлопчатобумажные
одеяла и украшения из золота. Значительная часть этой продукции предназначалась
для продажи. В те времена кофаны жили в том же районе, что и теперь, но только занимали
более обширную территорию между 0— 1° южной широты и 75°30'— 77° западной
долготы.
В 1536 г. вблизи р. Кока на территории кофанов были основаны первые испанские
поселения — Арчидона и Сан-Педро Алкала дель Рио. Вслед за ними появились и
другие. И сразу же испанцы стали обращать кофанов в рабство.
В ответ на набеги охотников за рабами, кофаны нападали на поселения своих врагов—
испанцев и нередко разрушали их.
В 1599 г. миссионер-иезуит Рафаэль Феррер посетил кофанов и основал среди них
несколько миссий. (Ив Шатэн упоминает только одну из этих миссий, а именно ту,
которая была основана в 1602 г.). Но вскоре эти миссии были оставлены из-за конфликта
иезуитов с колониальными властями. Как и в других частях Южной Америки,
этот конфликт был вызван борьбой между миссионерами и колонистами за власть над
индейцами и право эксплуатировать их. В 1608 г. Феррер вернулся к кофанам, но уже
в 1611 г. он был убит индейцами, мстившими за нападения испанцев из поселка Алкала.
В последующий период (XVII— XIX вв.) иезуиты, а также францисканцы предприняли
еще несколько попыток подчинить себе кофанов, окончившихся безрезультатно. Между
тем численность этих индейцев неуклонно сокращалась.
В настоящее время большинство кофанов, если не все, формально являются христианами,
но это нисколько не улучшает их положение. Напротив, деятельность мис-
67

чукулу, или рыбное блюдо — райана. Сдержанность
женщин объясняется рядом обычаев,
свойственных различным амазонским
племенам, живущим в значительном отдалении
друг от друга. В период менструации
женщины и девушки-подростки в течение
пяти дней не входят в жилище, а находятся
в расположенной неподалеку от деревни
хижине. На шестой день они обмываются
теплой водой с ароматическими травами и
остаются еще два дня в отдельном помещении
жилища, хотя и выполняют уже свои
домашние обязанности. На протяжении всего
этого времени они не употребляют йоко.
Кофаны не вступают в брак с индейцами
других племен. Было зафиксировано лишь
несколько браков с соседним индейским
племенем Сионов, но и племя Сионов насчитывает
не более 120 человек.
Этот «заколдованный круг» вынуждает
кофанов заключать браки между родственниками.
Браки заключаются ранние — в
возрасте 15 лет. К тому же кофаны пользуются
провоцирующим выкидыш растением,
что, разумеется, в немалой степени способствует
низкому уровню рождаемости.
В половые сношения они вступают вне
стен жилища, предпочитая жаркую тишину
сельвы. Перед приближением родов беременная
женщина отправляется в домик,
специально сооруженный ее супругом в лесу
незадолго до этого. Обычно она рожает
в одиночестве, после чего на пятый и на
десятый день купается в ароматической воде.
В этом домике она придерживается особой
диеты, пищу и воду ей приносят дети
и женщины. Время от времени ее навещает
супруг. Через восемь недель она возвращается
с ребенком домой.
Кураки, или народные врачеватели, кофанов
обладают завидными познаниями относительно
целебных свойств растений. Поистине
достойно восхищения искусство покойного
Тайта Пастора, касиков Элиаса Луситанте,
Эктора Кета, Гильермо и Грегорио
Кенама. Они быстро справляются с приступом
болотной лихорадки, воспалениями
травматического характера, приступами дезинтерии
и никогда не допускают, чтобы
кто-нибудь из их пациентов умер от укуса
змеи.
Нас особенно интересовал распространенный
на Амазонке галлюционоген яхе,
растение, о котором немало писалось в мировой
печати.
Кофаны выращивают это растение недалеко
от дома, чтобы всегда иметь его под
рукой, в особенности в дождливый период,
во время затопления сельвы. Когда индеец
тяжело заболевает, касик вместе с главами
сионеров, как это отмечает и Ив Шатэн, способствует распространению эпидемических
заболеваний. Мало надежды на то, что кофаны еще долго сохранятся как отдельная
этническая группа. И причина этого исчезновения лежит не в обычае заключать браки
внутри племени. Такой обычай типичен для большинства народов, живущих или недавно
живших племенным строем. Исторический опыт показывает, что сам по себе этот обычай
лишь в редких случаях ведет к физическому вырождению и вымиранию. Основной
же причиной вымирания кофанов, как и других племен Амазонии, являются те преследования,
притеснения, а нередко и прямое истребление, которым они подвергаются
в течение уже нескольких веков. Именно по этой причине численность индейского
населения Амазонии сократилась с 2 млн. человек к началу европейской колонизации
примерно до 100 тыс. человек в наши дни.
В настоящее время особенно губительную роль в судьбе южноамериканских индейцев
играет политика грабежа, которую проводит американский империализм.
В защиту исчезающих племен Амазонии выступают все более широкие круги южноамериканской
и мировой общественности, но пока что процесс гибели коренного населения
в этой области Америки продолжается и культура многих племен исчезает бесследно,
прежде чем ее успевают изучить специалисты. Возможно, что такова будет
и судьба культуры кофанов. Впервые это племя было упомянуто в европейской литературе
почти три века назад (М. Радригес. Мараньон и Амазонка. Мадрид, 1684). Позднее
было опубликовано еще несколько исторических и лингвистических работ, в которых
есть отрывочные сведения о кофанах. И тем не менее об истории и культуре кофанов
до сих пор нет не только книг, но даже больших статей. Поэтому статья Ива Шатэна,
хотя она и носит популярный характер, представляет большой научный интерес.
Проблема сохранения и подъема культуры малых, прежде отсталых, народов была
успешно решена в нашей стране, особенно в процессе социалистического преобразования
Севера. На севере Сибири и на Дальнем Востоке в нашей стране живет более
двух десятков малых народов. В начале XX в. многие из этих народов, например кеты,
вымирали. В годы Советской власти хозяйство и культура этих народов были преобразованы
на социалистической основе, и это позволило не только спасти малые народы
Севера от исчезновения, но и обеспечило рост их численности, расцвет культуры и
создание национальной государственности (национальные округа)*.
• См. заметку «О языке кетов» в разделе «Летопись науки», стр. 394 этой книги. — Ред.
68

семей, надев ожерелья из клыков ягуара,
направляется в расположенную в глубине
сельвы уединенную хижину, именуемую
«Каса Гранде». Там, устроившись в гамаках,
они пьют отвар яхе, который готовит
один из них, проходя перед этим через особую
дверь. Так они пьют этот напиток, поют
свои монотонные и грустные напевы вплоть
до самой зари и опьяненные по очереди засыпают,
в то время как курака, который
пьет еще особый настой из различных трав,
продолжает бодрствовать до тех пор, пока
на фоне красочных галлюцинаций он не обретает
пресловутого «двойного видения»,
которое помогает ему обнаружить в лесу
чудодейственное средство для лечения больного.
После того как растение найдено, все
возвращаются к больному и совместно приготовляют
микстуру. Если некоторые из кофанов
Сан-Антонио полагают, что яхе пригоден
лишь как жаропонижающее средство, а
также для того, чтобы притягивать курильщиков
марихуаны, то жители Сан-Мигеля
и Агуарико все еще принимают его во время
совершения ритуалов.
У кофанов очень мало праздников. На
время празднеств мужчины надевают пышные
головные уборы из перьев, а женщины
красят ноги краской ачиоте. Подбодрив себя
обильными возлияниями чичи (водки из
кукурузы), они монотонно поют под аккомпанемент
флейт и барабанов, причем муж¬
чины и женщины танцуют отдельными группами
лицом или спиной друг к другу. Они
то приближаются, то удаляются друг от друга,
изредка поворачиваясь и меняясь местами.
Умерших кофаны хоронят в старом каноэ
или в бамбуковом гробу вдалеке от жилища.
Зачастую, если умирает взрослый человек,
жилище вообще оставляют. Кофаны верят,
что покойному предстоит длительное путешествие,
но не имеют сколько-нибудь четкого
представления о конечной цели этого
путешествия.
Жизнь кофанов ухудшилась после открытия
нового богатства на территории Путумайо.
Шум вертолетов, перевозивших над
сельвой трубы для нефтепровода, спугнул
ягуаров, из клыков которых они делают
свои ожерелья, и других животных, на которых
они охотятся. Загрязнение атмосферы
приводит к вымиранию обезьян-капуцинов
и птиц, а загрязнение рек влечет за собой
снижение улова рыбы. Совсем недавно
касик Сан-Антонио с угнетающей бесстрастностью
как бы подвел итог всему этому печальным
комментарием: «Доктор, мы все
должны будем умереть».
Безразличные к черному золоту, бьющему
из недр их земли, и к законам, издаваемым
в столице, кофаны сохраняют непоколебимое
достоинство предков в своей длительной,
но неотвратимой агонии.

Оганес Хачатурович
Халпахчьян
(р. 1907) — архитектор, доктор
архитектуры.
Родился в Ростове-на-Дону. В 1930
окончил архитектурное отделение
технологического факультета
Государственного университета
Армении в Ереване. С 1927
по 1938 работал в архитектурных
мастерских республики —
Проектном отделе Горсовета
Еревана и в мастерской академика
архитектуры А. И. Таманяна
(1929— 1936) в качестве
заместителя последнего;
по проектам О. X. Халпахчьяна
в Армении выстроен ряд жилых
и общественных зданий.
Одновременно работал педагогом
в Политехническом и
Закавказском
заочно-индустриальном институтах
в Ереване.
С 1938 по 1941 — аспирант
Московского архитектурного
института. В 1941 — 1945 —
участник Великой Отечественной
войны.
С 1946 после защиты кандидатской
диссертации — преподаватель
в Московском архитектурном
институте. Одновременно —
сотрудник Института истории
архитектуры Академии
архитектуры СССР, ныне
Научно-исследовательский
институт теории, истории и
перспективных проблем советской
архитектуры Государственного
комитета по гражданскому
строительству и архитектуре
при Госстрое СССР, где работает
по настоящее время, с 1967
заведует сектором истории
архитектуры.
Основные научные труды
О. X. Халпахчьяна относятся
к истории архитектуры и искусства
Армении. Им изучено множество
70
памятников армянского зодчества,
из которых обмерено и графически
выполнено свыше 120, напечатано
более 70 научных исследований
по культовым и гражданским
сооружениям Армении. Признание
получили его работы по истории
армянского зодчества,
опубликованные в 2-томном
учебном пособии «Всеобщая
история архитектуры»,
одноименном 12-томном издании
и в сборниках «Архитектурное
наследство».
О. X. Халпахчьян — автор рядя
монографий и статей, посвященных
истории зодчества и строительной
техники Армении и проблеме
культурных связей, древней
Армении с Русью и со странами
Западной Европы. Работы
О. X. Халпахчьяна опубликованы
за рубежом — в Италии, Франции,
Румынии, Сирии, Венесуэле
и других странах.

Оганес
Хачатурович
Халпахчьян
ДРЕВНЕАРМЯНСКОЕ
ЗОДЧЕСТВО
Армения богата выдающимися памятниками
культуры, истоки которой восходят
к V тысячелетию до н. э. Многочисленны
произведения искусства, особенно архитектуры,
созданные на территории древней
Армении, выходившей далеко за пределы
Армянского нагорья.
Становление и формирование армянского
зодчества протекали в сложных исторических
условиях. Армения находилась в узле
международных магистралей, связывающих
Юг с Севером и Восток с Западом. Периодические
нашествия иноземцев приносили
Армении неисчислимые бедствия: страна
неоднократно опустошалась, приходили в
упадок земледелие, ремесленное производство,
уничтожались как рядовые сооружения,
так и ценнейшие произведения архитектуры
и изобразительного искусства,
древнейшие рукописи и миниатюры. Тем
не менее, невзирая на длительное в общей
сложности политическое и экономическое
порабощение и вынужденную массовую
эмиграцию армян в зарубежные страны, тяжелые
исторические испытания не смогли
остановить развитие культуры армянского
народа, в том числе зодчества. И хотя архитектурное
наследие армянского народа
изучено еще далеко не полно, тем не менее
имеющиеся данные свидетельствуют об исторической
преемственности этой важной
области армянской культуры.
Самобытность гражданских, культовых и
различных других сооружений Армении
уже в древности привлекала внимание многих
иноземных путешественников и ученых.
Поэтому данные об армянских памятниках,
хотя и относительно краткие, можно найти
в работах античных, византийских (VI в.),
арабских (X— XI вв.) и западноевропейских
(XII— XVIII вв.) авторов. Более подробные
сведения имеются у армянских пи¬
сателей V— XVIII вв., которые не только
упоминают древние храмы, дворцы и крепости,
но приводят довольно детальные
описания выдающихся сооружений.
Интерес к произведениям древнеармянского
искусства значительно возрос в
XIX в., особенно после присоединения Восточной
Армении к России. Искусство древней
Армении стало интенсивнее изучаться
не только армянскими, но русскими и западноевропейскими
историками, археологами
и искусствоведами. С конца XIX в. участие
в этой работе начали принимать и научные
организации России (Отделение исторических
наук и филологии Академии
наук, Московское археологическое общество,
Общество любителей кавказской археологии).
Однако, как и ранее, основное внимание
уделялось сравнительно немногим
крупнейшим, уникальным, как правило,
культовым сооружениям. Случайный подбор
и недостаточно глубокое исследование
ограниченного числа этих памятников в отрыве
от жизни, истории и культуры создавшего
их народа привели к ошибочному определению
происхождения их стилистических
особенностей. Игнорирование национальной
самобытности способствовало распространению
мнения о воспроизведении
в памятниках Армении архитектурных
форм Сирии, Рима, Византии, Ирана.
Значительные изменения в направленности
изучения древнеармянской культуры
обусловили 14-летние раскопки академика
Н. Я. Марра в Ани — столице Армении
X— XIII вв. Выявленные при этом архитектурные
материалы и исследования некоторых
наиболее показательных памятников
позволили Н. Я. Марру и архитектору-археологу
заслуженному деятелю науки Арм.
ССР Т. Тораманяну привлечь интерес научной
общественности к изучению древнеар-
71

мянского искусства, подчеркнуть его самобытность
и важное значение в истории мировой
культуры.
После Великой Октябрьской социалистической
революции вопрос о проведении
планомерной научной работы в этой области
впервые был поставлен в государственном
масштабе. Вскоре после образования
в 1920 г. Армянской ССР в Ереване был
создан под руководством академика архитектуры
А. И, Таманяна Комитет охраны
древностей, в Государственном историческом
музее открыт Отдел архитектуры,
в Университете республики началась подготовка
национальных кадров — историков
архитектуры и археологов.
В настоящее время работа по изучению
древнеармянского зодчества ведется во
многих научных организациях СССР: в Армении
— в институтах искусств, истории,
археологии и этнографии Академии наук
Арм. ССР, в Государственном историческом
музее, Политехническом институте и
Государственном университете, в Союзе архитекторов
Армении и Обществе по охране
исторических памятников, в Управлении по
охране и реставрации архитектурных памятников
Госстроя Арм. ССР, при котором
имеется специальная научная реставрационная
мастерская; в Москве — в Научно-
исследовательском институте теории, истории
и перспективных проблем советской
архитектуры Госкомитета по гражданскому
строительству и архитектуре при Госстрое
СССР и в Музее изобразительных искусств
им. А. С. Пушкина; в Ленинграде —
в Государственном Эрмитаже.
В последнее десятилетие интерес к памятникам
армянского зодчества значительно
возрос и у специалистов Франции, Англии
и, особенно, Италии. В Милане на архитектурном
факультете Политехнического
института, а в Риме в Институте истории
искусств организованы кафедры истории
армянской архитектуры, сотрудники которых
ежегодно посещают Армению для сбора
материала и ознакомления с ее древними
сооружениями.
Работа советских ученых проводится в
пределах границ Советского Союза. В отличие
от дореволюционного периода, в основном
характеризующегося накоплением
фактического материала, ученые не только
активизировали эту работу, но и стали по-
новому осмысливать значение архитектурного
наследия Армении. В соответствии
с научным, марксистским пониманием законов
развития человеческого общества
процесс формирования армянского зодче-
72
ства стал рассматриваться как неотъемлемая
часть общеисторического процесса
в конкретных условиях времени, места и
форм общественного развития.
Впервые в истории армянского народа
были выявлены и взяты на учет и под государственную
охрану памятники зодчества,
расположенные в пределах государственных
границ СССР. Обследуются и изучаются
не только монументальные здания, но и
произведения народного творчества (гражданские,
инженерные и производственные
сооружения), представляющие огромный
интерес своими архитектурно-художественными
и конструктивными особенностями.
Планомерно проводятся археологические
раскопки, выявляющие многочисленные памятники,
которые свидетельствуют о высоком
уровне развития культуры народов,
населявших в разные времена Армению.
Накопление фактического материала протекало
весьма интенсивно. Кроме того, в
течение нескольких десятилетий наряду с
исследованиями отдельных памятников были
выполнены и обобщающие работы по
различным типам и жанрам архитектурных
произведений. И хотя еще задерживались
исследования многочисленных памятников
и разработка некоторых исторических и теоретических
проблем архитектурной науки,
тем не менее ученым удалось установить и
научно обосновать периодизацию истории
армянского зодчества. Она соответствует
развитию производительных сил и существовавшим
на территории Армении формам
производственных отношений, оказавшим
влияние на стилистические особенности
различных этапов развития зодчества.
Установление периодизации и определение
характерных черт отдельных этапов
развития архитектуры Армении значительно
облегчили изучение ее памятников.
В ряде работ главное внимание уделено монументальным,
в основном культовым, сооружениям,
в которых наиболее ярко проявились
национальные особенности (Н. М.
Токарский, 1946, 1961; А. Л. Якобсон,
1950), другие содержат также описания
наиболее выдающихся памятников (В. М.
Арутюнян, С. А. Сафарян, 1951). Некоторые
работы одновременно с культовыми
зданиями подробно знакомят и с гражданскими
сооружениями — жилыми, общественными,
производственными и инженерными,
оказавшими большое влияние на развитие
национального зодчества (О. X. Халпахчьян,
1958, 1966, 1970), иные, освещая историю
зодчества на территории Армянского нагорья,
охватывают период с древнейших вре-

Петроглиф, схематически
изображающий земной шар с людьми-
антиподами. II тысячелетие до н. э.
Обнаружен на Гегамских горах
Армянского нагорья
Тейшебаини (VII — начало VI в.
до н. э.). Общий вид цитадели с севера.
Конфигурация укрепления
органически связана с рельефом
возвышенности (реконструкция
К. Л. Оганесяна)
мен до наших дней (А. А. Саинян, К. Л. Оганесян,
С. X. Мнацаканян, Л. М. Бабаян,
1964).
Одна из наименее разработанных проблем
армянского зодчества — планировка
поселений. Как показало изучение, заложенные
в древнейших укрепленных поселениях
(бердшенах) планировочные принципы
преемственно развивались. В эпоху урартов
(IX— VI вв. до н. э.) уже существовала четкая
структура укрепленного города, состоявшего
из цитадели и окружавших ее жилых
кварталов. Градостроительные традиции
урартов продолжали совершенствоваться,
достигнув высокого развития в период
зрелого феодализма. Планировочная схема
зависела от природно-климатических особенностей,
социальных условий времени,
уровня культурного развития страны, а
также от того, что новые города строились
на месте разрушенных старых и часто сельские
поселения превращались в крупные
торгово-ремесленные и административные
центры. Расширялись и перестраивались
замки-крепости, часть которых позднее использовалась
как цитадели выросших возле
них городов. С развитием городской территории
увеличивалось и число ее подразделений.
Появлялись городские предместья,
которых в зависимости от топографии
местности иногда было несколько. В позднефеодальную
эпоху города редко ограждались
стенами; связанные с сельским хозяйством,
они были, по существу, открытыми
городами-садами. Характерно подразделение
города на районы со своими общественными
сооружениями.
Архитектурные памятники Армении, являясь
многогранной и сложной областью
материальной и духовной культуры, отражающей
национальные традиции армянского
народа, изучаются всесторонне. Наряду
с освещением художественных особенностей
памятников большое внимание уделяется
строительным материалам и конструкциям
— важнейшим факторам развития архитектуры.
Повсеместное наличие в Армении
неисчерпаемых запасов различных пород
естественного камня, его разнообразная
окраска, экономичность добычи и обработки,
возможность получения блоков крупных
размеров — все это послужило причиной
его широкого применения в строительстве,
начиная с древнейших времен.
Наиболее ранними источниками для изучения
первобытной культуры и строительной
деятельности человека на территории
Армении являются наскальные изображения
древнего Сюника, расположенные на
73

высоте 2500— 3500 м над уровнем моря.
Обнаруженные на Гегамских горах, Ухтасаре
и в других местах и датируемые V— II
тысячелетиями до н. э., эти изображения
отличаются высоким совершенством исполнения.
Разнообразна их тематика: домашние
животные, дикие звери, вооруженные
люди, колесницы, сцены охоты; многочисленны
рисунки астрономического содержания,
отражающие образы солнечного культа
и представления древних о вселенной.
Уникален петроглиф, схематически изображающий
Землю в виде шара с людьми-антиподами.
Среди рисунков Ухтасара большой интерес
представляют планы древнейших типов
жилищ круглой и прямоугольной формы с
поддерживающим перекрытие центральным
устоем. Аналогичные жилища были открыты
в энеолитических поселениях Армении,
в частности на юго-западной окраине Еревана
— в Шенгавите (конец IV — начало
II тысячелетия до н. э.).
Как выяснилось при раскопках (Е. А.
Байбуртян, 1936 — 1937 гг.; С. А. Сардарян,
1958— 1964 гг.), для зодчества Шенгавита
характерно не только высокое техническое
исполнение, но и плановое возведение
жилых зданий и периодические перестройки
больших участков разрушающихся
домов. Занимавшее вершину высокого хол¬
ма поселение, площадью около 6 га, было
окружено мощной, усиленной выступами
стеной из кирпича-сырца на каменном фундаменте.
К реке Раздан жители попадали
через потайной ход. Ширина улиц была
2— 3 м. Различные типы жилых домов свидетельствуют
об этапах их развития. Древнейшее
жилище, круглое в плане, диаметром
6— 8 м было заглублено в землю и имело
коническое перекрытие, опиравшееся на
центральный деревянный столб. Интерьер
окрашивался в темно-синий цвет. Позднее,
в связи с ростом семьи, к круглой комнате
пристраивались прямоугольные и другие
по форме жилые и хозяйственные помещения.
Дальнейшее развитие основной ячейки
древнейшего типа народного жилища —
«глхатуна» прослеживается на примере
жилых комплексов конца II — начала I тысячелетия
до н. э., исследованных
А. А. Мартиросяном (1957— 1958 гг.) на
территории городища Тейшебаини (юго-западная
окраина Еревана). Эти комплексы
строились постепенно, как уже было сказано,
по мере роста семьи. Близкое по форме
плана к энеолитическому жилищу, основное
помещение при значительной (до
100 м2) площади и отсутствии внутренних
опор свидетельствует о применении здесь
деревянного перекрытия типа усеченного
Стела — вертикальная каменная плита либо столб с изображениями или
надписями. Стелы устанавливались как надгробные памятники, обетные
сооружения, знаки каких-либо событий общественной жизни, указател.
границ владений, ориентиры пути и т. п.
Мегарон — главное прямоугольное помещение с входом на торце. Во
дворцах Микенской Греции мегарон выделялся в отдельный объем
вместе с входным помещением.
Контрфорс — вертикальный или суживающийся кверху выступ стены,
увеличивающий ее устойчивость.
Перистиль — крытая колоннада, обрамляющая площадь, двор дома или
общественного здания, а также сама площадь, окруженная колоннадой.
Ападана — многоколонный парадный зал.
Целла — внутреннее культовое помещение античного храма.
Периптер — античный храм, окруженный со всех сторон колоннадой.
Абак {абака) — верхняя квадратная либо прямоугольная плита капители
или пилястры. Стела Мегарон
Контрфорс Ападана Пепитер Абак

шатра, с отверстием для света и дыма, характерного
для армянского жилища эпохи
феодализма.
Значительные успехи достигнуты в изучении
зодчества Урарту, одного из могущественных
рабовладельческих государств
Древнего Востока. До середины 40-х годов
XX в. об урартских памятниках на территории
Армении можно было судить лишь
по случайно найденным стелам и клинописным
памятникам, в которых упоминается
строительство различных сооружений. Правильность
этих указаний подтвердили и археологические
раскопки комплексных экспедиций
Академии наук Арм. ССР, Музея
изобразительных искусств им. А. С. Пушкина
(Москва) и Государственного Эрмитажа
(Ленинград). Результаты изысканий
оказались поразительными. Академиком
Б. Б. Пиотровским и доктором архитектуры
К. Л. Оганесяном впервые были не
только обобщены фрагментарные сведения
по истории и культуре, особенно строительной,
урартов, но и выявлены планировочная
структура, благоустройство поселений
и архитектурно-художественные особенности
их сооружений.
Показателен построенный на месте энеолитического
поселения уже упомянутый город
Тейшебаини (VII — начало VI вв. до
н. э.) — крупный хозяйственный центр
урартского государства, укрепленный мощными
оборонительными стенами. В зависимости
от рельефа местности цитадель имела
сложную конфигурацию плана и ступенчатое
внешнее построение. Городская территория
в основном имела прямоугольную
уличную сеть.
Цитадель города Эребуни, расположенная
на холме Арин-берд (юго-восточная
окраина Еревана), имела военно-административное
назначение. Согласно клинописному
тексту, высеченному по указанию
урартского царя Аргишти, город был заложен
в 782 г. до н. э. Эта дата считается
временем основания столицы Арм. ССР —
Еревана. В ознаменование строительства
Эребуни была изготовлена деревянная раскрашенная
статуэтка вооруженного воина
с клинописью на подставке, подтверждающей
назначение города как важного военноопорного
пункта страны. Эта небольшая
скульптура принадлежит к лучшим образцам
урартского искусства.
При детальном изучении цитадели
К. Л. Оганесяном были установлены различные
этапы ее строительства. Потеряв
после возведения Тейшебаини свое значение,
Эребуни не был разрушен при падении
Деревянная статуэтка воина с копьем
в руке, луком на плече и колчаном
со стрелами на поясе, изготовленная
в ознаменование основания города
Эребуни урартским царем Аргишти
в 782 г. до н. э.
75

QOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
государства Урарту, и жизнь в нем возобновилась
при ахеменидских наместниках
в V— IV вв. до н. э. В планировке цитадели
прослеживается восходящая к хеттским и
ассирийским традициям четкость организации
помещений вокруг внутренних дворов.
Реконструкция различных частей комплекса
свидетельствует о высоком мастерстве
урартских зодчих.
Глухие, усиленные ритмично расположенными
прямоугольными контрфорсами,
стены придавали внешнему виду цитадели
впечатление мощности и неприступности.
Только шестиколонный с антами и яркими
фресками портик вблизи входа оживлял архитектурный
облик комплекса. Дворцовая
часть состояла из парадной, включавшей
храм бога Халди с большой площадью, и
интимной — маленького храма Суси, перистильного
дворика и многочисленных апартаментов
Аргишти. Хозяйственные помещения
находились в северо-восточной и южной
частях цитадели. При ахеменидах открытый
по фасаду 12-колонный храм бога
Халди был перестроен в 30-колонную ападану.
Интерьеры храмов, перистильного
дворика и парадной части дворца, в особенности
зала (площадь пятиколонного зала составляла
около 550 м2), были расписаны
яркими многокрасочными фресками. Тематика
росписей — культовая и, впервые обнаруженная,
неизвестная в урартском искусстве,
светская, содержащая изображения
сцен охоты, обработки земли, пригона домашнего
рогатого скота, пейзажи с растительностью
и животными, показанными в
покое и движении. Имитирующие небесный
свод потолки имели темно-синюю окраску.
Типичный для Древнего Востока стиль
урартских фресок складывался в тесном
взаимовлиянии с искусством Ассирии.
Плодотворно протекает изучение памятников
эллинистической культуры Армении.
Сведения древних историков, руины и случайно
обнаруженные фрагменты зданий
подтверждают высокую художественную
ценность архитектурных сооружений этого
периода. Членом-корреспондентом АН Арм.
ССР Б. Н. Аракеляном изучается крепость
Гарни (III — II вв. до н. э.), начаты археологические
раскопки городища древнеармянской
столицы Армавира, возникшего
в III в. до н. э. на месте урартского города
Аргиштихинили.
Особенно много интересного дали раскопки
крепости Гарни, основанной на высоком
треугольном мысе, огибаемом рекой
Азат. Ее исследовали Н. Я. Марр, Т. Тора-
76

Эребуни. Широкий фриз парадного
зала дворца Аргишти с фигурами
животных, священных деревьев
и богов, различными геометрическими
формами, розетками и бутонами.
VIII в. до н. э. Реконструкция
К. Л. Оганесяна
манян, Н. Г. Буниатов, сейчас изучает
А. А. Саинян.
Выявленный при раскопках дворцовый
комплекс состоял из отдельных зданий.
Уникален для Армении языческий храм.
Парадные залы дворца были украшены колоннами.
Жилой корпус включал в себя
небольшую винодельню. Помещения имели
разноцветную окраску. Дворцовая баня состояла
из пяти последовательно расположенных
комнат с различной температурой
и подпольным отоплением. Особый интерес
представляет наиболее ранняя в Армении,
датируемая III— IV вв. н. э., каменная мозаика
пола раздевальни. Ее сюжет взят из
греческой мифологии: на светло-зеленом
фоне моря изображены рыбы, фантастические
существа (нереиды, ихтиокентавры),
боги Океана и Моря, плетеный орнамент.
Надпись «Потрудились, ничего не получив»
говорит о безвозмездной работе художников.
Аналогичные надписи встречаются и
на памятниках монументального зодчества
средневековой эпохи, например, в Аричаванке
(начало XIII в.). По-видимому, строители
работали бесплатно, выполняя одну из
феодальных повинностей.
Памятники архитектуры эпохи феодализма
сохранились в большем количестве
и значительно лучше, чем относящиеся
к предшествующим эпохам, хотя многие из
них, особенно гражданские сооружения, погибли
во времена многочисленных нашествий
иноземцев, княжеских междоусобиц и
классовых волнений народных масс Армении,
выступавших совместно с народными
массами Азербайджана и Грузии против
феодальных угнетателей (движения Бабека,
павликиан, тондракийцев и др.).
В эпоху феодализма светская и духовная
власть находились в тесном контакте,
поскольку духовенство защищало интересы
князей, а последние, для укрепления своего
положения, делали крупные материальные
вклады в казну церквей и монастырей.
Это послужило основой для широкого строительства
монументальных зданий, в большинстве
культовых.
Внимание советских ученых сначала уделялось
именно культовым зданиям. Выполнялись
архитектурные обмеры этих сооружений,
изучались архитектурно-художественные
особенности, уточнялись датировки,
осуществлялись реставрационные работы
некоторых сооружений. Детально изучали
ценные памятники А. А. Саинян, С. X.
Мнацаканян и др. Работы К. Г. Кафадаряна
связаны с армянской эпиграфикой.
77

Архитектура крупного комплекса Санаина
детально изучена автором статьи. Выявлено
ее влияние на формирование внегородских
культовых ансамблей Армении,
определены перестройки и выполнены реконструкции
утерявших первоначальный
облик сооружений — церквей Аставацацин
и Аменапркич, часовни Григория, книгохранилища,
усыпальницы Кюрикидов и др.
Изучение хронологической последовательности
возведения и видоизменения зданий
и конструктивных особенностей их примыкания
друг к другу позволило определить
этапы развития комплекса. Установлено
13 строительных периодов, из которых
каждый последующий отмечен прибавлением
нового здания, изменявшего в большинстве
случаев и обогащавшего художественный
облик ансамбля. Единство и компактность
асимметричного комплекса достигнуты
в результате согласования каждого
нового здания с существовавшими.
Особое внимание обращалось на гармониче-
78
Крепость Гарни — летняя резиденция
армянских царей Аршакидов,
основанная в III — II вв. до н. э.
Сохранились памятники армянской
эллинистической культуры: языческий
храм типа шестиколонного периптера,
остатки парадного и колонного залов,
жилого корпуса и бани
Мозаика пола раздевальни дворцовой
бани крепости Гарни. Ill — IV вв. и. э.
Древнейшая из известных каменных
мозаик на территории Арм. ССР
ское построение сооружений как в отдельности,
так и в составе комплекса, что придало
четкость и согласованность его внешним
объемам и интерьерам.
Изучение памятников гражданского зодчества
Армении, в силу их плохой сохранности
и трудности сбора материала, протекает
медленнее, чем изучение культовых
зданий. Тем не менее накопленный обширный,
разносторонний материал позволяет
составить представление о художественных
достоинствах этих сооружений и путях их
развития.
Исследованием гражданских зданий занимались
многие советские специалисты.
Первоочередным объектом изучения было
народное жилище, рассмотренное советскими
учеными (Э. Н. Акопян, Н. Ц. Папухян,
С. В. Вартанян и др.) более обстоятельно,
чем дореволюционными. Высказано предположение
о нем как о прототипе монументальных
зданий (С. Д. Лисициан, В. М. Арутюнян
и др.), как о форме не узко нацио-

нальной, а характерной для всего Закавказья
(М. И. Ильина).
Попытка полностью осветить все известное
на сегодня гражданское зодчество Армении
впервые была сделана автором статьи
(1971). Армянское жилище разделяется
на сельское, городское и дворцовое. Рассмотрены
этапы развития каждого из них
и преемственность, начиная с древнейших
времен до XX в. Акцентировано внимание
на художественных и конструктивных особенностях
основной ячейки народного жилища
— «глхатуна», а также дома с наружной
галереей, на воспроизведении их в более
развитых архитектурных композициях
монументальных жилых зданий — городских
домах, дворцах. Так, например, во
дворце католикоса в Двине (V в.) центральный
зал был перекрыт тремя, а во дворце
князей Мамиконянов в Аруче (II половина
VII в.) — двумя последовательно расположенными
усеченными деревянными шатрами.
Дворец католикоса Нерсеса III в Зварт¬
ноце (середина VII в.) характерен наличием
монументальной арочной галереи, связывавшей
здание дворца с величественным
кафедральным собором Григория. Надо отметить
высокое качество строительства, в
особенности внутренней отделки, в частности
виртуозность исполнения народными
мастерами орнаментальной резьбы по камню,
гипсу и дереву.
Архитектура жилища оказала большое
влияние на различные типы общественных
зданий. Особенности конструктивных приемов,
богатство объемно-пространственных
форм и возможность получения многообразных
сочетаний, которые допускали элементы
народного жилища, обусловили создание
оригинальных произведений гражданского
зодчества высокой художественной
ценности, таких, как школьные здания,
книгохранилища, трапезные, караван-сараи,
сыгравшие вместе с жилыми домами большую
роль в развитии архитектуры монументальных
культовых памятников,
79

Архитектурный комплекс Санаина.
IX— XIII вв. Общие виды ансамбля
в различные строительные периоды
(периоды обозначены римскими
цифрами). Сооружения показаны
в реконструкции, соответствующей
указанному этапу формирования
ансамбля. Реконструкция памятников
и рисунки О. X. Халпахчьяна
Интерьеры двух домов
с четырехгранной (дом А. Арутюняна
в селе Арпа Ехегнадзорского района
Арм. ССР) и многогранной (дом
Г. Согояна в районном центре
Мартуни) формой центрального шатра
со свето-дымовым отверстием
в перекрытии, построенных в XIX в.
по типу древнейшего армянского
народного жилища — глхатуна.
Рисунки О. X. Халпахчьяна

Строительство школ было связано jc общим
подъемом культуры армянского народа
и, в частности, с изобретением Месропом
Маштоцем в начале V в. армянского алфавита.
Особенно интенсивное их возведение
наблюдалось во времена существования
независимых армянских государств Сюникских
князей, Багратидов, Арцрунидов, Рубенидов-Гетумидов.
В эпоху феодализма
монастыри были центрами просвещения,
поэтому школы, как и книгохранилища,
в основном сосредоточивались при них.
Однако в крупных городах существовали и
чисто светские школы, учрежденные государством.
Архитектура школ еще недостаточно
изучена. По-видимому, специально разработанного
типа учебного помещения не было
и они получали весьма различные архитектурные
композиции. Поэтому, очевидно,
многие исследователи считали помещениями
для занятий разнообразные монастырские
здания, назначение которых не могла
раскрыть эпиграфика. Некоторые из них
действительно можно принять за аудитории,
так как они не имеют прямой связи
с церковью. В Санаине школа, известная
как академия Григора Магистроса Пахлавуни,
представляла собой сводчатую галерею
с ритмично расположенными по продольным
сторонам арочными нишами, в которых
размещались воспитанники во время
занятий. В Нор-Гетике школой было прямоугольное
здание, имевшее, как показало
наше исследование, трехшатровое перекрытие
типа народного жилища, в Ахпате —
«здание Амазаспа», в Гегарде и Хоранашате
— помещения типа четырехколонного
притвора, а в Оромосаванке — зал с шатровым
каменным перекрытием. Изучение
этих сооружений позволило установить, что
школы состояли из одной прямоугольной
или квадратной аудитории., приспособленной
или специально возведенной для слушания
лекций; художественное убранство
их было весьма скромным, отвечавшим лаконичным
объемно-пространственным формам
интерьеров.
Книгохранилища как самостоятельные
здания появились после освобождения Армении
от арабского господства (конец IX в.)
и связанным с этим подъемом национальной
культуры. Они исследовались многими специалистами
(К. Г. Кафадарян, О. X. Халпахчьян
и др.).
Книгохранилища состояли из одного, как
правило, квадратного помещения с шатровым
перекрытием разнообразной композиции
и различными по форме и величине ни-
Дворец католикоса в Двине. V в.
Интерьер центрального, перекрытого
тремя усеченными деревянными
шатрами зала, воспроизводящего
архитектурную композицию
армянского народного жилища
(реконструкция О. X. Халпахчьяна),
и капитель каменной колонны
Примеры убранства жилых зданий
феодальной эпохи V— X вв.,
свидетельствующие о высоком уровне
развития народного орнаментального
искусства. Фрагмент орнамента
каменной перемычки двери здания
из Двина со сценой уборки винограда
(V— VII вв.) и деревянная резная
капитель с изображениями павлинов,
растительным и геометрическим
орнаментом из дворца Арцрунидов,
правителей Сюникского княжества
(IX— X в.), позднее перенесенная
в притвор церкви Аствацацпн
монастыря Севана
82

Интерьер Академии Григора
Магистроса Пахлавуни в Санаине.
Конец X — начало XI в. Оригинальное
произведение гражданского зодчества,
отличающееся стройностью
композиции, ритмичностью
и простотой художественных форм
Фрагмент центральной части
перекрытия книгохранилища
Сагмосаванка. 1255 г. Оригинальный
пример асимметричного расположения
шатра, основанного на различных
по пролету пересекающихся арках

шами. Большинство книгохранилищ перекрыто
двумя парами перекрещивающихся
арок. Уникальна композиция интерьера
книгохранилища Санаина (1063 г.), перекрытого
огромным шатром, основанным на
четырех диагонально расположенных арках,
опирающихся на полуколонны в середине
стен. Скомпонованный по типу народного
жилища, художественно выразительный
интерьер этого книгохранилища отличается
гармоничностью общих членений
и подчиненных им деталей. Он сыграл значительную
роль в создании разнообразных
художественных форм интерьеров гражданских
зданий Армении. Архитектурное убранство
книгохранилищ различно: в Нор-Гетике
(начало XIII в.) и Ахпате (XIII в.) оно
сведено к минимуму, а в Сагмосаванке
(1255 г.) и особенно в Санаине отличается
изобилием. Внешнее убранство книгохранилищ
скромнее внутреннего.
Строительство трапезных палат, известных
в Армении со времен рабовладения,
получило интенсивное развитие в эпоху
феодализма, особенно в XII— XIII вв., — во
время экономического подъема страны после
ее освобождения от сельджуков. Трапезные
служили местом раздачи пищи паломникам.
Возможно также, что духовенство и
местные правители с целью упрочнения
своего влияния и власти устраивали в них
даровые угощения для населения.
Трапезные палаты упоминаются или
кратко описываются у многих авторов различных
времен. Попытка проследить развитие
этого типа сооружений и дать их архитектурно-художественную
характеристику
была впервые предпринята нами.
Трапезные возводились как в виде самостоятельных
зданий, так и в виде помещений,
входивших в состав дворцовых и монастырских
комплексов. Рассчитанные на широкий
круг посетителей, монастырские трапезные
имели важное общественное значение.
Об этом говорят и их большие размеры,
и роль, которую они играют в архитектурных
ансамблях.
Здания трапезных подразделяются на
зально-сводчатые и двухшатрово-зальные.
Последовательное изучение зально-сводчатых
трапезных вскрыло преемственность
строительных традиций и национальных
особенностей этих сооружений. Показательны
примеры: наиболее ранний — трапезная
Звартноца (середина VII в.), поздний —
трапезная Татеви мец анапата (XVII в.).
Первая отличается наличием глубоких ниш
щ по нашей реконструкции, сводчатым перекрытием
на подпружных арках. В более
Книгохранилище Санаина. 1063 г.
Юго-восточный угол интерьера
и колонна северной стены.
Отличительная особенность
композиции — увенчивающий
помещение огромный шатер,
основанный на четырех арках,
опирающихся посередине каждой
стены на оригинальные по форме
устои
86

поздних сооружениях глубина ниш постепенно
уменьшалась и к XVII в. практика их
устройства была изжита. Более простым
стал и декор. В Татеви мец анапате ниши
отсутствуют, помещение значительно длиннее
и выше. В некоторых трапезных (например,
Киранц, XIII в.) главным украшением
интерьера были фрески.
Трапезные двухшатрово-зального типа
(Агарцин, зодчий Минас, 1248 г.; Ахпат,
XIII в.) характеризуются оригинальными
масштабны и гармоничны. Сочетание различных
плоскостей и объемных форм создает
определенный ритм, которому подчинена
композиция всего внутреннего пространства.
Подробно изучены также характерные
для стран Востока караван-сараи, строившиеся
и в Армении, особенно в XII— XIV
и XVI— XIX вв. — во время активного участия
Армении в международном товарообмене.
Эти здания, по исследованиям В. М.
перекрытиями, составленными из двух
центрических систем взаимно перекрещивающихся
арок. Очевидно, происхождение
подобной системы перекрытия, представляющей
собой выдающееся творческое достижение
армянских зодчих, тесно связано
с архитектурой армянского народного жилища.
Наличие подобных перекрытий в жилых
домах, книгохранилищах, караван-сараях,
церквах (например, в г. Ване, XIV в.)
свидетельствует о распространении в Армении
зданий двухшатрово-зального типа.
Мастерство зодчих трапезных Агарцина и
Ахпата проявилось в цельности созданного
ими архитектурного образа. Интерьеры
88
Арутюняна и О. X. Халпахчьяна, использовались
как универсальные общественные
сооружения (гостиницы, постоялые дворы,
рынки, торговые биржи, места формирования
караванов, показа театральных представлений
и обмена новостями). Сопоставление
архитектурно-художественных особенностей
караван-сараев с другими сооружениями
показывает, что они сыграли большую
роль в истории развития монументального
зодчества Армении.
Архитектура и размеры караван-сараев
зависели от их местонахождения и назначения.
Здания караван-сараев подразделялись
на зальные (одно- и трехнефные здания) и

на сооружения с внутренним двором. Общие
характерные черты их — прямоугольная
форма плана, скромность внешних
форм и богатство архитектурной обработки
интерьера.
Зальный тип, наиболее распространенный
в XII— XIV вв., происходящий в основе
своей от сельского гома (хлева), был наиболее
рационален для придорожных караван-сараев.
Вся площадь полностью использовалась
путешественниками с товарами и
зальных зданий находится третье, квадратное
в плане, с внутренним двором.
Караван-сараи зального типа представляют
собой оригинальные произведения армянского
зодчества. Декоративное убранство
их тесно связано с убранством гражданских
и культовых сооружений Армении.
Для караван-сараев XII— XIV вв. характерно
украшение порталов мозаичной выкладкой
и богатой резьбой по камню (гостиницы
Ани, караван-сараи Зора и Селима). Инте-
Трапезная палата дворца католикоса
Нерсеса III в Звартноце. Середина
VII в. Зальное помещение, площадь
которого увеличена глубокими
нишами. Реконструкция
О. X. Халпахчьяна
Трапезная монастыря Агарцина.
Зодчий Минас. 1248 г. Интерьер
по типу народного жилища,
перекрытого двумя последовательно
расположенными шатрами
животными. Благодаря небольшой ширине
корпуса здание легко приспособлялось к
горному рельефу.
Городские караван-сараи, широко распространенные
в XVI— XIX вв., были либо торговые,
либо постоялые. Первые в основном
состояли из торговых помещений и мастерских,
расположенных вокруг двора или зала,
вторые — из жилых и подсобных помещений,
также окружавших внутренний
двор. Размеры и убранство караван-сарая
зависели от значения поселения и состоятельности
владельца. Уникальна композиция
караван-сарая в Неркин Талине (XIII —
XIV в.), в котором между двух трехнефно¬
ресен интерьер караван-сарая в Эрзеруме
(XVIII— XIX вв.), выполненный в формах
народного жилища.
Значительный интерес представляют изученные
нами средневековые бани Армении.
Так же, как и караван-сараи, они, в отличие
от современных, имели разнообразные
функции. Помимо омовения, их использовали
с лечебной целью, в них встречались
знакомые, состязались в игре в нарды и
шахматы, проводили одну из процедур бракосочетания
— «харс-бахнис» («баня невесты»)
и «песа-бахнис» («баня жениха»), когда
проверялось, нет ли физических недостатков
у бракосочетающихся. В княжеских
89

банях феодалы вместе со знатными гостями
во время отдыха после мытья развлекались
игрой артистов. Бани, как правило, принадлежали
князьям, монастырям, а с конца
XII в. — также и местным управлениям.
В зависимости от этого они возводились во
дворцах, крепостях, городах, поселениях и
предназначались как для семейного, так и
для общего пользования, что определяло их
местоположение, размеры и композиционные
особенности. Большинство бань имело
одно отделение, которым попеременно пользовались
мужчины и женщины. Практиковались
также «двойные» бани, предназначавшиеся
отдельно для мужчин и для женщин,
а также для людей разных сословий
(в Звартноце, например, для высшего духовенства
и для рядовых монахов). Бани имели
весьма совершенное для своего времени
санитарно-техническое оборудование (горячее
и холодное водоснабжение, канализацию,
вентиляцию, подпольное отопление).
Планировка бань оставалась устойчивой
на протяжении всего средневековья. Главные
помещения — раздевальня, купальня,
топка с резервуаром для воды — располагались
в последовательном порядке; в крупных
банях имелись дополнительные купальни,
передние, вспомогательные комнаты.
Бани разделялись на встроенные и отдельно
стоящие.
Убранство их интерьеров зависело от
предназначения бани для феодала или для
народа и от функционального характера помещений.
Наиболее выразительными по архитектуре
были основные помещения —
раздевальня и купальный зал. Большой
купальный зал бани патриаршего дворца в
Звартноце, по нашей реконструкции, имел
сводчатое покрытие, поддерживавшееся
сдвоенными подпружными арками. Интересно
по форме перекрытие купального зала
большой бани Лори-берда: восточная половина
зала перекрыта двумя куполами с
цилиндрическим сводом посередине, а западная
— одним куполом с двумя цилиндрическими
сводами по сторонам. Обогащение
убранства купальных залов достигалось
также полировкой и окрашиванием штукатурки
в различные тона.
Рассматривая гражданские памятники
Армении, нельзя обойти молчанием такие
сооружения, как гавиты, или жаматуны, —
своеобразные притворы средневековых храмов
(исследования С. X. Мнацаканяна). Гавиты,
как правило, пристраивались позднее
к готовым храмам с западной стороны, реже
с южной или с северной. Известны примеры
расположения этих сооружений вне
Фрагмент интерьера гавита церкви
Аменапркич в Санаине. 1184 г.
Выполнен по типу народного жилища
с четырьмя внутренними опорами
Капитель юго-восточной колонны
интерьера гавита церкви Аменапркич
в Санаине. 1184 г. Оригинальны
кронштейны под углами абака,
выполненные в виде голов животных.
Обрамляющие торцы абака прямые
и полукруглые переплетающиеся
ленты — распространенная форма
убранства армянских памятников
XII— XIV вв.
90

Главное помещение караван-сарая
в Эрзеруме. XVIII — XIX вв. Еще один
пример здания, сооруженного
по форме армянского народного
жилища с двумя последовательно
расположенными шатровыми
перекрытиями

связи с храмами (например, в Ахпате и Гегарде).
Установлено, что гавиты служили
усыпальницами, а также местом, где находились
прихожане, не помещавшиеся в храме
во время больших церковных празднеств.
В значительной степени гавиты использовались
в качестве залов для занятий, совещаний
членов различных цеховых объединений,
обсуждения церковных, политических
и общественных вопросов. Здесь оглашались
новые законы и распоряжения правителей,
которые нередко высекались на
стенах (например, гавит церкви апостолов
в Ани). Такое разнообразие назначений определило
не только размеры этих сооружений,
обычно значительно превышающих по
площади сами храмы, но и их архитектурно-художественный
облик.
Пространственная композиция интерьера
гавита разрабатывалась на основе форм
армянского народного жилища. Благодаря
этому были созданы разнообразные высокохудожественные
произведения монументального
зодчества Армении, неизвестные
в других странах. Наиболее распространенным
типом был гавит с четырьмя внутренними
опорами. Таков, например, гавит
1184 г. церкви Аменапркич в Санаине.
Центральная секция его перекрытия, как и
в глхатуне, завершена многогранным усеченным
шатром с отверстием в перекрытии,
колонны, украшенные орнаментальной
резьбой, имеют художественно выразительную
форму.
Основное архитектурное убранство интерьеров
гавитов составляют их перекрытия.
В зависимости от размеров сооружения
и принятой композиции эти перекрытия
имеют весьма разнообразные формы, придающие
отдельным сооружениям оригинальность,
изящество и большую художе¬
ственную выразительность. Имеются гавиты,
перекрытые двумя парами перекрещивающихся
арок: в одних случаях (большой
гавит 1209 г. церкви Ншана в Ахпате; гавит
середины XIII в. монастыря Мшкаванка)
арки повторяются два раза по высоте,
в других — перекрещивающиеся арки расположены
диагонально (южный гавит
XIII в. церкви Аракелоц в Ани). Оригинален
гавит 1211 г. церкви Аствацацин в Санаине,
имеющий композицию базиликального
зала. Его квадратный в плане интерьер
разделен приземистыми аркадами на три
нефа, которые перекрыты сводами с тремя
круто поднимающимися снаружи двускатными
крышами, придающими этому сооружению
большое своеобразие. Интерьер гавита
гармонично согласован в своих членениях.
Величественность и монументальность
тяжелого строя аркад, низко нависающих
арок, высоко приподнятых сводов
и далеко отодвинутых стен придают интерьеру
цельность и художественную выразительность.
Древние памятники армянского зодчества
служат наглядным свидетельством высокого
мастерства народных строителей,
сумевших наряду с замечательными культовыми
зданиями создать интереснейшие типы
гражданских сооружений, поражающие
совершенством примененных в них композиционных
и конструктивных приемов. Армянский
народ, невзирая на все выпавшие
на его долю суровые испытания, создал
удивительно самобытную национальную архитектуру.
Замечательные памятники армянского
зодчества являются не только
предметом национальной гордости, но и
вдохновляющим примером, помогающим
создавать новые архитектурные произведения,
достойные нашей социалистической
эпохи
Гавит церкви Аствацацин в Санаине.
1211 г. Общий вид интерьера.
Уникальный пример трехнефного
помещения, воспроизводящего
в развитых монументальных формах
гом (хлев) народного жилища Армении
Интерьер «здания Амазаспа» в Ахпате.
1257 г. Композиция помещения
выполнена по типу глхатуна,
с четырьмя свободно стоящими
опорами, поддерживающими
перекрытие, которое имеет в центре
форму усеченного многогранного
шатра

Человек своим
трудом и своим
сознательным
отношением н жизни
перерабатывает
земную оболочку —
геологическую
область жизни,
биосферу.
В. И. Вернадский

человек
микромир
вселенная
техн ичесний
прогресс
летопись
науни
Л. В. СИДОРЕНКО,
академии
И. РОЗЕНКВИСТ
(Норвегия)
К. К. МАРКОВ,
академик
Д. В. НАЛИВКИН,
анадемин
Э. ОКЕНБЕРГ
(Швеция)

Александр Васильевич
Сидоренно
(р: 1917) — геолог широкого
профиля, академик, министр
геологии СССР, лауреат Ленинской
премии.
Окончил геологический факультет
Воронежского государственного
университета. Участвовал
в Великой Отечественной войне
1941 — 1943. С 1943 по 1950
заведовал отделом полезных
ископаемых Геологического
института Туркменского филиала
АН СССР. С 1950 — заместитель
председателя, а с 1952 —
председатель президиума Кольского
филиала АН СССР.
В 1962 был назначен министром
геологии и охраны недр СССР,
в 1963 — председателем
Государственного геологического
комитета СССР, а в 1965 —
министром геологии СССР.
В 1963 избран членом-
корреспондентом АН СССР,
в 1966 — академиком.
А. В. Сидоренко — крупный
специалист в области комплексного
использования минерального сырья
и его технико-экономической
оценки. Заложил новое научное
направление — осадочную
геологию докембрия, разрабатывает
проблемы влияния деятельности
.человека на земную кору. Автор
более 100 научных работ
по вопросам геологии.
А. В. Сидоренко — руководитель
советской части постоянной
комиссии Совета Экономической
Взаимопомощи по геологии.

Александр
Васильевич
Сидоренко
КОСМОС
И ГЕОЛОГИЯ
Мы, вероятно, еще не в полной мере осознали,
что человечество вступило в новую космическую
эру своего развития и все работы,
связанные с исследованиями других планет
и межпланетного пространства, теперь все
более и более, прямо или косвенно, будут
сказываться на развитии естествознания и
хозяйственной деятельности. Вот почему
XXIV съезд КПСС в своих Директивах обязал
обеспечить в новом пятилетии «проведение
научных работ в космосе в целях развития
дальней телефонно-телеграфной связи,
телевидения, метеорологического прогнозирования
и изучения природных ресурсов,
географических исследований и решения
других народнохозяйственных задач, с
помощью спутников, автоматических и пилотируемых
аппаратов, а также продолжение
фундаментальных научных исследований
Луны и планет Солнечной системы»*.
Таким образом, исследования космоса превращаются
из области познания также и в
сферу практической деятельности.
Геология уже давно следила за развитием
астрономии, использовала космогонические
гипотезы. Это было необходимо для
понимания общих проблем развития Земли.
В недрах геологии родилась метеоритика,
а на стыке астрономии и геохимии — космохимия.
Основоположник космонавтики
К. Э. Циолковский, разрабатывая теоретические
основы освоения космоса, не случайно
глубоко интересовался геологическими
науками и даже опубликовал ряд статей и
брошюр по геологии. Они представляют
определенный интерес и в наши дни не
только как показатель широкой эрудиции
их автора, но и как выражение того единства
геологии и космонавтики, без которого
невозможно познание Вселенной.
* Материалы XXIV съезда КПСС. М., Политиздат,
1971. стр. 244.
В данной статье мы не станем говорить
о значении геологии для развития космонавтики,
ибо вполне понятно, что без соответствующего
уровня развития науки и техники
(и в том и другом случае геология играет
далеко не последнюю роль) невозможен
был бы выход человека в космос и планомерные,
все убыстряющиеся исследования
в нем. Заметим только, что в исследованиях
других тел Вселенной все более начинают
применяться геологические методы: геофизические
и аэрогеологические наблюдения
из космоса, бурение лунного грунта и изучение
состава лунных пород, геоморфологические,
геофизические и геохимические исследования
поверхности Луны с помощью
как автоматических аппаратов, в том числе
наиболее совершенного из них лунохода,
так и непосредственно человеком, составление
«геологических» карт планет и т. п.
Бесспорно, что с развитием космических
исследований, роль геологических наук в
познании Вселенной будет возрастать. Без
геологических знаний будет невозможно
осмысливать всю ту информацию о Вселенной,
которую будут давать космические..исследования.
В то же время достижения в
изучении космического пространства и планет
будут влиять на наше понимание геологических
процессов в недрах Земли.
Поэтому целесообразно обсудить возможные
связи работ по космонавтике со всем
широким комплексом исследований земной
коры методами геологических наук.
Уже с запуском первого искусственного
спутника Земли (ИСЗ) в 1957 г. стало ясно,
что с выходом в космос открываются новые
возможности для изучения Земли как планеты
в целом, земной коры — этого изначального
источника всех исходных веществ
для жизни человека, и биосферы — среды
обитания человечества. И, действительно,
99

Радиолокационный аэроснимок одного
из районов Полярного Урала.
По расположению озер и гряд
отчетливо выявляется характер
сложной складчатой структуры.
Изображение получено при сплошной
облачности
Инфракрасное изображение
действующего кратера вулкана
Мутновский (Камчатка). Высота полета
300 м. Отчетливо выявляются светлые
участки, соответствующие
интенсивным термопроявлениям
уже сейчас сведения, получаемые с искусственных
спутников Земли, широко используются
для решения многих научных и
практических задач в метеорологии, географии,
океанографии, топографии, гляциологии,
т. е. в науках, теснейшим образом связанных
с геологией. Все большее значение
начинают приобретать данные, полученные
космическими методами исследования и для
самой геологии.
Теперь, когда использование достижений
космонавтики для нужд народного хозяйства,
для научно-технического прогресса
стало генеральной линией советской программы
космических исследований, особенно
важно осмыслить современный этап, переживаемый
геологией в связи с развитием
этих исследований.
К использованию новой информации о нашей
планете, получаемой при космических
исследованиях, геологи были подготовлены
многолетним опытом аэрогеологических работ.
Хорошо известно, какое громадное значение
для геологических исследований имеют
фотоснимки, сделанные с самолетов.
В настоящее время ни одна геологическая
работа не может выполняться без применения
аэрофотоснимков, изучение которых
с геологических позиций (геологическое дешифрирование)
позволяет не только, еще до
проведения работ на местности, выяснить
основные черты геологического строения
той или иной территории, разработать обоснованный
план проведения наземных исследований,
но и ставить такие задачи, которые
не могут быть решены без аэрогеометодов.
Недавно геологи подвели итоги 25-летнего
развития в СССР аэрогеологических методов
изучения земной коры. За это время
на основе аэровизуальных наблюдений,
аэросъемки, аэрогеофизики сформировалось
самостоятельное научное направление
— аэрогеология, в которой находят широкое
применение различные виды как
оптических, так и геофизических исследований.
Без аэросъемки геологи теперь не
представляют себе ни геоморфологическое
картирование, ни геологическую съемку, ни
радиометрические и магнитометрические
исследования земной коры. В последнее
время в аэрогеологических исследованиях
начинают находить применение также спектрозональные,
радиолокационные методы,
съемка в инфракрасной части спектра (тепловая
съемка) и т. п. Все это делается для
того, чтобы лучше познавать геологическое
строение земной коры, выявить закономерности
ее развития и наметить районы, где
возможно сосредоточение месторождений
полезных ископаемых. Наиболее результативны
перечисленные методы при тесной
увязке аэрогеологических работ с дешифрированием
объектов фотоснимков, бурением
и наземной геофизикой.
Аэрогеологические методы быстро получили
признание, потому что они открыли
новые пути развития геологии. Аэроснимки
дали геологу большую обзорность исследования,
т. е. возможность видеть одновременно
достаточно крупную площадь и прослеживать
форму, размеры, направление простирания
отдельных геологических тел (пачки
пластов горных пород, массивы магматических
пород и т. д.) и структурных форм
(складчатые сооружения, разломы земной
коры и т. д.), а также их соотношения друг
с другом. При этом выявилась, однако, и
ограниченность применения аэрометодов,
особенно для больших региональных исследований.
Наиболее крупные структурные геологические
объекты, укладывающиеся в определенные
системы и отражающие глубинное
строение Земли, имеют протяженность в
сотни и тысячи километров и поэтому не
могут одновременно наблюдаться на одном
аэрофотоснимке, который способен охватить
площадь не более 400— 700 км2. Иными
словами, на аэрофотоснимке с самолета могут
отобразиться как единое целое лишь
объекты с линейными размерами до нескольких
десятков километров.
Чтобы расширить методы аэрогеологии,
все чаще начинают применять самолетную
высотную съемку с высоты в 8 — 10 км. Однако
принципиально новые возможности для
изучения Земли открывает космонавтика.
101

Исследования из космоса позволяют наблюдать
наиболее крупные географические
и геологические объекты Земли. Масштаб
«космических» фотографий практически ничем
не ограничен, и одним снимком одновременно,
по единой методике, может быть
охвачена площадь в 30— 50 и более тысяч
квадратных километров. При этом фотографические
снимки поверхности Земли из космоса
характеризуются рядом весьма специфических
особенностей: они охватывают одним
кадром огромные площади при практически
одинаковых условиях съемки, получаемое
фотографическое изображение приближается
к плановому, более отчетливо
проявляются крупные элементы физико-географического
и геологического строения за
счет генерализации их изображения.
Помимо высокой обзорности, снимки из
космоса несут и принципиально новую информацию,
которую нельзя получить при
наземных или приземных исследованиях.
Речь идет об эффекте интегрирования отдельных
деталей строения местности, разрозненных
частей крупных структурных
элементов, благодаря чему последние проявляются
в целостном изображении. Эффект
интегрирования является особенно ценным
свойством космических фотографий при
изучении больших равнинных пространств и
крупных впадин, на поверхности которых
лежит мощный чехол рыхлых образований.
Оказалось, что чем выше поднимается точка
наблюдения, тем лучше просматривается
через эти маскирующие отложения глубинное
строение Земли. Под чехлом рыхлых
отложений как бы просвечивается строение
более глубоких горизонтов земной коры.
Эффект интегрирования пока — эмпирический
факт. Научные основы этого явления
еще не выяснены. Но, несомненно, оно может
иметь большое значение для развития
глобальных геологических исследований.
Эти свойства космических фотоснимков
определяют их новые качественные возможности,
не доступные аэрофотографиям.
Таким образом, исследования с космических
аппаратов не только расширяют возможности
аэрогеологии, но и открывают
другие принципиально новые пути изучения
земной коры. Сейчас этот раздел знаний
начинает оформляться в новое научное
направление — космическую геологию.
Перед ней открывается широкий круг задач,
нацеленных на решение многих кардинальных
вопросов геолргической науки.
Прежде всего, вновь подчеркнем, что космические
методы изучения Земли дают нам
благодатнейший материал для изучения по-
102
верхи ости планеты. Мы можем увидеть многие
новые формы рельефа и по-новому
осмыслить пространственное размещение
крупных форм рельефа и их связь с глобальными
геологическими структурами. Из
космоса наиболее отчетливо может быть понята
роль двух главных геологических сил,
формирующих лик нашей планеты,— эндогенных
(внутренних) и экзогенных (внешних)
процессов. На этом пути мы получаем
новые методы исследования, еще более
сближающие геоморфологию с геологией,
а в самой науке о рельефе Земли вырисовывается
уже космическая геоморфология.
Кроме того, геологическое дешифрирование
космических фотоснимков, как уже говорилось,
дает также иные, принципиально
новые сведения о геологическом строении
изучаемых территорий. Такие снимки позволяют
более обоснованно и более объективно
интерпретировать крупные планетарные
геологические структуры Земли, а
большая обзорность космических фотографий
с видимыми на них многочисленными
элементами геологического строения может
способствовать привлечению математического
аппарата для решения целого ряда геологических
задач. И прежде всего, в связи
с тем, что основные структуры Земли выявляются
более объективно, размещение и
взаимоотношение их могут быть подвергнуты
математическому анализу с целью создать
математически обоснованную модель
геологического строения земной коры.

Фотоснимок одного из горных
районов, полученный с
космического корабля.
Дешифрирование этого снимка
впервые позволило получить
структурную схему района
Схема дешифрирования космического
снимка того же горного района:
1 — линия простирания пород:
2 разрывные нарушения
«Космическая» степень обзорности крупных
регионов, эффект интегрирования признаков,
применение геоморфологических методов
для понимания генезиса и последовательности
образования геоструктур открывают
новые возможности для составления
обзорных геологических, тектонических, геоморфологических
карт континентов. Сейчас
они создаются на основе обобщения карт
отдельных территорий, составленных часто
по разным методикам, разными коллективами
и в разное время. При таком составлении
неизбежно вносится больший или
меньший элемент субъективизма в обобщение.
Охват же одновременным наблюдением
на основе космичёской съемки всего явления
в целом может внести необходимые поправки
в этот субъективизм. Чтобы не быть
неправильно понятым, отмечу, что для составления
обзорных геологических карт,
космические наблюдения ни в какой степени
не заменяют детальных карт отдельных
районов. Они будут не столько дополнять
и корректировать их, сколько позволят увязать
их в единое целое.
В этой связи возникает множество интереснейших
геологических вопросов. Например,
при составлении обзорных карт крупных
территорий по данным изучения отдельных
районов все чаще возникают затруднения
в связи с тем, что для корреляции
биостратиграфические методы уже недостаточны,
так как невозможно учесть инверсию
руководящей фауны, положенной в
основу отдельных порайонных схем возрастного
расчленения геологических комплексов.
Теперь для стратиграфии все более
выдвигается метод формационных корреляций,
т. е. сопоставления крупных геологических
комплексов, одновременно сформированных.
Здесь неоценимую услугу могут
оказать методы космических наблюдений,
так как они, вероятно, наиболее объективно
могут выявлять «одновременность» образования
геологических тел.
Уже первые опыты по изучению телевизионных
снимков с метеорологических ИСЗ
и отдельных фотографий, выполненных летчиками-космонавтами
с космических кораблей
«Союз-3», «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8»,
дали в руки геологов очень интересный
материал, показали огромные новые
возможности в изучении геологического
строения структуры земной коры.
Установлено, что теле- и фотоснимки с
космических аппаратов дают возможность
распознать и объяснить структурные элементы,
ранее не установленные даже при
наиболее подробных и квалифицированных
геологических исследованиях. Уже первые
материалы изучения Земли из космоса показывают,
что многие устоявшиеся научные
концепции теперь требуют пересмотра. Это
в первую очередь касается строения, возраста
и положения крупных складчатых систем
древних платформ и щитов, региональных
и глубинных разломов, океанических
впадин, вулканических зон.
103

Так, например, сейчас, опираясь на космогеологические
и аэрогеологические материалы,
некоторые исследователи достаточно
обоснованно говорят о продолжении далеко
на юг подвижной зоны смятия и разломов
Уральской складчатой системы. По-видимому,
эта подвижная зона пересекает пустыни
Средней Азии, горные сооружения и выходит
к Персидскому заливу.
Многочисленные исследования в пределах
Устюрта не могли выявить разломных
нарушений в земной коре в пределах этой
площади, так как в геологически недавнее
время (палеогене — неогене) этот район был
покрыт мощным чехлом осадков: известня-
Пример выбора оптимального сезона
съемки (с целью изучения
палеозойского фундамента
прогиба, погребенного
под рыхлым песчано-глинистым
покровом мощностью 20 — 50 м):
левый аэроснимок сделан в конце
июня, правый — в начале августа.
На первом снимке четко видны так
называемые протяжины и западины,
на втором они выявляются с трудом
ков, глин, мергелей. На теле- и фотоснимках,
сделанных с ИСЗ, четко просматривается
под этим чехлом ряд древних разломных
нарушений в земной коре, сформировавшихся
до образования этих отложений.
Имеется немало и других интереснейших
примеров применения «космических»
снимков, позволяющих понять геологию отдельных
регионов земного шара.
Космическая геология делает первые шаги
в своем развитии. Но уже сейчас можно
наметить ряд крупных исследований в области
геологии, которые могут быть осуществлены
на основе использования фотоснимков
из космоса.
Прежде всего, это дальнейшее развитие
геологического картирования, особенно обзорного
плана. Здесь предстоит осуществить
большой комплекс работ, включающих
составление новых и уточнение имеющихся
геологических карт как отдельных регио-
104
нов, так и в целом глобальных геологических
карт материков и океанов. Большие
возможности открываются в составлении
специальных геологических карт, особенно
тектонических карт, карт вулканизма и металлогенических.
Особенно следует подчеркнуть
важность составления карт дизъюнктивной
(разломной) тектоники как отдельных
регионов, так и Земли в целом.
Заслуживают самого пристального внимания
исследования космическими методами
взаимосвязей древних платформ и складчатых
систем, материков и океанов, особенностей
рельефа дна, а также изучение характера
современных и древних тектонических
движений. Эти сведения нужны для
понимания механизма и процессов формирования
в глобальном масштабе структурного
плана земной коры и выяснения закономерностей
образования отдельных геологических
структур, прежде всего происхож-

дения материков и Мирового океана. Космогеологические
методы позволяют углубить
геологическое познание районов, ограниченно
доступных для исследований другими методами,
например, высокогорий, областей,
закрытых вечными льдами, морского дна.
Все эти исследования, полученные на основе
информации из космоса, в сочетании
с комплексом наземных геологических методов
дадут новый интереснейший материал
для понимания размещения рудных районов,
нефтегазоносных провинций и угленосных
бассейнов земного шара и позволят выявить
области, перспективные для поисков
месторождений полезных ископаемых.
сов (денудации, аккумуляции, эрозии, современного
вулканизма, динамики ледниковых
областей и других).
Космические исследования будут играть
также большую роль и в развитии наук о
Земле в целом, будут способствовать интеграции
наших разрозненных представлений
о природных процессах, проходящих на нашей
планете и, конечно, приведут к оформлению
единой науки о Земле, где все природные
процессы взаимосвязаны. Вероятно,
ни при каких других исследованиях невозможно
так полно охватить взаимосвязь между
геологическими и физико-географическими
процессами на Земле. Взаимосвязь меж-
В выяснении закономерностей формирования
и размещения месторождений полезных
ископаемых — этой важнейшей научной
и практической проблеме современной
геологии — космической геологии будет,
бесспорно, принадлежать одно из ведущих
мест. Космические исследования могут существенно
помочь и в решении чисто практических
вопросов геологии сегодняшнего
дня. Здесь следует отметить и способы получения
из космоса сведений о наличии и
размерах залежей подземных вод для обширных
песчаных, пустынных областей,
где планомерное изучение площадей даже
с помощью авиации сопряжено с большими
трудностями и большими затратами
времени и средств; и инженерно-геологическую
оценку местностей с целью их хозяйственного
использования, и изучение сейсмоактивных
зон, и обследование развития
современных физико-геологических процес-
ду экзогенными и эндогенными процессами
в формировании лика Земли наиболее полно
может быть установлена при одновременном
наблюдении в целом нашей планеты
из космоса и это, бесспорно, поднимет на
новый уровень геоморфологию.
Изучение рельефа и рыхлого покрова из
космоса дает неоценимый материал для понимания
процессов выветривания, формирования
всего многообразия континентальных
отложений. Например, теперь мы можем
более обоснованно рассматривать распределение
эоловых, аллювиальных, ледниковых
отложений и их связь с рельефом и, следовательно,
с тектоникой, климатом и т. п.
Космические и аэрогеологические исследования
открывают новые возможности для
познания взаимосвязи между двумя основными
геологическими структурами — материков
и океана. Они позволяют также уяснить
закономерности морского осадкона-
105

19 Ti
0 0°

Пояснения к картам см. на обороте

а — геологическая карта района
Кара-Богаз-Гола (выкопировка
из геологической карты 1965 г.
Масштаб 1:2 500 000; ред.
Д. В. Наливкин); б — новые данные
о геологии того же района,
полученные в результате
дешифрирования космических
снимков. Дешифрирование позволяет
получить новые данные о разрывной
тектонике этой территории, выделить
пологокупольные поднятия, возможно
перспективные на нефть и газ,
уточнить границы распространения
отложений различных
стратиграфических комплексов.
Условные обозначения. Неогеновая
система: 1 — плиоцен; 2 —
апшеронский ярус; 3 — акчагыльский
ярус; 4 — понтический ярус; 5 —
верхний миоцен и нижний плиоцен;
6 — мэотический ярус; 7 — сарматский
ярус; 8 — средний миоцен; 9 —
олигоцен и миоцен. Палеогеновая
система: 10 — олигоцен; 11 — эоцен;
12 — палеоцен и эоцен; 13 — меловая
система; 14 — верхний отдел;
15 — нижний отдел. Юрская система:
16 — юрская система
(нерасчлененная); 17 — верхний отдел.
18 — средний отдел. Триасовая
система: 19 — нижний отдел; 20 —
пермская и триасовая системы
(нерасчлененные). Пермская система
21 — пермская система
(нерасчлененная); 22 — верхний
отдел; 23 — нижний отдел; 24 —
средний и верхний палеозой;
25 — различные по генезису
и возрасту четвертичные отложения.
26 — слабо слоистые, часто рыхлые
отложения плиоценового возраста;
27 — слоистые отложения
понтического яруса; 28 — осадочные
слоистые отложения сарматского
яруса; 29 — слоистые отложения
палеогенового возраста; 30 —
слоистые отложения верхнемелового
возраста; 31 — слоистые отложения
нижнемелового возраста; 32 —
нерасчлененные осадочные отложения
пермского, юрского и нижнемелового
возраста, а также юрские, меловые.
палеогеновые, неогеновые
и интрузивные породы. Разрывные
нарушения: 33 — уверенно
отдешифрированные, фрагментарно
показываемые на существующих
геологических и тектонических
картах; 34 — предполагаемые
по дешифрированию, не показываемые
на геологических и тектонических
картах. Прочие знаки: 35 — эоловые
пески; 36 — оползни; 37 — фрагменты
слоистости; 38 — чинк (пик) плато
Устюрт; 39 — чинк
Южномангышлакского плато;
40 — мелкие денудационные
(обнаженные) уступы различной
крутизны и выраженности; 41 —
участки, закрытые облаками. (Буквы
на карте соответствуют принятым
в геологии обозначениям возраста
пород. — Ред.)
копления, понять, как осуществляется перенос
продуктов выветривания с суши на море,
охватить в целом закономерности формирования
морских берегов, развития шельфа,
морских трансгрессий и регрессий.
Осмыслить все эти явления можно только
при едином охвате Земли — океана и суши.
Хотелось бы сразу предостеречь против
упрощения путей решения этой крупнейшей
проблемы. Изучение Земли из космоса ни
в какой мере не заменяет классических методов
геологических наблюдений, а лишь
расширяет их возможности, поднимает на
принципиально новый научный уровень.
Было бы большой ошибкой сокращать наземные
исследования, полагая, что их заменят
космические наблюдения. Весь опыт
работы аэрогеологии показывает, что она
может успешно развиваться и давать наилучшие
результаты только в сочетании с
наземными геологическими исследованиями.
В дальнейшем космические исследования
для геологических целей должны проводиться
комплексно в тесной увязке с аэрогеологическими
и наземными работами.
Наблюдения из космоса должны одновременно
дублироваться высотной аэросъемкой
и впоследствии увязываться со всеми
материалами ранее выполненных аэросъемок.
Наиболее интересные объекты, выявленные
космическими съемками, должны
проверяться наземным дешифрированием,
постановкой проверочных геологосъемочных
маршрутов и детальным картированием,
проведением наземных геофизических
исследований и в ряде случаев организацией
бурения на глубину. Только путем
комплексных исследований можно получить
достоверную научно обоснованную трактовку
данных, полученных из космоса.
Существуют и некоторые заблуждения,
которые появились в связи с изучением геолого-географических
объектов из космоса.
Часто приходится слышать, что при космических
исследованиях будут открываться
залежи полезных ископаемых. К сожалению,
в печати еще нередки высказывания
о том, что фотографирование из космоса
будет «открывать полезные ископаемые»,
ибо «нефть и газ приурочены к выпуклым.
а вода — к вогнутым структурам земной
коры», что из космоса можно будет «устанавливать
содержание полезных элементов
в залежах минералов» и т. п. Подобные
представления просто геологически неграмотны.
Космические исследования, так же
как и аэрогеологические исследования, не
открывают месторождения полезных ископаемых,
особенно теперь, когда поверхность
108

Земли достаточно хорошо изучена и геологи
ищут месторождения, не выходящие на
дневную поверхность Исследования из космоса
помогают нам открывать геологические
структуры, где возможны полезные
ископаемые, лучше понимать закономерности
геологического строения земной коры
и размещения в них полезных ископаемых.
Именно в этом их бесспорная ценность и неоценимая
помощь геологам, ищущим полезные
ископаемые.
Нужно обратить внимание еще на один
аспект, свидетельствующий о важности
сближения исследования космоса с проблемами
геологии.
Мы, геологи, строя свои концепции, в основном
учитываем процессы, проходившие
в геологический период времени, т. е. в последние
4— 4,5 млрд. лет. Кроме геофизических
наблюдений, все прочие исследования
вещества Земли затрагивают только
земную кору, ее самую верхнюю часть.
Бесспорно, что понимание основных закономерностей
развития Земли, ее строения
должно опираться на сведения о Земле в целом
как во временном, так и пространственном
измерении. Геологов уже давно интересует
астральный, т. е. догеологический
период Земли. Геологов давно интересует
внутреннее, глубинное строение Земли. И
то, что мы пока мало используем эти данные,
объясняется отрывочностью и часто гипотетическим
их характером.
Вот почему геологи всемерно заинтересованы
в изучении космоса и в исследовании
других планет современными средствами, в
познании Вселенной космическими и астрономическими
средствами. Глобальные процессы
развития Земли, такие, как возникновение
оболочек земной коры, тектонические
движения, эволюция вещества Земли,
могут быть поняты только путем тесного сочетания
геологических и астрономических
наук, их взаимного обогащения сведениями,
которые добывает космонавтика. Для понимания
процессов развития Земли, особенно
в догеологические периоды и на первых стадиях
формирования земной коры, много
может дать изучение Луны, Венеры, Марса
и космоса в целом.
Мне кажется, что мы, геологи, в своих
геологических концепциях слишком мало
рассматриваем Землю как часть Вселенной.
Космохимия больше нацелена на изучение
состава других небесных тел, ее выводы еще
недостаточно используются для понимания
геологических процессов на Земле. Понимание
экзогенных процессов мы уже давно
связываем с солнечной энергией и процес¬
сами, происходящими в Солнечной системе.
На очереди установление связи эндогенных
явлений с процессами, протекающими во
Вселенной в целом. Только в последнее время
усилился интерес к пониманию причин
тектонических движений, землетрясений,
вулканизма в связи с движениями небесных
тел. Еще меньше мы, геологи, осознали
связь вещества Земли с веществом Вселенной
и роль пылевидного метеоритного вещества
в формировании земной коры и даже
месторождений полезных ископаемых. Мы
чаще всего происхождение вещества Земли
рассматриваем, ограничивая его только нашей
планетой, а не учитываем всю материю
Вселенной в целом. Как в свое время от
птоломеевских представлений о Земле мы
перешли к стройному учению Коперника
о Вселенной, так и в геологии мы должны
не ограничивать геологические процессы
только рамками нашей планеты и рассматривать
процессы, протекающие в Земле,
как часть процессов Вселенной.
Недавно появились работы о влиянии
метеоритного вещества на металлогению
Земли. Высказывались предположения, что
глобальное накопление железа, марганца,
меди и других металлов в отдельные периоды
геологической истории Земли, возможно,
связано с массовым поступлением вещества
космического происхождения в период
пересечения Землей метеоритных потоков.
Целый ряд ученых теперь уже высказывает
предположения, что Земля вместе с
Солнцем и другими планетами, вращаясь
вокруг центра Галактики, неоднократно пересекалась
с железистыми туманностями
Млечного Пути и проходила сквозь них, по-
видимому, несколько миллионов лет. Пылевидное
метеоритное вещество могло дать
колоссальные массы железа в докембрийское
время. В более поздние периоды геологического
развития Земли, возможно, были
благоприятные условия для выпадения
марганца. Этим же путем некоторые ученые
объясняют огромные накопления марганцевых
конкреций на дне океанов, приуроченные
к осадкам олигоценового времени.
В этих предположениях много еще неясного,
но прогрессивность их не вызывает
сомнения. Например, изучение образцов
горных пород Луны, доставленных на Землю
космическим кораблем «Аполлон-12»,
показало, что идет массовое поступление на
Луну космического материала.
На поверхности собранных пород обнаружены
метеоритные кратеры диаметром
0,4 мм и более. Они образовались в результате
ударов микрометеоритов, имевших ско-
109

рости столкновения более 10 км/сек. Микрометеориты
не являлись частями более
крупных метеоритов в 95% рассмотренных
случаев, так как наблюдалась резкая граница
между поврежденными и неповрежденными
участками поверхности образцов. Не
исключается возможность такого же поступления
материала из космоса и на нашу Землю
в минувшие геологические эпохи. То, что
в атмосфере Земли метеорное вещество может
сгорать, еще не означает, что оно не
может достигать поверхности нашей планеты
и участвовать в формировании земной
коры и отдельных рудных концентраций,
вероятно, при его дальнейшей переработке
в процессах выветривания и метаморфизма.
В этом направлении нужны специальные работы,
которые, бесспорно, дадут много интересного
для познания земной коры.
Космогеохимия, которая ныне успешно
развивается, должна быть направлена не
только на изучение химического состава
других планет и тел Вселенной, но может
иметь определенное значение для познания
закономерностей формирования горных пород
и месторождений полезных ископаемых
нашей планеты. При этом нужно исходить
из представления, что вещество Земли и
Вселенной является частью единого целого
— материи в космосе. Нам представляется,
что сейчас накапливается существенно
новый и обширный материал для создания
гипотез происхождения Земли на современном
уровне знаний с учетом исследований
в космосе.
Опыт применения космических исследований
для геологических целей пока небольшой.
Несомненно, что по мере совершенствования
космической техники, аппаратуры,
методов исследования, а в дальнейшем
и создания космических систем специально
для геологических целей, космическая геология
сделает значительный шаг вперед.
Особенно большое значение для геологического
изучения Земли будут иметь оби-
АНГЛИЯ. На съезде Британской
ассоциации для развития наук
мисс Беклэнд прочла статью' о
«Змее в связи с первобытной
металлургией», в которой старается
доказать, что существует отношение
между поклонением змеям
и знанием металлов, что поклоняющиеся
змеям расы востока
ранее всех других открыли
металлы и драгоценные камни.
«The Athenaeum»- сентябрь,
1873 г.
таемые долговременные орбитальные станции,
которые могут обеспечить непрерывное,
регулярное получение космогеологической
информации. Практика применения
многократной аэрогеосъемки одного и того
же участка Земли, но при разной освещенности,
влажности и растительном покрове
открывает подчас совершенно новые черты
геологического строения Земли. Долговременные
орбитальные станции имеют для
проведения этих исследований еще большие
возможности. Теперь появляются новые
средства одновременного контроля лица
планеты в глобальном плане, что особенно
важно и для понимания физико-географических
процессов, для изучения влияния человека
на силы природы. В настоящее время
исследователи больше всего оперируют
наблюдениями над низкими широтами в соответствии
с орбитами ИСЗ. Конечно, это
тоже представляет интерес, но все же нас
интересует вся территория СССР. Поэтому
нужны орбитальные станции с таким наклоном
орбиты, которые бы позволяли изучать
северные районы СССР — наименее геологически
изученные и наиболее интересующие
нас.
Круг геолого-геофизических задач, которые
могут быть решены с использованием
информации, получаемой с космических носителей,
значительно расширится при условии
применения геофизической, инфракрасной,
радиолокационной и радиотепловой аппаратуры.
В дальнейшем, несомненно, будут
использованы для целей геологии и другие
средства и способы получения информации
из космоса, такие, например, как
многоспектральные сканирующие системы,
работающие на невидимых диапазонах спектра
электромагнитных волн (радарная, тепловая
и др.).
Магнитные съемки Земли из космического
пространства позволят судить об общем
характере магнитного поля, выявлять крупные
аномалии и изучать вариации магнитного
поля.
С помощью инфракрасной съемки могут
быть установлены региональные и глобальные
тепловые аномалии. Материалы этих
съемок могут дать информацию для изучения
тепловых потоков Земли.
Радиолокационные и радиотепловые
съемки позволят изучать поверхность Земли
независимо от погодных условий и получать
дополнительную геологическую информацию,
которую не содержат фотоснимки.
В связи с рождением и развитием космической
геологии предстоит решить также
ряд организационных вопросов, прежде все-
110

го позаботиться о том, чтобы аэрометоды
и методы космической геологии стали достоянием
всех научных и производственных
геологических организаций. Предстоит создать
научный центр аэрогеологических и
космогеологических исследований, который
будет разрабатывать проблемы и ■методы
космогеологии, внедрять их в геологическую
практику, усилить подготовку кадров,
владеющих аэро- и космогеологическими
методами, для этого в первую очередь в геологической
специальности геолога-съемщика
ввести курсы по космической геологии,
а может быть, и соответствующую специализацию.
В настоящее время геологи располагают
только телевизионными и единичными фотографическими
снимками из космоса, полученными
попутно с другими космическими
исследованиями. На очереди, уже сказано,
— специальная космическая съемка для
решения геологических проблем.
Для осуществления планомерного и эффективного
геологического изучения Земли
из космического пространства важно осуществить:
съемку всей земной поверхности с
разрешающей способностью фотоснимков
на местности 200— 100 м; съемку территории
Советского Союза и прилегающих аква¬
торий с разрешающей способностью фотоснимков
на местности 50 — 15 м.
Одновременно с выполнением фотографических
съемок из космоса предстоит разработать
оптимальные условия фотографирования
и обработки получаемых фотоматериалов,
разработать методику и технологию
космических съемок поверхности Земли и
преобразования космических снимков в фотокарты;
изучить возможности использования
различных геофизических методов наблюдения
из космоса и уточнить круг задач,
которые с их помощью могут решаться.
Наконец, разработать методику обработки
получаемой с их помощью информации в
целях ее применения для геологического
изучения Земли.
В дальнейшем, подобно тому как созданы
метеорологические спутники, целесообразно
создать специальный искусственный спутник
Земли для геологических целей, приспособленный
для изучения природных ресурсов
и обеспечивающий проведение глобальных
съемок из космоса.
Каждый новый этап в освоении космоса.
новый запуск советских космических кораблей
представляет важный шаг в развитии
науки о Земле, в повышении минерально-
сырьевого потенциала нашей Родины.

Иван Теодор
Розенквист
(Rosenqvist) (р. 1916) — норвежский
геолог, исследователь в области
научных основ инженерной
геологии, профессор, член
Норвежской академии наук
и Норвежской академии
технических наук.
В 1938, 1940 и 1945
последовательно получил степени
бакалавра наук, магистра наук
и доктора философии. В 1946 после
службы в армии начал работать
минералогом в Норвежской
дорожной исследовательской
лаборатории. С 1950 — старший
преподаватель в Бергенском
университете, а с 1952 по 1957 —
директор по научным
исследованиям Норвежского
геотехнического института. В 1956
стал профессором Университета
в Осло.
Иван Розенквист — автор
многочисленных работ по вопросам
химии, минералогии, механики
грунтов и петрологии.
С 1960 по 1966 был президентом
Международной ассоциации
по исследованию глин.

Иван
Теодор
Розенквист
ПЛЫВУННЫЕ
ГЛИНЫ
Термин «плывунные глины» {quick-clays) и
другие равноценные по смыслу названия,
по-видимому, уже давно применяются в
Скандинавии. Во всяком случае, в конце
XIX века этот термин уже употреблялся
в литературе и шведскими и норвежскими
учеными.
Плывунный, сверхчувствительный к механическим
воздействиям тип глин служит
средой развития многочисленных катастрофических
оползней в Скандинавии, а также
на восточном и западном побережьях
северной части Северной Америки, и в особенности
в Канаде.
Первое письменное описание оползня,
характерного для плывунных глин, встречается
в Исландии в летописи (Скальхольт)
XIV века, хотя термин «плывунные глины»
тогда не применялся и такие глины в Исландии
не известны. В этих анналах дано
описание катастрофического оползания в
Голдалене, в районе Трондхейма, в Норвегии.
Оползень произошел в 1345 г. Огромные
массы грунта с несколькими фермами
и сотнями людей внезапно сползли и запрудили
большую долину реки Гула. Сначала
была затоплена верхняя часть долины,
а затем после преодоления глиняной плотины
нижняя часть долины также была охвачена
потоком. Много людей погибло при
этом, многие были унесены самим оползнем.
Точное число погибших осталось невыясненным.
До недавнего времени общие представления
относительно подобного типа оползней
основывались на предположении о существовании
замкнутых бассейнов жидкой
глинистой суспензии, покрытых сверху
твердой коркой переменной толщины. Согласно
этой теории предполагалось, что повреждение
твердой корки влечет за собой
прорыв разжиженных глинистых масс. В ре¬
зультате этого дома, леса и поля, расположенные
на подобной корке, погружались
в жидкую массу и в виде обломков увлекались
глинистым потоком.
В более поздний период наибольший
оползень был зарегистрирован в 1893 г. в
долине Вердален, к северу от Трондхейма.
Во время этой катастрофы погибли 112 человек
и сотни голов крупного рогатого скота.
Более 150 человек, унесенных оползнем
на значительное расстояние, было спасено.
В то время норвежские ученые еще
придерживались старой точки зрения на
природу оползнеобразования в плывунных
глинах.
Однако вскоре после того как произошел
этот оползень, директор Норвежской геологической
службы д-р Рюш установил, что
указанные представления ошибочны и опубликовал
в 1901 г. статью, анализирующую
причины катастрофы в Вердалене. В ней
впервые было показано, что в подобных случаях
имеет место особый тип глинистых отложений.
В естественном состоянии они мало
отличаются от других глин, но в корне
меняют свои свойства при нарушении структуры,
переходя из твердого состояния в совершенно
жидкое без добавления воды. Эти
отложения и являются плывунными глинами.
Глинистым грунтам свойственна так называемая
«чувствительность». Под этой характеристикой
понимается отношение предельного
сопротивления сдвигу в естественном
и нарушенном состояниях. Это отношение
для обычных морских, нормально
уплотненных глин колеблется от 4 до 10.
Потеря прочности глин при механическом
воздействии обусловлена, с одной стороны,
обратимым (тиксотропным) разрушением
структуры, а с другой — необратимым ее
разрушением. После нарушения структуры
113

Оползень плывунной глины
Улленсакер к северо-востоку от
Осло. 1953 г.

глин известная доля их начальной прочности
восстанавливается во времени. Это
упрочнение может протекать медленно, но
обязательно достигает тиксотропного предела.
Некоторая же доля утраченной при механическом
воздействии прочности глин не
восстанавливается (если, конечно, не произойдут
подсушивание, окисление, выветривание
или другие процессы, ведущие к упрочнению
породы).
В обычных морских глинах доля обратимой
потери прочности достаточно велика,
тогда как доля необратимого разупрочнения
мала и ею часто можно пренебречь. Для
плывунных же глин характерно обратное.
Эти глины при механическом нарушении
структуры теряют более 99% исходной
прочности, и даже после длительного покоя
восстанавливается лишь незначительная ее
доля. Для приведения разжиженной глины
вновь в твердое состояние необходимо подсушивание
или отжатие воды (разумеется,
при условии постоянства химического и минерального
состава грунта). Однако подсушенный
или уплотненный грунт обладает
уже совершенно иными свойствами по сравнению
с исходным грунтом.
В 1901 г., когда д-р Рюш опубликовал
свою статью, имелись лишь весьма смутные
представления о природе глинистых отложений.
Ученые в то время считали, что глины
сложены минералами типа каолина и цеолитов
и неопределенного состава аморфным
коллоидным «клеем». В 1922— 1923 гг.,
когда впервые к исследованию глин были
применены рентгенографические методы,
была установлена кристаллическая природа
глинистой фракции. Однако некоторые ученые,
изучавшие плывунные глины, задолго
до этого времени пришли к поразительно
правильным выводам о природе разжижения
этих глин на основании самых общих
умозаключений. Норвежский профессор
Амунд Хелланд еще в 1909 г. писал, что
при механическом воздействии на глину она
набухает в заключенной в ней воде и мельчайшие
частицы глины взвешиваются в этой
воде, отчего глина переходит в жидкое состояние.
Это положение подтверждается и
теперь, после шестидесяти лет углубленных
исследований явления плывунности глин,
проводимых в Советском Союзе, Скандинавии
и Канаде.
Сведения о превращениях гель — золь в
двухфазных системах (дисперсная твердая
фаза в жидкой среде) появились в литературе
по механике грунтов еще до последней
мировой войны. Однако причины специфических
свойств плывунных глин практически
не рассматривались и оставались невыясненными.
Поскольку Скандинавия, и в
особенности Норвегия, была подвержена
развитию оползней в плывунных глинах,
терпела в связи с этим большие экономичеческие
убытки и ежегодно теряла человеческие
жизни, то вполне естественно, что именно
Норвегия стала первой страной, установившей
общие принципы формирования
этих сверхчувствительных отложений.
Как уже упоминалось, типичные плывунные
глины распространены в субполярной
зоне, простирающейся от северной части
Советского Союза через Швецию и Норве-
Плывунные глины распространены и на севере Советского Союза. Особые свойства
этих глин, способность их разжижаться и течь при механическом и в особенности динамическом—
ударном воздействии причиняют много серьезных неприятностей строителям.
Для установления природы плывунности подобных глин и прогнозирования их поведения
при инженерном воздействии в Лаборатории гидрогеологических проблем
АН СССР в 1961 г. под руководством доктора геолого-минералогических наук И. М. Горьковой
были поставлены специальные комплексные исследования послеледниковых морских
глин Прибеломорской низменности Карельской АССР.
Изучение специфических свойств этих глин основывалось на принципах современной
инженерной геологии и новой пограничной области науки — физико-химической механики
дисперсных структур.
Советская школа инженерной геологии при оценке строительных свойств грунтов
всегда исходит из геолого-генетических условий формирования пород.
Физико-химическая механика дисперсных систем (академик П. А. Ребиндер с сотрудниками)
рассматривает прочность и деформируемость дисперсных систем в непосредственной
связи со структурой, с химической (кристаллохимической) природой, размером
и формой частиц дисперсной фазы, а также составом жидкой дисперсионной
среды. При этом особое значение придается характеру поверхностных слоев, образующихся
на границе раздела фаз в присутствии поверхностно-активных веществ и растворов
электролитов. Малейшие изменения в составе, адсорбционных свойствах и структуре
дисперсной системы проявляются в изменении механических свойств, являющихся
практически наиболее важными суммарными характеристиками дисперсной структуры.
Подробнее о физико-химической механике см. статью П. А. Ребиндера «Наука о новых
материалах» в ежегоднике «Наука и человечество. 1963».
116

гию по Атлантическому и Тихоокеанскому
побережьям северной оконечности Северной
Америки, главным образом в Канаде и на
Аляске. К югу от этого пояса также были
обнаружены некоторые высокочувствительные
глины: так, хорошо известны глины города
Мехико. Эти глины, однако, отличаются
по многим основным свойствам от собственно
плывунных глин. Свойства истинных
плывунных глин связаны с условиями
формирования молодых отложений в районах,
подверженных влиянию вюрмского ледникового
периода. Потоки последнего оледенения
несли с собой большие количества
тонко дисперсного материала, который образовал
пылеватые и глинистые осадки мощностью
более 100 м. Характерными глинистыми
минералами в этих отложениях являются
гидрослюды и хлориты.
Первоначально предполагалось, что материал,
образующий эти осадки, произошел
путем чисто механического разрушения
(диспергирования) кристаллических дочетвертичных
пород. Химические и минералогические
преобразования считались несущественными.
В настоящее время мы имеем
серьезные доказательства важной роли дочетвертичных
процессов в образовании этих
материалов. Осадки, сложенные указанными
минералами, имеют возраст всего в несколько
тысяч лет, но сами минералы могут
быть значительно старше. Таким образом,
в формировании этих пород участвует и переотложенный
материал. Благодаря переносу
минералов талой водой во время последнего
ледникового периода и позже —
реками, отложение их происходило в соле¬
ной, солоноватой, а возможно, также и в
пресной воде. Есть основания считать, что
деятельность ледника заключалась в переотложении
уже существовавших грунтов и
осадков и в разрушении коренных пород,
которые подверглись выветриванию, но не
были полностью выветрены в доледниковое
время.
Глинистые отложения, из которых формируются
плывунные глины, характеризуются
отсутствием или низким содержанием
набухающих глинистых минералов, например
типа монтмориллонита. Неспособность
к набуханию глинистой фракции этих глин
оказывается важным обстоятельством. Благодаря
значительному притоку глинистой
суспензии, содержащей ненабухающие минералы,
в бассейне осаждения происходит
выпадение хлопьями в осадок глинистых
частиц. Осадки, отложенные таким образом,
имеют относительно открытую, подобную
карточному домику, беспорядочную структуру
— рыхлую пространственную сетку с
относительно большими количествами жидкости
в порах между хлопьями пластинчатых
минеральных частиц. Более грубодисперсные
минералы, размеры частиц которых
соответствуют пыли и песку, также могут
осаждаться совместно с глинистой фракцией,
однако они сами по себе не образуют
сплошной структурной сетки. Благодаря
уплотнению под действием веса вышележащих
более молодых отложений сопротивление
сдвигу таких осадков довольно закономерно
увеличивается с глубиной.
В результате поднятия нижележащих коренных
пород в послеледниковое время
Физико-химическая механика осадочных пород (И. М. Горькова) явилась логическим
развитием и сочетанием геолого-генетического направления в исследовании грунтов и
физико-химической механики дисперсных структур. Экспериментальные исследования
в этом направлении показали, что состав и состояние пород в совокупности определяют
их прочностные и деформационные особенности и такие свойства, как плывунность,
тиксотропность, просадочность, ползучесть, пластичность, пучение и т. п., характеризующие
поведение пород при инженерном воздействии по мере разрушения их естественной
структуры.
Глинистые высокодисперсные породы по классификации, разработанной П. А. Ребиндером
с сотрудниками >и основанной на молекулярном механизме их образования, могут
обладать цементационными (конденсационными, кристаллизационными) или коагуляционными
структурами; в дальнейшем был выделен еще один — стабилизационный — тип
структуры.
Цементационные дисперсные структуры возникают при непосредственном срастании
иастиц. Таковы, например, глины и другие осадочные породы, сцементированные
аморфным кремнеземом, органическим веществом, различными солями и т. д. В контактах
срастания прослойки жидкой среды отсутствуют, и потому прочность таких
структур относительно высока, хотя при увлажнении она может значительно снижаться.
Цементационные структуры разрушаются хрупко и необратимо — они лишены подвижности
и тиксотропии, т. е. способности после механического разрушения обратимо восстанавливать
свою прочность во времени в результате соударений частиц в хаотическом
броуновском движении.
Коагуляционные структуры возникают в среде, достаточно богатой электролитами.
Прочность этих структур при той же плотности меньше, а подвижность выше, так как
между частицами остаются устойчивые тонкие прослойки водной среды с диффузно
117

Оползень глины в Хексебергете к
северо-востоку от Осло. 1967 г.
большие территории, покрытые указанными
осадками, оказались над уровнем моря, и
сегодня эти отложения являются наиболее
плодородными сельскохозяйственными площадями
Скандинавии, зачастую плотно населенными.
Одновременно с подъемом пород
происходили изменения в гидрогеологических
условиях района. Даже когда
фильтрационная проницаемость глинистых
пород мала, сквозь них просачивается вода.
Это вызывает постепенное изменение в химическом
составе системы глина — водный
раствор и, в свою очередь, влияет на минеральную
составляющую.
Во многих глинистых отложениях мало
содержание органических веществ — это зависит
от состава растительности (водорослевой)
бассейна осаждения. Концентрация
же растворимых солей в поровых водах
морских отложений велика. Благодаря изменениям
в гидрогеологических условиях
Подсохшая нарушенная плывунная
глина оползня Хексебергет
Деталь подсохшем нарушенной
плывунной глины
происходит медленное анаэробное разрушение
органического вещества в грунтах и
соленые поровые воды постепенно замещаются
пресными грунтовыми водами.
Эти процессы оказывают влияние на коллоидно-химические
условия всей системы.
В простейшем случае соленая вода замещается
пресной. Это обусловливает изменения
в диффузном слое положительных
ионов, окружающих в избытке отрицательно
заряженные частицы глинистого минерала.
Прежде всего условная поверхность раздела
между заряженными частицами и водным
раствором отодвигается дальше от поверхности
этих частиц. Они как бы приобретают
более высокий отрицательный заряд.
Аналогичные условия могут возникнуть,
когда органическое вещество, претерпевая
изменения, преобразуется в крупные органические
анионы, адсорбирующиеся поверхностью
частиц глинистых минералов. По-
распределенными в них ионами. Такие структуры тиксотропны. Пример таких структур—
обычные морские глины.
При высыхании коагуляционных структур их прочность резко возрастает — исчезают
прослойки жидкой среды в контактах между частицами, структура теряет подвижность
и по механическим свойствам приближается к цементационной.
Однако после увлажнения такая подсушенная глина вновь размокает, теряя свою
прочность вследствие восстановления тонких прослоек водной среды между соприкасающимися
частицами.
На поверхности минеральных частиц могут преобладать не ионные, а молекулярные
слои поверхностно-активных органических веществ, экранирующих частицы и препятствующих
их непосредственному сцеплению. Сами эти слои обладают несравненно
большей прочностью и устойчивостью (стабильностью), чем ионные, почему и возникающие
при этом структуры называются стабилизационными.
Эти структуры благодаря наиболее слабому сцеплению частиц отличаются наибольшей
подвижностью, наименьшей прочностью и лишены тиксотропных свойств. Именно
к ним и относятся плывунные глины, легко разжижающиеся даже при незначительном
динамическом воздействии.
Из сказанного видно, сколь велика роль адсорбционных слоев на поверхности глинистых
частиц; эти слои определяют тип структур и деформационное поведение пород.
Послеледниковые морские глины Прибеломорской низменности и по происхождению
и по свойствам близки к плывунным глинам Норвегии. Осадкообразование послеледниковых
морских глин происходило в неглубоких морских впадинах и заливах в условиях
быстрого осаждения высокодисперсного материала, отмученного талыми ледниковыми
водами. В результате быстрой коагуляции этой взвеси в морской среде
образовались весьма пористые и влагоемкие осадки с рыхлыми коагуляционными струк-
118

добная адсорбция тоже вызывает как бы
увеличение заряда поверхности частиц.
Очевидно, что изменение коллоидно-физико-химических
свойств поверхности минеральных
частиц будет влиять и на свойства
осадка в целом, в особенности когда практически
нет изменения его объема, т. е. когда
взаимное расположение минеральных частиц
остается постоянным.
Первый этап образования плывунной глины
заключается в увеличении отрицательного
заряда частиц и соответственно в увеличении
расстояния от поверхности частицы
до слоя, обладающего электрически нейтральными
свойствами. В результате увеличивается
взаимное отталкивание частиц,
что уже ведет к снижению прочности структуры
и к уменьшению предельного сопротивления
сдвигу ненарушенной породы.
После механического разрушения дисперсной
структуры условия, однако, суще¬
ственно меняются. Механическое воздействие
ведет к нарушению контактов между
соседними частицами. В обычных глинах
благодаря вандерваальсовым силам притяжения
(т. е. силам, действующим между
электрически нейтральными частицами)
большинство этих контактов вновь восстанавливается.
При увеличении же отрицательного
заряда частиц глины возросшие
электрические (кулоновые) силы отталкивания
будут достаточно велики, чтобы предотвратить
восстановление контактов между
частицами при сохранении исходной влажности.
По этой причине нарушенный осадок
будет оставаться разжиженным до тех пор,
пока не наступят какие-либо коллоидно-химические
или коллоидно-физические изменения,
способствующие его отвердению.
Эти явления легко продемонстрировать,
если добавить растворимые электролиты,
например обычную соль, к перемешанной
турами (наподобие карточного домика, как описывает их проф. И. Розенквист). Они
богаты поглощенным Na+ и в особенности Mg24-, содержат много железа, в основном
в растворимой двухвалентной форме, активирующей поверхность глинистых минералов
по отношению к органическому веществу. Органическое вещество содержится в количестве
до 1%, достаточном для экранирования глинистых частиц. Групповой состав
органического вещества свидетельствует о его морском происхождении, молодом возрасте
и высокой дисперсности. Указанный состав минеральной и органической части
глин способствует образованию весьма устойчивых стабилизирующих ионно-молекулярных
слоев на поверхности частиц.
После того как эти морские глины были подняты над уровнем моря (в настоящее
время они залегают в понижениях рельефа на заболоченной равнине Прибеломорской
низменности и прикрыты сверху торфом), начались процессы их выщелачивания пресными
водамм. Понижение минерализации поровых вод ведет к превращению коагуляционных
структур в стабилизационные.
Таким образом, типичный морской глинистый осадок, обладавший тиксотропными
свойствами, постепенно по мере удаления электролитов превращается в плывунные
глины, способные приобретать после нарушения структуры свойства маловязкой, текучей
жидкости. Текучесть ее обусловлена устойчивой стабилизацией частиц и высоким
содержанием освобождающейся при разрушении рыхлого скелета поровой воды.
В верхнем слое этих глин при окислении железистых соединений и денатурации органического
вещества структура постепенно переходит в цементационную, что способствует
образованию прочной корки на их поверхности.
Следовательно, в результате изменения условий залегания послеледниковых морских
глин в них происходит постепенное изменение типа структур, что закономерно
влечет за собой изменение их прочностных и деформационных свойств.
119

плывунной глине. Прочность возрастает
резко и почти незамедлительно. Разжиженная
перемешанная плывунная глина, которая,
как известно, остается жидкой в течение
многих лет, после добавления раствора
хлористого натрия с концентрацией всего
в несколько десятых долей процента становится
столь же прочной, как и обычная перемятая
глина. Если вместо хлористого натрия
добавлять другие электролиты с двух-
или трехзарядными катионами, можно получить
глину с еще более высокой прочностью.
Интересно отметить, что обычные глины
после оползневых перемещений легко восстанавливают
свою прочность при малых
потерях воды (т. е. при небольшом уплотнении).
Здесь структурная сетка из соприкасающихся
глинистых частиц восстанавливается
быстро, противодействуя усадке и
осадке грунта. У нарушенных плывунных
глин осадка вследствие уплотнения значительно
более выражена. В разрушенной
структуре таких глин условия совершенно
другие. Можно показать с помощью электронных
микрофотографий, что минеральные
частицы располагаются параллельно
друг другу вдоль течения грунта. Эта ориентация
частиц прослеживается в виде волнообразной
текстуры во всей массе глины.
В связи с тем, что частицы разжиженной
плывунной глины не соприкасаются друг с
другом до удаления основной массы воды,
структурный каркас этих глин не обладает
такой устойчивостью, как в обычных глинах.
Вот почему усадка и осадка в плывунных
глинах проявляются в значительно
большей степени. По этим же причинам
уплотненные агрегаты этих глин, образующиеся
в результате их усадки, отличаются
большей прочностью и меньшей чувствительностью,
чем агрегаты обычных глин.
120
Малый оползень плывунной
морской глины. Ромерик.
Установление этих закономерностей позволяет
проследить пути движения доисторических
оползней по профилям и скважинам,
даже если эти оползни не были ранее известны.
По-видимому, оползни в плывунных
глинах начались вскоре после ледникового
периода, продолжаясь до настоящего
времени. Последующая эрозия может зачастую
сгладить все видимые следы прошедшего
оползня, но она не в силах уничтожить
изменения в механических свойствах,
возникших в глинистой массе в процессе
оползания.
Одна из иллюстраций показывает вид
с самолета на типичный оползень плывунной
глины к северо-востоку от Осло.
В этом случае оползень начался у маленького
ручейка на почти равнинной местности.
Вероятно, сначала сполз небольшой
объем грунта. Вследствие этого сдвиговые
напряжения в окружающих массах глины
возросли, и в течение приблизительно одной
минуты район большой фермы с домом
и конюшней превратился в «жидкую болтушку»,
которая переместилась на 1,5 км
вниз по очень слабому уклону, где текущие
массы были остановлены дорожной насыпью.
Около насыпи образовалось то, что
может быть описано как озеро из «жидкой
глинистой болтушки». По прошествии нескольких
лет грунт подсох, осел и уплотнился,
так что теперь, почти через 20 лет,
здесь можно опять вести сельское хозяйство.
Однако расположение минеральных
частиц в этих грунтовых массах всегда расскажет
квалифицированному геологу об
условиях своего возникновения, отличных
от условий формирования пород, окружающих
оползневой участок.
Конечно, для всех людей, живущих в районах,
где случаются оползни плывунных
глин, величайшее значение имеет вопрос о

том, можно ли что-либо сделать для того,
чтобы предотвратить такие оползни. Много
работ было проделано для решения этой
проблемы. Частично пытались предотвратить
возникновение оползней путем замедления
эрозионных процессов. Другой подход
заключался в укреплении плывунных
глин путем добавления растворов электролитов
или электроосмосом.
Первый опыт с электроосмосом в полевых
условиях был выполнен на ныне хорошо
известном озере Асрум в Вестофолде
в 1947 г. Электроды в виде стальных труб
погружались в одну из наиболее чувствительных
плывунных глин в мире. Электроосмос
осуществлялся током от 4 до 20 а на
электрод. Необходимая энергия, однако,
была весьма велика — около 25 квт-ч постоянного
тока на 1 м3 глины. Разумеется,
расход энергии был высок, однако результат
был поразителен. Хотя естественная
глина была мягкой в ненарушенном состоянии
и совершенно жидкой в нарушенном,
после воздействия тока была достигнута
высокая ее прочность при низкой чувствительности.
В области анода прочность в ненарушенном
состоянии после электроосмоса
возросла более чем в 10 раз, и эта прочность
сохраняется до сих пор.
Конечно, в обычных условиях слишком
дорого использовать электроосмос для
упрочнения плывунных глин. Кроме того,
грунтовые условия в районах распространения
морских глин недостаточно хорошо известны,
чтобы уметь предсказывать возникновение
оползней в плывунных породах.
По этой причине мы вынуждены, к сожалению,
признать, что еще долго оползни
плывунных глин будут происходить с большой
интенсивностью.
Географическое распространение отложений
плывунных глин в мире и местные
колебания их чувствительности выдвигают
фундаментальные вопросы: почему плывунные
глины «молоды», почему они не распространены
более широко?
Ответу на эти вопросы в большой мере
способствовали современные микроминералогические
и микрохимические исследования.
По всей вероятности, причиной чрезвычайно
ограниченного распространения
плывунных глин во времени и в региональном
отношении оказывается особое состояние
таких глин, неустойчивых не только
в механическом, но и в химическом и минералогическом
отношениях.
Существуют два пути, по которым плывунные
глины могут переходить в неплывунные
породы. Один из них заключается
в том, что глины подвергаются механической
деформации, разрушающей открытую
структуру «карточных домиков» и превращающей
их в новую, более плотную глиняную
массу. Другой путь заключается в том,
что глинистые минералы подвергаются химическим
процессам выщелачивания и выветривания
с последующей кристаллохимической
перестройкой в кристаллической решетке
глинистых минералов. В последнем
случае первоначальная пористость остается
почти не измененной, тогда как в первом
случае она значительно снижается. В природе
протекают оба процесса, и они, видимо,
являются причиной того, что плывунные
глины, старше десяти— двенадцати тысяч
лет, не встречаются, хотя глинистые
осадочные породы того же исходного минерального
состава формируются на протяжении
всей геологической истории.

Константин
Константинович
Марков
(р. 1905) — географ, академик,
заслуженный деятель науки
РСФСР, лауреат Государственной
премии.
В 1926 окончил географический
факультет Ленинградского
университета и остался в нем
аспирантом, затем был ассистентом,
доцентом и заведующим
лабораторией. В 1935 защитил,
минуя кандидатскую, диссертацию
на степень доктора географических
наук. В 1937 назначен заведующим
отделом физической географии
Института геоморфологии АН
СССР, одновременно К. К. Марков
стал профессором Московского
университета. В 1945— 1955 был
деканом географического
факультета. С 1955 по настоящее
время он руководит
университетской кафедрой общей
физической географии и
палеогеографии и лабораторией
новейших отложений.
К. К. Марков — специалист
по геологии плейстоцена,
палеогеографии, гляциологии и
теории географии, исследователь
различных областей Советского
Союза, особенно Северо-Запада,
гор Средней Азии, Северо-Востока
Сибири, Антарктики и географии
океана.
Он явился инициатором
создания «Атласа Антарктики»
и вместе с другими участниками
этой работы был удостоен
Государственной премии 1971 года
К. К. Марков опубликовал около
500 научных работ, в том числе
30 монографий и оригинальных
курсов учебных дисциплин
(«Палеогеография», «Основные
проблемы геоморфологии»
и другие). Он — один из авторов
трехтомной монографии
«Четвертичный период»
и монографии «География
Антарктиды».
К. К. Марков имеет ряд
правительственных наград, а также
почетные награды и звания,
присужденные ему в Венгрии,
Польше и Югославии.
122

Константин
Константинович
Марков
ГЕОГРАФИЯ
В ПРОСТРАНСТВЕ
К ВО ВРЕМЕНИ
Зачем нужна палеогеография?
Сколько книг написано о том, что география
— наука не историческая, а пространственная!
Знаменитый немецкий философ
И. Кант в своей «Физической географии»
пытался придать этому тезису большое значение
и писал, что география изучает
(только!) распределение явлений в пространстве,
в то время как история рассматривает
последовательность событий во времени.
К такому выводу пришел на закате
дней творец исторической космогонической
концепции. Странный и произвольный запрет,
предписывающий географам не заниматься
историей (значит, и происхождением)
интересующих ее явлений!
С ним (запретом) нашли нужным согласиться
многие, но тем не менее — не все
географы. Географ и революционер (участник
Парижской Коммуны) Э. Реклю, например,
очень удачно писал, что география —
это история в пространстве, в то время как
история — это география во времени, а его
слова повторил замечательный русский географ,
профессор Харьковского университета
и друг В. И. Вернадского, А. Н. Краснов.
И, конечно, мы помним слова К. Маркса
и Ф. Энгельса, считавших, что каждая
наука — это прежде всего история.
Действительно, вся природа и все явления
общественной жизни имеют свою историю,
а значит, и все науки, какие бы они
ни были, обязательно изучают историю природы
или человеческого общества. Таким
образом, география — тоже историческая
наука, и это заявление относится как к экономической,
так и к физической географии,
о которой в дальнейшем будет идти речь
в нашей статье.
Итак, география изучает связь современных
явлений природной и общественной
жизни в пространстве и во времени. В свя¬
зи, в комплексе явлений и состоит суть географии,
а не только в их пространственном
соотношении.
В советское время сложилось и окрепло
историческое понимание задач физической
географии. Это направление имеет своих
представителей в научно-исследовательских
учреждениях и в высших учебных заведениях.
Оно отражено в многочисленных трудах.
Чаще всего такое направление физической
(т. е. природной) географии называют
палеогеографией. Однако, хотя терминологические
вопросы не имеют первостепенного
значения, о них следует сказать особо. Дело
в том, что палеогеографическое направление
долгое время развивалось только в недрах
геологической науки.
Остановлюсь на сущности исторического
вопроса для географии.
Историческое понимание современных
явлений природы — такова потребность физической
географии. Потребность эта совершенно
для науки очевидная. Ведь не
удовлетворив ее, географ ни в коем случае
не сможет решить двух основных задач науки
— понять и объяснить. Но как долго об
этом забывали географы!
Географ нашего времени, исследующий
современную природу, изучает, конечно, ее
историческое происхождение и развитие;
направленность на современность — цель
географической палеогеографии. Ранее я
предлагал называть историческое направление
физической географии историческим
землеведением. Но землеведение есть география.
Получалось: «историческая география»,
т. е. отрасль знания, уже существующая
и ставящая себе свои задачи. Историческая
география изучает географические
изменения только за историческое время,
составляющее около пяти тысяч лет, в то
время как палеогеография рассматривает
123

более длительные и ранние географические
изменения, происходившие в течение геологических
периодов.
Я придаю особенно большое значение
для географии развитию направлений, названных
мною «сквозными», т. е. позволяющими
единообразно характеризовать весь
природный комплекс земной поверхности.
Сквозные направления исследуют все компоненты
географической оболочки под одним
углом зрения.
Палеогеографическое направление, являясь
сквозным, историческим подходом в определенной
области исследований, представляет
собой одно из главнейших направлений
географии*.
Однако необходимы еще дополнительные
разъяснения.
История природы, как уже говорилось.
нужна географу для понимания современного
ее состояния. Пристальный интерес
географа к истории природы обостряется
тем, что ее изменения носили очень бурный
характер в недавнее геологическое
время. Поэтому главной задачей географа-
палеогеографа является изучение истории
природы именно в новейшее геологическое
время. Это время называют по-разному:
четвертичный период, антропоген, плейстоцен
(по-гречески — новейший период). Последнее
название правильно и менее претенциозно,
чем первые два.
Плейстоцен — период, не только предшествовавший
современности, но и заполненный
большими переменами. Наиболее общей
чертой изменений было похолодание
климата. Оно шло повсеместно, хотя более
значительно в высоких географических широтах
Земли, в особенности Северного полушария.
Попробуем же показать характер
этих изменений и методы их исследований.
Все это будет сделано на последующих
страницах статьи. Но уже теперь отметим
заранее три главные закономерности изменений
природы плейстоцена:
направленность изменений;
ритмичность изменений;
асинхронность изменений.
Методы
Начнем с примеров, которые должны сделать
изложение убедительнее и живее.
Около десяти лет назад группа моих товарищей
по Московскому университету
* О сквозных направлениях физической географии
см. статью К. К. Маркова «География сегодня
и завтра», в ежегоднике «Будущее науки», выпуск
шестой, 1973.— Ред
124
Разрез Мамонтова Гора. Общий вид
разреза: слои неогена (внизу) и
плейстоцена (вверху). На переднем
плане р. Алдан. Вершина покрыта
лиственничной тайгой
Фото В. И. Бардина
вместе со мной начала многолетние исследования,
целью которых было установить
главные закономерности новейших изменений
природы. (Забегая вперед, эти закономерности
мы уже назвали). Но какими путями
мы должны были идти?
Существует старый, основополагающий
путь, которым всегда пользуются геологи —
стратиграфический путь (от лат. stratum —
настил, слой). Он заключается в послойном
изучении отложений, этой летописи истории
природы. Нам тоже предстояло изучение
плейстоценовых отложений, но не всюду,
конечно, а в главных «узлах». Такими
«узлами» являются опорные разрезы, т. е.
разрезы отложений (обрывы рек, карьеры,
буровые скважины), вскрывающие относительно
непрерывную летопись изменений
природы, и притом для сравнительно крупных,
целостных территорий.
Второй вопрос, который необходимо было
решить предварительно, — как изучать
намеченные разрезы. Вопрос этот, казалось
бы, простой и «узаконенный» бесчисленными
предыдущими исследованиями. Но он
приобрел известную принципиальную остроту.
Дело в том, что между учеными ведутся
затянувшиеся споры по одним и тем
же вопросам, например, когда начался новейший
геологический период, разделялся
ли последний ледниковый период на несколько
этапов ранга эпох, и по мно-

жеству других вопросов. Споры эти затягиваются
в значительной мере потому, что они
имеют очень узкую фактическую базу и
спорящие во многих случаях основываются
на фактах, полученных ими только одним
каким-либо «излюбленным» (пусть и очень
основательным) методом. Таким образом,
ученые часто говорят на разных языках.
Результат — сосуществование несводимых
концепций.
Поэтому мы решили применять не один
метод, а группу, иногда — несколько десятков
частных методов. Результаты должны
быть сравнимые, выводы — сводимые.
Опорные разрезы
Мы изучили пять групп опорных разрезов.
Изучение каждого из них потребовало
многих лет работы в «поле», т. е. у стен обнажений
и в нашей большой лаборатории
новейших отложений. Потому что теперь
уже нельзя ограничивать себя полевыми
визуальными наблюдениями. Нужны лабораторные
методы абсолютной геохронологии,
палеотемператур, палеомагнетизма,
почвенно-геохимические, минералогические,
морфоскопические, палеозоологический и
палеоботанический, археологический методы.
А для этого нужно новейшее оборудование:
масс-спектрометр, электронный микроскоп
и многое другое.
Полевые исследования велись на всей обширной
территории Советского Союза.
Проблема разреза Мамонтова Гора. Итак,
представим себе, что мы находимся на Северо-Востоке
Сибири около мирового уникума
— обнажения Мамонтова Гора. Это
высокий обрыв (высотой почти в сто метров)
левого берега реки Алдан, большого
притока Лены. Обнажение представляет собой
летопись изменений природы за 20 млн.
лет в миоценовом, плиоценовом и плейстоценовом
периодах. В нижних слоях рыжеватого
песка можно легко найти плотные
желваки-конкреции, в которых сохранились
остатки больших листьев вечнозеленых деревьев
и американского серого ореха, напоминающего
грецкий орех, произраставших
здесь, вблизи от современного полюса холода
Северного полушария. Взбираясь вверх
по обнажению, поражаешься разнообразию
встречающихся в песчаных слоях обнажения
шишек хвойных деревьев, росших здесь
прежде, хотя и не так давно, как американский
серый орех. Наконец, еще выше, в
песках обнажения, найдены только шишки
лиственницы, породы, образующей современную
тайгу Восточной Сибири. И, взобравшись
на самый верх обнажения, видим
к северу от него Верхоянский хребет, а вокруг
— море лиственничной тайги
Общими чертами природы Северо-Востока
Сибири является именно господство лист-
125

Результаты изучения разреза
Мамонтова Гора сопряженным
методом. Приведена только часть
полученных кривых
(по Т. Д. Боярской). Условные
обозначения: а — коричневые пески;
б — серые пески; в — галечники;
г - лёсс. Флористические элементы:
д — субтропический и тропический;
е — средиземноморский; ж —
американо-восточноазиатский;
з — космополитический; и —
голарктический и евразийский;
к — арктический и гипоарктический.
Животные: 1 — мамонт раннего типа;
2 — лошадь раннего типа; 3 — носорог
раннего типа; 4 — мамонт; 5 — носорог
шерстистый; 6 — лошадь
кабаллоидная; 7 — бизон длиннорогий;
8 — бизон коротконогий; 9 — лемминг
обский; 10 — лемминг копытный;
11 -■ овцебык; 12 — северный олень.
13 — рыжая полевка; 14 — водяная
крыса
венничной тайги и мощной многолетней
мерзлоты; то и другое — следствие установившегося
со временем холодного и континентального
климата. Как же в процессе
своего исторического развития возникла
природа этого обширного района и как раскрывает
ее становление изучение опорного
разреза Мамонтова Гора?
Чтобы ответить на эти вопросы, ознакомимся
с графиком, изображающим в упрощенном
виде результаты исследований, выполненных
под руководством Т. Д. Боярской.
Следует обратить внимание на многочисленные
вертикальные кривые, отображающие
многообразие сравниваемых результатов
— основная черта сопряженного
метода. Достаточно четок и общий характер
графика. Обратим внимание хотя бы на изменения
некоторых кривых. Чем ближе к
современности, тем меньше изменены минералы
песков обнажения. Большей становится
карбонатность отложений. Пыльца
чуждых видов растений исчезает, а холодолюбивых
растений встречается чаще.
Далее обратимся к графе, которая показывает.
как в течение нескольких миллио-
126

нов лет изменялась флора Северо-Востока
Сибири. В начале рассматриваемого периода
групп, составлявших флору, было больше,
чем в его конце. С течением времени
растительность обеднялась. Особенно обратим
внимание на то, что в начале большое
значение имел субтропический флористический
элемент, который затем исчез полностью,
но где-то около середины плейстоцена
появился новый, арктический элемент флоры,
который затем становится главным.
Менее выразительна эволюция фауны млекопитающих.
Остатки ее внизу разреза
вовсе не найдены в самом разрезе, и поэтому
развитие животных может быть уверенно
прослежено только на сравнительно коротком
отрезке времени среднего и верхнего
плейстоцена. И все-таки животные за это
время неповторимо изменились. В среднем
плейстоцене формировались современная
флора и современные растительные группировки
Северо-Востока Сибири. Литологи,
изучавшие структуры песков на разных высотах
обнажения, пришли к выводу, что в
это же примерно время Северо-Восток Сибири
начал сковывать панцирь многолетней
мерзлоты. Тогда же тайгу и острова тундростепи
внутри нее населили мамонт, шерстистый
носорог и лемминг.
Невозможно не признать того, что главным
демиургом перечисленных изменений
был климат, его похолодание. Этот вывод
нашел свое выражение в соответствующей
графе. В ней показано, как изменялись с течением
времени два главнейших показателя
климата — температура и атмосферные
осадки. Средняя годовая температура со
времени произрастания американского серого
ореха до настоящего времени упала
от +16° до — 12°, а в наиболее холодные
эпохи плейстоцена даже опускалась до
— 16° (т. е. на 32°!). Вместе с похолоданием
увеличилась сухость климата. Если в начале
похолодания выпадало до 1000 мм осадков,
то в эпохи наибольшего похолодания
осадки уменьшались до 100 мм (в 10 раз!),
возрастая в эпоху относительного потепления
до 300— 400 мм.
Итак, схема соотношения изменений температуры
и осадков Северо-Востока Сибири
(а собственно говоря, и шире — Северной
Евразии и еще шире: умеренного, субарктического
и арктического поясов Северного
полушария) такова: холоднее — суше или
же теплее — влажнее.
Подведем черту и сформулируем главные
выводы.
В миоцене, плиоцене и в новейшее геологическое
время обнаружены пока два ро¬
да изменения природы из трех, названных
в начале статьи: неповторяющиеся, или направленные,
и повторяющиеся, или ритмические.
Первые образуют основу, усложненную
вторыми. Неповторяющиеся изменения
природы и есть, собственно говоря,
развитие природы.
Итак, природа Северо-Востока Сибири
вся и всеми своими звеньями продолжала
развиваться и в плейстоцене.
Излагали ли мы стратиграфические или
же палеогеографические выводы? И те и
другие выводы в их неразрывной связи!
Потому что палеогеографический анализ выступает
как справедливый оценщик стратиграфических
данных. Стратиграфия без палеогеографии
мертва. Причем стратиграфия
не только «база» (факты), а палеогеография
не только «надстройка» (выводы). Сам выбор
пунктов опорных разрезов основан на
предварительном палеогеографическом анализе
территории, так как законы развития
природы для различных территорий существенно
различны: для Северо-Востока Сибири
они имеют свои особенности по сравнению
с любыми другими территориями.
Проблема разреза Иссык-Кульской котловины.
В местном своеобразии законов
развития предстоит убедиться на примере
другого опорного разреза. Возьмем разрез
новейших отложений Иссык-Кульской котловины
Тянь-Шаня.
Не требуют описания различия современной
природы Северо-Востока Сибири и
Тянь-Шаня. Различия общеизвестны. Но в
чем заключаются сходства или различия
исторических судеб обеих территорий?
И почему мы переходим теперь именно
к Тянь-Шаню, имея возможность выбора
между другими, изученными сопряженным
методом, опорными разрезами?
Исходные соображения были следующие.
Во-первых, Тянь-Шань — высокогорная
страна, а внутри нее расположено озеро
Иссык-Куль. Мы считаем вместе с боль-
В числе великих предприятий,
которые выступят на сцену в течение
1873 года, бесспорно занимают
первое место: 1. Прорытие
Коринфского перешейка... чтобы
создать водяной путь через перешеек,
отделяющий Лепантский
залив от Афинского... 2. Туннель
под каналом Ламанш и устройство
прямого железнодорожного
сообщения между Францией и
Англией. Протяжение этого туннеля
определяется в 35 400 метров.
На устройство этого гигантского
туннеля потребуется по
меньшей мере десять лет. 3. Туннель
сквозь гору Сен-Готард,
имеющий соединить Рейн с Адриатическим
морем. Протяжение
этого туннеля будет 14 900 метров...
Исполнение этого колоссального
предприятия потребует
16 лет. 4. Прорытие перешейков
Ютландии и Панамы, исполнение
которого, однако, по неизвестным
причинам отложено на неопределенное
время
«Всемирный путешественник»,
№ 5, 1873 г
127

шинством других исследователей, что плейстоцен
был периодом в тектоническом отношении
весьма неспокойным. В плейстоцене
горные хребты значительно, даже на
километры, поднялись. Между тем поднятие
на 100 м вызывает охлаждение поверхности
на 0,6°. Поднятие Тянь-Шаня в плейстоцене
даже на вполне правдоподобную
высоту в 1 км вызвало бы охлаждение поверхности
хребтов на 6,0°. Интересно, что
поверхность Северо-Востока Сибири охладилась
к настоящему времени по сравнению
с температурой потепления межледниковой
эпохи, тоже на 6,0’| Это совпадение
цифр наводит на мысль, что поднятие гор
их повышался (о причине мы скажем ниже).
Впервые этот процесс был обнаружен
в сухих или слабо обводненных котловинах
Запада США, в так называемом Большом
Бассейне, слегка пониженном районе, находящемся
между Скалистыми и Каскадными
горами. Около ста лет назад были изданы
монографии о двух больших древних озерах
(Бонневиль и Лахонтан), от которых теперь
остались лишь отдельные бессточные озера.
В последние годы радиоуглеродный метод
абсолютной геохронологии окончательно
доказал, что обводнение котловины происходило
в ледниковые эпохи, а усыхание —
в межледниковые эпохи.
может совершенно стереть или исказить те
изменения в природе, которые на равнине
происходили под воздействием иных, не
местных, а планетарных изменений климата
Таковы особые законы вертикальной зональности.
Итак, вот одна из причин, по которой
выбор наш остановился на Тянь-Шане.
Вторая причина заключается в особенностях
горизонтальной зональности (точнее
говоря, горизонтальной поясности). Вопрос
заключается в следующем. Субтропический
и тропический пояса — искони, главным образом,
засушливые. В тропическом поясе
Северного полушария расположена, например,
пустыня Сахара. В этих засушливых
поясах озера, где они есть, бессточные. Во
время похолоданий и ледниковых эпох
плейстоцена многие бессточные озера так
и оставались бессточными, и лишь некоторые
озера получили сток. Но водная масса
бессточных озер увеличивалась, а уровень
128
Так как Большой Бассейн был отделен от
ледникового покрова Северной Америки
Скалистыми горами, невозможно предположить,
что котловины наполнялись водами,
непосредственно стекавшими от ледника.
Предложено было другое объяснение.
В ледниковые эпохи поверхность Земли
всюду охлаждалась. Поэтому испарение
влаги с поверхности озер уменьшалось.
Географические пояса в Северном полушарии
перемещались к югу. Более влажный
умеренный пояс проходил примерно там,
где теперь проходит субтропический пояс.
Постепенно факты, добытые в других районах
обоих полушарий Земли, подтвердили
эту палеогеографическую концепцию, разработанную
американскими учеными (хороший
пример того, как палеогеографические
представления в качестве «базы» предваряют
последующие, в том числе и стратиграфические
исследования).

Автор этой статьи совместно с двумя
другими исследователями применил эту
палеографическую концепцию к Каспийскому
морю, «волны» затоплений (трансгрессии)
которого давно известны. Последняя,
верхнехвалынская трансгрессия, несомненно,
синхронна концу последнего — валдайского
оледенения европейского Северо-Запада.
Бассейн Каспийского моря был в то
время гораздо больше обводнен, чем теперь.
Зеркало вод Каспия простиралось на
900 тыс. км2 против современных менее
400 тыс. км2. На вопрос «почему?» можно
ответить соображениями, изложенными выше,
в целом вполне удовлетворительными.
Температура поверхности вод Каспия была
в то время ниже современной температуры
на 5,0°; влажный климат более северных
районов пришел в район Каспия, который
стал испарять меньше влаги и больше получать
ее в виде атмосферных осадков и стока
рек. Но специальные исследования были
еще впереди.
Итак, наш выбор остановился на большом
бессточном озере Иссык-Куль в Тянь-
Шане. Поскольку озеро окружено высокими
горами и его высота 1600 м — тоже
немалая, представлялось возможным решение
сразу двух описанных задач. Во-первых,
была надежда получить концепцию
развития вертикальной географической зональности;
во-вторых, предполагалось на
основании оригинальных исследований в
«сердце Азии» проверить теорию смещения
горизонтальных географических зон. Исследования,
главным образом стратиграфиче-
Котловина озера Иссык-Куль. На
переднем плане часть изученного
разреза у подножия Терскей-Алатау.
Фото 3. В. Алешинской
Результаты изучения разреза
котловины озера Иссык-Куль
сопряженным методом. Приведены
только некоторые из полученных
кривых. Условные обозначения:
1 — галька; 2 — гравий; 3 — песок;
4 — суглинок; 5 — глина; 6 —
конгломерат; 7 — песчаник; 8 —
алеврит (цементированный суглинок):
9 - известняк
ского характера, производились сопряженным
методом под руководством 3. В. Алешинской.
Некоторые их результаты можно
увидеть на соответствующем графике.
В эпохи увлажнения выветривание минералов
происходило особенно интенсивно (сохранялись,
главным образом, устойчивые
минералы), берега озера заметно покрывались
лесом (в частности, из вяза), уровень
озера повышался, так как климат увлажнялся,
ледники в горах Тянь-Шаня в это
же время увеличивались в размерах, температура
понижалась.
Тем самым подтвердилась теория увлажнения
засушливых областей, изложенная
выше. Колебания уровня межгорного озера
Иссык-Куль происходили в той же климатической
обстановке, что и колебания уровня
Каспийского озера-моря и озер Большого
Бассейна в Северной Америке. Но неуловимым
осталось влияние вертикальной гео-
129

графической зональности: история горного
озера протекала так, как будто оно расположено
на равнине. Невозможно определить
в настоящее время, чем вызван наш
«просчет». Может быть, вздымание гор
Тянь-Шаня совпало с погружением Иссык-
Кульской котловины и оба процесса компенсировали
друг друга?
Проблема сравнения двух разрезов. Но
перейдем к еще более общей проблеме
и вспомним, что в начале статьи названы
три главные закономерности развития природы
в плейстоцене. Из них две первые были
разобраны на примере опорного разреза
Мамонтова Гора:
1) природа развивалась направленно;
2) природа изменялась ритмически.
Но была выдвинута еще третья закономерность,
до сих пор в статье никак еще не
доказанная:
3) природа изменялась асинхронно (метахронно)
в различных районах Земли.
Теперь мы располагаем необходимыми
доказательствами и третьего тезиса, опираясь
на данные двух различных районов:
Северо-Востока Сибири и Тянь-Шаня.
130
И на Северо-Востоке Сибири и в Тянь-
Шане похолодание климата происходило в
последнюю ледниковую эпоху синхронно.
Но увлажнение климата шло асинхронно
(метахронно). В то время как на севере Сибири
похолодание климата сопровождалось
понижением влажности, в Тянь-Шане оно
сопровождалось повышением влажности, соответственно
сказавшемся и на остальных
компонентах природы.
Мир в эпоху наибольшего
похолодания зевной поверхности
Попытаемся обозреть всю поверхность
Земли в одну из наиболее характерных эпох
плейстоцена — в последнюю ледниковую
эпоху. Эта эпоха, начавшаяся около 70 тыс.
лет назад и закончившаяся около 10 тыс.
лет назад, по времени близка современности,
что для наших географических задач
очень важно. Последняя ледниковая эпоха,
по мнению многих исследователей, была самой
холодной эпохой плейстоцена, хотя и
весь плейстоцен отличался довольно суровым
климатом. Особенно холодно на Земле

Палеогеография в эпоху
максимального похолодания Земли
в плейстоцене: 1 — затопленное дно
океана; 2 — современный экватор;
3 — экватор в эпоху наибольшего
похолодания; 4 — тропикоэкваториальное
пространство (ТЭП),
северное внетропическое
пространство (СВП), южное
внетропическое пространство (ЮВП);
5 — современные границы ТЭП;
6 — границы ТЭП в эпоху
наибольшего похолодания; 7 —
смещение границ; 8 — древние
растаявшие ледниковые щиты;
9 — древние сохранившиеся
ледниковые щиты; 10 — величина
потепления после максимального
похолодания, 0°С; И — области
разрушения древних географических
поясов после максимума похолодания;
12 — граница пространства суши,
соединявшей Евразию с Северной
Америкой и Австралией.
Основные закономерности, показанные
на карте, состоят в том, что
за последние 20— 17 тыс. лет, когда
происходило потепление земной
поверхности, жаркое ТЭП
расширялось за счет СВП и ЮВП,
а экватор переместился к северу
Динамика температуры льда
в различные периоды его образования,
По соотношению содержания
О”
изотопов кислорода и водорода
Д (дейтерий) (ось абсцисс)
Н
в образцах льда, взятого с разных
глубин, судят о его температуре
в прошлом, во время образования.
Изменения содержания изотопов
водорода и кислорода с глубиной
и возрастом льда показаны
соответственно левой и правой
кривыми. Холоднее всего лед был
17 тыс. лет назад — на 7— 8°С
холоднее, чем теперь. Это — время
наибольшего похолодания всей земной
поверхности
2000
5000
0000
5000
20000 со
30 000
°ff
≪вос
К о р е н н
40 000
50 000
75000
8®
ООО
Off®
П 0
-40 -35 -30
Изотопы кислорода
50 г-
100 -
200 -
300 -
400 -
500 -
600 -
700 -
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500 -
1600 -
1700 -
1800 -
1900 -
2000 -
2100 -
2200
Ж
-350 -300 -250
Изотопы водорода
Соотношение в условных единицах
было около 20 тыс. лет назад, когда на равнинах
при их сравнительно морском климате
и в богатых осадками горах ледники достигли
больших размеров. Представление
о природе эпохи наибольшего похолодания
дает палеогеографическая карта Земли (см.
соответствующий рис.). На этой карте изображены,
конечно, только наиболее крупные
черты изменения поверхности той эпохи.
Во-первых, на карте показано распространение
суши и океана. Уровень океана
был ниже современного. Поэтому образовался
мост суши, соединивший на месте Берингова
пролива Евразию и Северную Америку.
Мост суши почти соединял (был, наверное,
в нем небольшой перерыв) Юго-
Восточную Азию с Австралией через Малайский
архипелаг островов. Таким образом,
материки, теперь в значительной мере
разобщившиеся, тогда все, кроме Антарктиды,
соединились в единый блок суши,
единый, как единым был и остался океан
(Мировой материк — Мировой океан). Соединение
материков сделало возможным обмен
животными и растениями. Человек проник
из Евразии в Америку и в Австралию.
Вторая закономерность, которая видна
на карте, обусловлена климатическими особенностями.
Несколько десятков тысяч лет
назад климат был холоднее современного.
Вся поверхность Земли была холоднее, чем
теперь. Величина потепления, происшедшего
после этого, была в высшей степени неодинаковой.
В то время охлаждение было
очень сильным в высоких широтах Северного
полушария. Особенно холодны были
ледниковые щиты Северной Америки и Европы,
представлявшие собой в климатическом
отношении настоящие Антарктиды со
средней годовой температурой около — 60°
и — 50°, тогда как современная температура
в этих районах — около 0°. К экватору потепление
уменьшалось до нескольких градусов
и сохранялось в пределах небольших
величин в Южном полушарии, включая Антарктиду.
Это различие Арктики и Антарктики удивительно,
но объяснимо различной историей
покровов льда Северного и Южного
полушарий. В Северном полушарии, как это
установлено в Европе и в Северной Америке,
покровы льда были неустойчивы: лед-
131

Нижнехвалынский (пунктирная
линия) и современный Каспий.
В нижнехвалынское время,
синхронное последней (валдайской)
ледниковой эпохе, площадь Каспия
более чем вдвое превосходила его
современную площадь
никовые эпохи неоднократно сменялись
межледниковыми эпохами. Вероятно, и морская
Арктика то покрывалась плавучими
льдами, дававшими отросток и в Северную
Атлантику, то становилась безлёдной. Эти
изменения были огромны. Неоднократно
сменяли друг друга земно-водная поверхность
и ледяная поверхность площадью до
50 млн. км2 (из них на суше — около
30 млн. км2). Лед и снег обладают большой
отражательной способностью по отношению
к солнечной радиации — большим альбедо,
а земно-водная поверхность — малым альбедо.
В ледниковые эпохи поверхность этого
обширного пространства Северного полушария
имела отрицательный радиационный
баланс, испытывала недостаток в солнечном
тепле, в межледниковые эпохи все Северное
полушарие имело положительный
радиационный баланс (получала избыток
солнечной радиации).
Совсем иначе складывалась обстановка
Южного полушария. Исследования последних
лет, в частности, бурение Антарктического
ледникового покрова и попутное палеотемпературное
изучение керна льда,
изучение лав, переслаивающихся с моренами,
показали, что ледниковый покров Антарктиды
не стаивал в течение, во всяком
случае, миллионов лет.
Изменчивость льдов Северного полушария
и стабильность льдов Южного полушария
— вот причины большой изменчивости
природы Северного полушария и большой
стабильности природы Южного полушария.
Советский геофизик и географ М. И. Будыко
считает, что история льдов должна,
при известных обстоятельствах, предрешать
историю природы земной поверхности.
Распространение льдов может достигнуть
критической границы, лежащей в среднем
около 50° с. ш., после чего начнется самонарастание
льдов, пока вся поверхность
Земли не будет закована льдом, а температура
ее поверхности не понизится на несколько
десятков градусов. Земля приблизилась
к этому критическому состоянию во
время эпохи максимального оледенения,
т. е. около ста тысяч лет назад.
Как же изменялись географические пояса
(зоны) между клещами ледниковых покровов
обоих полушарий? Общей схемы мы
уже касались выше. Во времена похолоданий
расширялись прежде всего холодные
области обоих полушарий. Заключенные
между ними географические пояса оказались
сдвинутыми в сторону экватора. В Северном
полушарии ледниковые покровы
были с юга окаймлены холодно-сухими
пространствами лесо-тундро-степи (позже
132

там произошло увлажнение климата). Еще
южнее, где климат теперь сухой (в южной
части умеренного, в субтропическом и тропическом
поясах), наоборот, было влажно.
Это видно на примере палеогеографических
реконструкций, основанных на изучении
опорных разрезов Мамонтова Гора и Иссык-
Кульской котловины (метахронное развитие
природы двух разных районов.
Природа Северного полушария изменчивее
природы Южного полушария, что уже
было сказано выше. Но следует еще обратить
внимание на то, что в эпохи похолодания
на само Южное полушарие влияло похолодание
Северного полушария, гораздо
более значительное, чем похолодание Южного
полушария. Поэтому пограничные с
Северным полушарием пояса Южного полушария
смещались тогда не к экватору, а от
экватора. В течение наступавшего затем
потепления смещение указанных поясов
происходило, напротив, к экватору, т. е.
к северу (см. на карте направление стрелок).
Отсюда понятна иммиграция в Австралию
и в Новую Зеландию фауны с Севера, отмеченная
еще великими естествоиспытателями
XIX века Ч. Дарвином и А. Уоллесом.
Взгляд в будущее природы
Палеогеографический анализ уже представляет
собой взгляд вперед, от древней к
современной природе. Географам, изучающим
современную природу Земли, совершенно
необходимо знать о том, как же она
произошла. Практически очень полезно
изучать отложения как документы, проливающие
свет на историю современной природы,
на ее новейшие изменения. Об этом
написано на предыдущих страницах. Гораздо
меньше уяснили себе ученые и практики,
что заглянуть в будущее природы можно,
лишь владея тем историческим разбегом
мысли, ключ к которому дает нам в руки
палеогеография. Изучение развития природы
в прошлом — путь прогнозирования ее
состояния в будущем. А этим человечество
весьма озабочено, так как природа, развиваясь
по своим собственным законам, все
более и более подвергается не всегда благоприятному
воздействию людей.
Итак, вот главнейшая и острейшая практическая
задача палеогеографии: прогноз
развития природы.
Приведу один весьма сложный пример,
показывающий возможность такого про¬
гноза. Крупнейший наш географ Л. С. Берг
обратил внимание на связь между состоянием
Арктики и состоянием Каспийского моря:
когда Арктический бассейн заполнялся
тяжелыми льдами, уровень Каспия повышался.
Например, в первой половине
XVIII столетия (1733— 1743 гг.) описью северных
берегов Сибири занималась Великая
Северная экспедиция. Она обнаружила
весьма тяжелую ледовую обстановку в Арктике.
В это же время уровень Каспийского
моря был очень высок.
Используя факт «сопряжения» между
Арктикой и Каспием, установленный для
XVIII века, сделаем экскурс в плейстоцен,
в сороковые годы XX столетия и, наконец,
заглянем в будущее.
В плейстоцене, 20 тыс. лет назад {валдайская
ледниковая эпоха), — очень высокий
уровень Каспия. В сороковых годах
XVIII столетия, как уже сказано, — тяжелые
льды Арктического бассейна, высокий
уровень Каспия. В сороковых годах нашего
столетия — мало ледовитай Арктика, очень
низкий уровень Каспия.
Итак, одна и та же связь ледовитости Севера
с уровнем Каспия трехкратно подтверждена
— закономерность очень интересная
и для народного хозяйства.
Теперь обратимся к будущему — к прогнозу.
В настоящее время научная мысль
занята проблемой искусственного согревания
Арктики, что, по-видимому, технически
возможно. Слов нет, во многих отношениях
потепление Арктики окажется благом для
человечества. Но вспомним об изложенном
в статье палеогеографическом анализе, и на
его основании (а это необходимо) попытаемся
получше заглянуть в будущее.
Потепление Арктики вызовет тенденцию
к остепнению лесов и к опустыниванию степей.
Тундры увлажнятся, заболотятся. Многолетняя
мерзлота станет деградировать,
что вызовет усиление просадок грунта.
Уровень Каспия, о котором была речь,
опустится. Что касается других замкнутых
водоемов (скажем, Аральское море, Иссык-
Куль и пр.), то их история может быть
очень различной. И вообще на территории
страны произойдет много местных разнонаправленных
изменений.
Прогноз на основе палеогеографического
анализа представляется очень сложным, и
для его уточнения требуются новые обстоятельные
исследования географического прошлого
нашей страны и всей Земли.

Дмитрий Васильевич
Наливкин
(р. 1889) — геолог и палеонтолог,
академик, лауреат Ленинской
и Государственной премий.
В 1915 окончил Горный институт
в Петрограде, с 1920 — профессор
этого института. С 1917 по 1949
работал в Геологическом комитете.
В 1933 избран членом-
корреспондентом АН СССР,
а в 1946 — академиком.
С 1946 по 1951 Д. В. Наливкин —
председатель президиума
Туркменского филиала АН СССР.
В 1949 удостоен Академией наук
СССР золотой медали имени
А. Ц. Карпинского. В 1951 ему
присваивается звание почетного
члена Академии наук Туркменской
ССР.
Основные работы Д. В. Наливкина
посвящены стратиграфии и
палеогеографии палеозоя Урала,
Средней Азии и Русской
платформы. Он впервые разработал
и начал читать оригинальный курс
о фациях. За двухтомную
монографию «Учение о фациях»
ему присуждена Ленинская премия.
В последние годы Д. В. Наливкин
занимается также изучением
катастрофических атмосферных
процессов — ветров, ураганов
и бурь.

Дмитрий
Васильевич
Наливнин
ВЕТРЫ
И ЛЮДИ
Каждый знает, что ветер — это движение
воздуха. И тем не менее такое определение
не точно. Ветер — это движение воздуха,
содержащего воду и пыль, жидкие и твердые
частицы.
Может показаться, что различие между
этими определениями небольшое. Для обычных
слабых ветров, до 3— 5 м/сек, так оно
и есть, но чем ветер становится сильнее,
тем различие делается больше. Сильный
ветер, 5 — 10 м/сек, уже поднимает значительное
количество пыли. Наконец, буря,
обладающая скоростью 20— 30 м/сек, проходя
над засушливыми областями, пустынными
или распаханными, настолько наполняется
пылью, что видимость резко ослабевает,
а при самых сильных порывах становится
темно, как ночью.
Пыли в ветре так много, что когда пыльная
буря надвигается, вы видите быстро
приближающуюся к вам вертикальную, громадную,
черную или желтоватую, непроницаемую
стену, высоко уходящую в небо.
Все животные и люди стараются укрыться
куда только можно, а в открытом месте ложатся
на землю. Но вот пыльное облако
уже над вами, солнце мутнеет все больше
и больше, и, наконец, совсем скрывается.
Воздух наполняется раскаленными пылью и
песком, дышать становится трудно. Обычно
буря проходит быстро, и все кончается благополучно,
но иногда буря длится непрерывно
два-три дня, изредка даже больше, и
тогда животные начинают задыхаться, а
иногда гибнут и люди,, застигнутые вдали
от убежищ.
В Малой Азии в пустынных областях
свирепствуют пыльные бури, носящие название
«самум». Они особенно длительны
и жестоки. Случаи гибели стад с пастухами
отмечались неоднократно, пропадали и целые
караваны. Древний историк Геродот
писал даже об армии персидского царя Камбиза,
целиком погибшей во время самума.
Может быть, это — легенда, но легенда достаточно
вероятная.
Количество пыли и песка в пыльной буре
настолько велико, что возникает вопрос:
нельзя ли определить его точнее? Подсчитать
количество пыли и песка, находившегося
в воздухе во время бури, можно, и даже
довольно точно. В 1960 г. весной
в Предкавказье и на юге Украины прошла
сильная черная буря. Она длилась три-четыре
дня, охватила большую площадь
и была так наполнена пылинками и песчинками
чернозема, что воздух действительно
стал черным. Она принесла громадные
убытки сельскому хозяйству и ее проявления
были точно зарегистрированы. Опытный
геолог-геоморфолог М. М. Жуков собрал
все эти данные, нанес их на детальные
карты и по картам, зная величину унесенного
слоя почвы, подсчитал его объем для
всей пострадавшей площади. Получившиеся
цифры, как и следовало ожидать, поражают.
Объем твердых частиц, находившихся
в ветре, достигал 25 куб. км. Это целый
горный хребет, вес которого составил бы
50 млрд. т. Для того чтобы его перевезти,
наша Октябрьская железная дорога, между
Москвой и Ленинградом, должна была бы
работать непрерывно сто лет. Пыльная буря
перенесла его за три дня.
Воды в ветре не меньше, чем пыли, а во
многих случаях и больше. Обычно вода в
ветре находится в дисперсном состоянии,
и мы ее не видим. Организм же через кожу
ощущает ее очень хорошо. Как часто мы
говорим: «Какой приятный влажный, теплый
ветерок» или, наоборот, «Опять этот
жгучий, все иссушающий ветер».
Количество воды, переносимое сильными
ветрами, бурями, штормами и ураганами,
135

очень велико. Но так же, как пыльные бури
бывают только там, где есть пыль, так и
бури, насыщенные водой, могут быть только
там, где много воды. Особенно часты они
над морем и большими озерами, распространяясь
на их береговую зону.
Содержание морской воды в обычных
ветрах ощущается в том, что кожа на лице
и руках становится солоноватой. Во время
же бурь, как их называют на море, — штормов,
и особенно во время атлантических
ураганов и тихоокеанских тайфунов, вода
переносится не только в дисперсном состоянии,
но и в виде капель, а в некоторых случаях
в виде горизонтальных потоков.
«Глаз бури» тропического циклона
в стадии урагана (черное пятно
в центре облачного образования).
Снимок сделан с помощью
инфракрасной аппаратуры
метеорологического ИСЗ «Мётеор-2»
с высоты 650 км 20 февраля 1970 г.
в Индийском океане. Диаметр глаза
бури обычно равен 20— 30 км, здесь
ой достиг 80 км
58’в-
53^
Специальные наблюдения над морем с самолетов,
проникавших в центральную часть
урагана, особенно в его стены, где скорость
ветра наибольшая, показали, что иногда поверхность
воды с гигантскими волнами становится
невидимой. Между ней и самолетом
возникает водяная пелена, все скрывающая
и несущаяся со страшной скоростью.
Насыщение водой достигает такой
степени, что воздух теряет прозрачность.
Когда ураган или шторм переходят с моря
на сушу, содержание воды в воздухе
быстро сокращается, но тем не менее морская
вода попадает с ветром в глубь континента
на десятки, а в равнинных областях
иногда и на сотни километров.
После известного урагана 1938 г. на атлантическом
побережье США в штате Вермонт
капли морской воды на стеклах домов
были найдены в городе Монпелье, на расстоянии
220 км от берега моря.
Между островом Тайванем и континентом
находится группа небольших островов —
Пенхуледао. Это остатки старых рифов,
низкие и плоские, с плодородной почвой,
населенные десятками тысяч китайцев.
Теплый влажный тропический климат необыкновенно
благоприятствует сельскому
хозяйству. Но острова оказались на пути
многих тайфунов, идущих с океана на материк,
и каждый тайфун буквально промывает
соленой морской водой всю поверхность
островов, все культурные площади.
Морской воды в ветре так много, что посевы
гибнут.
Китайские крестьяне решили бороться
с тайфунами специальными защитными заборами
вроде наших лесозащитных насаждений.
Камня на островах сколько угодно,
и вот из него сооружаются довольно высокие
заборы — высотой 2— 2,5 м, идущие
поперек движения тайфунов. Только за ними
посевы спасаются от ветра, насыщенного
соленой водой.
От ураганных ветров, несущих морскую
воду, страдают также побережья Филиппинских
островов, Китайской Народной Республики
и особенно Японии с ее многочисленными
островами. Тайфуны наносят вред
не только посевам, но садам и лесам.
136

Огромная насыщенность водой ураганов
и тайфунов лучше всего подтверждается
тем, что их сопровождают рекордные дожди.
Осадки, как известно, определяются
дождемерами, показывающими в сантиметрах
толщину слоя воды, выпадающего во
время дождя. Метеорологических станций
сейчас много, и получаемые данные достаточно
точны.
Самый сильный дождь шел в 1952 г. на
о. Реюньон, в Индийском океане, во время
урагана. За один день выпало 185 см. Невероятные
размеры этой цифры станут более
ясными, если ее сравнить с количеством
осадков в таких дождливых городах, как
Ленинград и Лондон. В Ленинграде за год
выпадает 57 см, в Лондоне — 62 см. Дождь
на о. Реюньон за день дал столько воды,
сколько в Ленинграде выпадает за три года.
Дождь на о. Реюньон не является исключением.
В 1911 г. на Филиппинских островах
за одни сутки выпало 116,8 см, а в
1923 г. в Японии — 101,1 см. Поразительные
цифры дают более длительные дожди,
непрерывно идущие несколько суток.
В 1952 г. на том же острове Реюньон за
8 дней количество осадков достигло 406 см;
в 1963 г. на о. Тайвань за два дня — 160 см.
Интересен вес этих необыкновенных
дождей. Его легко определить, зная площадь,
на которой шел дождь. На о. Тайвань
дождь, шедший два дня непрерывно, дал
160 см осадков. Площадь острова около
30 000 кв. км; если оценить среднюю толщину
слоя выпавшей воды в 150 см, мы
получим объем воды в 45 куб. км и вес
в 45 млрд. т. Эти цифры одного порядка
с цифрами, которые были приведены выше
для пыльной бури.
Все это дает нам право говорить, что
ураган — это не только сложная система
сильных ветров, спирально вращающихся,
вихревых по своей природе; одновременно
ураган — довольно большой водоем. Этот
водоем, по размерам не уступающий большому
озеру, несется в воздухе со скоростью
курьерского поезда.
Ураганы характерны для тропических
районов. Ветры в средних широтах слабее,
чем в тропиках, дожди не так обильны, и
все же водоемы, плывущие над нами, имеют
достаточно большие размеры. Но если
в наземных водоемах вода находится в жидком
состоянии, то в воздушных — в тонкодисперсном.
Частицы воды настолько малы,
что свободно плавают в воздухе совершенно
так же, как плавают тончайшие частицы
пыли. По мере увеличения водных частиц
сначала возникает прозрачное облако, за¬
тем оно белеет и становится резко ограниченным
и плотным. Дальнейшее увеличение
количества частиц воды делает его темным
и, наконец, свинцово-черным, грозовым,
как его называют, кучево-дождевым. Частицы
воды притягиваются друг к другу и
к пылинкам, которые становятся центрами,
ядрами конденсации. В результате возникают
капли, и вода переходит в промежуточное
состояние — капельно-жидкое. В неподвижном
или медленно движущемся воздухе
капли быстро падают вниз в виде дождя.
Когда ветер достигает большой скорости,
капли воды поддерживаются в облаке
дольше и количество их увеличивается.
Благодаря этому и возникают те необыкновенные
ливни, о которых мы уже говорили.
Каким образом мельчайшие частицы воды
концентрируются в атмосфере в таких
громадных количествах, пока не вполне ясно.
Несомненно только, что ветер принимает
в этой концентрации активное участие.
По-видимому, особенно важны вихревые,
спирально вращающиеся ветры, образующиеся
в циклонах, ураганах, тайфунах и в
большинстве бурь.
Ветры необыкновенно разнообразны. Может
быть, это и послужило причиной того,
что у метеорологов нет их полной классификации.
До сих пор они пользуются шкалой,
предложенной английским адмиралом
Бофортом еще в 1806 г. в годы наполеоновских
войн. Эта шкала хороша для ветров
небольшой силы. Наиболее же сильные
ветры все помещены в один последний двенадцатый
балл: «Разрушительные ветры со
скоростью более 35 м/сек». Мы знаем сейчас,
что эти ветры обладают скоростями от
35 м/сек до 1200 м/сек и выше.
ГЕРМАНИЯ. Доктор Пинкус сообщает
о сделанном им во время
холерной эпидемии в Кенигсберге
наблюдении, что в те
дни, когда эпидемия ослабевала
и когда она почти внезапно
исчезла, в воздухе замечалось
значительное содержание озона.
Он указывает также, что иногда
все произведенные в известный
день оспопрививания оказывались
недействительными, и
полагает, что это явление находится
в зависимости от содержания
озона в воздухе.
«Deutsche Vierteljahrsshriftt
f. offentl. Gesundheitspflege»,
t. 5, № 3. 1873 r.
РОССИЯ. Если пиявка рано утром
лежит неподвижно на дне
сосуда, свернувшись подоб^
улитке, то следует ожидать, как
летом, так и зимой, ясной и тихой
погоды. Перед дождем или
снегом пиявка подымается из воды
на верх сосуда к самому горлышку
его, где и остается до тех
пор, пока не прояснится погода.
Перед сильным ветром животное
быстро уходит в глубину воды и
не выплывает оттуда, пока действительно
не начнется ветер; за
несколько дней до наступления
бури со штормом и дождем пиявка
держится постоянно вне воды,
выказывая крайнее беспокойство
и беспрерывно бросаясь
в разные стороны, как будто бы
ее мучили конвульсии.
«Технический сборник», № 16,
1873 г.
137

Если слабые ветры для нас обычны
и действие их на человека общеизвестно, то
катастрофические ветры сравнительно редки,
и природа их недостаточно познана.
Изучение сильных ветров нередко представляет
трудную и опасную для жизни работу.
Влияние катастрофических ветров на жизнь
людей огромно и часто значительно превышает
роль обычных ветров. Именно поэтому
основными объектами внимания в данной
статье будут системы наиболее сильных
ветров: ураганы, бури и малые вихревые
движения, включающие в себя смерчи. Следует
отметить, что за последние десятилетия
необыкновенно выросло количество исследований,
посвященных катастрофическим
ветрам, хотя их все еще недостаточно.
Тропические циклоны в пределах Атлантического
океана носят имя ураган; в западной
части Тихого океана — тайфун. Это гигантская
система, состоящая из облаков и
Схема строения урагана
Атлантический пояс ураганов,
включающий в себя ураганы,
обрушивающиеся на Антильские
острова и США, а затем проходящие
над северной частью Атлантического
океана
ветров самого различного направления и силы.
По своему строению и форме она напоминает
громадные морские водовороты, но
только перевернутые — поставленные узкой
частью вверх и широкой вниз. Воронка
урагана очень широка — до 600— 800 км
в диаметре. В ее средней части располагается
узкая (до 15— 30 км диаметром) цилиндрическая
полость. Здесь почти нет ветра
и облаков. Над морем, покрытым высокими
пирамидальными волнами, виднеется
небо в виде синего глаза. Недаром моряки
называют внутреннюю полость «глаз бури».
Глаз бури окружают мощные, в 200—
250 км поперечником, стены урагана.
В этих стенах вращение облаков наиболее
быстрое и ветры необыкновенно сильны.
Именно здесь чаще всего гибнут корабли,
попавшие в ураган. Чем ближе к внешней
части стен, тем ветры слабее, а по самой
окраине урагана они почти отсутствуют.
138

Вся эта сложная система облаков и ветров
движется как единое целое в определенном
направлении.
В Северном полушарии ураган идет над
Атлантическим океаном обычно сначала с
востока на запад. При этом скорость его
вращения увеличивается, он уплотняется
и в центре возникает «глаз бури». Обрушившись
на Антильские острова, ураган
резко загибает к северу, достигая наибольшей
силы. У берегов Северной Америки он
заворачивает к северо-востоку. Постепенно
ослабевая, ураган распадается или преобразуется
во внетропический циклон, который
иногда достигает берегов Европы.
Местные метеорологические условия
влияют на направление ураганов, заставляя
их временно отклоняться в ту или другую
сторону и даже делать петли. Это отклонения
второстепенного значения, и основная
схема более или менее сохраняется.
Скорость движения всего урагана невелика,
в среднем 50— 60 км/час; нередко
она меньше, и ураганы некоторое время
стоят почти на месте, но были случаи, когда
они мчались со скоростью 100 — 150 км/час.
Скорости ветра внутри урагана значительно
больше. В среднем они достигают
150— 200 км/час. В тайфуне «Ида» 1958 г.
была замерена скорость 450 км/час, а в
сильнейшем урагане 1935 г., прошедшем
над Флоридой, — 400— 500 км/час.
Основной особенностью урагана является
спиральное направление ветров, расходящихся
из его центральной части к периферии.
Это хорошо видно на снимках с самолетов-разведчиков,
спутников и космических
кораблей. Не менее отчетливо наблюдается
оно при помощи радиолокатора.
Благодаря большой скорости ветры в ураганах,
как уже сказано, несут над морем
большое количество воды, а над землей —
139

пыли, песка и даже мелких обломков. Это
еще более усиливает причиняемые ими разрушения.
Более пяти тысяч лет суда и суденышки
всех стран и народов мира бороздят поверхность
морей и океанов, испытывая на себе
ужасающую силу ураганов. Каждый год
гибли многие десятки и сотни судов самого
различного типа и размера, начиная с небольших
гребных и парусных судов. Затем
эти суда сменились громадными парусными
фрегатами, клипперами, бригами с экипажами
в несколько сот человек. В XX веке
появились гигантские пароходы, на которых
плавали тысячи людей, но все равно
и они порой не выдерживали страшного
давления вращающегося воздуха и разрушительных
волн невероятных размеров
и форм.
Сейчас размеры судов громадны; скорость
их такая, что позволяет уходить от
страшнейших ураганов в сторону, но за недостаточное
внимание к ветрам и сейчас
жестоко расплачиваются.
В конце последней мировой войны у берегов
Японии сконцентрировался большой
американский флот. Командующего флотом
предупредили, что надвигается тайфун, но
адмирал отнесся с пренебрежением к этим
предостережениям. Расплата была суровой:
два миноносца и несколько более мелких
судов пошли ко дну со всеми своими экипажами.
Большие суда уцелели, но получили
повреждения. Весь флот был разбросан по
океану, и операция сорвалась.
После катастрофы с флотом Пентагон поставил
вопрос о борьбе с ураганами путем
применения атомных бомб. Помимо того,
что эта идея, конечно, была абсурдна с точки
зрения загрязнения атмосферы Земли,
энергия ураганов оказалась несоизмеримой
с атомными бомбами. Энергия самого ма-
АН Г ЛИЯ. Между большим количеством
всевозможных технических
усовершенствований и изобретений
последнего времени, отчеты
о которых появляются в
английских специальных журналах,
обращает на себя особенное
внимание висячая, подвижная
каюта Бессемера, остающаяся
всегда в одном вертикальном
положении, несмотря на качку
судна. Очень вероятно, что этому
новому изобретению г-на Бессемера,
известного своими улучшениями
в производстве стали,
предстоит блестящая будущность
«Знание», № 1, 1873 г
ленького урагана не меньше энергии
2000 водородных бомб, а энергия больших
ураганов во многие десятки, а может быть,
и сотни раз больше. Для борьбы с ураганами
нужно искать, несомненно, другие
пути.
Пока нужно совершенствовать методы
поиска ураганов еще в начальных стадиях
их развития, когда они находятся над
океаном, вдали от суши. После обнаружения
урагана устанавливаются его размеры
и сила и определяется направление пути.
Для этого существуют эскадрильи специальных
особо прочных самолетов.
Полученные данные немедленно сообщаются
в метеорологические службы, которые
принимают все меры для предупреждения
населения о приближающейся опасности.
Эти предупреждения спасли жизнь многим
тысячам, а возможно, и десяткам тысяч
людей и значительно уменьшили разрушения.
Жизнь и работа одной из баз самолетов-
разведчиков ураганов и полет одного из
них в «глаз бури» приближающегося тайфуна
интересно, а местами даже увлекательно
описаны в книге французского журналиста
Пьера Молена «Охотники за тайфунами»,
перевод которой был выпущен
у нас в 1967 г.
На территорию Советского Союза ураганы
почти не проникают, только тайфуны изредка
заходят в район Владивостока, Сахалина
и несколько чаще на Курильские острова
Здесь разработаны активные меры предупреждения
населения, значительно ослабляющие
опасность.
Страшна разрушительная сила ураганов
на море, но на суше она бывает еще страшнее.
На пути почти всех атлантических ураганов,
как уже говорилось, расположены
Антильские острова. Они плотно заселены и
изобилуют плантациями, садами и пальмовыми
рощами. Когда на них обрушивается
ураган, то целые селения и небольшие города
разрушаются полностью. В воздухе
носятся не только пыль, но и мелкие камни,
обломки строений, куски ветвей, а иногда
довольно крупные предметы. Свидетельством
скорости полета могут служить такие
необыкновенные явления, как пальмы, проткнутые
досками с тупыми концами. Пальмовые
рощи, посевы уничтожаются бесследно.
Человеческие жертвы исчисляются тысячами,
иногда десятками тысяч.
3*а одно прошлое столетие в этом районе
зарегистрировано более 30 сильных ураганов.
Не меньше их было и в нашем веке.
140

Смерч в азиатской степи (старинный
рисунок) Из сравнительно недавних заслуживает
внимания ураган «Флора»* 1963 г. Появившись
у берегов Африки 26 сентября, он пересек
Атлантический океан и 1 октября обрушился
на о. Гобако (Малые Антильские
острова). Здесь скорость ветра в урагане
уже достигала 60 м/сек. За несколько часов
остров превратился в груду развалин. Двигаясь
дальше на северо-запад со скоростью
20 км/час, 3 октября ураган уже бушевал
над о. Гаити. Ветер, наполненный водой,
пылью и песком, опрокидывал тяжелые грузовики,
сдвигал с места большие здания,
сносил с лица земли целые селения. Его
скорость была 70 м/сек. Дожди достигали
необыкновенной силы, начались наводнения,
равнинные части острова оказались затопленными.
Всего погибло 5000 человек и
100 000 остались без крова.
4 октября утром ураган «Флора» достиг
Кубы. Двигаясь крайне медленно (2 км/час),
он начал колесить над островом, выделывая
сложные петли. Это продолжалось 4 дня и
только 8 октября ураган покинул остров.
Разрушения были огромны.
* Сейчас все ураганы получают женские имена:
Мария, Анна, Дези, Обри, Газель, Флора и т. п.
141

Ураганы и тайфуны сопровождаются одним
из своеобразнейших и в то же время
катастрофических явлений — так называемой
ураганной волной. Перед ураганом возникает
громадная полукруглая волна длиной
не меньше нескольких сот километров,
соответственно ширине урагана. В открытом
океане эта волна незаметна, но когда
ураган приближается к берегу и вступает на
мелководье, эта волна сужается, повышается
и на ее перегибе появляются волны второго
порядка, увенчанные белыми пенисты-
Очень возможно, что наводнения, связанные
с ураганами и ураганными волнами,
явились основой легенды о всемирном
потопе. В Библии наряду с явными небылицами
есть элементы фольклора, в которых
содержатся далекие отзвуки действительно
бывших явлений, разумеется, сильно
преображенные фантазией. Легенда о потопе
создана в Малой Азии, в странах,
теснейшим образом связанных с Индийским
океаном, Красным морем и Персидским заливом.
А эти морские бассейны как раз
ми гребнями. Еще немного — и страшная
водяная стена, высотой нередко до 3 — 5 м,
а иногда до 8— 10 м, обрушивается на берег,
разрушая и унося все на своем пути.
С ураганной волной связано наибольшее
количество человеческих жертв. Природа
и причины этого явления еще не вполне
ясны.
Сила ураганной волны настолько велика,
что порой неузнаваемо изменяется характер
местности. Там, где было болото, возникают
песчаные холмы. Нередко после сильных
ураганов приходится переделывать все карты
побережья, настолько изменяется не только
поверхность суши, но и рельеф морского
дна. Особенно большие катастрофы происходили
по берегам Индийского и Тихого океанов,
так как здесь ураганные волны достигают
12 м и даже 20 м и больше.
отличаются необыкновенными наводнениями,
вызываемыми очень сильными ветрами
— ураганами и бурями.
Мы убедились, насколько разрушительны
ураганы. Бури слабее их, но не менее
удивительны и гораздо более разнообразны.
Бури не сопровождаются таким большим
количеством жертв, как ураганы. Разрушения,
вызываемые ими, не так ужасны.
Но народному хозяйству многих стран, в
том числе и Советского Союза, они приносят
больший вред, чем ураганы.
Интересна связь черных пыльных бурь
с развитием земледелия, с переходом от кочевого
к оседлому образу жизни. Во времена
Тараса Бульбы в нашей стране никаких
пыльных бурь не было. На юге Украины и
в Предкавказье простирались безбрежные,
девственные степи с богатейшей раститель-
142

ностью, так живописно описанные Н. В. Гоголем.
На территории Казахстана и Алтайского
края шли такие же безбрежные степи.
При Екатерине Второй их называли «степи
киргиз-кайсацкой орды»; позже просто
«Киргизская степь». Пышного покрова на
Украине и более скудного растительного покрова
в Казахстане было достаточно для
предотвращения пыльных бурь. Ураганные
ветры, проносившиеся над степью, сопровождались
только тонкой дымкой. Пыли не
было, не было и пыльных бурь.
начинает применяться и на юге Украины
и в Предкавказье*.
Помимо черных пыльных бурь культурных
областей, красных и желтых пыльных
бурь пустынь, существуют сотни других
бурь. Все они имеют местное значение, ограниченное
распространение, но не меньшую
разрушительную силу. Мы уже упоминали
самум, свирепствующий в Малой Азии; достигает
большой силы хабуб и хамсин Сахары,
харматан Гвинеи. Все знают сирокко
Италии, мистраль Франции, фен Швейца-
Схема распространения пыльных
бурь: 1 — северная граница; 2 — число
дней с пыльной бурей за год;
3 — районы сильного выдувания
почв; 4 — направление пыльных бурь
Смерч, заснятый в 1966 г. в штате
Канзас (США). Смерч приближается.
Характерны неправильная форма,
напоминающая облако, и
расплывчатые очертания
Культура земледелия добралась до мест,
описанных Гоголем, еще в середине прошлого
века; пышные степи были распаханы,
появились неисчерпаемые запасы пыли,
стали возникать черные пыльные бури, приносящие
огромные убытки.
Степи Казахстана и Алтайского края существовали
дольше, поддерживая скотоводство.
Однако потом целинные земли были
тоже почти полностью распаханы. Через несколько
лет в полеводческой литературе, посвященной
этому району, появились тревожные
сообщения о сильных пыльных бурях,
уничтожающих посевы, уносящих вспаханную
землю.
Борьба с ними стала насущной задачей.
Была разработана специальная почвозащитная
система земледелия для степных районов
Сибири и Казахстана, которая уже
рии, новороссийскую бору. Они тоже превращаются
иногда в бури.
Кроме охарактеризованных выше ветровых
систем, действующих на огромных площадях,
ураганов и бурь, существуют разнообразные
малые вихревые движения воздуха.
Остановимся сейчас на самых маленьких
вихревых системах, располагающихся внутри
большого грозового облака. Наиболее
известные среди них — это смерчи, отвисающие
вниз из облака в виде воронки.
Ранее смерчи считались самостоятельным
явлением, независящим от облака, из которого
они свисают. Сейчас эта точка зрения
оставлена и считается, что смерч неразрыв-
* Подробнее об этом см. в статье А. И. Бараева
«Новая почвозащитная система земледелия» в ежегоднике
«Наука и человечество. 1971 — 1972». —
Ред.
143

Водяной смерч в Адриатическом море.
Мощная воронка всасывающая
в грозовое облако морскую воду
но связан с материнским грозовым облаком,
является его частью и без него не существует.
Неоднократные наблюдения за рождением
смерчей показали, что в начале в основании
большого дождевого облака возникают
неправильные турбулентные движения,
небольшие обрывки более светлых облаков
быстро движутся в различных направлениях.
Но вот скорость движения увеличивается,
отдельные обрывки сливаются в изогнутые
полосы. Эти полосы затем вытягиваются,
приобретают спиральную форму и образуют
плотное облачное кольцо, очень быстро
вращающееся. В этот момент средняя
часть кольца отвисает вниз в виде воронки,
образуя смерч. Иногда эта воронка не достигает
земли и втягивается обратно в материнское
облако, иногда она достигает земли
и движется по ней.
Размеры смерчей невелики — от нескольких
десятков до немногих сотен метров в поперечнике,
реже — до 2— 3 км. Соответственно
невелика ширина того пути, который
они проходят по земле, но в этих пределах
разрушения огромны. На равнинах в центральных
районах Северной Америки прочные,
солидные дома фермеров поднимаются
в воздух, разламываются и уносятся по пути
смерча.
Сила разрушений обусловливается необыкновенной
скоростью ветров, вращающихся
в воронке. Замеры и расчеты показали,
что скорость ветра достигает нескольких
сотен метров в секунду, а иногда становится
звуковой (1200 м/сек) или даже превышает
ее. Центральная часть воронки полая,
стенки же ее наполнены пылью, мелкими
обломками, а иногда и водой, что еще
более усиливает разрушения.
Воздух в воронке смерча движется по
спирали снизу вверх, в облако. Поэтому
смерчи всегда сопровождаются всасыванием
вверх, нередко в облако, самых разнообразных
предметов. Всасывается вода из колодцев,
всасываются небольшие пруды и
болота со всей водой, рыбами и лягушками,
в них находящимися.
В Соединенных Штатах ежегодно проходит
600— 800 смерчей, иногда они являются
национальным бедствием, сопровождаясь
сотнями и тысячами жертв и громадными
убытками. У нас, в европейской части
СССР, они проходят ежегодно, иногда по
нескольку десятков за год, но число жертв
и убытки сравнительно невелики.
Смерчи почти всегда сопровождают своеобразные
вихревые облачные образования
— «башенные облака», возникающие в

одном и том же материнском облаке. Смерчи
висят в чистом воздухе и их всегда видно;
башни поднимаются в самом облаке и
часто незаметны. Присутствие их доказывается
необыкновенными размерами града,
сопровождающего смерчи. Достоверно зарегистрирована
градина 25 см в диаметре,
внутри которой находилась черепаха. Внутри
другой градины был найден небольшой
карп, а внутри третьей — солидный кусок
штукатурки. Обледенелые ветви упоминаются
неоднократно. Нередки градины 10 —
15 см в поперечнике. Особенностью такого
крупного града является то, что он внезапно
начинается и так же внезапно кончается.
Случаи с черепахой, карпом, куском штукатурки
и ветвями поучительны. Попасть в
облако все эти предметы могли при помощи
смерчей, сопровождавших облака, но смерчи
не могли поднять их в зону оледенения,
на высоту нескольких километров. Это было
доступно только вихревым башенным образованиям,
у которых подъемная сила такая
же, как у смерчей.
Кроме вертикальных систем вихрей в грозовых
облаках, несомненно, существуют горизонтальные.
Этой наименее изученной
группе малых вихревых образований в грозовых
облаках можно дать название «облака-баранки»
или баранкообразные вихри.
В 1927 г. под Москвой воронка смерча
надвинулась на небольшое озеро. На глазах
у многих людей озеро вместе с водой, рыбами
и лягушками всосало вверх в облако. На
его месте осталась грязная впадина. Через
некоторое время, на расстоянии нескольких
километров от озера, в окрестностях Серпухова,
пошел дождь с рыбами и лягушками
к большому удовольствию мальчишек. Такой
же случай произошел в 1839 г. и во
Франции.
В 1933 г., в поселке Кавалерово, недалеко
от Владивостока, в 50 км от моря, из
большого грозового облака пошел дождь, и
с дождем начали падать хорошо сохранившиеся
медузы.
В 1940 г. у деревни Мещеры Горьковской
области вместе с дождем падали серебряные
монеты XVI века. Эти монеты были
довольно большие, тонкие и сравнительно
легкие. Где они были подняты в облако
смерчем, осталось неизвестным.
Подобные случаи многочисленны. Многие
из них приведены в моей книге «Ураганы,
бури и смерчи». Сущность их всех одинакова.
Смерч всасывает в материнское облако
группу предметов. Вес и количество их может
быть значительным. В одном случае
вес поднятой воды удалось замерить довольно
точно — он равнялся 500 тыс. т.
Возникает вопрос: что же поддерживает
в облаке такие громадные массы воды с находящимися
в них животными? Ответ может
быть только один. Подняли их вертикальные
вихревые ветры воронки, поддерживали
же горизонтальные вихревые ветры
внутри облака, независимые от воронки.
Почти все предметы падают или в стороне
от пути смерча, или когда он уже распался.
Можно также сказать, что эти вихри находились
в нижней части облака на сравнительно
небольшой высоте. Признаков оледенения
на переносимых предметах не было,
животные оставались живыми.
Следовательно, в кучево-дождевом облаке
есть вихри, свисающие вниз к земле,—
смерчи, есть вихри, поднимающиеся
вверх, — башни и, наконец, должны быть
вихри, находящиеся в горизонтальной плоскости,
по форме напоминающие баранки.
Они и поддерживают в облаке поднятые
предметы и воду. Скорость их вращения
примерно такая же, как у смерчей и башен.
Только при этом условии они могут обладать
достаточной поддерживающей силой.
Однако до сих пор строение баранкообразного
вихря неизвестно.
Встреча самолета с горизонтальным вихрем,
вращающимся со скоростью сотни метров
в секунду и более, представляет серьезную
опасность. Особенно страшна нижняя
часть грозового облака, где такие вихри
развиваются. Не менее опасны и «башенные»
вихри. Грозная сила смерчей давно
известна.
Я думаю, что все изложенное убеждает в
необходимости всесторонне изучать ветер —
одно из наиболее распространенных и многоликих
явлений природы, воздействие которого
постоянно ощущает на себе человек.

Эрин
Окерберг
(Akerberg) (р. 1906) — шведский
ученый-агроном и селекционер,
член Шведской академии сельского
хозяйства и Академии наук
и искусств в Упсале, директор
Шведской семенной ассоциации.
Учился сначала в Алнарпском
институте сельского хозяйства,
животноводства и садоводства,
затем в Лундском университете.
Проводил работу по испытанию
семян и селекции растений
в Стокгольме, Вейбуллсхольме,
Вэстернорланде и Ултуне.
В 1941 защитил докторскую
диссертацию на материале
цитогенетических исследований
кормовых злаков.
В. 1952 занял должность
государственного агронома.
С 1954 — профессор и директор
Национального
сельскохозяйственного
экспериментального института
в Ултуне. С 1956 — директор
Шведской семенной ассоциации
в Свалове.
Профессор Э. Окерберг
опубликовал около 200 работ
по генетике, селекции растений,
растениеводству и общим вопросам
сельского хозяйства. Будучи
в течение нескольких лет
председателем Шведской
ассоциации производителей семян
и Европейской организации
селекционеров растений, проводил
работу по укреплению научных
связей сельскохозяйственных
институтов Европы. Он — член
ряда академий и обществ многих
стран, в том числе Всесоюзной
академии сельскохозяйственных
наук имени В. И. Ленина —
ВАСХНИЛ, СССР (1967),
Финской академии наук (1970),
Французской сельскохозяйственной
академии (1971); ему присуждена
степень почетного доктора
в Познани, Рединге, Цюрихе.

Эрик
Оиерберг
БИОХИМИЯ
В СЕЛЕКЦИИ
РАСТЕНИЙ
В настоящее время безусловно общепризнано,
что селекция растений — важный рычаг
увеличения производства продуктов питания.
Трудно провести прямой учет непосредственного
эффекта от селекционной
работы в этой области, однако один пример
может служить иллюстрацией.
Общее производство пшеницы, наиболее
важной зерновой культуры в мире, составляет
немногим более 300 млн. т. Увеличение
ее производства лишь на 1% даст дополнительно
3 млн. т зерна. Это большая
цифра. Для сравнения упомянем, что ежегодное
потребление пшеницы в Швеции составляет
0,5 млн. т.
В различных частях света уже получены
новые сорта пшеницы, прирост урожайности
которых больше 1 % ■
Здесь можно упомянуть получившие международное
признание сорта пшеницы из
Циммита в Мексике и Безостая из Краснодара
в СССР.
Однако прогресс в селекционной работе
растениеводов заключается не только в увеличении
урожайности. Он означает также
улучшение многих агрономически важных
признаков — таких, как устойчивость к неблагоприятным
условиям внешней среды,
к различным паразитам, устойчивость зерна
к прорастанию, его белковый состав, прочность
соломы и т. д.
Новый, более углубленный подход при
выборе определенных признаков и контролировании
их в процессе селекционной работы
мы видим в тщательных биохимических
исследованиях. Здесь мы опираемся
на исследования, проводимые нами в Шведской
семенной ассоциации, где все больше
внимания уделяется химическому составу
растительной продукции. На протяжении
последних десяти лет прогресс в области
селекции в значительной степени был связан
с биохимическими исследованиями. Они
позволяют устанавливать связь признаков,
определяющих качество, с факторами внешней
среды и генетическими характеристиками,
помогают разрабатывать быстрые и надежные
методы отбора. Использование биохимических
подходов в селекционной работе
может привести к радикальному преобразованию
качественного состава тех продуктов,
которые мы получаем из культивируемых
нами растений.
В настоящей статье мы намереваемся
привести примеры из исследований нескольких
последних лет.
Зерновые культуры
В пятидесятых и шестидесятых годах урожаи
пшеницы и ржи в Швеции понесли
серьезные потери из-за неблагоприятных
погодных условий во время уборки. Зерно
прорастало. Крахмал распадался. Очень
большое количество собранного зерна было
непригодно для выпечки хлеба. Особенно
тяжелыми оказались 1958, 1960, 1962 и
1965 гг. (табл. 1).
Таблица 1. ПРОЦЕНТ ШВЕДСКОЙ ПШЕНИЦЫ И РЖИ,
ПРИГОДНЫХ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ В МУКУ
Годы Пшеница Рожь
1956 49 44
1957 41 54
1958 72 0
1959 100 99
1960 24 4
1961 58 31
1962 34 8
1963 26 6
1964 85 78
1965 17 28
Среднее значение 51 35
147

Как предотвратить подобного рода потери?
Возможно ли это? На протяжении последних
лет растениеводами Шведской семенной
ассоциации были проведены соответствующие
исследования. Известно, что крахмал
расщепляется в результате активации,
в первую очередь, фермента а-амилазы.
Потребовалось тщательное изучение характера
действия амилазы и других ферментов
в различных условиях созревания и прорастания
зерна. В результате исследований,
проведенных Ол вредом, была выявлена
взаимосвязь между процессом созревания,
активацией амилазы и факторами внешней
среды. Был разработан специальный метод
массовой селекции для обнаружения сортов
пшеницы и ржи, устойчивых к прорастанию.
В результате в 1970 г. на рынок был выпущен
новый сорт ржи Отелло, который
обладает гораздо большей устойчивостью
к прорастанию по сравнению с его предшественниками.
Работы по ферментативной активности
семян зерновых культур продолжаются.
Они представляют большой интерес для селекционеров.
Рядом биохимиков была установлена
четкая взаимосвязь между активностью
амилазы и других ферментов и концентрацией
стимулятора роста — гибереллина
(см. схему). Как образуется гибереллин?
Как он влияет на активацию амилазы
у сортов с различной устойчивостью к прорастанию?
Исследования в этом направлении
послужат дальнейшему совершенствованию
селекционной работы.
В настоящий момент в Шведской семенной
ассоциации главное внимание уделено
получению сортов зерновых культур с более
высоким содержанием белка и с улучшенным
белковым составом. Это относится
в первую очередь к ячменю.
Уже разработан быстрый метод, который
можно использовать в широких масштабах
для определения содержания в белке зерна
незаменимой аминокислоты лизина. Как известно,
от лизина в значительной мере зависит
пищевая ценность злаковых культур.
В 1969 г. этот метод был описан Мунком,
Карлсоном и Хагбергом. Он основан на способности
аминокислоты к связыванию определенного
красителя. Чем больше лизина в
одном и том же количестве белка, тем больше
будет связано красителя.
Пользуясь этим методом, мы обследовали
большую коллекцию сортов ячменя и обнаружили
один сорт с достоверно более высоким
содержанием лизина — Хипроли.
Сорт Хипроли богат как белком, так и лизином.
Высокая питательность его белков под-
ЗАРОДЫШ ЭНДОСПЕРМ
Схема прорастания семян зерновых
варианты
Линоленовая
Содержание жирных кислот
в образцах зимнего сорта рапса
Виктор, летнего сорта рапса Регина II.
зимнего сорта сурепицы Дюро, летнего
сорта сурепицы Беле и белой горчицы
сорта Секо. Закрашенные черным
столбики показывают минимальное
процентное содержание, белые плюс
черные — максимальное процентное
содержание в исследованных образцах
148

тверждена нашими опытами по скармливанию
зерна мышам и крысам. Так было обнаружено,
что лабораторные животные, которым
скармливали Хипроли, растут лучше
и имеют более крепкий скелет по сравнению
с мышами и крысами, находящимися на
диете из обыкновенного ячменя. Белок этого
сорта ячменя лучше переваривается; доступность
лизина в нем также улучшена.
Сорт Хипроли происходит из Эфиопии, но
сохраняет свои ценные свойства и в новых
климатических условиях.
При всех достоинствах сорта Хипроли у
него есть и такой серьезный недостаток, как
низка.я урожайность. Поэтому нами проводится
скрещивание Хипроли с высокоурожайным
сортом ячменя Su 64625, имеющим,
к сожалению, низкое содержание незаменимой
аминокислоты (табл. 2).
Таблица 2. СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА И ЛИЗИНА
В ЯЧМЕНЕ СОРТОВ ХИПРОЛИ И So 64625
Сорт Сырой белок,
% ≪п°
Содержание лизина
количеству красителя
на 60 мг белка)
Хипроли 19,6±1,4 66,4±1,2
Su'64625 14,9±0,9 64,1±1,4
При этом производится биохимический
анализ основных аминокислот получаемых
семян. В подобных исследованиях мы видим
большие возможности для улучшения
качества белка многих зерновых культур,
например маиса, в отношении которого также
получены обнадеживающие результаты.
Все это представляет огромный интерес,
поскольку ученые стремятся улучшить снабжение
людей белковыми продуктами питания
(следует помнить, что зерновые культуры
обеспечивают более чем 50% всей потребности
людей в белке) и увеличить производство
ценных белковых кормов для
сельскохозяйственных животных.
Масличные растения
С 1940-х гг. в Швеции в довольно широком
масштабе выращиваются масличные
растения и площадь, занимаемая ими, составляет
примерно 100 тыс. га. Рапс и сурепица
— наиболее важные масличные культуры,
причем выращиваются как зимние,
так и летние сорта. В целом они удовлетворяют
требованиям пищевой, в том числе
маргариновой, промышленности, однако в
последние годы выявился ряд сложностей,
связанных с некоторыми недостатками этих
растений. Так, например, набор их жирных
кислот не является оптимальным ни с тех¬
нологической, ни с питательной точки зрения.
Соотношение незаменимых жирных
кислот — линолевой, линоленовой — должно
быть сдвинуто в сторону первой из них, чтобы
уменьшить тенденцию к прогорканию, а
содержание эруковой кислоты должно быть
сильно уменьшено. Рапс и сурепица содержат
также белки большой питательной ценности,
и после экстракции жира из семян
остается мучнистый осадок — хороший корм
для различных животных. Однако и здесь
не все благополучно. Например, в муке из
рапса имеется ряд нежелательных и даже
ядовитых соединений. Это ставит новые
проблемы перед исследователями. Селекционеры
и биохимики, работающие в тесном
контакте на селекционной станции в Свалове,
стремятся получить сорта с лучшим набором
жирных кислот и более низким содержанием
вредных веществ.
Фундаментальные исследования в этом
направлении проведены Аппельквистом
(1968 г.). Используя метод газовой хроматографии,
он провел анализы экстрактов на
содержание жирных кислот, используя небольшие
образцы материала. (В настоящее
время для анализа набора жирных кислот
достаточно половинки зерна.) Аппельквист
тщательно изучил соотношение жирных кислот
в различных частях растений рода
Brassica и нашел, что большая часть видов
рапса и сурепицы среди других жирных
кислот содержит до 50% эруковой кислоты.
Ее не так много только в летней разновидности
сурепицы.
Исходя из этих данных были проведены
скрещивания между немногими сортами
рапса с низким содержанием эруковой
кислоты и распространенными разновидностями
с высоким содержанием эруковой
кислоты. Скрещивания производились еще
на ранних стадиях работы. Подход оказался
АНГЛИЯ. (Всемирная йенская
выставка 1873 г.). В Английском
земледельческом отделе выставлен
прибор для доения коров. Он
состоит из четырех очень тоненьких
гуттаперчевых трубок, на
концы которых надеваются маленькие
медные трубки (диаметр
около двух миллиметров); эти последние
вставляются в отверстия
сосков коровы; молоко вытекает
через эти трубки само собою уже
без всякой помощи человека, когда
все молоко получено из коровы,
то трубки вынимаются из
сосков.
«Технический сборник», Ns 16,
1873 г.
149

успешным, и в настоящее время выращены
сорта со значительно сниженным содержанием
нежелательной кислоты. Первый из
них получил название Синус (см. табл. 3).
Теперь мы можем сказать, что биохимические
исследования дают возможность селекционерам
улучшать соотношения жирных
кислот масличных растений.
Исследования содержания нежелательных
веществ во фракциях муки, остающихся
после экстракции жира, были проведены
Иозефсоном (1970 г.). Он попытался разра-
Таблица 3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЖИРНЫХ
КИСЛОТ В од В СЕМЕНАХ ДВУХ ЗИМНИХ СОРТОВ РАПСА:
НОВОГО СОРТА СИНУС И СТАРОГО СОРТА ПАНТЕР
Жирная кислота
Сорта зимнего рапса
Синус Пантер
Эруковая 13 53
Линолевая 20 13
Линоленовая 12 10
Пальмитиновая 5 4
Олеиновая 42 11
Эйкосановая 8 9
ботать наиболее удобные химические методы
определения содержания так называемых
глюкозинолатов и их распределения
в различных частях растений. Исследовано
влияние факторов внешней среды на выработку
глюкозинолатов растениями. Выяснилось,
например, что при низком содержании
серы в почве количество нежелательного
соединения зависит от количества серы.
Для получения сорта с более низким содержанием
вредного вещества в качестве
основы на селекционной станции в Свалове
использовался польский сорт рапса Броновски.
Этот сорт содержит лишь */ю глюкозинолатов
по сравнению с обычно выращиваемыми
сортами. Однако гены этого
ГЕРМАНИЯ. Сколько яиц можеч
снести курица? Вестник Дрезденского
общества покровительства
животным сообщает об этом следующие
сведения. Курица имеет
в своем яичнике, круглым
счетом, 600 зачаточных яичек,
которые могут развиться. Из этих
600 яиц хорошая курица сносит
в первый год жизни около 20
штук, во второй 120, в третий
135, в четвертый 114; затем число
снесенных яиц каждый год
уменьшается на 20 штук и, наконец,
в девятый год курица в
лучшем случае сносит только
10 штук. Следовательно, расчетливый
хозяин не должен держать
курицу дольше четырех
лег
«Das Ausland», № >2- 1873 г-
сорта, определяющие низкое содержание
глюкозинолатов, требовалось ввести в другие
сорта, обладающие лучшими ростовыми
свойствами. Сейчас мы выводим ряд новых
сортов как со значительно более низким
содержанием глюкозинолатов, так и с другими
положительными свойствами (табл. 4).
В своей работе мы опасались одного
осложнения. Дело в том, что в синтезе глюкозинолатов
участвует незаменимая аминокислота
метионин. Не скажется ли снижение
содержания глюкозинолатов в растени-
Таблица 4. СОДЕРЖАНИЕ ГЛЮКОЗИНОЛАТОВ В МУКЕ
И СЕМЯН НЕКОТОРЫХ СОРТОВ РАПСА
Сорт или линия Глюкозинолаты,
в % сухого вещества
Sv Жилль 4,7
Броновски
Su 69/1023 —
линия, селектированная
из
0,6
Броновски
So 70/6315 —
линия, селектированная
из
0,1
Броновски X Жилль 0,5
ях на содержании метионина? На деле такой
прямой зависимости не обнаружилось.
Можно надеяться, что при выведении масличных
культур с низким содержанием глюкозинолатов
в конечном счете мы получим
муку, содержащую белок по крайней мере
такой же пищевой ценности, как у родительских
сортов с исходным уровнем вредных
веществ. Идеальный сорт рапса, сорт
будущего — это растение, не содержащее
эруковой кислоты, имеющее малое количество
линоленовой кислоты и большое — линолевой,
не содержащее глюкозинолатов
в мучнистом остатке. Это растение будет
давать отличное масло и ценный белок.
Картофель
При селекционной работе с картофелем
также важно знать относительную ценность
и химическую основу качественных признаков
сорта, различия между новыми сортами
и исходным селекционным материалом,
влияние внешней среды на проявление
определенных признаков. Все это помогает
применять подходящие методы отбора.
В 1970 г. М. Умерус исследовал ряд признаков
картофеля, включая химический состав
клубня. Им был изучен ряд генотипов
в различных условиях внешней среды. Приводим
некоторые данные по химическому
составу клубней картофеля разных сортов,
150

Таблица 5. СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА И САХАРА В КЛУБНЯХ КАРТОФЕЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ, ВЫРАЩЕННЫХ
В ЮЖНОЙ (СВАЛОВ) И СЕВЕРНОЙ (ЛУЛЕА) ШВЕЦИИ
Сорт
Сухое вещество Сырой белок Общий сахар
Свалов 1 Лулеа Свалов | Лулеа Свалов | Лулеа
% от сырого веса
Ульстер Чифтен 25,2 18,4 2,02 1,73 0,28 0,88
Бинтье 22,9 18,2 1,79 2,05 0,20 0,76
Ейгенхеймер 23,2 22,0 2,42 2,04 0,25 0,53
Мэндел 25,6 22,9 2,64 2,33 0,03 0,35
Эльза 22,9 18,3 1,44 1,24 0,67 1,57
Габриела 20,1 15,1 1,75 1,79 0,44 0,80
% от сухого веса
Ульстер Чифтен — — 9,5 9,5 1,4 4,8
Бинтье — — 7,8 11,3 0,9 4,2
Ейгенхеймер — — 10,4 9,3 1,1 2,5
Мэндел — — 10,3 10,2 ОД 1,5
Эльза — — 6,3 6,8 2,9 8,6
Габриела — — 8,8 12,5 2,3 5,1
выращенных на полях двух географических
зон — в районе Свалова на широте 55°35'N
и Лулеа на широте 65°37'N (табл. 5).
В табл. 5 культурные сорта картофеля
расположены в зависимости от сроков созревания,
начиная от первого раннего сорта
Ульстер Чифтен, кончая очень поздним мексиканским
сортом Габриела, который цветет
в Швеции в пору уборки остального урожая.
Материал собран через 150— 160 дней
после посадки картофеля в Южной Швеции
и 100— 110 дней после посадки проросших
клубней в Северной Швеции, т. е. в сроки
уборки, обычные для данной местности.
Здесь мы видим, что между клубнями
представленных сортов есть большие различия
в процентном содержании сухого вещества.
Этот факт широко известен. Примечательно,
однако, значительное расхождение
в процентном содержании сухого вещества
между двумя зонами выращивания
(причем только для поздних сортов). Достаточно
четки зональные различия в отношении
содержания сахара. Его больше в картофеле,
выращенном в Северной Швеции,
хотя фотопериод там короче. Исследования
в ростовой камере показывают, что удлинение
фотопериода от 14 часов до круглосуточного
освещения не сказывается сколько-
нибудь заметно на содержании белка и сахара
в клубне. Укорочение фотопериода ведет
только к снижению количества сахара
и увеличению содержания белка.
Следовательно, основным фактором среды,
вызывающим появление различий в
процентном содержании сахара в клубнях
между Северной и Южной Швецией надо
считать не различия в длине фотопериода,
а, вероятно, специфические температурные
условия к концу выращивания.
Результаты исследований, касающихся
влияния факторов внешней среды на развитие
растений и химический состав клубня,
представляют большой интерес при селекционной
работе с картофелем. Они были использованы
растениеводами Шведской семенной
ассоциации для выбора определенных
биохимических показателей в соответствии
с особенностями климатической зоны.
Как мы отметили вначале, селекционеры
Шведской семенной ассоциации все больше
внимания уделяют изучению признаков,
связанных с качеством. Имелось в виду качество
всех сельскохозяйственных и садовых
растений, которые выращиваются в нашей
стране. Примеры, приведенные для зерновых
и масличных растений, а также картофеля,
иллюстрируют возможности селекционеров
в отношении изменения химического
состава растений. Необходимое здесь
условие — наличие эффективных методов
селекции и достаточного генетического разнообразия
в исходном материале.
Значение биохимических исследований в
работе селекционеров переоценить трудно.
Полученные данные иллюстрируют также
важность селекции растений для получения
сырья повышенной ценности для современной
пищевой промышленности и нужд животноводства,
особенно в тех районах земного
шара, где еще господствует голод.
Задачи селекционеров стали сегодня разнообразней,
а это, в свою очередь, создает
трудности в получении сортов растений, у
которых были бы улучшены все необходимые
свойства. Однако возможности совершенствования
огромны, и селекционная работа
растениеводов, несомненно, служит совершенствованию
сельскохозяйственного
производства на благо человечества.

Чтобы постичь
окружающий нас мир,
нужно знать ого во
всех подробностях...
Ларошфуно

человек
земля
вселенная
технический
прогресс
летопись
науки
А. КАСТЛЕР
(Франция)
А. К. СКРИНСКИЙ,
анадемин
С. Н. ЖУРКОВ,
академик
С. Р. МАРДАШОВ,
анадемин АМН СССР

Л. Кастлер
(Kastler) (р. 1902) — французский
физик.
Родился в Гюбвиллере
в Эльзасе. В 1926 окончил «Эколь
нормаль» в Париже, вслед за тем
в течение 5 лет преподавал
физику в школе. В 1931 начал
работать в университете Бордо,
где защитил диссертацию в 1936.
С 1938 по 1941 был профессором
физики в этом университете.
После этого преподавал
на факультете науки в «Эколь
нормаль».
Все основные научные интересы
Кастлера связаны с оптикой
и спектроскопией. Еще в конце
30-х годов совместно
с сотрудниками ему удалось
показать, что появление яркой
желтой линии в сумеречном
свечении неба обусловлено
резонансной флуоресценцией
натриевых паров в верхних слоях
атмосферы под действием
солнечного излучения.
Послевоенные исследования
Кастлера посвящены
возбужденным оптическим
состояниям атомов методом,
который получил название метода
двойного резонанса. Этот метод
явился основой для разработки
метода оптической накачки и для
ориентировки атомов
в поляризованном свете. Этими
методами были исследованы
многочисленные квантовые
переходы атомов в радио диапазоне,
изучение процессов высвечивания
и других механизмов перехода
атомов из возбужденных
в нормальное состояние, ряд
когерентных эффектов,
проявляющихся как рассеяние
света и виртуальные переходы.
За совокупность этих работ
Кастлер в 1966 был удостоен
Нобелевской премии по физике,
а также многих других научных
наград.
154

А. Кастлер
НЕРЕЗОНАНСНЫЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
МЕЖДУ АТОМАМИ
И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ
ИЗЛУЧЕНИЕМ
Атомы могут сильно взаимодействовать
с электромагнитными полями, частоты колебаний
которых vo находятся в резонансе с
атомами, т. е. удовлетворяют условию Бора:
hvQ— E2 — £“],
где h — постоянная Планка, а Е2 и Е{ —
энергии каких-либо двух дискретных состояний
атома (рис, 1). При выполнении этого
условия мы наблюдаем «реальные» процессы
взаимодействия, которые называем «переходами».
Если атом находится в более низком энергетическом
состоянии Et, то он может поглотить
фотон излучения с частотой vo и перейти
в более высокое энергетическое состояние
Е2. Находясь в состоянии Е2, атом может
испустить фотон излучения с частотой
vo либо самопроизвольно, спонтанно, в результате
чего существует некоторое конечное
время т «жизни» атома в этом состоянии,
либо — испустить его вынужденно, стимулирование.
Во всех этих «реальных» процессах
взаимодействия атома и поля остаются
без изменения не только полная энергия,
но также импульс и моменты импульса.
Фотоны то появляются, то исчезают в
поле излучения, и в соответствии с этим меняются
числа атомов Ni в состоянии с энергией
Е] и Л^2, в состоянии с более высокой
энергией Е2. Условие Бора и выражает закон
сохранения энергии при «реальных» переходах
электронов в атомах.
Рассмотрим теперь другой случай, когда
атомы находятся в поле излучения с такой
частотой v, которая не удовлетворяет условию
Бора (см. рис. 1):
h ->+Е.>— Е{.
В этом случае можно написать:
h'>=E2 — Е} +8£,
где 8£ — «расхождение» в энергиях атома
и поля излучения.
В этом случае, как известно, «реальные»
переходы с поглощением и испусканием излучения
уже не могут иметь места, ибо они
нарушали бы закон сохранения энергии.
Тем не менее мы знаем, что даже при этом
существует слабое взаимодействие между
атомами и «нерезонансным» полем излучения.
Так, скорость света в непоглощающей,
прозрачной среде меняется по сравнению с
той, что была в пустоте. Таким образом, наличие
непоглощающих атомов в среде все
же меняет свойства проходящего через нее
излучения. И вместе с тем взаимодействие
света и вещества (фотонов и атомов) должно
также проявляться в действии света на
среду, на атомы. В чем же заключается это
действие?
Эту проблему теоретически и экспериментально
исследовал молодой французский
физик Клод Коген-Таннуджи со своими сотрудниками,
и мы далее опишем некоторые
полученные ими экспериментальные результаты.
Виртуальные процессы
Как уже говорилось, взаимодействия
«внерезонансных» фотонов с атомами должны
как будто приводить к нарушению закона
сохранения энергии.
Однако известно, что если наблюдать
энергетическое состояние атома в течение
очень короткого времени 8/, то оно окажется
«размазанным» в области энергий 8£,
определяемой соотношением неопределенностей
Гейзенберга:
8E-8i К.
Вследствие такого «размазывания» становится
возможным взаимодействие между
155

атомом и излучением в течение времени,
определяемого условием
Это означает, что атом может излучить (или
поглотить) нерезонансный фотон (произвольной
частоты v) при условии, что это произойдет
до истечения времени о/. Иными
словами, атомная система в вакууме может
постоянно излучать фотоны с любой частотой
v, но при этом она обязана поглощать
их обратно за промежутки времени, задаваемые
соотношением неопределенностей.
Такие «сверхбыстрые» процессы взаимодействия
атомов с нерезонансными фотонами
названы «виртуальными» процессами.
Однако эти «воображаемые» процессы обнаруживают
себя совершенно реальными
эффектами в физическом мире.
Влияние виртуальных процессов
на спонтанное излучение
Виртуальные процессы испускания фотонов
атомами выражаются с помощью диаграммы,
показанной на рис. 2, где горизонтальная
линия означает шкалу времени t.
Атом во времени представляется прямой,
а испущенный фотон — волнистой линией.
Как уже говорилось, могут излучаться и поглощаться,
— конечно, виртуально — фотоны
любой частоты v = §E[h, причем излучение
и поглощение должны завершаться в
течение очень короткого промежутка времени
о Л
Такие процессы виртуального излучения
идут в атомах и даже на свободных электронах,
находящихся в вакууме. Эти процессы
происходят постоянно и самопроизвольно.
Атом или электрон можно считать
окруженным все время «облаком виртуальных
фотонов».
Эффекты такого виртуального испускания
фотонов исследовались методами квантовой
электродинамики. В нашей статье мы
лишь кратко перечислим некоторые из этих
эффектов.
Виртуальное излучение фотонов электроном
изменяет его магнитный момент, связанный
с механическим моментом импульса,
спином электрона. В результате этого
спиновый магнитный момент электрона уже
не точно равен магнетону Бора gb , а отличается
от него на малую величину:
р-s — ^ь fl
где поправочный коэффициент 5 имеет величину
порядка Viooo-
156
Теоретический расчет Дж. Швингера и
Р. Фейнмана дал для
■ = 0.3285
где а — так называемая постоянная тонкой
структуры,
_ _
1
“ ~ ~hc~ ~ ″ЖозГ ‘
Эта «аномалия» магнитного момента электрона
была экспериментально установлена
П. Нашем и его сотрудниками. Недавно величина
I была измерена X. Крейном, который
нашел:
В =1,15962 • 10-3,
что находится в хорошем согласии с теоретическим
предсказанием.
Вследствие этой аномалии зеемановскому
расщеплению спиновых подуровней свободного
электрона с ms =+1/2 и ms = — '/2 соответствует
фактор Ланде g, уже не равный
точно 2:
g=2(l+B).
Это отличие g от 2 для свободных электронов
было экспериментально подтверждено
X. Демельтом.
Другим важным следствием виртуального
испускания фотонов атомами в пустоте является
сдвиг энергетических уровней атомов.
В результате этого процесса уровень,
который должен был бы иметь энергию Et t
смещается к значению энергии
Ei =Е/ -4-оЕ,-.
Разумеется, в эксперименте никогда не
появляется значение Ej, и мы можем измерять
только положение £,• смещенного энергетического
уровня.
Однако, к счастью, существует одно явление,
в котором явно выступает эффект смещения
уровней.
Согласно квантовомеханической теории
водородного атома, разработанной Дираком,
два уровня тонкой структуры первого возбужденного
состояния атома с главным
квантовым числом п = 2, обозначаемые спектроскопистами
22Si/„ и 22Pi/2, должны иметь
в точности одинаковую энергию. Иначе говоря,
на шкале энергий оба эти уровня
энергии должны были бы совпадать. Однако
эксперимент показал, что такого совпадения
нет. Это — знаменитый эксперимент
У. Лэмба и Р. Ризерфорда, в котором удалось
точно измерить разность энергий двух
упомянутых уровней:
£s— Ер— h.isp;

Рис. 1. Электронные переходы в атоме.
Квант отвечает реальному, /iv —
виртуальному переходу
Рис. 2. Самопроизвольный процесс
виртуального испускания
и поглощения фотонов
теория Дирака,
-
-
!'Es |*Ер
— * - L
I и1эмбовский сдвиг
ф] _
Рис. 3. Происхождение лэмбовского
сдвига
при этом частота vsp оказалась равной
1057,8 Мгц.
Эта разница энергий, названная «лэмбовским
сдвигом», имеет следующее происхождение
(рис. 3): вследствие виртуального испускания
фотонов испытывают энергетические
смещения оба уровня S и Р водородного
атома, но эти смещения 8£s и неодинаковы.
в результате чего возникает возможность
зарегистрировать лэмбовский
сдвиг, равный разности обоих смещений.
Влияние виртуаяьных процессов
на поглощение.
Представление об „одетых″ атомах
Когда атомы находятся в пустоте, они
тоже могут излучать фотоны. Как уже говорилось,
если они находятся на каком-нибудь
верхнем (возбужденном) энергетическом
уровне, они могут испускать резонансные
фотоны с частотой v0 в реальных переходах
на более низко лежащие энергетические
уровни. Говорилось также, что атомы
могут виртуально излучать фотоны любой
частоты v, но при этом обязаны быстро поглощать
их обратно.
Если внести атомы в поле излучения, то
становятся возможными процессы поглощения.
Если поле излучения является «резонансным»
и имеет частоту vo, то происходят
процессы реального поглощения, при которых
фотоны исчезают, а атомы переходят
в более высокие энергетические состояния.
Если же поле излучения является «нерезонансным»
и имеет произвольную часто*
ту v, то могут иметь место процессы виртуального
поглощения. При поглощении фотонов
такой частоты атомом, однако, нарушается
закон сохранения энергии и атом
должен испустить эти фотоны обратно спустя
очень короткий промежуток времени,
определяемый соотношением неопределенностей
Гейзенберга. На рис. 4 показана схема
этих виртуальных процессов поглощения
и повторного испускания фотонов.
Наличие подобных виртуальных процессов
изменяет характеристики и поля излучения:
ведь такие явления, как преломление
(т. е. изменение скорости распространения),
дисперсия и рассеяние излучения
атомами, обусловлены виртуальными взаимодействиями
излучения со средой. В свою
очередь, виртуальные процессы поглощения
оказывают влияние на свойства атомов. Уже
говорилось о том, что виртуальные процессы
испускания изменяют магнитные моменты
атомов и зеемановское расщепление
атомных уровней энергии. Аналогичные яв-
157

ления имеют место и при виртуальных процессах
поглощения. В общем случае могут
возникать смещения энергетических уровней.
Однако в отличие от процессов виртуального
испускания, когда сдвиги уровней
определяются только видом самих атомов,
эффекты в процессах виртуального поглощения
можно изменять, меняя плотность
действующего на атомы поля излучения.
Атомы, окруженные нерезонансным полем
излучения, были названы Когеном-Таннуджи
«одетыми атомами». Их свойства
можно сравнивать со свойствами «голых
атомов» в пустоте. «Одевая» атомы, можно
существенно менять их характеристики.
Атомы, „одетые** нерезонансным
высокочастотным полем
Мы можем создавать бегущие или стоячие
монохроматические электромагнитные
волны с частотами в радиодиапазоне, причем
с достаточно высокой интенсивностью.
Если в такое нерезонансное высокочастотное
поле внести атомы, то мы будем наблюдать
заметные изменения их магнитного
момента и зеемановского расщепления.
В отсутствие полевой «одежды» зеемановское
расщепление парамагнитного атома,
созданное постоянным магнитным полем
Но, равно
Д£=Йш0=Но,
где величина ч называется гиромагнитным
отношением; она связана с упоминавшимся
выше фактором Ланде соотношением
е
где е/т0 — отношение заряда к массе электрона.
Поместим теперь атомы в «одевающее»
высокочастотное поле с амплитудой магнитной
составляющей /Л и частотой а>, так что
со временем эта составляющая меняется по
закону
H(t)=H{ coswt,
причем ориентируем катушку, создающую
это поле, так, чтобы поле оказалось перпендикулярным
постоянному полю Но, с помощью
которого мы исследуем зеемановское
расщепление (рис. 5).
Теория предсказывает, что g-фактор «одетого»
атома связан с go-фактором «голого»
атома соотношением
3t атом
ЛА/ЧААААА/'
фотоны
-
Рис. 4. Вынужденный процесс
виртуального испускания
и поглощения фотонов
Z
А
Но
Н, COS wt
О
Рис. 5. Ориентация «скрещенных»
магнитных полей
Рис. 6. Зависимость фактора Ланде
от частоты «одевающего» поля
158

Рис. 7. Энергетическая схема
эффекта Зеемана на Rb-87: а —
«голый» атом; б — «одетый» атом
Рис. 8. Схема метода скрещенных
световых пучков Демельта
где Jo — функция Бесселя от безразмерного
отношения При этом функция /0 обращается
в нуль при определенных значениях
этого отношения — 2,40; 5,52; 8,65 и т. д.
Кривая, соответствующая функции Бесселя,
показана на рис. 6. По ординате графика
отложено отношение glgo, а по абсциссе —
отношение aja.
Приведенные на рис. 6 экспериментальные
результаты получены на атомах двух
видов: водородном атоме в основном состоянии
и рубидиевом атоме (изотоп Rb-87)
также в наинизшем состоянии. Оба атома
в этом состоянии выявляют сверхтонкую
структуру расщепления, вызванную взаимодействием
магнитных моментов ядра и валентного
электрона. На рис. 7 показана
энергетическая схема зеемановского расщепления
атомов Rb-87 со значением ядерного
спина i=3li в двух состояниях сверхтонкой
структуры с полными спинами F=1
и F=2. Схема слева соответствует «голому»,
а справа — «одетому» атому в том же
самом постоянном магнитном поле Но. Видно,
что «одевание» атома уменьшает величину
его зеемановского расщепления.
Приведем теперь некоторые сведения об
экспериментальных методах измерения этого
эффекта. Один из методов состоит в измерении
скорости, так называемой ларморовской
прецессии атома в магнитном поле
Но. Угловая скорость этой прецессии поперек
направления поля равна
так что измерение ы дает непосредственные
сведения о значении g-фактора. Для
того чтобы измерить , необходимо образовать
систему парамагнитных атомов (в виде
паров щелочных металлов) и заставить их
магнитные моменты прецессировать точно
поперек постоянного магнитного поля Но.
Это делается следующим путем (рис. 8).
Пары исследуемых атомов образуют источник
света Ц, в котором они испускают
оптическое резонансное излучение. На пути
этого излучения устанавливается поляризатор
Pt, сообщающий ему круговую поляризацию.
Затем излучение попадает в пар тех
же атомов в направлении z, совпадающем
с направлением постоянного магнитного поля
Но. Циркулярно поляризованный свет
поглощается атомами пара, в процессе поглощения
фотоны передают атомам свой
момент импульса и магнитные моменты атомов
ориентируются в направлении z. Этот
процесс, называемый «оптической накачкой»,
создает в паре объемный магнитный
159

Рис. 9. Осциллограммы ларморовской
прецессии для разных частот
«одевающего» поля
Рис. 10. Ориентация расположенных
под углом магнитных полей
в экваториальной плоскости
момент Л42 в z-направлении, параллельном
полю HQ. Когда этот момент создан, к нему
прикладывают так называемый «90-градусный
импульс», поворачивающий его на 90°.
В результате этот магнитный момент начинает
вращаться (прецессировать) в плоскости
х— у, перпендикулярной направлению z
магнитного ПОЛЯ, С угловой скоростью (1)[^
(ларморовская прецессия). Скорость этой
прецессии теперь можно измерить методом
скрещенных пучков, предложенным Деме
льтом.
В этом методе используется второй световой
пучок, выходящий из источника L2
и попадающий в пар в направлении, лежащем
в плоскости х — у, скажем, в направлении
х. Ларморовская прецессия атомов в
этой плоскости модулирует интенсивность
поперечного светового пучка. Эта интенсивность
измеряется посредством фотоумножителя
С, а сигнал с фотоумножителя подается
на отклоняющие пластины осциллографа
и создает вертикальное отклонение пятна
на экране осциллографа. Одновременно пятно
движется вдоль экрана с помощью линейной
во времени горизонтальной развертки.
Модулированная интенсивность на экране
имеет период Г, равный периоду ларморовской
прецессии T=2k/wl. Таким образом
можно определить скорость прецессии
для разных значений напряженности высокочастотного
«одевающего» поля. На рис. 9
показаны осциллограммы для разных значений
поля Н}, отвечающих разным величинам
функции Бесселя; осциллограмма а соответствует
«голому» атому, прочие осциллограммы
— постепенно возрастающим значениям
Нх. Видно, как от а к е все сильнее
уменьшается частота модуляции сигнала,
пока на осциллограмме f она не обратится в
нуль. В этой точке имеет место первый нуль
функции Бесселя и ларморовская прецессия
полностью подавляется «одевающим»
полем. В этой точке g-фактор, зеемановское
расщепление и магнитный момент атома обращаются
в нуль. При больших значениях
напряженности «одевающего» поля (случай
g) ларморовская прецессия снова появляется.
Анизотропия ларморовской
прецессии
В случае «голого» атома ларморовская
прецессия в экваториальной плоскости
х — у вокруг направления постоянного магнитного
поля HQt отвечающего оси z, обладает
вращательной симметрией относительно
этого направления. Это означает равно-
160

правность всех направлений в плоскости
х — у, а конец прецессирующего вектора
(изображающего поперечный магнитный момент
всего атомного коллектива) описывает
окружность.
Если же мы «оденем» атом, приложив
переменное высокочастотное поле в одном
из направлений, лежащих в экваториальной
плоскости (например, в х-направлении), то
вращательная симметрия явления утрачивается
(рис. 10). В этом случае эксперимент
можно провести на двух пересекающихся
пучках света, например, одном в х-, а другом
— в (/-направлении. Оба пучка дадут
сигнал, модулированный с одной и той
же частотой, но разной амплитудой модуляции.
В результате вектор магнитного момента,
вращаясь в экваториальной плоскости, будет
все время менять свою длину. Его конец
будет описывать уже не окружность, а
эллипс, большая ось которого располагается
в х-, а малая — в //-направлении.
Если два этих сигнала подать на координатный
самописец, то получатся фигуры,
показанные на рис. 11.
Поскольку магнитный момент ослабевает
со временем, его вектор при прецессии выписывает
не эллипс, а спираль; однако анизотропия
вращения все же отчетливо видна
на рисунке.
Эффекты циркулярно
поляризованного „одевающего″
поля
Мы говорили до сих пор о влиянии линейно
поляризованного, т. е. колеблющегося
в одном направлении «одевающего» поля.
Можно получить другие эффекты с помощью
циркулярно поляризованного поля.
Допустим, что такое поле направлено в плоскости
х— у. Теория говорит, что такое высокочастотное
поле окажет на атом точно
такое же действие, как и постоянное магнитное
поле, приложенное в направлении z.
Мы тогда говорим, что вращающееся высокочастотное
поле «эквивалентно» постоянному
полю Яо, и называем последнее «эквивалентным
полем». В частности, поэтому
можно наблюдать в отсутствие действительного
постоянного поля (тщательно компенсировав
земное магнитное поле) зеемановское
расщепление на парамагнитных атомах,
вызванное высокочастотным полем. Описанным
выше методом мы также смогли наблюдать
ларморовскую прецессию, вызванную
высокочастотным полем; она показана на
рис. 12.
Рис. 11. Анизотропия ларморовской
прецессии для различных частот
«одевающего» поля
V
Рис. 12. Ларморовская прецессия,
вызванная самим «одевающим»
полем
161
eie

Электромагнитные „одевающие11
поля оптических частот
Мы рассмотрели эффекты, вызванные
«одевающими» полями, частоты которых
лежат в радио диапазоне. Совершенно аналогичные
эффекты можно получить, как показал
Коген-Таннуджи, с помощью электромагнитных
полей с оптическими частотами.
Частоты их v должны лишь отличаться от
резонансной частоты v0, которая может поглощаться
атомами. Наблюдаемые эффекты
особенно сильны, когда разность частот
V— vol мала, т. е. частоты v близки к резонансной
частоте vo- Эффект циркулярно поляризованного
оптического «одевающего»
поля показан на рис. 13. На этой осциллограмме
виден модулированный сигнал ларморовской
прецессии (частотой 6 герц) от
атомов ртути (изотоп Hg-199), находящихся
в основном состоянии.
Электронная конфигурация этих атомов
такова, что они не имеют электронного магнитного
момента, т. е. диамагнитны. Однако
ядро изотопа Hg-199 имеет спин г = '/2 и связанный
с ним ядерный магнитный момент.
Если на ртутный пар наложить магнитное
поле напряженностью Но, то возникает зеемановское
расщепление между двумя ядерными
состояниями с магнитными моментами
mi = — ‘/2 и /nt- = + */2, как это схематически
показано на рис. 14. Но такое же зеемановское
расщепление можно получить и без
внешнего магнитного поля Но, с помощью
циркулярно поляризованного света, при условии,
что частота световой электромагнитной
волны v близка к резонансной частоте
vo, но не совпадает с ней. Наблюдение этого
явления можно осуществить, облучая ртутный
пар светом от источника, в котором
используется другой изотоп ртути (например,
облучая пары изотопа Hg-199 светом
от изотопов Hg-201 или Hg-204). Именно
таким путем была получена осциллограмма,
показанная на рис. 13.
Если же зеемановское расщепление создано
внешним постоянным магнитным полем,
то картину расщепления можно изменять,
используя дополнительно магнитное
поле циркулярно поляризованного света.
Это видоизменение схематически изображено
на рис. 15. Если присутствует одно постоянное
поле Но, то зеемановское расщепление
(регистрируемое по сигналу магнитного
резонанса) имеет место при частоте
33 герца. Добавление поля «одевающего»
светового пучка смещает частоту резонанса
к 39 герцам, так что сдвиг частоты за счет
светового пучка составляет 6 герц. Этот
Рис. 13
6'SO 1=/г
-1— +7г
Рич
162

Смещение сигнала резонанса
Рис. 17
Рис. 18
Рис. 19
Рис. 13. Осциллограмма
модулированного в «одевающем» поле
сигнала ларморовской прецессии
Рис. 14. Схема эффекта Зеемана
на Hg_199
Рис. 15. Смещенный и несмещенный
сигналы зеемановского расщепления
Рис. 16. Зависимость величины
смещения частоты от интенсивности
высокочастотного поля
Рис. 17. Величина сдвига частоты
в зависимости от k— ko
Рис. 18. Подуровни зеемановского
расщепления атомов Hg-201: а —
«голые» атомы; б — «одетые» атомы
Рис. 19. Максимумы магнитного
резонанса на Hg-201; цифры справа
означают угол между «скрещенными»
полями
Рис. 20. Расположения постоянного
— >
магнитного Но и переменного
— ►
электрического £ полей и схемы
эффекта Зеемана в случаях: а —
одного лишь поля Но', б — обоих
полей ~Н0 и ~Е

эффект зависит от интенсивности пучка света:
как видно из рис. 16, смещение частоты
резонанса пропорционально интенсивности
света.
Описываемый эффект сильно зависит от
разности частот v — vo. При изменении знака
этой разности эффект тоже «обращается».
Это ясно видно из рис. 17, где по оси абсцисс
вместо V — vo отложены величины k — k0.
Отметим, что эти частоты находятся в оптической
области, причем k0 есть частота оптического
резонансного излучения атома,
отвечающая длине волны 2537А, a k есть
частота падающего света, отличающаяся от
ko на величину доплеровского смещения.
Зависимость сдвига частоты резонанса от
величины k — k0, как видно, имеет характерную
форму — форму кривой аномальной
дисперсии. Она и есть аномальная дисперсионная
кривая.
Напомним, что дисперсионная кривая отображает
зависимость показателя преломления
среды от разности k— k0. Показатель
преломления связан со скоростью света и
выражает действие атомов на распространение
света. В нашем же случае мы имеем
дело с действием света на атомы, которое
является «обратной стороной медали» во
взаимодействии излучения и вещества.
В случае обычных источников света получаемые
сдвиги резонансных частот очень
малы, порядка лишь нескольких герц. Используя
в качестве источника «одевающего»
поля импульсный лазерный световой
пучок, Е. Б. Александров и другие смогли
наблюдать значительно более сильные сдвиги
частот.
В качестве последнего примера эффекта
«одевания» атомов оптическим электромагнитным
полем опишем его действие на основное
состояние изотопа ртути Hg-201 со
спином ядра t=3/2. Этот ядерный спин приводит
к появлению ядерного магнитного мо-
Рис. 21. Сигналы резонанса при
зеемановском расщеплении
— >
в случаях: а — одного поля Но,
-> — ►
б - обоих полей Цц и Е
мента и при приложении к веществу внешнего
постоянного магнитного поля HQ основное
состояние ядра расщепляется на четыре
равноотстоящие по энергии зеемановские
подсостояния с mz= 4-3/2, + V2, -’/2.
-3/2 (рис. 18).
Поскольку все энергетические интервалы
между под состояниями одинаковы, то Наблюдается
только один сигнал магнитного
резонанса, отвечающий этому интервалу
(рис. 18а).
Если же теперь осветить ртутный пар
пучком линейно поляризованного света, частота
которого близка к резонансной, но
не совпадает с ней (для этой цели подходит
источник света с изотопом Hg-200), и подобрать
его поляризацию так, чтобы электрический
вектор световой волны был параллелен
постоянному магнитному полю Но, то
световое поле вызовет так называемый
штарковский сдвиг ядерных зеемановских
уровней, и тогда три интервала между ними
перестанут быть одинаковыми (рис. 186).
Теперь мы уже будем наблюдать три четко
различимых максимума в магнитном резонансе,
отвечающие трем упомянутым неодинаковым
энергетическим интервалам
(рис. 19).
Этот эффект исчезает, если подавить
штарковский сдвиг, — например, так повернуть
поляризатор света, чтобы угол между
переменным электрическим и постоянным
магнитным полями составлял 55°.
На рис. 20 показана схема другого способа
исследования того же самого явления.
На левом чертеже показано зеемановское
расщепление, вызванное одним лишь полем
Но, на правом чертеже — оно же при наличии
дополнительного «одевающего» поля,
создающего Штарк-эффект. Видно, что в
последнем случае на схеме уровней появляются
четыре точки пересечения, которым
отвечают неодинаковые значения Но, все не
164

равные нулю. В этих точках (т. е. при данных
значениях Но) можно наблюдать сигналы
пересечения уровней по магнитному резонансу.
Такие сигналы пересечения зеемановских
уровней благодаря штарковскому
эффекту показаны на рис. 21.
Мы, таким образом, видим, что, «одевая»
атомы, т. е. помещая их в поле нерезонансного
электромагнитного излучения, частоты
которого лежат в радио- или оптическом
диапазоне, можно менять свойства атомов.
В одних случаях мы можем подавлять зеемановское
расщепление, созданное слабым
постоянным магнитным полем, в других
случаях мы можем безо всякого внешнего
постоянного поля создавать зеемановское
или штарковское расщепление. Эти эффекты,
созданные действием поля излучения
на вещество, связаны с более привычными
нам эффектами действия вещества на излучение,
известными под названием преломления,
дисперсии и рассеяния.

Ал ексаидр Николаевич
Снринский
(р. 1936) — физик, академик.
Родился в Оренбурге. С 1953
по 1959 — студент физического
факультета Московского
университета. С 1957 начал
работать в лаборатории новых
методов ускорения Института
атомной энергии, преобразованной
вскоре в Институт ядерной физики
Сибирского отделения АН СССР,
где и работает в настоящее время
заведующим лабораторией
и заместителем директора по науке
Является профессором
Новосибирского университета.
В 1965 А. Н. Скринский защитил
диссертацию, за которую ему была
присуждена степень доктора
физико-математических наук.
В 1968 избран членом-
корреспондентом АН СССР,
в 1970 — академиком.
Основные работы А. Н. Скринского
посвящены разработке метода
встречных пучков, созданию
установок со встречными
электрон-электронными
и электрон-позитронными пучками
и экспериментам по физике
элементарных частиц на этих
установках. Им опубликовано
около 60 работ.
В 1967 А. Н. Скринскому
за участие в разработке метода
встречных пучков для исследований
по физике элементарных частиц
присуждена Ленинская премия.

Александр
Николаевич
Скринский
ФИЗИКА
ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
ЧАСТИЦ
И ВСТРЕЧНЫЕ
ПУЧКИ
Одним из главных направлений фундаментальных
исследований всегда было изучение
строения материи в малом, изучение
все меньших и меньших деталей строения
вещества. Для этого люди создали микроскопы,
сначала световой, а потом и электронный.
Минимальные расстояния, которые
можно рассмотреть с помощью микроскопа,
примерно равны длине волны применяемых
в нем частиц, соответственно квантов света
и электронов. Если считать электроны релятивистскими
(что это значит, поясняется
ниже, а пока заметим лишь, что именно релятивистские
частицы будут интересны нам
на протяжении всей статьи), то длина волны
будет просто связана с энергией одной
частицы, если она участвует во взаимодействии
как целое:
где Л — длина волны, Е — энергия частицы,
h — постоянная Планка, с — скорость света.
Для того чтобы добраться до предельно малых
длин, приходится пользоваться предельно
высокими энергиями ускоренных частиц.
Поэтому физику элементарных частиц
часто называют физикой высоких энергий.
Объектом изучения в физике элементарных
частиц, как и в микроскопии, являются
мельчайшие детали строения вещества;
только в качестве ускоренных частиц рассматриваются
не обязательно световые
кванты или электроны, а любые частицы
нужной энергии. Для разрешения характерных
атомных расстояний порядка 10-8 см
нужны энергии квантов порядка 103 электрон-вольта.
Для того чтобы «увидеть» ядра
(характерные длины меньше 10_,3см),
нужны энергии в десятки миллионов электрон-вольт
(Мэв). По мере повышения энергии
частиц и соответственного уменьшения
длин волн открывались все меньшие детали
строения вещества. При еще более высоких
энергиях ситуация качественно меняется-
Пытаясь разбить «элементарную» частицу
на какие-то более мелкие, более элементарные
части, с большой энергией столкнув ее
с другой частицей, обнаружили, что никакого
расчленения не происходит, а рождаются
другие частицы, в том числе при достаточной
энергии и более массивные. При достижении
таких высоких энергий частицы движутся
со скоростями, близкими к скорости
света, и начинают действовать уже законы
не обычной, а релятивистской механики.
Главная энергетическая характеристика
равна суммарной полной энергии участвующих
в реакции частиц в системе их общего
центра инерции. Эта энергия называется
энергией реакции.
Если ставить основной опыт физики высоких
энергий в традиционном виде, когда
одна из частиц (частица-мишень) покоится,
а другая (чскоренная) налетает на нее
с энергией Е, то энергия реакции определяется
по формуле
^реакции = ^УМс-Е,
где М — масса каждой из участвующих
в реакции частиц (считается, что у обеих
частиц она одинакова), а Мс2 — ее энергия
покоя. Из этой формулы видно, что при увеличении
энергии ускоренных частиц, когда
она уже много больше их энергии покоя,
а именно эта область и представляет основной
интерес для физики элементарных частиц,
в энергию реакции переходит все
меньшая доля энергии ускоренной частицы.
Так, например, если изучаются электрон-
электронные реакции и энергия налетающей
частицы 20 миллиардов электрон-вольт
(20 Гэв) — такова энергия, даваемая самым
большим из существующих электронных
167

ускорителей, имеющим длину 3 км, то энергия
реакции будет всего 140 Мэв— энергия
скромной лабораторной установки. Самый
большой протонный ускоритель (длиной
20 км) в ближайшее время сможет давать
протоны с энергией 500 Гэв, что позволит
изучить реакции до энергии 30 Гэв.
Методом, позволяющим использовать в
реакции всю энергию ускоренных частиц,
является метод встречных пучков, когда
обе частицы с равными энергиями движутся
навстречу друг другу. В этом случае энергия
реакции равна сумме энергий обеих частиц.
Это обстоятельство было известно
давным-давно, но только в середине 50-х годов
можно было поставить вопрос о практическом
осуществлении таких экспериментов.
Дело в том, что плотность частиц
в пучке-мишени на много порядков ниже
плотности частиц в обычных, допустим
твердых, мишенях; поэтому вероятность
реакций во встречных пучках, по общим
представлениям, должна была быть очень
малой, так что, казалось, не было возможности
изучать интересные реакции.
Для характеристики производительности
экспериментальных установок употребляется
специальная величина, которая после
умножения на сечение интересующей реакции
дает число нужных событий, в единицу
времени, например в секунду. Эта величина
называется светимостью установки. Введена
она была для установок со встречными
пучками, но применима и для других экспериментальных
ситуаций. Именно с этой
величиной и были связаны основные сомне¬
ние, 1.
Рис. 2. Схема установки ВЭП-1:
1 — электронный
синхротрон-инжектор; 2. 3, 4, 5, 9
элементы электронно-оптического
тракта; 6 — верхняя и нижняя
дорожки накопителя; 7 — резонаторы
(ускоряющие элементы); 8 -
инфлекторы
ния: удастся ли обеспечить достаточно высокую
светимость установки со встречными
пучками.
Тем не менее две лаборатории — лаборатория
Пановского (Стэнфордский университет,
США) и лаборатория ныне академика
Г. И. Буд кера (Институт атомной энергии,
Москва) — одновременно и независимо решили
поставить электрон-электронные эксперименты
и в 1957 г. приступили к сооружению
соответствующих установок. Лаборатория
Г. И. Будкера в 1958 г. была преобразована
в Институт ядерной физики Сибирского
отделения АН СССР, и эксперименты
были закончены в Новосибирске.
Первые экспериментальные результаты обе
группы получили в 1965 г.
Новосибирская установка со встречными
электрон-электронными пучками ВЭП-1 —
самая маленькая из всех построенных установок
со встречными пучками: диаметр
каждой из ее двух кольцевых дорожек всего
около 1 м. Электроны могут достигать
в ней энергии до 150 Мэв (обычно про
установки со встречными пучками пишут,
что они имеют энергию, например
2x150 Мэв, имея в виду, что энергия
в каждом из двух пучков 150 Мэв). Соответственно,
на ВЭП-1 можно изучать процессы
с энергией реакции до 300 Мэв. Для
получения таких же результатов обычным
способом (при взаимодействии ускоренной
частицы с покоящейся) потребовалось бы
ускорять электроны до 100 Гэв — это
в 5 раз больше достигнутого даже к настоящему
времени.
168

Познакомимся с ВЭП-1 поближе. Заодно
рассмотрим и явления, важные для всех
установок с легкими частицами (электронами
и позитронами).
Внешний вид установки и ее схема представлены
на рис. 1 и 2. Главная часть установки
— накопитель электронов. Он представляет
собой две соприкасающиеся кольцевые
высоковакуумные дорожки, в которых
создано магнитное поле, величина и
конфигурация которого выбрана таким образом,
чтобы электроны двигались по касающимся
друг друга круговым орбитам
в одну сторону. При этом в точке касания
электроны движутся навстречу друг другу,
образуя встречные электрон-электронные
пучки. Электроны инжектируются в дорожки
накопителя (в каждом цикле инжекции
в одну из дорожек) после ускорения их
в специальном синхротроне до энергии
40 Мэв. После влета в дорожку инжектированный
пучок начинает совершать колебания
вокруг средней орбиты, и на первом же
обороте очень короткий (длительностью несколько
наносекунд) электромагнитный импульс
отклоняет электроны, после чего они
продолжают движение уже вдоль средней,
круговой траектории.
Если электроны, движущиеся в магнитном
поле накопителя, предоставить самим
себе, то уже за несколько миллисекунд, совершив
всего несколько десятков тысяч
оборотов, они излучат в виде света настолько
много энергии, что радиус их орбиты
уменьшится, они выйдут за пределы рабочей
камеры ускорителя и погибнут. Чтобы
этого не случилось, нужно постоянно до¬
бавлять электронам энергию от внешнего
источника. Эту задачу выполняет резонатор,
возбуждаемый высокочастотным генератором
на частоте, равной (или кратной)
частоте обращения электрона по центральной
орбите. При этом электроны группируются
около такой фазы высокочастотного
напряжения на резонаторе, в которой энергия,
получаемая при пролете через поле резонатора,
точно равна излучаемой в среднем
за оборот. В такой ситуации электроны
живут сотни миллиардов оборотов, пока не
столкнутся с атомами остаточного газа.
Электромагнитное излучение, испускаемое
электроном при движении в магнитном
поле, обычно называемое синхротронным
излучением, представляет собой очень интересное
явление, важное и для физики высоких
энергий, и для астрофизики. На нем
стоит остановиться подробнее.
За каждый оборот по круговой орбите
радиуса любая заряженная частица, движущаяся
со скоростью v, близкой к скорости
света с, излучает одну и ту же энергию
W-.
1
где е — заряд частицы, а у =— ^====—
очень удобная характеристика степени близости
скорости частицы к скорости света.
По мере приближения к скорости света
7 стремится к бесконечности. Численно эта
величина равна отношению полной энергии
частицы Е к ее энергии покоя Мс2. Если вы-
169

разить излучаемую за оборот энергию через
Е
W— 4”
-
е2
-
＆
W ~ ″3 R (Мс*)*'
то будет видно, что излучение очень резко
падает с ростом массы частицы. Электроны
и позитроны в 2000 раз легче протонов, и
их излучение, соответственно, в 1013 раз
сильнее. Поэтому синхротронное излучение,
играя определяющую роль для электронов
и позитронов, совершенно незаметно для
тяжелых частиц.
Синхротронное излучение релятивистских
частиц направлено вперед по касательной
к траектории в очень малом углу, сужающемся
с ростом их энергии. При низких
энергиях излучается инфракрасный свет,
при повышении энергии появляется дополнительно
к нему видимый свет, затем добавляется
ультрафиолет, а потом и рентгеновские
лучи. Причем видимого света может
излучаться настолько много, что с помощью
фотоумножителя можно легко регистрировать
излучение одного электрона. А так как
электроны в накопителе могут жить многие
часы, то часто в шутку говорят, что если
вечером «посадить» в накопитель один электрон,
то на следующее утро можно будет
снова увидеть тот же самый электрон.
Когда же электронов в накопителе много
(а для проведения экспериментов их требуется
обычно сотни миллиардов), они светят
очень ярко, так что смотреть на них незащищенным
глазом уже нельзя.
Наличие синхротронного излучения самым
серьезным образом сказывается на
судьбе инжектированных в накопитель
электронов. Появляется радиационное трение,
направленное в каждый момент против
мгновенной скорости частицы. Высокочастотный
резонатор, поддерживая полную
энергию постоянной, как уже было сказано,
восстанавливает равновесное движение.
Любые отклонения электрона от такого
движения затухают за время, обычно соответствующее
миллионам оборотов. При
этом пучок сжимается в очень тонкий и короткий
сгусток, вращающийся по равновесной
траектории. После сжатия пучка можно
добавить в накопитель новую порцию электронов,
и новые электроны вскоре присоединятся
к ранее инжектированным. Таким
образом, используя эффект радиационного
трения, можно накапливать интенсивные
пучки легких частиц и увеличивать плотность
при фиксированном их числе. Все
это — прямое повышение светимости установки
со встречными пучками,
170
Чем же ограничивается предельное сжатие
электронного пучка? Препятствовать
дальнейшему сжатию могут рассеяние
электронов на атомах остаточного газа или
столкновения частиц внутри сгустка. Но если
в накопителе создан очень хороший вакуум,
а энергия электрона достаточно высокая,
то определяющим фактором станут
свойства самого синхротронного излучения.
Ведь, на самом деле, энергия излучается
не равномерно, не непрерывно, а маленькими
порциями — квантами. Энергия, уносимая
одним квантом, пропорциональна частоте
излучаемого света. Соответственно, толчок,
создаваемый потерей энергии при излучении
рентгеновского кванта, гораздо
больше, чем при излучении кванта видимого
света. Именно поэтому квантовый характер
излучения проявляется сильнее при
высоких энергиях электронов, когда, как
мы знаем, излучаются более короткие волны.
Эти толчки, случайным образом воздействующие
на электронные пучки, и ограничивают
предельное сжатие сгустка.
Электронный пучок с установившимися
размерами может жить очень долго; в современных
установках его время жизни
(время, за которое число частиц в пучке
уменьшается примерно в 3 раза) достигает
многих часов и даже суток. Время жизни
пучка ограничивается обычно тормозным
излучением на ядрах остаточного газа, когда
электрон сразу теряет настолько много
энергии, что выходит за пределы рабочей
камеры.
Вся ситуация очень сильно усложняется,
когда в пучке становится много частиц
и собственное поле электронного тока оказывается
сравнимым с фокусирующими полями
накопителя. Система при этом крайне
подвержена всяким неустойчивостям. Создание
условий, при которых эти неустойчивости
не проявляются вплоть до токов,
нужных в эксперименте, было одной из
главных проблем при осуществлении первых
опытов на встречных пучках. Эта задача
остается одной из важнейших и сегодня
при разработке новых установок.
Особенно сложны и многообразны явления,
возникающие при одновременном существовании
обоих встречных пучков, так
называемые эффекты встречи. Эти явления
— главное препятствие повышению светимости
установок со встречными пучками
и в настоящее время.
В заключение рассказа о ВЭП-1 дадим
краткое описание режима работы установки,
одинакового в общих чертах для всех
существующих накопителей. Сначала элек-

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 4. Накопитель установки со
встречными электрон-позитронными
пучками ВЭПП-3
Риг. 5
троны накапливаются последовательно в
каждой из дорожек. Орбиты пучков разведены
таким образом, чтобы электроны при
накоплении не встречались. Это полезно
делать в связи с тем, что энергия инжекции,
как правило, значительно ниже энергии
эксперимента, а эффекты встречи
с уменьшением энергии становятся все более
опасными (частицы меньших энергий
сильнее отклоняются от нужного пути полем
встречного пучка). После накопления
нужных токов (для этого требуются минуты)
поле в накопителе поднимается до уровня,
при котором энергия электронов как раз
равна нужной в данном эксперименте. Затем
пучки сдвигаются до встречи. Оптимальность
встречи настраивается и контролируется
по реакциям с очень большими
сечениями (взаимное рассеяние на малые
углы, однократное или двойное тормозное
излучение), которые позволяют быстро измерять
светимость установки. Затем включается
основная система наблюдения за
происходящими реакциями. Обычно это
искровые камеры, управляемые сцинтилляционными
счетчиками. Искры в камерах
появляются в местах прохождения заряженных
частиц (конечных частиц прошедшей
реакции) и в совокупности позволяют проследить
весь путь, всю судьбу этих частиц
и узнать, какая именно произошла реакция.
Обычно наблюдение за реакциями ведется
до тех пор, пока токи не уменьшатся
и светимость не упадет ниже среднего уровня.
После этого весь цикл повторяется до
набора нужного в данном эксперименте
числа интересных реакций. Счет в каждом
цикле на ВЭП-1 занимал десятки минут,
а на новых установках он ведется несколько
часов, весь эксперимент же занимает месяцы.
Основной эксперимент, проведенный на
ВЭП-1 (и на аналогичной стэнфордской
установке), состоял в проверке справедливости
квантовой электродинамики при высоких
энергиях; в данном случае это, грубо
говоря, означает проверку справедливости
закона Кулона для взаимодействия между
электронами при малых расстояниях между
ними. Закон Кулона утверждает, что два
одноименно заряженных шарика, расстояние
между которыми больше, чем их соб-
173

ственные размеры, отталкиваются друг от
друга с силой, обратно пропорциональной
квадрату расстояния между ними. Таким
образом, отклонение от этого закона при
взаимодействии электронов можно было бы
интерпретировать как проявление конечности
размеров электрона.
Как же можно, изучая рассеяние электронов,
узнать закон взаимодействия между
ними? Дело в том, что, говоря классическим
(не квантовым) языком, угол, на который
после взаимного рассеяния отклонятся
электроны с данной энергией, зависит от
того, на каком расстоянии они пройдут друг
от друга. При взаимодействии по закону
Кулона, чем меньше это расстояние, тем
больше угол рассеяния (это справедливо
для рассеяния различных частиц). Вероятность
же рассеяния на данный угол пропорциональна
той площади вокруг электрона-
мишени, в которую нужно попасть, чтобы
отклониться именно на данный угол. Изучая
угловое распределение рассеянных
электронов, и получают сведения о законе
взаимодействия. Причем в данном случае
непосредственно очевидно, что чем выше
энергия рассеивающихся частиц, тем меньшие
расстояния можно «прощупать».
Экспериментально установлено, что если
электрон и можно условно считать шариком
конечного размера, то этот размер меньше,
чем 5-10-I4cm (последующие эксперименты
на встречных пучках показали, что этот
размер меньше 5-10-15см).
Осуществимость экспериментов на
встречных электрон-электронных пучках
вызывала большие сомнения у специалистов.
Еще с гораздо большим скептицизмом
было встречено предложение об экспериментах
на встречных электрон-позитронных
пучках. Ведь позитроны, античастицы электронов
— частицы антивещества — не встречаются
на Земле в свободном виде. Их приходится
получать, заставляя электроны высокой
энергии рождать в мишени гамма-
кванты, которые, в свою очередь, дают
электрон-позитронные пары. При этом полезных
позитронов получается очень мало
— один на десять тысяч ускоренных
электронов в хорошей системе. Тем не менее
в 1967 г. в Новосибирске удалось поставить
первый эксперимент на встречных
электрон-позитронных пучках — эксперимент
по рождению пар пи-мезонов при электрон-позитронной
аннигиляции. Установка
ВЭПП-2, на которой был выполнен этот
эксперимент (рис. 3), позволяет получать
электрон-позитронные встречные пучки
с энергией до 2x700 Мэв. Позитроны
174
в этой установке накапливаются с использованием
радиационного трения в течение
часа (около 3000 циклов накопления), а эксперимент
ведется после этого несколько
часов.
В следующем году начались эксперименты
на аналогичной французской установке.
На этих установках, а также на
итальянской установке, энергия которой
в 2 раза больше, в последующие годы было
выполнено много интересных экспериментов
по рождению пи-, ка- и мю-мезонов,
двухквантовой аннигиляции и др.
Скоро будет известно, что происходит
в электрон-позитронных взаимодействиях
при еще более высоких энергиях. Сейчас
в Новосибирске готовится к экспериментам
новая электрон-позитронная установка
ВЭПП-3 (рис. 4,5) на энергию до 2x3,5 Гэв.
Аналогичные установки на энергию порядка
2X3 Гэв создаются сейчас в США, ФРГ,
Франции. В Новосибирске сооружается
установка, которая позволит получить электрон-позитронные
встречные пучки с энергией
2X7 Гэв.
1971 год стал годом первых экспериментов
на встречных пучках тяжелых частиц.
Они проведены на только что созданной
установке со встречными протон-протонными
пучками на энергию до 2X28 Гэв в Европейском
центре ядерных исследований
ЦЕРН (Женева, Швейцария). Уже первые
результаты оказались очень интересными.
В Новосибирске разрабатывается и сооружается
установка со встречными протон-
антипротонными пучками на энергию
2x23 Гэв. Накопление достаточного количества
антипротонов — задача очень сложная.
Получать их несравненно труднее, чем
позитроны: ведь масса антипротонов
в 2000 раз больше, и соответственно увеличивается
требуемая энергия начальных частиц
(в данном случае — протонов). Кроме
того, выход антипротонов оказывается существенно
меньше. Главное же препятствие
накоплению большого количества антипротонов
— это отсутствие у них какого-либо
естественного эквивалента радиационного
трения, так радикально помогающего при
накоплении позитронов.
Но оказывается возможным ввести затухание
колебаний антипротонов искусственно,
осуществив «электронное охлаждение»
антипротонного пучка. Для этого на прямолинейном
участке накопителя антипротонов
параллельно антипротонному пучку предполагается
пропустить пучок электронов
очень большой интенсивности с той же самой
средней скоростью и с очень малым

разбросом скоростей. Если посмотреть на
этот участок с точки зрения наблюдателя,
летящего со средней скоростью антипротонов,
то мы увидим покоящийся в среднем
антипротонный газ, нагретый до очень высокой
температуры (большой разброс скоростей),
погруженный в плотный электронный
газ с относительно очень низкой температурой
(малый разброс скоростей и к тому
же в 2000 раз меньшая масса). Совершенно
очевидно, что если нет мешающих факторов,
такая система будет стремиться к уравниванию
температур. Так как температура
электронного пучка будет специально поддерживаться
постоянной, антипротонный
газ станет постепенно остывать, и, соответственно,
разброс скоростей антипротонов
начнет уменьшаться, а пучок — сжиматься.
Процесс электронного охлаждения еще
не осуществлен экспериментально. Предстоит
решить много трудных физико-технических
проблем. Но после решения этой задачи
станет возможным накопление интенсивных
пучков антипротонов и можно будет
проводить интересные эксперименты на
встречных протон-антипротонных пучках.
Возможности метода встречных пучков
только начинают использоваться. Сейчас
уже проектируются установки со встречными
протонными пучками на энергии в сотни
и тысячи Гэв в каждом пучке. Сооружение
таких установок не дороже и не сложнее
строительства обычных ускорителей на те
же энергии, тем более что такая установка
может давать прямой пучок протонов полной
энергии, обладающий некоторыми дополнительными
важными свойствами. Создание
установок со встречными протон-антипротонными
пучками (одновременно протонный
И антипротонный ускоритель на те
же энергии) может стать не более трудным
делом после решения проблемы накопления
интенсивных антипротонных пучков.
Принципиально важно провести эксперименты
при таких же энергиях с участием
лептонов (электронов, позитронов, мю-мезонов).
Но повышение энергии установок со
встречными электронными и позитронными
пучками до сотен Гэв уже традиционным
способом с использованием накопителей наталкивается
на чрезвычайные трудности:
потери на излучение, обеспечивающие полезное
радиационное трение, настолько быстро
растут с энергией, что их восполнение
становится очень сложным. Однако уже
сейчас намечаются пути решения этой проблемы.
Видны пути осуществления экспериментов
при таких же энергиях и на встречных
мю-мезонных пучках, несмотря на короткое
время жизни мезонов.
Осуществление этих экспериментов — задача,
конечно, трудная, но зато они дадут
возможность исследовать взаимодействие
лептонов при энергиях, когда определяющим
должно стать их слабое взаимодействие,
что имеет фундаментальное значение
для физики элементарных частиц. Видны
пути применения метода встречных пучков
и для исследования взаимодействия нестабильных
адронов (сильно взаимодействующих
частиц) во всем интересующем диапазоне
энергий; прямое исследование этих
взаимодействий другими методами вообще
невозможно. Существуют и другие перспективы
использования метода.
В целом можно сказать, что метод
встречных пучков становится главным методом
физики предельно высоких энергий
и одним из ведущих в физике элементарных
частиц вообще.

Серафим Николаевич
Журков
(р. 1905) — физик, академик.
Родился в селе Трубитчино
Липецкой области. В 1929 окончил
физико-математический факультет
Воронежского университета.
С 1930 начал
научно-исследовательскую работу
в Ленинградском физико-
техническом институте АН СССР,
где работает и поныне, руководя
созданной им в 1942 лабораторией
физики прочности. В 1938
С. Н. Журков защитил
кандидатскую диссертацию,
а в 1947 — докторскую. В 1958
избран членом-корреспондентом
АН СССР, в 1968 — академиком.
Является автором более 100
печатных работ.
Основные научные интересы
С. Н. Журкова, на формирование
которых в значительной мере
повлияли А. Ф. Иоффе,
А. П. Александров, П. П. Кобеко,
сосредоточены в области физикомеханических
свойств твердых тел.
Им выполнены исследования
фундаментального значения
по достижению теоретической
прочности твердых тел, по природе
температурного отвердевания
полимеров и по выяснению
атомно-молекулярного механизма
разрушения тел.
Наибольшее значение имеют
работы последнего направления,
которые продолжают интенсивно
развиваться в настоящее время.
Здесь С. Н. Журков осуществил
радикальный пересмотр
представлений о механическом
разрушении в твердых телах.
В работах С. Н. Журкова доказано,
что рассоединение атомов
при разрушении тел вызывается
тепловыми флуктуациями в теле,
а нагрузка играет лишь
активирующую роль. Эти работы,
где формируется новая
кинетическая теория разрушения,
служат решению задачи
целенаправленного повышения
прочности тел.
С. Н. Журков является членом
ряда научных и ученых советов
международных научных обществ,
главным редактором журнала
«Физика твердого тела».

Серафим
Николаевич
Журков
ФИЗИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ПРОЧНОСТИ
Механическая прочность твердых тел, т. е.
способность их противостоять, не разрушаясь,
действию нагрузки — важное и общее
свойство твердого вещества. Учение о прочности
относится к числу древнейших. Еще
на заре своего развития, добывая пищу или
строя жилища, человек ежедневно сталкивался
с этим свойством твердых тел. Опыт
показывал ему, что одни тела обладают
прочностью и их можно использовать для
практических нужд; другие этим свойством
не обладают, легко ломаются и разрушаются.
С давних пор возникла насущная потребность
понять, почему одни тела прочны,
а другие слабы? Что происходит в теле,
когда оно разрушается под нагрузкой?
Интерес к проблеме прочности с течением
времени еще более обострился, особенно
с развитием современной техники.
Применение конструкций, несущих нагрузку
при очень высоких и низких температурах,
при больших скоростях нагружения,
в космическом вакууме, под действием облучения,
с очевидностью показало, как мало
мы знаем о физических процессах, протекающих
в теле под нагрузкой.
В последние годы физические основы
прочности твердых тел подверглись существенному
пересмотру, и взамен старых
представлений предложены новые, по-иному
описывающие механизм разрушения.
Общепринятое до сих пор представление
о прочности предполагает, что тело разрывается,
когда напряжение, созданное в нем
внешней силой, достигает некоторой критической
величины — так называемого предела
прочности.
Считается, что при меньшей нагрузке тело
сколь угодно долго сохранится целым,
и такая нагрузка принимается как безопасная.
Следовательно, разрыв тела, с этой
точки зрения, рассматривается как критиче¬
ское событие, катастрофа в теле, которая
наступает мгновенно при достижении предельной
нагрузки и не происходит вовсе
при нагрузке, меньшей критической. Напряжение,
при котором тело разрывается,
принимается за меру прочности тел, а предел
прочности рассматривается как физическая
константа тела.
Понятие о пределе, положенное в основу
учения о механической прочности, было
принято давно, когда тела рассматривались
как сплошные среды. Однако оно не претерпело
существенных изменений и после открытия
атомистического строения твердых
тел. Разрыв твердых тел на атомном уровне
по-прежнему продолжали рассматривать,
используя представление о пределе прочности,
перенеся его на разрыв конструкции
из атомов, связанных межатомными силами.
Сомнения в правильности понятия «предел
прочности» впервые возникли в связи
с изучением влияния времени на величину
прочности. Многочисленные наблюдения
указывали, что прочность тел определяется
не только механической силой, но и длительностью
испытания. Если нагрузить образец
ниже предела прочности и оставить
нагруженным на длительное время, то рано
или поздно он непременно разорвется, хотя
напряжение, созданное в нем, было ниже
предельного. Выяснилось, что предел прочности
у всех тел закономерно изменяется,
если варьировать время испытания, и, следовательно,
он не является константой
твердого тела.
Возникает противоречие: если допустить,
что разрыв наступает, когда напряжение
в теле достигает критической величины —
предела прочности, то становится непонятно,
почему время испытания влияет на величину
разрывной нагрузки. Если же считать,
что влияние времени на прочность
177

р
Рис. 1. Схема нагружения образца
растягивающей силой
Рис. 2. Зависимость долговечности
от напряжения для различных
твердых тел при комнатной
температуре
Металлы: 1 — цинк (монокристалл);
2 — алюминий (монокристалл); 3 —
алюминий (поликристалл); 4 — цинк
(поликристалл); 5 — серебро
(поликристалл); 6 — платина
(поликристалл) при 300°С
Сплавы: 1 — алюминий+0,7%меди;
2 — серебро+ 2,5% алюминия (300°С),
3 — алюминий-1- 4% меди (100°С)
Пластмассы: 1 — бумага; 2 —
древесина; 3 — хлорвинил; 4 —
вискозное волокно: 5 - капроновое
волокно
Опыты в вакууме: 1 -- алюминий;
2 — органическое стекло; 3 —
капроновое волокно
объясняется тем, что разрушение твердых
тел не есть критическое событие, а временной
процесс, тогда неясно, каков же физический
смысл представления о пределе
прочности.
Неоднозначность и противоречивость основного
понятия о прочности стимулировали
в последние годы экспериментальные
и теоретические исследования.
Изложению нового подхода к проблеме
прочности на основе современных представлений
физики твердого тела и посвящена
данная статья.
Зависимость прочности тел
от времени
Влияние длительности испытания на величину
разрывной нагрузки твердых тел
было известно давно. Такая связь между
прочностью и временем, однако, рассматривалась
как побочное явление, вызванное
окружающей средой или нестабильностью
материала. Это объяснение оставляло незыблемым
понятие «предел прочности», коль
скоро его изменение от времени объяснялось
побочными причинами.
Фундаментальная роль времени в процессе
механического разрушения тел стала
очевидной лишь после детального изучения
закономерности влияния времени и температуры
на прочность.
В первую очередь важно было выяснить,
является ли временная зависимость прочности
действительно общим свойством всех
твердых тел и установить, связано ли временное
изменение прочности органически
с механизмом разрушения или оно обусловлено
сопутствующими факторами. Систематические
опыты в этом направлении были
выполнены в лаборатории физики
прочности Физико-технического института
им. А. Ф. Иоффе АН СССР на твердых телах
с разной природой межатомной связи
и различной структурой. Изучение проводилось
на металлах поликристаллического,
монокристаллического строения; кристаллических
веществах с ионными, ковалентными
связями; стеклообразных, аморфных телах;
полимерах, композиционных материалах.
В ряде случаев, чтобы исключить воздействие
окружающей среды, опыты велись
в глубоком вакууме, а также на благородных
металлах: платине и золоте, устойчивых
к окислению. Проведенные опыты показали,
что для любого материала прочность
зависит от времени и что предел
прочности не является константой твердого
тела. Будучи нагружено даже малой нагруз-
178

кой по сравнению с принятым пределом
прочности, тело непременно в конце концов
разорвется. Только при малой нагрузке время
ожидания разрушения велико, а при
большой — разрыв происходит за короткое
время. Ни тщательной очисткой материала
от примесей, ни предохранением его от коррозии
и окисления не удается исключить
влияние времени на прочность.
Из этого был сделан важный вывод, что
предел прочности не является реальной
физической характеристикой прочности,
а прежнее представление о мгновенном,
критическом характере разрыва неверно.
Не указав времени, в течение которого тело
должно сохраниться целым, неразрушенным,
нельзя однозначно определить величину
его прочности. Следовательно, взамен
предела прочности необходимо избрать другую
характеристику прочности тела, которая
учитывала бы и роль времени при механическом
разрушении.
Рациональной мерой прочностных
свойств, удовлетворяющей поставленному
условию, могло быть время, необходимое
для разрушения, т. е. время пребывания тела
в напряженном состоянии от момента
нагружения до разрыва. Это время назовем
долговечностью тела под нагрузкой.
Как будет видно из дальнейшего, изучение
долговечности при вариации нагрузки
и температуры позволило вскрыть физический
механизм разрушения твердых тел.
Исследование долговечности тел под нагрузкой,
как правило, проводилось в строго контролируемых
условиях при одноосном растяжении.
Величина напряжения и температура
при испытании на долговечность поддерживались
строго постоянными.
Нагруженный образец в виде стержня,
пластины или пучка волокон оставался
в заданных условиях до тех пор, пока не наступал
разрыв. На опыте определялось
время от момента нагружения до разрыва
испытуемого образца, т. е. долговечность т
(сек), при различных разрывных напряжениях
а(-^2). Величина напряжения а, созданного
нагрузкой, находилась путем деления
силы Р, разрывающей образец, на его
р
поперечное сечение S, т. е. а = -_ Схема
опыта для испытания на долговечность приведена
на рис. 1.
Изучение зависимости т от а показало,
что долговечность очень резко меняется
при вариации нагрузки. Изменение разрывного
напряжения только на несколько процентов
меняет долговечность в десятки раз.
179

По этой причине величина долговечности
наносилась на график в логарифмическом
масштабе. Полученные экспериментальные
данные (рис. 2) показали, что для всех
материалов — металлов, неметаллических
кристаллов, композиционных материалов,
бетона, стекол и пластмасс — при комнатной
температуре наблюдается единая закономерность:
логарифм долговечности растет
линейно при уменьшении разрывного напряжения.
Это означает, что время, необходимое
для разрыва, или долговечность т,
экспоненциально зависит от величины растягивающего
напряжения о. Показанная
на рис. 2 линейная зависимость аналитически
может быть записана в виде:
-с=Л ехр(— аа). (1)
Это уравнение показывает, что прочность
на разрыв или, что то же самое, разрывное
напряжение (о) и время (т), которое необходимо,
чтобы наступил разрыв, однозначно
связаны между собой. Чем меньше растягивающее
напряжение, созданное нагрузкой,
тем большее время требуется для
распада тела на части. Наоборот, при повышении
нагрузки время разрушения сокращается
и может стать очень малым. Следовательно,
предел прочности не может служить
мерой прочности. В свете полученных
данных необходимо было предположить,
что в механически напряженном твердом
теле протекают какие-то процессы, которые,
постепенно развиваясь, разрушают его
и приводят к распаду на части.
Для понимания природы этих процессов
весьма важными оказались результаты исследования
долговечности при различных
температурах. На рис. 3 приведены данные
эксперимента. Для примера даны результаты
измерения долговечности для трех совершенно
разных твердых тел: металла,
неметаллического монокристалла и полимера,
при вариации температуры в широких
пределах. Было найдено, что линейная зависимость
между т и о имеет место при любой
температуре как выше, так и ниже комнатной.
Температура меняет лишь наклон
прямых, которые становятся пологими при
высокой температуре и более крутыми при
низкой. При экстраполяции прямые сходятся
в одной точке — полюсе. Весьма важным
оказалось, что положение этого полюса,
как видно на графике, одно и то же (на одной
горизонтади) как для металла, монокристалла
каменной соли, так и для полимера.
Во всех случаях время, соответствующее
полюсу (т0), приблизительно равно
10-13 сек.
180
Этот экспериментальный результат показал,
что для разных тел существует универсальная
постоянная, которая играет существенную
роль в определении их прочностных
свойств. Оказалось, что величина
этой постоянной тесно связана с тепловым
движением атомов в твердом теле. Величина
постоянной (то), найденная из механических
измерений, совпала с периодом колебаний
атомов в твердых телах, т. е. 10=75.
где vo — частота колебания атомов, которая,
как известно, мало меняется при
переходе от одного вещества к другому
и приблизительно равна 1013 сек-1. Такая
связь «механической» константы (т0) с фундаментальной
постоянной vq указывала на
важную роль теплового движения атомов
в механизме разрыва твердых тел. Чтобы
разобраться в этом, попытаемся установить
аналитическую формулу для функциональной
зависимости между долговечностью (т),
напряжением (а) и температурой (Т), графически
представленных на рис. 3.
Анализ данных опыта позволил установить,
что связь т, о и Т хорошо подчиняется
кинетическому уравнению вида:
г=тоехр-^, (6)
в котором то — долговечность в полюсе,
и(а) — энергия активации разрушения и
к — постоянная Больцмана.
Проверка этого уравнения дает хорошее
согласие с опытом, если положить, что
энергия активации и( ) уменьшается линейно
с ростом растягивающего напряжения,
т. е.
=«о— Г;
где и0 — энергия активации разрушения
в исходном ненагруженном состоянии,
а т — коэффициент, определяющий наклон
прямых на графике, физический смысл этого
коэффициента установим далее.
Подставляя зависимость и(о) в уравнение
(2), окончательно получаем формулу для
долговечности тела под нагрузкой при различных
напряжениях и температурах
т = тиехр^5^[?. (3)
Из этого уравнения видно, что под нагрузкой
при увеличении напряжения разность
«о— I3 стремится к нулю. В этом предельном
случае ехР кг и* сле‘
довательно, долговечность т становится постоянной
и равной т-10-13сек при любой
температуре. Другими словами, формула
предсказывает существование «полюса»

Общий вид стенда для испытания
твердых тел на долговечность под
нагрузкой
ЭПР-спектрометр. использованный
для доказательства разрыва
межатомных связей под нагрузкой

Времепролетный масспектрометр
для наблюдения летучих продуктов
распада полимеров под нагрузкой

Камера в масспектрометре для
термической деструкции полимеров

Установка малоугольного рассеяния
рентгеновских лучей, используемая
для обнаружения
субмикроскопических трещин
в полимерах

60 80 ICO 120 140 160~
Разрывное напряжение
В согласии С экспериментальными данными. ^Гнапряжения °при ″различных″'1
Далее, при постоянной температуре (3) температурах
переходит в уравнение (1).
Кинетическое уравнение прочности (3)
позволяет определить величину и0. Для этого
перепишем уравнение в виде:
Левая часть этого равенства равна энергии
активации [«(а)] для тела в нагруженном состоянии.
Ее величину можно вычислить, используя
найденные на опыте значения долговечности
т, при температуре Т и напряжении
а, приняв то=1О-13 сек. Если уравнение
(3) действительно представляет зависимость
прочности от времени и температуры,
а энергия активации разрушения (и(о)] действительно
уменьшается по линейному закону
с ростом разрывного напряжения о,
тогда при соответствующем пересчете показанный
на рис. 3 веер прямых должен
слиться в одну прямую.
Для примера на рис. 4 приведены результаты
такого пересчета экспериментальных
данных. Как видно, для любого материала
получается своя прямая, наклон ко-
кг
мм2
185

торой определяет коэффициент 7. Экстраполяция
прямых до пересечения с осью и
при 0 дает величину и0.
Найденные таким образом значения параметра
и0, определяющие, согласно кинетическому
уравнению, прочностные свойства
твердых тел, приведены в табл. 1.
Чтобы понять смысл найденных значений
«о, в таблице для сравнения даны величины
энергии связи атомов в твердых телах,
полученные независимо при термическом
распаде молекул или при испарении атомов
с поверхности тела.
Величина и0, найденная из механических
опытов, и величина Ео, равная энергии связи
атомов, как видно из таблицы, совпали
по величине для всех изученных твердых
тел.
Этот факт имеет существенное значение
для выяснения физических основ прочности.
Он указывает, что формула (3) не является
частным эмпирическим соотношением,
а выражает общую сущность процессов,
протекающих в теле под нагрузкой.
Действительно, совпадение двух параметров
в уравнении (3), а именно и0 и т0 с фундаментальными
константами твердых тел —
энергией межатомной связи и частотой тепловых
колебаний атомов, прямо указывает,
что механизм разрушения тесно связан
с энергией межатомной связи и тепловым
движением атомов. Теория теплового движения
в твердых телах была детально разработана
в известных работах советского
ученого Я. И. Френкеля. Он полагал, что
положение атомов в твердом теле не является
абсолютно фиксированным. Колеблясь
с частотой v0 около положений равновесия,
атом имеет вероятность разорвать
связь с соседями и покинуть занимаемое им
место.
Энергию, необходимую для этого, атом
приобретает за счет хаотических тепловых
флуктуаций. Эти флуктуации, представляющие
собой кратковременные сосредоточения
повышенной кинетической энергии
на атомах тела, находящихся в тепловом
движении, появляются время от времени
на каждом из атомов. Причем, вероятность
возникновения на данном атоме тепловой
флуктуации резко зависит от величины
флуктуации. Малые флуктуации возникают
часто, большие редко.
Схематически «следование» энергетических
флуктуаций на некотором атоме тела
показано на рис. 5. Время существования
атома в связанном состоянии со своими соседями
есть, собственно, время ожидания
флуктуации с величиной энергии, превос-
Таблица 1.
ЭНЕРГИЙ АКТИВИЗАЦИИ РАЗРУШЕНИЯ И ЭНЕРГИИ
МЕЖАТОМНЫХ СВЯЗЕЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Металлы
Энергия активации
разрушения,
ккал
моль
Теплота
сублимации,
ккал
моль
Ниобий 150 155— 177
Ванадий 129 123
Цирконий 120 110— 145
Платина 120 127
Титан 121 113
Железо 100 97
Никель 87 85— 102
Медь 81 80
Серебро /(П)
1(М)
62 68
Алюминий 53
54 j 55(77)
Свинец 42 47
Магний 34 35
Цинк /(П)
1(М)
30
35 ( 31
Кадмий 28 27
П — Поликристаллич.
М — Монокристаллич.
Без значков — поликристаллич.
Кристаллы
ккал
Энергия активации
разрушения,
Теплота
сублимации,
w°» моль
ккал
моль
Ионные:
Фтористый ЛИТИЙ
(LiF) 74
Каменная соль
(NaCl) 66
Хлористый калий
(КС1) 55
Хлористое серебро
(AgCl) 30
С ковалентными
связями:
Кремний 113
Германий 91
64
58
53
111±5
91±3
Полимеры
Энергия активации
разрушения
ккал
ии> моль
Энергия активации
термодеструк¬
ции,
ккал
моль
Полипропилен 56 58
Поликапроамид . 45 43
Триацетатцеллюлоза 49 45
Полиэтилен 25 20— 25
Нитроцеллюлоза 38 38
Полистирол 33 35
Полиметилметакрилат 31 30
186

Разрывное напряжение
ходящей энергию разрыва связи. Чем сильнее
связаны между собой атомы и ниже
температура, тем менее вероятен такой
флуктуационный разрыв и большее время
атом остается в положении равновесия,
около которого он колеблется. Время t, по
истечении которого данный атом разорвет
удерживающую его связь, определяется по
Френкелю уравнением:
≪ Чех₽>’ (4)
в котором Ео — энергия межатомной связи,
v0 — частота собственных колебаний атомов
и к — постоянная Больцмана.
Если допустить, что в механически напряженном
состоянии энергия межатомной связи
Ео линейно уменьшается с ростом напряжения
а, т. е. Е(а)=Ео— а°, а,следовательно,
Рис. 4. Энергии активации
разрушения в зависимости
от напряжения. Разные значки
отвечают измерениям долговечности
при разных температурах
t =
1
— exp Ео— аа тогда формула (4)
187

станет полностью подобной уравнению (3)
для долговечности тела под нагрузкой*.
Предэкспоненциальные множители в обоих
уравнениях равны: т0= “ 10-18 сек,
а энергия активации разрушения и0>как было
видно из табл. 1, равна энергии межатомной
связи Ео.
Это позволяет, опираясь на общую закономерность
теплового движения и теорию
активационных процессов, рассматривать
механическое разрушение твердых тел как
временный процесс, в котором термические
флуктуации играют решающую роль.
В свете изложенного напряженные межатомные
связи разрываются термическими
флуктуациями, и концентрация разорванных
связей под нагрузкой непрерывно нарастает
до тех пор, пока тело не разорвется
на части. Зависимость прочности от времени,
с этой точки зрения, связана с кинетикой
накопления разорванных межатомных
связей. Следовательно, процесс накопления
составляет сущность механизма разрушения,
и по этой причине временная зависимость
прочности составляет основу разрушения
тел под нагрузкой, а не привходящее
побочное явление.
Скорость разрыва связей, ответственных
за прочность, и их накопление в механически
напряженном теле, согласно приведенной
выше формуле, будет зависеть от величины
множителя ехр который определяет
вероятность термофлуктуационного
разрыва связей. Поэтому и(а)=и0— 7° может
быть названа энергией активации механического
разрушения. Механическая сила,
растягивая тело и снижая величину энергии
активации, тем самым делает разрывы связей
более вероятными. Межатомные связи
* Сделанные допущения о понижении энергии
межатомных связей под нагрузкой, как будет показано
ниже для ряда тел, подтверждаются прямыми
опытами.
188
будут рваться чаще, и процесс разрушения
тела будет развиваться интенсивнее.
Эффективность действия нагрузки на скорость
разрушения, согласно равенству
ы(°)=«о— 7°, определяется коэффициентом
у. При большом т даже малое внешнее напряжение
вызывает быстрое разрушение в
теле, так как энергия активации в этом случае
резко снижается нагрузкой. Коэффициент
т оказался чувствительным к структурным
изменениям. Подвергая твердое тело
различного рода упрочняющей или разупрочняющей
обработке (наклеп, легирование,
ориентация), можно в широких пределах
менять величину 7 и тем самым проч-
Рис. 5. Схема последовательных
тепловых флуктуаций,
возникающих на каком-либо
из атомов в теле
ность. При этом обнаружено, что изменение
прочности происходит исключительно за счет
изменения коэффициента 7 . Два другие параметра,
входящие в уравнение прочности
(3) — и0 и то, остаются во всех случаях неизменными.
В этой связи для ответа на вопрос,
почему одни тела прочны, а другие — нет,
весьма важно определить смысл параметра
1. Естественно было полагать, что вероятность
разрыва межатомных связей будет
определяться истинным локальным напряжением
к окрестности разрываемой связи,
а не усредненным напряжением а .
Коэффициент 7 в этом случае приобретает
значение коэффициента локальных перенапряжений
на разрываемых связях. Если
для данного тела 7 велико, это значит, что
в теле имеются сильно перенапряженные
связи, возникающие в результате неоднородного
распределения нагрузки по межатомным
связям. Перенапряженные связи в
первую очередь разрываются термическими
флуктуациями, и тело с такой структурой
обладает малой прочностью. Если тем или
иным путем достигается более равномерное
распределение нагрузки по связям, 7 становится
малым, а тело прочным, т. е. чтобы
его разорвать, требуется большая нагрузка.

Таким образом, согласно термофлуктуационной
концепции разрушения твердых
тел, прочность определяется постоянными:
частотой собственных колебаний атомов ?0,
энергией межатомных связей Ео и структурным
коэффициентом 7, учитывающим перенапряжение
на разрываемых связях.
В отличие от чисто механического подхода
разрушение тел под нагрузкой рассматривается
не как критическое событие, а как
временной процесс постепенного накопления
разорванных связей. С новой точки
зрения механическая сила, приложенная к
образцу, не разрывает связей между атомами,
а лишь деформирует и возбуждает их,
подготовляя к разрыву. Разрыв же осуществляется
термическими флуктуациями за
счет энергии теплового движения. Процесс
разрушения тела под нагрузкой приобретает
статистический характер и подчиняется
обсуждавшемуся выше термофлуктуационному
уравнению. Из этого уравнения следует,
что понятие «предел прочности» неопределенно,
коль скоро тело разрывается при
любой сколь угодно малой нагрузке. Отсюда
ясно, что вопрос о том, какой прочностью
обладает то или иное тело, без указания времени,
в течение которого оно должно оставаться
целым, не имеет однозначного ответа.
Понятие о пределе прочности условно и
может быть использовано лишь как практическая
мера прочности в частном случае,
при определенной температуре. В кинетической
теории разрушения предел прочности
теряет физический смысл. Взамен, для описания
прочностных свойств, вводится, как
уже отмечалось, понятие о долговечности
как о мере прочности твердых тел, которое
приобретает фундаментальное значение для
понимания механизма разрушения.
Весьма интересно, что термофлуктуационное
уравнение, отвергая предел прочности
как константу твердого тела, одновременно
позволяет понять, как возникло такое представление.
Изменение долговечности с нагрузкой
при обычной температуре для ряда материалов,
широко используемых на практике, таких,
как камни, бетон, стекло и другие, оказывается
весьма резким. Графически
Igt=f(a) представляется почти вертикальной
прямой (см. прямые для монокристаллического
алюминия, алюминия с добавкой меди,
бумаги и древесины на рис. 2). Даже
малое изменение нагрузки меняет долговечность
образца на много порядков. Увеличение
нагрузки делает время разрушения до
того малым, и кажется, что образец разрывается
мгновенно. Наоборот, понижение на¬
грузки приводит к столь большому увеличению
долговечности, что, кажется, под такой
нагрузкой тело не может разрываться. Создается
ложное впечатление, якобы существует
определенное критическое предельное
напряжение огаах,выше которого разрыв наступает
мгновенно, а ниже — образец может
сохраняться целым сколь угодно долго. Такое
ошибочное ощущение исчезает, если
долговечность измерять при повышенной
температуре, при которой прямые становятся
более пологими, а временная зависимость
более очевидной. Веерообразное расположение
прямых (см. рис. 3) указывает на
плавный переход из области с относитель-
сто
ФРАНЦИЯ. (Всемирная венская
выставка 1873 г.) Новое изобретение
Жамена, известного физика
и профессора Политехнической
школы в Париже... Искусственные
магниты с большой
подъемной силой... Вместо толстых
стальных пластин, намагниченных
посредством натирания
сильными магнитами, Жамен берет
тонкие стальные листы, намагничивает
каждый из них отдельно,
посредством электричества...
Подобного устройства
магнит весом в 50 килограммов
имеет небывалую подъемную силу
— в 500 килограммов... он бесспорно
есть самый сильный из
всех существующих.
«Инженерный журнал», № 9,
1873 г.
РОССИЯ. Прошло уже 17 лет с
тех пор, как Девиль показал фа¬
бричный способ получения алюминия,
но надежды, возлагавшиеся
на это, несомненно, интересное
открытие французского химика,
еще не осуществились. Надежды
эти были, может статься,
отчасти преувеличены, тем не
менее они имели реальное основание.
В самом деле невероятно,
чтобы металл, подобный алюминию,
обладающий многими превосходными
свойствами — приятным
цветом, неизменяемостью от
воздуха и сероводорода, необыкновенной
легкостью, звонкостью,
способностью ко всякой обработке
и, наконец, абсолютной безвредностью
для здоровья, не играл
когда-нибудь видной роли
в технике. Он должен и непременно
займет в ней со временем
принадлежащее ему место.
«Технический сборник», т. 16,
1873 г.
но высокой температурой (различной для
разных тел), при которой временная зависимость
прочности легко наблюдается, в область
более низких температур, где зависимость
от времени трудно измерима и при
обычных испытаниях может остаться незамеченной.
В этой низкотемпературной области
разрыв приобретает характер как бы
критического события, что и привело в прошлом
к возникновению понятия о пределе
прочности твердых тел.
В заключение отметим, что температурновременная
зависимость прочности, описываемая
уравнением (3), имеет одну особенность,
на которую, во избежание недоразумения,
необходимо обратить внимание. Экстраполяция
прямых, показанных на рис. 2 и 3,
до .пересечения с осью ординат отсекает некоторое
конечное значение долговечности
при о=0. Странный результат получается:
что долговечность тела даже в отсутствие
механической нагрузки хотя и велика, но
189

все же имеет определенную величину. Такая
экстраполяционная долговечность несомненно
противоречит повседневному опыту. Если
бы это было так, то за долгую историю существования
твердых тел они должны были
бы спонтанно разрушиться.
В этой связи были предприняты тщательные
исследования долговечности тел при
весьма малых нагрузках и длительных временах
испытания. Опыты показали, что экстраполяция
прямой к значению о-*О незаконна.
При малых нагрузках, как показано
на рис. 6, наблюдается систематическое отступление
измеренных значений долговечности
от линейной зависимости. Долговечность
тела при малых напряжениях нарастает
быстрее, чем это предсказывается
формулой (1), и в пределе при ст=0 становится
бесконечно большой, т. е. тело прекращает
разрушаться.
Причину отступления от прямолинейной
закономерности следует, по нашему мнению,
искать в изменении условий распада
межатомных связей. При малых растягивающих
напряжениях после разрыва связи
атомы практически остаются на своих прежних
позициях. Теми же хаотическими термическими
флуктуациями они могут быть
вновь сближены и связи между ними восстановлены.
Другими словами, при малых
разрывных нагрузках наряду с термофлуктуационным
распадом связей начинает играть
существенную роль обратный процесс
восстановления, или рекомбинации разорванных
связей. Такой обратный процесс
приведет к снижению скорости накопления
разорванных связей, а, следовательно, увеличит
долговечность тела. При уменьшении
нагрузок обратный процесс будет приобретать
все большее значение до тех пор, пока
число рекомбинируемых связей не станет
равным числу разорванных. Разрушение в
этом случае прекратится, долговечность тела
в отсутствие механической нагрузки станет
бесконечно большой и тело сколь угодно
долго сохранится целым.
Атонтый механизм разрушения
Чтобы убедиться, что термофлуктуационный
механизм разрушения тел под нагрузкой,
полученный на основе интерпретации
«о— та
эмпирического уравнения т=тоехр кТ ,
справедлив, необходимы прямые доказательства.
Достоверность рассматриваемой
выше схемы была доказана путем изучения
атомного механизма с использованием современных
физических методов: электрон¬
ного парамагнитного резонанса, инфракрасной
спектроскопии, рассеяния света и рентгеновских
лучей, масс-спектрометрии. Использование
этих методов для прямого наблюдения
атомных процессов, протекающих
в твердых телах под механической нагрузкой,
было успешно осуществлено в последнее
время. В рамках развиваемой концепции,
как мы видели, процесс распада тел
под нагрузкой можно разделить на стадии:
1. Возмущение межатомных связей под
влиянием механической нагрузки.
2. Разрыв механически возбужденных
связей термическими флуктуациями, создаваемыми
тепловым движением.
3. Накопление разорванных связей в нагруженном
теле, которое и приводит к разрыву
тела на части.
Наблюдение отдельных стадий этого процесса,
предсказываемых термофлуктуационной
теорией разрушения, составляло цель
экспериментальных исследований прочности,
выполненных в Физико-техническом институте
им. А. Ф. Иоффе в Ленинграде.
Весьма удобными объектами для исследования
механизма разрушения оказались высокопрочные
ориентированные полимерные
материалы. Известно, что такие тела построены
из длинных линейных, параллельно
уложенных молекул, которые образуют одноосноориентированную
атомную систему,
схематически показанную на рис. 7.
В первую очередь необходимо было убедиться,
что механическая нагрузка действительно
создает в теле перенапряженные
межатомные связи, подготовляя их к термофлуктуационному
распаду.
190

В ориентированных полимерах при растяжении
вдоль оси молекул расстояния
между атомами и валентные углы должны
увеличиваться. Такая деформация межатомных
связей вызовет ослабление взаимодействия
между атомами и изменит собственные
частоты атомных колебаний в напряженных
цепных молекулах.
И. И. Новак, В. И. Веттегрень, В. Е. Корсуков
и другие предприняли первые попыт-
обусловлено сильно перенапряженными связями.
Появление углеродных связей с пониженной
частотой колебания прямо показывает,
что энергия межатомной связи под нагрузкой
действительно уменьшается. Более
того, количественные измерения показали,
что энергия связи уменьшается линейно с
ростом растягивающего напряжения о в
соответствии с ранее обсужденным равенством
и = и0— ус. Спектроскопические опыты
Рис. 6. Зависимость долговечности
в области малых напряжений
Рис. 7. Схема расположения цепных
молекул в ориентированном полимере
(ось ориентации вертикальна,
стрелки показывают направление
растягивающего усилия)
ки экспериментально обнаружить такое
атомно-механическое возбуждение. Исследуя
спектральное поглощение в полимерах
под нагрузкой в инфракрасной области, они
действительно обнаружили смещение полос
поглощения, связанных с колебаниями
— С — С— связей, составляющих скелет полимерных
молекул. Наблюдаемое на опыте
изменение полосы поглощения под нагрузкой
показано на рис. 8.
Теоретический анализ механо-спектроскопического
эффекта показал, что смещение
максимума спектральной кривой в область
более низких частот и деформация контура
полосы поглощения обусловлены растяжением
— С — С— связей от механической нагрузки.
Оказалось, что наряду со связями,
напряжение на которых равно среднему напряжению,
под нагрузкой возникают, хотя и
в относительно небольшой концентрации,
сильно возбужденные, перенапряженные
связи, нагрузка на которых в десятки раз
превосходит среднее напряжение.
Сдвиг максимума, показанный на рис. 8,
отвечает среднему напряжению на связях,
а резкое смещение контура полосы поглощения
с длинноволновой стороны (слева)
позволили сделать оценку величины максимальных
перенапряжений на связях и определить
коэффициент перенапряжения по отношению
к среднему напряжению о. Полученный
из данных спектроскопических измерений
коэффициенту перенапряжения на
сильно перегруженных связях оказался равным
коэффициенту у, вычисленному из временной
зависимости прочности. Таким образом,
одно из допущений, сделанное ранее о
смысле коэффициента у, экспериментально
подтвердилось прямыми опытами.
Вторым важным подтверждением термофлуктуационной
теории явилось непосредственное
обнаружение разорванных связей
под нагрузкой и изучение кинетики их накопления
в процессе механического разрушения
полимеров. Методами электронного
парамагнитного резонанса (ЭПР), инфракрасной
спектроскопии (ИКС) и масс-спектрометрии
летучих продуктов механического распада
(МС) было показано, что в нагруженном
полимерном материале задолго до его
разрыва наблюдается распад межатомных
связей.
Э. Е. Томашевский, А. Я. Савостин и
В. А. Закревский, изучая ЭПР-спектры ме-
191

ханически напряженных ориентированных
полимеров, обнаружили появление свободных
радикалов, образующихся при разрыве
межатомных связей в полимерных молекулах.
Эти опыты явились первым прямым
доказательством распада химических связей
в полимерах под нагрузкой.
Исследования кинетики образования и накопления
разорванных связей путем измерения
радикалов позволили установить зависимость
концентрации разорванных связей
от времени действия механического напряжения
и его величины. Было показано,
что в согласии с основным уравнением прочности
(3) скорость распада химических связей
действительно экспоненциально возрастает
при увеличении растягивающего напряжения.
Весьма интересные данные были обнаружены
при сравнении концентрации разорванных
связей (ЭПР) и максимально напряженных
связей (ИКС) в механически напряженном
полимере. Оказалось, что межатомные
разрывы могут возникать только за счет максимальных
перенапряжений связей. Когда
число разорванных межатомных связей растет,
концентрация перенапряжений падает.
Это подтверждает высказанное предположение,
что только сильно перенапряженные
связи участвуют в разрушении. Действительно,
по сравнению с менее напряженными
связями, энергия активации и(а) перенапряженных
связей значительно меньше, и
по этой причине вероятность их разрыва
много выше. Они чаще разрываются
термическими флуктуациями и, следовательно,
явятся очагами разрушения полимера.
Рожденные термическими флуктуациями
обрывки молекул — радикалы со свободными
валентностями — благодаря химической
активности будут вступать в химические
реакции с соседними полимерными молекулами.
В том месте, где находилась пе¬
ренапряженная связь, после ее разрыва возникнет
бурная химическая реакция, вторичные
распады химических связей и образуется
разрушенная микрообласть. Образующиеся
под нагрузкой радикалы благодаря
их химической активности инициируют последующий
распад молекул с образованием
летучих продуктов. Такие продукты механического
разрушения действительно были
зарегистрированы, и их кинетика изучена с
Рис. 8. Изменение полосы
поглощения в инфракрасном
спектре при растягивающем
нагружении полимера
(ориентированный полипропилен)
помощью метода МС В. Р. Регелем, О. Ф.
Поздняковым и другими сотрудниками. Термофлуктуационный
разрыв перенапряженной
связи в полимерной молекуле с этой
точки зрения играет роль инициирующего
акта, вызывающего последующую цепь микроразрушений
материала в окрестности распавшейся
перенапряженной связи.
Развитие такого микропроцесса в нагруженном
полимере удалось доказать экспериментально.
Если приведенная схема разрушения
реализуется в действительности,
то следовало ожидать, что на каждый регистрируемый
в опыте активный радикал
должно приходиться большое число разорванных
связей, образовавшихся в результате
вторичных реакций с окружающими
молекулами. Проверка этого положения была
проведена путем сравнения числа радикалов
и числа образовавшихся новых групп
на концах разорванных полимерных молекул.
Число радикалов, возникших под нагрузкой,
измерялось методом ЭПР. Число
вновь образующихся концевых групп при
разрыве полимера определялось методом
ИКС. Результаты таких сравнительных измерений
приведены в табл. 2 для одного из
полимеров — полиэтилена. Из данных видно,
что, в согласии с ожидаемым, на каждый
образующийся при разрыве радикал
действительно возникает 100— 1000 разорванных
концов полимерных цепных молекул.
192

Наконец, чтобы убедиться, что разорванные
связи распределены неравномерно по
объему, были поставлены специальные опыты.
Разрушение микрообласти должно сосредоточиваться
вблизи каждой разорванной
перенапряженной связи за счет вторичных
реакций радикала с окружающими молекулами.
Другими словами, тело, подвергнутое
механическому нагружению, должно
становиться микропористым.
скостями перпендикулярно оси растяжения.
Концентрация микроразрывов, оказалось,
резко нарастает по мере нагружения образца.
В предразрывном состоянии концентрация
субмикроскопических трещин может достигать
огромной величины 1016— 1017 трещин
в одном кубическом сантиметре. При
этой большой концентрации субмикроскопические
трещины располагаются близко друг
к другу и, сливаясь, образуют трещину
Таблица 2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ В ОДНОМ И ТОМ ЖЕ ОБРАЗЦЕ ПОЛИЭТИЛЕНА ПРЯМЫМИ МЕТОДАМИ
Для полиэтилена Бмол
Концентрация в полимере
после его нагружения, см - . 3 Поперечный
размер
субмикротрещин
(РДМ)
Свободных
радикалов
(ЭПР)
Новых
концевых
групп
(ИКС)
Субмикроскоп.
трещин
(РДМ)
Мрад Nrp Nrp Nrp 2 Nrp Stp Е)тр
NpaA Nrp S мол А
5« 1015 8- 1018 6- 1015 - 1,6-103 - 0,7.103 - 103 150
А. И. Слуцкер, В. С. Куксенко и другие
для доказательства предложенной схемы
разрушения воспользовались методом светорассеяния
и рассеяния рентгеновских лучей.
Свет, проходя сквозь неоднородную
среду, рассеивается на микродефектах (трещинках,
включениях и др.); таким путем
можно проверить, образуются ли они под
нагрузкой. Узкий пучок видимого света или
рентгеновских лучей пропускается сквозь
полимер, и измеряется интенсивность рассеянного
излучения в нагруженных и ненагруженных
образцах. Действительно, оказалось,
что при нагружении интенсивность
рассеянного света резко увеличивается. Это
дополнительное рассеяние зависит от времени
пребывания образца под грузом и величины
механической нагрузки. Используя
формулы теории рассеяния, удалось показать,
что наблюдаемое рассеяние обусловлено
возникшими в нагруженном полимере
субмикроскопическими трещинами. Были
определены их форма, размеры и число.
Рождающиеся под нагрузкой трещины оказались
очень малыми, не превышающими
0,1— 0,01 доли микрона. Они имеют форму
маленьких чечевичек, которые ориентиреваны
в напряженном полимере своими пло-
большого размера. Такое объединение происходит
до тех пор, пока образец не окажется
разорванным на части. Весьма интересный
результат дало сравнение концентрации
радикалов и субмикротрещин, генерируемых
механической нагрузкой. Оказалось,
что концентрации их близки (см. таблицу).
Другими словами, каждый активный
радикал рождает одну микротрещину, как
это следовало из развиваемой схемы разрушения.
К сожалению, характер и объем статьи
не позволяют вдаваться в подробности методов,
применяемых для доказательства механизма
разрушения на атомном уровне. По
необходимости приходится ограничиться
общим описанием, останавливаясь лишь на
полученных результатах.
Мы надеемся, однако, что нам удалось
показать, что современные методы экспериментальной
физики позволяют выяснить
достоверность термофлуктуационного механизма
разрыва под нагрузкой, и дать представление
о новом подходе к проблеме
прочности твердых тел, развиваемом лабораторией
физики прочности в Физико-техническом
институте им. А. Ф. Иоффе
АН СССР.

Сергей Руфович
Мардашев
(р. 1906) — биохимик, доктор
биологических наук, профессор,
академик, вице-президент АМН
СССР
Родился в Ленинграде. В 1930
окончил II Ленинградский
медицинский институт.
С 1962 С. Р,. Мардашев работает
в Академии медицинских наук
СССР. С 1963 — вице-президент
АМН СССР. Одновременно
(с 1952) заведует кафедрой
биохимии I Московского
медицинского института
им И. М. Сеченова.
С. Р. Мардашев — лауреат
Государственной премии, Герой
Социалистического Труда,
награжден тремя орденами
Ленина, двумя орденами
Трудового Красного Знамени,
орденом Октябрьской Революции,
орденами Болгарской Народной
Республики, Чехословацкой
Социалистической Республики,
Демократической Республики
Вьетнам.
Работы С. Р. Мардашева в области
биохимии и физиологии
микроорганизмов получили
широкое признание в мировой
науке: им выделены два новых
микроорганизма, содержащие
специфические ферменты
(декарбоксилазы аспарагиновой
кислоты и гистидина), впервые
описаны их физиологические
и биохимические особенности:
разработан новый
количественный метод
определения аспарагиновой
кислоты и гистидина в объектах
биологического происхождения:
впервые выделена из бактерий
кристаллическая
гистидин-декарбоксилаза
и изучены ее
физико-химические свойства
(аминокислотный состав,
молекулярный вес, кинетика
ингибирования различными
аптиметаболитами гистидина
и т. д.); разработаны оригинальные
методы энзимной диагностики
заболеваний печени, почек
и панкреатической железы. Эти
работы имеют большое
общебиологическое
и медицинское значение
С. Р. Мардашев — автор более
120 научных работ, в числе
которых несколько монографий,
один из авторов учебника
по биохимии для медицинских
вузов, четырежды изданного
в СССР и переведенного
на многие иностранные языки.
С. Р. Мардашев — вице-президент
Всесоюзного общества биохимиков,
член Совета Международного
общества биохимиков.

Сергей
Руфович
Мардашев
БИОХИМИЯ
И МЕДИЦИНА
Революция в биологии второй половины
XX в. началась с расшифровки механизма
наследственности и генетического кода в
работах Ф. Крика, Дж. Уотсона и М. Уилкинса,
Ф. Жакоба и Ж. Моно, С. Очоа,
А. Корнберга, М. Ниренберга и других ученых.
Однако она не явилась полностью неожиданным
событием, а была подготовлена
предшествовавшими ей гипотезами и открытиями,
в свое время недостаточно понятыми
и оцененными. Сюда можно отнести и
гипотезу Н. К. Кольцова о двух гигантских
молекулах, составляющих хромосому, на
которых строятся новые копии при размножении
клеток, и закономерное постоянство
соотношений пуриновых и пиримидиновых
оснований в молекулах ДНК различного
происхождения, получившее название «правила
Чаргаффа», и сравнительное исследование
состава суммарной РНК и ДНК различных
видов организмов, заставившее
советских ученых А. Н. Белозерского и
А. С. Спирина предположить наличие специфической
РНК*, названной впоследствии
Ф. Жакобом и Ж. Моно информационной
РНК.
В новом свете стали рассматриваться
роль и механизм действия ферментов, витаминов
и гормонов в норме и патологии. Все
это обогатило медицинскую практику и открыло
новые перспективы в охране здоровья
людей. В этой статье будут рассмотрены
лишь некоторые аспекты теоретических
разработок по биохимии, которые уже нашли
или в результате дальнейших исследований
могут найти применение в медицине.
* См. статьи А. С. Спирина «РНК: некоторые
проблемы» и А. Н. Белозерского «Нуклеиновые кислоты
и эволюционная систематика», опубликованные
в ежегоднике «Наука и человечество» за 1962
и 1969 гг.— Ред.
Нуняеиновые кислоты
В настоящее время общепринято считать,
что записанная в ДНК хромосом генетическая
информация определяет генотип и фенотип
человека, т. е. его видовые и индивидуальные
особенности. Центральной догмой
молекулярной биологии является определение
общих правил переноса информации
от одного полимера к другому в виде
определенной последовательности нуклеотидных
оснований и перевода 4-буквенного
алфавита на 20-буквенный.
Ф. Крик полагает наличие в живой природе
двух групп переносов:
1. Общие переносы, происходящие во
всех клетках:
ДНК-*ДНК; ДНК РНК; РНК^белок
Весьма редко встречаются исключения
(например, в ретикулоцитах человека отсутствуют
первые два вида переносов).
2. Специальные переносы, которые в
большинстве клеток не наблюдаются, но могут
происходить при особых обстоятельствах:
РНК-*РНК; РНК — ДНК; ДНК-белок
Первые два переноса этой группы были
найдены в некоторых зараженных вирусом
клетках. Третий вид переносов обнаружен
лишь в особой бесклеточной системе, содержащей
антибиотик неомицин.
3. Неизвестные переносы, которые, по
мнению Крика, никогда не происходят:
белок-*белок; белок-*ДНК; белок-*РНК
Этот «запрет» Крика входит как обязательный
элемент в раскрытую и сформулированную
им основную закономерность молекулярной
биологии. Однако имеются некоторые
основания сомневаться в правильности
«запрета». Так, в 1967— 1970 гг. в
нашей лаборатории (С. Р. Мардашев с сотр.)
были проведены эксперименты, которые по-
195

казали, что аминокислоты, полиаминокислоты
и белки оказывают специфическое
влияние на биосинтез РНК, катализируемый
ферментом полинуклеотидфосфорилазой
(ПНФ-азой), полученным из микроорганизмов
— Е. coli.
При изучении нуклеотидного состава такой
синтетической РНК обнаружилось, что
в нее включено больше нуклеотидов гуаниновых
(Г), цитозиновых (Ц), уридиновых (У)
и меньше адениновых (А), чем в природную.
Степень отклонения зависела от вида добавленной
аминокислоты.
Наиболее наглядное изменение нуклеотидного
состава синтетической РНК проявилось
при анализе отношений
Г4-Ц пурины
А+У ’ пиримидины
и при изучении матричной активности РНК,
синтезированной ПНФ-азой в отсутствии и
присутствии различных аминокислот.
Таким образом, было сделано предположение
о существовании в микробной клетке
системы «обратной связи» (аминокислота ->
РНК, белок-* РНК), регулирующей скорость
синтеза и нуклеотидный состав синтезируемой
РНК.
Хорошо известно, что ДНК содержится
в хромосомах ядра клетки и что во всех
клетках органов и тканей человека (соматических
клетках), за исключением половых,
насчитывается одинаковое число характерных
хромосом (23 пары). Другими словами,
в любой соматической клетке имеется полный
набор хромосом, содержащий генетическую
информацию целого организма. А между
тем клетки различных органов и тканей
(например, печени и мозга) резко отличаются
по морфологии, функции и химическому
составу. В чем же дело? Этот вопрос — как
из одной яйцеклетки развивается многоклеточный
организм, иными словами, как осуществляется
клеточная дифференциация —
в течение многих веков занимает умы человечества.
Сейчас появились первые проблески
надежды получить ответ, которые возникли
в результате работ Дж. Гардона (Англия).
Он ставил эксперименты на лягушках.
Оказалось, что если ядро такой высокодифференцированной
клетки, какой является
клетка эпителия кишечника, трансплантировать
в яйцо (предварительно лишенное
ядра), то происходят все этапы развития:
бластула, головастик, лягушка. Вывод,
который естественно вытекает из этих
работ, состоит в том, что, как уже отмечалось
выше, в хромосомах любой соматической
клетки имеется вся генетическая ин-
196
формация целого организма, однако некоторые
гены блокированы и не проявляют
своего действия в клетках данного типа. Эта
блокировка осуществляется при помощи репрессоров
белковой природы. Именно поэтому
клетки развиваются разными путями. Но
нормальная работа этого механизма может
нарушаться.
Известно, что с повреждениями генетического
аппарата связаны наследственные болезни.
Излечимы ли эти болезни? На этот
вопрос сейчас трудно дать однозначный ответ.
Он будет достаточно неопределенен,
если сказать, что в принципе наследственные
болезни излечимы. Успехи современной
генетики открыли новые перспективы
в борьбе с наследственными болезнями.
Думается, что ряд болезней, вызванных
аномалиями в генетическом аппарате клетки,
можно будет устранять путем репрессии
и дерепрессии соответствующих генов, но
для этого необходимо выделить репрессоры
и дерепрессоры генов, изучить их химическую
природу и научиться применять их
(см. об этом далее — в разделе «Ферменты»),
Если в основе болезни лежит недостаток
какого-либо гормона или фермента и известно
химическое строение соответствующего
структурного гена, который, очевидно, или
поврежден, или подавлен репрессором, то
однократная инъекция такого гена или дерепрессора
в соответствующую ткань восстановит
нарушенный биосинтез гормона
или фермента и устранит причину болезни.
На этих путях возникает генетическая хирургия,
которая может оказать решающее
влияние также и на преодоление барьера
биологической несовместимости при пересадке
органов.
Знание химической природы нуклеиновых
кислот, механизмов их биосинтеза и
превращений в организме, роли в обмене
веществ уже сейчас нашло в ряде случаев
успешное применение в медицинской практике.
Здесь в первую очередь следует отметить
их значение для борьбы с вирусными
болезнями, так как все вирусы принадлежат
к ДНК- или РНК-вирусам и инфекционность
вирусов связана с их нуклеиновой
кислотой.
Особенно широко испытываются антиметаболиты
пуриновых и пиримидиновых соединений,
и некоторые из них нередко находят
полезное применение в медицине —
фторурацил и 6-азауридин при некоторых
формах рака; 6-азауридин и 5-бромуридин
подавляют в эксперименте репродукцию вирусов
герпеса обычного и осповакцины

и т. п. (Д. Блашкович* с сотр., Г. А. Галегов
и др.).
Интересно и многообещающе обнаружение
ингибирующего действия двухнитевых
монотонных полирибонуклеотидов поли-И:
поли-Ц (полиинозиновая: полицитидиловая
кислоты) на некоторые экспериментальные
опухоли мышей (Г. Леви с сотр., Э. Хоман
с сотр. и В. Ларсон с сотр.) и вирусы (С. С.
Дебов с сотр.).
Значение двухнитевых РНК особенно ярко
и в неожиданном направлении было показано
в работе К. Колби и П. Дуэсберга, обнаруживших
новый тип двухнитевой РНК
в результате воздействия ДНК-вируса (осповакцины)
на клетки млекопитающего. Значение
этого открытия для медицины состоит
в том неоднократно подтвержденном в
экспериментах факте, что двухнитевая
РНК — единственное вещество, вызывающее
образование интерферона клеткой, в
то время как однонитевая или двухнитевая
ДНК, так же кац и однонитевая РНК, недостаточны
для его синтеза. Если иметь в виду,
что интерферон является одним из эффективных
препаратов против гриппа, то
стимуляция его образования в организме
при помощи двухнитевой РНК или использование
последней в лабораторном и промышленном
производстве интерферона —
перспективное направление научных разработок.
Становится все более очевидной настоятельная
необходимость всестороннего и глубокого
изучения ферментов, участвующих
в биосинтезе и метаболизме нуклеиновых
кислот, обеспечивающих и пускающих в ход
механизм биосинтеза специфических белков.
Мы часто забываем, что ни один из
этих фундаментальных процессов (репликация
ДНК, транскрипция генетической информации,
трансляция ее в процессах биосинтеза
белка в рибосомах и обеспечение
структурным материалом и энергией) не может
быть осуществлен без участия соответствующих
ферментов, о наличии которых
мы судим по производимому ими эффекту.
Изучение этих ферментов имеет огромный
теоретический и практический интерес.
Американский биолог С. Луриа (1969)
очень четко сформулировал основной итог
развития современной генетики в следующих
словах: «...все наиболее существенные
особенности генетического процесса в его
настоящей расшифровке интерпретируются
только биохимическими терминами». Бле-
* См. статью Д. Блашковича «Актуальные проблемы
вирусологии», опубликованную в ежегоднике
«Наука и человечество. 1968».— Ред.
стящие достижения биохимии последних
двух десятилетий составили прочный фундамент
современной генетики, ее выдающихся
успехов в настоящем и замечательных
перспектив в недалеком будущем, имеющих
большое значение для предупреждения,
диагностики и лечения многих болезней.
Лабораторный синтез инфекционного вируса
из нуклеозидтрифосфатов в простой
бесклеточной системе (А. Корнберг с сотр.,
1967) , лабораторный синтез первого гена,
осуществленный при помощи химических и
биохимических методов (X. Хорана с сотр.,
1968) , выделение лактозного гена из кишечной
палочки (Дж. Бекуит с сотр., 1969) —
важнейшие вехи в развитии современной
биологии. Они сделали реальной задачу
препаративного выделения других генов,
выяснение их химической структуры и лабораторный
синтез генов. Перспективы развития
этих открытий и их значение для
биологии и медицины, несомненно, грандиозны.
Международный долг ученых мира
состоит в том, чтобы использовать эти открытия
на благо человечества, а не во вред
ему, сея болезни, смерть и разрушение.
Г ормоны
В регуляции жизненных функций организма
важная роль принадлежит гормонам,
которые нашли весьма широкое применение
не только в терапии эндокринных болезней,
что вполне естественно, но и в терапии
многих заболеваний иного происхождения.
Последнее обстоятельство требует
особенно большой осмотрительности, всестороннего
учета гормональных эффектов
и возможных осложнений.
Успехи эндокринологии за последние
годы связаны главным образом с определением
химического строения, лабораторным
и промышленным синтезом гормонов, выяснением
механизмов их биосинтеза, регуляции
ими обмена веществ и открытием новых
гормонов.
Гормоны характеризуются тем, что они
даже в чрезвычайно малой концентрации
вызывают сильный физиологический эффект.
Поэтому и обнаружение гормонального
эффекта в экстракте какой-либо ткани
и особенно следующий этап исследования —
выделение гормона в чистом виде — требуют
переработки большого количества сырья.
Так, например, С. Лиман (1967) обнаружила
новый гормон сиалоген в концентрированном
и расфракционированном экстракте
гипоталамуса, полученном от 2 тыс. голов
197

крупного рогатого скота. Для выделения такого
гормона в аналитически чистом виде в
количествах, достаточных для выяснения
химической природы (например, первичной
структуры полипептида или белка), исходный
материал надо будет увеличить на
один или два порядка. Советскому ученому
Е. И. Чазову и его сотрудникам (1970) удалось
обнаружить фактор, стимулирующий
биосинтез соматотропина, и соответствующий
так называемый рилизинг-фактор в экстракте
эпифиза, полученном от 6,5 тыс. голов
крупного рогатого скота. Вот почему на
современном этапе очень важна разработка
хороших ультрамикрометодов анализа с надежной
автоматически действующей аппаратурой.
За последние десятилетия выделено значительное
количество гормонов стероидной,
белковой и пептидной природы. В лабораторных,
а иногда и промышленных масштабах
синтезированы гормоны стероидной и
белковой природы (кортикостероиды, адреналин,
эндрогены и инсулин, окситоцин, вазопрессин,
адренокортикотропный гормон
— АКТГ, гастрин и др.), а также некоторые
искусственные аналоги их, обладающие
иногда большей активностью и избирательностью
действия по сравнению с природными
гормонами.
Расшифрованы первичная структура пролактина
(198 аминокислотных остатков), гормона
роста человека (188 аминокислотных
остатков) и др. Установление первичной
структуры — необходимый и важнейший
этап, который дает возможность перейти к
лабораторному, а затем и промышленному
синтезу гормона. Применение в лечебной
практике гормональных препаратов, даже
высокоочищенных, из животного сырья
(практически единственно доступного источника)
всегда таит опасность введения чужеродного
данному организму вещества, аллергических
осложнений, недостаточной эффективности
терапии и т. д. Видовые различия
в структуре гормонов, в частности
белковой и полипептидной природы, в настоящее
время — твердо установленный
факт. Это было особенно ярко подтверждено
при изучении недавно открытого гормона
кальцитонина (32 аминокислотных
остатка).
Физиологическая роль кальцитонина, выделенного
впервые из щитовидной железы,
сводится в основном к тому, что он регулирует
содержание кальция в организме, предотвращая
гиперкальцемию (повышенное
содержание кальция в крови), и в то же
время способствует отложению ионов кальция
в костях. Таким образом, старое представление
о том, что только паратгормон
(гормон паращитовидной железы) регулирует
содержание кальция в крови, оказалось
неправильным.
Сравнение первичной структуры кальцитонина
человека и свиньи показывает, что
имеется различие в 18 позициях. Этот факт
особенно ярко демонстрирует видовые различия
в структуре гормонов. Следовательно,
требования медицины к синтетической
химии гормонов предельно ясны: синтетический
гормон по своей структуре должен
полностью соответствовать гормону человека.
Только в этом случае мы можем рассчитывать
на высокую эффективность лечения.
Механизм действия гормонов на обмен
веществ еще недостаточно изучен. Однако
имеются убедительные экспериментальные
В организме человека и животных имеются железы, которые синтезируют и выделяют
в кровь и тканевую жидкость биологически активные вещества — гормоны, участвующие
в регуляции обмена веществ. Это — эндокринные железы, или железы внутренней
секреции.
К ним относятся эпифиз, гипофиз, щитовидная и паращитовидные железы, зобная
(вилочковая) железа, или тимус, поджелудочная железа, надпочечники, половые железы
— яичники и семенники.
По химической природе одни гормоны — белки (гормоны гипофиза, паращитовидных
желез, поджелудочной железы), другие — жироподобные вещества, т. е. стероиды
(гормоны коры надпочечников и половых желез); третьи — относительно простые продукты
превращения аминокислот (активная часть гормонов щитовидной железы, гормоны
мозговой, или внутренней части надпочечников).
Участвуя в обмене веществ, гормоны оказывают влияние на многие функции жизнедеятельности
организма (рост, обмен веществ, кровяное давление, развитие вторичных
половых признаков, секрецию молока, мочеотделение и др.) и на высшую нервную
деятельность.
Все они тесно связаны друг с другом, и только присутствие их в строгих
определенных соотношениях обеспечивает нормальную деятельность всего организма.
Кроме желез внутренней секреции, биологически активные вещества образуются
и в других органах и тканях. Это так называемые парагормоны, а также биогенные
стимуляторы и гистогормоны.
198

данные, которые свидетельствуют о том, что
гормоны активируют определенные гены,
стимулируют синтез информационной РНК
и новообразование ферментных белков. Такого
рода активация легко обнаруживается
на гигантских хромосомах слюнных желез
дрозофилы под влиянием экдисона (гормона
насекомых). Опыты с животными показали
стимуляцию под влиянием инсулина
синтеза ДНК в эпителии молочной железы,
под влиянием кортизола — информационной
РНК в печени, которая активирует образование
ферментов (трансаминаз) в системе,
синтезирующей белок. Например, при
сахарном диабете недостаток инсулина ведет
к недостатку фермента, катализирующего
начальную стадию фосфорилирования
глюкозы, в результате нарушаются нормальные
превращения последней и возникает
гипергликемия (повышенное содержание
сахара в крови). Имеются экспериментальные
данные, позволяющие считать, что инсулин
действует на трансляцию информационной
РНК в рибосомах, влияя этим на
синтез ферментного белка.
В настоящее время установлено, что циклический
3', 5'-аденозинмонофосфат (АМФ)
выполняет важную роль внутриклеточного
передатчика информации, посредника в реализации
действия различных гормонов.
Гипергликемическое действие гормонов
адреналина и глюкагона связано с увеличением
содержания циклического АМФ, стимулирующего
образование активной формы
фермента гликогенфосфорилазы. В свою
очередь, циклический АМФ образуется из
аденозин-5'-трифосфата (АТФ) в результате
воздействия аденилциклазы, которую активируют
опять-таки адреналин и глюкагон.
Наряду с этим циклический АМФ инактивируется
специфическим ферментом — диэстеразой.
Циклический АМФ вызывает
различные эффекты в разных клетках организма.
На уровень содержания циклического
АМФ влияют: адреналин, глюкагон, АКТГ,
лютеинизирующий гормон (ЛГ), вазопрессин,
-трийодтиронин, тиреотропин, мелано-
цитстимулирующий гормон (МСГ), инсулин,
простагландины и другие так называемые
тканевые гормоны (ацетилхолин, гистамин,
серотонин).
Выдвинута концепция, согласно которой
многие гормоны оказывают свое воздействие
путем двухпередаточной системы информации.
Гормоны можно рассматривать
как первые передатчики информации, которые
движутся от клеток, где они возникли,
к клеткам-мишеням. Там они стимулируют
Химическая структура циклического
3',5'-аденозинмонофосфата
(3',5' — АМФ)
Химическая структура
простагландина Ej
Химическая структура арахидоновой
кислоты
199

образование второго передатчика информации.
Как установлено в настоящее время,
таким вторым передатчиком информации и
является циклический АМФ, хотя возможно
существование и других веществ, обладающих
подобной функцией.
Прогресс в эндокринологии зависит от
нашего знания химического строения гормонов,
подтвержденного лабораторным химическим
синтезом, от расшифровки путей
биосинтеза гормонов, понимания механизма
их действия в организме и умения использовать
эти данные в терапии эндокринных
болезней.
С каждым годом увеличиваются и уточняются
наши знания о гормонах, и с каждым
годом мы убеждаемся в том, что они
еще остаются неполными. Можно, например,
утверждать, что еще не обнаружены
все гормоны, имеющиеся в организме человека.
Об этом свидетельствует уже упоминавшееся
открытие кальцитонина, и, пожалуй,
наиболее ярким подтверждением является
открытие шведскими биохимиками
новой группы тканевых гормонов — простагландинов
(У. Эйлер, С. Бергстрём), действующих
на сердечно-сосудистую систему,
гладкую мускулатуру кишечника и женского
репродуктивного тракта, вызывая, например,
у людей ускорение сердечной деятельности,
падение артериального кровяного
давления. Интересно, что простагландины
синтезируются в организме из полиненасыщенных
жирных кислот, например арахидоновой
кислоты. Теперь стало яснее.
почему так необходимо наличие этих кислот
в продуктах питания и какую роль они
играют в организме. Синтетическое приготовление
различных простагландинов, экспериментальная
и клиническая проверка их
действия могут привести к улучшению медикаментозной
терапии.
Очень важным. и интенсивно разрабатываемым
направлением исследований является
всестороннее изучение биосинтеза гормонов,
промежуточных стадий биосинтеза и
ферментов, участвующих в этих процессах.
В 1967 г. Д. Стейнером и П. Ойером был
открыт проинсулин. в молекуле которого
насчитывается 84 аминокислотных остатка,
в отличие от инсулина, содержащего 51 аминокислотный
остаток. Кроме того, проинсулин
имеет вставочный полипептид, состоящий
из 33 аминокислотных остатков и соединяющий
аминный конец A-цепи с карбоксильным
концом В-цепи инсулина. Значение
этого открытия троякое.
1. Не только ферменты могут существовать
в организме в неактивной форме (про-
200
Схема превращения проинсулина
в инсулин

ферменты: пепсиноген, трипсиноген, прокарбоксипептидаза
и т. д.), но также и гормоны
(прогормоны, например проинсулин).
2. Проинсулин нельзя отличить от инсулина
самыми чувствительными биологическими
(например, иммунологическими) методами.
Поэтому возможны диагностические
ошибки.
3. Лабораторный химический синтез гормонов
и ферментов, по-видимому, приведет
к более высокому выходу конечного продукта,
близкого к теоретическому, если он будет
проходить через стадию прогормона или
профермента. Сама природа подсказывает
нам эффективный путь. Однако не исключено,
что это — не что иное, как создание
инертных резервов, которые путем одноактного
активирования могут быть быстро мобилизованы
и введены в действие. Превращение
проинсулина в инсулин легко осуществляется
протеолитическими ферментами
(например, трипсином), хотя, возможно,
имеется и специфическая протеиназа. Исходя
из этого, можно надеяться на разработку
эффективной терапии сахарного
диабета, обусловленного остановкой синтеза
инсулина на стадии проинсулина.
Интенсивно разрабатывается во многих.
лабораториях мира биохимия стероидных
гормонов и их использование в медицине.
Успешно развивается это направление и в
СССР (Н. А. Юдаев, Институт экспериментальной
эндокринологии и химии гормонов
АМН СССР)*.
Основное значение для осуществления
гормональной функции коры надпочечников
у человека имеют гидрокортизон (он же —
глюкокортикоид), альдостерон (минералокортикоид)
и более слабый гормон смешанной
функции — кортикостерон.
Знание биохимии образования кортикостероидных
гормонов и промежуточных продуктов
их биосинтеза позволяет выявить
дефектное звено в обмене и наметить пути
эффективной терапии. Известны случаи
маскулинизации (развитие мужских вторичных
половых признаков) девочки, у которой,
как показал биохимический анализ, оказался
заблокированным последний этап в образовании
гидрокортизона. Это приводит к
увеличенному выделению АКТГ гипофизом,
избыточному накоплению промежуточных
продуктов (оксипрегненолона и оксипрогестерона),
которые в большом количестве
превращаются в андрогены (мужские половые
гормоны) и направляют развитие жен-
* См. статью Н. А. Юдаева «Гормоны и наследственность»,
опубликованную в ежегоднике «Наука
и человечество. 1970».— Ред.
ской особи по мужскому типу. Достаточно
было инъецировать такой девочке гидрокортизон,
затормозить этим образование АКТГ
и, что очень важно, андрогенов, чтобы в результате
произошла нормализация развития
по женскому типу.
Особенно возрос за последние годы интерес
к изучению гипофиза. Это объясняется
не только большим количеством гормонов,
вырабатываемых в этом органе, и его контролирующим
влиянием на другие эндокринные
органы, но и прямой, тесной связью
гипофиза с центральной нервной системой
через гипоталамус. Новое подтверждение
этого — обнаружение и расшифровка
химической природы уже упоминавшихся
рилизинг-факторов, которые синтезируются
в гипоталамусе, направляются в переднюю
долю гипофиза (аденогипофиз) и там активируют
или тормозят освобождение соответствующих
гормонов гипофиза. Предполагается,
что они действуют на клеточном
уровне аденогипофиза, регулируя секрецию
гормонов. По химической природе они — полипептиды
(различной сложности, начиная
от трипептида) или белки, хотя это установлено
только в единичных случаях и представляет
малоисследованную область, но
очень перспективную, сулящую большой
выход в медицинскую практику.
Обнаружение в задней доле гипофиза
(нейрогипофизе) белков, которые непрочно
связаны с синтезируемыми там гормонами
(вазопрессином и окситоцином), вызвало новые
вопросы, которые ждут своего решения.
Судя по опубликованным данным, в нейрогипофизе
имеются два белка такого типа,
получивших название нейрофизин I и ней-
рофизин II, их молекулярный вес 19 тыс.
и 21 тыс. соответственно. Физиологическое
значение таких белково-гормональных комплексов
не совсем ясно. Весьма вероятно,
что накопление в клетках нейрогипофиза
ГЕРМАНИЯ. По опытам Дюфура
ка мизинце ноготь растет несколько
медленнее, чем на других
пальцах. Средний рост ногтей
равняется 0,091 миллиметра в
день, почти 1 миллиметр за 10
дней. Полное возобновление ногтя
требует: для мизинцев — 121
день, для больших пальцев —
138, для прочих — 124. Быстрота
роста неодинакова по всей длине
ногтя: наибольшая в его середине.
«Die Natur», № 1. 1873 г
201

полипептидных гормонов с небольшим молекулярным
весом, но с фантастически высокой
активностью (например, вазопрессина)
явилось бы вредным фактором, однако
образование нейрофизин-гормонального
комплекса препятствует этому. Как отражается
нарушение такого механизма на регуляции
кровяного давления, диуреза и других
физиологических эффектах нейрогипофиза
и какие меры обеспечивают его восстановление,
покажет ближайшее будущее.
Серьезно поколеблено открытием сиалогена
представление о том, что гипоталамус
участвует в эндокринной регуляции только
через гипофиз. Выяснилось, что сиалоген,
синтезируемый в гипоталамусе, минует гипофиз
и непосредственно стимулирует секрецию
слюнных желез.
В этом принципиальная сторона в открытии
сиалогена. Возможно, что гипоталамус
вырабатывает и другие гормоны, которые,
обходя гипофиз, действуют на клетки-мишени,
вызывая определенный физиологический
эффект.
Гормоны — эффективное оружие в борьбе
с болезнями, сила которого и далее будет
с каждым годом возрастать.
Ферменты
Действие многочисленных ферментов
обеспечивает биохимическую интеграцию
множества химических реакций внутри клеток
с участием контрольных механизмов.
В диагностике ряда болезней ферменты
приобретают все возрастающее значение.
Описано большое количество энзиматических
тестов — приемов, важных для диагностики,
основанных на определении активности
некоторых ферментов, обычно в крови,
реже в моче и в других биологических
жидкостях, а иногда и в пунктатах некоторых
органов. Во многих странах налажено
массовое (промышленное) производство специальных
наборов реактивов, обеспечивающих
определение отдельных ферментов.
Диагностику при болезнях печени, сердечной
мышцы (инфаркт миокарда, острая
сердечная недостаточность, грудная жаба
и др.), поджелудочной и предстательной желез,
анемиях, мышечных дистрофиях, токсемиях
беременных, опухолях и других патологических
состояниях значительно облегчает
определение активности таких ферментов,
как глютамат-пируват трансаминаза,
Клетки и ткани живых организмов вырабатывают сложные органические вещества белковой
природы — ферменты (энзимы). Они играют роль катализаторов, т. е. веществ,
ускоряющих во много раз биохимические процессы.
Ферменты тесно связаны с гормонами, активизирующими их действие. Например,
гормон, синтезируемый поджелудочной железой, регулирует активность фермента
гексоксиназы, которая участвует в сложных превращениях сахаров.
Кроме гормонов, на ферменты оказывают воздействие и другие химические вещества.
Так, ингибиторы тормозят активность ферментов или полностью прекращают их
действие. В медицине применяются как природные, так и искусственные ингибиторы.
202

Кристаллы I, гистидиндекарбоксилнзы
микрококка
Кимограммы, отражающие влияние
ингибиторов фермента
г и сти ди н де ка рбокс и л аз ы
«кетона» (1). МЭГ (2) и 3-амида
[.-гистидина (3) на артериальное
кровяное давление крыс. В опыте
вводились в бедренную вену
диколин (Ц. физиологический раствор
(II) й ингибиторы
Химические структуры диколииа (I).
«кетона» (II). МЭГ (III) и амида
( -гистидина (IV)
глютамат-оксалацетат трансаминаза, креатинкиназа,
альдолаза, глютамат дегидрогеназа,
щелочная и кислая фосфатаза и амилаза.
Эти анализы в различных вариантах
нашли широкое применение в клинических
и больничных лабораториях. Особенно популярно
в клиниках всего мира определение
в сыворотке крови трансаминаз — ферментов
аминокислотного обмена, впервые
открытых и широко изученных советским
биохимиком А. Е. Браунштейном и его сотрудниками.
В задачу настоящей статьи не
входит перечисление всех ферментов, количественное
и качественное определение которых
предложено для целей энзимодиагностики
болезней. Здесь гораздо важнее дать
общую характеристику методов, их значение
и ограничение, а также отметить тенденции
в развитии энзимодиагностики и возникшие
при этом проблемы и перспективы.
Появление -в крови ферментов, ранее
в ней отсутствовавших, свидетельствует
о каком-то патологическом процессе и возбуждает
вопрос об их источнике, т. е. об органе
или ткани, из которых они поступили.
При этом идеальный случай, когда фермент
в норме находится только в одном органе
и его появление в крови свидетельствует
о поражении именно этого органа. Но такое
положение практически отсутствует. Единственное,
по-видимому, исключение — орнитин
карбомоилтрансфераза, имеющаяся
лишь в печени. Есть ферменты, обнаруженные
только в двух органах или тканях: гистидин-аммиак-лиаза
и уроканаза — в печени
и эпидермисе, трансамидиназа — в почках
и поджелудочной железе, гуанидинацетат-
метил-трансфераза — в печени и поджелудочной
железе, креатинкиназа — в сердечной
и поперечно-полосатой мышцах. В этих
случаях обычно из двух возможных решений,
основанных на энзиматическом тесте,
клиническая симптоматика выбирает одно,
позволяющее поставить правильный диагноз.
Однако большинство ферментов присутствует
во многих органах, поэтому обнаружение
их в крови представляет диагностическую
ценность только при сопоставлении
с известными данными о распределении
так называемых изоферментных активностей
в отдельных органах и тканях.
Другой аспект применения ферментов
в диагностике состоит в использовании их
в качестве чувствительных и специфичных
реактивов для обнаружения тех или иных
химических веществ в тканях и жидкостях
человеческого организма и в иных препаратах
биологического происхождения. Разработан
ряд экспресс-методов биохимической
диагностики (например, определение сахара
или белка в моче), позволяющих сделать
быстрое (в течение 20 сек) определение
у постели больного, в полевых условиях.
Ферменты широко применяются не только
в диагностике, но и в терапии болезней.
При этом преследуются различные цели.
Первая цель — восполнение образовавшегося
в организме дефицита в том или
ином ферменте путем его введения.
Восполнение ферментного дефицита
в желудочно-кишечном тракте легко достигается
путем приема соответствующих природных
смесей, содержащих необходимые
ферменты (пепсин — в виде желудочного со-
203

ка; трипсин, химотрипсин, карбоксипептидаза
— в виде панкреатина; амилаза — в виде
плесневой гамма-амилазы; сахараза —
в виде дрожжевой сахаразы).
Достаточно легко в смысле доставки
к месту назначения решаются проблемы во
всех случаях, когда дефицит ферментов касается
крови, лимфы или околоклеточной
жидкости. В сложном механизме регуляции
кровяного давления важную роль играют
сосудоактивные полипептиды, образующиеся
в крови из ее белков под влиянием специальных
ферментов — калликреинов. Дефицит
в калликреинах легко устраняется
инъекцией этого препарата, оказывающего
эффективное влияние на лечение гипертонической
болезни и поражений периферических
кровеносных сосудов. Большое применение
в практике находят ферментные препараты
особенно микробного происхождения,
растворяющие сгустки и тромбы крови.
РОССИЯ. Бактерии и другие
замечаемые под микроскопом
тела не составляют с точки зрения
существующих теорий брожения
и гниения причину заразных
болезней; но из этого
не следует еще заключить, чтобы
не были найдены в природе
такие из группы низших организмов,
например, грибов, которые
бы могли производить какую-либо
болезнь.
«Записки Русского технического
общества»* вып. 1, 1873 г
Однако до сих пор практически не решена
задача устранения ферментного дефицита,
возникшего в отдельных органах и тканях,
путем, например, внутривенного или
внутримышечного введения соответствующих
ферментных препаратов. Такие высокомолекулярные
соединения, как ферменты,
весьма трудно преодолевают барьер — наружную
клеточную мембрану, состоящую
из белкового и липидного слоев.
Возможно, что применение фермента пермеазы,
а также различных веществ, повышающих
клеточную проницаемость при локальном
введении в соответствующий орган
совместно с назначенным для лечения ферментом,
окажет существенную помощь в решении
этой задачи. Кроме того, развитие
синтетической биоорганической химии и
биохимии, а также возникновение генетической
хирургии позволит в недалеком будущем
применять активные фрагменты ферментов
и нуклеиновых кислот (генов), участвующих
в синтезе ферментов; меньшие
размеры этих фрагментов позволят им легче
проникать внутрь клетки.
Вторая цель применения ферментов
в терапии болезней — неспецифическое использование
специфических свойств ряда
ферментов для устранения нежелательных
последствий тех или иных патологических
процессов. К ним относятся прежде всего
ферменты лизирующего типа, довольно легко
разрушающие и растворяющие различного
рода денатурированные структуры,
скопления и сгустки плазматических, клеточных
и тканевых остатков и отторжений,
сложные и неоднородные по своему составу.
Основная задача сводится к тому, чтобы
как можно быстрее вывести из организма
эти шлаки. Наибольший эффект в терапии
дают ферменты при обработке ран, гематом,
воспалительных очагов, а также при растворении
сосудистых тромбов и болезнях
легких.
Появилось новое направление использования
ферментов в медицинской практике.
Оказалось, что лейкозы (заболевания со
смертельным исходом) во многих случаях
поддаются успешной терапии аспарагиназой,
применение которой вызывает снижение
роста и активности раковых клеток
в опытах на животных. По-видимому, во
всех случаях, когда раковые клетки аспарагин-зависимы,
т. е. нуждаются в поступлении
аспарагина извне, можно рассчитывать
на положительный лечебный эффект
(Дж. Кидд, Т. Маккой, Дж. Брум, Л. Олд
и др.).
Результаты терапии рака человека, в том
числе лейкозов острого лимфобластического
типа, оказались далеко не столь обнадеживающими.
Чаще всего наблюдалось
ослабление болезни, продолжавшееся в течение
различного периода времени, иногда
с аллергической реакцией. При остром лимфобластическом
или миелобластическом
лейкозе лучший терапевтический эффект
наблюдается от комбинации аспарагиназы
с другими медикаментами. Обнаружение
иммунодепрессивных свойств аспарагиназы
расширяет сферу возможного применения
ферментов в медицине.
Мы неоднократно обращали внимание на
«паразитический» тип аминокислотного обмена
раковых клеток. Поэтому глубокие исследования
зависимости опухоли от поступления
аминокислот извне — перспективное
направление, которому следует уделить
серьезное внимание.
Торможение активности ферментов при
помощи различных природных и искусственных
ингибиторов является важнейшим
направлением научных исследований ферментативного
катализа. В мировой научной
204

литературе ежегодно публикуется до 2 тыс.
работ, посвященных ингибиторам ферментов,
механизму их действия и применению
в медицине, сельском хозяйстве и промышленности.
Результаты этих исследований
часто имеют непосредственный выход в медицинскую
практику.
Например, тразилол (он же: зимофрен,
инипрол, контрикал) — ингибитор протеолитических
ферментов, выделенный из органов
животных (панкреатическая железа,
легкие, околоушная железа), нашел широкое
применение в медицинской практике.
Впервые он был применен в 1953 г. для
лечения острого воспаления поджелудочной
железы. К настоящему времени опубликовано
свыше 1600 работ об использовании
тразилола в различных областях лечебной
медицины. Применение тразилола при лечении
острого панкреатита снизило смертность
более чем в два раза. Он особенно
эффективен на ранних стадиях болезни
и при введении больших доз (100 тыс. единиц
и больше). Тразилол — довольно простой
белок. Расшифровка его первичной
структуры позволит в ближайшее время
осуществить лабораторный, а затем и промышленный
синтез.
Ингибиторы карбоангидразы, например
ацетазоламид (он же: диурамид, диамокс),
часто применяются при лечении отеков, особенно
отеков, вызванных сердечной недостаточностью.
Известен ряд ингибиторов
и других ферментов.
Третья цель применения ферментов в терапии
болезней — устранение повреждений
хромосомного аппарата, вызванных различными
факторами внешней среды, особенно
радиационных повреждений, имеет огромное
значение. В настоящее время установлено
(П. Хэневолт, Р. Хэйнес, П. Ховард-
Фландерс), что аномалии в структуре РНК
и ДНК могут быть устранены. Сама природа
позаботилась о том, чтобы ошибки, например
в считывании генетической информации,
устранялись при помощи специальной
«ремонтной бригады» ферментов типа
экзо- и эндо-нуклеаз, которые вырезают из
полинуклеотидной цепочки дефектный нуклеотидный
блок и на его место вставляется
нормальный, по-видимому, на основе принципа
комплементарности с матрицей. Здесь
с особой силой проявляется значение ферментного
аппарата синтеза нуклеиновых
кислот, к изучению которого в мировой науке
сейчас привлечено серьезное внимание.
Особенно большое теоретическое и практическое
значение приобрели исследования
тех биохимических реакций превращения
аминокислот в организме, которые носят
общее название реакций энзиматического
декарбоксилирования аминокислот. В количественном
отношении для этих реакций используется
не больше 1 % всего аминокислотного
запаса организма, однако образующиеся
при этом вещества, в общем в небольшом
количестве, играют огромную роль
в процессах регуляции жизненных функций
в организме (гистамин, дофамин, тирамин,
серотонин, гамма-аминомасляная кислота,
таурин).
Изучение энзиматического превращения
дигидрооксифенилаланина (ДОФА) и образующегося
из него дофамина, определение
их концентрации в различных участках головного
мозга, проницаемости клеточных
и тканевых барьеров в норме и патологии
определило эффективные пути борьбы с болезнью
Паркинсона (Г. Котзиас с сотр.).
Довольно давно известно, что гистамин,
возникающий под действием фермента гистидиндекарбоксилазы
на аминокислоту гистидин,
играет важную роль в осуществлении
ряда физиологических эффектов.
Значительный прогресс в изучении гистидиндекарбоксилазы
был получен после
того, как впервые в мире Л. А. Семина и я
выделили этот фермент в чистом кристаллическом
виде из микробов. В нашей лаборатории
были синтезированы активные ингибиторы
гистидиндекарбоксилазы, среди
которых наиболее сильными специфическими
ингибиторами оказались амид L-гистидина,
метиловый эфир L-гистидина (МЭГ) и
4-имидазолил-3-аминобутанон-2 («кетон»),
В совместной работе с лабораторией патоанатомии
Института кардиологии АМН
СССР было установлено, что эти вещества
повышают артериальное давление у экспериментальных
животных вследствие торможения
образования гистамина.
Значительное применение в лечебной
практике нашел ряд коферментов (коэнзим
А, флавиновые нуклеотиды, липоевая
кислота и ее амид, пиридоксальфосфат
и особенно кокарбоксилаза).
Биохимия уже сейчас вооружила практическую
медицину рядом ценных методов диагностики
и терапии. В ближайшие
5 — 15 лет можно предвидеть, что в связи
с выдающимся прогрессом в области биохимии,
молекулярной биологии и биоорганической
химии будут найдены весьма эффективные
методы профилактики, диагностики
и лечения многих тяжелых болезней
человека.
205

Все это разнообразие
на небе... надобно
почитать образцом
велиной красоты
и точности...
Платон

человек
/W земля
M минромир
технический
прогресс
летопись
науки
М. Я. МАРОВ
Доктор физико-
математических наук
В. А. ТРОИЦКАЯ
Доктор физино-
математических наун
И. С. ШКЛОВСКИЙ
Член-корреспондент АН СССР

Михаил Яковлевич
Маров
(р. 1933) — специалист
в области планетофизики и физики
верхней атмосферы (аэрономии),
доктор физико-математических
наук.
Родился в Москве. Окончил
Московское высшее техническое
училище им. Н. Э. Баумана, затем
аспирантуру Института физики
атмосферы, специализировался
в области космической физики. Им
получен ряд новых результатов
в изучении структуры земной
термосферы, ведутся работы
по математическим методам
моделирования планетных
атмосфер. М. Я. Маров принимал
непосредственное участие
в экспериментах на автоматических
станциях «Венера-4 — 7»,
с помощью которых получены
принципиально новые данные
по физике Венеры.
М. Я. Маровым опубликовано
свыше 70 научных работ.
М. Я. Маров активно участвует
в работе различных
международных организаций,
избран в состав рабочих групп
Комитета по исследованию
космического пространства
(КОСПАР), возглавляет
проблемную комиссию в
Международной Ассоциации
геомагнетизма и аэрономии
(МАГА).

Михаил
Яковлевич
Маров
СОВРЕМЕННЫЕ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О ВЕНЕРЕ
Развитию физики планет за последние годы
способствовали, с одной стороны, практические
потребности в связи с развитием техники
космических полетов, а с другой —
совершенствование методов наземных наблюдений
и появление таких мощных современных
инструментов исследований, как
автоматические космические станции — зонды.
В результате планетология обогатилась
новыми фундаментальными данными, которые
привели к существенному прогрессу в
представлениях о физических особенностях
планет.
Венера — ближайшая к Земле планета,
обращающаяся вокруг Солнца почти по круговой
орбите, заключенной внутри земной,
на расстоянии 0,723 а. е. (108,1 млн. км)
от Солнца. По своим размерам, массе, средней
плотности она очень похожа на Землю.
Действительно, радиус Венеры, недавно
уточненный по результатам радиолокационных
измерений, всего лишь на 320 км меньше
среднего земного, масса составляет около
80 % от массы нашей планеты, а средняя
плотность почти такая же, как у Земли.
Венера получает примерно вдвое больше
солнечной энергии, но отражение от постоянно
окутывающего ее плотного облачного
слоя также приблизительно вдвое выше.
Поэтому приток энергии к Венере и Земле
почти одинаков.
Однако сходство двух планет чисто внешнее.
За последнее десятилетие выявлены отличия
принципиального характера, которые
заставили отказаться от упрощенных представлений
о том, что Венера и Земля —
«близнецы».
Атмосфера на Венере была открыта
М. В. Ломоносовым в 1761 г. Однако потребовалось
свыше двухсот лет, прежде чем
удалось существенно прояснить вопрос о
структуре венерианской атмосферы и ее
свойствах, об ожидаемых физических условиях
на планете.
Приблизительно до 40— 50-х годов нашего
столетия существовало убеждение, что
Венера обладает природными условиями,
необходимыми для существования развитых
форм жизни. И даже когда новые экспериментальные
факты стали все с большей определенностью
свидетельствовать о существенном
отличии физико-химических условий
на этой планете от земных, родились
разнообразные гипотезы, пытавшиеся «примирить»
результаты наблюдений с представлениями
о сравнительно умеренном
климате на поверхности Венеры. Наряду
с этим существовали гипотезы о каменноугольном
периоде на Венере, о водном
океане, сплошь покрывающем ее поверхность,
а также об обилии углеводородов
в атмосфере, которые могли бы образовываться
в недрах планеты при высоких температуре
и давлении, и, в частности, об
океане нефти на поверхности Венеры.
В чем же причина такого разнообразия
представлений о природе этой планеты?
На протяжении сотен лет Венера упорно
хранила свои тайны под мощным слоем
сплошных облаков, скрывающих ее поверхность.
Они практически не позволяют выделить
какие-либо отчетливые детали на диске
планеты даже при использовании
современных оптических телескопов, хотя
в отдельные периоды и наблюдались образования,
подобные разрывам в облаках.
Многочисленные визуальные и фотографические
наблюдения, а позднее и спектральные
исследования в видимой, инфракрасной
и ультрафиолетовой областях спектра, давшие
много ценной информации о планете,
не привели к сколько-нибудь успешным попыткам
проследить видимое движение характерных
деталей (пятен, полос) на ее диске,
209

и долгое время нельзя было ответить на вопрос
о параметрах собственного вращения
Венеры. Оптические и первые радиолокационные
измерения давали значения периода
собственного вращения Венеры, различающиеся
более чем в сто раз. Лишь к середине
60-х годов удалось установить, что этот период
в 243 раза больше длительности земных
суток, причем направление вращения
сезонные изменения на планете практически
отсутствуют.
К сожалению, до настоящего времени
крайне ограничены сведения о фигуре и топографии
Венеры. Исходя из имеющихся
данных радиолокационного зондирования,
можно ожидать, что отличие фигуры планеты
от сферической невелико. Вблизи экваториальной
плоскости обнаружены перепа-
Рис. 1. Вымпелы с изображением
барельефа В. И. Ленина
и Государственного герба СССР,
доставленные на планету
автоматической станцией «Венера-7»
Рис. 2. Отражательные
характеристики поверхности
Венеры в радиодиапазоне (Хайстек.
США). Чем сильнее отражение
сигналов, тем светлее область.
Причиной различного отражения
радиоволн могут быть свойства
материала поверхности или
особенности рельефа планеты.
Показаны области, где осуществили
спуск автоматические станции
«Венера»
обратное, т. е. по часовой стрелке, если
смотреть с Северного полюса мира,
а не против, как у Земли и других планет.
При каждом сближении с Землей Венера
повернута к нам почти точно одной и той же
стороной, т. е. наблюдается как бы ее резонансное
вращение относительно Земли.
Были попытки объяснить возможность такой
синхронизации орбитальным движением
Земли за счет действия приливных сил.
Комбинация собственного обратного вращения
и годового обращения Венеры вокруг
Солнца приводит к тому, что за один
венерианский год восход и заход Солнца
на планете происходит дважды, и продолжительность
венерианских солнечных суток
составляет 116,8 земных. Ось собственного
вращения Венеры почти перпендикулярна
к плоскости ее околосолнечной орбиты —
угол наклона свыше 87°. Поэтому в отличие
от Земли, у которой этот угол около 67°
210
ды высот на поверхности Венеры до 3 км,
однако при достигнутой разрешающей способности
радиолокационной установки можно
было различить характерные детали протяженностью
лишь в несколько сот километров
и более. Возможно, что неоднородности
венерианского рельефа выражены
более резко. Во всяком случае изучение отражательных
характеристик Венеры в радиодиапазоне,
в частности данные о поляризации
отраженных планетой радиоволн,
позволяют предполагать переменность физических
свойств поверхности Венеры и, видимо,
сложный характер ее топографии.
Поверхность Венеры можно «видеть»
лишь в сравнительно узком диапазоне радиоволн
(приблизительно от трех до нескольких
десятков сантиметров), для которых
ее атмосфера достаточно прозрачна.
Видимая верхняя граница венерианских облаков
является как бы порогом для визуаль-

ных наблюдений. Вблизи этой границы находится
и уровень собственного излучения
планеты в инфракрасной области. Регистрируемые
на Земле спектральные характеристики
излучения — структура полос поглощения,
интенсивность и ширина отдельных
линий — позволили обнаружить в атмосфере
Венеры углекислый и угарный газ, водяной
пар, хлористый и фтористый водород, а также
оценить температуру (примерно от — 30
до — 50°С) и давление вблизи облаков
(по поляризационным и спектральным измерениям
— от 0,05 до 0,2 атм). Однако измерения
при помощи оптических наземных
инструментов давали лишь относительные
содержания отдельных компонентов выше
облаков и были бессильны ответить на вопрос
о том, каковы параметры атмосферы
ниже уровня излучающего слоя.
Следует отметить, что наибольшую эффективность
дало использование инстру¬
ментов с высоким спектральным разрешением
(фурье-спектрометров). Результаты
этих измерений приводили к представлениям
о значительном количестве углекислого
газа в атмосфере Венеры. Тем не менее
большинство исследователей было
склонно считать, что концентрация СО2
не превышает 5— 10%, а основной составляющей
атмосферы Венеры по аналогии
с земной атмосферой является азот.
В конце 50-х годов с развитием техники
радиоастрономических наблюдений неожиданно
обнаружили высокую радиояркостную
температуру Венеры. Это температура,
характеризующая интенсивность (яркость)
излучения планеты в диапазоне радиоволн.
Радиояркостная температура Венеры оказалась
порядка 300— 400° С, т. е. во много
раз выше, чем у Земли и Марса. Первым
естественным объяснением этого результата
было предположение, что до такой темпера-
211

туры разогрета поверхность Венеры, интенсивно
излучающая на сантиметровых волнах,
которые почти свободно проникают через
атмосферу. Это, казалось, заставляло
отказаться от увлекательных и многообещающих
гипотез об океанах и пышной растительности
на планете.
Вместе с тем были сделаны попытки
объяснить высокую радиояркостную температуру
Венеры, исходя из представлений
о «горячей» атмосфере при умеренно нагретой
поверхности или нетепловой природе
излучения. Серьезно дискутировались
гипотезы о сверхплотной ионосфере плане-
Передающая антенна
Парашют
Крышка
парашютног
отсека
женность атмосферы ниже их видимой границы,
другими словами, как «глубоко» на
ходится поверхность. Ответы на эти и мно
гие другие вопросы могли дать лишь прямые
измерения при помощи космических
аппаратов.
Естественно поэтому, что проведение
зондирования атмосферы ниже видимого
слоя облаков явилось основной задачей автоматических
станций «Венера». Уникальные
данные, полученные в результате
успешного осуществления серии этих экспериментов,
а также экспериментов, выполненных
американскими учеными при проле-
Теплообменник
Теплоизоляция
коммутации
Силовой корпус радиопередатчик
Демпфер
ты (с концентрацией электронов, в тысячу
раз большей по сравнению с ионосферой
Земли), о тлеющих электрических разрядах
в ее атмосфере, о генерации излучения при
движении электронов в магнитном поле
и др. Каждая из них, в принципе, была способна
объяснить наблюдаемый характер
микроволнового спектра Венеры, хотя при
более внимательном рассмотрении встречалась
с известными трудностями или требовала
довольно искусственных допущений.
В результате вопрос об источнике высокой
радиояркостной температуры и, следовательно,
о том, какова температура атмосферы
у поверхности Венеры, оставался до
конца нерешенным. Еще большая неопределенность
была в оценках величины давления
у поверхности: назывались значения от
единиц до нескольких сот атмосфер. Астрономы
не располагали сведениями и о том,
каков характер изменения температуры
в атмосфере под облаками, какова протя-
212
Рис. 3. Спускаемый аппарат станции
«Венера-7», совершивший
15 декабря 1970 г. посадку
на поверхность Венеры
те вблизи планеты космического аппарата
«Маринер-5», открыли новый этап в изучении
Венеры и положены в основу современных
представлений о природе этой планеты.
Космические аппараты ,,Венера“
Первая попытка исследования Венеры
с космического аппарата относится к
1961 г., когда в нашей стране был осуществлен
запуск автоматической станции «Венера-1».
В 1962 г. вблизи Венеры пролетел
американский космический аппарат «Маринер-2».
В 1965 г. к соседней планете отправились
две новые советские автоматические
станции «Венера-2» и «Венера-3».
«Венера-3» в ноябре 1965 г. впервые осуществила
перелет на Венеру по попадающей
траектории.
Прямые измерения в атмосфере Венеры
были начаты историческим полетом «Венеры-4»
в 1967 г. и продолжены в 1969 г. на

станциях «Венера-5 и -6». Эксперименты
на американском космическом аппарате
«Маринер-5» позволили существенно дополнить
полученные результаты и расширить
область измерений в сторону больших высот.
15 декабря 1970 г. автоматическая
станция «Венера-7» впервые совершила посадку
на другую планету Солнечной системы
и в течение 23 мин проработала на ее
поверхности в чрезвычайно тяжелых условиях
окружающей среды, передавая на
Землю данные измерений.
Траектории полета автоматических станций
«Венера-4— 7» были выбраны таким
образом, чтобы при больших углах входа
осуществить исследования атмосферы Венеры
на ночной стороне вблизи экваториальной
плоскости.
В целом станции «Венера» примерно
аналогичны по конструкции. По результатам
анализа полета «Венеры-4» в конструкцию
спускаемого аппарата (СА) станций
«Венера-5 и -6» были внесены некоторые
изменения, которые касались прежде всего
уменьшения площади купола основного парашюта
(с целью более быстрого спуска
в плотной атмосфере планеты) и некоторого
повышения прочности корпуса С А. Наиболее
существенной модификации подвергся
С А станции «Венера-7». Поскольку его
основной задачей было достижение поверхности
планеты и обеспечение работы на поверхности,
он спроектирован как посадочная
капсула. С учетом результатов предыдущих
измерений станций «Венера-4— 6»
и полученных предельных оценок параметров
атмосферы посадочная капсула рассчитывалась
на очень высокие температуру
и давление окружающей среды (соответственно
до 530°С и 180 атм). За счет упрочнения
корпуса и создания специальной теплозащиты,
обладающей необходимыми теплоизоляционными
и одновременно амортизационными
свойствами, СА «Венеры-7»
стал примерно на 100 кг тяжелее, хотя общий
вес станции остался по сравнению
с предыдущими станциями «Венера» почти
неизменным (около 1180 кг).
Отделение спускаемых аппаратов от орбитального
отсека производилось на расстояниях
около 20— 40 тыс. км от Венеры,
и участок аэродинамического торможения
в атмосфере начинался при скорости около
11,2 км • сек под углами приблизительно
60— 70° к местному горизонту. Раскрытие
парашюта происходило в момент, когда
скорость аппаратов уменьшалась примерно
до 210 м-сек-1, что соответствовало давлению
окружающей атмосферы около 0,6 атм.
Спускаемый аппарат станции «Венера-7»
имеет несколько продолговатую конфигурацию
и содержит внутри герметичный контейнер
сферической формы с аппаратурой,
состоящей из радиотелеметрической системы,
приборов для измерения параметров
атмосферы, автоматики систем управления
и терморегулирования и источников питания.
Снаружи капсула закрыта термозащитой
и теплоизоляцией, предохраняющими
ее, соответственно, от аэродинамического
нагрева при входе в атмосферу и при работе
в атмосфере на участке парашютного
спуска и на поверхности. В верхней части
капсулы, под отстреливаемой крышкой,
размещен парашютный контейнер. Использовалась
однокаскадная парашютная система
с вытяжным парашютом. Термостойкий
материал основного парашюта был рассчитан
на то, чтобы также, как и сам аппарат,
противостоять температурам до 530°С.
Станции «Венера-4 и -6» были оборудованы
сравнительно простыми газоанализаторами
для определения химического состава
атмосферы. Эти приборы измеряли содержание
углекислого газа, азота (вместе
с инертными газами), кислорода и водяного
пара. Принцип работы газоанализаторов
основывался главным образом на использовании
довольно простого манометрического
метода. Для получения пороговых оценок
применялись также электролитический
и термохимический методы. Измерение температуры
и давления атмосферы проводилось
простыми и надежными способами измерения
теплофизических параметров плотного
газа при помощи термометров сопротивления
и манометров мембранного (анероидного)
типа. Независимо измерялась
также плотность атмосферы, для чего на
борту станций устанавливались специаль-
ФРАНЦИЯ. Задача состояла в
том. чтобы отыскать способ приводить
аэростат в движение независимо
от ветра. Этот вопрос
Дюпюи-де-Лом разрешил, снабдив
свой аэростат гребным винтом...
вращаемым восемью человеками;
скорость достигала 2,82
метра в секунду, или 10xk километра
в час, при 27х/г оборота
винта в минуту.
Остается пожелать лишь одного:
скорейшего изобретения двигателя
сильного, но в то же время
не тяжелого и не громоздкого, а
также и не действующего при
помощи огня.
«Инженерный журнал», № 1,
1873 г.
213

ные плотномеры ионизационного и камертонного
типов.
Сложность создания и работы бортовой
аппаратуры первых станций «Венера» определялась
неопределенностью в оценках параметров
атмосферы и необходимостью в связи
с этим рассчитывать на большой диапа-
лорода в атмосфере Венеры практически
нет, а содержание водяного пара вблизи
облачного слоя менее одного процента.
Современные представления о химическом
составе атмосферы Венеры основываются
на результатах прямых измерений
и наземной спектроскопии (см. табл. 1).
Рис. 4. Результаты измерений
температуры и давления атмосферы
Венеры на советских автоматических
станциях. Изменение температуры
и давления показано в зависимости
от времени спуска, которое было
различным из-за разной площади
купола парашюта: медленнее всех
опускалась «Венера-4» (свыше
полутора часов до высоты 28 км над
поверхностью), а «Венере-7»,
начавшей спуск с той ясе высоты.
что и «Венера-4», чтобы достичь
поверхности, потребовалось 35 мин
Рис. 5. Вход автоматических станций
«Венера» в атмосферу планеты
и спуск на парашютах. Показаны
участки зондирования атмосферы
каждой станцией на фоне высотных
профилей атмосферных параметров,
построенных по результатам
проведенных измерений.
Соотношения масштабов условные
зон измерений, а в дальнейшем — необходимостью
обеспечить работоспособность
приборов в сложных условиях венерианской
атмосферы вплоть до поверхности.
Структура атмосферы Венеры
На рисунке суммированы первичные результаты
измерений параметров атмосферы
Венеры в зависимости от времени (время
московское), которые служат основным источником
данных о ее физической структуре.
Как видим, станции «Венера» начали
передавать информацию об окружающей
среде, когда температура составляла 25°С,
а давление примерно 0,6 атм, и провели
зондирование на участках плавного спуска
на парашютах в ночной атмосфере планеты
вплоть до уровня, где температура поднялась
до 325°С, а давление увеличилось до
27 атм. Такое изменение параметров произошло
в интервале высот около 40 км.
Важнейшим результатом измерений при
полетах станций «Венера-4— 6» явилось
непосредственное определение химического
состава при помощи бортовых газоанализаторов.
Измерения проводились на нескольких
уровнях при давлениях 0,6; 2; 5
и 10 атм. Вопреки существовавшим представлениям
о преобладающем содержании
азота, оказалось, что атмосфера Венеры
почти целиком состоит из углекислого газа,
а объемное содержание азота (если он вообще
присутствует) — не более 2%. Кис-
Спектроскопия дает меньшие верхние пределы
для кислорода и водяного пара. В отношении
Ог это согласуется с оценкой «Венер»;
что касается Н2О, то следует учитывать
разные уровни в атмосфере, к которым
относятся прямые и спектроскопические измерения
и, следовательно, возможность конденсации
водяного пара. Нижняя спектро-
Таблица 1
Газ Относит, объемы.
содержание Метод
со2 0,97 ±0,04 «гВенера-4— 6*
n2 ≪2- IO— 2 »
(включая
инертные
газы)
Н2О 10~з ~ 10— 2 »
(при р=0,6
атм)
Н2О — 7 10—
5 Спектр.
О2 ≪ ТО— 3 «Венера-5, 6»
О, ≪ 10— 5 Спектр.
со 4-10-б »
НС1 6-10-7 »
HF IO-» »
сн4 ≪ 10-“ »
СНзС1 ≪ 10— 6 »
CH3F ≪10-“ »
С2Н2 ≪10-0 >>
HCN ≪ 10-0 >>
Оз ≪10— 8 »
SO2 ≪3-10— 8 »
COS ≪10— 8 »
СзО2 ≪5-10-7 »
HoS ≪210— ‘ »
NH3 ≪3-10— 8 >>
214

скопическая оценка Н2О, относящаяся к вершине
облачного слоя, примерно в 100 раз
меньше того, что дают измерения на «Венерах».
Верхнюю оценку содержания Н2О во
всей толще атмосферы дает анализ микроволнового
спектра Венеры, т. е. зависимости
интенсивности излучения от длины волны
в диапазоне радиоволн. Отсутствие заметного
ослабления интенсивности излучения
вблизи линии резонансного поглощения
водяного пара на длине волны 1,35 см служит
указанием на то, что предельное содержание
Н2О в атмосфере планеты не превышает
0,5%. Большой интерес представляют
обнаруженные в очень небольших концентрациях,
примерно от 10~3до 10~6%, СО,
НС1 и HF, кислорода меньше тысячной
доли процента. Оценки содержания ряда
других малых примесей (СН4, С3О2, SO2, О2,
H2S, Оз и др.) основываются на спектроскопических
верхних пределах обнаружения.
Наиболее вероятному химическому составу
атмосферы Венеры соответствует значение
среднего молекулярного веса, равное
43,2. Напомним, что для земной атмосферы
он составляет 28,96.
Как показали измерения высоты бортовыми
радиовысотомерами, при давлении
27 атм, соответствовавшем предельной
прочности С А станций «Венера-5 и -6», до
поверхности оставалось еще приблизительно
20 км. Температура на участке спуска
быстро нарастала — в среднем около 8,5°
на километр. Такой градиент температуры
в углекислой атмосфере соответствует адиабатическому
закону, когда происходит перемешивание
газа по вертикали (конвекция).
Трудно, однако, было ответить на вопрос
о том, сохраняется ли адиабатический
закон вплоть до поверхности либо в силу
определенных причин профиль температуры
постепенно становится иным и вблизи
поверхности образуется изотермический
или даже инверсионный слой. На такую
возможность, основываясь на результатах
анализа микроволновых спектров Венеры,
указывали некоторые радиоастрономы.
В зависимости от того, какова структура
приповерхностной атмосферы, температура
газа у поверхности могла отличаться почти
на 100°С; если действует адиабатический
закон, у поверхности ожидалось около
500°С, а если существует область протяженностью
5 — 10 км с постоянной температурой,
то искомая величина составила бы
приблизительно 400°С. Давление при этом
ожидалось в пределах от 70 до 150 атм. Таким
образом, подтверждалось предположе¬
ние об очень горячей поверхности планеты,
вызывающей интенсивную эмиссию в радиодиапазоне.
Но каковы действительные значения
температуры и давления атмосферы
на поверхности? Чтобы провести измерения
ниже уровня, достигнутого станциями «Венера-5
и -6», и осуществить посадку на
раскаленную поверхность Венеры, требовалось
решить сложные научно-технические
задачи. Аппарат, способный выполнить
такой эксперимент, должен был обладать
прочностью батискафа, опускающегося в
океан на глубину свыше 1,5 км, и одновременно
противостоять воздействию температур,
значительно превышающих температуры
плавления свинца и цинка. Только тогда
можно обеспечить функционирование бортовой
аппаратуры и передачу информации на
Землю. Поэтому создание автоматической
станции «Венера-7», впервые выполнившей
измерения на поверхности Венеры, — это,
прежде всего, новое большое достижение
отечественной космической техники, еще
одно свидетельство могущества автоматических
устройств, способных проводить исследования
в крайне тяжелых условиях, на удалении
от Земли в десятки миллионов километров.
«Венера-7» осуществила зондирование
атмосферы с высоты около 55 км. Непрерывные
измерения температуры и величины
доплеровского сдвига частоты бортового
радиопередатчика обеспечили получение
высотных профилей атмосферных параметров
в подоблачной атмосфере планеты.
216

Полет «Венеры-7» дал возможность также
получить самые первые оценки характера
поверхности Венеры. Качественный
анализ условий посадки аппарата проводился
по данным об изменении мощности
радиосигнала. Поскольку гашение вертикальной
скорости аппарата произошло за
время, меньшее 0,2 сек, можно предполагать,
что грунт в районе посадки является
твердым. При попадании в маловязкую
Рис. 6. Геометрия распространения
радиолучей в атмосфере Венеры.
Радиосигнал, излученный
космическим аппаратом (источник),
испытывает преломление
в атмосфере планеты (рефракцию).
По величине рефракции,
определяемой по доплеровскому
сдвигу частоты источника (^р).
рассчитывается плотность
и температура атмосферы, если
известен ее химический состав
Рис. 7. Современные представления
о распределении температуры,
давления и плотности атмосферы
Венеры по высоте. Уровень
расположения и протяженность
облаков (в случае, если это ледяные
облака) даны условно. Пунктиром
показано ожидаемое изменение
температуры верхней атмосферы
в зависимости от фазы
одиннадцатилетнего цикла солнечной
активности (7 — температура,
°К, р — давление, кг/см2,
р — плотность, кг/м3).
жидкость или толстый слой пыли процесс
торможения аппарата и уменьшение уровня
сигнала происходили бы существенно
медленнее. С учетом данных о прочности
аппарата можно получить верхнюю оценку
прочности грунта примерно 80 кг/см2. На
Земле в таком диапазоне прочности лежат
породы типа вулканических туфов. Есть,
однако, основания считать, что фактическая
прочность грунта меньше, т. е. он является
менее плотным. На это указывают результаты
сопоставлений характера изменения
радиосигнала с аналогичными характеристиками,
полученными при отработке посадки
аппарата в наземных условиях.
Результаты измерений «Венеры-7» имеют
важное научное значение. Надежно
установлено, что Венера обладает чрезвычайно
мощной, сильно разогретой атмосферой.
В месте посадки станции температура
атмосферы составляет 474±20°С, давление
90±15 атм. Это значит, что плотность газа
у поверхности планеты в 60 раз выше плотности
нашей земной атмосферы и, следовательно,
всего лишь в 17 раз меньше плотно¬
сти воды. Высота рельефа в месте посадки
станции «Венера-7» в пределах 2 км совпадает
со средним уровнем поверхности по
измерениям «Венеры-5 и -6» и соответствует
радиусу планеты 6051 км (при сопоставлении
с данными «Маринера-5»), Это
значение хорошо согласуется с результатами
обработки данных радиолокационных измерений,
которые приводят к величине
6050±5 км.
Установлено, что во всей области измерений
на автоматических станциях «Венера»
атмосфера сохраняется близкой к адиабатической.
Это, видимо, свидетельствует
также об отсутствии вблизи поверхности
слоя, непрозрачного для солнечной радиации.
Вместе с тем обращает на себя внимание
тот факт, что некоторые особенности
в газовом состоянии по измеренным параметрам
не согласуются с представлениями
об адиабатической устойчивой атмосфере
Венеры в определенных интервалах высот.
Это имеет, в частности, место в области
примерно от 35 до 50 км, которая охватывается
также радиорефракционными измерениями
«Маринера-5». Интересно, что ниже
40 км наблюдались особенности и в высотном
ходе измерений плотности атмосферы
по данным «Венер-4— 6». Можно думать,
что эти особенности вызываются содержанием
в атмосфере относительно небольших
концентраций примесей, находящихся в
жидкой или твердой фазах.
Обращают на себя внимание и такие особенности
в венерианской атмосфере, как
217

своеобразный характер микроволновых потерь,
т. е. ослабления радиосигнала. Источник
этих потерь не удается в настоящее время
однозначно определить. Хотя в целом
микроволновой спектр Венеры, по данным
наземных радиоизмерений, хорошо объясняется
моделью атмосферы с поверхностным
давлением 80 — 100 атм, состоящей из
СО2 при концентрации 0,5% Н2О (что, как
мы видели, хорошо согласуется с данными
прямых измерений), более тонкая структура
микроволнового ослабления, обнаруженная
авторами эксперимента на «Маринере-5»,
также требует допущения о наличии примесей.
Последние должны быть либо локализованы
на определенных уровнях в атмосфере,
либо оставаться в крайне малых концентрациях
до поверхности так, чтобы их вклад
в микроволновое ослабление {в силу квадратичной
зависимости степени поглощения от
давления) с глубиной падал.
В перемешиваемой атмосфере первая
возможность может легко обеспечиваться
конденсирующимися веществами. Действительно,
при температуре поверхности Венеры
около 500°С разнообразные отдельные
элементы и химические соединения могли
перейти в атмосферу и существовать в ней
в виде паров и конденсатов на разных уровнях.
Исходя из возможных равновесных
геохимических реакций для системы литосфера
— атмосфера, можно, в частности,
2230
У л ь т р
допустить образование в атмосфере Венеры
ртутно-галогеновых облаков, конденсирующихся
в широком интервале температур от
— 20 до +180°С. Указания на возможность
существования таких облаков были сделаны
на основе анализа ослабления радиосигналов
при полете космического аппарата
«Маринер-5». Нельзя при этом, естественно,
исключить и влияние пыли, которая может
вносить заметные потери в ослабление микроволновой
эмиссии планеты.
Таким образом, результаты анализа газового
состояния, особенности в высотном ходе
температуры, плотности и характер микроволновых
потерь не позволяют исходить
из представлений об адиабатических атмосферных
процессах в чисто углекислой среде.
Они заставляют предполагать наличие
в атмосфере Венеры примесей, распределение
которых по высоте с большой вероятностью
сопровождается фазовыми переходами
и, по-видимому, существенно сказывается
на физической структуре, термодинамике
и тепловом режиме атмосферы планеты.
Обпана
С предположением о наличии в атмосфере
различных примесей непосредственно
связана и проблема венерианских облаков,
относительно структуры и природы которых
не существует до сих пор единого мнения.
218

0206
а ф и о л
0311
е т
0150
Зеленый
Основным источником доступной информации
об облаках служат наблюдаемые
с Земли оптические характеристики планеты.
Эти характеристики, однако, вместе
с данными о высотных профилях температуры
и давления не дают возможности прийти
к выводу о том, из чего состоят венерианские
облака. С учетом же соображений
о возможности перехода в атмосферу из литосферы
разнообразных химических элементов
и соединений и о наличии пыли легко
представить себе слоистую структуру
облаков на Венере, состоящих из различных
компонентов на разных уровнях.
Естественно, что число возможных «кандидатов»
не безгранично, и последними исследованиями
существенно поколеблен или
отвергнут ряд ранее предполагавшихся гипотез,
во всяком случае относящихся к составу
видимого с Земли облачного слоя. Видимо,
с большой вероятностью можно исключить
такие компоненты, как СОг (слишком
низкая температура конденсации, не
достигаемая в атмосфере), С3О2 (отсутствие
характерных минимумов в полосах поглощения
на 2,27 и 2,67 мк и сильного поглощения
в области от 2,9 до 3,4 мк), углеводороды
(отсутствие сильной полосы на
2,4 мк). По спектральным и геохимическим
соображениям небезнадежны хлористое железо
и его гидраты, а на больших высотах
— хлористый аммоний, хотя против них
Рис. 8. Фотография Венеры
в видимой области спектра, взятая
из Атласа планет, составленного
В. де Галатеем и А. Дольфусом
(Париж. 1968). В целом она отвечает
обычным представлениям о плотном
слое облаков, окутывающих Венеру.
Однако контрастность фотографии
несколько повышена, поэтому более
отчетливо видна крайне нерегулярная
структура облачности
Рис. 9. Фотографии Венеры
в ультрафиолетовых (первые три)
и зеленых (последняя) лучах,
наглядно показывающие
перемещение характерных
контрастных деталей на диске.
видимых только в ультрафиолете.
Анализ подобных серий
последовательных снимков приводит
к выводу о движении этих деталей
в ту же сторону, что и сама планета,
но примерно в 60 раз быстрее!
219

имеются и существенные возражения. Следует
иметь в виду уже упоминавшуюся
возможность ртутно-галогеновых соединений.
Естественно, что наиболее притягательно,
казалось бы, очевидное предположение
о водно-ледяных облаках. Если исходить из
измеренной на «Венерах» довольно высокой
влажности верхней части тропосферы планеты,
то облака из НгО должны существовать
независимо от наличия конденсатов
другой природы или пыли. В пользу этого
предположения говорят также некоторые
данные, касающиеся интерпретации отражательных
свойств планеты в сопоставлении
с лабораторными спектрами различных
соединений, и довольно низкая температура
стратосферы Венеры.
При однопроцентной концентрации Н2О
и модели стратосферы, построенной по результатам
измерений на космических аппаратах,
нижняя граница облаков должна находиться
на высоте 59 км, а эффективная
толщина облачного слоя составлять приблизительно
8 — 10 км. При концентрации
же Н2О = 0,1% условия конденсации в атмосфере
Венеры вообще не достигаются. Наиболее
сильные возражения против облаков
из Н2О — отсутствие характерного для льда
поглощения в ближней инфракрасной области
спектра на 1,5 и 2 мк (в случае облаков
сравнительно большой оптической толщины);
слишком большой измеренный показатель
преломления вблизи границы венерианских
облаков (в среднем 1,45, а для
льда он — 1,31); малая концентрация водяного
пара, по спектроскопическим данным,
выше облаков (если относить излучающий
слой к уровню в атмосфере с температурой
минус 30 -?50°С). Высказывается также заслуживающее
внимания предположение об
обогащении облаков водным раствором НС1
по сравнению с его относительно низким
содержанием в надоблачной атмосфере.
Обоснованием служит, в частности, тот
факт, что коэффициент преломления водного
раствора НС1 возрастает с уменьшением
температуры, приближаясь к измеренному
значению на верхней границе венерианских
облаков.
Интересно заметить, что на диске Венеры,
малоконтрастном в видимом свете,
в ультрафиолетовой области хорошо различаются
контрастные образования. Они получили
название ультрафиолетовых облаков.
Обнаружено, что период появления характерных
деталей составляет около 4 земных
суток. Наблюдаемые неоднородности
облаков в ультрафиолете локализованы
220
примерно на .25 км выше границы облачности
в видимом свете. Периодичность повторяемости
деталей, видимо, связана со
структурой стратосферной циркуляции,
имеющей глобальный характер, со скоростями
до 100 м/сек. Возможно и другое объяснение
— возбуждение продольных волн
в стратосфере, так что наблюдаемые перемещения
могут быть связаны с групповыми
скоростями этих волновых процессов.
По-видимому, лишь прямой эксперимент
принесет решающие доказательства в пользу
той или иной модели состава и структуры
облаков на Венере. На сегодняшний день
наибольшего внимания заслуживает гипотеза
слоистой структуры облачности, с образованием
протяженного слоя облаков из
Н2О вместе с растворами некоторых соединений
и пылью, возможно играющей роль
ядер конденсации.
Верхняя атмосфера
Мы рассмотрели структуру сравнительно
небольшой части атмосферы Венеры приблизительно
до уровня, на котором располагается
граница видимых с Земли облаков.
Эта область заключает в себе около
99,8% всей массы газа, содержащегося
в газовой оболочке планеты. Оставшиеся
доли процента образуют довольно протяженную
(хотя и менее протяженную, чем
у Земли) верхнюю атмосферу Венеры,
структура и физико-химические свойства
которой представляют большой самостоятельный
интерес.
Представления о структуре атмосферы
выше видимой границы облаков основываются
на данных измерений «Венеры-4»
и «Маринера-5», результатах расчетов характера
переноса тепловой радиации в условиях
лучистого равновесия, данных фотометрических
измерений параметров атмосферы
Венеры во время затмения Венерой
звезды Регул, а также оценок характера
ослабления в верхней атмосфере солнечной
ультрафиолетовой радиации. Тем самым
оказывается возможным определить высоту
расположения температурного минимума,
соответствующего мезопаузе в земной атмосфере.
Согласно проведенным расчетам,
для Венеры этот уровень расположен на высоте
приблизительно 100 км при температуре
около 190°К, в то время как для Земли
— на высоте около 85 км при температуре
160— 170°К.
Данные о верхней атмосфере Венеры на
еще больших высотах крайне ограничены
и к тому же относятся только к условиям

средней солнечной активности, изменение
которой по аналогии с земной атмосферой
должно, очевидно, приводить к существенным
вариациям температуры, состава и
плотности.
Наиболее сложные проблемы в физике
верхней атмосферы Венеры (а также и Марса)
в настоящее время — это проблемы
химического состава и энергетики. Результаты
измерений интенсивности свечения
Предположение о преобладающей концентрации
СО2 до высот приблизительно
200— 300 км подтверждается также расчетами
профилей электронной концентрации
в ионосфере Венеры и сравнением их с результатами
измерений на «Маринере-5».
Эти изменения показывают, что ионосфера
Венеры менее плотная, чем на Земле,
а слои с максимальной концентрацией
электронов располагаются ниже, чем это
Рис. 10. Модель верхней атмосферы
и ионосферы Венеры. Профили
электронной концентрации
на ночной и дневной сторонах
Венеры построены по результатам
измерений американского
космического аппарата «Маринер-5».
Профиль изменения концентрации
нейтральных частиц соответствует
модели, описанной в тексте. Рядом
с кривыми показаны наиболее
вероятные нейтральные и ионные
составляющие и температуры
атмосферы и ионосферы
верхней атмосферы Венеры ультрафиолетовыми
фотометрами «Венеры-4» и «Маринера-5»
могут быть интерпретированы таким
образом, что температура атмосферы
выше 200 км около 400— 450°С. А какой
здесь состав? Естественно ожидать, что
в тех областях, куда свободно проникает
солнечная ультрафиолетовая радиация, интенсивно
протекают процессы фотодиссоциации
СО2 с образованием значительных
количеств атомарного кислорода. Между
тем те же фотометрические измерения, в
спектральном интервале 1300— 1304 А),
где кислород интенсивно рассеивает солнечную
радиацию, показали крайне низкое
его содержание в верхней атмосфере Венеры,
примерно в 105 раз меньшее по сравнению
с земной атмосферой на тех же высотах.
Это приводит к представлениям о высокой
эффективности обратных рекомбинационных
механизмов на больших высотах,
препятствующих накоплению кислорода за
счет разрушения углекислого газа.
Концентрация нейтральных частиц, см~3
имеет место в ионосфере нашей планеты.
Очень интересно, что структура венерианской
ионосферы на дневной и ночной сторонах
различна: с дневной стороны ионосфера
резко обрывается выше 400— 500 км
за счет натекания плазмы «солнечного ветра»,
при этом, очевидно, возникает ударный
фронт, а с ночной стороны образуется
сравнительно протяженный «плазменный
шлейф» Венеры.
По существующим оценкам эффективность
рекомбинации атомарного кислорода
заметно уменьшается выше приблизительно
250— 300 км. Это, очевидно, должно приводить
к появлению слоя сравнительно небольшой
протяженности, который, по-видимому,
сменяется гелием, если поступление
его в атмосферу Венеры вследствие радиоактивного
распада урана и тория в недрах
планеты примерно соответствует поступлению
в атмосферу Земли. Необходимый баланс
между убеганием (диссипацией) гелия
из атмосферы и его поступлением за счет
221
Планетоцентрическое расстояние, км

радиоактивного распада обеспечивается, если
дополнительно предположить унос примерно
10% от количества образующихся на
дневной стороне ионов гелия вследствие
взаимодействия планеты с плазмой «солнечного
ветра». Наконец, еще выше должен
преобладать наиболее легкий газ — водород,
образующий водородную корону Венеры.
Оживленную дискуссию вызвали особенности
в структуре этой водородной короны,
зарегистрированной «Маринером-5» и «Венерой-4».
Было отмечено, что интенсивность
свечения на дневной стороне быстро
нарастает. Для объяснения этого явления
выдвинута гипотеза, которая исходит из
допущения о значительном содержании
дейтерия в основании водородной короны.
Дело в том что при наличии дейтерия
обеспечивается более высокая светимость
атмосферы в водородной линии Лайман-альфа,
а именно в этом спектральном интервале
и производились измерения. Повышенное
содержание дейтерия можно было бы
объяснить за счет термического фракционирования
водорода и дейтерия в основании
экзосферы Венеры. Заметим, кстати, что более
точное определение отношения этих
компонентов позволило бы с большей определенностью
судить о том, почему Венера
потеряла свои океаны и в ее атмосфере так
мало содержание Н2О. Вместе с тем следует
отметить, что для планеты, практически лишенной
магнитного поля (что также показали
измерения), принципиально осуществим
и другой механизм: унос частиц, ионизованных
солнечным ультрафиолетом, за счет
электрического поля из области, приблизительно
совпадающей с границей экзосферы.
сто
МЕКСИКА. Врач., проживающий
в Мексике, доктор Кнапп, издал
в свет пространное рассуждение
о влиянии планетного притяжения
на обитателей земного шара
и их болезни. Особенно вредно
влияют на все находящееся на
поверхности земного шара перигелии
больших планет, каковы
Юпитер и Сатурн; ими нарушается
равновесие в атмосфере. Люди,
животные и растения поставляются
через это в ненормальные
условия жизни, которые должны
порождать эпидемии; эти перигелии
совпадают с периодами
больших эпидемий... Как скоро
перигелии Сатурна совпадут с
перигелиями Юпитера, наступает
период особенно сильных зараз.
«Всемирный путешественник»,
№ 2, 1873 г.
Эта область нерегулярного («наведенного»)
магнитного поля, обнаруженная в окрестности
Венеры на дневной стороне, получила
название индуцированной магнитосферы.
Таким образом, исходя из измеренных
профилей ночной ионосферы и измерений
интенсивности свечения атмосферы ультрафиолетовыми
фотометрами космических
аппаратов, можно ожидать, что верхняя атмосфера
Венеры обладает довольно сложной
структурой. Видимо, до 200— 250 км
она сохраняется преимущественно углекислой,
вблизи 300 км возможен слой атомарного
кислорода, выше преобладает гелий,
а с высоты 1000— 2000 км — дейтерий и
водород, причем приходится допускать, что
относительное содержание дейтерия на Венере
значительно (по крайней мере в сто
раз) больше, чем в экзосфере Земли. Современные
представления о физической структуре
атмосферы Венеры до высоты приблизительно
1000 км можно суммировать в виде
модели,показанной на рисунке.
Природа высокой тенпературы
В течение последнего десятилетия, после
обнаружения высокой радиояркостной температуры
Венеры, были предприняты многочисленные
попытки понять, как происходит
перенос тепла на Венере, и если поверхность
планеты действительно горячая
— отыскать физический механизм, обеспечивающий
столь интенсивный разогрев.
В результате осуществления непосредственных
измерений на станциях «Венера»
впервые появилась возможность при моделировании
теплообмена в атмосфере исходить
из фактических значений параметров
газа и вести расчеты по измеренным профилям
температуры и давления, не прибегая
к гипотетическим моделям структуры
атмосферы Венеры.
Физико-химические процессы в атмосфере
и на поверхности планеты взаимосвязаны.
Ее тепловой режим и динамика непосредственно
зависят от химического состава
атмосферы. Основываясь на расчетах
моделей теплового равновесия, можно предполагать,
что для Венеры наиболее эффективны
процессы лучисто-конвективного теплообмена
в толще атмосферного газа по вертикали
и циркуляция в меридиональном и
широтном направлениях. Вероятно, за
счет меридиональной циркуляции происходит
выравнивание температур экваториальных
и полярных областей, практически не
отличающихся друг от друга, как показали
недавние результаты радиоастрономиче-
222

ских измерений. Запас тепла в атмосфере
Венеры огромен, он в сотни раз больше количества
тепла, которое теряется за венерианскую
ночь, поэтому суточные колебания
температуры на планете по оценкам
не больше 1°.
Почему у поверхности Венеры высокая
температура? Легче всего это объяснить
действием парникового механизма, который
должен проявляться на Венере гораздо эффективнее,
чем в атмосфере Земли. Смесь
углекислого газа и водяного пара оказывает
очень сильное экранирующее действие
на уходящую тепловую радиацию. Оно значительно
возрастает с ростом температуры
и давления в атмосфере. Очевидно, измеренные
значения этих параметров у поверхности
должны отвечать некоторому равновесному
тепловому состоянию атмосферы Венеры.
Вместе с тем трудно сказать, «работает»
ли парниковый механизм от самой поверхности
или же он эффективен только на более
высоких уровнях? Чтобы ответить на
этот вопрос, надо знать, прозрачна ли атмосфера
для солнечного света до поверхности
или солнечные лучи задерживаются выше.
Оценки характера ослабления солнечной
коротковолновой и тепловой радиации за
счет молекулярного рассеяния и поглощения
отдельными атмосферными компонентами
приводят к обнадеживающему предположению
о довольно высокой (порядка 20 —
30%) прозрачности атмосферы для солнечных
лучей. В случае же если солнечная радиация
не проникает до поверхности, передача
энергии основной массе атмосферы
могла бы происходить другим путем — за
счет механизма так называемой глубокой
циркуляции, при которой обеспечивается
горизонтальный перенос газа от подсолнечной
к антисолнечной точкам и адиабатический
разогрев при его опускании в глубину.
Аналогичный механизм переноса тепла может
действовать между экватором и полюсами.
Не исключено, что на Венере действуют
и другие источники, например, определенный
вклад может вносить внутреннее
тепло планеты.
О происхождении и эволюции
планеты
Результаты исследований последнего десятилетия
принесли убедительные свидетельства
того, что Венера является уникальной
планетой, принципиально отличной от
других планет Солнечной системы, прежде
всего по мощности газовой оболочки, термическому
режиму, параметрам собственного
вращения. В настоящее время трудно ответить
на вопрос о том, что обусловило развитие
столь необычных условий на соседней
планете, является ли атмосфера Венеры
конечным продуктом ранней стадии эволюции,
свойственной молодой планете, или
такие условия возникли позже, в результате
необратимых геохимических процессов,
обусловленных близостью Венеры к Солнцу,
как это предполагает академик А. П. Виноградов.
Основываясь на гипотезе единого происхождения
планет Солнечной системы из гигантской
протопланетной туманности, естественно
допустить, что первичный состав
атмосфер около 4,5 млрд, лет назад был
примерно одинаков и соответствовал средней
распространенности химических элементов
на Солнце. В дальнейшем, однако, наиболее
распространенные элементы — водород
и гелий — были удержаны лишь холодными
гигантскими планетами, образовавшимися
в основном из этих газов на периферии
Солнечной системы. В состав же твердой
железо-силикатной фазы наиболее близких
к Солнцу планет земной группы вошли
менее распространенные и более тяжелые
элементы (в виде металлов, окислов, сульфидов),
а самые легкие — водород, гелий —
были потеряны за счет диссипации молекул
этих газов в космическое пространство.
Газовый состав атмосфер планет земной
группы формировался прежде всего за счет
вулканических извержений, которыми сопровождались
процессы дифференциации
вещества планеты на оболочки вследствие
разогревания внутренним теплом радиоактивного
распада.
В недрах планеты водяной пар и углекислый
газ составляют основную долю вулканических
газов. С этой точки зрения можно
объяснить наличие этих газов в атмосфере
Венеры, точно так же как и обнаруженных
спектроскопически угарного газа, хлористого
и фтористого водорода. Вероятно, несколько
миллиардов лет назад примерно
аналогичный состав имела и атмосфера
Земли. Однако, по-видимому, решающее
воздействие на формирование земной атмосферы
оказали в дальнейшем процессы фотосинтеза
и появление в ее атмосфере свободного
кислорода благодаря возникновению
биосферы. Это, в свою очередь, обусловило
окисление аммиака, также содержащегося
в вулканических газах, с выделением в
атмосферу больших количеств азота, а углекислый
газ, хлористый и фтористый водород
223

и сернистые соединения вошли в реакции
с биосферой, гидросферой и твердым веществом
планеты. При умеренной температуре
поверхности и атмосферы Земля сохранила
свою воду, основная масса которой сосредоточилась
в океанах, а углекислый газ был
связан в карбонатах осадочных пород.
Можно думать, что большая близость Венеры
к Солнцу предопределила иной характер
эволюции ее атмосферы. Видимо, одним
из основных факторов, приведших к существующим
условиям, оказалось постепенное
обезвоживание планеты. Потеря планетой
воды зависит от двух основных факторов:
эффективности процессов диссоциации и
переноса молекул водяного пара в области
верхней атмосферы, где ослабление солнечной
ультрафиолетовой радиации мало. Для
Земли это высоты около 80 — 120 км. Если
кислород земной атмосферы задерживает
солнечную коротковолновую радиацию выше
100— 150 км, то на Венере из-за отсутствия
О2 она может проникать глубже (возможно,
такая же ситуация была на Земле
около 2— 3 млрд, лет назад, до появления
фотосинтетического кислорода); к тому же
температура над облачным слоем (в мезопаузе),
как мы видели, несколько выше, чем
на Земле. Оба эти фактора позволяют предполагать,
что процессы подвода снизу и фотодиссоциации
молекул водяного пара протекают
в атмосфере Венеры значительно
интенсивнее. Водород легко улетучивается
(диссипирует) в межпланетное пространство,
образуя водородную корону, а кислород
вступает в окислительные реакции с твердой
оболочкой и атмосферными газами, способствуя,
в частности, сохранению преобладающей
концентрации углекислого газа в
атмосфере Венеры до больших высот.
При повышении температуры, давления
и обезвоживании сильно возрастает выделение
в атмосферу из карбонатов углекислого
газа. Этот процесс определяется взаимодействием
карбонатов с силикатами в поверхностном
слое планеты. При ожидаемых значениях
температуры и давления у поверхности
Венеры в ее атмосферу перешло примерно
столько же углекислоты, сколько ее
АНГЛИЯ- Автор приводит интересный
отчет об опытах, которые
делались для определения температуры
Луны. Эти опыты доказывают,
что теплота, получаемая
от Луны, преимущественно лучистая,
а не отраженная; что температура
на поверхности Луны
доходит до 500° Ф.
Из книги Р. Проктора «Луна: ее
движение, вид, явления и физические
условия»!, 1873 г.
сто
Таблица 2
Летучие
компоненты
Атмосфера
Земли
Всего на
Земле Атмосфера
Венеры
со2 3-10— 4 70 ±30 90±15
н2о 10-2-Ю-з 375 ±75 10-5— 10-2
о2 0,23 -0,23 ≪10-3
n2 0,75 -0,95 ≪2
Аг 10-2 -10-2 ?
СО 1С-6-Ю-7 -Ю-з 2-2-10— 3
С1 — 5,7 2-Ю— 6
F — 3-10— 4 10— 6
содержится в связанном состоянии на Земле.
С этой точки зрения можно понять преимущественно
углекислый состав и высокое
давление в венерианской атмосфере. Если
бы температура на Земле возросла до температуры
Венеры, давление в земной атмосфере
стало бы еще выше, поскольку к давлению
около 100 атм за счет высвобождения
углекислоты добавилось бы, вследствие
испарения океанов, еще примерно 300 атм,
что соответствует среднему давлению земной
гидросферы. Сравнительное содержание
распространенных летучих компонентов на
Земле и Венере (в кг/см2) приведено в табл. 2.
Дальнейшие исследования
В наших знаниях о Венере остается еще
много нерешенных проблем. На целый ряд
вопросов, по-видимому, смогут дать ответ
только измерения при помощи космических
аппаратов.
Очень большой интерес представляет
структура и состав венерианских облаков,
оптические свойства и тепловой режим атмосферы,
наличие относительно малых примесей
и аэрозоля и их влияние на особенности
высотного хода атмосферных параметров,
тепловые и топографические характеристики
поверхности Венеры. Неясна степень
прозрачности атмосферы для видимого
света, а она определяет наиболее вероятный
механизм теплообмена в толще атмосферного
газа и динамику атмосферы планеты.
Потребуется широкий комплекс прямых измерений
для ответа на вопросы о тонкой
структуре атмосферы, возможных фазовых
переходах, характеристиках переноса солнечной
и уходящей тепловой радиации. Совершенно
недостаточно данных о физических
условиях в верхней атмосфере Венеры,
о характере ее обтекания плазмой «солнечного
ветра», о том, каков механизм взаимодействия
планеты с окружающей космической
средой, которое происходит совершенно
иначе, чем на границе магнитосферы
224

Земли. Поэтому необходимо детально исследовать
структуру ударного фронта на дневной
стороне планеты.
Для лучшего понимания структуры и процессов
в нижней атмосфере, термосфере и
экзосфере важное значение будут иметь
масспектрометрические измерения нейтрального
и ионного состава, а также водородной
и кислородной эмиссий и спектров свечения
ночного неба с высоким разрешением, недоступным
при наблюдениях с Земли. На ряд
принципиальных вопросов, касающихся природы
и эволюции атмосферы и выяснения
наиболее вероятного механизма тепло- и
массообмена в нижней и верхней атмосфере,
поможет дать ответ дальнейшее развитие
методов математического моделирования
планетных атмосфер с использованием
более полных экспериментальных данных.
Можно пока лишь строить предположения
о том, что представляет собой поверхность
Венеры, каков характер слагающих ее пород.
Вероятнее всего это раскаленная, туск¬
ло освещенная пустыня, возможно, с достаточно
сложным, хотя и сглаженным рельефом.
Высокая температура исключает возможность
существования у поверхности
жизни земного типа, хотя нельзя в принципе
исключить наличие простейших живых
форм в облаках, где условия благоприятны
и почти соответствуют земным.
Этот перечень далеко не исчерпывает
проблем Венеры — одной из наиболее волнующих
воображение планет Солнечной системы.
Нет сомнения в том, что уже ближайшие
годы обеспечат новый значительный
прогресс в наших знаниях о планетах. Это
позволит не только значительно продвинуться
вперед в понимании их природы.
Ведь изучение планет дает, по существу,
единственную возможность проверить многие
фундаментальные представления о зарождении
и эволюции Солнечной системы,
которые до последнего времени целиком
основывались на исследованиях одной лишь
планеты — Земли.

Валерия Аленсеевна
Троицкая
(р. 1917) — геофизик, доктор
физико-математических наук.
Родилась в Ленинграде. В 1940
окончила физический факультет
Ленинградского университета.
С 1941 стала преподавать
в учебных заведениях Казани,
а переехав в Ленинград, работала
инженером в одном
из научно-исследовательских
институтов.
В 1950 В. А. Троицкая поступила
в аспирантуру Геофизического
института АН СССР, которую
окончила в 1953, защитив
диссертацию, посвященную
исследованиям
короткопериодических колебаний
электромагнитного поля Земли.
Работы В. А. Троицкой заложили
основы современных представлений
в этой области. Она инициатор
и руководитель целого ряда
исследований
в магнитно-сопряженных точках,
проводимых в рамках
советско-французского
и советско-американского
сотрудничества. Ею начато
и развито новое важное
направление использования
короткопериодических колебаний
для прослеживания процессов,
развивающихся в магнитосфере
Земли. Это направление
получило название диагностики
магнитосферы по наземным
данным.
С 1955 по 1961 В. А Троицкая
была по совместительству ученым
секретарем Комитета
по проведению Международного
Геофизического Года (МГГ)
и руководителем рабочей группы
по земным токам Комитета МГГ.
В 1964 В. А. Троицкая защитила
докторскую диссертацию, а в 1966
ей присвоено звание профессора.
В. А. Троицкая — заместитель
председателя Междуведомственного
геофизического комитета
АН СССР, председатель
объединенной комиссии
по аэрономии и геомагнетизму
Комитета, председатель Научного
совета по геомагнетизму
АН СССР, президент
Международной ассоциации
геомагнетизма и аэрономии.
В 1970 В. А. Троицкая была
выбрана действительным членом
Германской академии
естествоиспытателей
«Леопольдина» в г. Галле (ГДР)
и ей была вручена медаль
американского Геофизического
союза.

Валерия
Алексеевна
Троицная
СЛУЖБА
КОСМИЧЕСКОЙ
ПОГОДЫ
Исследования магнитосферы
наземными методами
В связи с быстрым расширением работ по
исследованию и освоению космического пространства
в число первостепенных задач современной
геофизики выдвигается проблема
разработки непрерывных наблюдений за состоянием
магнитосферы или, по аналогии с
метеорологией, организация службы космической
погоды. В этих исследованиях основная
часть ключевых, существенных для понимания
физики магнитосферы экспериментальных
данных будет получена, безусловно,
с помощью искусственных спутников
Земли.
Можно, однако, предвидеть, что по мере
накопления сведений о физической природе
и основных закономерностях развития
магнитосферных процессов в практике
службы космической погоды все более и более
будет возрастать роль наземных наблюдений.
В самом деле, каждый отдельно взятый
спутник дает слишком локальные данные,
отражающие особенности среды непосредственно
в точке наблюдения, и их нельзя
обобщить для сколько-нибудь обширной области
магнитосферы.
В связи с этим, учитывая ее гигантские
размеры, требуется большое число одновременно
действующих спутников, что в настоящее
время практически неосуществимо.
Поэтому чрезвычайно существенным является
то обстоятельство, что вся магнитосфера
пронизана силовыми линиями геомагнитного
поля, вдоль которых информация
о протекающих в ней процессах может
передаваться на Землю.
Таким образом, Земля представляет собой
естественный пульт, «подключенный»
высокопроводящими силовыми линиями
к самым различным, в том числе и чрезвычайно
удаленным, участкам магнитосферы,
так что анализ данных наземных обсервато¬
рий в принципе позволяет непрерывно следить
за состоянием всей магнитосферы. Наша
задача состоит в том, чтобы научиться
расшифровывать поступающую на Землю
информацию. Накопленные за последние
годы данные показывают, что эта задача
вполне выполнима.
Весьма перспективным для наблюдения
или диагностики состояния магнитосферы
является использование так называемых
пульсаций или быстрых вариаций магнитного
поля.
По разнообразию и полноте доставляемой
информации о магнитосфере пульсации
занимают особое место. Наблюдения пульсаций
позволяют контролировать большое
число структурных и динамических параметров
окружающей Землю плазмы. Следует
также учесть простоту организации регулярной
службы наблюдения пульсаций и
большую оперативность извлечения необходимой
информации.
Основа научной диагностики параметров
и состояния магнитосферы по наземным наблюдениям
быстрых вариаций магнитного
поля была сформулирована и развита советскими
учеными во второй половине 60-х годов.
Ей предшествовали детальные морфологические
исследования быстрых вариаций
и первые попытки развития теоретических
представлений о механизме генерации различных
колебаний и области расположения
их источника.
Эти исследования убедительно показали,
что различные типы быстрых вариаций соответствуют
разным специфическим изменениям
состояния магнитосферы: изменениям
ее размеров и формы, изменениям интенсивности
заселяющих ее частиц и др. Более
того, свойства быстрых вариаций содержат
также информацию и о свойствах сол-
227

МАГНИТОПАУЗА
ДНЕВНОЙ КАСП
ДНЕВНОЙ КАСП
ПЛАЗМОСФЕРА

Слои
ТОКИ НА МАГНИТОПАУЗЕ
Рис. 1. Структура магнитосферы
Земли
Дневной касп — область, имеющая
воронкообразную форму и
образуемая силовыми линиями
геомагнитного поля, которые
проходят вблизи нейтральных
областей (г. е. областей, где поле
близко к нулю) на поверхности
магнитосферы

нечного ветра*, непрерывно «обдувающего»
Землю и формирующего ее магнитосферу.
Следует обратить также серьезное внимание
и на то обстоятельство, что целый ряд
сложных и тонких колебательных процессов,
возникающих в околоземной плазме,
как это ни парадоксально, легче будет, по-
видимому, обнаруживать и прослеживать
именно по наземным данным, так как вероятность
для спутника «поймать» такую информацию
бесконечно мала.
Механизм генерации пульсаций больших
периодов — собственных колебаний магнитосферы
и ее различных резонансных полостей
(десятки и сотни секунд) связывают
обычно с неустойчивостями, возникающими
при обтекании магнитосферы солнечным
ветром. В последнее время, однако, развиваются
представления о возможности существования
внутримагнитосферных источников
этих колебаний.
В противоположность Лаллеману,
который считает голубой цвет
неба проявлением флуоресценции,
Колла (Collas) утверждает,
что цвет неба происходит от присутствия
водного кремнезема в
весьма тонком разделении, занесенного
в атмосферу с водяным
паром. Голубой цвет Женевского
озера он. приписывает этой же
причине.
«The Athenaeum»- январь.
1873 г.
В магнитосфере Земли существует широкий
спектр волн, часть из которых, проникая
сквозь ионосферу, регистрируется на
земной поверхности. В диапазоне частот от
миллигерц до нескольких герц наблюдаются
пульсации — уникальный объект для изучения
распространения и возбуждения так
называемых гидромагнитных волн в плазме.
Нижняя граница их спектра совпадает
с наименьшей частотой собственных колебаний
магнитосферы, верхняя граница — с гирочастотой
протонов (т. е. с частотой вращения
протонов вокруг силовой линии)
в нижних слоях полярной ионосферы. На
частоте около 5 гц, однако, спектр колебаний
резко обрывается, что обусловлено
тем, что идущие сверху волны сильно поглощаются
в ионосфере и на поверхности
Земли практически не наблюдаются. Поэтому
установилось представление, что верхней
границей диапазона пульсаций являются
частоты в несколько герц.
Причиной почти всех наблюдаемых на
Земле геомагнитных пульсаций является неустойчивость
окружающей Землю плазмы.
Плазма магнитосферы состоит из низкотемпературной
(или холодной) компоненты
и небольшой примеси высокоэнергичных
частиц. Наиболее короткопериодные колебания
(секунды и доли секунд) обычно связывают
с неустойчивостями распределения
последних в магнитосфере Земли.
‘ См. статью Г. И. Петрова «Солнечный ветер»
в ежегоднике «Наука и человечество. 1970». — Ред.
Что такое магнитосфера?
Магнитное поле — одна из важнейших
геофизических характеристик нашей планеты.
Область околоземного космического про7
странства, занимаемого магнитным полем
Земли, контуры которой формируются непрерывным
воздействием солнечного ветра,
называется магнитосферой. Магнитосфера
имеет очень сложную структуру (рис. 1). Заряженные
частицы, приходящие из космоса,
попадают в магнитосферу и устойчиво
захватываются магнитным полем, образуя
области захваченной радиации. Захваченные
частицы совершают сложные движения:
они спиралеобразно закручиваются
около силовой линии магнитного поля Земли
и движутся из Северного полушария
в Южное и обратно между так называемыми
сопряженными точками (рис. 2).
Большинство физических характеристик
магнитосферы изменяется во времени и пространстве,
причем эти изменения могут быть
как регулярными, так и внезапными.
В последние годы в полной мере выявилась
необходимость постановки согласованных
наблюдений на земной поверхности с
целью выяснения динамики крупномасштабных
процессов, развивающихся в магнитосфере.
Эта проблема составляла содержание
одного из основных Международных проектов,
проводившихся в рамках программы
Годов Активного Солнца (1968— 1971 гг.).
Для диагностики параметров магнитосферы
используются наземные наблюдения магнитного
поля Земли, полярных сияний, космических
лучей, низкочастотных излучений,
космических радиоизлучений, состояния
ионосферы и т. д. В сентябре 1969 г. в Мадриде
состоялся первый международный научный
симпозиум, на котором обсуждались
и сравнивались возможности разнообразных
наземных методов геофизических наблюдений
для диагностики процессов, происходящих
в различных областях магнитосферы.
В настоящее время разрабатывает-
230

ся проект международной программы, включающей
согласованные наземные и спутниковые
наблюдения, которые будут проводиться
в 1976— 1978 гг., в рамках так называемого
проекта «Международные исследования
магнитосферы».
Зондирование плазмы электромагнитными
волнами представляет собой классический
метод измерения ее параметров —
плотности, температуры, ионного состава
и т. п. К настоящему времени разработан
обширный арсенал методов электромагнитного
зондирования плазмы в космических
окрестностях Земли. Эти методы обычно
разделяют на высокочастотные и низкочастотные.
При высокочастотном зондировании применяются
искусственные электромагнитные
поля. Несомненный практический интерес,
однако, представляют методы, использующие
«даровые» электромагнитные излучения
естественного происхождения, а именно
очень низкочастотные излучения (ОНЧ)
и пульсации магнитного поля Земли.
Пульсации и диагностина
магнитосферы
Волны, приходящие на Землю из космического
пространства, на записи имеют самый
различный вид (рис. 3). Для дневных
часов характерен устойчивый режим сравнительно
регулярных колебаний в низкочастотном
диапазоне спектра (режим Рс),
периоды которых меняются от 0,2 до
600 сек (рис. За). Для ночных часов типичны
всплески иррегулярных колебаний, получивших
название цугов колебаний (режим
Pi2). Их периоды могут изменяться в
интервале значений от 1 до 260 сек (рис.
36). Низкочастотная часть спектра пульсаций
связана с процессами, происходящими
на границе магнитосферы и в ее отдельных
полостях.
Из пульсаций высокочастотной части
спектра наиболее интенсивно исследуются
в настоящее время колебания типа «жемчужин»
(Pci) — рис. 4. Они имеют вид волновых
пакетов, которые возникают в результате
взаимодействия заряженных частиц с
электромагнитными волнами в плазме. Частота
«жемчужин» меняется от долей герца
до нескольких герц при амплитуде в среднем
10 — 100 миллигамм*. Рис. 4в представляет
то же явление в виде сонограммы
(изменение частоты во времени), которая
показывает удивительно четкий характер ее
* 1 гамма=10~5 эрстед.— Ред.
Рис. 2. Схема движения заряженных
частиц вдоль силовой линии
магнитного поля Земли, которая
связывает два пункта на земном
шаре (магнитно-сопряженные точки)
Петропавловск- Камчатский
60 мин.
Рис. 3. Примеры наиболее типичных
колебаний электромагнитного поля
Земли в низкочастотном диапазоне
спектра: а — запись дневных
устойчивых колебаний на трех
станциях: Борок,
Петропавловск-Камчатский и Сороа
(Куба). Характерно одновременное
прекращение пульсаций на всех трех
станциях — так называемая
глобальная модуляция.
По полученным данным она связана
с резким изменением направления
межпланетного магнитного поля
солнечного ветра; б — запись
ночных всплесков иррегулярных
колебаний (цугов) на тех же
станциях
231

Изменений во времени. Рисунок 4г дает
представление об иррегулярных колебаниях
малого периода (Pil). В последнее время
некоторые типы этих колебаний стали называть
гидромагнитными шипениями — по
аналогии с терминами, используемыми при
изучении низкочастотных излучений в килогерцовом
диапазоне. Как видно из рисунка,
их спектр существенно отличен от спектра
колебаний типа «жемчужин».
Пульсации типа «жемчужин» возникают,
по установившимся представлениям, вследствие
кинетической неустойчивости распределения
энергичных протонов в магнитосфере
(типичные энергии составляют десятки
килоэлектрон-вольт — кэв). Подобная интерпретация
возникала сразу же после получения
сонограмм «жемчужин», на которых во
всех сериях наблюдений были обнаружены
четкий период повторения и различная скорость
распространения колебаний, имеющих
разную частоту в пределах одной «жемчужины».
Измерения этих величин позволили
оценить отношение частоты волны к частоте
вращения протонов около силовой линии в
вершине траектории (т.е. в точке, удаленной
на наибольшее расстояние от Земли), энергию
резонансных протонов, ответственных
за развитие этих колебаний, а также расстояние,
на котором находится область генерации
колебаний от поверхности нашей
планеты. Колебания Pci с успехом изучаются
в магнитно-сопряженных точках, т. е.
таких точках поверхности Земли, которые
соединены одной и той же силовой линией
магнитного поля. В сопряженных точках
«жемчужины» появляются попеременно
(рис. 46). Измеряя разность во времени их
появления между сопряженными точками,
можно оценить скорость перемещения волновых
пакетов по силовой линии.
Всплески иррегулярных колебаний возникают
при вторжении в ионосферу электронов.
Характерный период повторения от
всплеска к всплеску (рис. 4г) отражает, по-
видимому, особенности процессов, происходящих
в плазменном хвосте магнитосферы.
Колебания такого типа обнаруживают примечательную
корреляцию с изменениями
интенсивности свечения полярных сияний
и всплесками рентгеновских лучей в стратосфере,
а также с флуктуациями ионосферного
поглощения космических радиошумов.
Общей причиной всех этих явлений служат
флуктуирующие потоки электронов, ускоряемых,
вероятно, в нейтральном слое хвоста
магнитосферы до энергии порядка единиц
и десятков килоэлектрон-вольт и «сыплющихся»
в полярную ионосферу на ночной
232
Согра
_ _ _ _ _ dtiib . -п-.лЦИ- . .— ,
Кергелен
2 мин.
-
/ / / / /ергелен
/////
I I

Рис. 4. Примеры записей колебаний
типа «жемчужин»: а — запись в двух
сопряженных точках: Согра
(Архангельская область) — остров
Кергелен (Индийский океан).
На записи очень четко проявляются
свойства «жемчужин» возникать
попеременно в магнитно-сопряженных
точках Согра — Кергелен; б —
схематическое изображение того же
феномена; в — схематическая
сонограмма (изменение частоты
во времени) колебаний типа
«жемчужин» для Согры и Кергелена.
Каждая полоска соответствует
отдельной «капле-жемчужине»
на обычной записи. Длина полоски
(по ординате) характеризует
возрастание частоты колебания
от начала до конца «капли». Видно,
что полоски для Согры смещены
относительно полосок для Кергелена
и попадают точно в промежутки
между ними. Частота колебаний
совпадает в обоих пунктах; г —
схематическая магнитограмма
всплесков иррегулярных колебаний
малого периода (Pjl) в сопряженных
точках Согра — Кергелен; д —
стилизованная сонограмма того же
явления. Характерно, что всплески
иррегулярных колебаний возникают
в отличие от «жемчужин»
одновременно в сопряженных
точках. Толщина всплеска
означает его длительность.
а высота — диапазон частот,
в котором возбуждаются колебания
Pil. обладающие шумовым
спектром.
стороне Земли. Высыпающиеся электроны
рождают рентгеновские лучи. Возбуждение
атомов и молекул воздуха приводит к появлению
сияний. Добавочная ионизация верхней
атмосферы увеличивает поглощение
радиоволн космического происхождения.
Изучение комплекса этих явлений в сопряженных
точках показало, что иррегулярные
колебания Pil могут быть использованы
для оценки интенсивности, плотности и
энергии частиц, вторгающихся в ионосферу.
Частицы с энергией порядка 30 кэв вызывают
возникновение спорадических (временно
образующихся) слоев в ионосфере, а
частицы с энергиями больше 50 — 100 кэв
проникают до высот порядка 60 км и создают
условия в ионосфере, приводящие к
нарушению и прекращению радиосвязи.
В микропульсациях переход от менее энергичных
к более энергичным потокам сказывается
на изменениях диапазона спектров
наблюдаемых колебательных режимов (примерно
от 4— 6 сек до 1— 7 сек). Одновременно
растет амплитуда пульсаций, достигая
максимума во время полного поглощения
радиоволн в ионосфере. Эти закономерности
открывают новые возможности краткосрочного
прогноза нарушений радиосвязи
по характеру поведения быстрых вариаций.
Здесь основная практическая задача —
установить коэффициенты связи между
спектром пульсаций электронных потоков
и спектром сопутствующих магнитных колебаний.
Наблюдения Pil, по-видимому, позволят
дать затем качественные заключения
о характеристиках электронных пучков,
вторгающихся в верхнюю атмосферу.
Исследования иррегулярных колебаний
Pil, колебаний типа «жемчужин», а также
целого ряда других быстрых вариаций магнитного
поля и ОНЧ-излучений с успехом
проводятся в сопряженных точках нашей
планеты: Согра (Архангельская область) —
Кергелен (остров в Индийском океане, принадлежащий
Франции). Эти исследования
ведутся совместно советскими и французскими
учеными с 1964 года. В 1971 году
впервые одновременные наблюдения были
произведены в двух парах сопряженных точек.
В дополнение к исследованиям в Согре
и Кергелене были организованы наблюдения
в двух более высокоширотных пунктах,
находящихся примерно на том же геомагнитном
меридиане — в районе Мезени (Архангельская
область) и на острове Херд в
Индийском океане.
Такие наблюдения в двух парах сопряженных
точек открывают новые возможности
одновременного слежения за развитием
233

процессов, происходящих в магнитосфере
на различных расстояниях от земной поверхности,
тем самым позволяя определять
последовательность их развития во времени
и пространстве. В сочетании с данными
спутников, которые в период наблюдений
неоднократно пересекали силовые трубки,
соединяющие эти пары сопряженных точек,
полученные результаты помогают существенно
продвинуть методы наземной диагностики,
основанной на изучении свойств
пульсаций и ОНЧ-излучений.
Успехи в применении свистящих атмосфериков*
для диагностики концентрации плазмы
в магнитосфере хорошо известны. С тех
пор как в 1953 году на заре исследования
космического пространства анализ свойств
свистящих атмосфериков позволил сделать
первую правильную оценку электронной
концентрации на больших высотах, свистящие
атмосферики и другие ОНЧ-излучения
прочно вошли в арсенал электромагнитных
методов зондирования магнитосферы.
Применение микропульсаций для диагностики
магнитосферы — естественное продолжение
этого круга работ. Методы исследования
магнитосферы по данным микропульсаций
и ОНЧ-излучений во многом аналогичны
друг другу. Вместе с тем наблюдения
микропульсаций позволяют получать информацию
о процессах в самых далеких областях
магнитосферы и даже за ее пределами.
Так, например, была обнаружена возможность
диагностики такого важного параметра,
как положение границы магнитосферы.
Каких-либо других наземных методов определения
этой границы не существует.
Сейчас наметились следующие основные
направления диагностики параметров околоземного
пространства по наблюдениям
микропульсаций магнитного поля:
оценка концентрации холодной плазмы
в магнитосфере;
оценка продольной проводимости вдоль
силовых линий;
оценка положения границы магнитосферы;
оценка положения границы плазмосферы**;
слежение за нестационарными процессами
в радиационных поясах, определение по-
* Свистящими атмосфериками называются кратковременные
сигналы в килогерцовом диапазоне, рождающиеся
при грозах и распространяющиеся из одного
полушария в другое по силовым линиям.— Ред.
** Плазмосфера — область внутри магнитосферы
с характерным оазмером 4— 5 земных радиуса,
на границе которой плотность резко падает примерно
со ста частиц до всего нескольких в 1 куб.
см.— Ред.
234
ложения их внешней границы, изменения
интенсивности частиц во внешнем поясе,
оценка интенсивности электрических полей
в магнитосфере;
оценка энергии и плотности потоков
энергичных частиц в магнитосфере, ответственных
за возбуждение колебаний типа
«жемчужин», и локализация области их генерации;
оценка параметров солнечного ветра: скорости,
направления и величины межпланетного
поля в солнечном ветре, размеров
неоднородностей солнечного ветра.
Остановимся на ряде перечисленных задач
подробнее.
Оценка плотности хоподной плазмы
Большой интерес для исследователей
представляет проблема плотности околоземной
холодной плазмы. Обычно для оценки
этого важного параметра используют свойства
двух видов пульсаций: «жемчужин» и
самых длиннопериодных колебаний магнитного
поля — так называемых гигантских
пульсаций (Гигантские пульсации отождествляют
с собственными колебаниями магнитосферы.
Их период равен нескольким минутам.)
Из теории распространения «жемчужин»
следует, что интенсивности сигналов
тем больше, чем ближе их частота к частоте
вращения ионов в вершине траектории
и чем выше здесь концентрация плазмы.
Это свойство позволяет использовать
параметры измерения Pci для оценки
концентрации плазмы вблизи вершины траектории.
Спектр собственных колебаний магнитосферы
зависит от распределения в пространстве
плотности плазмы и магнитного поля.
Поскольку структура магнитного поля в
окрестностях Земли известна в настоящее
время достаточно хорошо, данные наблюдений
спектра этих колебаний могут быть использованы
для оценки плотности плазмы
на больших высотах.
На рис. 5 представлены вертикальные
профили распределения концентрации плазмы
в плоскости геомагнитного экватора, полученные
по различным наземным наблюдениям
микропульсаций и по данным спутников.
Видно, что общий ход концентрации
в основном совпадает, хотя и существует довольно
большое расхождение у отдельных
кривых. Следует отметить, что экспериментальные
данные, использованные авторами,
до сих пор довольно разнородны, и в частности
относятся к различным уровням магнитной
возмущенности. Этим в некоторой

Рис. 5. Распределение концентрации
холодной плазмы в магнитосфере,
полученное при помощи наземных
наблюдений и со спутников Земли.
По оси ординат отложена плотность
холодной плазмы (в логарифмическом
масштабе), до оси абсцисс —
расстояние до поверхности Земли.
Различные линии — результаты,
полученные многими авторами.
Штриховкой указаны возможные
области распределения плотности
в некотором интервале ее значений.
1, 2, 3, 4, 5 — результаты,
полученные наземными методами;
6, 7 — полученные со спутников
степени может быть объяснен разброс значений
концентрации, полученных разными
косвенными наземными методами. Впрочем,
не меньший разброс получается и при определениях,
проведенных с помощью спутников
в различные периоды времени.
Размеры магнитосферы
На обращенной к Солнцу стороне Земли
регулярное магнитное поле ограничено квазисферической
поверхностью, находящейся
в среднем на расстоянии 10 земных радиусов
от поверхности планеты. Прямые измерения
поля и частиц показывают, что граница
все время движется, приближаясь к
Земле при усилении солнечного, ветра и удаляясь
от нее, когда ветер ослабевает.
В среднем на линии Солнце — Земля положение
границы магнитосферы изменяется
в пределах от 8 до 12 радиусов Земли, что
отражается в изменении периодов дневных
пульсаций (Рс2— 4), которые служат единственным
наземным индикатором такого
движения границы. Исходя из свойств этих
колебаний предполагается, что они охватывают
весь резонирующий объем дневной
полости магнитосферы или его значительную
часть.
Поскольку устойчивые колебания есть
собственные колебания резонирующих полостей
магнитосферы, их период Т должен
зависеть от размеров резонатора R. Зависимость
Т от R, найденную путем сопоставления
наблюдений устойчивых колебаний
на Земле с данными, полученными со спутников,
используют для суждения о положении
границы. Поскольку пульсации Рс2— 4
наблюдаются преимущественно на освещенной
стороне Земли, то, используя записи нескольких
станций, часть которых всегда находится
на подсолнечной стороне, можно
оценивать положение границы практически
в любой момент времени.
Значение этого направления диагностики
трудно переоценить. Дело в том, что за период
между двумя последовательными витками
спутника, пересекающего поверхность
магнитосферы, положение границы может
непредсказуемым образом измениться. Поэтому
прямые методы измерений не дают
возможности непрерывно следить за этой
важной характеристикой магнитосферы.
Измерения же пульсаций, хотя и обладают
меньшей точностью, позволяют следить за
положением границы непрерывно.
На ночной стороне нашей планеты замкнутые
силовые линии удаляются на меньшие
расстояния, чем на дневной стороне,
235

где граница замкнутых силовых линий совпадает
с границей магнитосферы (см. рис. 1).
Для исследования структуры ночной магнитосферы
эффективным орудием служат полярные
сияния. Они наблюдаются чаще всего
вдоль так называемой зоны сияний, расположенной
в верхних широтах. Перемещения
этой зоны зависят от перемещений силовых
линий.
Проведенные недавно исследования показали,
что типичные ночные группы колебаний
— уже упоминавшиеся цуги колебаний
Pi2, содержат информацию о положении
этой зоны на земной поверхности, а именно
периоды таких колебаний связаны с южной
границей этой зоны. Они уменьшаются при
движении зоны к экватору и увеличиваются
с ее удалением на север. Сведения о положении
и перемещении замкнутых силовых
линий на южной стороне магнитосферы
имеют принципиальное значение для развития
теории радиационных поясов и разработки
общей теории динамики процессов
в магнитосфере.
Нестационарные процессы
в геомагнитной ловушке
Во время главной фазы магнитных бурь
наблюдаются характерные группы колебаний
убывающего периода (КУП) (или, что
то же самое, возрастающей частоты). Эти
нестационарные процессы, как показали все
проведенные сопоставления наземных данных
и данных спутников, связаны с перемещениями
границы внешнего радиационного
пояса и «высыпаниями» из него электронов
в верхнюю атмосферу. Обнаружена примечательная
связь между изменениями в
структуре и интенсивностью радиационного
пояса, с одной стороны, и параметрами низкочастотных
КУП — с другой: чем больше
предельная частота, достигнутая в интервале
КУП (рис. 6), тем больше перемещение
по направлению к Земле внешней границы
пояса и тем больше происшедшие в нем изменения
интенсивности захваченных электронов.
В среднем при конечной частоте
КУП— 0,8 гц внешняя граница пояса приближается
примерно на один земной радиус,
а интенсивность потока в поясе уменьшается
в 1,5 раза, например от 3,5 • 102 до 2 • 102
частиц • см-2-сек-1. При конечной частоте
КУП в 1,5 гц происходит перемещение порядка
1,5 радиуса, а уменьшение потока —
в 3 раза.
Существуют разные предположения о
природе механизма генерации КУП. Если
236
принять, что рост частоты происходит благодаря
переносу резонансных протонов поперек
магнитного поля под действием крупномасштабного
электрического поля, то
можно оценить величину этого поля по параметрам
колебаний убывающего периода.
Полученные оценки дают для периферии
ночной магнитосферы значения того же порядка,
как и целый ряд других косвенных
методов (Е~10 ~5 в/см). Наблюдая свойства
КУП на цепочке станций, опоясывающих
Землю приблизительно на одной широте,
можно оценить энергии частиц-протонов, ответственных
за генерацию этих колебаний,
а также скорость их дрейфа от первоначального
места вторжения в глубь магнитосферы.
Анализ КУП дает сведения первостепенного
значения для изучения становления
в магнитосфере асимметричного токового
кольца во время магнитных бурь на расстоянии
нескольких земных радиусов.
Энергичные частицы
Как уже упоминалось, колебания типа
Pci возбуждаются, по-видимому, в результате
кинетической неустойчивости распределения
энергичных частиц, а именно протонов.
Известны условия, при которых волна
эффективно обменивается энергией с частицей,
движущейся вдоль внешнего магнитного
поля. Для оценки энергии резонансных
протонов необходимо знать отношение частоты
волны к частоте вращения частицы
около силовой линии в вершине траектории
и расстояние этой вершины от центра Земли.
Исследования показали, что энергии
протонов, рождающих «жемчужины», измеряются
десятками килоэлектрон-вольт, а
расстояния, на которых они генерируются,
— 4— 8 земных радиусов.
В некоторых особых случаях возможна
и другая оценка энергий и расстояний до
области генерации. Если происходит внезапное
сжатие магнитосферы (например,
при начале сильных магнитных бурь), то частота
вращения частиц вокруг силовой линии
должна увеличиваться как в результате
продвижения источника в глубь магнитосферы,
так и вследствие общего увеличения
поля. Измеряя результирующее изменение
частоты для колебаний типа «жемчужин»
(если они имели место во время сжатия магнитосферы)
и степень деформации магнитосферы
по величине внезапного импульса
геомагнитного поля, зарегистрированного
на какой-либо экваториальной обсерватории,
можно найти расстояния, где произо-

Рис. 6. Стилизованная сонограмма
характерного возмущения типа КУП
(колебаний убывающего периода).
которому свойственно резкое
возрастание частоты, происходящее
одновременно
в магнитно-сопряженных точках.
На фоне общего возрастания частоты
шумового сигнала видны отдельные
полоски-«жемчужины» на разных
уровнях частот
Рис. 7. Межпланетное магнитное
поле и режим рс . В верхней части
рисунка показана запись
устойчивых колебаний на станции
Петропавловск-Камчатский
с характерным перерывом в средней
части записи. Внизу стрелками
показаны направления
межпланетного магнитного поля в
плоскости эклиптики по данным
американского спутника «ИМП-1».
Видно, что во время перерыва
стрелки резко меняют направление.
приближаясь к горизонтали. Эти
изменения соответствуют паузе
в возбуждении микропульсаций
шла генерация колебаний, а затем и энергию
протонов, ответственных за их возбуждение.
Параметры солнечного ветра
Почти весь комплекс физических процессов
в магнитосфере обусловлен изменениями
межпланетной обстановки в непосредственных
окрестностях Земли. Можно сказать,
что Земля и ее магнитосфера — это
гигантский зонд, чутко реагирующий на изменение
параметров внешней среды.
В связи с этим следует отметить, что данные,
извлеченные из микропульсаций о положении
и перемещении границы магнитосферы,
косвенно содержат информацию о
параметрах солнечного ветра. Было обнаружено,
что концентрация частиц в солнечном
ветре и величина магнитного поля в его потоках
существенно влияют на характер колебаний,
возбуждаемых одновременно в различных
диапазонах спектра. По результатам
прямых сопоставлений были получены
графики, позволяющие, например, оценить
концентрацию частиц в солнечном ветре, а
также величину межпланетного магнитного
поля в промежутки времени, когда отсутствовали
прямые измерения.
В результате ряда глобальных экспериментов
было показано, что модуляция режима
дневных устойчивых колебаний (и в частности
резкие возникновения или исчезновения
пульсаций) происходит одновременно по
всей Земле, т. е. характер изменения амплитуды
этих колебаний контролируется некоторым
единым далеким источником. После
длительных поисков источника этой модуляции
выяснилось, что глобальные амплитуды
Рс связаны с ориентацией межпланетного
магнитного поля в плоскости эклиптики.
Как известно, вектор магнитного поля
в солнечном ветре достаточно стабилен по
величине, но весьма изменчив по направлению.
Сглаженная проекция силовых линий
на плоскость эклиптики имеет вид спиралей,
угол наклона которых к радиусу от
Солнца к Земле на орбите Земли— 45°. Обнаружено,
что пульсации исчезают, когда
направление поля становится параллельным
границе магнитосферы (рис. 7). Несомненно,
что нарушения спиральной структуры
силовых линий межпланетного поля — ее
изгибы представляют собой своеобразные
неоднородности в солнечном ветре. Их размеры
(а также характерные размеры областей
солнечного ветра с регулярной структурой)
можно оценить по времени замирания
и существования режима Рс и известной
средней скорости солнечного ветра, с которой
они проносятся мимо Земли. Проведенные
оценки показали, что масштаб неоднородностей
в солнечном ветре — 3*1010 см, а
размеры регулярной структуры ~ 9-1010 см.
Можно высказать предположение, что именно
эти неоднородности и определяют характер
углового распределения солнечных космических
лучей на первой анизотропной ста-
237

дии их появления. Это подтверждается и
тем, что порядки величин таких неоднородностей,
оцененные для конкретной вспышки
как по данным о космических лучах, так и
в среднем по данным микропульсаций, совпадают.
Предстоящие исследования
Таковы некоторые из направлений, в которых
развиваются в настоящее время методы
диагностики параметров магнитосферы
и межпланетной среды по наблюдениям
микропульсаций. Значительные успехи достигнуты
и в использовании целого ряда
других геофизических наземных наблюдений
для суждения о процессах, происходящих
в околоземном пространстве. При этом
заметим еще раз, что наземные методы исследования
космоса и исследования на спутниках
не конкурируют, а взаимно дополняют
друг друга. Здесь вполне очевидно значение
микропульсаций и других геофизических
явлений как важного вспомогательного
орудия исследований.
Возможность непрерывных и длительных
наблюдений за состоянием магнитосферы
с помощью сравнительно несложной аппаратуры
служит неоспоримым практическим
достоинством наземных методов диагностики.
Для дальнейшего развития методов гидромагнитной
диагностики и превращения ее
в надежную службу космической погоды,
т. е. службу слежения за процессами в околоземном
пространстве, необходимы систематические
одновременные наблюдения на
спутниках волн и частиц в широком диапазоне
энергий. Это позволит уточнить и проверить
существующие представления о механизмах
генерации и распространения волн
в магнитосфере. При этом должны быть
получены детальные сведения об энергети-
сто
ФРАНЦИЯ- В продолжение многих
следующих один за одним
дней телеграфные проволоки действовали
сбивчиво и с перерывами.
Такое положение дел совпало
с появлением северного сияния...
Почти все это время по
проволокам стремились токи различной
силы и направления, которые,
естественно, должны были
мешать действию аппаратов, а
иногда и совершенно останавливали
их. Явление замечено на
всех французских телеграфах.
«Gournal Official». *873 г.
ческих спектрах и угловых распределениях
энергичных частиц — протонов и электронов
в магнитосфере. Одновременные наблюдения
пульсаций и низкочастотных излучений
существенно повысили бы информативность
данных по частицам. Существенно
проведение исследований, которые могли
бы дать сведения, необходимые для восстановления
функций распределения протонов
в магнитосфере.
Очевидна необходимость усилий по развитию
нелинейной теории взаимодействия
волн и частиц, способной пролить свет на
механизм усиления и затухания волн в магнитосфере,
а также позволяющей оценить
реальные амплитуды этих волн в магнитосфере
и проследить за деталями развития
неустойчивостей плазмы в уникальных условиях
околоземного пространства.
Дальнейшее развитие методов наземной
диагностики параметров и состояния околоземного
пространства, разработка удобных
в обращении и достаточно ясных физических
индексов, характеризующих динамику
процессов в магнитосфере, — увлекательная
научная и практическая задача.
Для организации надежной службы космической
погоды, основанной на наземных
данных, необходима еще, конечно, длительная
работа и объединение усилий специалистов,
ведущих прямые исследования в
космосе, и ученых, осуществляющих глобальные
геофизические наблюдения на земной
поверхности. Такое объединение сил
планируется в ближайшие годы в рамках
уже упомянутого крупнейшего международного
мероприятия, намеченного на 1976 —
1978 годы — «Международные исследования
магнитосферы».
Уже сейчас ведется тщательная подготовка
к этому крупному международному событию:
разрабатываются программы глобальных
целенаправленных наземных экспериментов,
в которых примут участие ученые
многих стран, составляются сводки запусков
тех спутников, которые будут проводить
измерения в различных областях
магнитосферы в период этого проекта, широко
распространяется информация о том
комплексе наблюдений, который будет осуществляться
на каждом из этих спутников.
В предстоящие годы предполагается тщательное
согласование косвенных наземных
и прямых спутниковых наблюдений. Советские
ученые выступили с предложениями
об организации в этот период двух научных
международных проектов, носящих название
«Геофизический полигон в Антарктике»
и «Геомагнитный меридиан».
238

Первый из этих проектов предусматривает
детальное исследование комплекса электромагнитных
явлений в Антарктике. Необходимость
постановки исследований именно
в Антарктике связана с тем, что роль наземных
наблюдений в особенности велика в высокоширотных
областях Земли, которые связаны
силовыми линиями магнитного поля с
большей частью различных структурных областей
магнитосферы. Именно в этих областях
можно рассчитывать на получение наиболее
богатой информации по наземным данным.
До сих пор, однако, количество геофизических
обсерваторий, функционирующих
в высоких широтах, чрезвычайно мало.
Антарктида является в принципе идеальным
местом для специализированного геофизического
полигона. Серьезной трудностью,
конечно, являются тяжелые климатические
условия на ледяном континенте, которые
требуют разработки автономных
станций, способных функционировать без
обслуживания их человеком.
Эта большая задача может быть разрешена
только путем объединения усилий многих
стран, и нужно надеяться, что к 1976
году подготовка геофизического полигона
в Антарктике будет завершена.
Второй проект — «Геомагнитный меридиан»
— предусматривает постановку согласованных
наблюдений на одном или двух геомагнитных
меридианах от Северного до Южного
полюса. Такие наблюдения в дополнение
к детальным исследованиям в высоких
широтах будут давать непрерывную информацию
о процессах, происходящих в околоземном
пространстве на расстояниях от сотен
до десятков и сотен тысяч километров
от поверхности Земли.
Оба эти проекта обсуждались в августе
1971 года на происходившей в Москве XV
Генеральной ассамблее Международного
геодезического и геофизического года и были
рекомендованы как одни из основных
проектов в годы международных исследований
магнитосферы.
Привлечение всего богатства глобальных
наземных наблюдений в сочетании с прямыми
спутниковыми наблюдениями для решения
важнейших вопросов физики магнитосферы
уже в ближайшее десятилетие приведет
к отбору надежных, эффективных и
экономически выгодных методов непрерывного
контроля за состоянием околоземного
пространства, т. е. к решению одной из важнейших
задач современной геофизики.

Иосиф Самуилович
Шкловский
(р. 1916) — специалист в области
астрофизики и радиоастрономии,
доктор физико-математических
наук, профессор,
член-корреспондент АН СССР,
лауреат Ленинской премии.
Окончил в 1938 физический
факультет Московского
государственного университета,
а в 1941 — аспирантуру
Государственного астрономического
института им. П. К. Штернберга
(ГАИШ) по специальности
астрофизика. Заведует отделом
радиоастрономии ГАИШ и отделом
радиоастрономии и астрофизики
Института космических
исследований АН СССР.
Занимается практически всеми
ведущими областями астрофизики.
Имеет около 150 опубликованных
научных трудов по разным
областям астрофизики,
радиоастрономии и геофизики.
Автор монографий «Солнечная
корона», «Космическое
радиоизлучение» и «Сверхновые
звезды». В 1960 удостоен
Ленинской премии за выдающиеся
успехи в научно-исследовательской
работе. С 1962 — член
Королевского Астрономического
общества Англии. Почетный член
Американской Академии наук
и искусств, член Канадского
Астрономического общества,
действительный член
Международной Академии
астронавтики.

Иосиф
Самуилович
Шкловский
ГАЛАКТИЧЕСКИЕ
ЯДРА
И КВАЗАРЫ
Не будет преувеличением сказать, что последние
четверть века были для астрономии
периодом «бури и натиска». Только эпоха
великих открытий Галилея, связанных с
первыми телескопическими наблюдениями
небесных светил, может быть, в какой-то мере
сопоставима с переживаемым нами сейчас
временем великих открытий в древнейшей
из наук о природе. Следует, однако,
подчеркнуть, что во времена Галилея наблюдательная
астрономия развивалась как бы
от нуля, что неизбежно связано с крутым
подъемом количества известной информации.
Нашему же времени предшествовали
десятилетия сравнительно «спокойного»
прогресса астрономических исследований.
Причина «взрывного» характера развития
астрономии в послевоенный период глубоко
связана с переживаемой нами сейчас научно-технической
революцией.
Конкретной основой выдающихся достижений
современной астрономии является
широкое внедрение новых методов экспериментальной
физики и техники в практику
астрономических наблюдений. Мы имеем в
виду внедрение передовой радиотехники.
электроники, ракетной и спутниковой техники,
машинной математики. При этом речь
идет не просто о применении новых методов
в старой науке. Новые технические возможности
коренным образом изменили как лицо
отдельных областей науки о небе, так и
характер объектов исследования. Возникли
совершенно новые науки, например радиоастрономия,
рентгеновская астрономия. Наметилась
и получила большое развитие тенденция
к выделению из астрономии целых
важнейших ее областей, например планетной
астрономии. Уже сейчас основные и
наиболее впечатляющие исследования Луны,
Венеры и Марса выполняются не косвенными
(т. е. астрономическими), а пря¬
мыми методами. Недалеко то время, когда
и большие планеты Солнечной системы будут
исследоваться преимущественно прямыми
методами на базе широкого применения
специализированных автоматических космических
станций.
Если кратко охарактеризовать современный
этап в развитии астрономии, то прежде
всего необходимо подчеркнуть ее «всеволновой»
характер До войны за ничтожными
исключениями астрономы исследовали только
свет от различных космических объектов,
т. е. очень узкую полоску шкалы электромагнитных
волн. Развитие радиоастрономии
и техники внеатмосферных наблюдений
на спутниках и баллонах в настоящее
время позволяет вести исследования практически
во всем диапазоне шкалы электромагнитных
волн — от многокилометровых
до сверхкоротких, соответствующих ?-квантам.
Сейчас на очереди стоит развитие принципиально
новых областей астрономии —
нейтринной и «гравитационной» (регистрация
гравитационного излучения от некоторых
удаленных космических объектов)?
Принципиальная новизна этих направлений
в астрономии состоит в том, что предполагается
регистрировать и исследовать не
электромагнитное внеземное излучение.
Правда, уже сравнительно давно физики регистрировали
космические ядра сверхвысоких
энергий (иначе говоря, — первичные
космические лучи). Однако движение этих
ядер в космическом пространстве происходит
по весьма искривленным магнитными
полями траекториям и поэтому нельзя зарегистрировать
такие частицы, непосредственно
излученные тем или иным светилом.
Между тем нейтрино и гравитационные волны
распространяются прямолинейно и могут
нести важнейшую информацию о свойствах
объектов, их излучающих.
241

Совершенно очевидно, что «всеволновой»
характер современной астрономии позволил
обнаружить огромное многообразие новых
явлений, о которых нельзя было даже подозревать
в классической оптической астрономии.
Следует также подчеркнуть, что и
оптическая астрономия, взаимодействуя с
новыми областями «астрономии невидимого»,
достигла выдающихся результатов. Приведем
пример: некоторые довольно давно
известные переменные звезды, после их
отождествления с «точечными» радиоисточниками,
оказались вовсе не звездами, а
весьма удаленными галактиками особого
типа.
Одно только простое перечисление выдающихся
открытий, сделанных в астрономии
за последнее десятилетие, могло бы заполнить
весь объем этой статьи. Мы ограничимся
лишь самыми основными результатами.
1. Открытие «квазаров» (квази-звездных
объектов) в 1963 г. буквально революционизировало
внегалактическую астрономию.
Достаточно сказать, что выявилась возможность
изучать красные смещения линий, на
порядок большие, чем это было раньше. Тем
самым объем области Вселенной, доступный
количественным исследованиям, увеличился
в тысячу раз. Дальнейшие исследования показали,
что феномен квазаров имеет самое
прямое отношение к общей проблеме активности
галактических ядер, ставшей в настоящее
время едва ли не центральной проблемой
современного естествознания.
2. Открытие в 1965 г. так называемого
«реликтового» излучения Вселенной на частотах
радиодиапазона. Это излучение отражает
состояние Вселенной, когда она была
существенно «моложе», чем сейчас. Никаких
галактик и звезд тогда еще не было.
Вселенная представляла собой водородную
или водородно-гелиевую плазму, нагретую
до температуры около 5000 градусов. В эту
эпоху тяжелые элементы (кислород, азот,
железо и пр.) еще не образовались. Излишне
подчеркивать, что значение открытия
реликтового излучения трудно переоценить.
3. В 1966 г. на волне радиолинии молекулы
гидроксила ОН 18 см были открыты
весьма компактные, чрезвычайно яркие источники.
Как вскоре выяснилось, механизм
излучения у этих источников является таким
же, как и у лабораторных мазеров.
Через несколько лет были обнаружены такие
же источники на волне 1,35 см — линия
паров воды Н2О. С открытием «космических
мазеров» появляется возможность количественного
изучения процесса образова-
242
ния звезд, перманентно происходящего в
нашей Галактике.
4. В 1967 г. были обнаружены удивительные
источники радиоизлучения совершенно
нового типа — так называемые «пульсары».
Вскоре стало ясно, что пульсары — это давно
и страстно ожидаемые астрономами и
физиками нейтронные звезды — объекты с
радиусом всего лишь в десятки километров,
массой порядка солнечной и плотностью порядка
ядерной. Пульсары в настоящее время
являются едва ли не самым «горячим»
объектом астрономии, привлекающим к себе
большое количество исследователей*.
Перечисленные выше выдающиеся открытия
имеют фундаментальное значение
для всей системы современного естествознания.
Не будет преувеличением сказать, что
в настоящее время астрономия находится
в авангарде наук о неживой природе.
В этой статье мы сосредоточим наше внимание
на проблеме активности галактических
ядер, тесно связанной с проблемой
квазаров. На этом примере будет видно, с
какими грандиозными новыми проблемами
столкнулась современная астрономия. Когда
было открыто само явление активности галактических
ядер?
Ответить нелегко, так как это явление
принадлежит к числу тех, значение и природа
которых раскрываются далеко не сразу.
Довольно условно можно считать датой
этого открытия публикацию в 1943 г.
ныне покойным американским астрономом
С. К. Сейфертом списка 12 галактик, имеющих
звездообразные, очень яркие ядра
с широкими эмиссионными линиями. Следует,
однако, заметить, что еще до работы
Сейферта в ядрах отдельных галактик
из списка Сейферта разные авторы находили
широкие эмиссионные линии. Однако
заслуга С. К. Сейферта состоит в том,
что он, систематически исследуя эти объекты,
выделил их в особый класс. Все галактики
первоначального списка Сейферта (за
исключением очень важного объекта
NGC1275) являются спиральными звездными
системами и притом довольно яркими.
Они все без исключения содержатся в знаменитом
каталоге ярких галактик, составленном
40 лет тому назад американскими
астрономами X. Шэпли и А. Эймс. В этом
каталоге содержится всего около 1500 объектов.
Отсюда, учитывая, что список Сейферта,
естественно, является не полным,
можно было сделать вывод, что яркие эмис-
* О пульсарах см. статью автора в ежегоднике
«Будущее науки» (четвертый выпуск). 1971.— Ред.

сионные ядра у галактик представляют собой
довольно распространенное явление,
так как не менее 1— 2% всех галактик имеют
такие ядра.
В течение по крайней мере 15 лет на работу
С. К. Сейферта почти не обращали внимания.
За эти годы, однако, накопилось достаточно
много фактов, которые постепенно
привели астрономов к выводу, что открытие
Сейферта затрагивает какое-то новое
фундаментальное свойство галактик. Эти
годы ознаменовались бурным развитием радиоастрономии.
В 1946 г. был открыт в созвездии
Лебедя первый «дискретный» источник
космического радиоизлучения. Через
два года две сравнительно близкие к нам
и поэтому достаточно яркие галактики —
NGC4486 и NGC5128 — были отождествлены
как довольно мощные источники радиоизлучения.
В последующие годы довольно
большое количество галактик было отождествлено
с источниками радиоизлучения.
Стало ясно, что подавляющее большинство
последних — это галактики.
Наша Галактика также является источником
радиоизлучения. Это следует из того
простого факта, что яркость радиоизлучения
неба резко растет по направлению к
полосе Млечного Пути. Особенно велика она
в направлении на галактический центр, находящийся
в созвездии Стрельца. В 1951 г.
был открыт яркий компактный источник,
отождествляемый с ядром Галактики. Напомним,
что в оптических лучах наблюдать
центр нашей Галактики невозможно, так
как он закрыт от нас поглощающими свет
облаками космической пыли. Полная мощность
радиоизлучения Галактики примерно
в миллион раз меньше мощности ее оптического
излучения (около 1038 эрг/сек). На
мощность радиоизлучения ядра приходится
несколько десятых процента.
Подчеркнем, однако, что размеры ядра
нашей Галактики всего лишь около 10 парсек,
как это следует из угловых размеров
связанного с ним источника радиоизлучения.
Между тем характерные размеры галактического
диска по крайней мере 30000
парсек. Мы видим, что, хотя объем ядра совершенно
ничтожен по сравнению с объемом
Галактики (он примерно в сотню миллионов
раз меньше!), его радиоизлучение
довольно велико. Радиоизлучение подавляющего
большинства спиральных галактик
имеет приблизительно такой же характер,
как и у нашей звездной системы. Такие галактики
получили название «нормальных».
Совершенно другая картина наблюдается
у галактик, отождествляемых с мощными
источниками радиоизлучения. По мощности
радиоизлучения они более чем в тысячи раз
превосходят нашу Галактику. В 1951 г. источник
радиоизлучения в созвездии Лебедя,
о котором речь шла выше, был отождествлен
с необычной галактикой малой яркости.
Спектр этой галактики обнаружил довольно
значительное (особенно по тем временам)
красное смещение. Применяя известный
закон Хэббла о пропорциональности
красного смещения расстоянию, можно было
показать, что расстояние до объекта
огромно — около 200 миллионов парсек.
Тем более удивительно, что поток радиоизлучения
от этого объекта на метровых волнах
почти такой же, как и от находящегося
«рядом» Солнца (в периоды, когда последнее
спокойно). При известном расстоянии
до источника отсюда следует, что мощность
его радиоизлучения в миллионы раз больше
мощности радиоизлучения какой-либо
«нормальной» галактики, например нашей.
Эта мощность сравнима с мощностью оптического
излучения этого источника, получившего
название «Лебедь-А».
Исследования показали, что по своим
оптическим характеристикам радиогалактики
относятся преимущественно к разряду
эллиптических (т. е. они, как правило, не обнаруживают
спиральной структуры). Это
очень мощные (в оптических лучах) объекты.
И все же по мощности их оптическое
излучение либо близко к излучению нашей
Галактики, либо превышает его в 3— 5 раз.
А между тем мощность радиоизлучения огромна!
Развитие тонкой методики радиоинтерференционных
наблюдений с высокой разрешающей
способностью позволило изучить
«радиоструктуру» этих объектов. Она резко
отличается от простой «сфероидальной»
структуры их в оптических лучах. Как правило,
наблюдаются два компактных радиоизлучающих
облака, находящихся по обе
стороны от «оптической» галактики. Типичная
структура наблюдается у Лебедя-А (см.
рис. 1). В некоторых случаях наблюдается
и другая структура: очень маленький, яркий
источник радиоизлучения, совпадающий с
«оптическим» ядром галактики, вокруг которого
расположено протяженное «радио-
гало» со сравнительно малой яркостью. Зачастую
размеры «гало» превышают оптические.
Естественно, что вопрос о механизме радиоизлучения
«нормальных» галактик и радиогалактик
остро встал перед астрономией
сразу же после их открытия. Полная теория,
ныне общепризнанная, объясняющая все
243

известные факты (например, спектры радиоисточников),
а также предсказавшая новые,
например, свойства поляризации радиоизлучения),
была развита в начале пятидесятых
годов советскими учеными. Суть этой теории
сводится к тому, что радиоизлучение
возникает при движении релятивистских
электронов в магнитных полях — так называемое
синхротронное излучение. Развитие
этой теории открыло новый этап в изучении
важнейшей проблемы происхождения
первичных космических лучей. Наука о космических
лучах стала частью современной
астрофизики.
На основании теории можно вычислить
для разных космических объектов (например,
радиогалактик) полную энергию находящихся
там релятивистских частиц, их
энергетический спектр, напряженность магнитного
поля. Результаты этих расчетов
оказались впечатляющими. Прежде всего
поражает огромная величина этой энергии.
Так, например, энергия релятивистских частиц
в облаках радиогалактики Лебедь-А
достигает фантастического значения 1060 эрг.
Для сравнения укажем, что гравитационная
энергия связи звезд в нашей Галактике примерно
в сто раз меньше! Энергия релятивистских
частиц в «нормальных» галактиках
(например, нашей) хотя и меньше, чем у
Лебедя-А в десятки тысяч раз, все же достаточно
велика. Столь же значительны напряженности
магнитных полей в радиогалактиках
— в десятки и сотни раз больше,
чем в межзвездном пространстве «нормальных»
спиральных галактик. Полная магнитная
энергия в радиогалактиках должна быть
близка к энергии заключенных, как бы «запертых»,
в них релятивистских частиц.
Эти выводы вплотную подвели астрономов
и физиков к важнейшей проблеме, до
244
Рис. 1. Фотография радиогалактики
Лебедь-А. Видны две близкие друг
к другу конденсации, в основном
состоящие из газа
Рис. 2. Фотография галактики М 82
через светофильтр, пропускающий
излучение водородной линии На. Эта
линия излучается газовыми струями,
выброшенными из области ядра
около 2 млн. лет назад. Газ был
выброшен преимущественно
в направлениях, перпендикулярных
к плоскости симметрии этой
галактики
конца еще не решенной и в настоящее время:
какова причина генерации столь огромного
количества релятивистских частиц и
магнитных полей в радиогалактиках? От
первоначальной наивной идеи, что причиной
мощного радиоизлучения этих объектов могут
быть столкновения галактик, движущихся
со скоростями порядка многих сотен километров
в секунду, довольно скоро пришлось
отказаться. Вся совокупность наблюдательных
данных говорила о том, что причина
должна быть внутри галактик.
В. А. Амбарцумян был первым, кто в четкой
форме выдвинул в 1957 г. гипотезу о том,
что источник энергии радиоизлучения должен
находиться в ядрах галактик*. Естественно,
что в то время никакой конкретный
механизм им предложен не был — слишком
мало было тогда известно об условиях в ядрах
галактик. Идеи В. А. Амбарцумяна
были по тем временам весьма радикальны,
и немногие астрономы принимали их
всерьез.
Дальнейшее развитие науки, однако, показало,
что в своей основе гипотеза В. А. Амбарцумяна
была правильной, хотя с ее конкретными
деталями трудно согласиться.
До 60-х годов нашего столетия большая
часть • астрономов рассматривала центральные
области галактик и, в частности, галактические
ядра просто как области, где по
естественным причинам звездная плотность
значительно выше, чем средняя. Между тем
постепенно накапливавшиеся наблюдательные
данные толкали астрономов к неизбежному
выводу, что галактические ядра — это
качественно обособленные от периферии галактик
образования. Там действуют совер-
• См. статью В. А. Амбарцумяна «О ядрах галактик»,
опубликованную в ежегоднике «Наука и человечество.
1969».— Ред.

шенно специфические закономерности, которые
не наблюдаются в более внешних областях
галактик. Постепенно становилось
все более очевидным, что по каким-то причинам
в ядрах галактик происходят мощные
взрывные процессы, сопровождающиеся
огромным выделением энергии. Это энерговыделение
осуществляется в форме генерации
облаков релятивистских частиц, обычного,
более или менее холодного газа, движущегося
со скоростями порядка тысяч
км/сек, и магнитных полей.
Наглядным подтверждением этих представлений
является открытие американскими
астрономами К. Р. Линдсом и А. Р. Сэндэйджем
следов гигантского взрыва в одной
из ближайших к нам галактик М82. Ими
было обнаружено в этой галактике огромное
количество газа, образующего над плоскостью
ее симметрии своеобразные «полярные
шапки» (см. рис. 2). По измеренным
доплеровским смещениям спектральных
линий, излучаемых этим газом, можно было
сделать вывод, что газ движется от области
галактического ядра со скоростью свыше
1000 км/сек. Отсюда следует, что выброс
газовых масс из центральной области этой
галактики имел место около двух миллионов
лет тому назад. Можно оценить, что масса
этого газа в миллион раз больше массы
Солнца. В центральной области М82, закрытой
от нас находящейся там поглощающей
свет межзвездной средой, находится источник
радиоизлучения сравнительно малых
размеров. Там же недавно был обнаружен
очень яркий источник излучения в далекой
инфракрасной области спектра (длины волн
порядка десятков микрон). Совокупность
всех этих данных говорит о том, что в ядре
М82 происходят (или происходили) мощные
процессы взрывного характера.
Замечательным примером взрывных процессов
в ядрах галактик является известная
радиогалактика NGC1275, ядро которой в
свое время исследовал Сейферт (см. выше).
Эта галактика является мощным источником
радиоизлучения, имеющим структуру «ядро-
гало». Угловые размеры ядра, как это следует
из интерференционных наблюдений на
сверхдлинных, межконтинентальных базах,
невероятно малы — всего лишь 0,001 секунды
дуги! Этому соответствуют линейные
размеры всего лишь порядка одного светового
года — величина в масштабах звездной
системы невообразимо малая! Тем не менее
в такой небольшой области происходят грандиозные
по своей энергетике процессы. Ядро
окружено протяженным радиоисточником,
угловые размеры которого 5'. Это гало,
линейные размеры которого около 10 000
парсек, заметно больше оптических размеров
NGC1275. Гало окружено еще более
протяженным радиоисточником с низкой
поверхностной яркостью, размеры которого
близки к одному градусу. Этот последний
источник охватывает почти всю область известного
скопления галактик в созвездии
Персея, самым ярким членом которого как
раз и является NCG1275.
Очень интересно, что в этом скоплении
галактик имеются два объекта — NGC1265
и IC310, которые также являются радиоисточниками.
Форма этих источников весьма
своеобразна — они вытянуты в направлении
от NGC1275. Создается впечатление, которое
можно обосновать детальными расчетами,
что мощные потоки выброшенных из ядра
NGC1275 релятивистских частиц взаимодействуют
с межзвездной средой
NGC1265 и IC310, как бы «выталкивая» ее
из «материнских» галактик. Таким образом,
наблюдения со всей очевидностью показы-
245

Рис. 3. Фотография (негатив)
радиогалактики NGC 1275 через
светофильтр, пропускающий
водородную линию На.Из «сдвига»
длины волны линии следует, что
газовые волокна движутся по
отношению к этой галактике со
скоростью 1500 км/сек
Рис. 4. Фотография Крабовидной
туманности через светофильтр,
пропускающий линию На. Газовые
волокна, излучающие эту линию,
движутся от центра туманности
со скоростью 1000 км/сек
вают, что физические условия в огромной
области пространства размером в миллион
парсек, охватывающей целое скопление галактик,
определяются процессами, происходящими
в ничтожно малой области ядра
NGC1275, размеры которого меньше одного
парсека!
Заметим, что энергия релятивистских частиц,
находящихся в области скопления галактик
и выброшенных из ядра NGC1275,
превосходит 1060 эрг. В 1970 г. К. Р. Линде
получил ряд превосходных фотографий
NGC1275 через интерференционные фильтры,
пропускающие только излученные газом
определенные спектральные линии. Эти
фотографии вскрыли поразительную картину
газовых волокон, заполняющих весь
объем этой галактики и движущихся от ядра
со скоростью до 3000 км/сек. Одна из
этих фотографий приведена на рис. 3. Поразительным
образом она напоминает картину
распределения газовых волокон в знаменитой
Крабовидной туманности — остатке
взрыва сверхновой звезды в нашей Галак¬
тике, имевшем место в 1054 г. (см. рис. 4).
Следует, однако, представить себе, что объект
на рис. 3 имеет линейные размеры в
десятки тысяч раз большие, чем объект,
изображенный на рис. 4. Полная масса газовых
волокон в NGC1275 может быть оценена
в десятки миллионов солнечных масс.
Наконец, остановимся на еще более знаменитой
галактике NGC4486 — одной из
первых галактик, отождествленных с радиоисточником.
Это гигантская сфероидальная
звездная система, находящаяся от нас на
расстоянии около 15 миллионов парсек. Недавние
исследования показали, что далекая
периферия этой галактики отстоит от ядра
на громадном расстоянии около 150 000
парсек — это самая протяженная из известных
нам сейчас галактик. Вместе с тем она
самая массивная. Ее масса почти равна
1013 солнечных масс, т. е. в десятки раз
превосходит массу нашей Галактики, справедливо
считающейся гигантской. Как и у
всех сфероидальных галактик, ее яркость
сильно растет по направлению к ядру, кото-
247

Рис. 5. Фотография «выброса»
из ядра радиогалактики NGC 4487
(М 87). Ядро находится слева
рое очень ярко и имеет звездообразный вид.
Уже свыше полувека астрономам известна
одна замечательная особенность этой галактики:
из ее ядра вытекает очень тонкая и
весьма яркая «струя», как бы «выброс»,
состоящая из отдельных конденсаций —
узлов (см. рис. 5). Цвет самой галактики
красноватый и обусловлен совокупным излучением
находящихся там звезд. Однако
«выброс» имеет голубоватый цвет, и его
спектр в отличие от спектра галактики не
содержит ни линий поглощения, ни линий
излучения.
В 1954 г. автор этой статьи объяснил природу
излучения этого выброса довольно неожиданным
(по трем временам!) образом:
излучением релятивистских электронов в
находящихся в выбросе магнитных полях.
Это — тот же механизм, который объясняет
радиоизлучение подавляющего большинства
космических объектов. Разница только в
том, что для излучения оптических квантов-
релятивистские электроны должны обладать
энергией в сотни раз большей (если магнитные
поля одинаковы). За год до этого автор
статьи таким же образом объяснил основную
часть оптического излучения Крабовидной
туманности, что полностью изменило тогдашние
представления о природе этого едва
ли не самого интересного в астрономии
объекта.
Если оптическое излучение «выброса»
NGC4486 является по своей природе синхротронным,
то на основании теории оно
должно быть поляризовано. Специально поставленные
наблюдения блестяще подтвердили
это предсказание теории: как и в случае
Крабовидной туманности, излучение отдельных
узлов «выброса» оказалось сильно
поляризованным. Это обстоятельство в сочетании
с другими и явилось доказатель-
248
ством справедливости нашей теории излучения
выброса NGC4486. Коль скоро это
так, мы самым непосредственным образом
сталкиваемся с выбрасыванием из малой
области ядра NGC4486 огромного количества
релятивистских частиц. Это было исторически
первым конкретным доказательством
феномена продолжающейся «активности»
ядра галактики. Одновременно впервые
было обнаружено, что такая «активность»
связана с синхротронным механизмом излучения
в оптическом диапазоне частот. Сейчас
известно уже немало примеров оптического
синхротронного излучения, связанного
с активностью галактических ядер.
В последующие годы центральная часть
NGC4486 неоднократно исследовалась самыми
разнообразными методами. Было обнаружено
связанное с «выбросом» радиоизлучение,
причем наблюдается также излучение
от вытянутого в направлении выброса
источника, находящегося по другую сторону
от ядра. В самом ядре и в близких его
окрестностях были найдены широкие линии
излучения водорода и ионизованного кислорода.
Это указывает на быстрое движение
газовых масс в этой области. Одновременно
был открыт так называемый контр-выброс
— две параллельные узкие полосы излучающих
газов, простирающиеся от ядра
NGC4486 на огромное расстояние свыше
10 000 парсек. Заметим, что аналогичное
образование наблюдается у NGC1275 (см.
рис. 3).
Удивляет то обстоятельство, что газовые
струи, состоящие из вещества, выброшенного
в разное время, движутся практически в
одном направлении. Если бы газ выбрасывался
из какой-то «активной» области в пределах
ядра, то благодаря неизбежному вращению
последнего, в разное время выброс

происходил бы по разным направлениям.
Наблюдаемую картину естественнее всего
объяснить тем, что выброс газа происходит
всегда в направлении, близком к оси вращения
ядра. Наличие аксиальной (осевой)
симметрии в проблеме активности ядер непосредственно
следует также из обычно наблюдаемого
симметричного расположения
двух облаков радиогалактик. Этот результат
имеет большое значение для понимания
природы процессов, происходящих в ядрах
галактик. Масса газа в «контр-выбросе»
NGC4486 достигает нескольких миллионов
солнечных масс.
Эта замечательная галактика была также
первым внегалактическим объектом, у которого
было обнаружено рентгеновское излучение,
причем довольно значительное. Всего
интереснее то, что это рентгеновское излучение
весьма переменно: за два года его
мощность уменьшилась в 10 раз. Уже один
этот факт говорит о том, что размеры излучающей
области очень малы — во всяком
случае меньше двух световых лет. В этой
связи интересно отметить, что недавно в ядре
NGC4486 был обнаружен источник радиоизлучения
рекордно малых линейных
размеров — всего лишь несколько световых
месяцев.
Приведенные выше примеры наглядно
демонстрируют удивительные свойства ядер
галактик, проявляющиеся в их активности,
носящей взрывной характер. Открытие в
1963 г. «квазизвездных объектов» — квазаров
на первых порах не связывали с проблемой
галактических ядер. Казалось, речь
шла о совершенно новом классе метагалактических
объектов*, отличающихся огромной
светимостью в оптическом диапазоне,
мощным радиоизлучением и сравнительно
небольшими размерами. Постепенно, однако,
накапливалось все больше и больше
фактов, указывающих на то, что в случае
квазаров наблюдается все тот же феномен
активности ядер, но только особенно сильно
выраженный. По своим наблюдательным
характеристикам (наличие широких линий
излучения, оптическое излучение с непрерывным
спектром синхротронной природы,
мощное инфракрасное излучение, рентгеновское
излучение) квазары и ядра сейфертовских
галактик удивительно похожи. Различие
между ними только количественное.
Прежде всего, так как расстояния до квазаров,
определяемые из их красных смеще-
* Метагалактика — совокупность звездных
систем. С возрастанием мощи телескопов все большая
область Метагалактики становится доступной для
наблюдений.— Ред.
ний, в сотни раз превосходят расстояния до
сейфертовских галактик, мощность всех видов
излучения от первых на 3— 4 порядка
больше. Далее, если излучение ядер сейфертовских
галактик составляет 10 — 15%
от полного излучения соответствующих галактик,
то попытки обнаружить следы галактик,
вокруг квазаров до сих пор не увенчались
успехом. Это может означать, что по
светимости квазары, если их истолковывать
как «сверх-ядра» некоторых галактик, по
крайней мере на несколько порядков превосходят
последние.
Следует, однако, отметить, что до сих пор
окончательно не решен вопрос, имеют ли
огромные красные смещения, наблюдаемые
в спектрах квазаров, космологическую природу,
т. е. обусловлены ли они расширением
Вселенной. В этом случае должен выполняться
закон Хэббла, дающий связь между
измеренным красным смещением и расстоянием.
Некоторые астрономы, однако, упорно
считают, что наблюдаемые красные смещения
квазаров совершенно не связаны с расширением
Вселенной. Отсюда следует ряд
радикальных выводов: квазары находятся
сравнительно близко от нас, хотя и в Метагалактике,
следовательно, они не обладают
мощным излучением и по каким-то причинам
движутся с огромными скоростями, достигающими
в отдельных случаях сотни тысяч
километров в секунду. В пользу этой
необычной концепции, называемой «локальной»,
говорит весьма любопытный наблюдательный
факт: квазары почему-то не наблюдаются
в скоплениях галактик, в которых
находится большинство звездных систем.
Это может, означать, что они находятся значительно
ближе скоплений галактик. Другим
интересным аргументом в пользу этого
взгляда на природу квазаров является часто
наблюдаемая близость квазаров к ярким
радиогалактикам. Создается впечатление,
что последние как бы «выстреливают» из
своих ядер «готовые» квазары с огромными
скоростями!
Однако простой факт, что все наблюдавшиеся
до сих пор квазары имеют красные
смещения спектральных линий (т. е. движутся
всегда от нас), очевидно, никак нельзя
объяснить «локальной» гипотезой. Ведь
в этом случае с одинаковой вероятностью
следовало бы ожидать, что часть квазаров
движется по направлению к нам. Есть и
другие серьезные аргументы против «локальной»
гипотезы.
Таким образом, скорее всего подавляющее
большинство квазаров находится от нас
очень далеко, на «космологических» рас-
249

стояниях, хотя может быть некоторые квазароподобные
объекты действительно «выстреливаются»
из галактических ядер.
В свое время В. А. Амбарцумян выдвинул
гипотезы, что из последних выбрасываются
компактные агрегаты большой массы, превращающиеся
потом в галактики. Надо прямо
сказать, что современная наблюдательная
астрономия дает серьезные аргументы
в пользу этой удивительной гипотезы. Если
ядра некоторых галактик время от времени
выбрасывают компактные (т. е. гравитационно
связанные) агрегаты вещества с весьма
большой массой, это является новым,
пожалуй, наиболее впечатляющим проявлением
активности галактических ядер.
Коль скоро красное смещение в спектрах
подавляющего большинства квазаров объясняется
расширением Вселенной, последние
действительно можно рассматривать как
гигантской мощности «сейфертовские» ядра.
Тем более интересным является то обстоятельство,
что у многих галактик, обычно
считаемых нормальными, в центральной
части наблюдаются небольших размеров области
— ядра, явно характеризующиеся активностью.
Это относится, в частности, и к
ядру нашей Галактики. Так, например, недавно
обнаружен достаточно мощный источник
далекого инфракрасного излучения, дающий
примерно 1 % полного излучения всех
звезд нашей Галактики, но имеющий ничтожные
размеры 0,7 парсека. С другой стороны,
уже давно известно, что межзвездный
газ в центральных областях Галактики движется
к ее периферии, как бы вытекая из
ядра.
Известны многие гигантские эллиптические
галактики, во всех отношениях нормальные,
но имеющие в ядре источники радиоизлучения
очень малых угловых размеров
(например, меньше 1°). Таков сравнительно
близкий к нам объект NGC1052.
В этом случае размеры области, излучающей
радиоволны преимущественно сантиметрового
диапазона, меньше 100 парсек —
величина очень малая по сравнению с размерами
данной галактики.
Таким образом, на основании самых различных
наблюдений, выполненных во всех
диапазонах шкалы электромагнитных волн,
мы приходим к выводу, что активность ядер
галактик не представляется каким-то весьма
редким, исключительным явлением. Она
наблюдается у значительной, если не большей
части галактик, причем мощность процессов
в ядрах, приводящая к наблюдаемой
активности, меняется в весьма широких
пределах от 1038— 1040 эрг/сек у «нормаль-
250
ных» галактик до 1047 эрг/сек у некоторых
квазаров (например, в знаменитом объекте
3C273). Вполне естественно, что сравнительно
низкий уровень активности ядер
встречается гораздо чаще (т. е. среди гораздо
большей части всех галактик), чем высокий.
Однако имеет место наблюдательная
селекция: чаще наблюдаются мощные проявления
активности ядер (например, квазары),
так как они весьма ярко выражены и,
главное, могут наблюдаться с весьма больших
расстояний, т. е. от достаточно удаленных
объектов.
Прямые наблюдения непосредственно показывают,
что уровень активности ядер
может сильно зависеть от времени. В предельном
случае наблюдаются следы взрывов
в галактических ядрах, имевших место миллионы
лет тому назад. Длительность процессов
взрывов должна быть сравнительно
невелика. Взрывы имеют повторный характер:
в данном ядре они могут происходить
по нескольку раз, причем промежутки между
взрывами исчисляются в миллионы лет.
Хорошим примером сказанному является
уже обсуждавшаяся выше радиогалактика
NGC1275. В спектре этой галактики наблюдаются
две системы линий излучения с различными
лучевыми скоростями: 1500 км/сек
и 3000 км/сек. Фотография, полученная через
узкополосный интерференционный
фильтр и приведенная на рис. 3, дает распределение
газа, движущегося с меньшей
скоростью. Аналогичная фотография, полученная
с помощью другого интерференционного
фильтра, пропускающего линию, излученную
газами, движущимися со скоростью
3000 км/сек, дает совершенно другую картину
пространственного расположения газовых
волокон. Ясно, что в этом случае наблюдаются
следы сравнительно недавнего
взрыва.
Пожалуй, наиболее ценные результаты
зависимости активности ядер галактик от
времени дает радиоастрономия. В 1965 г.
американские радиоастрономы обнаружили,
что поток радиоизлучения от некоторых квазаров
(например, 3C273, ЗС279 и других)
значительно меняется со временем. Характерное
время для таких изменений исчисляется
месяцами. Одновременные наблюдения
на разных волнах выявили интересные
закономерности в изменениях потока: максимум
потока на более длинных волнах, как
правило, наступает позже, в то время как
на коротких волнах поток в максимуме значительно
больше.
Теория этих вариаций была разработана
автором этой статьи за несколько месяцев

до открытия переменности потока радиоизлучения
от квазаров. Исходным моментом
было исследование свойств свободно расширяющегося
облака релятивистских частиц,
находящихся в магнитном поле. Математически
было показано, что на данной волне
поток радиоизлучения сперва растет, потом
достигает максимума, после чего довольно
быстро падает. На разных волнах изменения
будут как бы смещены по времени. Такой
характер изменений потока объясняется
тем, что вначале облако непрозрачно для
возникающего там синхротронного радиоизлучения.
Непрозрачность тем больше, чем
больше длина волны. По мере расширения
облака оно как бы «просветляется», сперва
для более коротких радиоволн, потом для
более длинных. После того как излучение
на данной волне достигнет максимума, оно
начнет уменьшаться, главным образом по
причине непрерывного уменьшения напряженности
магнитного поля в расширяющемся
облаке. В этой работе было теоретически
показано, что если ядра галактик время
от времени выбрасывают облака релятивистских
частиц, то их радиоизлучение должно
меняться со временем в соответствии с развитой
теорией.
Открытие и последующее детальное исследование
предсказанной теоретически
переменности радиоизлучения галактик стало
мощным методом исследования активности
ядер галактик и квазаров. Дело в том,
что, кроме квазаров, такого же характера
вариации радиоизлучения со временем были
обнаружены у радиогалактик NGC1275
(о ней шла речь выше), ЗС120 и других.
Практически во всех случаях согласие с теорией
очень хорошее. Переменное радиоизлучение
является сейчас наиболее чувствительным
индикатором активности ядер,
имеющей место в настоящее время (а не
когда-то раньше).
Важное значение имеют одновременные
наблюдения вариаций потоков и угловых
размеров радиоисточников. Последние осуществляются
методом радиоинтерферометрии
на антеннах, удаленных друг от друга
на многие тысячи километров. Так как разрешающая
способность таких интерферометров
равна отношению длины волны к расстоянию
между антеннами, легко убедиться,
что на сантиметровом диапазоне она может
быть лучше, чем 10~3 секунды дуги, что в
сотни раз выше разрешающей способности
больших оптических телескопов. Такие наблюдения
показали, что в отдельных случаях
вылетающие из ядер квазаров и радиогалактик
облака релятивистских частиц име¬
ют угловые размеры до нескольких десятитысячных
секунды дуги, чему соответствуют
линейные размеры меньше 10 парсек.
В сочетании с одновременными измерениями
изменений потоков на разных волнах,
эти измерения позволяют получить скорости
расширения и движения отдельных облаков,
величину имеющегося там магнитного поля
и полную энергию релятивистских частиц.
Оказалось, что за один такой выброс (а они
повторяются примерно, через год) выделяется
энергия до 1053— 1054 эрг. Это в десятки
тысяч раз больше, чем энергия освобождаемая
при взрывах сверхновых звезд. Последние
до недавнего времени считались самыми
мощными взрывными процессами, происходящими
во Вселенной.
Исключительный интерес представляют
результаты недавних американских радиоинтерференционных
наблюдений над квазарами
3C273 и ЗС279. Эти наблюдения показали,
что в центральных областях указанных
квазаров наблюдаются по два очень маленьких,
разлетающихся в разные стороны,
облака. Всего поразительнее то, что измерения,
выполненные через 6 месяцев, позволили
сделать вывод, что расстояния между
облаками заметно увеличились. Простые
расчеты показывают, что если эти квазары
удалены от нас на расстояния, соответствующие
«космологической» трактовке наблюдаемых
в их спектрах красных смещений,
то скорости разлета облаков в 4— 6 раз превышают
скорость света! Так как этого не
может быть (это противоречит теории относительности,
в которой никто сейчас не сомневается),
то следует ревизовать описанную
выше процедуру получения скоростей.
Всего проще считать, что эти квазары ближе
к нам раз в десять, чем принималось, т. е.
стать на позицию «локальной» гипотезы.
Более вероятно, однако, что расстояния менять
не надо. Необходимо учесть многие интересные
явления, происходящие при дви-
АНГЛИЯ. Температура и напряженность
света в твердых телах
связаны, как известно, определенным
законом: напряженность
света есть параболическая функция
температуры, в том случае,
когда температура так высока,
что тело испускает все роды световых
лучей. Выходя из этого
основания, Дьюар определяет
температуру Солнца круглым
числом в 16 000°С.
«The American Gournal of
Science and Arts», август,
1873 г.
251

жении облаков со скоростью, близкой (но
не превышающей) скорости света. При этом,
как оказывается, может возникнуть иллюзия
движения со сверхсветовой скоростью
(с точки зрения покоящегося наблюдателя).
Этот важный вопрос еще не решен и сейчас
находится в процессе исследования.
Наряду с переменностью в радиодиапазоне
была обнаружена также переменность
оптического излучения квазаров и ядер сейфертовских
галактик. Так, например, уже
упоминавшийся нами квазар 3C273 почти
периодически меняет свою яркость (в I1 /2—
2 раза) через каждые 11 лет. Этот результат
был получен из анализа старых, начиная с
конца XIX столетия, фотографий неба. На
этот сравнительно длинный период накладываются
отдельные неправильные вариации
блеска с характерным временем в несколько
месяцев и даже недель. Квазар
3C345 довольно быстро меняет свою яркость.
Очень интересны недавно обнаруженные
большие изменения блеска от ядра
сравнительно близкой к нам сейфертовской
галактики NGC4151 с неправильным периодом
около четырех лет. Любопытно, что
вариации радиоизлучения не коррелируются
с вариациями излучения оптического.
Так, например, 3C273 последние два года
почти не обнаруживает оптических вариаций,
между тем как вариации его радиоизлучения
на сантиметровом и миллиметровом
диапазонах весьма значительны. Обратная
картина наблюдается у ядра NGC4151.
Мы уже говорили о мощном инфракрасном
излучении в диапазоне волн порядка
десятков микрон, наблюдаемом в ядре нашей
Галактики и у М82. Исследования последних
лет показали, что такое излучение
является важнейшей характеристикой многих
активных галактических ядер и квазаров.
Особенно интенсивно оно у 3C273.
Максимум этого излучения сосредоточен в
области длин волн около 70 микрон. Поражает
его огромная мощность — зачастую
она в десятки раз превышает мощность излучения
во всех других спектральных диапазонах,
вместе взятых. По-видимому, основная
часть суммарного излучения всех метагалактических
объектов сосредоточена в
этой спектральной области, которая только
начинает исследоваться. Установить это оказалось
возможным только в результате выдающихся
достижений современной электроники.
Природа инфракрасного излучения пока
еще неизвестна, хотя уже не подлежит сомнению,
что оно связано с какими-то процессами
в области галактических ядер.
252
Выше упоминалось о переменном рентгеновском
излучении. обнаруженном у
NGC4486. Исследования последнего года
привели к обнаружению потоков рентгеновского
излучения от квазара 3C273 и двух
сейфертовских галактик NGC1275 и
NGC4151. Весьма примечательно, что ряд
попыток обнаружить рентгеновское излучение
от самой яркой радиогалактики Лебедь-А
оказался безуспешным. Нет там и
инфракрасного источника измеримой мощности.
Это может означать, что рентгеновские
кванты излучают такие ядра, которые
в настоящее время являются активными.
Если это так, то в смысле активности ядро
Лебедя-А можно уподобить потухшему вулкану.
Этот важный вопрос требует дальнейших
исследований.
Мы рассмотрели достаточно большое количество
примеров, которые показывают,
что в ядрах галактик происходят какие-то
специфические для этих областей космоса
физические процессы взрывного характера,
сопровождаемые огромным выделением
энергии. Возникает основной вопрос: какова
природа этих процессов? Этот вопрос неотделим
от более общего вопроса о природе
галактических ядер. Повторим: сейчас уже
ясно, что галактические ядра — это не просто
агрегаты, состоящие из звезд и межзвездной
среды, гораздо более плотные чем
обычные галактики. Количественное увеличение
плотности по направлению к центру
галактики приводит к появлению совершенно
новых качеств. Что это за качества? Хотя
исследования ведутся весьма интенсивно
и притом широким фронтом, со всей определенностью
следует сказать, что мы еще
очень далеки от решения этой проблемы —
одной из важнейших проблем современного
естествознания. Причиной в немалой степени
является то, что сравнительно близкое
от нас ядро нашей Галактики закрыто
поглощающим веществом и, следовательно,
недоступно для оптических наблюдений, а
ядра других галактик имеют слишком малые
угловые размеры. В такой ситуации мы
ограничимся только несколькими замечаниями,
носящими, естественно, субъективный
характер.
Прежде всего обращает на себя внимание,
что феномен активности ядер (не обязательно
в настоящее время) тем более выражен,
чем более массивна галактика и чем она
«сферичней». Как правило, радиогалактики
— это самые яркие и массивные объекты
в скоплениях галактик. С другой стороны,
около 20% всех гигантских эллипсоидальных
галактик высокой светимости являют-

ся радиогалактиками. Так как процесс радиоизлучения
у подобной галактики, по-видимому,
носит повторный характер, мы уже
говорили об этом: радиоизлучение имеет конечную
длительность и за время жизни галактики
повторяется несколько раз, то скорее
всего все гигантские эллипсоидальные
звездные системы в прошлом неоднократно
были радиогалактиками.
Какое же свойство весьма массивных радиогалактик
стимулирует образование в них
активных ядер? По нашему мнению, дело
может обстоять следующим образом. Все
звезды во всех галактиках эволюционируют.
Если масса звезды превышает солнечную
массу, то время ее эволюции будет короче,
чем время эволюции галактики. Например,
звезды с массой свыше 10 солнечных масс
эволюционируют за несколько миллионов
лет, в то время как «время жизни» галактик
по современным представлениям, около
10 миллиардов лет. После весьма длительного
«спокойного» периода, когда звезды
поддерживают свое излучение на более или
менее постоянном уровне за счет термоядерных
реакций, происходящих в их недрах,
наступает период довольно быстрых и притом
радикальных изменений. Это связано с
исчерпанием в центральных областях звезд
водорода, который, превращаясь в конечном
итоге в гелий, является основным ядерным
горючим. На этой стадии звезда начинает
как бы раздуваться, ее радиус во много раз
увеличивается, а поверхностные слои становятся
более холодными. Звезда превращается
в красного гиганта. Через много
миллиардов лет наше Солнце тоже станет
красным гигантом со всеми вытекающими
отсюда для жизни на Земле последствиями.
Дальнейшая эволюция звезды зависит от
ее массы. Если последняя невелика (лишь
немногим больше солнечной), то происходит
любопытный процесс: наружные слои красного
гиганта, содержащие 10— 20% его массы,
довольно спокойно (без взрыва) отделяются,
обнажая горячие внутренние области.
Получается объект давно и хорошо исследованный
астрономами — планетарная туманность.
Расширяясь неограниченно в
окружающее межзвездное пространство,
планетарные туманности очень быстро, через
какие-нибудь несколько десятков тысяч
лет, рассеиваются и перестают быть наблюдаемыми.
Что касается «ободранной» звезды
— бывшего красного гиганта, то она
сравнительно быстро сжимается и остывает,
превращаясь в конце концов в белого карлика
— маленькую плотную звезду очень
низкой светимости, лишенную собственных
источников энергии и поэтому практически
не эволюционирующую. Таким образом, например,
в нашей Галактике ежегодно возникает
по крайней мере одна новая планетарная
туманность.
Существуют и другие механизмы «инжекций»
(вбрасывания) вещества звезд в межзвездную
среду, но, как можно показать, в
эллиптических галактиках, состоящих, преимущественно
из старых звезд небольшой
массы, непрерывно происходящий процесс
образования планетарных туманностей является
основным резервуаром пополнения
межзвездной среды газом. Так как количество
подходящих звезд в таких галактиках
в десятки раз больше, чем в нашей Галактике,
то можно обоснованно принять, что
ежегодное «пополнение» межзвездной среды
газом от вновь образовавшихся планетарных
туманностей должно быть, по крайней
мере, в несколько солнечных масс.
Какова судьба этого газа? В спиральных
галактиках, подобных нашей, обладающих
большим вращательным моментом, большая
часть инжектированного газа «вольется» в
спиральные рукава и будет вращаться вокруг
галактического центра по почти круговым
орбитам. Со временем этот газ будет
конденсироваться в звезды. Так непрерывно
возникают в нашей Галактике звезды
новых поколений*.
Однако совсем другую картину следует
ожидать у сфероидальных галактик, вращательный
момент которых весьма незначителен.
В таких галактиках звезды движутся
вокруг ядра не по почти круговым орбитам,
а по очень вытянутым эллипсоидам. Практически,
они совершают радиальные колебательные
движения — по направлению к ядру
галактики и обратно. Совершенно очевидно,
что в такой ситуации инжектированный
газ, который имеет тот же удельный
вращательный момент, что и образующие
его звезды, будет радиально течь по направлению
к ядру. Однако если звезды,
дойдя до области вокруг ядра, поворачивают
обратно, втекающий в ядро газ обратно
не пойдет, а будет непрерывно накапливаться
в центре. Это объясняется тем, что облака
газа сталкиваются друг с другом.
Таким образом, весь инжектированный
звездами эллиптических галактик газ должен
«оседать» в области вокруг ядра. Какова
его дальнейшая судьба? По ряду причин
(например, очень быстрые хаотические
* Подробнее о проблемах эволюции звезд см. в
статье польского астрофизика Б. Пачинского, опубликованной
в ежегоднике «Наука и человечество.
1971 — 1972». — Ред.
253

движения, высокая температура) он не может
конденсироваться в звезды. Таким образом,
в отличие от спиральных галактик в
эллиптических галактиках не должен происходить
важный процесс непрерывного звездообразования.
Газ в их центральных областях
будет непрерывно сжиматься по направлению
к ядру. Так как этот газ обладает
небольшим удельным вращательным моментом,
то когда он сожмется достаточно
сильно, его скорость вращения станет большой
и центробежная сила в какой-то степени
приостановит его дальнейшее быстрое
сжатие.
Мы приходим, таким образом, к представлению,
что в центральной области эллипсоидальной
галактики по вполне естественным
причинам должно возникнуть компактное,
весьма массивное (например, 108— 109 солнечных
масс) плазменное тело, находящееся
в состоянии быстрого вращения. Как следует
из теории, в этом плазменном теле
должны быть магнитные поля — отсюда и
распространенный в литературе термин для
обозначения такого плазменного тела —
«магнетоид». Теория «магнетоида» с большими
подробностями разрабатывалась молодым
советским теоретиком Л. М. Озерным,
который специально не занимался вопросом
о происхождении «магнетоида». Согласно
Л. М. Озерному, на поверхности
вращающегося магнетоида происходят процессы,
во многом напоминающие солнечные
вспышки, но только неизмеримо больших
масштабов. Как известно, во время солнечных
вспышек ускоряются и выбрасываются
облака релятивистских частиц, газовых
струй и генерируется мощное радиоизлучение.
В сущности говоря, то же самое в громадном
масштабе наблюдается в активных
ядрах галактик. Осевую симметрию явления
в последнем случае естественно связать с
наличием оси вращения у магнетоида: выбросы
струй газа и облаков релятивистских
частиц имеют место в областях «полярных
шапок» магнетоидов.
Можно было бы предположить, что газ в
область ядра втекает из межгалактической
среды. Имеется, однако, серьезное возражение
против такой гипотезы: наблюдения показывают,
что химический состав квазаров
удивительно похож на химический состав
планетарных туманностей. Если бы газ имел
«межгалактическое» происхождение, этого
не было бы. Кроме того, мощность «межгалактического»
механизма значительно меньше,
и с его помощью нельзя объяснить, почему
радиогалактики являются самыми массивными
объектами.
254
Если бы весь газ, инжектированный звездами
за все время эволюции галактики, собрался
бы в ее центре, то масса магнетоида
была бы очень велика, 1010— 1011 солнечных
масс, что противоречит наблюдениям. По-видимому,
существует какая-то причина, которая
мешает неограниченному росту массы
магнетоида. Может быть, поэтому и происходят
время от времени огромной мощности
взрывы в ядре. Так или иначе мы приходим
к выводу, что в результате таких взрывов
значительная часть стекающего в ядро инжектированного
газа выбрасывается в межгалактическое
пространство с большой скоростью.
Совершенно ясно, например, что
весь газ в NGC1275 (см. рис. 3) по причине
своей большой скорости через несколько
миллионов лет покинет пределы этой галактики.
Вполне возможно с этой точки зрения,
что межгалактический газ, являющийся в
настоящее время объектом жарких дискуссий
многих астрофизиков, имеет вторичное
происхождение, т. е. он выброшен из ядер
галактик. В таком случае он по причине
своего быстрого движения и столкновений
между облаками должен иметь очень высокую
температуру. Не является ли недавно
обнаруженное рентгеновское излучение от
известного скопления галактик в созвездии
Волос Вероники тепловым излучением этого
газа?
Выше речь шла преимущественно о гигантских
эллиптических галактиках. Вполне
возможно, что квазары — это как бы «выродившиеся»
эллиптические галактики с
огромной концентрацией звездной плотности
к центру. Поэтому они и наблюдаются
как звездообразные объекты. Наконец,
сравнительно небольшая активность в ядрах
спиральных галактик может быть объяснена
тем, что в таких звездных системах наряду
с «плоской» всегда присутствует довольно
массивная сферическая составляющая
звездного населения. В частности, в нашей
Галактике, как хорошо известно, планетарные
туманности образуют почти сферическую
составляющую.
Хотя, по нашему мнению, заметная часть
газа, втекающего в ядра галактик, в конечном
итоге выбрасывается с большой скоростью
в метагалактическое- пространство,
значительная часть, по-видимому, остается
в ядре. Несмотря на стабилизирующее влияние
вращения «магнетоида», этот газ, как
показывают теоретические расчеты, будет
постепенно сжиматься. Сжатие будет происходить
(с точки зрения удаленного наблюдателя)
до некоторого радиуса, называемого
«шварцшильдовским». Величина этого ради-

уса, пропорциональная массе сжимающегося
газа, для «магнетоида» может иметь порядок
размеров Солнечной системы. На поверхности
сферы такого радиуса «вторая
космическая скорость» равна скорости света.
Из общей теории относительности следует,
что всякое тело, размеры которого
равны шварцшильдовскому радиусу, практически
теряет связь с внешним миром, ибо
с точки зрения внешнего наблюдателя, все
процессы на таком теле будут иметь сколь
угодно большую длительность (например,
скорость сжатия, частоты колебаний и т. д.).
Только поле тяготения такого тела (образно
называемого «черной дырой») может оказывать
воздействие на внешний мир. После открытия
нейтронных звезд открытие таинственных
«черных дыр» стали сейчас очередной
синей птицей астрономов. Теоретики
показали, что каждая достаточно массивная
звезда в конце концов должна превратиться
в «черную дыру». В областях же галактических
ядер могут оказаться «черные дыры»
с огромными массами. Пока мы еще
не имеем ясного понимания, как ведет себя
материя при таких исключительных условиях.
Нельзя, например, исключить, что такие
объекты будут мощными генераторами
гравитационных волн импульсного характера.
Как будто бы такие волны из ядра нашей
Галактики недавно были обнаружены
американским ученым Вебером, но этот вопрос
находится только в начальной стадии
исследования. Во всяком случае в связи с
острой и захватывающе интересной проблемой
«черных дыр» астрономов в близком
будущем ожидают большие сюрпризы.
Нарисованная выше картина возможного
происхождения активности галактических
ядер является, конечно, сильно упрощенной.
По существу мы рассматриваем галактики
как гигантские периодически действующие
машины, в течение весьма длительного времени
вырабатывающие огромное количество
электромагнитной и корпускулярной энергии
из первоначального запаса гравитационной
энергии. Эти машины весьма эффек
тивны, их к.п.д. достаточно высок.
Будущее покажет, насколько хорошо эта
картина отражает действительность.

...Техника все
в большей мере
приобретает
способность
осуществлять
человеческие
намерения

X человек
ЛЛЛ. земля
В микромир
(|) вселенная
летопись
науни
Н. Н. МОИСЕЕВ,
член-корреспондент АН СССР
В. ТУРСКИ,
(Польша)
Ю. Н. ДЕНИСЮК,
член-норреспондент АН СССР
А. С. САДЫКОВ,
президент АН Узбекской ССР
ДЖ. КРАЙДЯ,
(США)

Никита Николаевич
Моисеев
(р. 1917) — математик,
член-корреспондент АН СССР.
Родился в Москве. В 1941 окончил
механико-математический
факультет (отделение математики)
Московского государственного
университета. С 1941 по 1948
служил в Советской Армии. С 1948
по 1955 работал в Ростовском
государственном университете.
В 1954 защитил докторскую
диссертацию, посвященную
разработке математических
методов в гидродинамике.
С 1955 работает в Вычислительном
центре АН СССР и преподает
в Московском физико-техническом
институте. В настоящее время
является заместителем директора
Вычислительного центра
АН СССР и деканом факультета
управления и прикладной
математики Московского
физико-технического института.
В 1966 Н. Н. Моисеев избирается
членом-корреспондентом АН СССР.
Главное направление работ
Н. Н. Моисеева в последние
годы — применение
электронной вычислительной
техники для решения
математических задач,
возникающих в теории управления.
Н. Н. Моисеев является автором
более 80 работ по различным
вопросам прикладной математики,
в том числе четырех монографий.

Никита
Николаевич
Моисеев
ИМИТАЦИОННЫЕ
МОДЕЛИ
Чарльз Перси Сноу в статье «Две культуры»,
опубликованной в ежегоднике «Наука
и человечество. 1970», пишет о той пропасти,
которая образовалась между естественными
науками, с одной стороны, и науками
гуманитарными, с другой. Эта пропасть продолжает
расширяться, и обе группы интеллигенции,
разделенные ею, теряют постепенно
не только общий язык: у них возникает
разное понимание одних и тех же вещей,
разные интересы и как следствие — исчезает
взаимое общение. Автор считает, что создавшаяся
ситуация опасна для человеческой
цивилизации, ведет к ее распадению на две
ветви, и видит главную причину этого в недостатках
системы образования в наиболее
развитых странах.
Ч. П. Сноу сравнивает системы образования,
принятые в США, Англии и СССР,
отмечает преимущество советской системы
подготовки специалистов и характер взаимопонимания
ставит в прямую зависимость
от структуры образования.
Ч. П. Сноу — блестящий писатель и первоклассный
физик. Он знает обе стороны
пропасти. Он свой среди естественников и
литераторов. Ему дано тонко чувствовать
устремления и взгляды обеих групп интеллигенции.
Его высказывания вполне компетентны
и убедительны.
Правда, они несколько категоричны и излишне
абсолютизированы. Общность марксистской
идеологии, например, объединяет
людей независимо от их профессии и, разумеется,
служит надежным цементом советского
общества. Тем не менее и у нас происходит
известное разобщение отдельных
групп интеллигенции по профессиональному
признаку, но мне кажется, что недостатки
образования — не только не единственная,
но и не главная причина того явления, которому
посвятил свою статью Ч. П. Сноу.
Я думаю, что этот процесс разобщения в
известной степени закономерный и объективный.
Он, конечно, зависит от содержания
и системы воспитания и образования, но мне
кажется, что он определяется прежде всего
уровнем развития производительных сил.
Он происходит, хоть и в разной степени, во
всех развитых странах. Но специализация
и, как следствие ее, — процесс разобщения
— это лишь одна из сторон сложной диалектической
связанности, дифференциации
и синтеза человеческих знаний, неизбежная,
но не трагическая. Об этом и будет идти
речь.
Огромный рост общего объема знаний, с
которым оперирует человечество, требует
все большей и большей локализации интересов
специалистов. Универсалы постепенно
исчезают.
Происходит непрерывное деление потока
общечеловеческих знаний на отдельные протоки
и ручейки, которые, в свою очередь,
превращаются в мощные реки. У различных
групп интеллигенции возникают различные
интересы, малопонятные другим.
Не только естественники начинают плохо
понимать профессиональный язык гуманитариев,
но и сами естественники начинают
все хуже и хуже понимать друг друга. Уже
сегодня даже математики разных специальностей
не всегда могут объяснить друг другу
смысл и значение своих исследований.
Об этом еще 50 лет тому назад с тревогой
говорил крупнейший немецкий математик
Давид Гильберт, который опасался, что,
растекаясь, поток человеческих знаний потеряет
силы и иссякнет.
Обособление интересов, может быть, заметнее
между гуманитариями и естественниками,
но это лишь одно из проявлений
общего процесса роста и дифференциации
человеческих знаний.
259

Опасения Гильберта и Сноу можно понять,
но мне кажется, что они несколько
преувеличены. В самом деле, наряду с процессом
разделения происходит и обратный
процесс непрерывного синтеза идей и знаний,
накопленных в разных научных дисциплинах.
Именно на стыке разных научных
«цивилизаций» появляются наиболее значительные
новые исследования. Химическая
физика, физическая химия, молекулярная
биология — все это примеры синтеза различных
научных школ и концепций, примеры,
демонстрирующие диалектическое единство
процессов дифференциации и синтеза
человеческих знаний.
Подобный процесс начался и в общественных
науках. Математика, например, начинает
использоваться в экономике, социологии,
лингвистике и т. д. Я думаю, что в ближайшем
будущем появится еще целый ряд
новых научных дисциплин, объединяющих
гуманитарное и естественнонаучное мышление,
требующих совместных усилий специалистов
в области общественных наук, математиков,
физиков и инженеров. Решающую
роль в этом процессе призваны сыграть
электронные вычислительные машины.
Прежде чем переходить к обсуждению
этого тезиса, сделаем небольшой экскурс в
историю электронной вычислительной техники.
Это необходимо нам, чтобы объяснить
некоторые особенности сегодняшнего периода
ее развития.
Первые электронные вычислительные машины
(ЭВМ), которые начали использоваться
в практической деятельности человека,
были введены в строй на грани 40-х и 50-х
годов. В СССР это была машина «Стрела»
и знаменитая БЭСМ-1, положившая начало
серии БЭСМ. Эти ЭВМ принято называть
машинами первого поколения. Громоздкие
и ненадежные ламповые устройства, тем не
менее, обладали весьма хорошими арифметическими
возможностями, позволяя производить
арифметические действия в несколько
тысяч раз быстрее человека. Этого оказалось
достаточным, чтобы проводить расчеты
инженерных и физических задач такого
объема, который раньше казалася фантастическим.
Роль этих ЭВМ трудно переоценить.
Вряд ли без них был бы возможен в 50-е
годы тот прогресс в физике, в создании ракет
и в других областях науки и техники,
который мы наблюдали.
Таким образом, ЭВМ первого поколения
сыграли революционизирующую роль в технологии
инженерных расчетов и исследований
в физике. Однако эти ЭВМ оказались
260
почти бесполезными при решении экономических
задач. Особенность последних состоит
в том, что их решение требует переработки
больших массивов информации. ЭВМ
первого поколения обладали очень небольшой
памятью, порядка нескольких тысяч
слов. Этого было явно недостаточно. Возможности
ЭВМ первого поколения оказались
изученными (и исчерпанными) за 4— 5
лет.
В конце 50-х годов начали создаваться
ЭВМ второго поколения. С точки зрения
инженера-эксплуатационника их основное
отличие — замена ламп транзисторами и
практически полная надежность. Однако с
точки зрения пользователя главное состояло
не в этом.
Значительное расширение памяти открыло
возможность широкого использования
ЭВМ в экономике. Следующие 10 лет прошли
под знаком ускоряющегося внедрения
этой техники в экономику и управление производством.
Оказалось, что использование
ЭВМ дает огромный экономический эффект.
Центр тяжести использования ЭВМ за эти
10 лет переместился из области научных исследований
в сферу производственной деятельности
человека (около 80% машин в
разных странах заняты в экономике и управлении).
ЭВМ второго поколения обладали еще
одной важной особенностью. Значительно
возросло их быстродействие. Так, например,
БЭСМ-6, классическая машина второго поколения,
может производить миллион операций
в секунду. Таким образом, мощность
БЭСМ-6 примерно во столько же раз превосходит
мощность первых машин первого
поколения, насколько ЭВМ первого поколения
превосходили человека (2— 3 тысячи
операций БЭСМ-1 и 2— 3 операции в секунду,
которые способен производить человек).
Последнее обстоятельство поставило перед
математиками целый ряд сложных проблем.
Оказалось, что не так-то просто полностью
использовать их огромную мощность.
Для того чтобы «поставить задачу на
машину», математик должен переписать
процедуру ее решения на языке, который
понимает машина, как говорят, «в кодах
машины». Хороший программист может делать
в день около 5 команд. Поэтому на отладку
больших задач, которые решались на
ЭВМ первого поколения (например, аэродинамический
расчет, связанный со входом тела
в атмосферу) и программа которых имела
тысячи команд, тратились годы кропотливого
и изнурительного труда математика.

И вот математику с его привычной техникой
программирования предоставляют
возможность работать на машине в 1000
раз более быстродействующей. Значит, для
того чтобы ее загрузить, надо в 1000 раз
больше математиков-программистов. Но это
еще не все. Чтобы исчерпать возможности
ЭВМ, т. е. оправдать целесообразность создания
новых машин, надо не только увеличить
количество задач, доступных ЭВМ первого
поколения. Надо еще научиться решать
качественно более трудные задачи. ЭВМ
второго поколения может решать задачи,
содержащие сотни тысяч команд. Но при
старой технологии составление каждой такой
программы потребует сотен лет.
Комментарии излишни! Перед математиками
60-х годов стала дилемма: либо признать
неспособность использовать полностью
все возможности ЭВМ второго поколения,
либо... Либо создать качественно иную
систему общения человек — машина. Разумеется,
история пошла по второму пути.
Выли созданы алгоритмические языки, позволившие
качественно по-иному транслировать
вычислительные процедуры с человеческого
языка на машинный. Грубо говоря,
математики научились перекладывать тяжесть
программирования со своих плеч на
машинные.
Для того чтобы полностью изучить все
возможности ЭВМ второго поколения и научиться
их использовать, человеку потребовалось
около 12 лет.
Как ни велико было значение ЭВМ второго
поколения, однако настоящая революция
в методах научного анализа, как мне
кажется, будет связана с освоением машин
третьего поколения, которые начали создаваться
в конце 60-х годов.
Чем существенным эти ЭВМ отличаются
от машин второго поколения? Если спросить
инженера — специалиста по ЭВМ, то
он, вероятно, ответит так: ЭВМ третьего поколения
— это вычислительные системы,
основанные на интегральных схемах. Действительно,
переход на интегральные схемы,
которые позволили заменить целые блоки
машин одним «элементом», — это важный
этап технологической эволюции ЭВМ.
Он позволяет пеоейти, в частности, к поточной
сборке ЭВМ, многократно увеличивает
надежность и ведет к удешевлению ЭВМ в
перспективе на 2— 3 порядка. Но с точки
зрения пользователя важны другие характеристики.
Прежде всего традиционные — быстродействие
и память.
Быстродействие. Здесь не произошло
того качественного скачка, который был
между машинами первого и второго поколений.
Самые мощные системы третьего поколения
имеют быстродействие порядка десяти
миллионов операций в секунду, т. е.
они мощнее, чем БЭСМ-6, не более чем в
10 раз. Поэтому не рост быстродействия,
как он ни важен, определяет сегодня значение
этих ЭВМ.
Память. Создание дисковых носителей с
очень высокой скоростью поиска и считывания
нужной информации, позволяющей к
тому же практически неограниченно наращивать
объем памяти, — это значительно
более важная для нас характеристика.
Уже сегодня объем памяти каждой из
действующих систем третьего поколения
позволяет иметь в своем распоряжении информацию,
которой располагает публичная
ФРАНЦИЯ. Поль Брока поместил
недавно отчет о своих почти
12-летних исследованиях касательно
влияния образования на
развитие мозга... По мнению Брока,
его измерения доказывают,
во-первых, что образование и
умственная работа увеличивают
объем мозга и, во-вторых, что
увеличение происходит главным
образом в лобных долях мозга,
составляющих местопребывание
высших умственных способностей.
«Nature». № 19. 1873 г.
библиотека средних размеров. Причем поиск
необходимой информации, нужной цитаты,
цифры и т. д. занимает неизмеримо
меньше времени, чем требуется самой квалифицированной,
налаженной библиотеке.
Этот факт будет иметь разнообразные
последствия. Возьмем лишь одно из них —
постановку архивного дела. Переписывая
документы на магнитные носители или сразу
ведя запись на специальных устройствах
типа перфорированных или магнитных лент,
мы будем иметь архивы, где «мгновенно»
можно отыскать любой документ, получить
любую справку. Качественно изменится характер
труда многих специалистов, связанных
с поиском и анализом документов,
прежде всего историков, изучающих архивы.
Они будут освобождены от тяжелой технической
работы. Их основная задача в будущем
— ставить вопросы поисковой системе.
Труд станет значительно более творческим.
Я думаю, что уже в текущем десятилетии
мы окажемся свидетелями повсеместного
перехода к новым методам хранения
и извлечения необходимой информации.
Но перечисленным не исчерпываются все
отличия ЭВМ третьего поколения от своих
предшественниц. Эти машины, как уже за-
261

метил читатель, принято называть системами.
Это действительно системы, в которых
центральный процессор — основное арифметическое
устройство, которое, собственно,
и предназначено для того, чтобы производить
вычисления, взаимодействует с целым
рядом вспомогательных или, как говорят,
периферийных устройств. Эти устройства,
может быть, и составляют основное, что внесено
в вычислительную технику имеете с
появлением ЭВМ третьего поколения.
Эти периферийные устройства вместе с
увеличившейся производительностью и памятью
предельно упрощают диалог человек
— машина, позволяют создавать человеко-машинные
системы, объединяющие
возможности ЭВМ быстро производить формально-логические
операции с неформальным
мышлением и талантом человека.
Что это за устройства? Это прежде всего
различного рода системы отображения. Если
все результаты расчетов, всю информацию,
которую создает ЭВМ, представить в форме
цифр, то получится таблица, анализировать
которую трудно. Нужно уметь представлять
информацию в агрегированном виде,
позволяющем наглядно увидеть тенденции
изучаемого процесса. Простейшая система
отображения — это представление информации
в графической форме.
Но система отображения — это прямая
связь машина — человек, а современные периферийные
устройства позволяют эффективно
реализовать и обратную связь человек
— машина. Один из примеров таких
устройств — световое перо.
Предположим, что исследователь, который
изучает некоторый процесс, хочет выяснить,
как влияют те или другие зависимости
на его течение. И пусть эти зависимости
задаются в графическом виде. Тогда
световое перо позволяет ввести в ЭВМ новую
информацию, т. е. новые зависимости,
прямо «от руки». Исследователю достаточно
с помощью этого пера нарисовать новый
график. Система отображения позволит ему
сразу увидеть, как изменилось течение процесса
вследствие изменения исходной информации,
т. е. структуры исходных зависимостей.
Перечисленные технические новшества и
окажут революционизирующее влияние на
эволюцию технологии научных исследований.
■
Появление новых дорогостоящих электронных
вычислительных устройств ставит
трудные проблемы перед их создателями и
учеными разных специальностей. Как на-
262
учиться их правильно использовать? Как с
максимальной полнотой использовать их
возможности, с наибольшей эффективностью
заставить служить эти системы прогрессу
человеческого общества?
Вопросы эти важны с разных точек зрения
и прежде всего — с экономической.
Вкладывая миллиарды в создание электронной
вычислительной техники, естественно
ожидать и соответствующей отдачи.
Я не собираюсь здесь анализировать экономическую
сторону вопроса, а хочу попытаться
показать, что решать эти проблемы
предстоит именно ученым разных специальностей,
в том числе и гуманитариям. А для
этого сначала необходимо объяснить понятие
«модель процесса» и эволюцию этого
понятия, когда речь касается процессов,
происходящих в человеческом обществе.
Понятие модели возникло в физике. Уже
более 300 лет, начиная со времен Ньютона,
для описания изучаемых процессов физики
используют язык математики. Законы Ньютона
были одной из первых важных моделей
процессов, изучаемых физикой,— моделью
механического движения. По мере расширения
и углубления наших знаний совершенствовались
также и математические модели*,
которые все с большей точностью
описывали изучаемые явления. Появились
модели электромагнитного поля, процессов
квантовой механики и т. д. Эти модели основывались
на огромном экспериментальном
материале, который и определял их достоверность.
В свою очередь, эти модели приобретали
огромную эвристическую силу и
становились средством, с помощью которого
устанавливались новые факты. Открытие
Нептуна и Плутона были лишь эпизодами
истории развития метода моделей, когда новые
физические открытия были преподнесены
человечеству на кончике пера.
Но наиболее яркой демонстрацией тех
возможностей, которые дает использование
математических моделей, было овладение
атомной энергией. Вспомним, что никакого
экспериментального материала о характере
течения цепной реакции в распоряжении
физиков до этого еще не было!
Область применения метода формализованных
моделей все время расширялась.
Уже во многих разделах химии, биологии и
других естественных наук широко используют
методы математического описания. В последние
десятилетия этот метод перешагнул
* В дальнейшем со словом «модель» мы будем
связывать только понятие математической или формализованной
модели — приближенного описания
процесса с использованием языка математики.

границу общественных наук. Его «первой
жертвой» сделалась экономика. Справедливости
ради необходимо сказать, что математические
модели в экономике, той из общественных
наук, которая в большей степени,
чем другие, использует количественные характеристики,
появились уже давно. Однако
действительно широкое использование моделей
в экономике началось только в послевоенный
период, когда успехи электронной
вычислительной техники сделали доступным
анализ достаточно сложных моделей.
Оказалось, что, как правило, описание
общественных процессов (модель общественного
процесса) незамкнуто. В модели
присутствуют свободные параметры или
функции, которые находятся в распоряжении
человека и могут быть выбраны (назначены)
по его желанию. Это отражает тот
факт, что процессы, протекающие в обществе,—
управляемые. Распоряжаясь надлежащим
образом ресурсом, человек может в
значительных пределах влиять на течение
экономического, военного, политического —
одним словом, исторического процесса. Поэтому
модели общественных процессов оказались
на много порядков сложнее тех, которые
до сих пор изучались математическими
методами. Электронная вычислительная
техника и явилась базой для построения методов
их анализа. В послевоенное время широкое
распространение получили идеи оптимизации
— идеи отыскания такого решения,
которое было бы наилучшим в смысле того
или иного критерия. Оказалось, что целый
ряд экономических проблем может быть решен
с помощью подобных моделей. Эти модели
мы условимся называть оптимизационными.
Простейший пример оптимизационных
моделей — модель транспортных перевозок.
Задача состоит в том, чтобы построить
такой план перевозок какого-либо продукта
из баз снабжения (складов) потребителям
(например, магазинам), чтобы запросы
потребителя были выполнены, а затраты
на перевозку были минимальны. Эта задача
может быть четко сформулирована как математическая
задача и решена методами
математики*.
Несмотря на то, что задача о перевозках
формулируется как математическая задача,
в ней имеется один элемент, который качественно
отличает ее от обычных задач естествознания,—
критерий. Мы хотим подешевле
осуществить перевозки. Слово «хо-
♦ См. статью Л. В. Канторовича и А. Б. Горстко.
«Математика в экономике» в ежегоднике «Наука
и человечество. 1967».— Ред.
тим» — это некоторая «модель поведения
действующего лица». В этой простой задаче
все очень просто. Но в сложных задачах
понять, чего хочет действующее лицо,— а
без этого невозможно сформулировать задачу,—
бывает часто очень трудно. Значит,
уже в самом начале использования математических
методов при анализе общественных
процессов мы сталкиваемся с необходимостью
объединения неформального анализа
— выработки структуры наших желаний
(модель поведения) с формальными математическими
методами — процедурой решения.
К сожалению, анализ реальных ситуаций
далеко не всегда можно свести к таким четко
поставленным оптимизационным задачам,
как задача о построении плана наиболее
дешевых перевозок. В задаче могут
быть разного рода неопределенности. Планируя,
например, перевозки зерновых, мы
сталкиваемся с неопределенностью природы:
мы не знаем заранее достаточно точно
погодных условий, а они будут влиять на
сроки созревания и, следовательно, выполнение
плана. Планы международной торговли
существенно зависят от не известных
полностью действий наших конкурентов.
Наконец, очень часто бывает трудно и невозможно
сформулировать критерий, охарактеризовать
результат операции одним
показателем из-за неопределенности желаний.
Объективная реальность состоит в том,
что обычно нам приходится принимать решения
в условиях неопределенности. Для
решения подобных задач уже не годятся
оптимизационные модели. Для их исследования
разработаны специальные подходы и
специальные модели, которые принято называть
конфликтными или игровыми моделями.
Оптимизационные и игровые модели сегодня
уже прочно вошли в арсенал средств
изучения процессов в экономической и военной
сферах. Они становятся основой современного
планирования и прогнозирования.
Несмотря на то, что подобные модели уже
начали широко использоваться и никто из
практиков не ставит под сомнение их эвристическую
ценность, они сами ставят перед
специалистами в области общественных наук
целый ряд гносеологических проблем,
аналогичных тем, которые возникли в конце
XIX в. в физике и послужили источником
агностицизма. Проблема анализа моделей
общественных процессов с позиций теории
познания, вероятно, в ближайшие годы
263

привлечет к себе внимание философов, как
это случилось в свое время с проблемами
физики.
■
Модели, о которых шла речь, пригодны
для анализа лишь относительно наиболее
простых явлений. Сегодня мы, математики,
которых часто обвиняют в том, что они стремятся
все и вся математизировать, отлично
понимаем, что лишь небольшая часть проблем,
стоящих перед человечеством, поддается
математической формализации и описанию
на языке математики. И это не следствие
слабости математики. Эта ситуация
отражает тот факт, что человек приобретает
уверенность в истинности какого-либо
обстоятельства не только с помощью чисто
логических процедур. Ассоциация, интуиция,
эмоциональное восприятие и т. д. являются
столь же законными способами познания,
как и чисто логические процедуры.
Последние имеют лишь одно преимущество
— они могут быть легко реализованы
йа ЭВМ. Машина, к сожалению, не может
мыслить неформально.
Поэтому дальнейшее совершенствование
методов научного анализа в общественных
науках должно основываться не на стремлении
к стопроцентной математизации этих
дисциплин, а к естественному объединению
возможностей ЭВМ, которая делает логические
операции в миллионы раз быстрее и
лучше человека, с человеческим творчеством,
со способностью человека мыслить
неформальными категориями.
Этот альянс уже происходит. Оценить его
перспективы, найти правильные пути его
реализации — это сегодня одна из важнейших
задач большой науки. Реализация этого
альянса и приведет, с моей точки зрения,
к появлению новых научных направлений,
которые потребуют синтеза гуманитарной и
естественнонаучной « цивилизаций ».
Техническую базу развития соответствующих
методов исследования я вижу в создании
человеко-машинных систем. В их основе
лежит возможность обработки и переработки
мнений экспертов — специалистов
в разных областях науки, возможность
достаточно быстрой проверки следствий тех
решений, которые они принимают, возможность
организации процесса обучения (тренинга)
и т. д.
По существу, все эти элементы уже присутствуют
в современных методах организации
сложных экспертиз. За последние
10— 15 лет создана весьма эффективная
технология получения экспертных оценок
и прогнозов. В основе этой технологии ле-
264
жит идея расчленения большого, трудного
вопроса на ряд мелких, доступных для решения.
Из ответов на эти мелкие вопросы
тем или другим способом научились «собирать»
ответ на исходный трудный вопрос.
Сегодня мы можем оценивать степень достоверности
такого анализа. Нам понятны и
границы применимости системы методов,
развитых за последние годы. Подробное изложение
этих подходов уведет нас в сторону
от основной задачи этой статьи. Заметим
только, что даже без использования электронной
вычислительной техники иногда
удается получать ответы очень высокой достоверности.
Знакомство с этой технологией
может, вероятно, оказать большое влияние
на совершенствование инструментария общественных
наук.
Однако методы организации экспертных
процедур и получение с их помощью оценок
и прогнозов — это лишь первый шаг на пути
объединения формальных и неформальных
методов научного анализа. Метод экспертиз,
в общем-то, имеет довольно ограниченную
сферу применимости. Конечно, результаты
экспертных прогнозов существенно зависят
и от таланта и компетенции экспертов,
и от организации процедур их обучения
и обработки результатов. Тем не менее для
экспертиз современного типа всегда нужен
прецедент. Представим себе, что в 1940 году
собрали бы всех виднейших Физиков и
с использованием всех современных достижений
метода экспертиз сделали бы прогноз
научно-технического прогресса на 20 лет.
Можно быть уверенным, что картина мира,
которая была бы нарисована, не содержала
бы ни атомных электростанций, ни спутников,
ну и, конечно, в ней не нашло бы места
самое замечательное достижение человеческого
гения — электронная вычислительная
техника.
Значительно более эффективным средством
анализа и прогноза являются так называемые
имитационные модели. Этот новый
тип моделей появился в самые последние
годы и связан с новым этапом развития
вычислительной техники — с появлением
машин третьего поколения. Использование
имитационных моделей с помощью ЭВМ
второго поколения весьма затруднительно.
Что же такое имитационные модели?
Выше мы говорили о моделях оптимизационных
и игровых. Оба эти класса моделей
дают возможность четкой формулировки
определенных математических задач.
Для этого, в свою очередь, необходима формулировка
на математическом языке целого
ряда условий, определяющих протекание

процесса, и прежде всего — понятия цели
управления. Уже упоминались трудности, с
которыми приходится сталкиваться, когда
мы не можем четко сформулировать критерий.
В этом случае возникает неопределенность
в оценке возможных вариантов развития
изучаемого процесса. Но часто оказывается,
что не только критерий, но и понятие
цели управления мы не можем сформулировать
на языке математики. Кроме того,
цель может изменяться в зависимости от
развития процесса.
Классическим примером такого процесса
является развитие международной торговли.
Конечно, каждая страна или фирма
обычно знает, чего она хочет и что такое
в той или иной ситуации хорошо, а что такое
плохо. Но перевести эти цели и критерии на
язык математики, как правило, невозможно.
Поэтому проблему выбора стратегии в том
сложном многостороннем процессе, который
называется международной торговлей, нельзя
свести к математической задаче.
К числу подобных процессов, изучение
которых нельзя свести к математической
задаче или цепочке задач, относятся, например,
все задачи внешней политики, процессы
социального развития, войны и т. д.
Для описания и изучения подобных ситуаций
и развивается метод имитационных
моделей.
Модель представляет собой совокупность
уравнений и соотношений, обусловливающих
данный изучаемый процесс.
Всякий процесс, происходящий в обществе,
как это уже было сказано, является
управляемым. В модели присутствуют «управления».
В моделях чисто экономических,
например в модели международной торговли,
это — объем экспорта или импорта отдельных
стран, уровень цен и т. д. К числу
управляющих факторов можно отнести также
и различные соглашения, которые могут
заключать партнеры.
Если эти управляющие факторы (стратегии)
известны, то имитационная модель позволит
с большой степенью точности предсказать
возможное течение процесса и финальное
состояние изучаемой системы. Таким
образом, в зависимости от задания варианта
стратегий мы можем находить тот или
иной исход изучаемого процесса.
Так вот, формально отличие имитационных
моделей от оптимизационных и игровых
состоит в том, что задание стратегий и сравнение
результатов, к которым они приводят,
производит эксперт.
В оптимизационных моделях, например,
выбор стратегий — это результат решения
некоторой математической задачи. Когда
мы имеем дело с оптимизационными моделями,
то мы формулируем некоторую гипотезу
поведения — некоторую функцию, значение
которой оценивает качество решения
и правило его выбора. В имитационных моделях
это правило поведения не может
быть формализовано, так как принимает и
оценивает решения человек. Это его творческий
вклад в работу модели.
Таким образом, имитационные модели —
это человеко-машинные системы, позволяющие
объединить неформальное мышление и
талант специалиста с методами математического
моделирования.
Имитационные модели имеют широкое и
разнообразное применение. Многократное
«проигрывание» модели для разных стратегий
позволяет понять роль и значение различных
факторов для течения того или другого
процесса. Это обстоятельство открывает
огромные возможности для научного использования
имитационных моделей в технике,
экономике, социологии, юриспруденции
и т. д.
Поскольку сама проблема сводится прежде
всего к изучению того эффекта, к которому
приведут наши управленческие акты,
то имитационные модели найдут очень широкое
применение в управлении и со временем,
я в этом убежден, сделаются основой автоматизированных
систем управления.
■
Имитационные модели уже начали использоваться.
Первыми потребителями этих
моделей стали, естественно, инженеры.
Приведем один пример, где использование
имитационных моделей имеет огромное
будущее. Любые проблемы автоматизации
проектирования сводятся в конечном счете
к построению моделей, имитирующих функционирование
проектируемой конструкции.
Сегодня в связи с техническим прогрессом
человечество стало создавать конструкции
все более и более сложные, завершение, которых
требует более чем десятка лет. Создание
и ввод в эксплуатацию сверхзвукового
пассажирского самолета типа Ту-144 или
«Конкорд» требует 12 — 15 лет. При нынешних
темпах развития научных знаний идеи,
заложенные в его конструкцию в начале
проектирования, будут уже безнадежно
устаревшими в тот момент, когда этот самолет
выйдет на линию. Имитационные модели,
в которых имитируются функционирование
самолета в разных условиях и процедуры
его совершенствования, имитационные
модели, которые снимают с коллектива
265

конструкторов всю тяжесть рутинной работы
по расчетам и предварительным экспериментам,
имитационные модели, которые
оставляют за конструктором только творческий
акт анализа вариантов, их сравнения и
оценки, — по моему мнению, единственный
эффективный путь преодоления всех подобных
трудностей. Работы в области автоматизации
проектирования уже начались в
разных странах, и достигнутые успехи связаны
прежде всего с построением подобных
человеко-машинных систем.
Другой, не менее важный, пример, где
имитационные модели, вероятно, играют решающую
роль, — это АСУ (автоматизированные
системы управления). Мы научились
относительно просто решать проблемы
систем сбора и передачи информации,
автоматизации документооборота, бухгалтерского
учета и ряда других вспомогательных
операций. Это, конечно, немало!
Но главное в автоматизированных системах
— это процедура принятия решений. Их
задача — обеспечивать правильность принимаемых
решений и свести до минимума ошибочные
варианты. И вот эта процедура пока
еще не испытала существенного влияния
автоматизации вспомогательных операций.
Здесь не место перечислять все причины
этого явления — они достаточно сложны. Но
на одно обстоятельство имеет смысл обратить
внимание. Основное развитие экономической
мысли, начиная с 50-х годов, связано
с идеей оптимизации. Оптимальные планы,
оптимальные решения — область применения
этих понятий оказалась значительно
уже, чем это предполагалось сначала.
Дело даже не в том, что обычно очень
трудно определить критерий оптимальности.
Не менее трудно бывает вычислить оптимальное
решение. Так, например, одна из
важных задач — задача календарного планирования,
составление расписания работ.
Процедура, которая позволяет найти оптимальное
решение в этой задаче, хорошо известна.
Однако если количество работ равно
1000, то самой быстродействующей машине
потребуется для этого время, равное времени
существования Солнечной системы!
Но пусть, наконец, мы имеем не только
критерий оптимальности, но и умеем легко
находить оптимальное решение. Теперь нам
остается реализовать его на практике. И
вдруг обнаруживается, что мы или не учли
некоторых важных обстоятельств, или произошло
нечто неожиданное, не предусмотренное
при составлении плана. Наш оптимальный
план рушится, и лучшим может
оказаться план далеко не оптимальный!
266
Вот почему на практике область концепций
оптимальности оказывается ограниченной.
Поэтому построение процедур принятия
решений в АСУ на базе оптимизации
не имеет особых успехов, и сами АСУ играют
пока лишь вспомогательную роль.
Я думаю, что завершение создания АСУ
на базе ЭВМ второго поколения без использования
имитационных моделей, по существу,
требующих простого и быстрого общения
человека с машиной — основной характеристики
ЭВМ третьего поколения, — вряд
ли возможно. Имитационные модели, позволяющие
быстро оценить эффект того или
другого решения, быстро просмотреть серию
вариантов, назначаемых человеком, —
единственное средство автоматизации процедур,
принятия решения.
Перечисленными примерами далеко не
исчерпывается область применения имитационных
моделей. Более того, я думаю, что
мы еще очень далеки от полного понимания
мощи и значения этого средства научного
анализа, которое приобрело человечество.
Может быть, основное значение метода имитационных
моделей лежит как раз не в технической
и естественнонаучной сфере, а в
области изучения и управления процессами,
происходящими в обществе.
Я думаю, в частности, что метод имитации
окажет неоценимые услуги в дальнейшем
изучении развития человеческого общества
и сделается со временем мощным
инструментом исторического материализма,
позволяющим глубже понять роль всех факторов,
определяющих это развитие, понять,
как изменяются возможности человечества
влиять на собственную эволюцию, как они
растут вместе с техническим прогрессом и
совершенствованием организации человеческого
общества.
Эти вопросы представляют не только теоретический
интерес. Сегодня человечество
распоряжается энергетическими ресурсами
планетарного масштаба, оно способно совершать
действия, изменяющие лик Земли, поставить
себя на грань катастрофы или, наоборот,
открыть двери такому прогрессу, о
котором не могли мечтать и самые безответственные
фантасты.
Всегда, когда человеческое общество действительно
остро нуждалось в том или другом
изобретении, это изобретение появлялось.
Когда два века назад промышленное
развитие, казалось, зашло в тупик, поскольку
возможности ручного труда, мускульной
энергии человека и животных оказались ис-

черпанными, появилась паровая машина.
Когда в послевоенное время возникла реальная
опасность информационного тупика,
появилась электронная вычислительная техника.
Подобная ситуация складывается и в той
области, о которой идет речь в этой статье.
Идеи имитации открывают реальную возможность
создать инструментарий предвидения,
позволяющий заранее знать результаты
наших действий, в том числе и глобального
масштаба. Сегодня не стоит вопрос
о том, нужны ли имитационные модели.
Они уже начали создаваться и служат человеку.
Мы можем только ускорить или замедлить
этот объективный процесс.
Значительную часть нашей планеты теперь
занимают социалистические государства,
упорядоченность управления которых
существенно выше, чем в капиталистическом
обществе, значительная часть сил, неконтролируемых
в условиях капитализма,
теперь может быть использована для целенаправленного
развития нашего общества.
Имитационные модели могут составить
основу интегрированного планирования и
управления. С их помощью могут изучаться
и сравниваться различные варианты экономических,
социальных, политических программ,
программ развития регионов и отраслей.
Имитационные модели могут быть использованы
и для решения других вопросов
общегосударственного значения, таких,
например, как выбор рациональной иерархии
управления промышленностью и т. д.
Вот почему идеи имитации имеют чрезвычайно
большие перспективы именно в социалистических
государствах, и поэтому именно
у вас интерес к ним столь высок.
Использование имитационных моделей
в государственном управлении — актуальнейшая
проблема, стоящая перед нашими
специалистами, которые занимаются использованием
вычислительной техники.
Имитационные модели — это один из
мощнейших инструментов научного анализа
в общественных науках и прежде всего
в истории.
У нас, в Вычислительном центре Академии
наук СССР, интенсивно обсуждается
проблема построения имитационной модели
какого-либо известного исторического процесса.
Именно известного и хорошо изученного
историками, с информационным обеспечением.
На этом примере нам хочется отработать
все особенности проектирования
таких моделей. Зная причины, модель бу¬
дет выдавать следствия. Если модельные
следствия будут значительно отличаться от
тех, которые на самом деле имели место, то,
значит, конструкция модели плоха, ее надо
совершенствовать.
Выбор пал на XIX в., XX в. чересчур
сложен. Очень сложной сделалась экономика,
бесконечно усложнились связи между
государствами, исчезли локальные исторические
процессы. XVIII в. более прост для
имитации, однако он недостаточно насыщен
конкретной информацией. Начало XIX в.
более точно — период наполеоновских
войн — нам кажется самым удобным периодом
для нашего эксперимента.
Вообще выбор объекта исследования
очень важен. Ведь это первая попытка испытать
новый инструмент. Историку, вероятно,
было бы интереснее изучать более общие
и глубокие процессы развития капитализма,
например построить модель развития
капитализма в России в период от освобождения
крестьян до отставки Витте.
Наши аргументы в пользу наполеоновской
эпохи носят чисто технический характер.
В эту эпоху большую роль играли войны
и отдельные сражения. Их модели относительно
просты, а сами события хорошо
изучены в деталях. Социальные модели
России второй половины XIX в. значительно
сложнее.
Изучение исторических процессов с помощью
имитационных моделей может дать историку
материал уникальной ценности. Экспериментируя
с различными вариантами
решений экономического, политического, военного,
правового характера, мы можем
быстро и наглядно выявить объективные закономерности,
скрытые под грандиозным
нагромождением фактов.
В истории много субъективного, многое
зависит от решений, которые принимает та
или другая историческая личность. Конечно,
историю творят массы, но отдельные события
могли бы произойти иначе, если бы
иначе вел себя тот или другой деятель или
военачальник. Наполеон мог проиграть Аустерлиц,
но выиграть Ватерлоо. Насколько
это повлияло бы на течение общего исторического
процесса, на темпы развития общества,
на характер развития капитализма во
Франции и т. д.?
Имитационная модель любого процесса
— это прежде всего совместное творчество
специалистов, которые изучают этот
процесс, и математиков, которые занимаются
инструментом — конструированием модели.
Именно совместное. Только слияние
этих обеих «цивилизаций» позволит сделать
267

не игрушку, а инструмент, полезный для
человечества.
И теперь задача состоит в том, чтобы найти
партнеров. Конечно, это не так-то просто
найти партнера-историка. Этот партнер должен
удовлетворять многим требованиям.
Во-первых, он должен обладать высокой
профессиональной подготовкой историка.
И во-вторых, он должен обладать мужеством
настоящего таланта. Он должен шагнуть
в неведомое ему будущее с риском,
который неизбежен в настоящей науке, и
на годы подчинить себя этой новой для гуманитариев
и не очень понятной на первых
порах форме деятельности.
Мы уже не раз сталкивались с трудностями
подобного рода. В 50-х годах создавалось
взаимопонимание математика и экономиста.
Сегодня они работают часто плечом
к цлечу, и многие трудные вопросы остались
позади. Математики многому научились
у экономистов, а экономисты восприняли
наш инструментарий. Проблемы конкретной
экономики, планирования решаются
теперь совместно. Но чем дальше от конкретного
числа, тем труднее и тернистее
становится дорога. Естественно поэтому, что
нам так трудно навести мосты с историками.
Но я оптимист и убежден, что созданное
средство труда неизбежно будет использовано.
Сегодня уже не только математики
понимают, что главная сила математики —
методы качественного анализа, без которого
нельзя получить и надежной цифры. Имитационная
техника в еще большей степени —
инструмент качественного анализа.
Может быть, эта статья и поможет построить
одну из опор того мостика, который
позволит нашим друзьям-историкам понять,
какие возможности сулит им новая
техника анализа.
Наука об обществе и управление обществом
сегодня неразделимы. Сложность
принимаемых решений требует предварительного
научного анализа. Значение общественных
наук непрерывно растет. Растут
требования к методам анализа, которые
они используют. Практическая необходимость
совершенствования инструментария
этих дисциплин неизбежно вызовет к жизни
новые научные направления или существенно
изменит структуру некоторых традиционных.
Процесс математизации (так условно назовем
синтез формальных и неформальных
методов исследования), как уже говорилось,
довольно глубоко проник в экономику. Но
268
уже сегодня видно, что этим дело не кончится.
Действительно, любые модели, например,
должны быть насыщены социологическим
материалом. Недавно, занимаясь совершенно
конкретной проблемой построения
оптимальной иерархической системы,
я столкнулся с вопросом, как соизмерять
моральные стимулы с материальными благами.
Для социалистического общества это
очень важный вопрос. Значит, для того, чтобы
понять принципы централизации и децентрализации
в больших управляемых системах
— один из генеральных вопросов современной
теории управления, — математику
нужна помощь социолога, и не просто
социолога, который понимает существо проблем,
стоящих перед математиком, но и методы,
с помощью которых он будет проектировать
конструкцию.
И еще один пример. Любой процесс развивается
в определенных рамках. Эти ограничения
бывают разной природы. В частности,
изучая, например, функционирование
отрасли или предприятия, мы сталкиваемся
с определенными правовыми нормами. Как
выработать оптимальную систему правовых
норм, регламентирующих функционирование
современных предприятий, права и обязанности
руководителей разных рангов и т. д.?
Как связать эту систему с качеством функционирования
предприятия? По-видимому,
единственный путь решения подобных проблем
— использование моделей, имитирующих
реальный процесс производства. В самом
деле, единственной альтернативой мог
бы быть эксперимент. Но он дорог и затрагивает
судьбы людей. А здесь мы можем
провести на машине, причем многократно,
анализ различных вариантов, которые
предложат эксперты — юристы и экономисты,
истинные знатоки своего дела. Сложность
ситуации, огромный объем фактов,
которые надо учитывать, не позволяет без
модели сразу же увидеть результаты их решений
— увидеть, как отразится изменение
правовых норм на производственном процессе.
А модель может это сделать, но она,
в свою очередь, беспомощна в выработке решений,
что остается прерогативой специалистов.
Таким образом, не только социологи, но
и юристы оказываются для нас, математиков,
совершенно необходимыми партнерами.
Машинная имитация реальных процессов
— это не просто новый и мощный инструмент
научного анализа. Это инструмент
совершенно нового типа, требующий совместных
усилий естественников, с одной
стороны, и специалистов в области гумани-

тарных наук, с другой; инструмент, который,
как я убежден, позволит возникнуть на стыке
естественных и гуманитарных наук новым
научным направлениям.
■
Эту статью я начал с обсуждения причин,
порождающих различие во взглядах, образе
мышления и интересах у людей разных интеллектуальных
профессий, и прежде всего
— гуманитариев и естественников. Я позволил
себе не согласиться с Ч. П. Сноу, который
видит главную причину в дефектах
традиционного образования. Но в чем я абсолютно
согласен с ним — это в актуальности
самой проблемы образования,
То, о чем писалось в этой статье, не входит
сегодня в университетские курсы. Разрыв
между гуманитарным и естественным
образованием мешает сегодня же начать
широкие исследования того типа, о которых
говорилось в статье.
Проблема образования чересчур сложна,
чтобы о ней можно было говорить между
прочим. Но все же в заключение этой статьи
мне хотелось бы сделать два замечания,
касающихся образования.
Естественники должны получать значительно
более глубокое и более целеустремленное
образование в области общественных
наук. Это прежде всего касается курса политической
экономии. Нам, естественникам,
необходима демонстрация прямой преемственности
общетеоретических положений
этой науки и конкретных экономических
приложений. Великие основоположники научной
политической экономии были не только
великими мыслителями, которых занимали
абстрактные категории. Они были также
великими учителями действия: наука, которую
они создали, стала основой практической
рецептуры. В этом и сила, и революционность
марксистской политической экономии.
Сегодня тысячи и тысячи математиков
и инженеров привлечены к созданию автоматизированных
систем управления, т. е.
к проблемам социального и экономического
планирования, к изучению процессов, происходящих
в обществе. Они сталкиваются
со многими вопросами конкретной экономики,
и — знаю по собственному опыту — многим
и не приходит в голову, что о некоторых
трудных вопросах уже говорилось в курсе
политической экономии.
Маленький пример. Мы изучаем теорию
стоимости. Нам говорят об абстрактных категориях,
и мы их забываем. Такова судьба
всех абстрактных категорий в головах практически
мыслящих инженеров. И никогда
нам не говорят о том, что стоимость товара
может быть измерена числом! Именно числом!
Трудно переоценить, как важно математику
и инженеру понять, что человеческий
труд, заложенный в данной вещи, может
быть измерен, что абстрактный, казалось
бы, закон стоимости может лечь и ложится
в основу планирования. Очень важно
правильно расставить акценты. Если бы мы
все это знали, когда кончали университет!
Надо также научиться готовить специалистов
в области общественных наук для
эффективной работы бок о бок с математиками
и инженерами. Сейчас делаются некоторые
попытки найти решение. В программы
экономических факультетов, например,
включают небольшие курсы математики
и т. д. Но мне кажется, что должен быть
другой подход. В основе естественнонаучной
«цивилизации» лежит метод моделей — модельного
описания явлений. Гуманитариев
надо учить физике, но не так, как учат сегодня
физику на естественных и инженерных
факультетах. Здесь не важны детали,
которые занимают основное место в традиционном
преподавании физики. Физика как
система моделей — вот, вероятно, чего
не хватает сегодня специалистам в области
общественных наук.
Это первые и необходимые мероприятия.
Но их явно недостаточно для решения тех
проблем, о которых говорилось в статье.
За последнее время появились факультеты
и специальности химической физики, физической
химии, молекулярной биологии
и т. д., которые объединили физиков и химиков,
физиков и биологов. Вероятно, настало
время говорить о факультетах, где можно
объединить физиков и экономистов, математиков
и историков, юристов и т. д.

Владислав
Турски
(Turski) (р. 1938) — польский
математик.
Родился в Кракове. В 1960
окончил механико-математический
факультет Московского
государственного университета
по специальности небесная
механика.
В 1962 защитил кандидатскую
диссертацию в Варшавском
университете, в 1966 — докторскую
в Горной академии (Краков)
в области автоматики
и математических машин.
В настоящее время В. Турски —
руководитель отдела теории
программирования
Вычислительного центра Польской
академии наук. Преподает
в Институте математических машин
Варшавского университета. Автор
двух книг и свыше 30 научных
статей в области небесной
механики, автоматического
управления, языков
программирования и др.
В качестве приглашенного
профессора читал лекции
в университетах США
и Англии. С 1966 — ученый
секретарь Международной рабочей
группы по АЛГОЛу, а с 1969 —
член Международной рабочей
группы по методологии
программирования.

Владислав
Турсии
НЕКОТОРЫЕ
ПРОБЛЕМЫ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ
Четверть века назад, когда появились первые
цифровые машины с программным
управлением, трудно было предположить,
что за такое короткое время из уникальной
и несколько фантастической аппаратуры,
предназначенной для решения узкоспециальных
задач, они превратятся в один из
наиважнейшцх элементов автоматизации и
обработки информации в промышленности
и народном хозяйстве.
Современные электронные вычислительные
машины необходимы при оборудовании
научной лаборатории и во многих областях
употребляются чаще, чем характерная для
этих областей экспериментальная аппаратура.
Это естественно, так как для сохранения
научной значимости проведенных исследований
и их анализа необходимо собирать и
перерабатывать полученную информацию.
Сегодняшние же вычислительные системы
оказываются все в большей степени системами
автоматической переработки информации.
И точно так же, как трудно себе представить
научное исследование без доступа
к средствам хранения и передачи информации,
отсутствие доступа к средствам переработки
информации делает невозможным
проведение научной работы на соответствующем
уровне, и в нужном темпе. Хорошо
подобранная библиотека и служба научной
информации стали необходимым элементом
«научного кабинета».
Развитие средств переработки информации
сегодня еще не закончено, и пока не ясно,
до каких границ будет доведена ее автоматизация.
Не исключено, впрочем, что эти
границы будут постоянно расширяться по
мере все лучшего понимания структуры
и механизма мыслительных процессов,
представляющих прототип и долго еще, по-
видимому, недосягаемый идеал для систем
автоматической переработки информации.
Во всяком случае, уже сегодня со всей уверенностью
можно сказать, что объединение
в одной системе функций сбора, передачи
и переработки информации является целью,
достичь которую нужно как можно быстрее,
поскольку, кроме создания такой системы,
пожалуй, нет другой возможности выйти из
кризиса, вызванного так называемым «информационным
взрывом», т. е. лавинообразным
ростом информации, который наблюдается
во всем мире в последние десятилетия.
Из понимания того факта, что сегодня и
в недалеком будущем вычислительные машины
должны стать основой всех систем
переработки информации, вытекают фундаментальные
направления исследовательских
работ в области информатики.
В области использования вычислительных
машин важнейшая задача состоит в
том, чтобы вернуть приоритет индивидуальному
потребителю. Дело в том, что по мере
возникновения все более «быстрых» центральных
устройств вычислительных систем
(процессоров) возрастали также непроизводительные
расходы на простои этих устройств,
связанные со временем, которое необходимо
потребителю, чтобы ввести в машину
свою программу и данные. Чтобы избавиться
от этих затрат, принята такая организация
вычислительных машин, при которой
устройства ввода-вывода могут работать
независимо от работы центрального процессора.
Естественным следствием этого решения
стал порядок использования вычислительных
машин, при котором отдельные задачи
группируются в так называемый «пакет»,
а затем весь пакет вводится в машину
и записывается на магнитную ленту. Далее
машина, считывая задачи, записанные на
ленте, выполняет их и выдает результаты
в таком порядке, при котором наилучшим
образом используется мощность процессо-
271

ра. Эффект, естественно, большой: за определенное
время на машине можно решить
большее количество задач, чем если бы она
была на то же самое время отдана индивидуальным
потребителям, которые сами устанавливали
бы порядок работы машины,
удобный для удовлетворения их актуальных
задач. И если бы роль ЭВМ сводилась
к многократному выполнению определенных
задач (естественно, с различными данными),
то вышеупомянутый порядок использования
ЭВМ следовало бы считать оптимальным.
В некоторых областях применения, особенно
в экономике и управлении, где ЭВМ
используются главным образом для выполнения
периодически повторяющихся стереотипных
вычислений, «пакетный» режим
оказывается вполне удовлетворительным.
Недостаток такого режима — подчинение
порядка работы человека требованиям оптимизации
использования устройств, предназначенных
выполнять роль помощника,
а не диктатора. Этот недостаток проявляется
двойственным образом: во-первых, задание,
представленное потребителем, выполняется
не тогда, когда оно представлено, а
тогда, когда оно будет выбрано управляющей
программой ЭВМ, руководствующейся
критерием оптимального использования системы.
Во-вторых, потребитель лишен возможности
непосредственно и в каждый данный
момент влиять на выполнение данного
им задания. Правда, система точно выполнит
всю программу, предложенную потребителем,
т. е. будет реагировать так, как
запланировано, с учетом всех особенностей,
предвиденных потребителем. Если же, однако,
во время выполнения задания появляются
непредвиденные эффекты (а в научной
работе это довольно частое явление),
то потребитель не может реагировать на
них во время выполнения задания системой,
не может быстро изменить программу. Он
может это сделать лишь тогда, когда будет
знать результаты, а последние машина выдаст
ему в удобный для нее, а не для него
момент.
Важно подчеркнуть, что из-за отсутствия
непосредственной связи с машиной потребитель
обычно задает ей гораздо большую программу,
чем необходимо, это позволяет ему
обезопасить себя от непредвиденных потерь
информации. В результате экономия, которую
дают системы «пакетной» обработки,
оказывается часто мнимой: хотя вычислительная
машина, как таковая, используется
экономней, но ей предлагается больше работы.
Учитывая эти моменты, следует ис-
272
Сотрудница вычислительного центра
проводит «диалог» с машиной
кать лучшую организацию использования
ЭВМ, особенно там, где потребители пользуются
ими не только для выполнения стереотипных
задач.
Во многих странах мира ведутся поиски
такого режима, который дал бы возможность
для постоянного диалога потребителя
с машиной, выполняющей его задание, и в
то же время не приводил бы к излишнему
расточительству мощности центрального
процессора.
Уже несколько лет используются, например,
так называемые абонентные системы,
или системы, работающие в режиме разделения
времени: к вычислительной системе
подключаются (иногда до нескольких сотен)
пульты, находящиеся на некотором расстоянии
от нее. Каждый из этих пультов
имитирует пульт управления центральной
системы: находящийся за ним потребитель
представляет себе, что его пульт связан
с вычислительной машиной, предназначенной
только для него. Фактически же общая
для всех центральная машина (обычно
очень большая) переключается от обслуживания
одного потребителя к другому за такое
короткое время, что это почти незаметно
для отдельного потребителя. Абонентные
системы, организованные большими
фирмами (например, ИВМ, «Дженерал электрик»)
для коллективного использования,
либо большими учебными заведениями (на-

пример, Массачусетским технологическим
институтом) для обслуживания своих научных
сотрудников и студентов, имеют громадную
популярность, несмотря на то, что
40— 60% мощности центральных устройств
используется для процессов, связанных
с переключением обслуживания от одного
потребителя к другому.
В Вычислительном центре Польской Академии
наук в результате исследований по
поиску подходящего режима работы ЭВМ
предложена система SODA, позволяющая
пользоваться одной вычислительной машиной
таким образом, что в распоряжении потребителей
находятся как бы две разные
машины: одна, работающая в пакетном режиме
и названная эксплуатационной подсистемой
SEKS, и другая, служащая для подготовки
программ переработки информации
и названная SUGAR. Машина SUGAR работает
таким образом, что допускается возможность
постоянной связи с потребителем.
При использовании системы SODA, реализованной
на польской вычислительной машине
ODRA-1204, потребитель, желающий
дать задание, предъявляет его подсистеме
SUGAR в нужный для него момент. На ней
выполняются все операции, связанные с
подготовкой задачи для выполнения, причем
во время этого процесса потребитель
может изменить редакцию задания, получает
сообщение о возможности его выполне¬
ния и т. д. Заранее подготовленное задание,
если оно не содержит формальных ошибок,
передается машине SEKS, где будет ждать
своей очереди для выполнения.
Система SODA предоставляет потребителю
возможность пользоваться несколькими
языками программирования. Машина
SUGAR содержит необходимые трансляторы,
один из которых вызывается потребителем,
когда он представляет свое задание
системе. Вызванный транслятор переводит
текст предъявленного задания на внутренний
язык машины ODRA-1204 и в случае
успешного перевода передает текст подсистеме
SEKS. Точно так же потребитель может
вызвать иную подготовительную программу
из числа программ, хранящихся в
машине SUGAR, например программу отладки
или программу «редактора», при помощи
которой можно исправлять представляемый
текст программы задания.
Поскольку машина SUGAR полностью
предоставляется тому потребителю, который
в данный момент установил с ней связь, созданы
все условия для того, чтобы потребитель
мог следить за работой этой машины
как угодно тщательно. Следовательно, он
может реагировать на все обнаруженные неправильности
или отклонения от желаемого
порядка подготовки задания к выполнению.
Иначе обстоит дело с работой подсистемы
SEKS. Как уже говорилось раньше, она по-
273

лучает потребительские задания в виде программ
на внутреннем языке машины
ODRA-1204, уже вполне готовых к исполнению.
Но поскольку режим работы машины
SEKS пакетный, порядок исполнения задач
определяется, вообще говоря, с точки зрения
оптимального использования ресурсов,
предоставленных этой машине системой
SODA. Как только задание передано из машины
SUGAR в машину SEKS, потребитель
теряет непосредственную связь с этим заданием.
Уместно вспомнить, что в системе
SODA предусмотрены особые случаи, в которых
даже во время исполнения задания
в машине SEKS можно установить некоторого
рода пути сообщения между заданием
и потребителем.
Нужно добавить, что фактически никаких
двух машин в системе SODA нет, они образованы
путем разделения ресурсов машины
ODRA-1204 (запоминающие устройства,
устройства ввода-вывода) и поочередного
переключения центрального процессора от
одной подсистемы к другой. Режим переключения
определяется динамически на
основе анализа занятости двух виртуальных,
как говорят, машин SEKS и SUGAR.
Как вытекает из этого короткого описания,
система SODA не совсем избавляет потребителя
от недостатков пакетного режима:
в процессе выполнения самого задания
потребитель не имеет непосредственной связи
с машиной, которая его выполняет. Достоинством
системы SODA является то, что
она в минимальной степени занимает время
РОССИЯ. Вопрос о постройке
конно-железных дорог в городах
есть один из современных вопросов.
Эта система городского сообщения
приняла такое развитие
в Западной Европе, что там образовались
целые компании, имеющие
специальным своим назначением
постройку конно-железных
дорог в городах. У нас в
России вопрос этот также выступил
уже на арену, и в настоящее
время подняты вопросы об устройстве
конно-железных дорог в
Одессе, Казани, Туле, Киеве и
Риге, дополнительной загородной
линии в Петербурге и, наконец,
в Москве проектирована целая
сеть таких дорог.
«Записки Русского технического
общества», вып. 2, 1873 г.
АМЕРИКА. В Нью-Йорке срок
службы лошадей на всех линиях
конно-железной дороги составляет
средним числом около ЗЩ лет,
причем по крайней мере 50% оказывается
негодным для дальнейшей
службы вследствие повреждения
ног или других членов
или же по причине надрыва,
представляющего результат частого
скольжения и чрезмерного,
вслед затем, напряжения лошади.
«Scientific American», 1873 г.
ВЕНГРИЯ. Некто Шеге, венгерец,
изобрел механизм, посредством
которого один человек без
особенных усилий может привести
в быстрое и продолжительное
движение вагон железной дороги,
так что вагоны конно-железной
дороги могут двигаться
по улицам без лошадей и без
пара.
«Зодчий», 1873 г.
процессора деятельностью административного
характера.
Возможность постоянного диалога при
удовлетворительном режиме использования
ЭВМ отнюдь еще не приводит к тому, что
потребители действительно используют такой
диалог. Чтобы достичь этого, необходимо
решить две дальнейшие проблемы, связанные
с областью языков программирования.
Классические языки программирования,
если можно говорить о классике в области,
насчитывающей всего 20— 25 лет, предполагают,
что, приступая к написанию программы,
мы знаем заранее и довольно точно,
какую информацию мы хотим передать машине.
Пользуясь точно установленными
предписаниями, мы можем записать задание
в виде программы. Затем машина, используя
правила перевода языковых форм в
команды, принадлежащие системе команд,
заложенной в машину ее конструкторами,
осуществляет трансляцию программы на
так называемый внутренний язык, т. е. превращает
ее в соответствующий набор машинных
команд, и может приступить к ее
выполнению. В процессе трансляции, помимо
программы на внутреннем языке, возникает
некоторая вспомогательная информация:
определенная часть ее после трансляции
уже не нужна и уничтожается, оставшаяся
же предназначается для использования
во время выполнения программы.
Если же мы хотим, чтобы машина осуществляла
диалог с потребителем, то мы должны
предположить, что, приступая к работе,
потребитель не знает еще подробной
формулировки всего задания (иначе отпала
бы необходимость в диалоге с машиной).
Естественно, разумный потребитель всегда
может сформулировать свое задание хотя
бы грубо, указывая при этом, какая информация
ему необходима, чтобы уточнить задание,
и в какой очередности эту информа-.
цию он хочет получать. Достоинство Программирования
с диалогом (разговорйого
программирования) заключается в том, что
даже при таком грубо сформулированном
задании мы уже можем пользоваться помощью
ЭВМ.
К сожалению, при таком подходе трансляторы,
использующиеся сегодня, и даже методы
их создания перестают быть пригодными.
Процесс трансляции не может опираться
на удобное предположение о том, что
в течение этого процесса мы можем анализировать
любой фрагмент программы; трансляции
могут подвергнуться только уже заданные
фрагменты программы и должно
274

быть возможным их выполнение независимо
от еще неизвестной остальной программы.
Более того, потребитель может захотеть изменить
уже введенный (а тем самым и оттранслированный)
фрагмент программы. Совершенно
иначе должны мы рассматривать
и вспомогательную информацию, возникающую
в процессе трансляции, поскольку неизвестно,
не придется ли нам транслировать
этот фрагмент еще раз: информация, полученная
при первой трансляции, может оказаться
полезной и даже необходимой при
повторной трансляции.
Иначе говоря, вместо преобладающих сегодня
статических трансляторов следует научиться
создавать динамические трансляторы,
называемые часто шаговыми,
Проблема создания таких трансляторов
оказывается естественным дополнением к
введению новых режимов использования
ЭВМ. В качестве примера можно вспомнить,
что, когда к машине SUGAR, созданной
в рамках системы SODA на машине ODRA-
1204, был добавлен шаговый транслятор,
удалось выполнить основные условия, необходимые
для «разговорного» программирования
задач из области численной переработки
информации.
Вторая проблема в области языков программирования,
которую необходимо решить
при реализации хорошо действующей
информационной системы, заключается в
выборе соответствующего языка программирования.
Существующие сегодня языки принято
делить на несколько групп. Выделяются,
например, универсальные языки, приближающие
запись программы к математической
записи и позволяющие формулировать
произвольные задачи переработки информации
при условии, что потребитель
умеет выразить интересующую его проблему
математически; проблемно-ориентированные
языки, приспособленные к определенному
классу задач, использующие обозначения
и определения именно из этой области
и не требующие от потребителя знания
математических зависимостей, вытекающих
из использования этих обозначений;
языки машинно-ориентированные и т. д.
В каждом классе существует несколько таких
языков. К наиболее популярным относятся,
например, универсальные языки АЛГОЛ,
ФОРТРАН и PL/I, специализированные
языки КОБОЛ, АЛГЭК, ЛИСП и СИ-
МУЛА.
Можно было бы предположить, что, желая
предоставить вычислительные системы более
широкому кругу потребителей, необходимо
создать проблемно-ориентированные
языки, все лучшие и все в большем количестве.
Однако это было бы рискованным решением,
поскольку системе пришлось бы содержать
десятки и даже сотни различных
трансляторов, да и то наверняка нашелся
бы потребитель, которому был бы необходим
отсутствующий язык. Это противоречило
бы также нашим эстетическим чувствам,
вместо того чтобы умножать частные примеры,
мы стремимся к созданию общих законов,
из которых, как следствие, вытекали бы
частные примеры. Намерением авторов известных
универсальных языков и было
сформулировать такой наиболее общий
язык, который содержал бы средства, необходимые
для выражения всех частных проблем.
К сожалению, цель эта не достигнута
в удовлетворительной степени. Причина заключается
в том, что мы еще слабо знаем
общие законы процессов переработки информации
в отличие от законов вычислений
в математике, которые исследованы много
лучше (хотя тоже не до конца). Отсюда вытекает
важная задача в области языков программирования
— установить общие законы
процессов переработки информации. Нахождение
этих законов, т. е. простейших
понятий и элементарных операций, позволит
сконструировать такой универсальный
язык программирования, в грамматике которого
будут содержаться правила, позволяющие
расширять использование этого
языка в различных возникающих ситуациях.
Важно напомнить: в этом языке должен
учитываться тот факт, что современные
АМЕРИКА, Железнодорожные
Торпедо, служащие для своевременного
извещения машиниста об
угрожающей поезду опасности,
состоят из небольшой оловянной
банки, Рочти одинаковой величины
с самой маленькой банкой, в
каких Продают ваксу. Такая банка
наполняется взрывчатым составом,
причем с двух противоположных
сторон к ней припаиваются
две оловянные полоски,
служащие для укрепления банки
на рельсе. Взрыв происходит
вследствие нажатия колеса локомотива
на ударный состав в банке.
Такие снаряды... употребляются
на некоторых железных дорогах
для подавания сигналов
ночью или в туманную погоду,
когда сигнальные фонари или
флагй не могли бы быть вовремя
замечены. Сигнальными Торпедо
снабжаются железнодорожные
сторожа, которые для извещения
машиниста об угрожающей
поезду опасности помещают
на рельсах обыкновенно по три
банки... для большей уверенности,
Что взрыв будет услышан.
Относительно верности взрыва
такие снаряды превосходны и
взрываются При самой мйлой
скорости движения поезда.
«Scientific American». 1873 г-
275

устройства ввода-вывода позволяют включать
в процесс переработки информации
различные нелинейные способы записи информации,
например, чертежи и фигуры.
Факт этот тем более важен, что географическое
представление информации позволяет
гораздо лучше передавать содержание в
целом ряде областей, например в естественных
науках, медицине, инженерно-конструкторской
работе, в управлении технологическими
процессами и т. д.
Обсуждая актуальные проблемы языков
программирования, необходимо обратить
внимание на одну область, которая, по мнению
автора, в ближайшие годы сконцентрирует
на себе специальные интересы ученых.
Речь идет о проблеме переработки
неформализованной текстовой информации,
такой, например, как законы и распоряжения,
патентные описания, газетные заметки
и т. д. О таких текстах говорят, что они яв-
ГЕРМАНИЯ. Франц Корваль изобрел
механизм, посредством которого
газ всякого рода зажигается
сам собою, без помощи огня
Достаточно подавить медную
пуговицу — и пламя вспыхивает.
Изобретатель получил уже привилегию
на свой механизм из
Америки и во многих европейских
государствах.
«Зодчий», 1873 г.
ляются нерегулярными структурами данных,
которые в противоположность лучше
исследованным регулярным структурам, таким,
как численные значения переменных,
анкеты, библиотечные формуляры и т. д.,
мы сегодня еще не умеем преобразовывать
автоматически. Некоторые языки программирования,
например вышеупомянутый
ЛИСП, специально спроектированы так,
чтобы облегчить манипулирование данными
нерегулярной структуры: в таких языках
можно выразить структурные операции,
не вникая в значение (содержание) отдельных
элементов структур.
Говоря о языках программирования,
нельзя не сказать о двух новых проблемах,
выдвинувшихся в последние годы, в частности,
в исследованиях рабочих групп IFIP
(Международной федерации национальных
обществ по переработке информации): так
называемой группы по АЛГОЛу и группы
методологии программирования.
Первая проблема относится к доказательству
суждений о программах, написанных
на том или ином языке. Среди программистов
часто можно услышать высказывание:
«моя программа хорошая», что должно
означать: «моя программа безошибочна».
Это типичный пример суждения о программе,
которое хотелось бы уметь доказать,
т. е. облечь в математическую форму. К сожалению,
в большинстве случаев люди, высказывающие
такие суждения, когда их
спрашивают, на чем они основывают свое
мнение, отвечают: «Проверял на машине и
не получил ошибочных результатов», забывая
при этом, что обнаружить ошибку в программе
может лишь проверка большего количества
случаев. Но даже если такая ошибка
не обнаружена, можно утверждать только,
что «в проверенных случаях программа
работает без ошибок». Распространение этого
утверждения на все возможные случаи,
а число их обычно гораздо больше числа
проверенных случаев, требует специального
аппарата умозаключений, который для современных
языков программирования еще
не создан.
Можно было бы сказать, что требование
доказательства безошибочности программы
во всех случаях является излишним. Но если
вспомнить, что от точности выполнения
программы может зависеть жизнь многих
людей (например, при расчете инженерных
конструкций) или успех многомиллионных
экономических и хозяйственных начинаний
(особенно в сложных ситуациях, когда «простым
глазом» нельзя увидеть ошибку), то
мы придем к выводу, что необходимо в ближайшее
время создать методы точного доказательства
высказываний о программах
с тем, чтобы каждое мнение «моя программа
не содержит ошибок» было основано на
неоспоримом логическом выводе.
Вторая проблема, в некоторой степени
связанная с предыдущей, касается следующего:
человек (да и не только человек, но
и животные) обладает умением приспосабливать
известные решения к ситуации, похожей
на ту, для которой эти решения были
получены. В то же время, кроме тривиальных
случаев, когда изменение ситуации заключается
всего лишь в изменении численных
параметров, мы еще не умеем использовать
известные программы для измененных,
хотя и похожих ситуаций. Речь идет
об автоматическом приспособлении: ведь если
мы поручим программисту составить
программу для решения задачи, похожей на
предыдущую, то он использует уже приобретенное
им знание и составит новую программу
гораздо быстрее, чем предыдущую.
Причина, по которой мы не умеем написать
программу, которую можно было бы использовать
для определенного круга похожих
проблем, заключается в том, что мы еще
не очень понимаем, на чем основывается
276

сходство этих проблем. Можно, таким образом,
предположить, что именно в этом направлении
должны идти исследования и не
только со стороны теории языков программирования,
но и других наук.
Обе проблемы, о которых мы только что
говорили, а также некоторые из упомянутых
выше, особенно проблемы шаговой
трансляции и создания универсального языка
программирования, приводят, как кажется
автору, к одинаковым с формальной точки
зрения направлениям научных исследований.
Речь идет о разложении языка программирования
на такие элементы, которые
можно было бы связывать в структуры различными
способами и которые удовлетворяли
бы следующим требованиям универсальности:
1. Элементы должны быть достаточно
мелкими, чтобы из- них можно было сконструировать
любую программу.
2. Эти элементы должны быть точно определены
с тем, чтобы, доказывая правильность
утверждения о программе, из них состоящей,
можно было бы принять без дальнейшего
анализа правильность суждений
непосредственно об этих элементах (в этом
смысле элементы должны играть роль, подобную
той, которую играют основные
утверждения, однажды доказанные и в дальнейшем
используемые без обсуждения).
3. Элементы должны «содержательно»
соответствовать элементарным объектам ситуаций,
приводящих к задачам, которые решаются
на ЭВМ.
4. Элементы должны быть взаимно независимы,
так чтобы существовала возможность
трансляции каждого из них независимо
от других.
5. Должны быть установлены точные правила
объединения таких элементов в необходимые
языковые формы-программы.
Очевидно, что наш язык будет тем более
широким, чем больше будет свобода в выборе
этих элементов; в идеале хотелось бы
иметь возможность связывать по правилам,
упомянутым выше, каждый элемент с любым
другим элементом.
Может показаться, что поставленные условия
делают задачу конструирования языков
программирования слишком трудной.
Но, к счастью, мы уже имеем пример языка,
удовлетворяющего в какой-то степени
всем этим требованиям, — это наш собственный
естественный язык, при помощи которого
мы можем выразить все проблемы переработки
информации. Существование этого
примера дает нам надежду, что мы сможем
сконструировать язык программирования,
более регулярный, чем наш язык, но
с той же степенью универсальности и гибкости.
Все проблемы, о которых мы упоминали
в этой статье, принадлежат к области, называемой
математическим обеспечением.
Оставляя в стороне конструирование самих
ЭВМ, мы делаем это не потому, что считаем
эту проблему решенной или не важной, наоборот,
каждый год приносит все более интересные
решения, а ряд вопросов, например
автоматизация проектирования ЭВМ,
ставит перед учеными необыкновенно трудные
и увлекательные задачи. Но все же в
своей основе они вторичны по отношению
к математическому обеспечению, точно так
же, как проблемы полиграфии вторичны в
процессе создания книги по отношению
к писательскому искусству, хотя без типографий
нельзя распространять большое количество
книг, а без соответствующего оборудования
нельзя и думать об автоматической
переработке информации в масштабах,
удовлетворяющих сегодняшним требованиям
общества.

Юрий Николаевич
Денисюк
(р. 1927) — физик,
член-корреспондент АН СССР.
Родился в г. Сочи. В 1954 окончил
Ленинградский институт точной
механики и оптики. В 1964
защитил кандидатскую
диссертацию. В 1971 ему
присуждена ученая степень доктора
физико-математических наук.
Научные работы Ю. Н. Денисюка
относятся к области физической
оптики, причем большинство работ
посвящено фотографическому
методу регистрации волновых
полей — голографии. В 1962 им
был предложен и обоснован метод
голографии с записью
в трехмерных средах, который
впервые позволил однозначно
записать фазу, амплитуду
и спектральный состав волнового
полц объекта и получить его
неискаженное пространственное
изображение. Этот метод
и в настоящее время является
наиболее общим методом
голографии.
В последние годы Ю. Н. Денисюк,
продолжая работать
над голографией в трехмерных
средах, уделяет большое внимание
и развитию различных методов
практического использования
голографии. В частности, им
совместно с его сотрудниками
были предложены методы
регистрации голограмм в случае,
когда референтный и объектный
лучи некогерентны, метод
осреднения волновых фронтов
и др.
Ю. Н. Денисюк — автор более
60 научных работ.
В 1970 за цикл работ «Голография
с записью в трехмерной среде»
Ю. Н. Денисюку была присуждена
Ленинская премия. В том же году
был избран
членом-корреспондентом АН СССР.

Юрий
Николаевич
Денисюк
ГОЛОГРАФИЯ
Зрительный образ и его связь
с объектом
Спелеологам и врачам хорошо известно, что
человек, который пробыл в абсолютной темноте
в течение нескольких суток, после этого
часто теряет зрение навсегда. И это понятно
— ежедневно, каждую секунду своей
сознательной жизни человек воспринимает
и осмысливает образы внешнего мира, которые
ему доносит свет, и поэтому конструкция
глаза просто не рассчитана на сколько-
нибудь продолжительное пребывание в темноте.
Однако степень приспособления человека
к свету далеко не ограничивается упомянутым
физиологическим феноменом. Фактически
все наше мышление, все представления
об окружающей действительности находятся
в прямой зависимости от законов, по
которым распространяется и взаимодействует
с веществом эта неуловимая субстанция.
Эта зависимость настолько полна и всеобъемлюща,
что она стала совершенно неощутимой
— в нашей практической жизни мы
никогда не делаем различия между предметом
и тем, чем он нам кажется, т. е. его
образом.
И это понятно: свет является практически
единственным источником получаемой
нами информации, за многие тысячи поколений
человеческий мозг в высокой степени
специализировался в переработке этой информации
и «привык» доверять ей полностью.
Вместе с тем ведь в действительности
предмет и его образ — понятия совершенно
различные. Предметы существуют сами по
себе, а то, что мы видим, есть результат
сложного взаимодействия законов испускания
и поглощения света, законов его распространения
в пространстве и средах и наконец
методов извлечения информации из
светового поля, которых придерживается
наш мозг.
Для того чтобы почувствовать степень зависимости
наших представлений от света,
вообразим себе на минуту мир, в котором
свет распространяется не по прямой, а по
каким-то кривым траекториям. Обитателю
этого мира все кривые линии, совпадающие
с траекторией лучей, будут казаться идеальными
прямыми, поскольку при просмотре
«с торца» каждая такая кривая будет проектироваться
в точку. Вместе с тем настоящую
прямую наблюдатель сочтет кривой.
С изменением геометрии изменятся и законы
механики — тела, на которые не действуют
никакие силы, будут двигаться по замысловатым
траекториям. Исказятся и формы
предметов — круг превратится в эллипс,
квадрат — в нечто бочкообразное и т. д.
Таким образом, допустив очень небольшое
изменение законов распространения света,
мы получим мир, наполненный чрезвычайно
неестественными и искаженными образами.
Однако, кроме света, в создании образа
участвуют глаз и мозг, и поэтому такой гипотетический
мир покажется искаженным,
по-видимому, только нам, существам, мозг
которых в течение миллионов лет приспосабливался
к свету, распространяющемуся
по прямой. Исконные обитатели такого мира
вряд ли будут испытывать какие-либо
неудобства: их мозг автоматически учтет все
особенности распространения света и построит
образы наблюдаемых предметов не
менее удобные для анализа, чем образы,
которые создает наш мозг.
Итак, вопреки нашему повседневному
опыту, оказывается, что связь наших зрительных
образов с материальными предметами
весьма сложна и относительна, и говорить
о том, что образ похож на оригинал,
потому что имеет такую же форму, бессмысленно:
ведь понятия «форма», «очертания»,
279

«конфигурация» были сами извлечены из
световых образов и являются их характеристиками.
Возможные способы создания
иллюзии предмета
Возникает вопрос: если форма и конфигурация
не являются абсолютными характеристиками
предмета, то что же собственно
воспроизводит художник на картине и почему
фотография так похожа на объект?
И на самом деле, если подойти к этой проблеме
непредвзято, то становится действительно
непонятным, что общего у фотографии
— маленького плоского клочка бумаги
и большого объемного предмета, который
на ней запечатлен?
Оказывается, что фотография — это сугубо
специальный имитатор, предназначенный
создавать ощущение, аналогичное предмету
только в глазу человека или в зрительном
аппарате аналогичной конструкции. Причина
же сходства фотографии с объектом, по
существу, заключается в том, что аппарат,
с помощью которого получают фотографии,
подобен по своему устройству глазу.
На самом деле, глаз, как известно, состоит
из хрусталика (линзы) Л, за которой располагается
сетчатка г (рис. 1)*. В фотоаппарате
роль хрусталика выполняет объектив
L, а сетчатки — фотопластинка F. Когда мы
наблюдаем предмет (например, матрешку О
на рис. 1), свет, отраженный этим предметом,
проходя через хрусталик глаза, воздействует
на сетчатку г, создавая на ней то,
что мы называем «изображением» (О' на
рис. 1). Поскольку фотоаппарат аналогичен
по своему устройству глазу, то точно такое
же изображение О″ возникает и на фотопластинке
F за объективом L. Когда полученная
таким образом фотография устанавливается
перед глазом в положение F' (предполагается,
что предмет уже отсутствует),
то зарегистрированное на фотографии изображение,
проектируясь на сетчатку, создает
на ней ту же самую картину, которую создавал
объект О. Так как оба ощущения будут
идентичны, то наблюдатель увидит изображение
объекта, не отличающееся от оригинала.
Однако фотография все же очень несовершенный
имитатор объекта, ее несовершенство
очевидно даже для того зрительного
аппарата, для которого она предназна-
* Более подробно строение глаза показано на иллюстрации
к статье Н. А. Пучковской «О некоторых
проблемах офтальмологии», публикуемой в этом
же томе ежегодника — Ред
280
чена: достаточно изменить точку наблюдения
или аккомодацию глаза, и мы убеждаемся,
что перед нами не сам объект, а какая-то
его проекция на плоскость. Для любого же
существа или механизма с иным принципом
зрительного восприятия, например счетного
устройства С, на вход которого поступают
сигналы зонда Z, сканирующего поле света,
рассеянного объектом (см. рис. 1), сходство
фотографии с объектом будет потеряно почти
полноствю.
Вместе с тем можно представить себе такую
фотографию, которая будет имитировать
правильный световой образ объекта вне
зависимости от воспринимающего аппарата
и будет казаться совершенно неотличимой
от оригинала для наблюдателя со зрительным
органом любой конструкции. На самом
деле очевидно, что как бы ни интерпретировали
образ глаз и мозг, единственным источником
информации, на основе которой
создается этот образ, является поле света,
рассеянного наблюдаемым предметом. Возникает
естественная мысль: если бы удалось
записать каким-то способом, а затем воспроизвести
это поле со всеми его подробностями,
то глаз или любое другое устройство не
смогли бы отличить его от истинного поля
света, рассеянного предметом, и зарегистрировали
бы появление образа, создающего
полную иллюзию действительности оригинала.
Более подробно механизм создания
такой иллюзии и связанные с этим эффекты
поясняются на рис. 2.
На рис. 2а изображен процесс непосредственного
наблюдения объекта — матрешки
О. Однако на этот раз, стремясь проиллюстрировать
все возможности данного метода,
матрешка взяла в правую руку блестящий
металлический самовар, а в левую
— метлу. Поле света, отраженного таким
сложным объектом, изображено на рисунке
в виде извилистых линий (волн)
d\, d2, dz, которые одновременно характеризуют
подробности строения этого поля. Наблюдатель
h изображен условно, так как
устройство его зрительного аппарата нас в
данном случае не интересует, важно только
то, что, воспринимая данную реализацию
светового поля, наблюдатель видит предметы,
которые это поле рассеяли, причем видит
эти предметы так, что полностью убеждается
в действительности их присутствия.
Рассмотрим несколько подробнее, чем же
определяется «эффект присутствия». Собственно
говоря, это несколько эффектов.
Один из самых впечатляющих — «эффект
оглядывания». Когда наблюдатель находится
в точке h. он видит только матрешку и

самовар, метлу он не видит, она закрыта
матрешкой. Однако для того, чтобы увидеть
метлу, ему достаточно переместиться из точки
1г в h{ и «заглянуть» за матрешку. Механизм
заглядывания достаточно прост —
структура световых полей в точках h и hi
несколько различна, поскольку в точке hi
добавляется свет, рассеянный метлой, а различным
световым полям будут соответствовать,
естественно, несколько различные образы
(в данном случае с метлой и без нее).
Аналогичный механизм обусловливает и
возникновение эффекта объемности воспринимаемой
сцены: когда наблюдатель смотрит
на предмет обоими глазами одновременно,
то в двух разных точках зрения он принимает
различные поля и видит несколько
различные изображения. Мозг регистрирует
эти различия и извлекает из них информацию
о расстоянии до предметов.
И, наконец, особую живость наблюдаемой
сцене придает так называемая игра бликов.
В случае, изображенном на рисунке, она будет
выражаться в том, что блики света на
блестящей поверхности самовара будут перемещаться
при перемещении наблюдателя
из точки h в точку hi. Этот эффект также
обусловлен различием структуры волновых
полей в точках h и h\.
Все это, вместе взятое, — эффект оглядывания,
объемность, игра бликов — и создают
так называемый эффект присутствия,
т. е. убеждают наблюдателя, что перед ним
действительно находятся реальные предметы.
Рис. 1. Механизм создания иллюзии
предмета с помощью обычной
фотографии. Объектив
фотоаппарата £ аналогичен
хрусталику глаза ft, а фотопластинка
р — сетчатке г- В результате свет.
отраженный предметом Q,
оказывает на сетчатку
и фотопластинку приблизительно
одинаковое действие — появляются
идентичные изображения Q' и О″.
Когда фотография устанавливается
перед глазом в положение р',
то она, проектируюсь на сетчатку,
создает там точно такое же
изображение, которое создавал
объект. Однако для аппарата.
который опознает предметы
методом регистрации точных
значений световых полей с помощью
зонда Z и последующей обработки
этих данных в счетном устройстве С.
сходство фотографии с объектом
будет потеряно почти полностью

Рис. 2. Механизм создания иллюзии
предмета за счет воспроизведения
волновых полей:
а — процесс непосредственного
наблюдения объекта. Q — объект
(матрешка); d\> d2> d$ — линии
(волны), характеризующие поле света.
рассеянного объектом.
Воспринимая это поле в точке /г,
наблюдатель видит матрешку
и самовар. Когда наблюдатель
перемещается в точку Лр он
«заглядывает» за матрешку и видит
конец метлы. Z — зонд, который
измеряет световое поле и передает
б
сигналы на счетное устройство С’,
б — процесс наблюдения
изображения, возникающего
при реконструкции волнового поля
объекта. F — гипотетическая
фотография, которая точно
воспроизводит световое поле
матрешки (линии d/* d2t dz')-
На наблюдателя h' действует точно
такое же поле, которое действует
на наблюдателя h (рис. 2а).
В результате наблюдатель /г' видит
изображение несуществующей
матрешки Q' точно таким, каким
наблюдатель // видел саму матрешку.
Когда наблюдатель смещается
в точку /г/, он регистрирует там
поле, идентичное полю в точке /гр
и так же, как наблюдатель /ц,
замечает метлу, расположенную
за матрешкой. Таким образом.
создается эффект оглядывания.
Счетно-решающее устройство С
регистрирует, что сигналы зонда Z
точно совпадают с сигналами,
возникающими при регистрации
объекта, и приходит к выводу, что
перед зондом находится объект

На рис. 2а изображен также и наблюдатель
с иной конструкцией зрительного аппарата
— зонд Z, который измеряет поле света
на некоторой площади, и счетное устройство
С, интерпретирующее данные зонда.
Этому «наблюдателю», естественно, ничего
не кажется, однако известно, что, измерив
волновое поле на достаточно большой площади,
можно определить профиль предмета
с точностью порядка тысячной доли миллиметра
и зарегистрировать микронные бугорки
и царапины на его поверхности.
На рис. 26 поясняется механизм создания
иллюзии предмета за счет реконструкции
волновых полей. Предмет в этом случае
отсутствует, вместо него установлена гипотетическая
фотография F, которая каким-то
способом восстанавливает поле света, рассеянного
предметом. Тождеству истинного и
восстановленного полей соответствует одинаковая
конфигурация линий dt, d2, d3 и
di', d2, d3 на рисунках 2a и 26. Так как
на глаз наблюдателя h', расположенного перед
фотографией F, действует точно такое
же поле, как и на глаз наблюдателя h,
визировавшего истинный предмет, то наблюдатель
h' увидит изображение матрешки
точно таким, каким видел настоящую
матрешку наблюдатель h. Попытка отличить
это изображение от истинного за
счет перемещения наблюдателя в точку /г/
к успеху не приведет, так как в новой
точке наблюдения также будет восстановлено
то световое поле, которое создавал
там объект. Поскольку этому полю, как мы
уже отмечали, соответствует образ матрешки
с выглядывающей из-за нее метлой, то
наблюдателю покажется, что он «заглянул»
за несуществующую матрешку. Одновременно
с эффектами оглядывания при перемене
точки наблюдения воспроизведется и
игра бликов на самоваре. За счет одновременного
воспроизведения поля перед обоими
глазами наблюдателя будет создан также
эффект пространственности наблюдаемой
сцены. Суммируя все эти впечатления,
наблюдатель, рассматривающий фотографию,
зафиксирует появление изображения
О', создающего полную иллюзию действительности
изображаемой сцены.
Счетное устройство, на которое подаются
данные зонда, сканирующего пространство
перед предметом, зафиксирует наличие сигналов,
идентичных сигналам, возникающим
при сканировании истинного поля объекта,
и, естественно, придет к решению, что перед
ним находится объект. Более того, используя
эти данные, счетное устройство сможет
с громадной точностью измерить профиль
этого, уже не существующего, объекта и
определить самые мельчайшие детали строения
его поверхности. Последнее, пожалуй,
гораздо более важно, чем создать пространственный
образ в глазу человека: ведь точность
— это как раз то, что и нужно современной
науке и технике.
Таким образом, в отличие от фотографии,
которая создает субъективную иллюзию
предмета только в глазу человека, метод
создания иллюзии за счет воспроизведения
световых полей является объективным методом,
который, восстанавливая всю световую
информацию о предмете, создает иллюзию
его присутствия вне зависимости от регистрирующего
устройства. Именно по такому
методу и создает иллюзию предмета
новинка оптики нашего времени — голограмма*.
Однако для того чтобы разобраться в
механизме, с помощью которого голограмма
записывает и воспроизводит световые поля,
необходимо сначала ознакомиться с некоторыми
законами распространения света.
Волны и особенности
их распространения
Принципиальная возможность воспроизведения
светового поля была фактически
установлена почти 300 лет тому назад, в
1690 году, когда голландский ученый Христиан
Гюйгенс издал свой знаменитый
«Трактат о свете». В отличие от Ньютона,
предполагавшего, что свет переносят частицы,
Гюйгенс утверждал, что свет распространяется
посредством волн, бегущих в некоторой
гипотетической среде, эфире**. Поскольку
вся голография основана на различных
частных следствиях этой фундаментальной
гипотезы, рассмотрим процесс распространения
волн подробнее. В качестве
примера возьмем процесс распространения
волн по веревке, один конец которой раскачивает
все та же матрешка (рис. 3). Когда
матрешка поднимает конец веревки а, то
он увлекает за собой точку веревки Ь, та,
в свою очередь, с и т. д. При этом фаза
движения каждого последующего участка
веревки отстает от предыдущего, так как
* Термин «голограмма» ввел создатель этого метода
Д. Габор. Голограмма — всесторонняя запись.
Под этим термином можно понимать как всестороннюю
запись волновых полей, так и всестороннюю
запись сведений об объектах. Оба эти толкования
правильны: голограмма точно восстанавливает волновые
поля и с ними появляются удивительные по
детальности изображения.
** Современной физике удалось объединить эти,
казалось бы, взаимоисключающие точки зрения.
283

возмущение распространяется по веревке
с конечной скоростью. В результате этого
отставания оказывается, что когда матрешка
опустит конец веревки а в положение а',
то дальние части веревки d, е, f будут продолжать
двигаться по инерции вверх, тогда
как части b и с, прилегающие к участку а;
начнут уже опускаться. Образуется характерная
форма волны, бегущей по веревке.
В дальнейшем в колебание будут вовлечены
все более дальние части веревки и в конечном
итоге возмущение достигнет точки g,
где веревка прикреплена к дереву. Рассматривая
рисунок, нетрудно убедиться, что все
участки веревки при этом остаются практически
на своих местах — они служат только
звеньями, через которые энергия передавалась
к точке g. Аналогичным способом распространяется
и свет. Отличие заключается
только в том, что световые волны расходятся
от источника в виде трехмерных поверхностей
сложной формы и расстояние
между гребнями этих волн весьма мало
(меньше тысячной доли миллиметра). В форме
поверхностей световых волн собственно
и отражены сведения о материальных телах,
с которыми взаимодействовал свет, т. е. их
изображение.
Волновой процесс имеет и другие удивительные
особенности. Мы уже убедились,
что волна распространяется за счет того,
что колеблющиеся частицы увлекают своих
соседей, а те, являясь своеобразными вторичными
источниками колебаний, передают
движение дальше. Используя это обстоя-
Рис. 3. Процесс распространения
волны. Матрешка раскачивает конец
веревки ц, привязанной к дереву
в точке g. Участок веревки а
передает движение участку ft, тот,
в свою очередь, — с и т. д.
Вследствие того что возмущение
передается с отставанием,
точки е'. d' идут по инерции
вверх, когда точка а и соседние
с ней точки уже начали опускаться
(см. пунктирную кривую).
Образуется характерная форма
волны. Существенно, что энергия
бежит по веревке, в то время как все
элементы веревки практически
остаются на своих местах
284

Рис. 4. Принцип Гюйгенса. Каждая
поверхность пространственного
волнового поля является звеном,
через которое передается поле света,
рассеянного объектом О (так же, как
каждая точки веревки на рис. 3).
Поэтому для того чтобы
воспроизвести поле в пространстве,
прилегающем слева
к поверхности а,
т. е. во множестве звеньев,
из которых поверхность а
является первым, достаточно
воспроизвести возмущение
на поверхности а
тельство, можно осуществить весьма интересную
операцию.
Обрежем веревку в точке с и начнем качать
эту точку веревки точно так же, как
она качалась, когда на нее воздействовала
матрешка (см. рис. 3). Очевидно, что всем
участкам веревки, находящимся слева от
точки с, будет «все равно», по какой причине
качается точка с, и они будут следовать
за ней так же, как и раньше.
Точно такую же операцию можно совершить
и со светом. Однако в трехмерном пространстве
звеньями, через которые передается
возмущение, являются поверхности.
Поэтому в данном случае для того, чтобы
воспроизвести поле в пространстве, достаточно
воспроизвести его на какой-то, в общем
весьма произвольной поверхности (о на
рис. 4). Эта поверхность явится первым звеном,
которое возбудит колебания во всех
последующих звеньях: каждая точка этой
поверхности будет испускать вторичные
волны (а>1, й>2, шз), которые, складываясь,
создадут первоначальное поле 1^2> W3.
На этом утверждении, известном под названием
«принцип Гюйгенса», базируются
практически все основные построения волновой
оптики.
Сведение проблемы к воспроизведению
поверхностных волновых полей существенно
упростило задачу, однако даже для осуществления
этой, гораздо более простой,
операции потребовалось свыше двухсот лет.
Первый, наиболее важный шаг в этом направлении
был сделан Томасом Юнгом, ко-
285

торый открыл явление интерференции излучения
(1804 г.). Схема опыта, в котором обнаружилось
это явление, была весьма проста
(рис. 5). Источник света 5 освещал непрозрачную
пластину N, в которой имелись
два отверстия, игравшие роль вторичных
источников Si и S2. Источник S1( действуя
в отдельности, создавал на белом экране
равномерно светящийся круг Lj. Аналогично
источник S2 создавал круг L2. Однако
когда оба источника светили одновременно,
возникало поразительное явление: область,
где круги А, и L2 перекрывались, пересекалась
системой темных полос, т. е. свет гасил
свет. Это удивительное явление нетрудно
объяснить, если вспомнить о том, что
свет распространяется при помощи волн.
Оказывается, в темных местах экрана расстояния
до источников Si и S2 таковы, что
свет от них всегда приходит в противофазе,
т. е. гребень волны источника Si совпадает
со впадиной волны источника S2 и наоборот.
Естественно, что два равных и взаимно противоположных
отклонения гасят друг друга,
и свет в этих местах будет всегда отсутствовать.
В светлые места экрана волны источников
Si и S2 всегда приходят в одной и той
же фазе, т. е. гребень волны источника 3,
всегда совпадает с гребнем волны источника
S2. В результате колебания светового поля
в таких точках усиливаются.
Таковы фундаментальные явления, лежащие
в основе голограммного метода. Дальнейшая
история этого метода связана с именами
Аббе, Борша, Брэгга и Липпмана. Од-
Рис. 5. Явление интерференции
света. Опыт Юнга. S — источник
излучения. Si и S2 — отверстия
в непрозрачной пластине /V, которые
играют роль вторичных источников
света; — область экрана,
освещаемая источником Sp L2
область экрана, освещаемая
источником S2' При одновременном
действии источников Si и S2
в области их Перекрытия появляется
картина интерференции — система
темных и светлых полос. Темные
полосы возникают там, где свет
источников Si и S2 находится
в противофазе. Светлые — там, где
фазы световых волн, испускаемых
и S2- совпадают
286

нако мы не будем касаться этих, в общем
весьма существенных, работ, а сразу перейдем
к методу Денниса Габора (1948 г.).
Топография с записью в двумерной
среде (Метод Габора)
История появления голограммного метода
в общих чертах сводится к следующему:
работая над усовершенствованием электронного
микроскопа, Д. Габор столкнулся с необходимостью
улучшить качество изображения,
которое сильно искажалось так называемой
сферической аберрацией электронных
линз. На первый взгляд эта трудность
не кажется значительной: известно, что сферическая
аберрация обычных линз исправляется
достаточно просто. Однако в электронной
оптике действуют несколько иные
законы, и оказалось, что сферическую аберрацию
в этом случае невозможно исправить
по принципиальным соображениям. На этот
счет была даже доказана соответствующая
теорема, которая и послужила отправным
пунктом поисков Габора*.
Для того чтобы преодолеть возникшую
трудность, Габор предложил построить точную
модель поля электронных волн в оптическом
диапазоне спектра, а затем исправить
у этой модели сферическую аберрацию
методами обычной световой оптики.
Именно для решения этой, в общем весьма
частной, однако вместе с тем очень характерной
задачи и была предложена голография.
Ход мысли Габора был очень прост: если
на обычной фотопластинке записать результат
интерференции сложного в общем случае
неизвестного волнового поля излучения,
рассеянного объектом О, с простой заранее
известной волной, испускаемой источником
S (эту волну называют референтной),
то возникнет картина интерференции, аналогичная
той, которая возникала в опыте
Юнга (рис. 6а). Отличие заключается только
в том, что интерференционные полосы
в этом случае будут иметь какую-то сложную
форму, соответствующую форме поверхности
волны, отраженной от объекта О.
При этом, так же как и раньше, в тех местах,
где фазы объектной и референтной
волн совпадают, освещенность фотопластинки
будет максимальной. В таких местах
после позитивной обработки фотопластинка
станет прозрачной. Там же, где колебания
объектной и референтной волн находятся
в противофазе, она почернеет.
* Блестящий пример роли отрицательного результата
в науке.
Если на полученную таким способом фотопластинку-голограмму
направить излучение
одной только референтной волны (рис.
66), голограмма пропустит лишь те участки
этой волны, фаза которых совпадает с фазой
волны излучения, рассеянного объектом.
Участки же референтной волны, которые
отличаются по фазе от излучения объекта,
будут поглощены голограммой. Исключая
таким способом из референтной волны
все ненужное, мы можем воспроизвести
приблизительно на половине площади голограммы
распределение фаз, совпадающее с
распределением фаз излучения, рассеянного
объектом. На остальной площади голограммы,
там, где она непрозрачна, поле будет
равно нулю. Если в дополнение к этому
воспроизвести еще и амплитуду излучения,
что в общем значительно проще, то в плоскости
голограммы полностью восстановятся
колебания, которые создавало там излучение
объекта. Как мы выяснили, такое поверхностное
поле в соответствии с принципом
Гюйгенса воссоздаст за голограммой
все поле света, рассеянного объектом, и наблюдатель
h' увидит его пространственное
изображение О'.
На основе таких рассуждений была создана
очень простая схема записи голограммы
(рис. 7а). На фотопластинке F регистрировалась
тень малого объекта О, которая возникала
при освещении этого объекта точечным,
когерентным (т. е. одноцветным) источником
излучения S. На этом собственно процесс
получения голограммы и заканчивался.
Однако в этом, на первый взгляд «слишком
простом», эксперименте есть одна существенная
тонкость. При очищенных условиях
опыта, т. е. при специальном выборе
источника излучения и объекта, обнаруживалось,
что процесс образования тени не
так прост, как мы его обычно представляем.
Фактически тень в этом случае является результатом
интерференции излучения, рассеянного
объектом (луч Lo на рис. 7а) со
своеобразной референтной волной — излучением
источника S, попадающим на фотопластинку,
минуя объект (луч Ls). Получающаяся
при этом картина похожа на какое-то
кружево и только весьма отдаленно напоминает
объект.
Процесс реконструкции голограммы Габора
изображен на рис. 76. Экспонированная
и проявленная голограмма Н устанавливается
на то же место, которое она занимала
при съемке, и на нее направляется
излучение точечного когерентного источника
S. Падая на голограмму, это излучение
в соответствии со всем сказанным ранее.
287

б
Рис. 6. Механизм записи
и воспроизведения волнового поля
объекта с помощью двумерной
голограммы. При записи (рис. а)
фотопластинка F наиболее сильно
засвечивается в тех местах, где фаза
референтной волны источника £
совпадает с фазой излучения,
рассеянного объектом О. После
позитивной обработки эти места
фотопластинки становятся
прозрачными. При реконструкции
288
(рис. б) на голограмму падает
референтная волна. В соответствии
с условиями записи голограмма
пропускает только те части этой
волны, фаза которых совпадает
с фазой излучения, рассеянного
объектом. Части референтной волны,
фаза которых отличается от фазы
волны объекта, поглощаются
голограммой. Таким способом
на половине площади голограммы
воспроизводятся значения волнового
поля объекта

Рис. 7. Схемы записи
и реконструкции голограмм по методу
Габора:
а — схема записи: S — источник
света: О — объект; р —
фотопластинка: £$ — луч излучения,
падающего на фотопластинку,
минуя объект; £0 — луч излучения,
рассеянного объектом;
б — схема реконструкции: 5 —
источник излучения, Н — голограмма;
О' и Q″ — истинное и ложное
реконструированные изображения;
Ls' — луч реконструирующего
излучения; £0' — луч излучения,
соответствующего истинному
изображению; £0″ — луч излучения,
соответствующего ложному
изображению; h — наблюдатель
289

модулируется ее рисунком так, что за голограммой
восстанавливается излучение, рассеянное
объектом (луч Lo' на рис. 76). Наблюдатель,
воспринимающий это излучение,
не может отличить его от истинного излучения,
рассеянного предметом, и видит пространственное
изображение этого предмета
О'.
Однако при эксперименте выявился также
и эффект, который первоначальная идея
не предусматривала: кроме истинного изображения
О', возникало также и ложное О″,
расположенное между наблюдателем h и
истинным изображением (рис. 76). Можно
показать, что появление ложного изображения
является непосредственным результа-
сто
АМЕРИКА. Казалось бы, также,
что мы быстро приближаемся к
разрешению вопроса о приискании
способа снабжать наши дома
и улицы электрическим освещением.
Встреченные доныне затруднения
заключались в том,
что: 1) невозможно регулировать
силу электрического света, который
был бы ослепителен на улице,
и, следовательно, совершенно
непригоден для освещения домов;
2) электрический свет не сохраняется
непрерывно, а, напротив
того, требует частого возоб¬
новления и прилаживания наконечников
из угля, что сопряжено
со значительными издержками и
требует сложных приборов для
каждого фонаря, и, наконец,
3) для каждого фонаря необходим
особый источник электричества.
Как говорят, все эти затруднения
устранены в изобретении
г. А. Ладыгина из С.-Петербурга,
которое недавно было выставлено
в этом городе, в здании
Адмиралтейства.
«Scientific American», № 12-
1873 г.
том того, что в данном случае поле воспроизводится
только на половине площади голограммы,
в то время как принцип Гюйгенса
требует реконструкции граничных условий
на всей поверхности. Этот эффект весьма
неблагоприятно сказывался на возможностях
метода — в результате наложения
излучения истинного и ложного изображений
оба этих изображения сильно искажались.
Методу Габора были свойственны и другие
недостатки. В частности, по такому методу
можно было регистрировать только
прозрачные объекты типа тонких линий, которые
практически не дают тени. Это и понятно.
В области тени референтная волна
отсутствует и голограмма там, естественно,
не записывается. Далее, как это видно на
рис. 7а, по методу Габора на голограмме
регистрируется волновое поле объекта,
освещаемого, как говорят фотографы,
«контр жур», т. е. против света. Поскольку
голограмма воспроизводит только то, что
на ней было записано, то и восстановленное
изображение имеет в этом случае вид тем-
290
ного силуэта, наблюдаемого на светлом
фоне.
Все эти недостатки сильно ограничивали
область применения метода, и поэтому в течение
десятилетия он развивался главным
образом в приложении к некоторым задачам
рентгеновской и электронной микроскопии.
О возможности получения обычных оптических
изображений в то время даже не упоминалось.
И все же, несмотря на все недостатки
и ограничения этого метода, именно
Габор признан основателем голографии.
И это, безусловно, правильно: основной отличительной
чертой голограммного метода
является использование референтной волны,
а Габор был первым человеком, который
записал волновое поле с ее помощью.
Голография о записью
в трехмерной среде
В 1958 году автор настоящей работы,
проводя исследования в области создания
изобразительной техники, воспроизводящей
полную иллюзию действительности изображаемых
объектов, также пришел к идее записи
волнового поля за счет его смешения
с референтной волной. Первоначально, исходя
из принципа Гюйгенса, автор, так же
как и Габор, собирался регистрировать двумерную
интерференционную картину, чтобы
воспроизводить с ее помощью значения
поля на некоторой поверхности. Однако
в отличие от метода Габора референтную
волну предполагалось подавать навстречу
объектной. Это обстоятельство собственно
и предопределило направление дальнейших
исследований.
На самом деле, плоская интерференционная
картина, с которой мы ознакомились
на примере опыта Юнга, фактически является
лишь одним из частных проявлений процесса
интерференции. В общем же картина
интерференции объемна — свет интерферирует
со светом всюду, где только встречаются
интерферирующие пучки. Такая трехмерная
картина интерференции называется
стоячей волной. Аналогично тому, как плоская
интерференционная картина состоит из
светлых и темных полос, стоячая волна состоит
из поверхностей пучностей — мест,
где световые колебания усиливают друг друга,
и узловых поверхностей — мест, где
колебания взаимно гасятся. При этом существенно,
что, когда интерферирующие волны
распространяются навстречу друг другу,
что и имело место при упомянутом выборе
направления референтной волны, поверхно-

а
б
Рис. 8. Запись, реконструкция
и механизм действия трехмерной
голограммы
а — схема записи: 5 — источник
излучения (когерентный): Q — объект;
d\. d2> d$ — поверхности пучностей
стоячих волн, образовавшихся
в результате интерференции
излучения источника (лучи L5)
и излучения объекта (лучи Lq)>
V — объем, заполненный
светочувствительной эмульсией;
Ь — схема реконструкции.
5 - источник излучения (белый);
d\'> d2> d$ — металлические зеркала
сложной формы, образовавшиеся
на месте поверхностей пучностей;
h — наблюдатель, воспринимающий
лучи £0' излучения, отраженного
голограммой; Q' — изображение
объекта, которое видит наблюдатель ft,
Механизм действия трехмерной
голограммы: на поверхностях
пучностей стоячей волны (≪/,. rf2. rf3)
поля объекта и источника отличаются
только направлением
распространения — излучение
источника идет через такую
поверхность слева направо, а
излучение объекта — справа налево.
Металлические зеркала,
образовавшиеся на месте
поверхностей пучностей, меняют
при реконструкции направление
распространения волн источника
на обратное, и после этого волны
источника превращаются в волны
объекта
291

сти пучностей отстоят друг от друга на расстояние,
равное половине длины световой
волны (около четверти микрона) и ориентированы
приблизительно перпендикулярно к
направлению распространения световых
пучков.
При этих обстоятельствах автору было
совершенно очевидно, что поскольку толщина
эмульсионного слоя обычных фотопластинок
составляет порядка нескольких микрон,
то при попытке зарегистрировать такую
картину вместо обычной фотографической
записи в эмульсионном слое фотопластинки
должна образоваться какая-то сложная
структура, напоминающая слоеный пирог.
Поиски фотографического материала
с толщиной эмульсионного слоя, меньшей
расстояния между пучностями стоячей волны,
к успеху не привели. Задача казалась
совершенно безнадежной.
Сейчас понятно, что все эти трудности
можно было бы легко обойти за счет использования
попутной референтной волны,
поскольку в этом случае период картины
стоячих волн можно сделать сколь угодно
большим. Однако автор с работой Габора
в то время не был знаком и о такой возможности
не знал.
В конце концов возникло предположение,
что и объемная картина несет в себе информацию
о фазе и амплитуде волнового
поля: казалось вполне естественным, что
сведения об этих параметрах могут быть
заключены в причудливых изгибах и изменениях
интенсивности поверхностей пучностей
стоячей волны.
Несколько вариантов теории и эксперимент
подтвердили справедливость этого
предположения. В результате выяснилось,
что свойства двумерного сеченйя картины
стоячих волн являются лишь весьма слабым
отблеском удивительного по своей полноте
комплекса отображающих свойств, который
проявляет трехмерная картина в целом.
В общих чертах процесс записи трехмерной
голограммы и ее свойства можно описать
следующим образом*. На рис. 8а изображен
процесс записи. На произвольный объект
(матрешку) О падает излучение когерентного
(т. е. одноцветного) источника S. Рассеянное
объектом излучение (лучи Lo), интерферируя
с излучением, распространяю-
* В своей первой статье, опубликованной в 1962 г.,
автор назвал трехмерную голограмму «волновой фотографией»,
а картину стоячих световых волн, которая
регистрируется на такой фотографии, «волновым
изображением». Автоо и сейчас полагает, что эти
термины более удобны, чем «трехмерная голограмма».
292
щимся непосредственно от источника света
(лучи Ls), образует стационарную картину
стоячих волн (поверхности пучностей этих
волн обозначены dit d2, d3). В поле стоячих
волн располагается объем V, заполненный
прозрачной светочувствительной эмульсией.
После экспозиции и химической обработки
в этом объеме образуется структура, плотность
которой моделирует распределение
света в стоячей волне.
На рис. 86 изображен процесс реконструкции.
Предположим, что полученная
трехмерная модель стоячей волны освещается
излучением источника S: Однако на
этот раз источник не обязательно должен
быть когерентным — при реконструкции
трехмерных голограмм можно использовать
обычный источник белого света. Картина,
выявляющаяся при освещении трехмерной
голограммы, поразительна: оказывается,
в отраженном от такой голограммы излучении
точно воспроизводятся практически все
параметры волнового поля — амплитуда,
фаза, а также спектральный состав (цвет).
Наблюдателю, воспринимающему такую
точную имитацию поля объекта, кажется,
что за голограммой возникает единственное
пространственное цветное изображение, ничем
не отличающееся по своему внешнему
виду от оригинала. Какие-либо ложные изображения,
а также искажения в этом случае
отсутствуют; объект может быть произвольным
и не должен удовлетворять условию отсутствия
тени. Изображение имеет обычный
вид «на отражение», а не представляет собой
темный силуэт, наблюдаемый на светлом
фоне. Совсем новым качеством является
также и то, что голограмма сама выбирает
из излучения белого источника и отражает
излучение только того спектрального
состава, которое падало на нее при съемке,
т. е., кроме всего прочего, голограмма воспроизводит
также и цвет.
Механизм действия трехмерной голограммы
еще более прост, чем механизм действия
двумерной. В соответствии с самим определением
понятия «интерференция» поверхности
пучностей стоячей волны (dt, d2, d3 на
рис. 8а) являются геометрическим местом
точек, где фазы излучения обеих интерферирующих
волн (в данном случае объектной
и референтной) совпадают. Поэтому, когда
при реконструкции на голограмму падает
излучение источника S, то на каждой зарегистрированной
голограммой поверхности
пучностей распределение фаз этой волны
совпадет с распределением фаз волны
объекта. Отражаясь от металлического зеркала.
образовавшегося в светочувствитель-

Рис. 9 Условия отражения волны,
бегущей по веревке, одинаковой для
каждого из трех изображенных на
рисунке деревьев. Рисунок помогает
понять, как с помощью трехмерной
голограммы воспроизводится
спектральный состав света. Пояснение
дано в тексте
ной эмульсии после проявления на месте
поверхности пучностей, волна источника
изменит направление распространения на
обратное и в результате окажется, что на
поверхности пучностей все параметры отраженной
голограммой волны (распределение
фаз и направление распространения)
совпадут с соответствующими параметрами
волны, отраженной от объекта. В соответствии
с принципом Гюйгенса, из этого следует,
что поле отраженного голограммой излучения
совпадает с полем излучения объекта
и во всем остальном пространстве.
Таким образом, уже каждая отдельная
зафиксированная голограммой поверхность
пучностей превращает референтную волну
в волну излучения, рассеянного объектом.
Что же касается всей системы следующих
друг за другом поверхностей в целом, то ее
роль сводится к воспроизведению спектрального
состава излучения, освещавшего
объект при записи. Этот последний эффект
для частного случая, когда свет взаимодействует
с фотографией системы плоских
стоячих волн, был обнаружен в 1894 г.
французским исследователем Габриэлем
Липпманом. Сущность этого эффекта заключается
в следующем. Нетрудно показать,
что в результате интерференции двух распространяющихся
навстречу друг другу
плоских волн возникает стоячая волна, расстояние
между пучностями которой равно
половине длины волны образовавшего ее
излучения. После регистрации этой стоячей
волны в объемной эмульсии на месте по-
293

верхностей пучностей образуется система
следующих друг за другом плоских зеркал.
Оказывается, что такая система обладает
очень интересным свойством: если направить
на нее излучение белого света, то она
выберет из него и отразит только ту монохроматическую
составляющую, которая образовала
стоячую волну, зарегистрированную
в эмульсии.
Чтобы понять механизм этого явления,
возвратимся к матрешке, которая снова взялась
раскачивать веревку, закрепленную,
скажем, за дерево а (рис. 9). На этот раз она
раскачивала веревку достаточно долго, так
что успели установиться стационарные гармонические
колебания. При этом от матрешки
в сторону дерева бежит волна. В точке а
эта волна отражается и бежит назад. Под
действием этих двух волн веревка прогибается
так, что в каждой точке ее смещение
от нейтрали равно сумме смещений падающей
и отраженной волны. В результате на
веревке возникает стоячая волна, которая
и изображена на рисунке. Условием отражения
от дерева (точка а) является то, что
суммарный прогиб веревки в этой точке равен
нулю. Однако из рисунка видно, что
для той же падающей и отраженной волн
это условие соблюдается также и в точке Ь,
отстоящей на половину длины волны от а,
в точке с, отстоящей на полдлины волны
от b и т. д.
Это означает, что если бы веревка была
закреплена за дерево в точке Ь, то отраженная
этим деревом волна точно совпадала бы
с волной, отраженной деревом а. Аналогичная
картина наблюдалась бы и при отражении
от дерева с.
Точно так же обстоит дело и со светом.
Когда световая волна падает на систему отражающих
слоев, расположенных друг от
друга на расстоянии, равном половине длины
волны, то отраженные такими слоями
волны точно совпадут друг с другом и поэтому,
складываясь, усилятся — фотография
отразит свет. Однако если послать на
такую систему слоев свет с длиной волны,
не равной половине расстояния между слоями,
то картина нарушится — волны, отраженные
слоями а, Ь, с, не совпадут друг
с другом. При сложении такие волны погасятся
— этот свет фотография не отразит.
Иными словами, она будет выбирать из падающего
света и отражать излучение только
того спектрального состава, которое падало
на нее при съемке.
Совершенно аналогично воспроизводит
спектральный состав излучения и трехмерная
голограмма. Отличие от метода Липп-
294
мана заключается только в том, что поверхности
пучностей имеют в этом случае весьма
сложную форму.
О связи об-ьента с его
материальным изображением
Трехмерная голограмма является наиболее
совершенным из известных оптике изображений.
Попытаемся выявить на ее примере
тенденции развития наших представлений
об изображении — этом поистине одном
из центральных понятий окружающего
нас мира.
Когда мы рассматривали связь зрительного
образа с оригиналом, мы в конце концов
усомнились — действительно ли свет
так хорошо устроен, что рисует нам «правильные»
изображения предметов, или, может
быть, глаз и мозг сочли удобным представлять
содержащуюся в свете информацию
в виде «изображений»? Возникает, однако,
вопрос: если свет такая «ненадежная
вещь», то на что же собственно можно опираться,
создавая теорию изображения?
Здесь, как и во всех остальных сомнительных
случаях физики, на помощь приходит
четкое правило: оперировать только теми
величинами, которые наблюдаются на опыте.
На опыте же в качестве отправной точки
процесса получения изображения мы имеем
материальный объект и, как результат этого
процесса, его материальное изображение
(на фотопластинке, сетчатке глаза и т. д.).
Свет же является своеобразным промежуточным
звеном, которое проявляет себя
только через изменения материальных тел.
Если последовательно придерживаться
такой точки зрения, то нужно, например,
признать, что роль фотопластинки в фотографическом
процессе далеко не ограничивается
задачей фиксации одного только светового
образа на долгое время — в материальной
среде фотопластинки фиксируются
какие-то характеристики объекта, и это
главное, что обусловливает возникновение
его изображения. На первый взгляд такая
точка зрения кажется несколько необычной,
однако именно она-то и находит себе подтверждение
с развитием голографии.
Ведь голограмма в отличие от фотографии
внешне совершенно не похожа на предмет
— это какая-то очень сложная структура.
Привычное же нам оптическое изображение
возникает только тогда, когда мы посылаем
на эту структуру определенным образом
направленный свет. Очевидно, что
здесь уже никак не скажешь, что материальная
среда используется лишь для того,

Рис. 10. Схема получения трехмерной
голограммы выпуклого зеркала.
Перед зеркалом Z устанавливается
прозрачная фотопластинка р, и на всю
систему направляются лучи
когерентного источника £.
В результате интерференции
падающего и отраженного зеркалом
излучения в фотопластинке после
проявления образуется структура,
которая фокусирует излучение, как
выпуклое зеркало
чтобы зафиксировать существующий световой
образ — этот образ появляется только
после фиксации картины стоячих волн в материальной
среде и только как результат
активного и сложного воздействия этой
среды на падающее излучение.
Следуя такой точке зрения, мы должны
также несколько изменить и свой взгляд на
голограмму. На самом деле, до сих пор мы
рассматривали голограмму только как приспособление,
с помощью которого можно
воспроизводить волновые поля излучения,
рассеянного объектом. Однако такое определение
несколько неточно — оно значительно
шире определяемого понятия; голограмма
выполняет операцию воспроизведения
волновых полей совершенно определенным
образом — за счет отражения от материальной
структуры. Кроме того, мы уже условились
по возможности стараться исключать
из рассмотрения волновые поля и оставлять
только те реальные величины, которые действительно
подвергаются изменениям в ходе
процесса.
Исходя из всех этих соображений голограмму
можно определить как оптический
эквивалент объекта, т. е. как такую
структуру, которая воздействует на данное
излучение так же, как и объект. С этой точки
зрения первопричиной сходства голограммы
с объектом является то, что материальная
голограмма отображает какие-то
материальные характеристики объекта и
уже только как следствие этого воспроизводятся
волновые поля.
295

Рис. 11. Сравнительная схема записи
и реконструкции голограмм
по методам Габора, Лейта
и Упатниекса, а также по методу
трехмерной голографии.
При записи голограмм по методу
Габора фотопластинка находится
в положении р^. Во время
реконструкции такая голограмма
восстанавливает истинное
изображение объекта О' и ложное О″.
Наблюдатель видит оба эти
изображения одновременно (одно
на фоне другого). В результате оба
изображения искажаются.
При записи голограммы по методу
Лейта и Упатниекса фотопластинка
находится в положении pz. Во время
реконструкции такой голограммы
по-прежнему восстанавливаются
истинное и ложное изображения.
Однако излучение обоих
изображений
разделяется: лучи истинного
изображения идут по направлениям
1 — 1, лучи ложного изображения —
по направлениям 2— 2. Наблюдатель Д3
воспринимает одно только истинное
изображение. Искажения при этом
отсутствуют
При записи трехмерной голограммы
фотопластинка находится в положении
р2. В этом случае восстанавливается
единственное цветное неискаженное
изображение Наблюдатель
визирует это изображение из точки Д2.
В целом все три голограммы
представляют собой запись отдельных
участков безграничной трехмерной
стоячей волны, возникающей вокруг
объекта, на который падает излучение
(обозначена красными полосами). Эта
безграничная стоячая волна и несет
в себе наиболее полное изображение
объекта

Общий вид установки для съемки
голограмм. Установка выполнена
в виде плиты, на ней располагается
источник света — лазер, с помощью
которого осуществляется запись
голограмм, зеркала, направляющие
излучение лазера на объект и
голограмму, и другие детали.
Красные точки, которые видны на
фото.— свечение лучей лазера в
зеркалах

Источник света
Голограмма
Голограмма
Фотоаппарат
Точечный источник
Фотоаппарат
Вид голограммы, освещенной «на
просвет» рассеянным ненаправленным
излучением. Видно, что на
поверхности голограммы изображения
нет. Внизу схематически указано
расположение фотоаппарата,
голограммы и источника света.
Голограмма скульптурной группы
«Амур и Психея» (по работе
Фальконе, фарфор. Императорский
фарфоровый завод XIX в. Эрмитаж).
Приведены три фотографии одной и
той же голограммы, полученные с
различных точек зрения.

Голограмма Голограмма
Фотоаппарат
Относительное положение
фотоаппарата, голограммы и
точечного источника света,
реконструирующего голограмму,
показано на схемах внизу. На
фотографиях отчетливо виден
эффект «заглядывания» — по мере
Точечный
источник
Фотоаппарат
Точечный источник
(лампа накаливания)
перемещения фотоаппарата справа
налево Психея, почти закрытая
Амуром, постепенно выдвигается на
первый план, крылья Амура слева
«ушли» за рамку голограммы, справа
они видны полностью

Голограмма чернильницы (золоченая
бронза, русская работа XIX в.
Эрмитаж). Приведены снятые с
различных ракурсов две фотографии
одной и той же голограммы
Голограмма скифской золотой
поясной бляхи из Сибирской
коллекции Петра I («Борьба зверей»).
В натуре эта голограмма хорошо
передает игру бликов света на
металле, при повороте голограммы
блики света начинают перемещаться
по изображению точно так же. как по
реальному металлическому объекту

Такой взгляд на голограмму нашел отражение
в самом названии первых работ автора
на данную тему «Об отображении оптических
свойств объекта в волновом поле
рассеянного им излучения». Эти же представления
легли в основу одного из первых
экспериментов по проверке реальности существования
трехмерных голограмм. Идея
этого эксперимента заключалась в следующем:
из всех приведенных выше рассуждений
о характере связи объекта с голограммой
можно сделать, в частности, вывод, что
трехмерная голограмма такого объекта, как,
например, выпуклое зеркало, должна сама
являться до какой-то степени выпуклым
зеркалом. Этот факт и предполагалось проверить
на эксперименте. Схема этого эксперимента
была собственно такой же, как и
при получении голограмм обычных объектов,
только объектом в данном случае служило
выпуклое зеркало (рис. 10). Оказалось,
что полученные по такому методу голограммы
действительно обладали свойствами
своих оригиналов — они фокусировали
излучение так же, как и выпуклые
зеркала.
Исследования связи трехмерной голограммы
с объектом продолжаются и в настоящее
время. В частности, удалось показать,
что трехмерная голограмма стремится
скопировать структуру изображемого объекта.
Этот процесс становится очевиден
только в том случае, если объект и голограмму
изобразить в так называемом частотном
пространстве, т. е. в виде разложения
на гармоники плотности. Однако наш
глаз привык опознавать образы в обычном
пространстве, и поэтому голограмма (именно
она, а не восстановленное ею изображение)
кажется нам совершенно непохожей на
объект.
Тенденция голограммы копировать строение
объекта является одним из самых неожиданных
аспектов в развитии понятия
«изображение». До какой степени может
быть развита эта тенденция и удастся ли
когда-нибудь получить копию хотя бы самого
простейшего объекта, в настоящее время
предсказать невозможно.
Лазер — основа эксперимента
в голографии
Таким образом, уже до появления лазеров
теория голографии предсказывала возможность
регистрации неискаженных пространственных
изображений произвольных
объектов. Однако получить голограммы естественных
предметов в то время не уда¬
лось. Все эксперименты в этой области
ограничивались регистрацией миниатюрных
шкал оптических приборов, сильно уменьшенных
фотографий печатных текстов
и т. п.
Основная причина таких ограничений в
выборе объектов заключалась в следующем.
Мы уже отмечали, что трехмерная голограмма
представляет собой фотографию
стоячей волны, т. е. структуры, состоящей
из множества поверхностей пучностей, отстоящих
друг от друга на расстояние, равное
приблизительно половине длины волны
падающего излучения. Однако такая упорядоченная
картина может существовать только
в мозгу теоретика. В действительности
же излучение любого источника представляет
собой смесь из волн различной длины
и, когда такое излучение падает на объект,
каждая его монохроматическая составляющая
образует свою стоячую волну. Расстояние
между поверхностями пучностей этих
стоячих волн по-прежнему равно половине
длины волны образовавшего их излучения,
однако, поскольку длины волн падающего
излучения различны, будут различны также
и расстояния между поверхностями пучностей
каждой системы стоячих волн.
Нетрудно понять, что когда излучение
реального источника образует картину стоячих
волн и несколько систем стоячих волн
с различными периодами накладываются
друг на друга, то поверхности пучностей
одной стоячей волны где-то обязательно
совпадут с узловыми поверхностями другой
и суммарная картина стоячих волн
в этом месте размажется. Смазывание это
начинается на некотором расстоянии от
объекта, и это расстояние тем меньше, чем
менее когерентен источник, т. е. чем больше
различаются длины волн излучения, входящего
в его состав. В частности, у обычных
газоразрядных ламп степень когерентности
такова, что глубина картины стоячих волн
измеряется десятыми долями миллиметра.
Такой же порядок величины должны иметь
и голографируемые с их помощью объекты.
С появлением лазеров ситуация существенно
изменилась. На самом деле, ведь
даже у весьма ординарных лазеров длина
когерентности измеряется сантиметрами,
а если принять некоторые весьма простые
меры, она возрастает до метров и десятков
метров, что позволяет снять практически
все ограничения на размеры голографируемых
объектов.
Первыми, кто использовал новые возможности
и применил лазер для получения голограмм.
были американские исследователи
301

Е. Н. Лейт и Ю. Упатниекс (1964 г.). Запись
голограмм в этом случае осуществлялась
в общем по схеме Габора, однако в эту схему
были внесены существенные изменения,
которые позволили значительно улучшить
качество реконструированного изображения.
Главным из этих изменений было то, что
Лейт и Упатниекс вывели фотопластинку,
на которой записывается голограмма, из области
тени объекта, где она располагалась
по методу Габора (положение Ft на рис. 11),
в боковую зону (положение Г3). При этом
были достигнуты одновременно два эффекта:
во-первых, объект перестал затенять референтную
волну, в результате чего появилась
возможность регистрировать любые объекты,
а не только те, у которых тень практически
отсутствует, во-вторых, и это не менее
важно, излучения истинного и ложного
изображения перестали накладываться
друг на друга и их взаимные искажения поэтому
исчезли. Последнее нуждается в небольшом
пояснении. Собственно говоря, оба
изображения О' и О″ остались на своих
прежних местах. Однако лучи, образующие
эти изображения, как видно из рис. 11, пространственно
разделились: лучи истинного
изображения пошли по направлению 1 — 1,
а ложного по направлению 2— 2. Наблюдатель
йз при этом получил возможность видеть
эти изображения по отдельности.
Однако несмотря на все эти, в общем
весьма существенные, улучшения, отображающие
свойства голограмм Лейта и Упатниекса,
были все же более бедными, чем у
голограмм с записью в трехмерной среде:
ложное изображение в этом случае все равно
оставалось, а реконструкцию можно было
осуществлять только с помощью излучения
лазера. Это и понятно, такие голограммы,
как и голограммы Габора, являются
частным случаем, когда на фотопластинке
записывается одно из плоских сечений
трехмерной картины стоячих волн.
В целом взаимоотношение между различными
методами голографии можно определить
следующим образом. Наиболее полный
набор сведений об изображении объекта заключен
во всей окружающей его беспредельной
трехмерной картине стоячих волн.
Одним из замечательных свойств голографии
этой картины является то, что каждый
ее фрагмент также создает все изображение
объекта в целом. Деление первичной
картины на фрагменты приводит только
к тому, что восстановленное изображение,
оставаясь целостным, постепенно обедняется.
В частности, плоское сечение этой картины
наряду с истинным изображением вос-
302
станавливает ложное. Кроме того, становится
невозможным осуществлять реконструкцию
белым светом. Свойство голограммы
делиться без существенного ущерба для
изображения может быть продолжено и
дальше. Оказывается, что полное изображение
объекта воспроизводит и каждый
фрагмент плоского сечения, при этом только
изображение становится все менее резким.
Иными словами, голограмма обладает
необыкновенной «живучестью», ее можно
резать на куски, и каждый кусок все равно
восстановит целое изображение объекта.
О применениях голографии
В результате использования лазеров
и упомянутых усовершенствований Лейту
и Упатниексу удалось получить весьма эффектные
объемные изображения небольших
естественных объектов. Эти изображения
произвели на широкую общественность
очень сильное впечатление и явились как
бы катализатором, который вызвал бурное
развитие метода: после публикаций этих
изображений стало появляться около тысячи
новых научных статей по голографии
в год, и этот темп сохраняется до сих пор.
Разобраться детально в этом потоке информации
в настоящее время практически
невозможно, однако некоторые тенденции
его развития стали уже достаточно очевидными.
Во-первых, обращает на себя внимание
то, что количество работ, посвященных
тем приложениям, где используется свойство
голограммы создавать пространственные
изображения объектов, в общем невелико.
В подавляющем большинстве случаев
голография используется как метод, позволяющий
точно и объективно регистрировать
те или иные особенности предметов и волновых
полей. Один из примеров приложений
такого рода был уже рассмотрен нами в связи
с работой Габора. С тех пор список аналогичных
возможностей голографии непрерывно
расширяется: она применяется для
измерения деформаций различных тел, выявления
структуры газовых потоков в аэродинамике,
для устранения искажений в оптических
системах, изготовления дифракционных
решеток, получения оптических
изображений объектов в радиолокации, для
опознавания образов в счетной технике
и т. д.
На первый взгляд такое изобилие возможностей
метода может показаться простым
следствием того, что главное приложение
его еще не-найдено. Однако это не так.
Специфика голографии как раз в том и со-

стоит, что она представляет собой некое, достаточно
универсальное орудие исследования
внешнего мира, у которого нет и никогда
не будет главной области приложений,
как его нет, скажем, у линзы. В действительности,
всем известно, что линза применяется
в микроскопах, телескопах, проекторах,
фотоаппаратах и т. д. Однако никто
не может сказать, какое из этих приложений
главное. Приблизительно такая же ситуация
имеет место и в голографии.
И все же, несмотря на все это, каждый
человек, познакомившись с голографией,
в конце концов спрашивает: а когда же будут
голографическое кино и телевидение?
Интерес к картинкам не погаснет, по-видимому,
у человека никогда. А поскольку
наука создается для людей, использование
голографии для этих целей и следует считать
ее главным приложением.
И хотя задача создания изобразительной
техники такого рода чрезвычайно сложна,
следует полагать, что через 15— 20 лет объемные
«призраки» предметов внешнего мира,
покинув лаборатории, войдут в наши
дома.

Абид Садыиович
Садыков
(р. 1913) — химик, специалист
в области органической химии,
доктор химических наук,
профессор, президент Академии
наук Узбекской ССР,
член-корреспондент АН СССР,
заслуженный деятель науки
И техники Узб. ССР.
Родился в Ташкенте в семье
ремесленника. В 1937 окончил
химический факультет
Ташкентского университета.
В 1940 и 1945 защитил
соответственно кандидатскую
и докторскую диссертации.
В 1947 избран академиком
АН Узб. ССР, в 1966 —
членом-корреспондентом АН СССР.
Начало научной деятельности
А. С. Садыкова совпадает
с началом развития химической
науки в Средней Азии, в том
числе в Узбекистане. Он —
создатель оригинального
направления в химии природных
соединений. Важное значение
имеют его работы, относящиеся
к исследованию растительных
соединений хлопчатника, а также
работы по алкалоидам
дикорастущей флоры Средней
Азии.
Изучая химическую структуру
веществ в связи с их
физиологической функцией
в растительном организме,
А. С. Садыков способствовал
становлению новой области
науки — биоорганической
химии. В последнее время им
начаты исследования по изысканию
мер борьбы с вилтом —
заболеванием, наносящим
огромный ущерб хлопководству.
Научную и научно-организационную
деятельность А. С. Садыков
сочетает с педагогической
работой. С 1958 по 1966 был
ректором Ташкентского
университета. Там же в течение
многих лет возглавляет одну
из первых в Советском Союзе
кафедру химии природных
соединений.
С 1963 по 1967 А. С. Садыков был
председателем Верховного Совета
республики. В 1966 избран
депутатом Верховного Совета
СССР.

Абид
Садынович
Садыков
ХИМИЯ
И ХЛОПОК
В девятой пятилетке развития народного
хозяйства СССР среднегодовой объем производства
сельскохозяйственной продукции
по сравнению с предшествующим пятилетием
должен возрасти на 20— 22 процента.
Как никогда раньше возрастает значение
сельскохозяйственной науки. Учитывая это,
Академия наук, научные учреждения и высшие
учебные заведения Узбекской ССР
концентрируют свое внимание на решении
коренных проблем сельского хозяйства: повышении
плодородия почвы и урожайности
хлопчатника, комплексной механизации и
поднятии культуры земледелия и животноводства.
Директивами XXIV съезда КПСС намечено
довести производство хлопка в Узбекистане
к концу новой пятилетки до 4,9 млн. т,
а по стране в целом — до 7,0— 7,2 млн. т.
Задача эта трудная, но реальная. Самое активное
участие в ее решении примут научные
коллективы, в том числе химические
институты и лаборатории.
«Химия — хлопководству» — большая
тема. Но не менее важна тема «Химические
продукты, получаемые из хлопка». Хлопок
— это не только волокно. Из одной тонны
хлопка-сырца, кроме 4— 7 тыс. м ткани,
можно получить 7 кг хлопкового масла,
60 кг мыла, 200 кг жмыха (белковый корм)
и множество химических соединений, имеющих
большое народнохозяйственное значение.
О некоторых из них пойдет речь в нашей
статье.
Достижения химиков здесь очевидны. Но
этого мало. «Необходимо поставить дело
так, чтобы научно-исследовательская работа,
в первую очередь в области естествознания
и техники, стала наиболее производительной
сферой общественного труда», —
говорится в Директивах XXIV съезда партии.
Такая цель стоит перед учеными и в об¬
ласти химии хлопчатника. Мы должны поднять
теоретический уровень исследований
на более высокую ступень. Залог будущих
успехов химии хлопчатника — постоянное
объединение творческих усилий научных
учреждений хлопкосеющих республик, многих
смежных исследовательских институтов,
всей нашей страны и крепнущая из года
в год связь науки с производством.
Хлопчатник — одно из древнейших растений,
известных людям. О древности его
говорят археологические раскопки, исторические
и этнографические исследования.
Человечество еще много тысяч лет назад
пользовалось хлопковым волокном, собирая
его с дикорастущих растений. С развитием
земледелия, наряду с другими растениями,
начали культивировать и хлопчатник.
Основным районом возделывания хлопчатника
у нас в стране является Узбекская
ССР, дающая около 70% общесоюзного сбора
хлопка-сырца. Так, в 1970 г. только в Узбекистане
было собрано 4668 тыс. т хлопка-
сырца. В настоящее время в Узбекистане
высеваются такие высокоурожайные сорта,
как 108-Ф, которым занято около 80% посевных
площадей, С-4727, 138-Ф, 157-Ф,
159-Ф, 5904-И и некоторые другие промышленные
сорта хлопчатника. Сорт 108-Ф был
этапным в истории генетической родословной
отечественного хлопководства.
Хлопкосеющие республики и, в частности,
Узбекистан продолжают заниматься вопросами
повышения урожайности хлопка. Расширяется
весь комплекс генетических, биохимических,
физиологических, микробиологических
и химических исследований в этом
направлении.
Заслуживает упоминания открытый в последние
годы биологами, использующими ге-
305

лиотехнику, эффект увеличения урожая
хлопка при облучении семян хлопчатника
импульсами концентрированной (собранной
в фокус) солнечной радиации. Такое воздействие
в короткие сроки вызывает, по-видимому,
расшатывание и изменение наследственности
растений. Ведутся работы по
воздействию на семена различными высокоэффективными
биологическими стимуляторами,
например раствором янтарной кислоты.
Проведенные исследования показали,
что янтарная кислота в малых концентрациях
повышает активность ферментов, интенсивность
дыхания и фотосинтетических
процессов. Растения, обработанные янтарной
кислотой, становятся более устойчивыми
к неблагоприятным условиям среды,
лучше развиваются, всходы появляются на
1— 2 дня раньше, созревание ускоряется
на 5— 6 дней, а урожайность возрастает на
2— 3 ц с гектара по сравнению с контрольными
растениями.
Подобные опыты важны и интересны, поскольку
открывают совершенно новые возможности
повышения урожайности растений.
Но, конечно, первейшая задача науки
в области хлопководства — борьба с наиболее
опасным заболеванием хлопчатника, известным
во всех хлопкосеющих районах
мира, — а именно с вилтом (увяданием).
Вилт (как вертициллиозный, так и фузариозный)
способен поражать огромные площади
посевов. Трудно преувеличить вред, наносимый
хозяйствам этим заболеванием.
При вилте интенсивное развитие паразита
в клетках растений нарушает нормальный
рост и развитие хлопчатника; опадают завязи
и коробочки, снижается урожай. Волокно
больных растений имеет пониженную
прочность и низкую промышленную сортность.
Примечательны биохимическая и особенно
патогенная лабильность возбудителей
вилта. При введении в производство новых
вилтоустойчивых сортов хлопчатника в первые
годы культивирования вилт почти не
наблюдается, но через несколько лет сорт
начинает терять свою устойчивость и поражается
так же, как и малоустойчивые сорта.
Подобная приспособляемость к новым
условиям существования и появление каких-то
иных взаимоотношений с растением-
хозяином связаны с изменением обмена веществ
паразита и в первую очередь его
ферментных систем. Нет сомнения, что
борьба с вилтом хлопчатника, как и любой
другой болезнью, будет успешной только
при максимальном знании особенностей
306
возбудителя и его токсических веществ, определяющих
патогенность.
В развитии многих инфекционных болезней
весьма важное значение придается пектолитическим
(способствующим преобразованию
пектиновых веществ) ферментам растения-хозяина
и паразита. Это побудило нас
начать в лаборатории химии природных
соединений Ташкентского университета более
детальное изучение пектолитических
ферментов возбудителей вилта. В результате
впервые удалось обнаружить в составе
этих ферментов возбудителя заболевания —
пектинтрансэлиминазу, способную осуществлять
распад нативного пектина.
Одновременно было начато изучение химической
природы и биологического действия
тех веществ, которые возникают в
растении в ответ на поражение возбудителем
вилта. Это необходимо для того, чтобы
обнаружить среди них компоненты, способные
подавлять паразита, в частности его
пектолитические ферменты.
Исследование химических соединений,
выделяемых из хлопчатника, приносит много
открытий, важных как для науки, так и
для практики. Становится ясно, что сам
хлопчатник, различные органы растения могут
продуцировать и содержать целый ряд
соединений, которые пригодны для борьбы
с вредителями и болезнями хлопчатника,
стимуляции роста растения и опадения его
листьев — дефолиации, облегчающей уборку
хлопчатника. Так, например, недавно из
створок коробочек был выделен и изучен
гормон абсциссин, способствующий ускорению
процесса естественного опадения листьев.
Достаточно одной десятимиллионной
доли грамма абсциссина, чтобы стимулировать
эффективную дефолиацию. В целях
применения абсциссина в качестве природного
дефолианта, как за рубежом, так и у
нас разрабатываются методы его синтеза.
■
Многолетние работы ученых по комплексному
изучению химии хлопчатника полнее
раскрывают перед нами особенности этого
растения как фабрики ценнейших химических
соединений.
Конечно, самое ценное, что дает нам
хлопчатник — это хлопковое волокно, состоящее
почти целиком из целлюлозы. Многие
древесные материалы также состоят из
целлюлозы, но содержание ее в хлопке значительно
выше (95— 99%), чем в других
растительных материалах. Благодаря этому
за хлопковым волокном сохраняется ведущее
положение в такой отрасли народного

Здание химического факультета
Ташкентского государственного
университета

хозяйства, как текстильная промышленность.
Надо отметить, что отечественное
хлопководство дает хлопок высокого качества.
Его покупают у нас около сорока стран
мира.
Целлюлоза, определяющая основные
свойства хлопкового волокна, в настоящее
время наиболее изученное природное высокомолекулярное
соединение. Большое число
работ посвящено биосинтезу, химии и физико-химии
хлопковой целлюлозы. Так, установлено,
что целлюлоза образуется в первые
же дни после цветения и ее синтез происходит
из моносахаридов путем поликонденсации
с образованием макромолекул.
Выяснилось также, что чем быстрее происходит
накопление целлюлозы, тем более
скороспелым является сорт.
Широкое использование хлопкового волокна
в текстильной промышленности обусловлено
не только дешевизной и его изобилием,
но и тем, что оно обладает хорошими
механическими, техническими и другими
свойствами. В то же время известно, что
этому ценному текстильному сырью наряду
с положительными качествами присущ ряд
недостатков: сминаемость и большая усадочность
тканей, низкая термо- и хемостойкость
и неустойчивость по отношению к микроорганизмам.
Эти и другие недостатки не всегда позволяют
использовать хлопковое волокно и снижают
ценность изделий. Вот почему химики
РОССИЯ. Бумажные воротнички
могут быть иногда весьма опасны
для здоровья потребителей.
Бумага, из которой фабрикуются
такие воротнички, окрашивается
обыкновенно баритовыми или
цинковыми белилами, но наряду
с этой безвредной или почти
безвредной окраской употребляют
нынче и свинцовые белила.
Понятно, что, носящий подобную
бумагу на шее, обыкновенно
влажной, постепенно отравляется
свинцом... Поэтому при покупке
бумажных воротничков следует
быть осторожным, тем более что
убедиться в присутствии вредной
краски весьма легко. Стоит смочить
воротничок раствором сернистого
водорода и тогда в случае
окраски свинцовыми белилами
смоченное место тотчас темнеет.
«Технический сборник», т. 16,
1873 г.
АМЕРИКА. Производятся на одной
из железных дорог в Коннектикуте
опыты над так называемыми
вагонными колесами из
писчей бумаги. Хотя подобные
колеса и дороги, но зато они
легки и прочны и всеобщее их
употребление задерживается
только дороговизною. Они делаются
из листьев обыкновенной
бумаги из соломы, бумага прессуется
в плотную массу... Затем
эта масса обтачивается на то¬
карном станке, а в ее центральное
отверстие вдавливается
стальное кольцо... Далее эти колеса
вдавливаются под давлением
в стальные бандажи. Подобные
колеса гораздо дольше могут
прослужить, чем какие бы
ни было другие колеса, они
весьма мало вредят рельсам и
катятся с весьма незначительным
шумом.
«Maschinenbauer», № 1. 1873 г.
занимаются проблемой «облагораживания»
целлюлозы. С помощью определенной химической
обработки уже удалось создать целлюлозные
волокна и ткани, которые по своим
технологическим качествам близко стоят
к волокнам натурального шелка, льна
и шерсти.
После отделения хлопкового волокна на
хлопкоочистительных заводах остаются семена,
которые передаются маслобойным заводам,
где из них прессованием или экстракцией
получают масло. Хлопковое масло —
второй важнейший продукт хлопководства,
используемый как для пищевых, так и технических
целей. Оно содержит некоторое
количество белковых веществ, красителей
и смол, которые исключают использование
его в таком виде в пищу. Для очистки масло
рафинируют, т. е. обрабатывают водным
раствором щелочи. При этом часть масла
подвергается омылению, в нем образуется
так называемый «соапсток», уносящий с собой
вредные примеси. Соапсток содержит
50% нейтрального жира и 50% омыленных
жирных кислот. Его используют для получения
мыла и для обогащения шрота — корма
для скота. (Шрот — мука из жмыха и других
продуктов переработки хлопчатника.)
Сейчас, правда, на некоторых масложиркомбинатах
из соапстока вырабатывают хлопковое
масло из чистых жирных кислот, которое
в свою очередь берут для приготовления
высококачественного мыла и поверхностно-активных
и вспомогательных веществ
для текстильной промышленности.
Очищенное хлопковое масло само по себе
хороший пищевой продукт: по набору
жирных кислот оно полезнее и лучше усваивается,
чем бараний жир. Кроме того, при
его гидрировании получают твердый жир,
который успешно используется в пищевой
промышленности для выработки растительного
жира и маргарина.
Расщепление хлопкового масла при помощи
кислот, щелочей или ферментов позволяет
получать глицерин, стеариновую,
олеиновую и другие жирные кислоты. Олеиновая
кислота очень важный компонент для
текстильной промышленности. В последнее
время она широко используется и для производства
олиф наряду с кунжутным и тунговым
маслами, из которых обычно получают
высококачественные олифы.
По содержанию жирных кислот хлопковое
масло близко к подсолнечному и кукурузному,
в частности, в нем много глицеридов
линолевой кислоты. Сама линолевая
кислота является незаменимой жирной кислотой,
которая не синтезируется в организ-
308

Формула госсипола — желтого
пигмента, найденного только
в хлопчатнике и близких к нему
растениях
Ме и не может быть заменена другими веществами.
Иначе говоря, она входит в группу
витамина F, участвуя в усвоении жиров
и в жировом обмене. Следует также особо
отметить наличие в хлопковом масле витамина
Е, способствующего зачатию при бесплодии,
а также укреплению и нормальному
развитию внутриутробного плода. По сравнению
с хлопковым маслом, этого витамина
очень мало в сливочном и совсем нет в
бараньем и говяжьем жирах.
Хлопковое масло обладает и другими лечебными
свойствами. Специфическое действие
его незаменимых жирных кислот выражается
в предупреждении и излечении
дерматитов у человека и животных. Кроме
того, в хлопковом масле имеется ^-ситостерол
— вещество, понижающее кровяное давление,
тормозящее развитие хрупкости кровеносных
сосудов и регулирующее работу
нервной системы.
Помимо целлюлозы, масла, тех или иных
витаминов в хлопчатнике содержится много
других ценных продуктов: органические
кислоты, углеводы, полифенолы (госсипол,
дубильные и так называемые флавоновые
вещества), стерины, ростовые вещества, производные
фосфора (фосфатиды), белковые
вещества, аминокислоты и др.
■
Очень интересным классом соединений
растительного происхождения являются фенольные
соединения. Этой группой веществ
занимаются исследователи различных стран
мира. Многие фенольные вещества обладают
ценными физиологическими свойствами,
в силу чего их можно использовать как лекарственные
средства, нетоксические красящие
и антиокислительные вещества для пищевых
продуктов.
Многие полифенолы находят также применение
при лечении сердечно-сосудистых
заболеваний в качестве противоязвенных,
спазматических, желчегонных, экстрагенных,
противоопухолевых препаратов, повышающих
чувствительность к радиоактивным
излучениям. В то же время, являясь растительными
метаболитами, они участвуют
в процессах дыхания и роста, иммунитета и
холодостойкости растений. Необходимо заметить
также, что фенольные соединения
оказывают влияние на нуклеиновый
обмен.
Хлопчатник богат фенольными соединениями.
Пожалуй, самое интересное из них
в настоящее время — госсипол, желтый
пигмент, получивший свое название от латинского
— Gossipium (род хлопчатника).
Это вещество найдено только в хлопчатнике
и в некоторых близких к нему растениях.
Отношение ученых и практиков к госсипол
у имеет свою историю. Эта история напоминает
известную сказку о гадком утенке.
Выделенный из сырого хлопкового масла
в 1899 году, госсипол вскоре приобрел славу
ядовитого пигмента. Выяснилось, что госсипол,
легко растворимый в хлопковом масле
и всегда в нем присутствующий, снижает
качество и осложняет процесс получения
очищенного масла. Госсипол оказался также
причиной отравления сельскохозяйственных
животных при кормлении их отходами
маслобойных заводов — шротом и жмыхом.
Особенно страдал крупный рогатый скот, за,-
тем мелкий и меньше всего — свиньи. Между
тем шрот и жмых — продукты, богатые
белковыми веществами, являются прекрасным
кормом после их очистки от вредного
соединения.
Естественно, что внимание ученых, особенно
химиков, долгое время было направлено
только на изыскание способов обезвеживания
желтого пигмента.
Госсипол содержится во всех органах
хлопкового растения, особенно богаты им
семена (0,2— 2,03%) и кора корней (1,29 —
3,0%). Содержание госсипола в семенах, из
которых извлекается масло, колеблется в
широких пределах в зависимости от климатических
условий, вегетационных особенностей,
от минерального питания, влажности
почвы, степени зрелости семян и их сортовых
различий. Он локализован в особых
309

морфологических структурах — госсиполовых
железках, в которых кроме госсипола
находятся различные его спутники.
Ныне существующая технологическая
схема переработки хлопковых семян предусматривает
для инактивации токсического
действия госсипола интенсивную влаго-тепловую
обработку семян перед извлечением
масла. Такая обработка ведет к превращению
пигмента в другие продукты и тем самым
к его обезвреживанию. При этом однако
значительно ухудшается качество шрота.
В настоящее время делаются попытки создать
новые технологические схемы переработки
хлопковых семян, которые позволили
бы получить масло и шрот высокого качества.
Попутно с поисками способов обезвреживания
пигмента, конечно, шло и продолжается
изучение его химических свойств, его
роли в жизни растения. Основываясь на некоторой
зависимости между содержанием
госсипола и масла в семенах, ряд исследователей
высказывает предположение об
участии госсипола в маслообразовании. Но
это предположение опровергается тем фактом,
что госсипол накапливается не только
в семенах, но и в других органах, почти не
содержащих жира. Кроме того, процесс образования
масла характерен для растений
многих семейств, а госсипол, как уже сказано,
обнаружен только в хлопчатнике и некоторых
близких к нему растениях — представителях
семейства мальвовых.
Госсипол и его спутники — очень нестойкие
вещества, способные к различным превращениям;
особенно легко они окисляются.
Изучение продуктов окисления госсипола
и его спутников может существенно помочь
выяснению их роли в живом растении. Так,
сравнительное изучение антиокислительных
свойств госсипола, его спутников и госсиполовых
железок, выделенных из хранившихся
семян хлопчатника, дает основание предположить,
что они служат ингибиторами*
процессов окисления запасных веществ семян.
Итак, можно предположить, что они
участвуют в окислительно-восстановительных
реакциях.
Дальнейшее изучение свойств госсипола
привело к удивительным открытиям. В судьбе
госсипола произошел резкий поворот.
Около пятидесяти лет от него стремились
избавиться, а в настоящее время желтый
пигмент выдвинулся в ряд ценных продуктов,
необходимых различным областям на-
* Ингибиторы — отрицательные катализаторы,
которые замедляют или прерывают определенные
химические реакции.
310
родного хозяйства — от медицины до литейного
производства.
Но прежде всего о медицине. Наши исследования
госсипола, проведенные совместно
с академиком Н. М. Эмануэлем (Москва)
позволили выдвинуть такой постулат.
Хлопок не подвержен раковому заболеванию.
Возникновение рака у других растений,
у животных и человека сопровождается
образованием в ткани свободных радикалов.
Связывая их, можно подавить усиленное течение
окислительно-восстановительных процессов
и тем самым приостановить развитие
злокачественного заболевания. Повторим,
что госсипол — ингибитор окислительно-
восстановительных процессов. Нельзя ли
применить его в борьбе с злокачественными
заболеваниями? Может быть, именно благодаря
наличию госсипола хлопчатник защищен
от рака, наблюдаемого у иных растений?
В настоящее время в ряде медицинских
учреждений Москвы проводятся обнадеживающие
исследования по лечению рака
мочевого пузыря препаратами из госсипола.
Начаты также эксперименты по использованию
производных госсипола для ослабления
тканевой несовместимости при пересадке
органов. Новый препарат оказался по ряду
признаков лучше и эффективней соответствующего
американского препарата, используемого
при трансплантации почек.
Выявлено еще одно важное лечебное
свойство госсипола — возможность его применения
при лечении ожогов и кожных заболеваний
типа лишаев.
Госсипол и его производные как ингибиторы
окисления различных органических
веществ могут найти и находят себе применение
также и в далеких от медицины областях.
В частности, они пригодны для защиты
от окисления нефтяных продуктов и резиновых
изделий.
Щелочные растворы госсипола и некоторых
его производных, подобно пирогаллолу,
хорошо поглощают кислород, что делает
возможным использование их в качестве
поглотителей кислорода из воздуха, а также
при очистке инертных газов. Многочисленными
работами показана возможность
применения госсипола и его производных
в аналитической химии для колориметрического
определения ряда металлов.
Цинковые соли госсиполовой смолы, получаемой
при дистилляции хлопковых соапстоков,
могут быть использованы для защиты
древесины от разрушителей. Госсиполовая
смола может применяться в качестве
защитных покрытий. Пленки госсиполовой
смолы, нанесенные на металлические изде-

лия, очень эластичны, отличаются хорошим
прилипанием и сопротивляемостью ударам,
устойчивостью к действию водных растворов
электролитов.
Термостойкие покрытия, изготовленные
на основе госсипола, отвечают главным
требованиям, предъявляемым к термостойким
эмалям. Растворы госсиполовой смолы
в так называемом уайт-спирте могут применяться
в качестве связующего при изготовлении
стержней в литейном производстве.
Госсипол и его производные обладают,
кроме того, антиполимеризационной активностью.
С помощью этих соединений можно,
например, регулировать степень загустевания
высыхающих масел. В молекуле госсипола
имеются реакциогеноспособные альдегидные
и фенольные (гидроксильные) группы,
и его можно использовать для разнообразных
синтезов, в частности, для получения
стабилизаторов и антисептиков.
Ясно, что уже теперь назрела необходимость
промышленного производства желтого
пигмента. Этим вопросом занимается целый
ряд учреждений. Нами разработан способ
получения чистого фармакопейного госсипола.
В 1954 году начато изучение локализации
пигмента в различных органах хлопчатника,
что также необходимо для разработки
технологии его получения при наименьшей
себестоимости.
Кора корней наиболее богата госсиполом
в конце периода вегетации. В семенах интенсивное
накопление этого вещества происходит
между тридцатым и пятидесятым
днем развития коробочек. В зрелых семенах
в процессе дозревания и дальнейшего
хранения количество госсипола уменьшается,
появляются его спутники — госсипурпурин
и госсифиолин.
Когда будет закончена проводимая нами
совместно с различными институтами и организациями
работа по созданию новых технологических
схем переработки хлопковых
семян, мы получим возможность в максимальном
количестве выделять в виде товарного
продукта все составные части семени,
в первую очередь госсипол. По нашим данным,
из отходов масложировых комбинатов
только в Узбекской ССР можно получать
до 13 тыс. т госсипола ежегодно!
Из отходов хлопководства можно вырабатывать
и множество других продуктов.
Целый ряд соединений хлопчатника подробно
изучался коллективом лаборатории
физиологически активных соединений На¬
учно-исследовательского института химии
и технологии хлопковой целлюлозы (Ташкент).
Объектом комплексного исследования
были листья хлопчатника всех возрастов,
чеканочный материал, створки коробочек,
цветы, семена, стебли и корни растения.
Важно подчеркнуть, что возобновляемый
ежегодно запас всех перечисленных частей
хлопчатника исчисляется миллионами тонн.
Достаточно сказать, что только по Узбекистану
можно ежегодно собирать более
3 млн. т листьев и около 4 млн. т стеблей
хлопчатника. Вполне понятно, что использование
такой огромной массы отходов хлопководства
для получения высокоценных физиологически
активных веществ должно
дать большой экономический эффект.
Нам, а также другим исследователям
удалось обнаружить в различных вегетативных
органах хлопчатника 17 органических
кислот. Особый интерес представило обнаружение
лимонной и яблочной кислоты.
Природная яблочная кислота отличается
от промышленной, синтезированной из бензола,
некоторыми особыми свойствами. Она
находит применение в синтезах многочисленных
препаратов и важна как исходный
материал для производства солей и эфиров.
Однако природные источники яблочной кислоты
(ягоды незрелой рябины, облепиха)
ограничены и практически недоступны для
многотоннажного производства.
Лимонная кислота также одна из ценнейших
органических кислот. Она широко применяется
в кондитерской промышленности,
для изготовления сиропа и фруктовых вод,
а также в текстильной промышленности, в
фототехнике, в производстве химико-фарма-
ГЕРМАНИЯ. В физическом обществе
во Франкфурте-на-Майне
был представлен профессором
Беттчером новый чернильный
фабрикат в совершенно необыкновенной
форме, который может
оказать несомненные услуги во
многих случаях, например, во
время путешествия. Этот фабрикат
состоит из маленьких склеенных
между собой кусков белой
протекательной бумаги, которая,
вероятно, пропитывается анилиновой
чернью. Оторвавши кусок
этой бумаги около 1 квадратного
дюйма и смочивши его несколькими
каплями воды, мы
получим жидкость настоящего
черного цвета, которою весьма
удобно будет писать.
Uhl Masch- Const- № 2.
1873 г
ФРАНЦИЯ. По известиям из Парижа
Жиффар достиг замечательных
успехов в производстве
водорода из воды с помощью
разложения ее железом при высоких
температурах. Из достоверных
источников сообщают,
что завод Жиффара в состоянии
производить ежечасно до 500 куб.
метров водорода по 3— 4 пфеннига
за один куб. метр. При таких
условиях водород, сжигаемый в
присутствии огнепостоянных тел,
каковы магнезия, известь, платина,
окись циркония и т. п.
представляется довольно опасным
конкурентом светильного
газа, по крайней мере в будущем,
когда цена углю повысится.
Применение водорода для уличного
и домашнего освещения затрудняется,
однако, тем, что этот
газ не пахуч.
«Illustrirte Gewerbezeitung»-
1873 г.
311

цевтических препаратов, химических реактивов
и в других отраслях народного хозяйства.
Ежегодная потребность нашей страны
в этой кислоте превышает 15 тыс. т.
Каковы же запасы лимонной и яблочной
кислот в хлопчатнике? Рядом исследований
было установлено, что к концу вегетации
растения в его листьях содержится от 5 до
8% лимонной и 3— 4% яблочной кислот.
Для сравнения скажем, что, хотя лимонная
кислота найдена примерно в 350 растениях
различных видов, содержание ее в них за
редкими исключениями колеблется около
1% и еще меньше приходится на долю яблочной
кислоты (исключая уже упомянутые
рябину и облепиху).
Такой большой, как из листьев хлопчатника,
выход лимонной и яблочной кислот
раньше получали только из дикого граната,
а в Италии — из недозрелых лимонов.
Столь же велико их содержание еще в
махорке. Вот почему, в 1932— 1933 гг. академиком
А. А. Шмуком был предложен способ
выделения лимонной и яблочной кислот
из махорочного табака. Производство кислот
было налажено им на никотиновых
заводах страны. В 1954 году после обнаружения
в нашей лаборатории высокопроцентного
содержания этих кислот в
листьях хлопчатника, хлопкоочистительные
заводы Узбекистана стали отправлять отходы
производства (потерть хлопкового листа)
в город Бабушкин. Способ добывания пищевых
кислот из этих отходов был разработан
нами совместно с институтом биохимии
им. Баха АН СССР (Москва) и Государственным
никотиновым заводом в городе
Бабушкине. Завод перешел на использование
нового вида сырья вместо табака. Так
листья хлопчатника — бросовый материал
— заменили дорогостоящее сырье, которого,
к тому же, постоянно не хватало. В настоящее
время проектируется цех по производству
лимонной и яблочной кислот на Янгиюльском
биохимическом заводе.
В связи с организацией промышленного
производства искусственной шерсти в нашей
стране, в частности в Узбекистане, возникла
острая необходимость в получении итаконовой
кислоты.
Итаконовая кислота — дорогостоящее соединение.
Помимо того, что эта кислота широко
применяется в производстве высококачественных
синтетических смол, поверхностно-активных
веществ, моющих средств
и в синтезе ряда сложных органических соединений,
она является обязательной составной
частью искусственной шерсти — полиакрилового
волокна «нитрон».
312
Экспериментально итаконовую кислоту
можно получить из лимонной. В литературе
известна реакция превращения лимонной
кислоты в итаконовую путем дегидратации
и декарбоксилирования. Мы повторили данную
реакцию и получили итаконовую кислоту.
Однако этот способ оказался неэкономичным.
Нам представился возможным другой
путь — микробиологический способ получения
кислоты из сахара и продуктов
гидролиза хлопкового листа. Однако, отсутствие
необходимой культуры гриба —
Aspergillus terreus — тормозило организацию
производства. Требовалось начать поиски
штамма в различных почвах.
Мы исследовали более 5000 образцов
почв Узбекистана и выделили новый активный
штамм гриба.
В настоящее время в Советском Союзе
налажено микробиологическое производство
итаконовой кислоты в общем количестве
около 650 т в год. Прибыль от производства
1 т этой кислоты равна приблизительно
22 млн. руб. К 1975 году выпуск ее увеличится
почти вдвое.
В заключение хотелось бы рассказать о
том, что может дать и дает химия хлопчатника
для животноводства.
Мы уже упоминали о жмыхе и шроте, богатых
белковыми веществами. Не будем
здесь повторяться, а расскажем о менее известных
вещах. Отход производства лимонной
и яблочной кислоты из потерти хлопкового
листа (тоже шрот) после дополнительного
кислотного гидролиза можно использовать
для производства кормовых дрожжей.
Листья хлопчатника содержат в себе 15 аминокислот,
в том числе 7 незаменимых, при
этом аминокислотный состав белка листьев
хлопчатника не уступает таковому в листьях
бобовых растений. Эти листья могут быть
использованы в качестве добавки в рацион
животным и птицам и не только из-за аминокислот,
но и из-за большого содержания в
них. каротина.
Каротин, являясь провитамином, преобразуется
в стенках кишечника в витамин А —
в фактор роста, стимулятор, повышающий
привесы животных при откорме и усиливающий,
кроме того, их устойчивость к инфекциям.
Основным источником каротина для
животных служат растительные корма, в
особенности зеленые. В весенний и летний
периоды животные в наших условиях, поедая
зеленый корм, обычно полностью удовлетворяют
свои потребности в каротине; в
осенний и зимний сезоны животные зачастую
испытывают недостаток в нем. Следовательно,
в это время необходимо искусст-

венно вводить в рацион животным корма,
богатые каротином, В условиях Узбекистана
наиболее распространенным кормом для
животных является люцерновое сено хорошего
качества или сенная витаминная мука.
Однако существующая сырьевая база люцерновой
муки не удовлетворяет полностью
потребности животноводства и птицеводства
республики. Изыскание новых источников
сырья, богатого каротином, — одна из задач,
стоящих перед исследователями. В связи
с этим нами изучался каротиноидный состав
хлопчатника, динамика накопления каротина
в различные периоды вегетации.
Данные по распределению каротина в различных
частях хлопчатника промышленного
сорта 108-Ф показывают, что наибольшее
количество каротина содержится в листьях.
Содержание каротина в листьях не остается
постоянным в течение всей вегетации. Максимальное
его количество приходится на
период массового цветения и плодоношения,
а к концу вегетации опять снижается.
Эти исследования позволили нам добиться
определенных практических результатов.
Проведенные биологические производственные
испытания на овцах и цыплятах показали
значительно большую эффективность
использования листьев хлопчатника как источника
каротина по сравнению с обычно
идущей в корм люцерновой мукой.
Есть ценные отходы маслобойной промышленности,
в использовании которых
равно заинтересованы как животноводство,
так и промышленность. Это шелуха, содержащая
волокна, лигнин, пентозаны и другие
вещества.
В условиях Средней Азии шелуха — дефицитный
грубый корм для скота. В то же
время у нас в Узбекистане работает несколько
гидролизных заводов по комплексной переработке
хлопковой шелухи. Из шелухи
вырабатывают спирт, фурфурол, дрожжи,
сухой лед (углекислота), заменители глицерина,
а отход заводов — лигнин — используется
для производства активированного
угля и нитролигнина.
Наиболее освоенный в гидролизной промышленности
продукт — фурфурол. При
его каталитическом гидрировании получают
фурфуроловый спирт, фуриловые смолы,
тетрагидрофуриловый спирт — хороший
растворитель и полупродукт в производстве
пластификаторов. Разработан способ синтеза
метилфурана (сильвана), продукт полимеризации
которого — полисильван — может
быть использован в производстве пластмасс
и лаков. Налажено производство фурфурольно-ацетоновых
смол, обладающих высокой
теплостойкостью, фурфурольно-лигнинных
смол, которые могут быть применены
в качестве связующего при изготовлении
древесно-стружечных плит, волокнистых и
оболочковых форм в литейном производстве.
Фурфурол применяется также в качестве
избирательного растворителя в нефтяной
промышленности; из него получают малеиновый
ангидрит, широко используемый
в лакокрасочной промышленности. И, наконец,
на основе фурфурола налажено производство
многочисленных лекарственных
препаратов (фурациллин и др.).
В связи с подъемом животноводства встал
вопрос о замене хлопковой шелухи новым
видом сырья для гидролиза — стеблями
хлопчатника (гуза-паей). Минимальные ежегодно
возобновляемые ресурсы гуза-паи в
Узбекистане, как уже говорилось, составляют
4 млн. т. Содержание целлюлозы в ней
около 40 % ■ Однако в настоящее время гузапая
используется неэффективно и в малом
объеме: ее применяют в виде топлива, в небольших
количествах запахивают (как удобрение),
делают подстилки для скота.
У химии и здесь есть возможность помочь
животноводам. Результаты широкого
комплексного изучения этого вида сырья
позволяют считать его пригодным для переработки
на гидролизных заводах с получением
фурфурола, гидролизного спирта, белково-кормовых
дрожжей; на целлюлозно-бумажных
комбинатах — для получения целлюлозы,
бумаги и картона; на мебельных
фабриках — в производстве древесно-стружечных
и древесно-волокнистых плит. Все
это позволит со временем больше выделить
кормов для скота.
Общеизвестно, какое значение придают
партия и правительство развитию хлопководства
в нашей стране. Работы ученых-химиков
хлопкосеющих республик и РСФСР
еще больше повышают ценность хлопчатника
для народного хозяйства.
Наш народ называет хлопок «белым золотом».
Из хлопчатника и отходов его переработки
уже в настоящее время можно получить
более 1200 различных продуктов.
По-видимому, это еще не предел возможностей
хлопчатника — природной кладовой запасов
биологически активных веществ. Ценность
технической культуры, которую в прошлом
выращивали ради одного волокна, из
года в год растет за счет новых открытий
в химии хлопчатника.

Норберт Нрайдл
(Kreicll) (р. 1904) — американский
физик и химик.
Родился в Австрии. Окончил
Венский университет
по специальности химия в 1925 и
по специальности физика в 1927.
Одновременно учился в Бернском
университете. В 1927 ему
присвоено звание доктора
философии. Работая в Берлинском
институте Вельгельма Кайзера
(1927 — 1928), Н. Дж. Крайдл
занимался исследованием
силикатов. С 1928 по 1938
работал в Чехословакии
в институте по исследованию
стекла. С 1938 профессор
технологии стекла
в Пенсильванском
государственном колледже (США).
С 1943 по 1949 возглавлял
отделение неорганической химии
и исследования стекла
в химической лаборатории фирмы
Bausch Е Lomb Optical Со. В 1949
назначен директором химической
лаборатории этой же фирмы,
а в 1964 профессором керамики
в университете Rutgers (штат
Нью-Джерси).
В 1966— 1969 — вице-президент
Международной комиссии
по стеклу и 1969— 1972 ее
президент. В 1966 и 1969
удостоен наград Американского
керамического общества.

Норберт
Крайдл
ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРИРОДЫ
СТЕКЛА
Область современных исследований, связанных
с проблемой стеклообразного состояния,
настолько обширна, что нам неизбежно
приходится ограничиться только некоторыми
отдельными вопросами, относящимися
к этой области. Для обсуждения здесь
отобраны лишь новейшие результаты исследований,
посвященных природе и структуре
стекол, причем несколько большее внимание
будет уделено проблемам, имеющим отношение
к сфере интересов автора.
Природа стоила
В настоящее время стекло обычно определяют
как такое некристаллическое твердое
тело, для которого характерен процесс
стеклования. К некристаллическим твердым
телам относится более широкий класс твердых
тел, в которых методами дифракции
рентгеновских лучей установлено отсутствие
дальнего порядка (т. е. строгого упорядочения
в расположении структурных узлов).
Поэтому некристаллические твердые
тела могут включать в себя материалы, получаемые
путем осаждения из паров, ультратонкого
измельчения, высушивания гелей
и т. д., т. е. материалы, которые могут
содержать упорядоченные области очень
малых размеров; к ним можно отнести резко
охлажденные пленки, которые при нагревании
не проходят через интервал стеклования
и не превращаются в переохлажденные
жидкости, а вместо этого кристаллизуются.
Такие некристаллические твердые тела
правильнее не относить к классу стекол.
Для достижения равновесного состояния
расплав, охлажденный до температуры
кристаллизации (или ликвидуса), должен
начать кристаллизоваться. Но опыт и более
глубокий анализ показывают, что процесс
кристаллизации может встретить затрудне¬
ния и жидкость может быть переохлаждена
без кристаллизации — при условии, что некоторые
параметры не достигнут критических
значений. Такими параметрами являются
скорость зарождения кристаллических
зародышей (скорость нуклеации) и скорость
их роста. Если значения этих параметров
малы и (или) скорость охлаждения жидкости
очень велика, жидкость неизбежно превратится
в некристаллическое твердое тело.
По температурным свойствам такое тело
уже сильно отличается от жидкости и приближается
тем самым к кристаллическому
твердому телу, хотя ни свойства, ни их температурные
коэффициенты у этих двух видов
твердых тел не будут идентичными даже
в случае тел одинакового состава. Достигнутое
таким образом состояние называется
стеклообразным состоянием, характерный
переход от переохлажденной жидкости к
стеклообразному состоянию — стеклованием,
а температура такого перехода — температурой
стеклования, которая, как правило,
существенно ниже температуры ликвидуса.
Существенно, что релаксационные явления
(т. е. переход к равновесному состоянию)
приводят к зависимости свойств стеклообразных
веществ от времени их выдержки
в температурном интервале стеклования,
определяющей значительное изменение ряда
свойств (коэффициента теплового расширения,
теплоемкости, сжимаемости) и характеризующей
стеклование. Осуществимость
перехода через область стеклования как
в прямом, так и в обратном направлении
является основной характеристикой стекла.
Критерии стеклообразования
Процессы нуклеации и роста кристаллов
определяются двумя факторами. Первый,
стимулирующий эти процессы, обусловли-
315

вается стремлением системы к меньшему
значению свободной энергии, свойственному
кристаллическому состоянию. Второй определяется
затруднениями, которые препятствуют
структурным перестройкам для достижения
этого состояния, и связан с диффузией
структурных единиц. Диффузионные
характеристики, в свою очередь, определенным
образом связаны с вязкостью расплава.
Поэтому жидкости, обладающие высокой
вязкостью вблизи температуры ликвидуса
или температуры плавления, легче превращаются
при охлаждении в стекло, чем в
кристалл. Стеклование имеет место при вязкости
около 1013 пуаз*, в то время как твердое
тело обычно определяется как материал,
вязкость которого превышает 1014'5 пуаз.
Еще не так давно исследователи, обсуждая
критерии стеклообразования, учитывали
в первую очередь факт высокого содержания
окиси кремния в промышленных
стеклах и подчеркивали роль трехмерной
сетки, подобной той, которую образуют тетраэдры
SiO4. Сейчас мы стали яснее представлять
себе громадное разнообразие
структур и составов, которые могут быть
получены в стеклообразном состоянии, так
что теперь уже очевидно, что большинство
классов веществ может быть тем или иным
путем превращено в стекла — если удастся
подавить нуклеацию и рост кристаллов.
С технологической точки зрения в класс
стекол можно включить даже такие твердые
вещества, в которых при охлаждении началась
кристаллизация, если только ее влияние
не выходит за пределы, устанавливаемые
технологическими требованиями к материалу,
например не приводит к рассеянию
света в оптических стеклах.
* Пуаз — единица измерения динамического
коэффициента вязкости (коэфф, внутреннего трения)
в системе СГС (размерность — см-1 • г • сек— >).—
Ред.
Д. Тёрнбулл и М. Коэн сумели дать наиболее
удачные термодинамические критерии
стеклообразования, которые являются гораздо
более общими, чем критерии, основанные
на условиях образования сетки. Они
сводятся, в общем, к требованию, чтобы
температура плавления (температура ликвидуса)
Т.п была относительно невысокой,
а удельная теплота испарения при этой же
температуре была относительно большой.
Заметим, что теплота испарения обусловливается
прочностью связей (чем они прочнее,
тем больше теплота испарения), а температура
Т,„ = и /Sm, где Un — разность внутренних
энергий, a Sm — разность энтропий
в жидком и твердом кристаллическом состояниях
при этой температуре.
Вещества, подчиняющиеся этому требованию,
можно найти среди полимеров, с их
сильными внутригрупповыми (внутримолекулярными)
связями и с большими, сложными
по форме группами (молекулами), беспорядочное
расположение которых в жидком
состоянии создает значительные трудности
для их упорядочения при переходе в
кристаллическое состояние. Связь между
энтропией и температурой объясняет также,
почему вещества, плавящиеся при сравнительно
высокой температуре, не обладают
заметной склонностью к стеклообразованию.
С этой точки зрения SiO2 может быть
отнесен, с учетом прочности его связей, к
соединениям со сравнительно низкой температурой
плавления, ТЬО2 — к соединениям
с высокой Тт. Критерий Хилтона, согласно
которому условием стеклообразования
должно быть низкое среднее координационное
число*, и более конкретный классический
критерий Уоррена, по которому для
стеклообразования необходимо низкое коор-
* Число ближайших к данному атому (иону) соседних
атомов (ионов) в кристалле. — Ред.
Релаксация (ослабление)— процесс установления статистического равновесия в физической
или физико-химической системе. При изменении внешних условий равновесие нарушается
и система в результате сложной внутренней перестройки переходит в новое
состояние равновесия, соответствующее новым заданным внешним условиям. При этом
соответственно изменяются и параметры системы, характеризующие ее физические
или физико-химические свойства, которые в процессе релаксации приближаются
к своим равновесным значениям.
В неравновесной системе могут протекать одновременно несколько процессов релаксации
с различными скоростями. После завершения наиболее быстрых из них возникает
состояние неполного статистического равновесия, характерное для стекла.
В зависимости от того, каким внешним воздействием: магнитным, электрическим,
температурным, механическим и т. д. выведена из равновесия система, можно условно
говорить о магнитной, электрической, температурной, механической и других видах
релаксации, хотя большей частью воздействие одного вида может привести к изменению
комплекса параметров.
Изучая релаксацию, которая является ответом системы на изменение внешних условий,
можно получить много полезной информации о строении тела, характере связей
«4астиц внутри этого тела и т. д.
316

Рис 1. Влияние тепловой обработки
в пределах интервала стеклования
с последующей закалкой на плотность
стекла при комнатной температуре
(схема).
Температуры выдержки-
Т, »т2>т3>т4>т5.
Пунктирная кривая описывает
результат ступенчатой обработки
(по работе А. Наполитано)
динационное число по кислороду высокозарядных
ионов (число соседних ионов кислорода
мало), могут рассматриваться как подчиненные
правила для отдельных классов
стеклообразующих веществ.
Общим следствием из такого положения
вещей является то, что вопреки многим более
ранним исследованиям Уоррена — Захариасена
мы имеем теперь возможность с оптимизмом
утверждать, что можно получить
стекла с исключительным разнообразием
составов и структур. Эта короткая статья
не позволяет изложить успехи прямых
структурных исследований, на основе которых
можно было бы иллюстрировать разнообразие
ближнего порядка стекол, обнаруженное
с помощью современных методов
исследования. Отметим две работы Р. Моцци
и Б. Уоррена, исследовавших ближний
порядок в стеклообразных SiO2 и В2О3, и
работу по свинцовосиликатным стеклам
М. Мидлера с сотрудниками, выполненную
в нашем Миссурийском университете.
Стеклование. Релаксация
Характеристика стеклования на основе
зависящих от времени релаксационных процессов
очень важна как в теоретическом,
так и в практическом аспекте. Необходимо
подчеркнуть две особенности этих явлений.
1. Если образец выдерживается в течение
различных промежутков времени при температурах,
лежащих в пределах интервала
стеклования, а затем резко охлаждается до
комнатной температуры, то численные значения
ряда свойств (плотности, показателя
преломления) будут тем выше, чем дольше
выдерживается образец в интервале стеклования.
При этом чем выше температура
выдержки внутри интервала стеклования,
тем быстрее растут эти значения, приближаясь
к сравнительно небольшому по величине
конечному значению; и наоборот, чем
ниже температура выдержки (в том же интервале),
тем медленнее они растут, стремясь
к большему конечному значению.
Эти закономерности иллюстрируются на
рис. 1 кривыми зависимости плотности при
комнатной температуре от продолжительности
тепловой обработки при температурах
Т2>Т3>Т4, лежащих внутри интервала стеклования.
Эти кривые показывают, что при
высоких температурах (Т2) изменения идут
быстро, иногда практически даже мгновенно,
и что относительно низкие значения
плотности (или показателя преломления) сохраняются
в этом случае постоянными, в то
время как при низких температурах (Т4) изменения
происходят чрезвычайно медленно
и высокие значения плотности (показателя
преломления) практически не достигаются.
Другими словами, чем ниже температура
выдержки, тем сильнее стекло может быть
«уплотнено», но тем медленнее происходит
это уплотнение. Эта закономерность действует,
однако, только в пределах интервала
стеклования. Явление уплотнения не имеет
места за его пределами. Стекла, прогретые
как выше (например, 7\), так и ниже (например,
Т5) этого интервала и быстро охлажденные,
имеют одну и ту же плотность (или
показатель преломления). Это иллюстрируется
на рис. 1 штриховой линией.
2. В случае усложнения температурного
режима тепловой обработки исследователи
получают результат, согласно которому существуют
по меньшей мере два релаксационных
процесса. Действительно, из предположения
о единственном релаксационном
процессе следует, что если прервать выдержку
стекла при относительно низкой
температуре, например Т4, когда стекло достигнет
плотности, характерной для более
высокой температуры, например Т2, и затем
перенести образец в печь с более высокой
температурой Т2, при которой достигнутые
значения плотности являются равновесны-
317

ми, то можно было бы ожидать, что никаких
дальнейших изменений плотности не произойдет.
Однако эксперименты А. Наполитано,
проанализированные им самим и
П. Масейдо, показали, что такой образец
сначала расширяется (плотность уменьшается),
а затем сжимается (пунктирная кривая
на рис. 1). Отсюда можно сделать вывод о
существовании по крайней мере двух механизмов
достижения одних и тех же равновесных
значений.
Щелочные и полищелочные
стенла
Перейдем теперь к другой области явлений,
характерных для многих стекол. Дело
в том, что в стеклах со сложной структурой
может наблюдаться такая большая разница
в силах связи между отдельными составляющими,
что диффузионные и релаксационные
характеристики каждого из компонентов
стекла оказываются существенно различными.
Одновалентные (шелочные) ионы
в силикатных стеклах представляют собой
наиболее важный пример такого рода. Они
обладают наиболее высокой подвижностью
среди всех ионов и атомов, входящих в состав
силикатных стекол. Именно поэтому
они переносят при повышенных температурах
электрический ток, в контакте с солевыми
растворами могут заменяться на другие
одновалентные ионы с практически важными
результатами увеличения прочности
стекла (замена натрия калием) или приобретения
окраски (замена натрия серебром) и,
к сожалению, могут приводить к химической
или механической нестойкости. Затухание
механических колебаний в образцах
стекла позволяет получить спектр его механических
потерь («внутреннего трения»)*,
* В любом материале, в том числе и в стекле, ионы,
атомы или даже группы атомов могут под влиянием
теплового движения периодически менять место
своего положения в структуре данного материала.
Частота этих изменений («частота переброса частиц»),
а также ее зависимость от температуры непосредственно
связаны с прочностью закрепления частиц
данного сорта в структуре материала. Максимумы
поглощения колебательной энергии стеклянным
образцом (максимумы затухания механических колебаний)
наблюдаются при таких частотах колебаний
образца, которые совпадают со средней частотой перебросов
того или иного вида частиц, входящих
в структуру стекла. Определяя частотные зависимости
затухания колебаний при нескольких разных
температурах (или температурные зависимости при
нескольких разных частотах), можно определить
влияние температуры на частоту перебросов подвижных
частиц в стекле. Таким образом, исследование
внутреннего трения позволяет получить ценную информацию
о структуре стекла.— Ред.
318
характеризующий слабую связанность щелочных
ионов в пределах жесткой окружающей
структуры (щелочной пик внутреннего
трения, см. рис. 2).
Присутствие второго щелочного окисла
(в данном случае окисла рубидия), даже при
содержании его порядка 0,01%, приводит
к появлению второго высокого пика потерь,
как это наиболее убедительно показали
Дж. Шелби и Д. Дей. Поэтому в стекле, используемом
в термометрических приборах,
не допускается присутствие второго щелочного
окисла, так как возникающие при этом
в большом количестве легко релаксирующие
группы приводят к изменению объема ампулы,
в которой содержится термометрическая
жидкость, во время температурных циклов.
В Миссурийском университете ведутся
исследования с целью понять это явление.
Работы, выполненные Д. Дейем и У. Стейнкампом,
позволили сделать следующие интересные
заключения:
1. Щелочные ионы в окисном стекле характеризуются
пиком потерь определенной
частоты* и величины.
2. Начиная с малых количеств добавки
второго окисла щелочного металла, новый,
интенсивный двухщелочной пик, как и в
случае температурной зависимости (рис. 2),
растет за счет «однощелочного» пика. Частота
нового пика зависит от вида вызывающих
его появление щелочных ионов.
3. Величина двухщелочного пика достигает
максимума, когда коэффициенты диффузии
двух видов щелочных ионов становятся
одинаковыми. Например, согласно
Г. Мак-Вею, при увеличении концентрации
окиси рубидия, добавляемой в натриевосиликатное
стекло, коэффициент диффузии
натрия уменьшается, а коэффициент диффузии
рубидия, напротив, увеличивается.
При какой-то концентрации окиси рубидия
коэффициенты диффузии обоих ионов становятся
равными. При этой концентрации высота
пика потерь для данной серии стекол
будет максимальной (см. рис. 2). При этом
максимальная высота пика оказывается тем
большей, чем выше абсолютное значение
коэффициентов, диффузии. Таким образом,
измерения внутреннего трения позволяют
* На рис. 2 показаны зависимости внутреннего
трения от температуры при постоянной частоте.
Можно установить зависимость внутреннего трения
и от частоты при постоянной температуре; на этих
кривых также будут свои пики — максимумы потерь
определенной частоты. Наиболее высокотемпературны
максимумы на температурных зависимостях потерь
(внутреннего трения) отвечают наиболее низкочастотным
на частотных зависимостях.

Внутреннее трение
Рис. 2. Температурная зависимость
внутреннего трения стекол состава:
I Na2O-3SiO2
II 0,98Na2O • 0»02Rb20 • 3SiO2
III 0,95Na2O • 0»05Rb20 • 3SiO2
IV 0,75Na2O • 0,25Rb2O • 3SiO2
быстро оценить порядок величины коэффициентов
диффузии в полищелочных
стеклах.
Химическое упрочнение
Наиболее важным технологическим аспектом
диффузионных процессов в стеклах, которые
могут рассматриваться как полищелочные
стекла специального рода, является
химическое упрочнение. К настоящему времени
стало широко известно, что замена
меньших по размерам щелочных ионов в
стекле более крупными в интервале температур,
при которых релаксация в поверхностных
слоях стекла невозможна, приводит
к сильному повышению механической прочности
стекла. Оказывается возможным получить
прочности порядка 50 — 100 кг/мм2 (в
десятки раз больше, чем для обычного оконного
стекла). В обработанном таким образом
образце стекла поверхностный слой может,
например, содержать калий (или натрий), в
то время как основное стекло содержит натрий
(или литий). Плотность такого калиевого
поверхностного слоя оказывается значительно
больше, чем плотность калиевого
стекла того же состава, сваренного из шихты.
Выгодное соотношение коэффициентов
диффузии и времен релаксации делают
алюмосиликатные стекла особенно ценными
для увеличения механической прочности.
Существует, однако, важная проблема,
без решения которой невозможно широкое
распространение химического упрочнения.
Она заключается в недостаточной разработанности
методов регулирования толщины
«насыщенного» слоя, образующегося в результате
ионного обмена. Достигаемая толщина
— обычно 50 — 100 мк и, как правило,
не более 300 мк — недостаточна для того.
чтобы обеспечить сохранение прочности при
случайном нанесении царапин на поверхность
стекла. Несмотря на эту трудность,
метод ионного обмена более гибок, чем классический
метод упрочнения закалкой. Поэтому
использование химически упрочненного
стекла в автомобильной технике, авиации
и космонавтике представляется перспективным.
Проблемам химического упрочнения в последние
годы посвящено много работ. Таковы,
например, обширная монография Р. Доремуса
по ионному обмену в стеклах, исследование
технологического характера одного
из авторов процесса упрочнения в стекольной
фирме «Корнинг» — - X. Гарфинкеля или
исчерпывающий обзор по современным ме-
319

тодам химического упрочнения А. Зайлстры
и А. Бургграфа, включающий новые экспериментальные
данные, полученные фирмой
«Филипс».
Среди предложений разных авторов, касающихся
путей получения более толстых,
хорошо контролируемых по толщине слоев,
можно назвать осуществление ионного обмена
при участии более чем двух типов щелочных
ионов, а также использование электрического
поля, ускоряющего ионный
обмен.
Важными разновидностями химического
упрочнения стекла являются покрытие
поверхности стекол глазурями и химическое
упрочнение затвердевших стекол.
Несмешиваемость
На фазовых диаграммах многих окисных
систем имеются ограниченные так называемыми
бинодальными кривыми области, в
пределах которых высокотемпературная
жидкость разделяется на две.
Многолетний опыт заставлял стеклоделов
избегать подобных областей, в которых
расплав может даже полностью разделиться
на два слоя.
В то же время, если технологу-стекольщику
удавалось достаточно быстро охладить
ниже температуры ликвидуса гомогенную
(однородную) жидкость, он обычно не
сомневался, что получит однородное некристаллическое
твердое тело или стекло. Тщательные
исследования привели, однако, к
открытию около 1955 г. неоднородной микроструктуры
в ряде стекол, которые выше
температуры ликвидуса были заведомо го¬
могенными. Этот эффект, как выяснилось
несколько позднее, был связан с процессами
жидкостного фазового разделения ниже
температуры ликвидуса и выше температуры
стеклования (в русской научной литературе
этот процесс называется ликвацией*).
Эти первые результаты, полученные такими
исследователями, как Е. А. Порай-Кошиц
и Н. С. Андреев (СССР), В. Фогель (ГДР)
и Дж. Миченер и А. Пребус (США), в течение
длительного времени отвергались большинством
технологов-стекольщиков, и потребовалась
разработка и усовершенствова-
* Структурная неоднородность сплавов (или стекол).
возникающая при их затвердевании — Ред
Изменением состава можно довольно плавно регулировать основные свойства
стекла. Из него можно создавать стекла-изоляторы, проводники и полупроводники;
вакуумплотные стекла и пористые стекла — молекулярные сита с заданным
размером отверстий; стекла, пропускающие строго определенный участок светового
спектра, или стекла, поглощающие этот участок спектра, и т. д.
В этом смысле стекло представляет собой универсальный материал. Гибкость в создании
заданных свойств, возможность сочетания комплекса необходимых свойств
вместе с высокой технологичностью в производстве и переработке (из него можно
формовать изделия практически любого вида и любого размера) — вот характерные
качества стекла.
По объему продукции на первом месте стоит тарное стекло. В 1970 году общее мировое
производство изделий из стекла составило около 45 миллионов тонн, из них
более 50%— стеклянные банки, бутылки, флаконы. На втором месте — листовое
строительное и техническое стекло.
Высокомеханизированное и автоматизированное производство, использующее все
новейшие открытия, — таким встает перед нами современный завод листового стекла.
Особый скачок в производстве этого вида стекла был сделан в последнее время,
когда был разработан способ получения листового полированного стекла методом
протягивания через ванну с расплавленным металлом. Одна такая установка дает
до 5— 7 миллионов квадратных метров полированного стекла, пригодного для застекления
окон жилых и промышленных зданий, витрин магазинов, для переработки в упрочненные
стекла для автомобилей и других транспортных машин.
Ни один оптический прибор нельзя представить себе без линз, призм, зеркал и дру-
320

Рис. 3. Подликвидусная
несмешиваемость в щелочно-
силикатных стетслах (схема)
По горизонтальной оси увеличивается
содержание щелочного окисла.
р — какой-нибудь щелочной металл.
Нулевая точка горизонтальной оси
обозначает чистый Si02
ние приборов и методов, позволивших изучить
микроструктуру при гораздо более высокой
светосиле, чем это необходимо, например,
в металлургии.
Теперь эти факты установлены совершенно
точно.
Если структура жидкости при переохлаждении
сохраняется, т. е. процессы кристаллизации
настолько заторможены, что ими
можно пренебречь, то области фазового разделения
могут существовать и ниже температуры
ликвидуса. Другими словами, ликвация
может иметь место вне зависимости от
того, находится жидкость в стабильном состоянии
или нет, и, как это однажды отметил
Р. Чарлз, каждая фазовая диаграмма
должна быть изучена с этой точки зрения.
Например, система Na2O — SiO2 над ликвидусной
кривой не обнаруживает несмешиваемости
(т. е. однородна), но ее полная фазовая
диаграмма должна включать область
так называемой «подликвидусной» (метастабильной)
несмешиваемости и изображаться
так, как это показано на рис. 3. К настоящему
моменту открыто, описано,
проанализировано и использовано много
случаев метастабильного фазового разделения.
Купол несмешиваемости содержит, по-видимому,
внутреннюю, так называемую спинодальную
область, в которой разделение
на две фазы идет самопроизвольно и обе
возникающие фазы имеют непрерывную
структуру. Вне спинодальной области новая
фаза может возникнуть только в результате
нуклеационного процесса, подобного тому,
который имеет место при кристаллизации.
В этом случае возникшая структура представляет
собой капли, распределенные в
матрице.
Первоначально считалось, что, если технологи
заинтересованы в получении непрерывной
двухфазной структуры, то следует
использовать спинодальную область распада.
Однако В. Халлер, а затем Дж. Мак-
Доуэлл, Т. Сьюард, Д. Ульман и Г. Нейлсон
показали, что во многих случаях разложению
в спинодальной области предшествует
классическая нуклеация, после чего капли
коагулируют (слипаются), образуя непрерывную
структуру. Это было объяснено
Масейдо, Сринивасаном и Симмонсом тем,
что в расплавах с очень низким коэффициентом
диффузии при критической темпе-
гих изделий из стекла. От деталей в доли миллиметра до зеркала самого большого
в мире телескопа диаметром 6 метров, сооружение которого в настоящее время заканчивается
в нашей стране, — таков диапазон применения стекла в оптическом приборостроении.
Сюда надо добавить стекло для лазеров, волоконную оптику, позволяющую
создавать световоды любого самого сложного направления, специальные оптические
фильтры с заданным пропусканием света в различных областях спектра.
Современная осветительная техника с колбами, выдерживающими резкие перепады
температур и высокие температуры, электровакуумная техника с широчайшим разнообразием
изделий из стекла от микротранзисторов, одетых в тончайшую стеклянную
изоляцию, до громадных колб кинескопа для цветного телевидения, изумительные по
красоте изделия из хрусталя и цветного стекла, лабораторные колбы из химически
стойкого стекла, стеклянные термометры, измеряющие температуру до 1000°С, окна
космических аппаратов из кварцевого стекла, фильтры и другие изделия из стеклянного
волокна — это все стекло в его разнообразном и иногда необычном применении.
Кроме изделий из стекла, имеется большое количество материалов на основе
стекла, к ним относятся ситаллы, стеклометаллические и стеклополимерные композиты,
позволившие в громадной степени расширить возможные области применения стекла.
Все это вместе с тем показывает, какой сложной стала наука о стекле, основывающаяся
на новейших достижениях и открытиях физики твердого тела, физики жидкостей,
химии. И если до сих пор многие вопросы строения стекла остаются неразрешенными,
то в целом наука о стекле за последние годы развивалась так стремительно,
что можно ожидать от нее в ближайшее время новых открытий и решения сложных
технических проблем.
321

Электронно-микроскопические
фотографии характерных структур
двухфазных стекол, полученных
в метастабильной (а) и спинодальной
(б) областях ликвации (увеличение
20 000 раз)

Рис. 4. Вторичная и третичная
ликвация в стеклах (по Е. А. Порай-
Кошицу и В. И. Аверьянову).
S и R - компоненты стекла,
например: S~SiO2- R — Р2О (см.
подпись к рис. 3). S'. S″. S'″. RP Rp,
R HI — фазы стекла (а не компоненты).
каждая из которых содержит
компоненты S и R. причем S'. S″.
S'″ — близки по составу к чистому S-
a R, RH> Rm отличаются большим
содержанием R
ратуре (наивысшей температуре фазового
разделения) процесс спинодального разложения
будет подавлен в интервале температур
от критической и до температур на
100°С ниже ее. Соответственно в этом интервале
будет преобладать процесс нуклеации.
Соображения о коагуляционном механизме
пока что противоречивы, и следует
ждать дальнейших исследований в этом направлении.
Путем правильного подбора режима
тепловой обработки образцов стекла
Ж. Заржицкому первому удалось наблюдать
начальные стадии спинодального разложения.
Е. А. Порай-Кошиц был одним из первых,
кто указал на возможность и даже неизбежность
вторичного, третичного и т. д. разделения
стекла на фазы в тех случаях, когда
применяется многоступенчатое охлаждение
или даже охлаждение по произвольному режиму.
Этот процесс наглядно показан на рис. 4,
схематически иллюстрирующем аргументацию
Е. А. Порай-Кошица, который использо-
ФРАНЦИЯ. Делались опыты, из
которых оказалось, что все цветные
лучи сами по себе вредны
и только один белый цвет имеет
полезное действие, так что употребление
цветных стекол в теплицах
советуют совершенно оставить.
Менее всего вреден голубой
цвет, желтый уже более,
потом красный и более всего
зеленый.
Cornpt. rendus, 1873 г
ФРАНЦИЯ. Единственные в своем
роде часы изготовлены из
черного хрусталя. Парижский часовых
дел мастер Ребелье трудился
над ними более тридцати
лет. За исключением стальной
пружины весь внутренний механизм
из черного хрусталя.
«Всемирный путешественник»,
т. 16. 1873 г.
вал в этом исследовании электронную микроскопию.
Процесс протекает следующим образом:
при какой-то температуре Т' стекло состава
А распадается на фазы составов S' и Ri,
при температуре Т″≪Т' фаза Ri может снова
разделиться на фазы составов Rn и S″ (последняя,
ввиду специфической формы купола,
очень близка по составу к S') и т. д.
Это четко установленное явление не только
будет неизбежно усложнять структуру
стекла, но и дает возможность синтезировать
стекла со структурами необходимой
сложности.
Нечто похожее имеет место в сталях.
В случае стекол, однако, структура оказывается
более высокодисперсной. В многокомпонентных
системах сложность структуры
увеличивается.
В некоторых наших исследованиях в Миссурийском
университете найдены дополнительные
доказательства значения той, уже
признанной, роли, которую играют в стекле
протоны. Это относится и к фазовому разделению.
Присутствие протонов (ядер атомов
водорода) в структуре стекла сильно
ускоряет процесс выделения богатой щелочами
фазы в двухкомпонентных силикатных
стеклах (Н. Крайдл и М. Маклад). Становится
очевидной необходимость проверки
содержания водорода во всех стеклах, для
которых приводятся данные по диффузионно
контролируемым процессам. М. Маклад
обнаружил также высокую чувствительность
внутреннего трения к содержанию водорода
в стеклах.
324

Наднритичесние флунтации*
Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц (СССР)
показали, что флуктуации термодинамических
свойств возникают как следствие теплового
движения частиц. При исследовании
рассеяния стеклами видимого света возникает
вопрос о причинах флуктуаций показателя
преломления. Исследователей, изучающих
рассеяние стеклами рентгеновских
лучей под малыми углами (РМУ), интересует
причина флуктуаций электронной плотности.
В обоих случаях причина одна и та же:
флуктуации плотности и состава, а также
ориентационные флуктуации молекул неправильной
формы. Преимущество использования
видимого света заключается в высоком
энергетическом разрешении, которое
могут дать лазеры, а РМУ — в возможности
измерения флуктуаций как функций размеров
флуктуирующих областей.
Вероятно, первый существенный результат
использования РМУ в технологии стекла
получил Маур. На основании угловой
зависимости РМУ Маур показал, что макромолекулы
в силикатных стеклах отсутствуют.
Итак, в стеклах следует изучать только
флуктуации плотности и состава.
В однокомпонентных стеклах (с однородным
составом) возможны только флуктуа-
* Раздел написан на основе работ П. Масейдо и,
в частности, на основе доклада, сделанного им на
конференции по малоугловому рассеянию в стеклах
в Ролла (Миссури) в 1969 г.
ции плотности, которые пропорциональны
интенсивности рассеяния. Степень беспорядочности,
характерная для расплава, замораживается
при переходе расплава в стекло.
Если же в расплаве присутствует более
чем один химический компонент, то могут
иметь место также и флуктуации состава.
В этом случае потребуется намного больше
времени для достижения равновесия при
данной температуре. Флуктуации состава
могут быть очень велики даже при температурах,
превышающих критические на 100°С.
Наконец, небольшие флуктуации в содержании
щелочного окисла могут чрезвычайно
сильно влиять на «транспортные» свойства
стекла (т. е. скорость диффузии тех или
иных компонентов стекла). Так, даже в том
случае, если структура расплава заморожена
от температур выше купола несмешиваемости,
надкритические флуктуации состава
могут влиять на такие свойства стекла, как
коэффициент диффузии щелочного иона,
диэлектрические потери и т. д.
Отсюда понятно, что РМУ может быть
эффективно использовано при характеристике
таких материалов. Именно поэтому
в 1969 г. в Миссурийском университете была
проведена под почетным председательством
Е. А. Порай-Кошица (Академия наук
СССР) и О. Кратки (Университет в Граце,
Австрия) первая конференция по РМУ в
стеклах, на которой было доложено и обсуждено
большое количество новых данных
и возможностей этого метода.

X человек
AM земля
V микромир
0 вселенная
/ух технический
■ прогресс
Р. И. АВАНЕСОВ,
член-норреспондент АН СССР
Н. В. БАНИЧУК,
кандидат физико-математических
наун
В. С. БАРАХОВ,
кандидат филологических наун
О. П. БЕГУЧЕВ,
сотрудник АН СССР
Н. П. БУСЛЕНКО,
член-норреспондент АН СССР
А. Д. ГОЛЬДФАРБ,
аспирант АН СССР
В. И. БЛАГОДАТСКИХ,
аспирант АН СССР
Н. В. ДАБАГЯН,
кандидат биологических наун
О. Б. ДЛУЖНЕВСКАЯ,
кандидат физино-математичесних
наун
Е. А. КРИНСУНОВ,
стажер-исследователь АН СССР
В. И. КУКУЛИН,
кандидат физино-математичесних
наун
К. А. ЛАНГЕ,
кандидат биологических наун
Ю. П. ЛАПТЕВ,
кандидат биологических наун
В. Б. ЛИДСКИЙ,
доктор физино-математичесних
наун
Н. М. НАГОРНЫЙ,
кандидат физино-математичесних
наун
С. А. НИКИТИН,
научный сотрудник АН СССР
А. И. ОРЛОВ,
кандидат географических наун
Б. Н. ПАНОВКИН,
кандидат физино-математичесних
наук
В. М. ПАНФЕРОВ,
доктор физино-математичесних наун
В. М. ПЕТРОВ,
кандидат физино-математичесних
наук
А. А. ПРОКОФЬЕВ,
доктор биологических наук
В. Н. РАЗИНСКАЯ,
сотрудник АН СССР
Ю. С. РЕШЕТНИКОВ,
кандидат биологических наун
Б. К. РУМЯНЦЕВ,
кандидат физино-математичесних
наун
Б. И. СИЛКИН,
научный сотрудник АН СССР
Н. Г. СУДАКОВА,
кандидат географических наун
И. А. СУЕТОВА,
кандидат географических наун
Б. А. ФРОЛОВ,
кандидат исторических наун
И. Р. ШАФАРЕВИЧ,
член-норреспондент
АН СССР
Е. В. ШМИДТ,
анадемин АМН СССР

ЛЕТОПИСЬ НАУКИ
МАТЕМА- Решение десятой проблемы Гильберта
ТИКА
В августе 1900 г. в Париже проходил II Международный
конгресс математиков. «На рубеже
нового столетия...» математики пытались
«...представить себе возможный характер развития
математического знания в ближайшем
будущем... Ведь большие даты не только за
ставляют нас оглянуться на прошедшее, но и
направляют нашу мысль в неизвестное будущее».
С докладом «Математические проблемы»
на конгрессе выступил выдающийся немецкий
математик Давид Гильберт, слова которого
были только что процитированы. К этому
времени 38-летний профессор Гёттингенского
университета уже приобрел мировую известность
своими исследованиями в различных
областях математики. Сознавая «глубокое значение,
какое имеют определенные проблемы
для продвижения математической науки вообще,
и важную роль, которую они играют в работе
отдельного исследователя», Гильберт
сформулировал в своем докладе ряд «определенных
проблем из различных математических
дисциплин, проблем, исследование которых
может значительно стимулировать дальнейшее
развитие науки». Высокий научный авторитет
Гильберта, уникальный характер его доклада
(до Гильберта никто с подобным докладом не
выступал) и время, удостоверившее значительность
сформулированных им задач, создали
вокруг «проблем Гильберта» — так стали их
называть — особый ореол, и каждое существенное
продвижение в решении какой-либо из
них, а тем более полное решение проблемы
стало восприниматься учеными-математиками
как выдающееся достижение.
Десятая проблема Гильберта относится к одной
из самых древних и самых трудных областей
математики — к теории диофантовых
уравнений, названных по имени греческого
математика Диофанта (III в н. э.), рассмотревшего
некоторые частные типы таких уравнений.
Формулировка десятой проблемы чрезвычайно
проста. Рассматриваются диофантовы
уравнения, т. е. алгебраические уравнения
P(xi, х2, хп ) = 0» левые части которых суть
многочлены с целочисленными коэффициентами.
Требуется разработать единый метод, который
для любого диофантова уравнения позволял
бы выяснить, разрешимо ли оно в целых
числах. В существовании такого метода Гиль¬
берт, по-видимому, не сомневался, и задача,
полагал он, заключалась лишь в том, чтобы
его найти.
Разработкой методов решения диофантовых
уравнений занимались многие выдающиеся
математики от Евклида (III в. до н. э.) до наших
современников. Было получено немало
тонких результатов. Однако результаты эти
носили частный характер, объединению в общую
теорию не поддавались, и даже усилия таких
выдающихся умов, как Эйлер, Ферма, Лагранж,
Гаусс, к созданию достаточно общих
методов не привели. Причина такого положения
вещей стала известна только в январе
1970 г., когда молодым ленинградским математиком
Ю. Матиясевичем был получен сенсационный
результат: он показал, что единый
метод, требующийся для решения десятой
проблемы Гильберта, построен быть не может.
Таким образом, десятая проблема Гильберта
оказалась окончательно решенной, хотя и в несколько
необычном смысле: была установлена
ее неразрешимость. Такого поворота событий
Гильберт тогда предвидеть не мог, и мы сейчас
поймем почему.
Десятая проблема Гильберта — типичный
пример того, что в математике называется алгоритмической
проблемой. Для своего решения
она требует разработки некоторого единого
метода, или, как говорят математики, алгоритма.
Алгоритмические проблемы встречаются в
математике давно, по крайней мере со времен
Евклида. Однако до самого последнего времени
математикам приходилось сталкиваться
лишь с такими алгоритмическими проблемами,
которые оказывались разрешимыми. Для решения
каждой такой проблемы строился конкретный
алгоритм, относительно которого доказывалось,
что он ведет к поставленной цели.
В такой ситуации надобности в точном математическом
определении понятия алгоритма не
было и математики довольствовались нечетким,
расплывчатым описанием этого понятия.
На этой стадии никакие отрицательные результаты
типа «алгоритма для решения такой-то
задачи не существует», естественно, не могли
быть получены. Однако в начале XX века возник
ряд алгоритмических проблем, решить которые,
несмотря на усилия виднейших специалистов,
не удавалось, и постепенно стало созревать
убеждение, что отсутствие прогресса
в решении этих проблем, возможно, связано с
328

их принципиальной неразрешимостью. Анализ
сложившейся ситуации привел к событию огромной
важности: в середине 30-х годов нашего
столетия было выработано точное понятие
алгоритма, удовлетворяющее стандартам математической
строгости.
Создание теории алгоритмов дало возможность
установить неразрешимость ряда алгоритмических
проблем, ставших к тому времени
уже знаменитыми. Наиболее замечательные
результаты здесь были получены американскими
математиками А. Черчем и Э. Л. Постом
и советскими математиками А. А. Марковым
и П. С. Новиковым. Разумеется, были
предприняты попытки доказать неразрешимость
и десятой проблемы Гильберта.
В 1953 г. М. Девисом (США) была высказана
чрезвычайно смелая гипотеза, и группа известных
американских математиков — Дж. Робинсон,
Р. Робинсон и X. Путнам — присоединилась
к его попыткам доказать ее правильность.
Попытки эти, однако, к успеху не привели.
Вместе с тем из гипотезы вытекали следствия,
выглядевшие малоправдоподобно, а опровержение
гипотезы для решения десятой проблемы
ничего бы не дало. К 1966 г. публикации
в этом направлении прекратились, и гипотезу
Девиса, по-видимому, следовало считать «забракованной».
В такой безнадежной ситуации Ю. Матиясевич
начал свою работу над десятой проблемой.
Путь, считавшийся специалистами бесперспективным,
был пройден им до конца, гипотеза
Девиса доказана и тем самым установлена неразрешимость
десятой проблемы Гильберта.
Попутно был получен ряд других замечательных
результатов.
Остается только добавить, что аспиранту
Ю. Матиясевичу к тому времени исполнилось
22 года, что результат его привлек внимание
математиков всего мира, что еще первая его
работа — он был тогда студентом второго курса
— произвела яркое впечатление и что через
70 лет после постановки десятой проблемы он
сделал доклад о ее решении на Международном
конгрессе математиков в Ницце.
Проблема Люрота
1971 год принес большой успех алгебраической
геометрии — была решена давно известная
всем специалистам в этой области проблема
Люрота.
Чтобы дать о ней представление, начнем со
случая алгебраической кривой, которая задается
на плоскости уравнением
F (*, у) = 0, (1)
где F(x, у) — многочлен. Среди таких кривых
самые простые — те, которые могут быть рационально
параметризованы, т. е. координаты
точек которых могут быть выражены как рациональные
функции некоторого параметра /:
х = и y = v (/), (2)
где u(t) и v(t) — рациональные функции. Такова,
например, окружность: ее уравнение
х2 + у2 = 1 (3)
удовлетворяется, как показывает подстановка,
рациональными функциями
t2 — 1 2/
+ 1 , У - /2 4 1. (4)
Из этих уравнений легко выразить параметр г
через х и у.
t - (5)
Формулы (4) дают при любом значении t, при
котором /2+1-#0, точку (х, у) окружности
(3), и любая точка (х, у) этой окружности, если
только хт=1, получается из одного-единственного
значения t, задаваемого формулой (5).
Конечно, кроме такой экономной параметризации,
существуют и худшие, например,
Г — 1 2t2
х - tl + 1 ,
у -1' +'1 ,
которая получается из (4) заменой / на t2.
В ней каждая точка получается уже из двух
значений: +/ и — t.
В 1876 г. немецкий математик Люрот доказал,
что этот пример типичен для всех алгебраических
кривых: если кривая (1) обладает
какой-нибудь параметризаций (2), в которой
хотя бы одна из функций и или v непостоянна,
то она обладает и такой экономной параметризацией,
в которой всякая ее точка, кроме, может
быть, конечного числа их, получается из
одного значения параметра t.
Вскоре возник вопрос: выполняется ли аналогичное
свойство для любых алгебраических
многообразий, которые можно считать заданными
(это не уменьшит общности задачи) уравнением
F Хп) = О,
где F(Xj . хп ) — многочлен. Этот вопрос
и называют проблемой Люрота. Случай алгебраических
кривых соответствует значению
п— 2.
В 1894 г. основоположник замечательной
итальянской школы алгебраической геометрии
Гвидо Кастельнуово доказал, что ответ на этот
вопрос положительный и при п=3, т. е. для
алгебраических поверхностей в пространстве.
Однако вслед за этим продвижение остановилось
надолго, хотя вопрос и не переставал интересовать
геометров.
Только в 1971 г. проблема была решена.
Оказалось, что при п>3 вопрос, который ставит
проблема Люрота, вообще говоря, имеет отрицательный
ответ: существуют алгебраические
многообразия, которые допускают рациональную
параметризацию, но любая их параметризация
такова, что в ней каждая точка получается
из нескольких (более чем одной) систем
значений параметров.
Этот результат был получен независимо
и одновременно в работе советских математиков
кандидата физико-математических наук
В. А. Исковских и доктора физико-математических
наук Ю. И Манина и в работе американских
математиков Ф. Гриффитса и
К. Клеменса. Методы их совершенно различны.
Как всегда в математике, за легко формулируемой,
но сложной проблемой скрываются
принципиальные трудности, которые может
оценить только специалист. В данном случае
причина их в существенном различии между
теорией алгебраических кривых и поверхностей,
с одной столоны, и алгебраических многообразий
большего числа измерений — с
другой.
Решение проблемы Люрота указывает на
то, что достигнута новая ступень понимания
геометрии алгебраических многообразий произвольного
числа измерений.
329

Об уравнениях Фаддеева
Если спросить физиков, занимающихся теорией
рассеяния или структурой легких ядер
(т. е. ядер трития, гелия и т. д.), о наиболее
знаменательных и впечатляющих научных достижениях
последнего десятилетия, то большинство
из них, вероятнее всего, назовет в качестве
такового формулировку и обоснование
точных уравнений для квантомеханической
проблемы трех тел, предложенных в 1960 г.
молодым ленинградским математиком Л. Д.
Фаддеевым. Неоценимой заслугой Фаддеева
явилась не только формулировка самих уравнений,
но, что особенно важно и особенно трудно,—
полное математическое их исследование
и строгое доказательство однозначной разрешимости
написанных уравнений.
Чтобы ощутимее почувствовать важность полученных
Фаддеевым результатов, давайте
кратко рассмотрим ситуацию, сложившуюся
в квантомеханической проблеме трех тел к концу
5 0-х. годов.
Общие квантомеханические уравнения для
рассеяния произвольного числа частиц были
написаны в начале 50-х годов известными американскими
теоретиками Б. А. Липпманом и
Ю. Швингером. Однако эти уравнения имеют
однозначные решения лишь в случае двух частиц;
для трех же и большего числа частиц
уравнения, сформулированные Липпманом и
Швингером, не могут быть решены никакими
известными методами.
Проблему трех тел принципиально также
трудно решить, как и общую проблему многих
тел, так как она содержит в себе в основном
все трудности, которые присущи общей задаче
Именно поэтому корректное решение первой
является ключом к решению второй, хотя
ясным это стало только после работ Фаддеева.
В 1956 г. советские физики Г. В. Скорняков и
К. А. Тер-Мартиросян предложили свое уравнение
для проблемы трех тел. Однако это уравнение
выведено в предположении, что частицы
взаимодействуют лишь на очень близких расстояниях.
К тому же последующий анализ уравнений
Скорнякова — Тер-Мартиросяна показал,
что подобное предположение часто приводит
к результатам, которые не наблюдаются
в опытах.
В 50-е годы физики-теоретики, работавшие
в атомной и ядерной физике, имели достаточно
совершенный математический аппарат для
случая связанных частиц (в атомах и ядрах)
или для наиболее простой проблемы рассеяния
двух частиц. Для сложных же многочастичных
реакций старые методы не годились.
Когда в конце 50-х годов Л. Д. Фаддеев занялся
задачей трех тел, вся эта проблема представлялась
не сулящей быстрых и простых
решений. Поэтому не удивительно, что основополагающие
работы Фаддеева, вышедшие в
1960— 1963 гг. и содержащие сами уравнения
и исчерпывающее доказательство их разрешимости,
прошли почти незамеченными, пока в
1964 г. английский физик-теоретик К. Лавлейс
не сумел найти способы упрощенного решения
фаддеевских уравнений. Здесь следует добавить,
что интегральные уравнения Фаддеева
очень сложны по структуре. По крайней мере
еще в 1966 г многим физикам казалось, что
еще не скоро станет возможно решать такие
уравнения в реальных случаях даже на самых
мощных ЭВМ. Однако развитие событий ис¬
ключительно быстро (за 3- -4 года) опровергло
пессимистические прогнозы скептиков.
Теперь на современных мощных ЭВМ на
основе уравнений Фаддеева уже сделаны десятки
численных расчетов, в которых изучены
многие свойства реальных ядерных (и атомных)
систем с полным учетом всей сложности
ядерных взаимодействий. Наиболее привлекательной
чертой таких расчетов является большая
точность и независимость от численного
метода решения. Это означает, в свою очередь,
что получаемые результаты зависят только от
тех исходных межчастных сил, которые закладываются
в расчет.
Этот важный сдвиг произошел исключительно
благодаря тому, что число физиков, занимающихся
уравнениями Фаддеева (их решением
и исследованием), после 1964 г стало
необыкновенно быстро расти почти во всех
странах. Это повлекло за собой очень быструю
разработку эффективных методов решения
трехчастичных уравнений, что и позволило
столь быстро продвинуться в исследовании
реальных систем.
В настоящее время во всем мире предложено
огромное количество обобщений исходных
уравнений Фаддеева (релятивистские, кулоновские,
обобщения для учета поглощения частиц
при взаимодействии и др.). Одно из наиболее
ценных обобщений предложено самим
Фаддеевым совместно с его аспирантом
О. Я. Якубовским. Они провели прямое обобщение
фаддеевской теории для любого конечного
числа частиц. На основе этой общей теории
в Советском Союзе уже начаты точные
расчеты четырехчастичных систем (например,
ядра 4Не).
За эти новаторские работы, положившие начало
целому направлению современной физики,
в 1971 г. доктору физико-математических
наук Л. Д. Фаддееву была присуждена Государственная
премия СССР.
Некоторые задачи математической физики
Золотая медаль им. А. М. Ляпунова за
1971 год присуждена академику В С. Владимирову
за монографию «Математические задачи
односкоростной теории переноса частиц».
В связи с развитием ядерной физики, и особенно
ядерной энергетики, внимание ученых
было привлечено к новому классу краевых задач
математической физики — интегро-дифференциальным
кинетическим уравнениям переноса
частиц. Круг задач, описываемых уравнениями
переноса и обобщающих обычные уравнения
сплошной среды, весьма широк. Он
включает в себя ряд важнейших геофизических
задач, таких, как рассеяние света в атмосфере,
распределение температуры в атмосфере и др.
Сюда примыкают задачи астрофизики, космического
излучения, распределения заряженных
частиц в веществе и многие другие. Однако
наиболее важными с точки зрения практического
применения оказываются задачи о распространении
нейтронов и квантов гамма-излучения
в среде.
В монографии академика В. С. Владимирова,
вышедшей в свет в 1961 г., впервые в мировой
литературе дано систематическое изложение
теории односкоростного стационарного
кинетического уравнения переноса. В ней изложены
в основном результаты самого автора,
выполненные в период 1956— 1959 гг. Часть
330

этих результатов предварительно была опубликована
в этот период в ведущих математических
журналах Советского Союза.
В первой части работы сформулирована
математическая постановка задачи о решении
кинетического уравнения в конечной области
в надлежащим образом подобранных функциональных
пространствах. Исследуются общие
качественные свойства поставленной задачи:
вопросы существования, единственности и
непрерывной зависимости решения от условий
задачи. Отдельно рассмотрен случай изотропного
(равномерного) рассеяния, для которого
устанавливаются дальнейшие свойства решений,
в частности установлены некоторые свойства
гладкости решений.
Вторая часть работы посвящена методам
конкретного построения (приближенных) решений
и их строгому обоснованию. При этом
используются теоретические исследования первой
части. Следует отметить, что обоснованию
приближенных методов уделялось до последнего
времени недостаточное внимание.
Таким образом, в монографии получены
фундаментальные результаты по теории новых
задач математической физики. Методы, разработанные
автором монографии, и полученные
результаты оказались весьма полезными
для обоснования различных численных алгоритмов
и новых математических постановок
задач в области теории переноса и ее приложений
в атомной энергетике
Проблема делителей Дирихле
В 1849 г. немецкий математик Лежен Дирихле
поставил следующую задачу: найти число точек
с целыми положительными координатами
в многомерном пространстве, находящихся под
гиперболической поверхностью. Эта величина
тесно связана с важной функцией теории чисел
— числом делителей натурального числа.
Впоследствии задача получила название проблемы
делителей Дирихле. Первые шаги в ее
решении были сделаны самим Л. Дирихле.
Проблема привлекала внимание многих ученых
(Г. Ф. Вороной, Э. Ландау, Г. Харди,
Д. Литтлвуд и др.), получивших различные
верхние и нижние оценки для величины остатка
в асимптотической (т. е. приближенной)
формуле искомого числа, но их результаты,
важные для маломерных пространств, для многомерных
практически не отличались от результатов
Дирихле.
В 1971 г. советский математик, доктор физико-математических
наук А. А. Карацуба, используя
аппарат аналитической теории чисел,
метод тригонометрических сумм И. М. Виноградова
и так называемый метод комплексного
интегрирования, получил верхнюю оценку, порядок
точности которой для пространств больших
размерностей существенно лучше ранее
найденных. Таким образом, сделан первый
после 1849 г. существенный сдвиг в решении
этой проблемы.
Получение ядер антигелия-3
Одним из крупнейших открытий последнего
времени в области науки, изучающей свойства
материи на самом глубоком уровне, — в физике
элементарных частиц явилось открытие
в пучке вторичных частиц Серпуховского ускорителя
на 76 Гэв антиядер гелия-3.
Хотя понятие античастицы насчитывает около
40 лет (оно впервые введено Дираком для
интерпретации состояний с отрицательной массой,
следовавших из его релятивистского квантового
уравнения для электрона), исследование
тяжелых стабильных античастиц стало возможным
в последние 16 лет, после создания
ускорителей на энергии в Гэв и десятки Гэв.
Обнаружение в космических лучах позитрона
в 1932 г., антипротонов и антинейтронов
в середине 50-х годов подтвердило в основном
справедливость зарядовой симметрии нашего
мира, т. е. принципиальное равноправие вещества
и антивещества с точки зрения основных
законов физики. Вскоре, правда, выяснилось
(By, Ландау, Ли и Янг), что такое равноправие
осуществляется лишь при условии, если
мир античастиц является как бы вывернутым
наизнанку относительно обычного мира, т. е.
что он зеркально симметричен обычному миру.
В последние годы, однако, были получены
доказательства, что и такая комбинированная
четность, т. е. зарядово-зеркальная симметрия,
соблюдается в некоторых случаях не на 100%.
Фундаментальное значение подобных
свойств элементарных частиц вытекает из того
факта, что в силу самых общих положений, на
которых основаны современные физические
теории, симметрия по отношению к заряду
тесно связана не только с зеркальной симметрией,
но и с обращением течения времени.
Именно в начале 50-х годов была установлена
знаменитая СРТ-теорема (С — charge, заряд;
Р — pairity, четность: Т — time, время),
утверждающая, что при соблюдении некоторых
достаточно общих положений, которые сегодня
представляются заведомо разумными (в частности,
справедливость специальной теории относительности),
должна соблюдаться симметрия
по отношению к трем одновременно производимым
переходам: от частиц — к античастицам,
к зеркальному отражению и к обратному
течению времени.
Из этой теоремы сразу же следует, что нарушение
зарядово-зеркальной симметрии означает
неравноправность прямого и обратного
хода времени.
Из СРТ-теоремы также следует важнейший
вывод о том, что массы и времена жизни частиц
и античастиц равны.
Учитывая сказанное, ясно, почему вопросы,
связанные с проверкой СРТ-теоремы, в частности
получение и изучение античастиц, имеют
огромное принципиальное значение для современной
физики и составляют одно из актуальных
направлений в изучении микромира.
Исследование же связанных состояний античастиц
— антидейтрона, антигелия представляет
не только огромный принципиальный интерес
для теории, то и позволяет наглядно
убедиться в реальности этих мельчайших кирпичиков
антивещества, намечает способы его
искусственного получения.
Получение даже этих первых легчайших
ядер антиматерии было связано с огромными
экспериментальными трудностями.
ФИЗИКА
331

Во-первых, необходима достаточно большая
энергия протона, чтобы в результате его
столкновения с другими нуклонами могли
одновременно родиться составляющие будущего
антиядра (в случае антигелия-3 — два антипротона
и антинейтрон). Несмотря на то что
собственная энергия рождения нуклона или
антинуклона немного более 0,9 Гэв, законы
сохранения электрического и барионного (соответствующего
сильным, ядерным взаимодействиям)
заряда, а также релятивистские законы
сохранения энергии и импульса требуют
для образования антигелия-3 протонов с энергией
не менее 28 Гэв. Причем для успешной
регистрации энергия протонов, очевидно,
должна быть несколько больше этой минимально
необходимой величины.
В силу такого высокого порога образования
ядер антигелия-3 реальная надежда на их обнаружение
открылась только с сооружением
Серпуховского ускорителя на 76 Гэв*, так как
самые большие энергии, достигнутые ранее,
не превышали 30 Гэв (Брукхэйвен, США).
Во-вторых, ввиду ожидавшейся весьма малой
вероятности образования ядер антигелия-3
по сравнению с другими конкурирующими процессами,
должны были использоваться достаточно
интенсивные пучки исходных частиц,
сложнейшие системы точного анализа и отбора
продуктов реакций по импульсу, скорости
и заряду.
В результате многомесячной подготовки,
тщательно продуманной методики эксперимента
группе физиков под руководством члена-
корреспондента АН СССР Ю. Д Прокошкина
удалось надежно индентифицировать 5 ядер
антигелия среди 240 миллиардов других частиц.
Это достижение по справедливости было
оценено международной научной общественностью
как огромный успех в деле изучения все
более сложных форм антиматерии.
Импульсные реакторы ИБР
В 1971 г. коллективу ученых во главе с членом-корреспондентом
АН СССР Д И. Блохинцевым,
академиком И. М. Франком и доктором
физико-математических наук Ф. Л. Шапиро
была присуждена Государственная премия
за цикл работ по созданию импульсных реакторов
на быстрых нейтронах.
Проблема создания мощного легко управляемого
источника нейтронов, которой были посвящены
эти работы, — до сих пор одна из
актуальных задач в физике атомного ядра. Интенсивные
нейтронные потоки крайне необходимы
для исследований по изучению структуры
атомного ядра, для исследования свойств
самого нейтрона, а также для работ по физике
конденсированных сред.
Так, для экспериментов по нейтронной
спектроскопии сегодня нужны плотности потока
нейтронов не менее 1015 нейтронов/см2сек.
Такие потоки могут получаться в обычных реакторах,
только если их мощность составляет
не менее 50— 100 тыс. квт. Реактор такой
мощности — очень дорогое сооружение индустриального
масштаба, и, естественно, он мало
* См. статью А. А. Логунова «Ускоритель в
Серпухове и физика элементарных частиц» в ежегоднике
«Наука и человечество. 1969».— Ред.
пригоден в качестве экспериментальной установки
для ядерно-физических исследований.
Поэтому еще в середине 50-х годов в Физико-энергетическом
институте Государственного
комитета по атомной энергии Д. И. Блохинцевым
был предложен новый принцип реактора
для физических исследований. Суть этого
принципа заключалась в том, что при небольшой
средней мощности (всего несколько квт)
этот реактор периодически (тысячи раз в минуту)
создает огромные, но кратковременные
(импульсные) потоки нейтронов, а необходимые
физические измерения производятся синхронно,
в момент вспышки ядерной реакции.
Такой импульсный реактор на быстрых нейтронах
(ИБР) был спроектирован и запущен
в 1960 г. в Объединенном институте ядерных
исследований в Дубне. Его главным узлом была
небольшая активная зона, набранная из
стержней плутония общим весом около 20 кг.
В зазоре, имевшемся в зоне, вращался стальной
диск с вкладышами из урана-235. В момент
прохождения вкладышей через зону суммарная
масса ядерного горючего достигала величины,
при которой реактор выходил в рабочий
режим, давая мощную вспышку нейтронов.
Механизм работы такого реактора с периодическими
импульсами весьма своеобразен. Он
в принципе другой, чем у стационарных реакторов
и импульсных реакторов с отдельными
импульсами. Так, выяснилось, что хотя в момент
вспышки цепной реакции деления основную
роль играют мгновенно излучаемые при
делении высокоэнергичные, так называемые
быстрые нейтроны (отсюда буква Б в названии
реактора), для работы реактора очень существенными
оказываются и запаздывающие,
медленные или тепловые нейтроны. Устойчивая
работа реактора, как оказалось, возможна
только тогда, когда в процессе вспышки создается
достаточно радиоактивных ядер — излучателей
запаздывающих нейтронов, необходимых
для зажигания следующего импульса.
При очень высокой мгновенной мощности
(до 15 Мвт) средняя мощность реактора ИБР
составляла всего 3 квт, что сильно упрощало
вопросы защиты и эксплуатации.
Одной из основных задач, для которой создавалась
эта установка, было изучение энергетического
распределения нейтронов в различных
ядерных взаимодействиях. Разделение
нейтронов разных энергий производится в
основном по измерению времени пролета ими
определенного расстояния. Разрешение по
энергии при одном и том же не очень большом
пролетном расстоянии будет тем выше,
чем короче импульс нейтронов. Действительно,
в идеальном случае бесконечно короткого
импульса распределение нейтронов вдоль траектории
будет однозначно соответствовать их
скоростям или энергиям. При импульсе же заметной
продолжительности в одном и том же
месте одновременно могут оказаться нейтроны
разных энергий, и разрешение будет хуже
Чтобы максимально сократить длительность
вспышки, было предложено дополнить реактор
инжектором — источником импульса нейтронов
очень короткой продолжительности.
В качестве инжектора вначале был использован
ускоритель типа микротрона, а затем
более мощный линейный ускоритель электронов
В такой гибридной установке очень
короткий импульс нейтронов, генерируемый
332

Импульсный атомный реактор на
быстрых нейтронах ИБР-30
Установка Токамак-6

в мишени из карбида плутония электронами от
линейного ускорителя, попадает в активную
зону синхронно с прохождением через нее урановых
вкладышей. Активная зона в этот момент
работает в режиме размножителя нейтронов,
увеличивая их число примерно в 100 раз.
Таким путем формируется довольно интенсивный
импульс рейтронов, обладающий, однако,
существенно меньшей продолжительностью.
Этот улучшенный вариант реактора может
работать при средней мощности до 25 квт
При этом мгновенная мощность в некоторых
режимах достигает миллиона киловатт. По
мгновенно достигаемой плотности потока тепловых
нейтронов (порядка 1015 нейтронов/см2сек)
этот ЙБР эквивалентен стационарному
реактору мощностью в 50— 100 тыс. квт.
Такие значения потока уже близки к теоретическому
пределу для импульсных реакторов
с воздушным охлаждением. В то же время
многие важные задачи нейтронной физики требуют
еще более интенсивных нейтронных потоков.
Чтобы улучшить параметры ИБРа, необходимо
было отказаться от простой, но не самой
эффективнрй системы воздушного охлаждения
и перейти на охлаждение с помощью
жидкого металла. Это позволило бы поднять
плотность потока нейтронов в 100 раз.
Строительство более мощного реактора с
натриевым теплоносителем (ИБР-2) началось
в Объединенном институте ядерных исследований
в 1969 г и успешно продвигается.
Средняя мощность реактора ИБР-2 будет выше,
чем у его предшественников, — 4000 квт,
однако в сравнении с его импульсной мощностью
— 7,7 млн. квт, она ничтожно мала.
В качестве инжектора планируется установить
мощный ускоритель электронов на энергию
в 30 Мэв и импульсный ток до 250 а.
Реактор ИБР-2 даст по сравнению с ИБРом
выигрыш по интенсивности потока нейтронов
в 1000 раз при почти той же длительности импульса.
Это позволит перевести ядерные исследования
на новый качественный уровень, сильно
расширит круг задач, решаемых с помощью
нейтронов
Этот реактор будет также приспособлен для
исследований в нрвой весьма интересной области
нейтронной физики — изучении ультрахолодных
нейтронов, т. е. нейтронов, замедленных
в результате столкновения с ядрами решетки
замедлителя, охлажденного до очень
низких температур. Свойства таких нейтронов
— удержание их в поле тяготения, идеальное
отражение от поверхностей и другие —
удивительны и мало исследованы. Детальное
исследование ультрахолодных нейтронов, возможное
только прц больших плотностях потока,
может дать мнрго новых сведений по физике
элементарных частиц для ряда других
областей физики.
Кроме того, разнообразные нейтронные пучки
реактора ИБР-2 позволят решить многие задачи
физики атомного ядра, нейтронной физики,
физики твердого тела, в частности физики
сверхпроводников и ферромагнетиков.
Исследования высокотемпературной плазмы
на Токамаках
Государственная премия СССР 1971 года по
физике присуждена коллективу ученых Института
атомной энергии им. И. В. Курчатова
во главе с академиком Л. А. Арцимовичем за
цикл работ по исследованию высокотемпературной
плазмы с помощью установок Токамак.
Установки Токамак — это системы для получения
высокотемпературной плазмы, использующие
магнитную термоизоляцию и омический
нагрев плазмы (т. е. нагрев протекающим
по самой плазме током).
Главный критерий совершенства экспериментальных
установок для получения термоядерной
реакции в плазме, как известно, заключается
не только в возможности получения
температур порядка десятков миллионов градусов,
но и в выполнении так называемого критерия
пт. Согласно этому критерию возможность
осуществления термоядерной реакции
с положительным выходом зависит от значения
произведения плотности нагреваемой
плазмы п на время ее устойчивого состояния т.
Причем положительный выход становится возможным,
когда произведение пт становится
больше, чем 1014
В наиболее совершенных термоядерных
установках классического типа, т. е основанных
на удержании плазмы магнитным полем,
достигнуты значения пт«1012. Хотя число происходящих
в этом случае термоядерных реакций
и соответственно выход нейтронов весьма
незначительны, само осуществление термоядерной
реакции и изучение физических характеристик
этого явления представляет огромный
интерес.
Чтобы обеспечить достаточно длительное
существование горячей плазмы, необходимо
создать такую конфигурацию удерживающего
плазму магнитного поля, которая обеспечивала
бы и равновесие плазмы, и ее устойчивость.
Одной из немногих систем, обладающих сочетанием
этих свойств, является система Токамак,
в которой кольцо или виток плазмы удерживается
магнитными полями, создаваемыми
током в самом кольце плазмы, и током, текущим
по обмотке, охватывающей камеру с
плазмой. Силовые линии суммарного поля образуют
винтовую структуру, позволяющую
обеспечить устойчирость по отношению к дрейфу
частиц плазмы.
Наличия лишь одного внешнего поля было
бы недостаточно для такой устойчивости. Действительно,
поле обмотки сильнее на оси кольца
плазмы, чем р его внешних областях,
и плазма, которая рыталкивается из области
сильного магнитного поля в направлении его
уменьшения, не могла бы устойчиво существовать
на оси кольца. Именно магнитное поле тока
самой плазмы, которое возрастает при приближении
к поверхности плазменного витка,
компенсирует опасный дрейф.
Еще одну опасность для устойчивого существования
витка — его стремление растягиваться
при пропускании по нему тока — удалось
ликвидировать весьма простым и остроумным
способом. Оказалось, что для этого достаточно
окружить весь виток хорошо проводящим
ток металлом, и тогда наводимые
в этом металле вихревые токи будут отталкивать
от себя ток витка.
Такова в главных чертах схема Токамака.
Она выглядит довольно простой, но за этой
простотой стоит многолетний напряженный
труд многих ученых и инженеров Института
атомной энергии по совершенствованию конфигураций
магнитного поля, по обеспечению глубокого
вакуума, борьбы с примесями, по разработке
методов диагностики плазмы.
334

В конструкции этих установок суммирована
значительная часть почти двадцатилетнего
опыта работ Института атомной энергии по
проблеме управляемого термоядерного синтеза.
Опыты с помощью установок Токамак дали
много новых, интересных сведений о свойствах
плазмы, помещенной в магнитное поле
Так, например, в ходе этих экспериментов были
получены данные, заставившие существенно
изменить теоретические представления о
механизме диффузии в магнитном поле.
На самой крупной из установок семейства
Токамаков при силе тока в витке около
150 тыс. а для плазмы с плотностью
5-1013г/см3 и температурой около 5 млн. градусов
было получено время удержания порядка
15 мсек
Следовательно, удалось значительно продвинуться
по пути к желанному порогу —
«термоядерному Эльдорадо», по выражению
Л. А. Арцимовича, — пт«Ю14.
В установке Токамак впервые успешно преодолены
главные препятствия на пути к созданию
устойчивой высокотемпературной плазмы.
При этом время удержания плазмы в системе
типа Токамак увеличивается с его размерами.
Поэтому в принципе на основе Токамака
мог бы быть построен термоядерный реактор.
Однако необходимые для этого размеры
установки и величина магнитного поля пока
превышают возможности современной техники.
Кроме того, по-видимому, придется видоизменять
способ нагрева плазмы, так как настоящие
термоядерные температуры, порядка
100 млн. градусов, вряд ли могут быть достигнуты
за счет омического нагрева плазменного
витка.
Термоядерная плазма
в лазерном луче
В последнее время внимание ученых, занимающихся
проблемами термоядерного синтеза, было
привлечено к чрезвычайно интересным результатам
экспериментов по получению термоядерной
плазмы в фокусе лазерного луча.
Этой теме была посвящена специальная международная
конференция, проходившая в Москве
в самом конце 1970 г.
Наиболее обстоятельные исследования эффекта
нагрева плазмы лучом лазера до термоядерных
температур были проведены в Физическом
институте им. П. Н. Лебедева Академии
наук СССР — этой колыбели квантовой
электроники, в лаборатории, руководимой лауреатом
Ленинской и Нобелевской премий академиком
Н. Г. Басовым.
Лазерный метод получения термоядерных
реакций в корне отличен от развиваемых уже
в течение 20 лет методов управляемого термоядерного
синтеза, основанных на идее магнитной
термоизоляции плазмы.
Если главная цель обычных методов — увеличение
как п, так и т путем совершенствования
способов удержания плазмы, то в лазерном
методе проблема удержания отодвигается
на второй план и необходимого значения пт
пытаются достигнуть за счет повышения плотности
плазмы п до значений, соответствующих
твердому телу.
Таким образом, в лазерном методе делается
попытка вообще избавиться от проблемы удержания
высокотемпературной плазмы, достав¬
ляющей уже столько лет огорчения ученым,
путем осуществления предельно быстрой, опережающей
разбрасывание плазмы передачи ей
огромной мощности для «поджига» термоядерной
реакции.
Расчет показал, что надеяться на получение
термоядерных реакций в плазме можно в том
случае, если бы удалось подвести на квадратный
миллиметр мишени энергию порядка
100 000 дж за время 10~9сек. Единственным
практически известным способом получения такой
концентрации энергии сегодня является
лазер. Мощность современных импульсных лазеров
достигает величины 2 • 109 вт, т. е.
в 500 раз больше, например, мощности Куйбышевской
ГЭС.
Впрочем, следует отметить, что прогресс в
создании сильноточных ускорителей электронов,
способных давать столь же кратковременные
импульсы, позволяет сегодня рассматривать
их как достойных конкурентов лазеров.
Ряд чисто технических трудностей и отсутствие
в настоящее время лазеров с необходимыми
параметрами не позволяют рассчитывать
на получение интенсивных термоядерных
реакций. Тем не менее с помощью имеющихся
образцов импульсных лазеров, в частности лазера
на неодимовом стекле, можно на уровне
меньших мощностей промоделировать получение
термоядерных реакций в фокусе луча
лазера.
Именно такой эксперимент был подготовлен
и проведен в Физическом институте. На установке,
состоящей из неодимового лазера, системы
выделения одиночных импульсов, усилителя
одиночного импульса, объектива, других
вспомогательных узлов и мишени из дейтерида
лития, был поставлен эксперимент по
получению термоядерной плазмы.
В ходе экспериментов был зарегистрирован
выход нейтронов (около 50 нейтронов в импульсе)
и рентгеновское излучение, имевшее
энергию в 20 кэв. Рассчитанная по данным
опыта температура мишени в фокусе луча составляла
10 млн. градусов, т. е. 10% от температуры,
соответствующей полномасштабной
термоядерной реакции.
Аналогичные результаты с некоторыми вариациями
были получены в ряде зарубежных
лабораторий.
Таким образом, продемонстрирована принципиальная
возможность осуществления импульсных
термоядерных реакций под действием
излучения лазера.
Это, конечно, далеко не решение термоядерной
проблемы, но, во всяком случае, один из
новых, оригинальных подходов к ней. Возможности
такого подхода и степень его перспективности
— предмет интенсивных исследований
ученых ряда стран.
Сверхсильные постоянные магниты
Расскажем коротко о последних достижениях
в изучении новых типов ферромагнетиков и в
создании на их основе мощных постоянных
магнитов.
Согласно существующей теории, в развитие
которой решающий вклад был внесен советскими
учеными — академиком С. В. Вонсовским
и членом-корреспондентом АН СССР
Я. Ш. Шуром, за высокое значение намагниченности
у ферромагнетиков ответствен в
основном элементарный магнитный момент
335

электронов — спин Выстраиваясь при прило
женин магнитного поля в одном направлении,
спины могут создать огромные дополнительные
поля.
Однако после снятия поля такое состояние,
именно в силу большой величины энергии создаваемого
поля, оказывается энергетически
невыгодным. Поэтому ферромагнетик под
влиянием собственного поля начинает разбиваться
на области — домены. В пределах каждого
домена спины направлены одинаково, но
магнитные моменты доменов стремятся ориентироваться
друг относительно друга так, чтобы
их магнитные поля замыкались и компенсировались
внутри объема образца. Предел
такому дроблению кладет возрастающая энергия,
связанная с существованием границ между
доменами. Дело в том, что на границах спины
соседних электронов, принадлежащих различным
доменам, не параллельны и, следовательно,
энергия их взаимодействия больше,
чем у спинов внутри доменов. Реальные размеры
доменов — порядка тысячных долей миллиметра
и еще меньше.
Это свойство — враг номер один при создании
сильных постоянных магнитов, так как
разбиение образца на домены стремится нейтрализовать,
уменьшить его намагниченность
после включения внешнего поля.
Поэтому первой задачей, которая стала ясна
ученым при создании особо совершенных постоянных
магнитов, было получение частиц
ферромагнетика, не слишком малых по размерам
и в то же время представляющих целиком
один домен.
В создании таких однодоменных частиц союзником
оказалось свойство магнитной анизотропии
некоторых ферромагнитных веществ,
суть которой состоит в том, что энергия, необходимая
для намагничения кристалла, сильно
зависит от направления поля относительно его
кристаллографических осей. Для перемагничивания
кристалла такого ферромагнетика в направлении,
не совпадающем с его так называемыми
«осями легкого намагничивания», необходимо
затратить дополнительную энергию.
Поэтому магнитоанизотропный кристалл ферромагнетика
намного более устойчив по отношению
к разрушающему намагниченность
действию собственного поля, чем изотропный
ферромагнетик.
В результате исследований ученых Института
физики металлов АН СССР были найдены
условия, когда таким свойством обладают уже
не микроскопические частицы, соизмеримые по
размерам с доменами, а довольно крупные
кристаллы ферромагнетиков. Несмотря на то
что в принципе после снятия внешнего поля
такой большой кристалл стремится разделиться
на домены, оказалось, что для него реализуется
также и однодоменное устойчивое состояние.
Это было одним из важнейших условий
для создания технологии сверхсильных
постоянных магнитов, так как слишком мелкие
частицы непригодны для этих целей по ряду
соображений технического характера. Объединяя
такие отдельные кристаллики, можно получить
постоянные магниты с очень большими
значениями магнитной энергии.
На пути к практическому созданию мощных
постоянных магнитов оставалось все же еще
одно препятствие — исходный материал должен
был обладать не только магнитной анизотропностью,
но и, что естественно, большой ве¬
личиной намагниченности. Среди известных
ранее материалов удовлетворительное сочета
ние этих качеств, к сожалению, отсутствовало
В самое последнее время, однако, такой материал
был найден. Им оказались сплавы кобальта
с самарием и некоторыми другими
редкоземельными элементами. Объединение
отдельных частиц ферромагнетика в магнит
должно, конечно, происходить таким образом,
чтобы оси наиболее легкого, энергетически выгодного
намагничения оказались по возможности
параллельными. Этого можно достигнуть.
если процесс объединения отдельных частиц
производить в магнитном поле.
Используя разработанные в этих исследованиях
методы, в 1969 — 1970 гг. в лабораториях
фирмы «Филлипс» и в Институте физики металлов
АН СССР удалось получить постоянные
магниты совершенно нового типа, обладающие
магнитной энергией до 20 млн. гс • э,
т. е. вдвое большей, чем удавалось получить
ранее Чтобы представить силы, развиваемые
такими магнитами, можно сказать, что они в
состоянии удержать груз, весящий в 500 раз
больше самого магнита. Очевидна их огромная
практическая ценность — ведь с помощью постоянных
магнитов решается множество технических
задач в измерительной технике, электронике,
магнитной записи и других областях
техники.
Создание сверхсильных постоянных магнитов
— не только свидетельство серьезного прогресса
в исследовании структуры ферромагнитного
состояния, но и путь к рождению новых
разделов техники, в особенности в области
микроминиатюризации электронных приборов,
в которых вес магнитной системы зачастую составляет
до 90% веса всего прибора.
Коллективный метод ускорения частиц
Президиум АН СССР заслушал доклад доктора
физико-математических наук В. П. Саранцева
о новом методе ускорения заряженных
частиц.
Решение проблем физики элементарных частиц
и атомного ядра требует создания пучков
заряженных частиц все более высокой энергии
и интенсивности В связи с этим особенно актуальным
становится увеличение эффективности
ускорения заряженных частиц, повышение
компактности ускорителей.
Физические характеристики материалов и
существующие способы создания высокочастотных
полей в ускоряющих системах ставят определенный
предел приросту энергии частиц
на единицу длины ускоряющей структуры традиционного
типа. Возможность обойти этот
предел и повысить эффективность ускорения
появилась в результате исследований по созданию
нового, так называемого коллективного
метода ускорения, проводившихся с 1962 г.
в Объединенном институте ядерных исследований
в Дубне.
Идея коллективного метода ускорения ионов,
выдвинутая покойным академиком
В. И. Векслером, заключалась в том, чтобы
воспользоваться силами электрического пространственного
заряда сгустков легких частиц
(электронов) для ускорения частиц большей
массы. Используя законы релятивистского движения,
можно, оказывается, создать образование
в виде кольца из быстро вращающихся
электронов и погруженных в него положитель-
336

Общий вид сооружаемого в ОИЯИ
коллективного ускорителя

но заряженных ионов, которое, будучи заряженным,
тем не менее будет сохранять электродинамическую
устойчивость. Причем если
скорость вращения электронов будет достаточно
высокой, то для его стабилизации достаточно
небольшое, порядка 1% количество ионов.
Тогда такое стабильное заряженное кольцо,
мало отличающееся по своему поведению во
внешних полях от чисто электронного сгустка,
можно ускорять в направлении, перпендикулярном
к его плоскости, любым известным
способом. При этом ионы, удерживаемые внутри
этого кольца силами пространственного заряда
электронов, очевидно, будут приобретать
энергию, во столько раз большую, чем энергия
электронов, во сколько их масса больше
массы электронов*.
Повышение эффективности процесса ускорения
и увеличение прироста энергии частиц на
единицу длины установок связано, таким образом,
с перенесением пространства, в котором
происходит взаимодействие частиц с ускоряющим
полем, внутрь самих сгустков заряженных
частиц, т. е. использованием для ускорения
ионов поля пространственного заряда сгустков
электронсв. Такие поля оказываются в 10—
100 раз более высокими, а объемы, в которых
они существуют, в 100— 1000 раз меньшими,
чем в обычных ускорителях. Это обстоятельство
и позволяет считать коллективный метод
ускорения весьма перспективным с точки зрения
сокращения размеров и повышения эффективности
ускорителей тяжелых заряженных
частиц.
Завершение в Дубне в 1967 г. работ по
обоснованию коллективного метода, в котором
для ускорения ионов используются электронные
сгустки кольцевой формы, положило начало
развитию аналогичных исследований во
многих странах.
В настоящее время освоена методика получения
электронных колец с числом электронов
1013. Проведены опыты по ускорению ионов
в таких кольцах до энергий порядка нескольких
десятков миллионов электрон-вольт.
Сейчас решаются вопросы получения колец
с максимальной плотностью электронов. Для
этого в крупнейших лабораториях мира строится
ряд новых устройств и установок. Электронные
ускорители, сооружаемые сейчас в Дубне
и Беркли (США), обеспечат, по-видимому, создание
сгустков, которые будут ускорять до
сверхвысоких энергий с эффективностью, примерно
в 10 раз более высокой, чем у синхрофазотронов.
За последние годы высказано несколько
идей о получении кольцевых сгустков
способами, которые отличаются от метода,
предложенного в Дубне. Однако пока еще не
проведено серьезных экспериментальных и теоретических
исследований этих способов, и потому
трудно говорить о преимуществах и недостатках
тех или иных из них.
В ближайшие годы предполагается создание
основанной на коллективном методе установки,
способной ускорять любые тяжелые ионы. Существует
мнение, что использование этого метода
— сейчас практически единственный путь
для получения ускоренных тяжелых ионов в
количествах, которые обеспечат изучение далеких
трансурановых элементов, расположенных
вблизи «островов стабильности». Коллектив-
* Имеется в виду так называемая поперечная
масса электронов
ный ускоритель тяжелых ионов существенно
расширит возможности ядерной физики. Специфические
особенности такого ускорителя,
в частности, чрезвычайно малая длительность
импульса частиц, позволит, например, при
отыскании «островов стабильности» в ядерной
физике средних энергий применять методику,
используемую физикой высоких энергий, и регистрировать
единичные акты образования новых
элементов.
В настоящее время в мире проектируется
и строится довольно большое число ускорите
лей на не очень высокую энергию (порядка
единиц Гэв), но с высокой интенсивностью
пучка, объединяемых общим названием «мезонные
фабрики». В них нуждаются как ядерная
физика, так и техника. Разработка такого
ускорителя составит еще одно направление, по
которому пойдет развитие коллективного метода
в ближайшие годы.
Усилия исследователей направлены также
на создание коллективного ускорителя частиц
сверхвысоких энергий. Основные работы здесь
связаны с выбором оптимальной ускоряющей
системы. В качестве промежуточного этапа
создания такого ускорителя на энергии в тысячи
Гэв предполагается сооружение ускорителя
на 20— 30 Гэв, который был бы использован
в дальнейшем как головная часть большого
ускорителя Предварительное рассмотрение
возможностей такой промежуточной установки
показало, что она может обеспечить
ускорение примерно 1014 протонов в секунду
с хорошими геометрическими характеристиками
пучка.
Важное значение для определения более далеких
перспектив развития ускорителей на
сверхвысокие энергии имеют исследования по
получению электронных колец с существенно
лучшими параметрами. Как показывают расчеты,
можно получать электронно-ионные кольца
с поперечным сечением 10 -3— 10~4см. Применение
таких колец открыло бы пути создания
ускорителя вплоть до энергий порядка
1 000 000 Гэв, причем стоимость его сооружения
несильно отличалась бы от затрат на сооружение
ускорителя на 1000 Гэв.
Непрерывное поддержание плазмы
лучом лазера
Может ли гореть световой луч? Не среда,
в которой он распространяется, а именно луч
света.
Оказывается, что может, и это утверждение
имеет достаточное теоретическое и экспериментальное
обоснование.
Осуществлено это удивительное явление
группой ученых Института проблем механики
АН СССР под руководством доктора физико-
математических наук К). П. Райзера. Им удалось
показать сначала теоретически, а потом
и экспериментально, что в газовой среде, в
частности, прямо в воздухе может быть зажжен
разряд с температурой около 20 0000; его
положением можно легко управлять с помощью
луча света, которым он возбуждается.
Такой разряд представляет собой плотную
плазму интенсивно поглощающую падающий
на нее свет, причем область существования
плазмы определяется плотностью электромагнитной
энергии в среде. Поэтому если на пути
луча света с достаточной для поддержания
разряда плотностью энергии создать началь-
338

ную затравочную плазму, то тепло от начальной
области будет распространяться во все стороны
и, в частности, навстречу лучу. Нагревающийся
газ приобретает способность поглощать
световую энергию, и навстречу лучу побежит
волна разряда. Картина эта очень напоминает
горение обычной горючей смеси в трубе.
И когда говорится о горении светового луча,
то тут аналогия не только внешняя.
Действительно, в свечение разряда переходит
энергия светового луча, поглощающаяся
в плазме. По сравнению с простым горением
разница состоит лишь в том, что обычно при
горении выделяется химическая энергия, заключенная
в самом веществе, а здесь — энергия,
подводимая извне. Естественно, что математическое
описание этого явления очень
близко к теории химического горения.
Расчеты показали, что явление возбуждения
разряда вдоль луча становится возможным, если
мощность в луче выше некоторой, нефантастической,
но все же пока для современной
техники слишком высокой величины.
Снизить требования к мощности можно,
прибегая к фокусировке луча обычными оптическими
средствами. При этом разряд будет
гореть только в фокусе луча, так как только
там плотность световой энергии достаточна для
его поддержания.
Осуществление такого, как бы подвешенного
прямо в воздухе разряда, зависит, по мнению
авторов этого интересного открытия, только от
возможности получения светового луча необходимой
мощности. Лазеры непрерывного режима,
способные обеспечить такую мощность
в луче, уже созданы; и в ближайшее время
можно ожидать результатов по осуществлению
локализованного разряда прямо в воздухе.
Опыты, моделирующие образование такого
разряда, уже проведены, и в них, в полном соответствии
с теорией, был получен непрерывно
горящий разряд с температурой порядка
15 000°.
В этих опытах разряд, для снижения требований
к мощности, зажигался не в воздухе,
а в ксеноне или аргоне при давлении до десяти
атмосфер. Луч лазера фокусировался с помощью
зеркала в центре камеры, куда посылался
также импульс от другого лазера более высокой
мощности. После зажигания разряда функции
этого второго лазера оказывались исчерпанными
и разряд стабильно горел неограниченное
время.
Размеры такого оптического разряда были
порядка нескольких миллиметров, горел он
ослепительно белым светом. Это весьма красивое,
и чисто визуально, и по изяществу осуществления,
явление, несомненно, ждут многочисленные
применения.
Источники света с температурой в 20 000°
нужны в самых различных областях науки
и техники. Предельная легкость управления
локализацией оптического разряда делает его
крайне перспективным средством для обработки
необычных материалов, позволяющим, в частности,
вести обработку на расстоянии.
Весьма интересен вопрос, естественно возникающий
при ознакомлении с этим явлением,
— можно ли не прибегать к использованию
лазера и обойтись, например, солнечным
светом, должным образом сфокусировав
его, чтобы получить необходимую плотность
энергии? Увы, законы термодинамики запрещают
нагревать любое тело излучением до
температур, больших, чем температура источника.
Поэтому с помощью солнечного излучения
нельзя получить температуру больше, чем
температура фотосферы Солнца, т. е. более
6000°.
Существует ли металлический водород?
В последнее время появился ряд публикаций,
в которых получение металлического водорода
рассматривается как вполне реальная задача.
На принципиальную возможность существования
водорода в форме атомного кристалла,
обладающего свойствами металла, при давлениях,
больших 2 млн. атм, было указано еще
в 1952 г. в работе члена-корреспондента
АН СССР А. А. Абрикосова. Особый интерес
к этой проблеме продиктован тем, что, согласно
выводам общей теории сверхпроводимости,
металлический водород может оказаться сверхпроводником
при температурах, близких к комнатной.
Кроме того, в самое последнее время
в работе теоретиков получены указания на то,
что может существовать метастабильное состояние
металлического водорода, устойчивое
и после снятия давления. Такое состояние, хотя
и имеет энергию, значительно превосходящую
энергию неметаллической фазы, может
сохраняться бесконечно долго. Некоторые ученые,
исходя из получающейся в результате
расчетов очень малой скорости звука для данного
метастабильного состояния, не исключают
и той возможности, что водород в этом случае
окажется жидким металлом.
Уточненная в настоящее время оценка величины
давления, при котором водород должен
переходить в металлическое состояние, составляет
2,6 млн. атм. Пока подобные давления
еще не могут быть созданы в эксперименте.
Однако работы по получению давлений такого
порядка интенсивно ведутся и у нас в стране
в Институте физики высоких давлений АН
СССР, и в США. В институте физики высоких
давлений уже получены давления до 1 млн.
атм, а ученые Корнельского университета
(США) считают, что в ближайшие три года они
достигнут давлений в несколько миллионов атмосфер.
Предложены также методы получения
таких давлений с помощью взрывов, однако
естественно, что после опыта не удается сохранить
образцы.
Даже при самом неблагополучном исходе,
т. е. в том случае, если обнаружится, что металлический
водород не может существовать
при нормальных давлениях, его получение будет
иметь огромное научное значение. Действительно,
атом водорода — простейший из возможных
и изучение свойств металла, в узлах
решетки которого находятся просто протоны,
даст много ценных сведений по физике конденсированного
состояния. Кроме того, экспериментальное
получение металлического водорода
позволит проверить астрофизическую гипотезу,
из которой и возникла впервые вся
проблема,— гипотезу о наличии в центре Юпитера
и Сатурна, где давление достигает 100
млн. атм, ядра из металлического водорода.
Голографический метод
За заслуги в создании голографии — нового
метода получения изображений Нобелевская
премия по физике 1971 года присуждена члену
Лондонского королевского общества, почет-
339

ному члену Венгерской Академии наук Деннису
Габору. О его работе см. в статье Ю. Н. Денисюка
«Голография» в этом томе ежегодника.
Регистрация гравитационных волн
Возможность существования гравитационных
волн уже непосредственно следовала из уравнений
общей теории относительности, сформулированных
А. Эйнштейном в 1916 г. Согласно
этим уравнениям гравитационные волны,
т. е. возмущения поля тяготения, вызываемые
ускоренным движением масс, должны быть поперечными
и распространяться со скоростью
света. Однако уже давно проведенные оценки
мощности, которая может излучаться ускоренно
движущимися массами (такими, например,
как двойные звезды), приводили к совершенно
ничтожным, практически пренебрежимым величинам.
Так, было вычислено, что энергия,
теряемая системой из двух звезд, вращающихся
друг относительно друга, не превышает одной
триллионной доли их полной энергии. Громадные
астрономические расстояния до наиболее
вероятных источников гравитационного
излучения, на много порядков ослабляющие
сигнал, казалось, делали задачу его поиска абсолютно
бессмысленной.
В силу этого до 1969 г. не делалось серьезных
попыток регистрации гравитационных
волн. Тем более сенсационными оказались сообщения
доктора Джозефа Вебера из университета
штата Мэриленд (США) о том, что ему
удалось зарегистрировать гравитационные
волны.
Приемником гравитационного излучения может
быть, естественно, только достаточно массивное
тело, колебания которого в меняющемся
поле тяготения, обусловленном приходящей
волной, и предполагается обнаружить. Вебер
использовал в качестве приемников (детекторов)
массивные алюминиевые цилиндры весом
в одну тонну, подвешенные для уменьшения
трения в вакууме и максимально изолированные
от всех других внешних влияний. С помощью
кварцевых тензодатчиков, прикрепленных
к цилиндрам, он мог регистрировать возникающие
в них колебания. Главной помехой
в этих опытах, от которой необходимо было заэкранироваться,
являлись сейсмические колебания
Земли, приводящие к вибрации цилиндров,
и тепловые движения в них. Используя
далеко разнесенные детекторы (расстояние
между двумя из них составляло около
1000 км) и разность в скорости распространения
сейсмических и гравитационных волн,
Веберу, с помощью схем совпадения и задержки
импульсов, удалось сильно уменьшить
влияние помех, вызванных сейсмическими явлениями
и тепловыми колебаниями.
В сеансе, продолжавшемся 81 день, удалось
зарегистрировать 17 случаев совпадения сигналов
от двух детекторов и несколько случаев
совпадения на трех и четырех детекторах. По
оценкам Вебера, чисто случайные, не вызванные
гравитационными волнами, Совпадения на
трех детекторах могли бы произойти лишь
один раз за 70 млн. лет. При этом, что весьма
важно, колебания регистрировались в основном
тогда, когда детекторы были ориентированы
на вполне определенный участок неба, т. е.
их период совпал со звездными сутками.
Этот участок, соответствующий максимуму
гравитационного излучения, расположен в
центральной части нашей Галактики, в районе
созвездия Скорпиона. Уровень мощности зарегистрированных
волн оценен в 1 мвт/см2, что
представляет, по мнению большинства ученых,
недопустимо большую величину.
Скепсис многих астрофизиков по отношению
к интерпретации Вебером своих результатов
в первую очередь обусловлен слишком большой
мощностью зарегистрированных им сигналов.
Чтобы объяснить такую мощность, надо
предположить, что в центре Галактики ежегодно
в гравитационное излучение переходит
масса, равная ста тысячам солнечных масс.
Для оправдания такой мощности генерации
гравитационных волн за истекший год было
предложено несколько довольно экстравагантных
механизмов.
Например, были проведены расчеты, показывающие,
что объяснить данные Вебера невозможно
даже таким механизмом, как столкновения
звезд в каком-то плотном скоплении
в ядре Галактики. Количество звезд в таком
скоплении и необходимая частота их столкновений
приводят, согласно этим расчетам, к тому,
что время жизни скопления оказывается
равным всего нескольким часам. Звезды скопления
испытывают необратимый коллапс, и все
скопление превращается в «черную яму».
Имеются попытки представить гравитационные
волны столь высокой интенсивности, как
свидетельство столкновения «черных ям». Ввиду
чрезвычайно высокой плотности этих гипотетических
тел и, следовательно, весьма высоких
значений гравитационного поля, их столкновения
действительно должны быть мощным
источником гравитационных волн.
Однако гипотезы подобного рода требуют
ряда дополнительных предположений, трудно
согласующихся с современной картиной мира.
В частности, согласно одной из таких гипотез
лишь 2% вещества во Вселенной находится в
несколлапсированном состоянии, а остальное
— либо в стадии коллапса, т. е. абсолютно,
за исключением гравитационного взаимодействия,
«отключено» от окружающего мира,
либо в форме гравитационных волн.
Естественно, все эти теоретические построения
не могут вызывать слишком серьезного
внимания до тех пор, пока не будет со всей
достоверностью подтверждена справедливость
выводов Вебера.
В настоящее время ученые ряда стран собираются
повторить и усовершенствовать его
эксперименты, так что окончательный ответ на
вопрос о возможности регистрации гравитационных
волн на Земле может быть дан не ранее
чем результаты Вебера будут подтверждены
другими исследователями. Положительный
ответ, по-видимому, будет означать необходимость
серьезного пересмотра наших представлений
об устройстве Вселенной
Открытие еще одной элементарной частицы
В экспериментах по рассеянию К-мезонов на
дейтерии, проводившихся в 1971 г. на стэнфордском
линейном ускорителе электронов на
20 Гэв (США), открыт анти-омега-гиперон,
элементарная частица, уже давно предсказанная
теоретически. Анти-омега-гиперон — античастица
по отношению к омега-минус-гиперону,
открытому в 1964 г. Масса анти-омега-гиперона
1673 Мэв, или в 1,8 раза больше, чем масса
протона.
340

Природный изотоп плутония
Из руды, добываемой в одном из рудников Калифорнии,
учеными лаборатории в Лос-Аламосе
(США) в 1971 г. удалось выделить 8-10 -т
плутония-244. Ранее все изотопы плутония
получались только искусственным путем.
В прошлом году в Калифорнийском университете
получены данные, свидетельствующие
о том, что в ахондритных метеоритах некогда
содержался в заметном количестве плутоний-244.
Данные получены при измерении
содержания в метеоритах изотопов ксенона,
являющихся продуктами распада плутония-244.
Достижения небесной механики
Государственной премии СССР 1971 г. удостоены
доктора физико-математических наук
Е. П. Аксенов, Е. А. Гребеников, В. Г. Демин,
Г. Н. Дубошин и доктор технических наук
М. Д. Кислик за цикл работ по современным
проблемам и методам небесной механики.
Работы этих ученых приобрели особую актуальность
в последние годы в связи с запуском
большого количества искусственных небесных
тел и необходимостью разработки более
точной теории их движения. В этом случае
методика расчета орбит больших планет, применяемая
обычно и основанная на классической
теории, оказывается очень сложной.
Принципиально новый подход к теории возмущенного
движения состоит в отказе от использования
традиционного метода, когда за
основу берется движение вокруг центрального
тела в соответствии с законом Кеплера и вносятся
различные поправочные члены за счет
притяжения других небесных тел, порождающих
возмущение. Построенный аналитический
аппарат упростил расчет орбит и контроль за
движением космических аппаратов и дал возможность
оценивать эволюционные эффекты.
Предложенный авторами способ использования
моделей, учитывающих основные особенности
гравитационного поля Земли, Луны,
Юпитера и других планет, позволил более точно
рассчитать орбиты спутников и траектории
других малых тел вблизи этих планет.
Особенно тщательно разработан был этот
метод Е. П. Аксеновым для расчета движения
искусственных спутников Земли. В результате
была построена высокоточная аналитическая
теория, позволяющая учитывать не только все
особенности строения гравитационного поля
Земли, притяжение Луны и Солнца, но и сопротивление
земной атмосферы. Формулы этой
теории имеют компактный и удобный для
практических вычислений вид и применимы
для широкого класса искусственных спутников,
имеющих самые различные орбиты.
Г. Н. Дубошиным была развита подробная
теория поступательно-вращательного движения,
предназначенная главным образом для
расчета траекторий спутников, вращательное
движение которых играет большую роль и тесно
связано с их орбитальным движением.
Методы небесной механики, разработанные
лауреатами, в настоящее время широко применяются
для решения многочисленных научных
и прикладных задач как советскими, так
и зарубежными специалистами.
Золотые медали имени М. В. Ломоносова
Золотые медали имени М. В. Ломоносова —
высшую награду Академии наук СССР за выдающиеся
достижения в области естественных
наук в 1971 г. Президиум АН СССР присудил
академику В. А. Амбарцумяну и шведскому
физику X. Альвену.
Академик В. А. Амбарцумян — замечательный
советский астроном и астрофизик. Его
работы относятся ко многим областям астрономии:
физике звезд и туманностей, звездной
астрономии, динамике звездных систем, космогонии
звезд и галактик. В 30-е годы им создана
количественная теория свечения газовых
туманностей, предложен метод учета массы
вещества, истекающего из нестационарных
звезд различных типов и выбрасываемого новыми
звездами. В 1947 г. В. А. Амбарцумян
открыл новый тип объектов — звездные ассоциации.
Он создал теорию этих объектов, показал,
что они являются динамически неустойчивыми
образованиями и находятся в состоянии
распада. Оценив их возраст, он пришел
к выводу о чрезвычайной молодости этих образований
и выдвинул гипотезу о рождении
звезд в ассоциациях. В. А. Амбарцумян разработал
основы статистической механики звездных
систем, показал, что звездные скопления
постепенно распадаются вследствие ухода из
них отдельных звезд. В. А. Амбарцумян —
автор новой теории рассеяния света в мутных
средах и теории статистических исследований
межзвездных поглощающих туманностей. В последние
годы В. А. Амбарцумян разработал
теорию сверхплотных барионных звезд и проводил
исследования пекулярных, то есть необычных
галактик, из ядер которых происходят
выбросы вещества, сопровождающиеся
взрывами колоссальной силы и мощным радиоизлучением*.
В. А. Амбарцумян пользуется широкой известностью
и большим научным авторитетом.
Он президент Академии наук Армянской ССР,
которую возглавляет более 20 лет, член Президиума
АН СССР, член многих иностранных
академий и научных обществ. В течение многих
лет занимает ведущие посты в Международном
астрономическом союзе, был его вице-
президентом и президентом. В настоящее время
является президентом Международного совета
научных союзов. В. А. Амбарцумян неоднократно
избирался депутатом Верховного Совета
СССР. Он Герой Социалистического Труда
и лауреат Государственных премий.
Профессор X. Альвен — один из выдающихся
физиков и астрофизиков нашего времени.
Исследования, проводимые им и его сотрудниками,
представляют огромный интерес для физики
высокотемпературной плазмы и термоядерного
синтеза, но еще интереснее исследо-
* См. статьи В. А. Амбарцумяна в ежегоднике
«Наука и человечество»: «Об эволюции
галактик» — 1965: «О ядрах галактик» —
1969. — Ред.
АСТРОНО
МИЯ
341

вания профессора Альвена по космической
плазме. С начала 40-х годов он заложил и развил
основы новой области физйки — магнитной
гидродинамики. Им было сформулировано
понятие о вмороженности электромагнитного
поля в плазму и открыт новый тип волн в намагниченной
плазме — магнитогидродинамические
волны, которые известны физикам как
«волны Альвена».
Широко известны экспериментальные работы
Альвена по моделированию процессов в намагниченной
космической плазме, в том числе
в магнитосфере Земли и в плазме пекулярных
галактик, являющихся мощными источниками
радиоизлучения. Профессор Альвен предложил
ряд гипотез, объясняющих образование
солнечных пятен, протуберанцев, получил оригинальные
результаты при изучении потоков
плазмы, выбрасываемых Солнцем, в частности,
развил интересные представления о роли потоков
этой плазмы в образовании голов и хвостов
комет*.
Он — член Королевской академии наук
в Стокгольме, почетный член академий и научных
обществ многих стран. В 1966 г. за свои
научные достижения он был избран иностранным
членом Академии наук СССР. В 1970 г.
ему была присуждена Нобелевская премия по
физике. Профессор Альвен — один из активных
участников Пагуошского движения ученых
за разоружение и разрядку международной
напряженности. В 1970 г. он был избран
президентом этого движения.
Работы по теоретической
звездной динамике
Раз в три года Академия наук СССР присуждает
премию имени русского астрофизика
Ф. А. Бредихина за выдающиеся работы в области
астрономии с вручением Золотой медали.
Постановлением Президиума АН СССР премия
имени Ф. А. Бредихина 1971 г. присуждена
члену-корреспонденту АН Эстонской ССР
Г. Г. Кузмину за серию работ по теоретической
звездной динамике.
Эта область науки занимается изучением законов
движения и взаимодействия небесных
тел, структуры звездных скоплений и галактик
и эволюционных изменений, происходящих
в них. Г. Г. Кузмин внес весомый вклад практически
во все области этой науки. Им разработаны
теоретические модели галактик — сфероидальная,
плоская или почти плоская, дискретная
(где параметры изменяются скачками)
и составная в виде суперпозиции множества
элементарных сфероидов Все эти модели,
как показали наблюдения, хорошо соответствуют
реально наблюдаемым галактикам различных
типов.
Много работ Г. Г. Кузмина посвящено изучению
строения и процессу развития нашей Галактики.
Большую роль в эволюции звездных
систем аналогичных нашей Галактике играют
иррегулярные силы, т. е. силы взаимодействия,
возникающие при случайных сближениях
отдельных звезд либо с другими звездами,
либо с более крупными массами, представляющими
собой конденсации большого числа
См. статьи X. Альвена в ежегоднике «Наука
и человечество»: «О происхождении Земли и Луны»
— 1964; «Космология и физика» — 1971 —
1972.— Ред.
звезд, газа и пыли. В работах Г. Г. Кузмина
показано, что иррегулярные силы являются
важнейшими факторами, определяющими
строение Галактики. На основании учета этих
сил оказалось, в частности, возможным объяснить
наблюдаемое распределение скоростей
звезд в Галактике, которое долгое время представляло
собой неразрешимую проблему.
Большое принципиальное значение имеет
найденное автором влияние иррегулярных сил
на эволюцию звездных скоплений, приводящее
к перераспределению масс в звездной системе.
В своих работах он продолжил и успешно развил
идею эволюции скоплений, предложенную
впервые академиком В. А. Амбарцумяном.
Г. Г. Кузмин рассмотрел детально динамику
звездных систем с учетом эффекта сближений
и получил ряд очень интересных результатов.
Работы Г. Г. Кузмина и его многочисленных
учеников широко известны и признаны мировой
астрономической наукой.
Проблема внеземных цивилизаций
В связи с успехами радиоастрономии некоторое
время назад было высказано предположение,
что если другие разумные миры ведут
«радиопереговоры» в Космосе, то уже сейчас
техника радиоприема позволяет надеяться на
обнаружение таких сигналов.
Однако проблема не сводится только к техническому
аспекту. Гораздо более трудным и
принципиальным представляется все, что связано
с возникновением жизни и разума в космосе.
Это вопросы множественности планетных
систем во Вселенной, происхождения жизни на
Земле и других космических объектах, эволюции
разумной жизни, возникновения и развития
технологической цивилизации, наконец установления
связи с внеземными цивилизациями
(расшифровки сигналов от других разумных
миров), а также возможные последствия контактов
с ними.
С 5 по 11 сентября 1971 г. в Бюраканской
астрофизической обсерватории АН Армянской
ССР состоялась первая международная конференция
по проблеме связи с внеземными цивилизациями.
В ней приняли участие выдающиеся
советские и зарубежные ученые, специалисты
в области астрономии, физики, радиофизики,
кибернетики, биологии, химии, археологии,
лингвистики, антропологии, истории и социологии.
Среди присутствующих были Нобелевские
лауреаты физик Ч. Таунс (США), биофизик
Ф. Крик (Англия). Конференция была
организована Академией наук СССР, Национальной
Академией наук США и Академией
наук Армянской ССР с привлечением ученых
из других стран.
Участники конференции пришли к следующему
выводу: достижения современной науки позволяют
утверждать, что часть проблемы внеземных
цивилизаций и их обнаружения превратилась
в настоящее время из чисто умозрительной
в экспериментальную и наблюдательную.
Проведение таких исследований будет
иметь большое практическое и мировоззренческое
значение для всего человечества.
На конференции были детально обсуждены
различные проекты поисков внеземных цивилизаций
радиоастрономическими методами.
Реализация наиболее сложных из этих проектов
требует значительного времени и средств
342

В 1971 г. вступила в строй
высокоточная
астрономическая установка
(ВАУ) для наблюдения
искусственных космических
тел на Звенигородской
экспериментальной
станции Астрономического
совета АН СССР.
Башня ВАУ с полностью
раскрывающимся куполом,
под которым смонтирована
камера ВАУ.
Камера ВАУ, имеющая
специальную трехосную
монтировку для облегчения
слежения за космическими
телами с различными
орбитами.
Пульт управления ВАУ.
Одна из наиболее ярких
комет, открытых
в последние годы (комета
Беннетта), над
Абастуманской
астрофизической
обсерваторией
АН Грузинской ССР.

Телескоп БТА с диаметром
зеркала 6 м.

Был выработан список возможных конкретных
направлений исследований. Среди них
изучение нескольких сот избранных ближайших
звезд и других объектов в интервале от
видимой области до дециметрового диапазона
на существующих астрономических инструментах,
поиск сильных импульсных сигналов от
мощных галактических источников, измерения
в области субмиллиметрового диапазона для
исследования его пригодности для сверхдальней
космической связи. Особое внимание было
уделено вопросам проектирования новых крупнейших
радиоастрономических инструментов,
которые не только бы позволяли осуществлять
поиск цивилизации, но могли бы одновременно
служить для получения важных данных и
в других областях космических исследований.
Предложено было также разработать систему
постоянного контроля излучений всего неба,
что могло бы послужить прообразом постоянной
«Радиослужбы обнаружения цивилизаций».
Самый большой в мире телескоп
В ближайшие годы на Северном Кавказе войдет
в строй самый большой в мире телескоп-
рефлектор. Диаметр зеркала этого гиганта —
6 м (до сих пор самым большим был телескоп
с диаметром зеркала 5 м, установленный в
США). Телескоп монтируется под куполом
специально выстроенной для него огромной
башни (высота телескопа — 42 м) на высоте
2200 м над уровнем моря вблизи станицы Зеленчукской.
Телескоп обладает в основном
благодаря своим размерам рядом особенностей.
В частности, если практически все телескопы
в мире имеют экваториальную монтировку, т. е.
одна из осей, вокруг которой движется телескоп,
направлена в полюс мира (параллельна
земной оси), а вторая — перпендикулярна ей,
то для 6-метрового телескопа была избрана
альтазимутальная монтировка (с вертикальной
и горизонтальной осями вращения). Но, поскольку
для слежения за звездами необходимо
вращение по обеим осям с неравномерной скоростью,
для этой цели используется специальная
электронно-вычислительная машина, осуществляющая
переход от экваториальной системы
координат к горизонтальной и управляющая
как движением телескопа, так и синхронным
движением купола башни. Несмотря на
то, что общий вес движущихся частей — 700 т,
телескоп можно вращать от руки благодаря тому,
что вертикальная ось покоится на гидравлическом
масляном подшипнике. Подшипник
имеет сферическую поверхность с центром в
центре масс-телескопа. Толщина слоя масла —
0,05 мм.
Наиболее важная и сложная в изготовлении
деталь — главное зеркало телескопа параболической
формы. Для того чтобы иметь минимальные
дефекты при изменении температуры.
оно изготовлено из особого материала — пирекса.
Вес его 42 т.
Телескоп оснащен специальным оборудованием
для проведения фотометрических, фотографических,
спектральных и других исследований.
Обширна программа научных исследований,
которые предполагается проводить на большом
телескопе. Естественно, что с его помощью
астрономы предполагают изучать самые различные
по своим характеристикам космические
объекты: галактики, звезды и туманности,
большие и малые планеты, спутники
Путешествие по Морю Дождей
Удивительное путешествие советского «Лунохода-1»
по лунному Морю Дождей продолжалось
почти год. Все это время приборы первой
в мире передвижной лунной лаборатории передавали
на Землю ценнейшую научную информацию,
которая позволит ученым продвинуться
вперед в понимании природы нашего естественного
спутника, при решении важных космогонических
проблем.
В предыдущем томе ежегодника рассказывалось
о полете станции «Луна-17», конструкции
«Лунохода-1» и экспериментах, выполненных
в первые два лунных дня (лунный день,
как известно, продолжается примерно 14 земных
суток). Ниже — рассказ о продолжении
путешествия, немного о приборах и результатах
работы передвижной лаборатории.
На «Луноходе-1», помимо телевизионной
аппаратуры, предназначенной для топографического
изучения местности, было установлено
5 научных приборов.
Химический состав лунного грунта определялся
прибором, получившим название
РИФМА (рентгеновский изотопный флуоресцентный
метод анализа). Функционирование
прибора основано на следующем принципе.
Специальный изотопный источник облучает исследуемый
участок поверхности Луны рентгеновскими
лучами, ионизируя атомы различных
элементов, входящих в состав лунного грунта.
При этом возникает ответное рентгеновское НОСМИЧЕ
излучение, энергия которого строго соответ- СКИЕ
ствует тому или иному химическому элементу. ЦССЛЕ-
Регистрируя ответное излучение и измеряя его ДОВАНИЯ
энергию, можно определить, какие элементы
подвергались облучению и каково их содержание
в грунте. Для регистрации ответных рентгеновских
квантов использовались специально
разработанные пропорциональные счетчики,
снабженные так называемыми характеристическими
фильтрами. Зная концентрацию элементов
и особенно их сочетание в лунном грунте,
нетрудно установить, какие именно типы горных
пород имеются в том или ином месте поверхности
Луны.
Прибор для исследования механических
свойств лунного грунта — пенетрометр представляет
собой штамп, выполненный в виде
конуса с крестообразными лопастями. Под действием
специального привода конусно-лопастной
штамп вдавливался в грунт и затем поворачивался
вокруг продольной оси. Усилия, действовавшие
на конус в процессе его погружения
в грунт и поворота, непрерывно регистрировались.
Измерялась также глубина погружения
конуса и угол поворота его лопастей. В результате
получалась совокупность характеристик
лунного грунта, в частности его сопротивление
сжатию и сдвигу.
Физико-механические свойства лунного грунта
изучались и другими методами. Во-первых,
во время движения лунохода непрерывно ис-
345

следовался характер взаимодействия колес с
грунтом. На самоходном шасси был установлен
комплекс датчиков, которые позволяли измерять
угол наклона поверхности, величину крутящего
момента для каждого колеса, скорость
его вращения, величину пробуксовывания. Во-
вторых, исследовались также изображения следов
колес лунохода на телевизионных панорамах.
Анализируя глубину колеи, характер деформации
грунта под колесами при прямолинейном
движении и особенно при поворотах
лунохода, специалисты определяли прочностные
характеристики грунта и оценивали его
структуру. Использование одновременно нескольких
способов исследования позволило
достаточно детально судить о свойствах
лунного грунта по всей трассе движения лунохода.
Радиометрическая аппаратура предназначалась
для изучения космических лучей солнечного
и галактического происхождения, контроля
радиационной обстановки на траектории
перелета станции «Луна-17» и регистрации радиоактивности
на поверхности Луны во время
работы передвижной лаборатории. Аппаратура
состояла из двух блоков: в одном, расположенном
снаружи приборного отсека, находились
газоразрядные счетчики и полупроводниковые
детекторы заряженных частиц. Второй блок
был смонтирован внутри приборочного отсека и
включал газоразрядные счетчики и электронные
схемы, преобразующие получаемую о! детекторов
информацию для передачи по телеметрическим
каналам.
Для исследования рентгеновского излучения
отдельных источников и диффузного «фона»
космического пространства на «Луноходе-1»
был установлен рентгеновский телескоп. Изучение
рентгеновского излучения представляет
исключительную ценность для астрофизики,
поскольку, как показали исследования последних
лет, в этом диапазоне электромагнитных
волн сосредоточена огромная и очень важная
информация как об отдельных небесных объектах
— звездах, галактиках и т. п., так и о
Вселенной в целом — об условиях ее возникновения
и эволюции*.
Основные результаты подобных исследований
получены главным образом с помощью
ракетных экспериментов. Время нахождения
аппаратуры за пределами атмосферы составляло
при этом всего лишь две-три минуты в
каждом случае, а общее время рентгено-астрономических
наблюдений во всем мире, по-видимому,
не превышало до последнего времени
трех-четырех часов. Поэтому настоятельной задачей
рентгеновской астрономии становятся
длительные систематические внеатмосферные
наблюдения. Луна — практически идеальное
место размещения астрономических приборов.
Прежде всего у Луны нет атмосферы, подобной
земной. Затем медленное вращение Луны вокруг
собственной оси позволяет очень точно
навести приборы на изучаемый небесный объект
и длительно удерживать его в поле зрения
прибора. Таким путем можно исследовать
очень слабые объекты, накапливая сигнал в
течение больших интервалов времени. Становится
доступным и очень точное определение
координат изучаемых объектов на небесной
* См. статью В. Л. Гинзбурга и С. И. Сыроватского
«Гамма- и рентгеновская астрономия» в
ежегоднике «Наука и человечество. 1966».— Ред.
сфере. Наконец, на Луне нет радиационного
пояса, который создает серьезные помехи при
наблюдениях рентгеновского излучения на
околоземных орбитах. Таким образом, доставку
рентгеновского телескопа на Луну следует
считать началом нового этапа в развитии внеатмосферной
астрономии.
Основные элементы рентгеновского телескопа
— два пропорциональных счетчика рентгеновских
фотонов для области спектра 2— 10 А;
перед счетчиками установлены коллиматоры,
ограничивающие поле зрения каждого счетчика
конусом с углом около 3°. Один счетчик — рабочий
для регистрации рентгеновских квантов,
другой — контрольный, нечувствительный к
рентгеновскому излучению и позволяющий
контролировать фон космической радиации
(перед входным окном этого счетчика помещен
фильтр, непрозрачный для исследуемой
области рентгеновского излучения). Оси обоих
счетчиков при горизонтальном расположении
лунохода направлены в лунный зенит. При
медленном вращении Луны вокруг своей оси
(один оборот за 27,3 земных суток) поле зрения
телескопа скользит по небесной сфере.
Наблюдения рентгеновского излучения проводились
во время стоянок лунохода; за 18— 20
часов поле зрения поворачивалось на 9— 10й.
Электрические импульсы от обоих счетчиков
после усиления их специальными электронными
устройствами поступали на счетные схемы,
а затем в запоминающее устройство; во время
сеансов связи накопленная информация считывалась
и по телеметрическим каналам передавалась
на Землю.
Пятый научный прибор, установленный на
«Луноходе-1», — уголковый лазерный отражатель,
разработанный и изготовленный во Франции.
Об экспериментах по лазерной локации
Луны рассказывалось в предыдущем томе ежегодника;
отметим только, что использовалось
два комплекта наземной лазерно-локациоцной
аппаратуры. Один комплект был создан советскими
учеными и инженерами и установлен
на крупнейшем в Европе оптическом телескопе
диаметром 2,6 м в Крымской астрофизической
обсерватории АН СССР. Другой комплект был
разработан и изготовлен французскими учеными
и инженерами и установлен на телескопе
диаметром 1,05 м, расположенном в обсерватории
Пик дю Миди в Пиренеях. В состав
каждого комплекта входили: оптический передатчик
на рубиновом лазере, фотоприемник с
системой регистрации отраженного сигнала, измеритель
времени распространения лазерного
импульса до отражателя и обратно с точностью
измерения порядка стомиллионной доли секунды
и блок автоматики и управления.
Свое путешествие по Морю Дождей «Луноход-1»
начал на внутреннем склоне кратерообразной
котловины поперечником 150— 200 м,
на котором совершила посадку станция «Луна-17».
В течение двух первых лунных дней
аппарат двигался почти строго на юг, с небольшим
отклонением трассы движения к востоку.
В период третьего лунного дня он двигался
в обратном направлении, имея задачей выйти
к исходной точке своего маршрута — месту посадки
станции «Луна-17». Эта сложная навигационная
задача была успешно решена, и к концу
третьего лунного дня, пройдя в общей сложности
3655 м, передвижная лаборатория достигла
местонахождения посадочной ступени
станции «Луна-17».
346

Запланированная трехмесячная программа
работы «Лунохода-1» была полностью выполнена
к 17 февраля 1971 г. В результате проведенных
в этот период экспериментов было
получено огромное количество научно-технической
информации, обработка которой позволяла
продвинуться вперед в понимании характера
и особенностей топографии и морфологии лунной
поверхности, физико-химических условий
на Луне. Однако анализ состояния и работы
бортовых систем показал, что передвижная
лаборатория могла функционировать и дальше;
с этой целью была составлена дополнительная
программа работы «Лунохода-1».
После стоянки в период лунной ночи рядом
с посадочной ступенью «Луноход-1» двинулся
на север в направлении на мыс Гераклида, который
виднелся на ранее полученных панорамах.
В конце четвертого лунного дня аппарат
вышел к трем смежным крупным кратерам,
которые были подвергнуты детальным комплексным
исследованиям в течение 5-го, 6-го и
7-го лунных дней. Результаты этих исследований
представляют большой интерес для селенологии.
Условия передвижения при изучении системы
трех кратеров были значительно более
сложными, чем в первые три месяца работы
аппарата. Многочисленные вторичные кратеры
с диаметром от 5 до 30 м, россыпи камней
с размерами до 3 м, сыпучий грунт на крутых
склонах кратеров создавали значительные
трудности для передвижения. При форсировании
отдельных кратеров, когда топографическая
ситуация не позволяла совершить обходные
маневры, луноход преодолевал спуски и
подъемы с углами наклона 25— 30°.
Изучение системы кратеров началось с объезда
полукилометрового кратера по северо-восточной
части его кромки. Затем луноход спустился
по склону большого кратера и выполнил
стереоскопическую съемку его дна, склонов
и внешних склонов двухсотметрового кратера.
Аппарат пересек полукилометровый кратер
по северному склону, вышел на его западную
границу и далее углубился в зону выброса
лунного грунта.
При движении лунохода выполнялась панорамная
съемка склонов кратера и вторичных
кратеров внутри него. В северо-западной части
самого большого кратера был обнаружен очень
свежий кратер диаметром 30 м; вал его сложен
из камней размером 20— 40 см, а их выбросы
прослеживались на расстоянии до трех
радиусов от кромки кратера. Исследование
выбросов свежих кратеров представляет большой
интерес для понимания ударно-взрывного
механизма их образования.
Во второй половине пятого лунного дня проводилось
детальное обследование нижних склонов
большого кратера. Обработка телевизионной
и телеметрической информации показала,
что диаметр большого кратера равен 540±20 м,
меньшего кратера — 240 ±10 м; склоны большого
кратера имеют наибольший уклон 15°,
меньшего кратера — 20°. Большой кратер имеет
не ярко выраженный вал высотой 3— 4 м,
вал более молодого — двухсотметрового кратера
выражен более отчетливо и имеет высоту
5— 6 м.
В начале шестого лунного дня было завершено
изучение двухсотметрового кратера, на
валу которого аппарат провел предыдущую
лунную ночь Поднявшись из этого кратера,
луноход вышел на колею, проложенную им
ранее в пятый лунный день, что позволило
определить местоположение лунохода с высокой
точностью. Еще более сложным был маршрут
аппарата по склону третьего кратера систе
мы, к которому он приблизился в середине
шестого лунного дня. Этот кратер диаметром
около 400 м, рыхлые склоны которого покрыты
большими россыпями камней, очень заинтересовал
селенологов. Маневрируя среди камней
и вторичных кратеров, луноход вышел к
месту, где угол склона достигал критической
величины. После фотограмметрической обработки
полученных до этого панорам и снимков
был найден безопасный путь, и экипаж приступил
к выводу лунохода из каменного лабиринта
в межкратерное пространство.
В период седьмого лунного дня проводилось
исследование межкратерной зоны, в частности,
изучение в этой зоне микроструктуры лунной
поверхности. В конце этого дня луноход был
выведен в место совмещения валов трех смежных
больших кратеров. Место совмещения валов
имеет форму холма, возвышающегося над
лунной поверхностью в районе работы лунохода
на 10— 15 м. Аппарат успешно преодолел
подъем на плоскую вершину этой возвышенности
и с вершины сделал стереоскопическую
съемку кратеров и зоны их выбросов.
В период восьмого лунного дня перед самоходной
лабораторией была поставлена задача
выйти в новый район, представляющий интерес
для изучения процесса формирования лунной
поверхности. В поисках такого района «Луноход-1»
прошел сначала в северо-западном, а
затем в северо-восточном направлениях 1560 м.
Трасса аппарата в это время пролегала по склону
очень старого кратера диаметром около километра.
К концу восьмого лунного дня аппарат
вышел в район скопления относительно
молодых кратеров, размеры которых достигали
в диаметре 200 м. Изучению этого района
была посвящена работа передвижной лаборатории
в заключительных три лунных дня —
9-й, 10-й и 11-й.
Выполнение программы научных и научно-
технических исследований с помощью первой
в мире передвижной лунной лаборатории «Луноход-1»
завершилось 4 октября 1971 г. Прекращение
активного функционирования аппарата
было вызвано выработкой ресурсов его
изотопного источника тепла, что привело к понижению
температуры внутри аппарата в течение
11-й лунной ночи с 15 по 30 сентября
1971 г. Успешная работа передвижной лаборатории,
начавшаяся 17 ноября 1970 г., продолжалась
десять с половиной месяцев. За
этот период времени на поверхности Луны в
условиях космического вакуума, радиации, значительных
перепадов температуры и сложного
рельефа местности по трассе движения все системы
и научные приборы передвижной лаборатории
функционировали нормально, обеспечив
выполнение как основной, так и дополнительной
программ научных исследований
Луны.
При выполнении этих исследований и испытаний
«Луноход-1» прошел расстояние 10540 м.
Была обследована лунная поверхность на площади
80 тыс. м2; для этого с помощью телевизионных
систем аппарата было получено более
200 панорам и свыше 20 тысяч снимков
лунной поверхности. Более чем в 500 точках
по трассе движения лунохода изучались физи-
347

Фотография, сделанная с борта
«Лунохода-1».
В центре просматривается кратер
диаметром 5 м и глубиной 1 *м. Видны
приборы «Лунохода-1»
Испытания «Лунохода-1»

Снимок планеты Марс, сделанный
автоматической станцией «Марс-3»
с расстояния 50 тыс. км
Горный район и предгорье в
экваториальной области Марса.
которые во время фотографирования
автоматической станцией «Марс-3»
были менее закрыты пылевой
бурей. В вечернее время при низкой
высоте Солнца отдельные участки
поверхности покрыты глубокими
тенями

ко-механические свойства поверхностного слоя
грунта, а в 25 точках проведен анализ химического
состава. Проводились длительные и
планомерные измерения космического рентгеновского
излучения и исследования радиационной
обстановки на Луне.
С помощью «Лунохода-1» ученые исследовали
характер и особенности поверхности типичного
лунного «моря» — Моря Дождей. Анализ
комплексной информации показывает, что по
общей морфологии, характеру рыхлого поверхностного
слоя и распространенности кратеров
и камней обследованный район Моря Дождей
близок к ранее изученным «морским» районам
экваториальной зоны Луны. Это указывает на
общность закономерностей формирования и
эволюции лунной поверхности на значительном
пространстве лунных «морей», а также на то,
что процесс образования кратеров на поверхности
Луны сильно растянут во времени и форма
их меняется с возрастом — контуры их становятся
более сглаженными, смягченными.
Результаты рентгеноспектрального анализа
химического состава пород показали, что горные
породы в районе исследований по составу
близки к базальтам. Эти данные подтверждают
концепцию интенсивного развития базальтового
вулканизма на Луне в ранние этапы ее существования.
Базальты широко распространены
на Луне и Земле. Этот факт можно рассматривать
как свидетельство универсальности
процесса выплавления базальтовой магмы при
дифференциации планетных тел земного типа.
Интересные данные были получены с помощью
радиометрической аппаратуры. Радиометр
неоднократно регистрировал значительное
возрастание потоков протонов, электронов и
альфа-частиц по сравнению с величинами фоновых
потоков этих частиц в межпланетном
пространстве.
Первая серия измерений была проведена,
когда станция «Луна-17» находилась на траектории
перелета к Луне. При сравнении с данными,
полученными в тот же период аппаратурой
станции «Венера-7», оказалось, что приборы
«Луны-17» регистрировали солнечную
вспышку, произошедшую 5— 9 ноября 1970 г.
Интересным фактом явилось и то, что после
посадки станции на поверхность Луны интенсивность
галактических космических лучей
уменьшилась примерно в 2 раза по сравнению
с уровнем, регистрировавшимся во время полета.
Это свидетельствует об экранировании
радиометра от изотопного потока галактических
космических лучей телом Луны и подтверждает
выводы о низкой радиоактивности поверхностного
слоя Луны, сделанные ранее в
результате полетов станций серии «Луна».
Последующие данные, полученные радиометрической
аппаратурой «Лунохода-1», хорошо
согласуются с результатами одновременных
измерений, выполнявшихся станциями «Венера-7»,
«Марс-2» и «Марс-3».
Полученная с помощью «Лунохода-1» уникальная
по своему характеру и обширная по
объему научная информация послужит дальнейшему
расширению наших знаний о Луне,
Солнце и космическом пространстве.
Первая долговременная орбитальная станция
19 апреля 1971 г. в Советском Союзе была
запущена орбитальная научная станция «Салют».
Ракета-носитель вывела станцию на
близкую к расчетной орбиту с начальными значениями
параметров: высота в перигее 200 км,
высота в апогее 222 км, наклонение 51,6°,
период обращения 88,5 мин.
Орбитальная научная станция «Салют» состоит
из трех основных отсеков: переходного,
рабочего и агрегатного. Геометрическая форма
станции цилиндрическая — три цилиндра
различного диаметра (два соединены между собой
конической частью). Цилиндры образуют
герметизируемый объем орбитальной станции.
При переходе на борт станции космонавты
сначала попадают в переходной отсек (цилиндр
меньшего диаметра). В этом отсеке расположена
часть научной астрофизической аппаратуры
и несколько пультов управления.
К корпусу переходного отсека крепятся две
панели с солнечными элементами. Перегородка
отделяет переходной отсек от рабочего цилиндра
большего диаметра, в перегородке
имеется люк, через который космонавты могут
переходить из отсека в отсек.
На торцевой части корпуса рабочего отсека
расположен негерметичный агрегатный отсек,
в котором сконцентрировано оборудование,
обеспечивающее управление движением станции,
в частности корректирующая двигательная
установка многоразового действия и баки
с топливом. На корпусе агрегатного отсека
размещены двигатели системы ориентации и
стабилизации, с топливными баками и шаровыми
баллонами для сжатого газа — рабочего
тела исполнительных органов. На корпусе этого
отсека также размещены две панели с солнечными
элементами; вместе с такими же панелями
на переходном отсеке они обеспечивают
снабжение космического комплекса электроэнергией.
В общую энергосеть была подключена
энергия от панелей с солнечными элементами,
установленных на корабле «Союз».
Корабль «Союз» выполняет функции транспортного
средства, обеспечивающего доставку
экипажа на борт станции и возвращение на
Землю после выполнения программы экспериментов.
В связи с этим некоторые системы и
устройства корабля были модифицированы.
В частности, была разработана новая конструкция
стыковочного узла.
Общий объем станции около 100 куб. м,
длина — около 20 м, вес орбитального комплекса
свыше 25 т. Орбитальная научная станция
«Салют» является аппаратом принципиально
нового типа, способным решать широкий
круг важнейших проблем науки, техники
и народного хозяйства.
Спустя четверо суток после запуска станции
«Салют», 23 апреля в 2 ч 54 мин по московскому
времени был произведен старт ракеты-
носителя с космическим кораблем «Союз-10»,
который в 3 ч 03 мин вышел на расчетную
околоземную орбиту. На борту корабля «Союз-10»
находился экипаж в составе В А. Шаталова
(командир корабля), А. С. Елисеева
(бортинженер) и Н. Н. Рукавишникова (инженер-испытатель).
После того как космонавты освоились с условиями
невесомости, они приступили к выполнению
намеченной программы полета, в
которую входило: 1) проведение совместных
экспериментов с орбитальной научной станцией
«Салют», в частности, проверка принципов
сближения и причаливания корабля к автоматической
научной станции, отработка новых
стыковочных узлов и комплекса радиотехни-
350

ческой аппаратуры; 2) комплексная проверка
усовершенствованных бортовых систем корабля;
3) дальнейшая отработка ручной и автоматической
систем управления, ориентации
и стабилизации корабля в различных режимах
полета; 4) проведение медико-биологических
исследований по изучению влияния факторов
космического полета на человеческий организм.
Слежение за полетом и управление орбитальной
научной станцией, а также связь с
экипажем корабля «Союз-10» осуществлялись
из Центра управления полетом с помощью измерительных
пунктов и наземных станций,
расположенных на территории Советского Союза.
В те периоды, когда научная станция
или корабль «Союз-10» находились вне зоны
радиовидимости с территории Советского Союза,
в систему связи включались морские суда
Академии наук СССР «Моржовец», «Кегостров»
и «Академик Сергей Королев», находившиеся
в акватории Атлантического океана, и
искусственный спутник Земли «Молния-1».
24 апреля 1971 г. был осуществлен эксперимент
по сближению и стыковке космического
корабля и автоматической станции. В этом
эксперименте корабль «Союз-10» был «активным»
аппаратом и совершал все маневры по
сближению, причаливанию и стыковке.
Процесс сближения и стыковки космических
аппаратов проводился в два этапа. На
первом этапе сближение корабля со станцией
осуществлялось в автоматическом режиме
управления, который контролировался космонавтами
по приборам. Когда расстояние между
аппаратами уменьшилось до 180 м, экипаж
перешел на ручное управление дальнейшим
сближением и причаливанием и в 4 ч
47 мин успешно завершил стыковку корабля
«Союз-10» с орбитальной научной станцией
«Салют». Впервые была проведена стыковка
двух космических объектов с существенно различными
массами.
Полет космической системы «станция — корабль»
в состыкованном состоянии продолжался
в течение 5 ч 30 мин, в ходе полета проводилась
проверка бортового оборудования, оценивались
динамические характеристики системы.
После выполнения намеченных экспериментов
экипаж произвел расстыковку аппаратов
и отвел корабль «Союз-10» от станции.
Далее был выполнен облет станции, во время
которого космонавты осмотрели ее с разных
сторон и сфотографировали. С помощью установленных
на корабле «Союз-10» наружных
телевизионных камер во время совместного
полета и при расхождении аппаратов на Землю
передавались изображения станции и отдельных
элементов ее конструкции.
Полет космического корабля «Союз-10» завершился
25 апреля 1971 г. в 2 ч 40 мин
плавным приземлением спускаемого аппарата
с экипажем в расчетном районе территории
Советского Союза в 120 км северо-западнее
города Караганда.
Проведенные в этом полете исследования
явились этапом общей программы работ с орбитальной
станцией «Салют»; после завершения
полета корабля «Союз-10» эксперименты
с научной станцией были продолжены.
6 июня 1971 г. в 7 ч 55 мин по московскому
времени был осуществлен запуск космического
корабля «Союз-11» с экипажем в составе
Г. Т. Добровольского (командир корабля),
В. Н. Волкова (бортинженер) и В. И. Пацаева
(инженер-испытатель). В. 8 ч 04 мин корабль
был выведен на расчетную околоземную орбиту,
а примерно сутки спустя 7 июня в 10 ч
45 мин после успешно выполненной стыковки
транспортного корабля «Союз-11» с научной
станцией «Салют» экипаж перешел в помещение
орбитальной станции.
Впервые была решена важная инженерно-
техническая задача доставки экипажа транспортным
кораблем на борт научной станции —
спутника Земли. Начала функционировать
первая в мире пилотируемая орбитальная научная
станция.
Непосредственно после перехода на борт
станции космонавты осуществили проверку
работы бортовых систем, проконтролировали
параметры микроклимата в отсеках станции.
В первые дни экипаж провел также расконсервацию
научной аппаратуры станции «Салют»
с целью ее подготовки к проведению
научно-технических исследований и экспериментов.
Согласно телеметрическим данным и
докладу космонавтов все бортовые системы
станции и ее научная аппаратура после длительного
полета в автоматическом режиме работали
нормально.
Следует подчеркнуть, что круг задач, которые
были поставлены перед экипажем первой
пилотируемой орбитальной станции, был весьма
широким, а научная программа очень насыщенной.
Эксперименты, которые проводили
космонавты на борту станции, можно условно
распределить по нескольким основным направлениям.
Это, во-первых, медико-биологические
исследования по определению возможностей
выполнения различных работ космонавтами на
станции и по изучению влияния факторов космического
полета на организм человека, на
эмбрионы лягушек, а также на некоторые виды
высших растений. Во-вторых, изучение
Земли и атмосферы из космоса, в том числе
исследования характерных геолого-географических
объектов земной поверхности, снежного
и ледового покрова, атмосферных образований,
физических процессов и явлений в атмосфере
в целях отработки методик использования
этих данных для решения народнохозяйственных
задач. В-третьих, астрономические
и астрофизические исследования небесных
объектов и физических процессов во Вселенной.
Наконец, в-четвертых, эксперименты технического
характера — проверка и испытание
конструкции, агрегатов, бортовых систем и аппаратуры
орбитальной пилотируемой станции.
отработка методов и автономных средств ориентации
и навигации станции, а также систем
управления космическим комплексом при маневрировании
на орбите и т. п.
Большое место в программе экспериментов
занимали медико-биологические исследования.
Это и понятно. Опыт советских и американских
космонавтов и особенно восемнадцатисуточный
полет А. Г. Николаева и В. И. Севастьянова
на корабле «Союз-9» показал, что
процесс реадаптации после длительного нахождения
в космосе требует пристального внимания
ученых*.
Особенно углубленно исследовалась реакция
сердечно-сосудистой системы на невесомость.
Использовалась новая специализиро-
* См. статью В. И. Севастьянова «Земные связи
космонавта» в ежегоднике «Наука и человечество.
1971 — 1972».— Ред.
351

ванная бортовая клиническая аппаратура для
проведения медико-физиологических измерений,
с помощью которой контролировалось
значительно большее, чем прежде, число параметров:
объем и скорость вдоха и выдоха, артериальное
давление, скорость распространения
пульсовой волны по артериям и другие
Аппаратура позволяла определять фазы сердечного
цикла, измерять пульс бедренной артерии,
снимать 12 электрокардиограмм, регистрировать
около 30 параметров кровообращения.
С помощью специального прибора проводилось
исследование зрительных характеристик
глаз космонавтов во время длительных оптических
наблюдений в условиях невесомости.
Космонавты регулярно проводили физические
упражнения, тренировались на «бегущей
дорожке», которая позволяет сохранить в невесомости
навыки ходьбы и силу мышц. Они
использовали специальные нагрузочные костюмы
«Пингвин», которые «нагружали» костно-мышечную
систему. Таким образом был
разработан и осуществлен целый ряд мер, призванных
в какой-то мере компенсировать отсутствие
привычного для организма земного
тяготения.
Был проведен эксперимент по изучению
влияния условий невесомости на развитие некоторых
высших растений. Для этого на борту
станции «Салют» был создан космический
«огород», где методом гидропоники выращивались
хибинская капуста, лук-крепис и лен.
К растениям регулярно подавался питательный
раствор, за ними постоянно велось наблюдение
— после того, как семена проросли, автоматическая
кинокамера сняла фильм о развитии
этих растений. Подбор растений был не
случайным: лен выбрали потому, что согласно
предположениям он чувствителен к гравитационному
полю Земли. На луке-креписе можно
наблюдать процесс деления клеток в условиях
невесомости, хибинская капуста, богатая витаминами,
рассматривается как кандидат в рацион
будущих космонавтов.
Важный вклад в различные отрасли науки
и народного хозяйства представляют собой результаты
экспериментов по изучению из космоса
Земли и атмосферы, которые проводил
экипаж с помощью аппаратуры станции. Используя
ручной спектрограф, космонавты выполнили
спектрографирование отдельных
участков поверхности суши и океана. Одновременно
с помощью спектрометра измерялись
оптические характеристики атмосферы. Экипаж
постоянно осуществлял наблюдения и фотографирование
разнообразных атмосферных
образований и явлений (тайфунов, циклонов
и т. п.) облачного покрова и характерных с
геологической точки зрения участков земной
поверхности! исследовал оптические свойства
земной атмосферы. Осуществлялись также измерения
массового состава верхней атмосферы
с помощью радиочастотного масс-спектрометиа.
Полученная при исследованиях Земли и атмосферы
информация будет, несомненно, способствовать
прогрессу в изучении природных
ресурсов Земли, сыграет важную роль в развитии
метеорологии: эти данные будут использоваться
в сельском хозяйстве, мелиорации,
геодезии и картографии: они позволят повысить
точность прогнозирования погоды. Особый
интерес в этом отношении представляют
совместные эксперименты, в которых принима
ли участие станция «Салют», спутник «Метеор»
и специально оборудованные самолеты
экспедиций Ленинградского университета и
Академии наук СССР. Так, в период девятого
рабочего дня экипаж станции «Салют» проводил
спектральную съемку характерных образований
земной поверхности в прибрежных
районах Каспийского моря. Одновременно выполнялась
аэрофотосъемка тех же районов с
самолетов.
С борта станции «Салют» фотографировался
облачный покров над районами Поволжья
Одновременно телевизионная съемка тех же
облачных образований выполнялась спутником
«Метеор». Цель этого совместного эксперимента
— изучение тонкой структуры облачных
систем и отработка методики дешифрования
телевизионных снимков, полученных со
спутника «Метеор»
Несомненно, что интенсивный прогресс
астрономии и астрофизики будет самым непосредственным
образом связан с выносом научных
приборов за пределы атмосферы и установкой
их на орбитальных станциях. Вот почему
так важны астрономические эксперименты,
которые проводил экипаж станции «Салют»
с помощью гамма-телескопа и астрофизической
обсерватории «Орион».
Эксперименты при помощи гамма-телескопа
начались 11 июня. Целью этих экспериментов
было изучение интенсивности, углового распределения
и энергетического спектра первичного
космического гамма-излучения. Зная процессы,
которые приводят к испусканию гамма-
лучей, а, как известно, основную роль в их
генерации играют быстрые частицы и в первую
очередь космические лучи, включая их
электронную компоненту, можно получить
важную информацию о физических процессах
во Вселенной.
Орбитальная астрофизическая обсерватория
«Орион» впервые была приведена в действие
утром 18 июня. Была найдена выбранная для
исследований звезда в созвездии Центавра и
на нее направлено визирное устройство, после
чего специальная система осуществила автоматический
захват, ориентацию и слежение за
звездой в течение заданного периода времени.
При этом выполнялось спектрографирование
звезды.
21 июня эксперименты с помощью обсерватории
«Орион» были продолжены. После выполнения
необходимых маневров по общей
ориентации станции был осуществлен захват
визирной системой одной из звезд в созвездии
Змееносец. На следующем витке был выполнен
более сложный эксперимент: одновременно
работали два звездных телескопа обсерватории,
один из которых находился на наружной
части корпуса станции, другой — внутри
нее. Оба телескопа были направлены на одну
и ту же звезду Альфа Лиры. Одновременная
работа двух телескопов имела целью получение
спектрограмм ультрафиолетового излучения
звезды в двух различных диапазонах длин
волн Эксперимент по совместной работе двух
телескопов прошел успешно.
Трудно в кратком обзоре даже просто упомянуть
о всех экспериментах, которые были
включены в научно-техническую программу
полета станции «Салют» и выполнены ее экипажем.
Отметим, что космонавты провели испытания
широкоугольного визира — нового
352

Экипаж космического корабля
«Союз-10» (слева направо):
Н. Н. Рукавишников. В. А. Шаталов,
А. С. Елисеев
Экипаж космического кооабля
«Союз-ll»: В. Н. Волков. В. И. Пацаев.
Г. Т. Добровольский

прибора для точной ориентации по Солнцу и
планетам. Они неоднократно проводили навигационные
измерения, в частности, с помощью
бортовой ЭВМ определяли параметры орбиты
станции.
Экипаж проводил эксперименты по измерению
уровня и тканевых доз радиации, что важно
для разработки эффективной системы дозиметрического
контроля, вел наблюдения за
микрометеороидной обстановкой в космическом
пространстве.
Были выполнены эксперименты по изучению
влияния космической среды на оптические
поверхности иллюминаторов, имеющих
различные химические покрытия, и на свойства
специальных оптических образцов, исследуемых
с целью разработки заатмосферных
астрономических приборов. Была осуществлена
проверка точностных характеристик новой
аппаратуры ионной ориентации с включением
ее в автоматический контур управления движением.
С помощью многофункциональной аппаратуры
«Эра» исследовалось явление высокочастотного
резонанса на передающих радиоантеннах,
измерялись параметры ионосферы,
изучалось пространственное распределение заряженных
частиц вблизи станции, определялся
потенциал ее корпуса, исследовались также
другие процессы и явления, сопутствующие
движению станции в разреженной низкотемпературной
плазме.
Полет пилотируемой орбитальной станции
«Салют» знаменует начало нового этапа в космонавтике
— этапа не только исследования,
но и освоения космического пространства, «обживания»
космоса человеком в длительных
полетах, создания на околоземных орбитах
лабораторий, предназначенных для выполнения
широких комплексных программ экспериментов
в интересах науки, техники и народного
хозяйства.
В ходе самого длительного в истории человечества
космического полета экипаж орбитальной
научной станции «Салют» полностью
выполнил программу научно-технических экспериментов.
29 июня 1971 г. космонавты перенесли
материалы научных исследований и
бортжурналы в транспортный корабль «Союз-11»
и заняли свои рабочие места в спускаемом
аппарате корабля; в 21 ч 28 мин по
московскому времени того же дня корабль
«Союз-11» и орбитальная станция «Салют»
расстыковались и продолжили дальнейший полет
раздельно.
Для осуществления спуска на Землю
30 июня в 1 ч 35 мин была включена тормозная
двигательная установка корабля «Союз-11»,
проработавшая расчетное время. Полет
спускаемого аппарата завершился его
плавным приземлением в заданном районе, но
примерно за 30 мин до посадки внезапно произошла
быстрая разгерметизация спускаемого
аппарата, приведшая к гибели трех отважных
советских космонавтов.
Герой Советского Союза Георгий Тимофеевич
Добровольский, дважды Герой Советского
Союза Владислав Николаевич Волков и
Герой Советского Союза Виктор Иванович
Пацаев посвятили свои жизни делу исследования
космоса во имя науки, во имя будущего.
Их полет внес неоценимый вклад в развитие
космонавтики и использование долговременных
пилотируемых орбитальных станций, от¬
крыл дорогу новым свершениям. Беспримерный
подвиг героев навсегда сохранится в памяти
благодарного человечества
Полеты кораблей «Аполлон»
В 1971 г. состоялось два полета по программе
«Аполлон» с высадкой на Луну.
31 января 1971 г. в 21 ч 03 мин по гринвичскому
времени с космодрома на мысе Кеннеди
стартовала трехступенчатая ракета-носитель
«Сатурн-5» с космическим кораблем
«Аполлон-14». На его борту находился экипаж
в составе: Алан Шепард (командир корабля),
Стюарт Руса (пилот отсека экипажа) и Эдгар
Митчелл (пилот лунного отсека). Перед экипажем
была поставлена задача осуществить высадку
в районе кратера Фра Мауро. Аналогичная
задача, как известно, стояла перед предыдущей
экспедицией на корабле «Аполлон-13».
Но его полет был аварийным, и тогда, в апреле
1970 г., эту задачу выполнить не удалось
(подробнее см. в предыдущем томе ежегодника).
Расследовавшая причины аварии комиссия
рекомендовала произвести доработки корабля,
эти рекомендации были приняты и
выполнены. В двигательном отсеке корабля
«Аполлон-14» (и на последующих кораблях
этой серии) были установлены дополнительная
батарея электропитания и третий бак с кислородом,
предназначенным только для создания
искусственной атмосферы в кабине экипажа.
В отсеке экипажа были установлены дополни
тельные емкости с питьевой водой, электропроводка
внутри баков с кислородом была заключена
в стальную оболочку и т. п. Одним
словом, были предприняты меры, призванные
предупредить повторное возникновение аварийной
ситуации, которая может подвергнуть
жизнь экипажа смертельной опасности
Выведение корабля «Аполлон-14» на промежуточную
геоцентрическую орбиту, старт с
этой орбиты и переход на траекторию полета
к Луне прошли нормально. Но затем экипаж
столкнулся с серьезными трудностями при выполнении
важной операции по перестроению
отсеков корабля. Пять попыток выполнить сты
ковку основного блока с лунным отсеком, который
был закреплен на последней ступени
ракеты-носителя «Сатурн-5», оказались безуспешными.
Центр управления полетом и руко
водители НАСА уже рассматривали вопрос об
аварийном прекращении полета «Аполлона-14»
Было решено сделать еще одну попытку стыковки
по несколько модернизированной схеме.
Шестая попытка оказалась удачной, и. затратив
на эту операцию свыше 2 ч вместо 25 мин,
корабль продолжил полет к Луне. На пути к
Луне также наблюдался ряд неполадок, которые,
однако, не повлияли на дальнейшее выполнение
задач и не привели к отмене высадки
на Луну.
4 февраля корабль зашел за диск Луны и,
включив маршевый двигатель, перешел на начальную
селеноцентрическую орбиту с высотой
в периселении 106 км и в апоселении 311 км.
В этом полете была модернизирована схема
посадки лунного отсека. В предыдущих полетах
«Аполлон» с начальной селеноцентрической
орбиты переходил на так называемую базовую
орбиту высотой 110 км, с которой и
производились все последующие операции:
отстыковывался лунный отсек, включался двигатель
посадочной ступени, отсек переходил на
354

эллиптическую орбиту с минимальной высотой
над поверхностью Луны около 15 км, где снова
включался двигатель посадочной ступени и начинался
заключительный этап снижения лунного
отсека перед посадкой. «Аполлон-14»,
минуя базовую орбиту, перешел сразу на эллиптическую
орбиту с высотой в периселении
17,2 км и в апоселении 109 км. Это позволило
впоследствии сэкономить топливо в баках лунного
отсека и использовать его для увеличения
продолжительности полета с целью выбора
подходящей посадочной площадки.
5 февраля в 4 ч 50 мин по гринвичскому
времени лунный отсек с космонавтами А. Шепардом
и Э. Митчеллом отделился от основного
блока корабля, в котором остался С. Руса.
До схода с эллиптической орбиты лунный отсек
сделал два витка. Двигатель посадочной ступени
был включен в точке ближайшего подхода
к Луне при полете по эллиптической орбите.
При снижении и посадке Шепард управлял отсеком
вручную, так как в автоматической программе
посадки обнаружились неисправности.
Шепарду удалось посадить лунный отсек с высокой
точностью: в 26,5 м от расчетной точки
(лунный отсек «Аполлона-11» сел на расстоянии
около 6,5 км от расчетной точки, «Аполлон-12»
— примерно в 89 м). Селенографические
координаты места посадки 3°40'27″ ю. ш.,
17°27'58″ з. д.
Космонавты провели на Луне 33,5 ч, совершив
два выхода на поверхность. В течение
первого выхода продолжительностью 4,5 ч
космонавты занимались сбором образцов лунных
пород и размещением научных приборов,
входящих в комплект «АЛСЕП-3». Их было
шесть: пассивный сейсмометр для измерения
колебаний, связанных с сейсмической активностью
Луны, с целью изучения физических
свойств ее поверхностного слоя и внутренних
областей; три активных сейсмометра-геофона
для изучения характеристик сейсмических волн
на Луне, плотности и толщины лунной коры;
детектор ионов для измерения состава, энергии
и скорости заряженных частиц; ионизационный
манометр, предназначенный для обнаружения
каких-либо остатков атмосферы на Луне (измерения
плотности нейтральной атмосферы в
диапазоне 10— 6 — Ю-12мм рт. ст.) или газовых
выделений из недр Луны; детектор заряженных
частиц у поверхности Луны, предназначенный
для регистрации протонов и электронов солнечного
происхождения, достигающих поверхности
Луны, определения энергетического
спектра таких частиц и оценки влияния потоков
таких частиц на систему Земля — Луна;
лазерный отражатель для точного измерения
расстояний между Землей и Луной. Питание
приборов электроэнергией осуществляет радиоизотопная
термоэлектрическая установка
«СНЭП-27».
После отдыха в лунном отсеке космонавты
вторично вышли на поверхность. Основные
задачи космонавтов в период второго выхода —
небольшое путешествие к кромке кратера Коун,
расположенного примерно в 150 м от места
посадки лунного отсека, проведение в пути
селенологических наблюдений, сбор образцов
лунных пород, измерения с помощью портативного
магнитометра. Во время одной из остановок
космонавты с помощью трубки-пробоотборника
взяли колонку грунта с глубины 45 см.
А. Шепарду и Э. Митчеллу не удалось дойти
до края кратера Коун: в пути они потеряли
ориентировку и очень устали, взбираясь по
склону кратера крутизной до 18°, усеянного
крупными камнями и кратерами. Частота пульса
у А. Шепарда достигала 150, а у Э. Митчелла
128 ударов в минуту, в Центре управления
полетом при переговорах с космонавтами
слышали их тяжелое дыхание. К тому же у
космонавтов повысилась температура в скафандрах,
а в скафандре Шепарда обнаружилась
небольшая утечка кислорода. Поэтому
руководители полетом отдали распоряжение
возвращаться к лунному отсеку, не пытаясь
достичь кромки кратера Коун. Второй выход
продолжался примерно 4 ч 45 мин.
Взлетная ступень лунного отсека стартовала
с поверхности Луны 6 февраля в 18 ч 48 мин;
встреча с основным блоком на селеноцентрической
орбите прошла по модернизированной
схеме, что позволило затратить на подъем,
встречу и стыковку всего 1 ч 45 мин вместо
3,5 ч. После успешной стыковки взлетной ступени
с основным блоком космонавты вернулись
в кабину отсека экипажа, захватив с собой
образцы лунных пород, пленки и т. п. Далее
основной блок отделился от взлетной ступени,
был включен двигатель ступени на торможение,
в результате чего она упала на Луну.
7 февраля 1971 г. в 1 ч 37 мин основной
блок корабля «Аполлон-14» стартовал с селеноцентрической
орбиты на траекторию возвращения
к Земле 9 февраля в 21 ч 05 мин по
гринвичскому времени отсек экипажа корабля
«Аполлон-14» благополучно приводнился в Тихом
океане в 1400 км к югу от островов Самоа.
Космонавты доставили на Землю 42,5 кг образцов
лунных пород.
26 июля 1971 г. в 13 ч 34 мин с космодрома
на мысе Кеннеди стартовала ракета-носитель
«Сатурн-5» с кораблем «Аполлон-15», на борту
которого находился экипаж в составе: Дэвид
Скотт (командир корабля), Альфред Уорден
(пилот отсека экипажа) и Джеймс Ирвин (пилот
лунного отсека). Экипажу предстояло высадиться
в 750 км к северу от лунного экватора
у подножия лунных Апеннин (высота
свыше 3700 м) вблизи борозды Хэдли шириной
около 600 м и глубиной примерно 180 м.
Корабль «Аполлон-15» существенно отличался
от своих предшественников. Во-первых,
в лунном отсеке корабля находился вездеход
весом 209 кг, на котором два космонавта могли
совершать небольшие путешествия по Луне,
двигаясь со скоростью до 16 км/час. Во-вторых,
лунный отсек был доработан таким образом,
чтобы его экипаж мог находиться на
Луне почти трое суток и совершить три выхода
на поверхность. В-третьих, в одной из
секций основного блока дополнительно размещался
комплект научных приборов. В тот
период, когда основной блок обращался по
селеноцентрической орбите, ожидая взлетную
ступень лунного отсека с двумя членами экипажа,
приборы этого комплекта производили
измерения характеристик окололунного космического
пространства. В состав комплекта
входила следующая аппаратура: гамма-спектрометр,
рентгеновский спектрометр, спектрометр
альфа-частиц, масс-спектрометр, лазерный
высотомер и три фотокамеры: одна для
получения снимков поверхности Луны с разрешающей
способностью до 2 м, остальные
для съемок звездного неба. Кроме того, в двигательном
отсеке корабля размещался небольшой
субспутник, который был выброшен, ког-
355

Экипаж космического корабля
«Аполлон-14»: С. Руса. А. Шепард.
Э. Митчелл
Экипаж космического корабля
«Аполлон-15»: Дж. Ирвин. Д. Скотг.
А. Уорден

да основной блок находился на окололунной
орбите. На борту субспутника были установлены
магнитометр, два прибора для регистрации
заряженных частиц и приемоответчик для
слежения за субспутником.
Полет «Аполлона-15» проходил по апробированной
схеме без каких-либо существенных
отклонений от расчетной программы, поэтому
остановимся только на деятельности космонавтов
на лунной поверхности и событиях, отличавших
этот полет от предшествующих.
Лунный отсек с Д. Скоттом и Дж. Ирвином
совершил посадку в 22 ч 16 мин по гринвичскому
времени 31 июля в точке с селенографическими
координатами 26°06'54″ с. ш. и
Зо39'30″ в. д. Участок посадки расположен
в труднодоступном районе, с трех сторон окруженном
высокими горами. Для селенологов
этот район представляет исключительный интерес:
считается, что этот район — одно из самых
древних образований на Луне, и ученые
надеялись получить оттуда образцы лунных
пород в возрасте 4— 5 млрд. лет.
Космонавты совершили три выхода на лунную
поверхность. Первый был посвящен испытаниям
вездехода (при этом обнаружился отказ
системы поворота передних колёс) и поездке
на юг к борозде Хэдли. Поездка продолжалась
около 2 ч с остановками у кратеров Сен-
Джордж и Элбоу. Маршрут и программа поездки
были составлены таким образом, чтобы
был выполнен минимум задач на случай, если
два других путешествия на вездеходе не удадутся.
Вернувшись к лунному отсеку (в этой
поездке они удалились от места посадки на
4 км), космонавты приступили к развертыванию
приборов комплекта «АЛСЕП-4», в том
числе для регистрации тепловых потоков из
недр Луны. Трудным делом оказалось бурение
скважин для установки приборов, регистрирующих
тепловые потоки из лунных недр,
а также скважин для взятия колонок с лунным
грунтом. Уже на глубине 2 м грунт оказался
неожиданно твердым, что очень заинтересовало
ученых: возможно, что при этом достигалось
скальное основание. Скотту приходилось
изо всех сил налегать на электробур, и за отведенное
время ему удалось пробурить только
одну скважину глубиной 3 м.
1 августа, после отдыха в лунном отсеке,
космонавты второй раз вышли на лунную поверхность.
Сначала они продолжили бурение
скважин. Когда Скотт пробурил скважину для
взятия колонки грунта, то бур застрял на глубине
2,4 м. После многочисленных попыток
космонавтам вдвоем с большим трудом удалось
вытащить бур из скважины.
Затем космонавты совершили второе путешествие
на вездеходе, достигнув кратера Спур
на расстоянии примерно 5 км от лунного отсека.
Неподалеку от этого кратера они нашли
блестящий кристаллический образец, который
определили как анортозит — минерал, считающийся
древнейшим на Луне. Там же космонавты
обнаружили скопление очень интересных
камней различных цветов.
2 августа Д. Скотт и Дж. Ирвин в третий
раз вышли на поверхность Луны, чтобы совершить
поездку к горной цепи Апеннин (в районе
кратера Эрроу хе д) и восхождение на один
из склонов. В тот же день в 17 ч 11 мин взлетная
ступень лунного отсека стартовала с Луны.
Космонавты провели на Луне почти 67 ч,
в том числе 18 ч 37 мин — на лунной поверх¬
ности вне кабины отсека; они совершили три
поездки на вездеходе, покрыв путь длиной в
27 км. Космонавты захватили с Луны около
77 кг образцов пород.
После успешной встречи и стыковки взлетной
ступени с основным блоком Д. Скотт и
Дж. Ирвинг перешли в кабину отсека экипажа,
присоединившись к А. Уордену. Космонавты
еще двое суток провели на селеноцентрической
орбите, фотографируя и проводя научные
эксперименты. Перед тем как стартовать
с селеноцентрической орбиты на траекторию
возвращения к Земле, космонавты запустили
субспутник, который в течение года должен
проводить измерения и передавать результаты
на Землю. На пути к Земле А. Уорден совершил
выход в открытый космос, чтобы снять
кассеты с пленками и другую регистрирующую
аппаратуру с научных приборов, размещенных
в двигательном отсеке.
7 августа 1971 г. в 20 ч 46 мин полет корабля
«Аполлон-15» продолжительностью 12
суток благополучно завершился приводнением
отсека экипажа в Тихом океане в 530 км к северу
от Пирл-Харбора (Гавайские о-ва).
На Марс!
1971 г. был годом великого противостояния
Марса — довольно редкого события в Солнечной
системе, случающегося один раз в 15—
17 лет. В такие годы Марс приближается к
Земле на расстояние почти 55 млн км. Годы
великих противостояний особенно благоприятны
для запуска к Марсу автоматических станций,
так как при прочих равных условиях
энергетические затраты на запуск минимальны.
Советские ученые успешно воспользовались
благоприятной астрономической возможностью
для запуска станций к Марсу: 19 мая
стартовала межпланетная автоматическая станция
«Марс-2», а 28 мая была запущена станция
«Марс-3»; вес каждой станции составлял
4650 кг.
На пути к Марсу для обеспечения необходимой
точности выведения в окрестности планеты
были проведены по три коррекции траектории
движения станций. После третьей
коррекции со станции «Марс-2» была сброшена
капсула, достигшая поверхности Марса;
внутри капсулы находился вымпел с изображением
Герба Советского Союза. 27 ноября
1971 г. было осуществлено торможение станции
«Марс-2»; пройдя путь в 470 млн. км, она
перешла на орбиту вокруг Марса с высотой в
перицентре 1380 км, высотой в апоцентре
25 000 км, наклонением относительно плоскости
экватора Марса 48°54', периодом обращения
18 ч.
Одной из главных задач запуска автоматической
станции «Марс-3» было осуществление
сложного научно-технического эксперимента
— мягкой посадки спускаемого аппарата
станции на поверхность Марса. Задача осложнялась
тем, что атмосфера Марса очень разрежена,
сведения о ее параметрах недостаточно
достоверны, рельеф поверхности изучен
мало, а характер грунта практически неизвестен.
Процесс посадки начался после третьей
коррекции траектории и отделения от станции
спускаемого аппарата, которое произошло 2 декабря
1971 г. в 12 ч 14 мин по московскому
времени. Через 15 мин включился двигатель
357

МЕХАНИКА
спускаемого аппарата, обеспечивший его перевод
на траекторию встречи с планетой, после
чего спускаемый аппарат развернулся таким
образом, чтобы вход в атмосферу произошел
при необходимом угле атаки.
Спускаемый аппарат вошел в атмосферу в
16 ч 44 мин, и началось аэродинамическое
торможение. В конце участка торможения по
команде от датчика перегрузки с помощью порохового
двигателя был выпущен вытяжной
парашют, а затем и основной парашют с зарифованным
куполом. Далее по сигналу от программно-временного
механизма была проведена
разрифовка — полное раскрытие купола
основного парашюта. Одновременно был сброшен
аэродинамический конус, и открылись антенны
радиовысотомера системы мягкой посадки.
На высоте 20— 30 м по команде радиовысотомера
был включен тормозной двигатель
мягкой посадки и программно-временное
устройство, задающее последовательность операций
на поверхности планеты. Спуск в атмосфере
до поверхности Марса продолжался немногим
более 3 мин, спускаемый аппарат станции
«Марс-3» совершил посадку в точке с
ареографическими координатами: 45° ю. ш.,
158° з. д. Впервые в истории космонавтики
автоматический аппарат совершил мягкую посадку
на планету Марс.
В 16 ч 50 мин 35 сек по московскому времени
началась передача видеосигнала с поверхности
планеты, которая продолжалась
20 сек, а затем внезапно прекратилась. За это
время была передана небольшая часть панорамы,
на которой не обнаружено заметно различающихся
по контрастности деталей. Трудно
сказать, по каким причинам прекратилась
передача. Возможно, это связано с местными
особенностями района посадки, которые совершенно
неизвестны, или с происходившей в этот
период сильной пылевой бурей.
После отделения спускаемого аппарата
станция «Марс-3» перешла на орбиту вокруг
Марса с периодом обращения около 11 земных
суток.
Запуск автоматических станций на орбиты
искусственных спутников Марса и мягкая посадка
на планету — выдающиеся достижения
советской космонавтики. В следующем томе
ежегодника будет подробно описана конструкция
и аппаратура станций, научная программа
и результаты экспериментов.
Устойчивость плоскопараллельного течения
Куэтта
Более полувека ведется фундаментальное исследование
устойчивости ламинарного плоскопараллельного
течения Куэтта. Представим себе,
что область, заключенная между двумя
бесконечными параллельными пластинами, заполнена
вязкой жидкостью. Пластины движутся
параллельно друг другу с постоянными
и противоположными по направлению скоростями,
увлекая за собой прилипающие к ним
слои жидкости. Средний же слой остается при
этом неподвижным. Это и есть течение Куэтта.
Скорости и давление в каждой точке области
удовлетворяют классическим уравнениям
Навье — Стокса и в рассматриваемом случае
могут быть определены в явном виде при любом
значении вязкости.
Пусть в начальный момент времени заданы
скорости и давление, несколько уклоняющиеся
от соответствующих характеристик течения
Куэтта (как говоря, внесено малое возмущение).
Известно, что заданием этих величин
в начальный момент определяется развитие
течения во все последующие моменты времени.
Вопрос ставится так: будет ли возникающее
в результате малого возмущения течение
в дальнейшем сильно уклоняться от течения
Куэтта, или, наоборот, возмущение скорости
и давления будет постепенно затухать.
Многочисленные работы теоретиков, исследовавших
устойчивость при возмущениях специального
вида и определенных ограничениях
на вязкость, указывали на устойчивость течения
Куэтта. Это предположение требовало
однако экспериментального подтверждения. И
поскольку исследования не охватывали всех
видов возмущений, вопрос оставался открытым
до 1971 г., когда он был решен молодым
советским ученым В. А. Романовым.
Теорема В. А. Романова устанавливает, что
при любом значении вязкости возмущение,
вызванное произвольным достаточно малым изменением
начальных условий, затухает по времени.
Центральным звеном в этой теореме является
доказательство устойчивости линейного
приближения исходной нелинейной задачи.
К доказательству именно этого факта были нацелены
усилия исследователей.
Значительный вклад в эту проблему внесли
работы американского ученого В. Вазова
(1953 г.) и советского математика Л. А. Дикого
(1964) г.). Однако эти и последовавшие за ними
работы не дали полного ее решения. В. А.
Романову удалось устранить остававшиеся в
этой задаче некоторые «белые пятна». Но этого
было мало.
Доказанная устойчивость линейного приближения
не содержала окончательного ответа на
первоначальную нелинейную задачу Дополнительные
осложнения были вызваны тем,
что знаменитая теорема А. М. Ляпунова об
устойчивости по линейному приближению
вследствие бесконечного числа степеней свободы
(в каждой точке своя скорость и свое давление)
и неограниченности области, заполненной
жидкостью (напомним, что пластины, между
которыми движется жидкость, по условиям
задачи бесконечны), не могла быть использована,
несмотря на найденные в недавнее время
важные обобщения этой теоремы. В. А. Романову
удалось преодолеть возникшую здесь
трудность и завершить решение проблемы.
Устойчивость плоского течения Куэтта ставит
это течение в особое положение. Дело
в том, что все классические ламинарные течения
вязкой жидкости (течение Куэтта между
двумя вращающимися цилиндрами, течение
Пуазейля в плоском канале, течение Пуазейля
в круглой трубе), как было доказано, при некоторых
значениях вязкости теряют устойчивость.
Установленная устойчивость плоского
параллельного течения Куэтта, безусловно, послужит
предметом дальнейших исследований
теоретиков и экспериментаторов.
358

Увеличение пластической
зоны в зависимости
от времени при вдавливании
штампа в металл
(/4>/з>^2>Л).
ЭВМ «Наири>-3.
со
о

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ
ТЕХНИКА
Механика огнеупоров
Строительство современных металлургических
агрегатов невозможно без применения огнеупорных
материалов (на основе окиси магния,
корунда, кремнезема, двуокиси циркония и их
соединений) Они обладают высокими термоизоляционными
свойствами, работают в широком
интервале температур до 2200— 2500С0,
и именно это делает их чрезвычайно перспективными.
Понятна поэтому важность всестороннего
изучения механических свойств огнеупоров
и создание теории их деформирования
и термопрочности
В 1963 г. в Институте механики Московского
государственного университета основана лаборатория
прочности и ползучести при высоких
температурах. В ней выполнен ряд систематических
исследований по механике огнеупоров.
Установлено, что эти материалы обладают
разными механическими свойствами
при различных напряженных состояниях, например,
при одноосном растяжении или
сжатии.
Деформация, приводящая к разрушению,
у огнеупоров в отличие от металла, при сжатии
гораздо больше, чем при растяжении, а скорость
установившейся ползучести (деформирование
во времени при постоянной нагрузке) существенно
зависит от величины и вида напряженного
состояния. Для случая малых деформаций
предложено математическое описание
сложного напряженного состояния, т. е. создана
теория упругости и деформационная теория
пластичности огнеупорных материалов. Выдвинут
новый критерий разрушения.
Применение выдвинутых теорий требует знания
термомеханических характеристик огнеупоров,
для чего создана экспериментальная
методика, а также оригинальная система испытательных
машин. В итоге определены закономерности
деформирования и разрушения свода
мартеновской печи и совместно с Магнитогорским
металлургическим комбинатом впервые
разработан оптимально-напряженный свод,
позволивший увеличить срок непрерывной
службы мартеновской печи более чем в 1,5 раза.
Метод локальных вариаций
в задачах механики
Многие задачи механики сводятся к отысканию
минимума или максимума некоторой величины,
называемой функционалом. Подобные вариа¬
ционные задачи представляют значительные
трудности для решения и требуют привлечения
электронно-вычислительной техники. Эффективным
численным методом решения этих задач
оказался метод локальных вариаций, предложенный
в 1964 г. доктором физико-математических
наук Ф. Л. Черноусько и разрабатываемый
в последние годы в Институте проблем
механики АН СССР коллективом сотрудников.
Метод основан на замене минимизируемого
функционала его дискретным аналогом и последующем
локальном варьировании значений
искомых функций в определенных точках, называемых
узловыми. Этот метод применим
к широкому классу вариационных задач довольно
общего вида, прост по своей логике,
легко стандартизируется и экономно использует
память вычислительной машины, что делает
его удобным средством практического решения
на ЭВМ.
С помощью этого метода получено решение
целого ряда новых задач механики сплошной
среды и задач оптимального управления.
Среди них следует отметить, например, задачи
статики жидкости, находящейся в условиях
близких к невесомости, задачи течения вязкопластической
среды, задачи теории упругости
и пластичности. Перечисленные задачи представляют
большой интерес в связи с развитием
космической техники и проведением расчетов
на прочность современных конструкций.
В последнее время метод локальных вариаций
с успехом используется в Институте проблем
механики АН СССР для решения контактных
задач теории упругости и пластичности
и, в частности, для задач о вдавливании штампов
в упруго-пластическую среду. При внедрении
штампа в деформированную среду характер
деформаций, происходящих в различных
типах сплошной среды, будет неодинаков. Наряду
с областями, где напряжения не превосходят
некоторого предельного значения и деформации
подчиняются известному закону Гука.
появляются зоны, в которых напряжения достигают
максимального значения и среда находится
в пластическом состоянии.
Решение этой задачи позволило получить
зависимость величины глубины вдавливания
штампа от действующей на штамп силы и проследить
всю картину развития пластических
зон под штампом. В результате решения выявлен
также ряд новых механических эффектов,
возникающих в этих задачах.
ЭВМ «Наири-3»
Директивы XXIV съезда КПСС по девятому
пятилетнему плану предусматривают создание
сети автоматизированных систем управления
для предприятий и отраслей промышленности.
В связи с этим организуется разработка и серийное
производство мощных ЭВМ, способных
решать сложнейшие задачи сбора и обработки
огромных массивов информации, планирования
и оперативного управления производством, отраслевого
и межотраслевого баланса народнохозяйственного
плана и т. д.
Вместе с тем непрерывно растет потребность
в вычислительных работах, возникающих непосредственно
у технологов, конструкторов, пер¬
сонала сферы снабжения, экономистов, финансовых
работников. Арифмометры и клавишные
автоматы не могут уже обеспечить такие
скорости и качество вычислений, которые
требуются возрастающими объемами и сложностью
задач. Не всегда выгодно для решения
такого рода задач создавать специальные вычислительные
центры или использовать ЭВМ,
имеющиеся в автоматизированных системах
управления. Возникла настоятельная необходимость
оснастить народное хозяйство дешевыми
и надежными малыми ЭВМ, которые не требуют
персонала для технической эксплуатации и
снабжены системой автоматизации программирования.
Наряду с другими коллективами существен-
360

ный вклад в решение этой проблемы внес коллектив
Ереванского НИИ математических машин,
сотрудники которого на создание и внедрение
в серийное производство ЭВМ семейства
«Наири» удостоены Государственной
премии 1971 года. ЭВМ семейства «Наири»,
особенно модель «Наири-2», за вторую половину
последнего десятилетия завоевали широкую
популярность у нас в стране и за рубежом.
В частности, ЭВМ «Наири-2» демонстрировалась
на международных выставках в Амстердаме
(1968 г.) и в Дамаске (1969— 1970 гг.), где
получила высокую оценку.
Продолжением развития семейства явилось
создание в 1970 году ЭВМ третьего поколения
(на интегральных гибридных микросхемах) —
«Наири-3». Важнейшая особенность этой
ЭВМ — возможность использования в различной
комплектации. В сокращенном комплекте
она представляет собой малую ЭВМ, в расширенном
варианте — ЭВМ средней производительности.
Наращивание внешних устройств
позволяет с успехом применять ее в автоматизированных
системах управления производством.
Другим преимуществом «Наири-3» является
способность работать на нескольких машинных
языках: языках предыдущих моделей семейства
и ЭВМ «Минск-22», имеющей широкое распространение
в народном хозяйстве. Это делает
машину чрезвычайно удобной для потребителя,
так как результаты подготовки народнохозяйственных
задач для старых ЭВМ могут быть
использованы на «Наири-3».
В ЭВМ «Наири-3» можно осуществить режим
разделения времени для взаимодействия
с многими абонентами, находящимися на своих
рабочих местах. Это позволяет использовать ее
в системах, где существенную роль играют выдача
справок о состояниях управляемого объекта
и решение большого числа задач на единой
информационной основе. Впервые в стране
для ЭВМ «Наири-3» были применены методы
хранения больших массивов микропрограмм с
высокой плотностью, а также записи микропрограмм
в оперативную память.
Новые принципы, заложенные в семейство
ЭВМ «Наири» и ряд частных схемных решений,
защищены авторскими свидетельствами
СССР и патентами в США, Англии, Франции,
Италии и других странах.
Спрос на ЭВМ «Наири-3» непрерывно расширяется.
Простая в эксплуатации, надежная
ЭВМ «Наири-3» предъявляет сравнительно
низкие требования к работающим-*на ней в отношении
специальной подготовки по программированию.
На этой машине в короткие сроки
могут научиться работать не только инженеры
и техники, но и лица, имеющие подготовку по
математике в объеме средней школы.
ЭВМ «Наири-3» находит применение там,
где нужно рассчитывать строительные конструкции
и наивыгоднейшие режимы энергосистем,
решать сложные дифференциальные
уравнения, производить автоматическое управление
полетами самолетов и экспериментальными
исследованиями в ядерной физике, бухгалтерские
и экономические расчеты. В ближайшее
время мы встретим ЭВМ «Наири-3»
не только в научно-исследовательских институтах
и конструкторских бюро, но и в вузах, универмагах,
колхозах и других учреждениях,
связанных с обслуживанием населения.
Электронная структура
и геометрия молекул
Нобелевская премия по химии в 1971 г. присуждена
канадскому ученому Герберту Герцбергу
за работы в области электронной структуры
и геометрии молекул, в особенности свободных
радикалов.
Г. Герцберг — член Королевского общества
Канады, а в 1966— 1967 гг. его президент,
член Лондонского Королевского общества и
многих академий и обществ.
Г. Герцберг с сотрудниками разработал теорию
электронных спектров двухатомных и простых
многоатомных молекул. Он исследовал
геометрию молекул в электронновозбужденных
состояниях. При этом были получены спектры
молекул многих веществ.
Он разработал метод разложения вещества
при действии мощных световых потоков с последующей
регистрацией спектров поглощения
образующихся радикалов, получивший название
метода флеш-фотолиза.
Большое значение имеют его исследования
для астрофизики. Им разработан метод обнаружения
молекулярного водорода в межзвездном
газе и атмосфере больших планет.
Г. Герцберг — автор ряда монографий по
спектроскопии, получивших международное
признание. Четыре его монографии: «Атомные
спектры и строение атомов», «Спектры и
строение двухатомных молекул», «Колеба¬
тельные и вращательные спектры многоатом- ХИМИЯ
ных молекул», «Электронные спектры и строение
многоатомных молекул» переведены на
русский язык и пользуются большой популярностью
среди советских химиков и физиков.
В 1971 г. им опубликована книга «Спектры и
структуры простых свободных радикалов. Введение
в молекулярную спектроскопию».
Герцберг неоднократно посещал Советский
Союз и имеет дружественные научные контакты
с рядом школ советских спектроскопистов.
Алмаз из газа
Комитет по делам изобретений и открытий
при Совете Министров СССР выдал диплом на
открытие группе советских ученых под руководством
члена-корреспондента АН СССР
Б. В. Дерягина. В Институте физической химии
АН СССР впервые в мире получены искусственные
алмазы из углеродсодержащего
газа при давлениях ниже атмосферного. Первое
упоминание о принципиальной возможности
синтеза алмазов при низком давлении содержится
еще в работе О. Лейпунского: «В области,
где графит более устойчив, чем алмаз,—
получение алмаза не является невозможным...
Условия для эксперимента очень
трудные, но не безнадежные». Позже профессор
Д. А. Франк-Каменецкий рассчитал необходимые
условия. Расчеты подтвердили реальную
возможность наращивания алмазного
361

БИОЛОГИЯ
И МЕДИЦИНА
вещества на затравке при высоких температурах,
тщательно регулируемом количестве свободных
атомов углерода и относительно невысоком
давлении. Любой кристалл обладает замечательным
свойством: его чистая, ювенильная
поверхность способствует росту аналогичных
слоев кристаллической решетки. Например,
на грани алмаза легче расти алмазу, чем
графиту. Согласно принципу кристалло-химического
соответствия на грани кристалла могут
легко формироваться новые слои из новых
«кирпичиков», минимально отличающихся от
«кирпичиков» самого кристалла.
Решающую роль при формировании кристалла
играют валентные электроны атома
углерода на поверхности кристалла, которые
не образовали связей с другими атомами углерода
и остались свободными. Эти электроны
готовы «схватить» приблизившийся к кристаллу
свободный атом углерода и образовать с
ним точно такую же связь, какую другие электроны
образуют с атомами внутри алмаза. Но
для того чтобы эта готовность была реализована,
нужны определенные условия: свободные
атомы углерода, которые можно было бы
«схватить», должны двигаться с достаточно
большой скоростью, чтобы они могли преодолеть
силы отталкивания одноименного атома в
кристалле. Свободных атомов не должно быть
слишком много и нужна постоянная их концентрация,
чтобы на каждую свободную связь
не приходилось по нескольку свободных атомов
и они могли встраиваться в решетку кристалла
в определенном порядке. Эти три условия
— основные и непременные. Свободные
атомы углерода существуют очень короткое
время, они склонны образовывать молекулы,
от которых поверхностные силы не могут оторвать
нужный атом углерода и встроить его в
решетку алмаза. Если концентрация свободных
атомов углерода будет больше, чем на по¬
верхности алмаза, то вместо прозрачного алмаза
нарастут черные массы графита.
Опыты были начаты в 1956 г. Б. В. Спицыным
под руководством члена-корреспондента
АН СССР Б. В. Дерягина. Многолетняя работа
привела к интересному результату. Однажды
исследователи увидели под микроскопом,
как растет с большой скоростью алмаз. Он был
похож на травинку — алмазный ус, вырастающий
на большом кристалле алмаза. В Институте
Физической химии АН СССР разработан
такой метод и устройство, в которых параболические
зеркала фокусируют на кристаллик
тепло, излучаемое ксеноновой лампой, и кристаллик
нагревается до температуры, необходимой
для протекания химической реакции. С
такой же точностью подаются порции углеродных
атомов, доставляемых к алмазной грани.
Проходит час, другой, третий и на алмазе вырастает
алмазное волокно. Конечно, и сама по
себе алмазная веточка — вещь неожиданная.
Но еще более неожиданна скорость, с какой
она растет. Ведь из-за необходимости подавать
к кристаллу сравнительно немного свободных
атомов углерода алмазное волокно должно было
бы нарастать очень медленно. Однако оно
растет в миллионы раз быстрее чем можно
было предполагать: за час оно может иногда
подрасти на четверть миллиметра. Такая скорость
формирования алмазного вещества удивительна
и многообещающа.
Но самым интересным в этом открытии является
то, что алмазное вещество, будучи
быстро сформированным почти в вакууме, имеет
ювенирную поверхность и поэтому может,
в свою очередь, расти вширь. В отделе поверхностных
явлений Института физической
химии АН СССР наблюдали очень интересный
опыт: алмазный ус стал «разбухать» и вырос
в кристалл алмаза, правда, этот кристалл
имел небольшие размеры — всего 100 микрон.
цАМФ и гормональная регуляция
Нобелевская премия 1971 года по медицине
была присуждена американскому ученому
Э. Сазерленду за открытие роли циклического
аденозин-3',5'-монофосфата (цАМФ) в механизме
действия гормонов.
Гормоны — особые вещества, вырабатываемые
эндокринными железами, — осуществляют
в организме регуляторную функцию, вызывая
специфическую реакцию клеток тканей-мишеней.
В работах Э. Сазерленда и его сотрудников
показано, что во многих случаях первичным
ответом на воздействие гормона является
образование в клетках цАМФ. Действие гормона
заключается в активации особого фермента
наружной мембраны клетки — аденилат-циклазы.
Под влиянием этого фермента происходит
химическое превращение аденозинтрифосфорной
кислоты (АТФ) в цАМФ. Образовавшийся
цАМФ затем поступает внутрь клетки и «запускает»
специальные внутриклеточные системы,
участвующие в специфическом ответе клетки
на действие гормона. Параллельно в клетке
работает фермент фосфодиэстераза, расщепляющий
цАМФ. Следовательно, внутриклеточная
концентрация цАМФ, от которой зависит
специфическая реакция клетки, определяется
наличием соответствующего гормона во внешней
среде.
Роль цАМФ изучена для ряда гормональных
систем у животных. Помимо этого, в работах
многих исследователей показано, что цАМФ
играет также важнейшую роль в регуляции активности
бактериальных генов. Для генов лактозного
оперона кишечной палочки продемонстрировано
участие цАМФ в контроле их работы:
для того чтобы фермент РНК-полимераза
начал «читать» генетическую информацию в
ДНК (синтезировать информационную РНК —
матрицу для синтеза белка), необходимо присутствие
в системе особого белка-активатора
в комплексе с цАМФ. Это наблюдалось в бесклеточной
системе. В клетке повышение концентрации
цАМФ приводит к резкому увеличению
активности ряда генов. Изучена также
роль цАМФ в развитии бактериофагов.
Таким образом, цАМФ, по-видимому, является
универсальным регуляторным веществом,
участвующим в механизмах контроля у самых
различных организмов. Открытие роли цАМФ
в гормональной регуляции обеспечило возможность
исследования механизма действия гормонов
на молекулярном уровне и раскрыло
важные перспективы как в области фундаментальных,
так и прикладных исследований.
362

Белок из углеводородов нефти
Новые ресурсы белкового питания — одна из
важнейших проблем современности. Она приковывает
к себе внимание крупнейших ученых
многих стран мира. В связи с задачей мощного
подъема животноводства решение проблемы
кормового белка становится неотложной государственной
задачей и в СССР.
Нам нужны корма, белок которых выгодно
отличается от растительного более высоким содержанием
незаменимых аминокислот. Желательно
также, чтобы нас не лимитировали ограниченная
сырьевая база и неблагоприятные
природные условия.
Известный пример быстрого получения высокоценных
белков — выращивание дрожжей.
Дрожжи обладают колоссальной скоростью размножения,
а дрожжевой белок по своему аминокислотному
составу приближается к белку
животных.
Выращивание дрожжей на сахарах, точнее
на сырье, содержащем сахар, — меласса (патока),
гидролизаты древесины — уже давно осуществляется
в промышленном масштабе. Однако
объем существующего производства дрожжей
не соответствует потребностям в кормовом
белке. К тому же ресурсы мелассы очень
ограничены, а получение гидролизатов древесины
связано с многими технологическими
трудностями и дополнительными затратами.
Нельзя ли, однако, для тех же дрожжей или
некоторых других видов микроорганизмов найти
иной источник питания, более отвечающий
нуждам производства и потребления? В последние
10— 15 лет интенсивно исследуются способы
выращивания микроорганизмов на углеводородах
нефти во многих странах мира и особенно
в СССР. В 1971 г. за разработку научных
основ микробиологического получения белковых
веществ из углеводородов нефти группе
советских ученых — академику Н. Д. Иерусалимскому
(посмертно), члену-корреспонденту
АН СССР Г. К. Скрябину, кандидатам биологических
наук В. К. Ерошину, А. Б. Лозинову,
А. Д. Гололобову и Н. Б. Градовой, доктору
сельскохозяйственных наук Н. И. Денисову,
члену-корреспонденту АН УССР Е. И. Квасникову,
академику ВАСХНИЛ П. Е. Ладану, члену-корреспонденту
АН СССР М. Н. Мейселю,
доктору технических наук П. И. Николаеву
и академику АМН СССР А. А. Покровскому —
присуждена Государственная премия СССР.
Их исследования показали прежде всего, что
способностью к росту на углеводородах обладают
не отдельные уникальные формы микроорганизмов,
как это предполагалось раньше,
а очень многие представители различных групп
бактерий, актиномицетов, дрожжей и мицелиальных
грибов.
Это открыло широкие возможности для изыскания
микробных культур, обладающих наиболее
ценными качествами с точки зрения
использования их для получения кормовых
препаратов. Вместе с тем выяснилось, что различные
классы углеводородов окисляются и
усваиваются микроорганизмами совершенно
по-разному. Наиболее доступны для них и
легко подвергаются разложению так называемые
нормальные парафины («-парафины) с
разветвленной углеродной цепью, содержащей
от 11 до 18 углеродных атомов, хотя довольно
легко могут использоваться также и «-парафины
с более длинной цепью.
В связи с этим в настоящее время для выращивания
микроорганизмов используются
главным образом жидкие «-парафины. Разработаны
способы культивирования микроорганизмов
на парафинах нефти и ее фракций. Микроорганизмы
потребляют парафины нефти, растут
и размножаются, в результате чего накапливается
микробная биомасса, которая после
соответствующей очистки может быть использована
для кормовых целей.
Изучение метаболических путей окисления
и ассимиляции «-парафинов микробной клеткой
показало, что при росте микроорганизмов на
этом субстрате специфичным и свойственным
лишь микроорганизмам, способным усваивать
парафин, является только один этап — этап
первичного окисления исходной, молекулы парафина
до соответствующей моно- или дикарбоновой
кислоты. Все же остальные стадии метаболизма
в том или ином виде имеют место
и при использовании микроорганизмами других,
не парафиновых субстратов.
На основании изучения физиологии и биохимии
роста микроорганизмов разработаны методы
их выращивания в заводских условиях.
Эти методы обеспечивают не только высокий
выход биомассы, но позволяют в известной степени
регулировать ее химический состав, в частности,
содержание в ней жиров и остаточных
углеводородов.
В настоящее время в нашей стране уже работает
первый в мире завод, производящий кормовые
белковые концентраты из очищенных
жидких парафинов. Продуцентом белка служат
здесь некоторые виды дрожжевых организмов.
Были проведены широкие зоотехнические испытания
получаемого продукта на сельскохозяйственных
животных и птицах. Корм оказался
эффективным и безвредным. Соответствующие
всесторонние медико-биологические испытания
пищевых продуктов (мяса, молока, яиц),
получаемых от скота и птицы, в рацион которых
входил этот препарат, также дали вполне
положительные результаты.
Все это позволило начать строительство новых
заводов, которые к концу девятой пятилетки
будут вырабатывать из нефтепродуктов сотни
тысяч тонн кормового белка.
Математическая модель в ихтиологии
Государственной премии удостоена работа доктора
биологических наук Ф. В. Крогиус, доктора
географических наук Е. М. Крохина, кандидата
биологических наук В. В Меншуткина
«Сообщество пелагических рыб озера Дальнего
(Опыт кибернетического моделирования)».
Работа представляет собой изучение экологической
системы озера Дальнего (Камчатка) путем
построения математической модели сообщества
рыб этого озера. В качестве основных
объектов исследования были выбраны нерка,
ее конкурент в питании — трехиглая колюшка
и хищник — голец. Моделирование такой сложной
системы является первой попыткой в ихтиологии.
Трудно было бы перечислить все экологические
данные (т. е. данные о взаимоотношении
организма и среды), которые в идеальном случае
следовало бы ввести в вычислительную машину,
чтобы на математической модели можно
было разыграть в точности те события, которые
происходят или могут происходить в действи-
363

Схема моделирования
экологических связей озера
Дальнего. Условные
обозначения: /( — колюшка.
Q — голец, /V — нерка.
Р — продуктивность
планктона, р — прибрежный
промысел нерестового стада.
Л4 — морской промысел.
Двойные стрелки —
взаимовлияние элементов
схемы друг на друга
Колебания численностй
нерестового стада нерки
по данным наблюдений (1)
и на модели при слабом (2)
и интенсивном (3) морском
промысле. Первая и вторая
стрелка соответственно --
резкое увеличение
смертности молоди нерки
и усиление морского
промысла

тельности. Еще труднее было бы эти данные
получить. Даже для более грубого моделирования
требуются тщательные и длительные биологические
исследования. Построение модели
популяций рыб озера Дальнего оказалось возможным
в результате большой многолетней работы
сотрудников лаборатории Камчатского
отделения Тихоокеанского научно-исследовательского
института рыбного хозяйства и океанографии.
Из большой системы экологических связей
моделировалась лишь часть ее (см. рисунок на
стр. 364), включающая три вида рыб:
колюшку, гольца, нерку, продуктивность планктона,
прибрежный промысел нерестового стада
нерки и ее морской промысел.
На схеме показаны отношения между наиболее
крупными элементами системы (которые
конечно, в свою очередь, также состояли из
определенных элементов).
Так, колюшка К и модель нерки N, питаясь
одним и тем же кормом Р, вступают друг с другом
в конкурентные отношения. Голец G является
хищником как по отношению к молоди
нерки, так и по отношению к колюшке. Некоторое
количество рыб из морской части популяции
нерки изымается морским промыслом
М. Нерестовое стадо нерки на подходах к озеру
облавливается прибрежным промыслом F.
При весьма интенсивном рыболовстве, которое
приводит к подрыву популяции нерки, коренные
изменения охватывают всю экологическую
систему, причем система «голец — колюшка»
оказывается крайне неустойчивой. Показано,
что при увеличении продуктивности
планктона ведущую роль в динамике системы
играют отношения-между гольцом, с одной стороны,
и колюшкой и молодью нерки, с другой,
т. е. отношения «хищник — жертва». С уменьшением
кормовой базы ведущую роль в динамике
системы играют конкурентные пищевые
отношения между колюшкой и молодью нерки.
Если упомянутые результаты получены при
исследовании системы, когда факторы, воздействующие
на нее (естественная смертность и
промысловая убыль, продуктивность кормовых
организмов, выживание икры), не меняли своего
значения во времени, то на примере эпизодического
увеличения смертности молоди нерки
в системе рассматривались переходные процессы.
Авторы задались целью проделать на модели
эксперимент, который повторял бы ситуацию,
сложившуюся на озере Дальнем в 40-х годах
нашего столетия. В то время наблюдалось резкое
сокращение уловов нерки, которое специалисты
объясняли внезапным увеличением
смертности ее молоди в озере, не связанной
с воздействием хищников (гольцов).
Одной из мер, принятых в то время Главрыбводом
для восстановления запасов (численности)
нерки, было запрещение прибрежного
промысла нерестового стада на подходах к озеру.
Через 10— 12 лет после этого значительно
активизировался морской промысел нерки, осуществляемый
главным образом японскими рыбаками.
Были повторены в той же последовательности
вышеперечисленные события на модели —
внезапное (в течение 1— 2 лет) резкое увеличение
смертности молоди нерки в озере, прекращение
прибрежного промысла и переход
через 10— 12 лет к морскому промыслу. Меняя
на модели интенсивность морского промысла,
авторы пытались добиться соответствия между
модельными и природными данными. Как видно
из второго рисунка, оно оказалось вполне
удовлетворительным.
Модель показала правильность как исходных
биологических данных, так и приемов моделирования.
Полученные результаты заставили
к тому же пересмотреть некоторые ихтиологические
положения, касающиеся динамики численности,
весового прироста и плодовитости
рыб.
Конечно, не все стороны экологической системы
удалось представить в модели с достаточной
полнотой, в частности, в ней весьма схематично
был прослежен морской период жизни
нерки. Однако это уже предмет дальнейших
исследований. Особо же значение проделанной
работы заключается в убедительном доказательстве
того, что подобные модели можно будет
в недалеком будущем использовать для
промысловых прогнозов, а также для выбора
наиболее эффективных мер по сохранению
и увеличению наших рыбных ресурсов. Проделанной
работой открывается новый этап в изучении
ихтиологических проблем совместными
усилиями биологов и математиков.
Защитный механизм яйцеклетки
Пищевые ресурсы морей и океанов нашей планеты
не безграничны. Задача дня — не только
и не столько расширение рыболовного промысла,
сколько забота об эффективном воспроизводстве
рыбных богатств. Сейчас каждое научное
исследование, посвященное этой проблеме,
приобретает особую важность.
На рыбозаводах и рыбоводных пунктах при
нарушении определенных условий рыбооазведения
может возникать многочисленное уродливое
и нежизнеспособное потомство. Особенно
большой урон хозяйству наносит гибель мальков
ценных осетровых рыб.
Отчего появляются у них уродства и снижается
жизнеспособность?
Как известно, в оплодотворении участвуют
две половые клетки (гаметы) — женская (яйцеклетка)
и мужская. У некоторых членистоногих,
у хвостатых амфибий, рептилий и птиц
в яйцеклетку может проникать от нескольких
штук до нескольких десятков мужских гамет.
В этом случае дополнительные гаметы, не выполняя
генетической функции, оказываются
необходимыми для некоторых других процессов,
например, для активации деления яйца
и последующего расщепления желтка — источника
питания клеток зародыша. Однако у большинства
животных, например у морских ежей,
бесхвостых амфибий (лягушек) и млекопитающих,
в яйцеклетку в обычных условиях попадает
лишь одна мужская гамета. То же наблюдается
у многих рыб, в том числе осетровых.
У них есть какой-то механизм защиты яйцеклетки
от лишних мужских клеток. Не возникают
ли уродства в результате расстройства
этого механизма и как он действует в норме?
Долгое время на эти вопросы не было убедительного
ответа, что объясняется сложностью
объекта исследований, различиями в исходных
теоретических представлениях авторов, а также
теми или иными недостатками отдельных методик.
Требовалось критически осмыслить огромнейший
фактический материал, накопленный в
мировой литературе. Надо было при этом рассмотреть
закономерности оплодотворения в эво-
365

люционном плане у целого ряда животных, не
только у рыб. Кроме того, новые выводы необходимо
было подкрепить собственными обширными
экспериментально-эмбриологическими и
цитологическими исследованиями.
Такая работа была проделана доктором биологических
наук А. С. Гинзбург (Институт
биологии развития АН СССР). Объектами ее
исследований были костистые и осетровые рыбы,
а также морские ежи. А. С. Гинзбург пришла
к выводу, что у этих животных проникновение
лишних мужских гамет блокируется яйцевыми
оболочками. В момент контакта с одной
из гамет яйцеклетка начинает выделять
вещества, которые мешают проникновению
в нее остальных гамет. Возникшую «преграду»
можно, однако, нарушить, экспериментально.
Пример — опыт на яйцеклетке озерной форели.
Если в яйцеклетке вырезать окошко и удалить
из него каплю выделившегося вещества, то
можно оплодотворить яйцо несколькими или
даже многими мужскими гаметами.
Подобное ненормальное оплодотворение может
происходить не только в условиях эксперимента,
но и в условиях искусственного рыборазведения,
например, при слишком большой
концентрации мужских гамет, когда механизм
защиты истощен. В этом случае возникает
неправильное деление оплодотворенных
яйцеклеток, что ведет к появлению различных
уродств и гибели молоди.
Теоретические выводы автора монографии,
а также ее многолетний опыт экспериментальных
работ по оплодотворению икры на рыбоводных
пунктах позволили поставить и успешно
решить ряд практических задач, связанных
с разведением рыб
Фундаментальная работа доктора биологических
наук А. С. Гинзбург «Оплодотворение
у рыб и проблема полиспермии» отмечена премией
им. А. О. Ковалевского АН СССР.
Засуха и дыхание растений
Засуха, как известно, снижает продуктивность
растений и влияет на всю их жизнедеятельность.
Какова реакция растения на временный или
постоянный недостаток воды? Подробный ответ
на этот вопрос дает монография доктора биологических
наук В. Н. Жолкевича «Энергетика
дыхания высших растений в условиях водного
дефицита», за которую ему присуждена премия
им. К. А. Тимирязева АН СССР.
Сопоставляя уровень дыхания с другими
сторонами жизнедеятельности растений,
В. Н. Жолкевич установил, что сильная и продолжительная
засуха ведет к дисгармонии между
дыханием и целым рядом физиологических
и биохимических процессов. Так, у растений подавляется
рост и биосинтез, нарушается структура
клеточной протоплазмы, уменьшается скорость
обновления белков, замедляется транспорт
органических веществ и резко снижается
продуктивность, несмотря на повышенное, интенсивное
дыхание. Таким образом, происходит
определенное энергетическое обесценивание
дыхания. Какова же должна быть оценка эффективности
дыхания? В. Н. Жолкевич высказывает
сомнение, что такой сложный биологический
процесс можно оценивать с помощью
одних лишь биохимических методов. Всеобъемлющим
можно считать так называемый метод
энергетического баланса, когда учитывается об¬
щее количество энергии (£), освобожденной
при окислении, и количество теплоты (Q), выделенной
за то же время в окружающую среду.
Согласно законам термодинамики, не аккумулированная
в организме энергия превращается
в теплоту, т. е. рассеивается без всякой
пользы для организма. Сопоставляя Е и Q, мы
можем судить об эффективности дыхания. Необходимо
только делать поправку на то, что
часть выделяемого организмом тепла возникает
не при дыхании, а в результате других процессов
жизнедеятельности.
Ряд важных опытов проведен В. Н. Жолкевичем
на растениях-мезофитах, т. е. растениях,
произрастающих в условиях достаточного
(не избыточного и не скудного) водного режима.
Обнаружен двухфазный характер изменений
эффективности дыхания в засушливых
условиях. При слабом и умеренном обезвоживании
растительных тканей эффективность
дыхания возрастает (приспособительная реакция
организма), при сильном — напротив, снижается.
Можно предположить (и это расширяет рамки
и значение работ исследователя), что установленные
изменения энергетической эффективности
дыхания имеют место и при других
неблагоприятных условиях, не только в случае
обезвоживания растительного организма.
Ископаемый ячмень
Ячмень — это не только фуражное зерно и солома.
Из него вырабатываются крупы, мука,
кофе, молочная кислота, спирт, солодовые и
другие лечебные экстракты. Но самое главное
— он служит сырьем для производства солода
и пива, причем отходы этого производства,
богатые сахарами, витаминами и минеральными
веществами тоже не пропадают даром, а
идут в корм сельскохозяйственным животным.
История культуры ячменя насчитывает
не менее 11 тыс. лет. Все известные данные
свидетельствуют о том, что ячмень — более
древняя зерновая культура, чем пшеница.
Однако какой вид был предком современных
культурных форм ячменя, для ученых долгое
время оставалось загадкой. Лишь сравнительно
недавно тайна ячменного зерна была раскрыта
советским ученым доктором биологических наук
Ф. X. Бахтеевым.
В залежах торфа, а также слоях каменноугольного
периода в Европе не обнаружено каких-либо
остатков диких предков наших современных
зерновых культур. Следовательно, все
они, в том числе и ячмень, не европейского
происхождения.
Учитывая это, Ф. X. Бахтеев проводил исследования
на территории южных республик
нашей страны — в Армении, Туркмении
и Азербайджане. Среди добытых им археологических
материалов ученый обнаружил обуглившиеся
зерна ячменя с основанием, напоминающим
форму бутылки. Эти зерна были извлечены
из слоев, датируемых от IV— III тысячелетий
до III— II веков до н. э.
Еще раньше, в 1958 г., Ф. X. Бахтеев на
территории Туркменской ССР нашел несколько
современных бутылковидных форм дикорастущего
шестирядного ячменя с ломким колосом.
Следовательно, им был выявлен не только ископаемый,
но и произрастающий в наши дни
вид ячменя, несомненно имеющий отношение к
происхождению культурного.
366

Ученик и последователь Н. И. Вавилова,
доктор биологических наук Ф. X. Бахтеев широко
известен как крупный биолог, ботаник,
исследователь культурных растений и их ближайших
видов. Серия его работ, посвященных
истории, географии, центрам происхождения
и особенностям диких и культурных видов ячменя,
получила признание как в нашей стране,
так и за рубежом; она отмечена премией
им. Н. И. Вавилова АН СССР.
Эволюция нервной системы
Исключительно важную роль в жизнедеятельности
клеток играют фосфолипиды, входящие
в качестве составной части во все клеточные
мембраны. Эти вещества привлекают к себе
пристальное внимание особенно в связи с изучением
деятельности нервных клеток, поскольку
здесь мембраны участвуют не только в процессах
метаболизма, но и в возникновении
и проведении нервного возбуждения.
Одним из первых в СССР к детальному изучению
фосфолипидного состава нервной ткани
и ее субклеточных элементов приступил академик
Е. М. Крепе. Он не только использовал
в своих исследованиях тонкие современные
методы биохимического анализа, но и придал
им уникальный характер, выполняя весь комплекс
экспериментальной работы в широком
эволюционном плане. Под руководством
Е. М. Крепса было осуществлено систематическое
исследование фосфолипидов нервной
системы у представителей различных классов
животных, от низших до высших, относящихся
к линиям первично- и вторичноротых. Полученные
данные легли в основу представления
о том, что основные типы биохимических превращений,
в которых участвуют фосфолипиды,
сложились в процессе эволюции уже на первых
этапах развития жизни на Земле. Имеется единый
план химического строения и обмена веществ,
которому отвечают все живые организмы,
независимо от места, занимаемого ими
в системе животного мира.
Академиком Е. М. Крепсом и его сотрудниками
выполнен также цикл исследований энергетического
обмена мозга в эволюции позвоночных.
Было установлено, что прогрессивная
эволюция обмена мозга позвоночных приводит
к повышению его эффективности и экономичности.
Высоко оценивая серию работ академика
Е. М. Крепса в области эволюционной нейрохимии
и нейрофизиологии, Президиум Академии
наук СССР присудил ему премию им. Л. А. Орбели.
Генотерапия
В последнее время установлено, что многие
наследственные заболевания, вызванные изменением
генов, благодаря ранней диагностике
и современным методам лечения, перестали
представлять опасность для жизни людей. Примером
является фенилкетонурия, связанная
с повреждением гена, ответственного за образование
фермента, который превращает аминокислоту
фенилаланин в другие продукты.
У больных, не способных осуществлять это превращение,
фенилаланин накапливается в крови
и спинно-мозговой жидкости, что приводит
к развитию умственной неполноценности
в младенчестве.
Отрицательные последствия такого генетического
дефекта теперь успешно излечиваются,
если из рациона больных детей исключить фенилаланин.
Однако подобного рода лечение снимает
лишь симптомы заболевания, тогда как его причина
— поврежденный ген — остается в неизменном
виде. Поэтому конечная цель исследований
по генотерапии — разработка методов
выделения отдельных генов и включения их на
место дефектных, содержащих мутации.
Гены представляют собой участки полимерной
молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты
(ДНК), состоящей из двух комплементарных
нитей. Выделение генов сводится к получению
в чистом виде небольшого фрагмента
ДНК, содержащего информацию о строении определенного
белка. Впервые эта задача была
успешно решена американскими исследователями
во главе с доктором Дж. Беквисом. Первыми
выделенными генами были гены лактозного
оперона кишечной палочки. Это группа тесно
прилегающих друг к другу бактериальных генов,
ответственных за образование ферментов,
обеспечивающих проникновение в клетку и расщепление
сахара — лактозы.
В настоящее время уже имеется возможность
выделять любые гены бактерий. Но пока нет
методов выделения генов человека. Возникает
вопрос, нельзя ли использовать для генотерапии
бактериальные гены: заменить испорченный
человеческий ген соответствующим нормальным
геном бактерии? Поскольку бактерия
и человек находятся друг от друга очень далеко
на ступенях эволюционной лестницы, вполне
возможно, что человеческие декодирующие системы
весьма отличаются от бактериальных,
и бактериальная информация или не будет
«узнаваться», или будет «узнаваться» неправильно.
Если же бактериальные гены могут
сообщить свою информацию клеткам человека,
то нужно разработать методы внедрения в них
бактериальной ДНК.
Недавно опубликована работа американского
ученого О. Мэррила с сотрудниками. Им
удалось ввести ген бактерии в человеческие
клетки. Суть работы такова.
Существует наследственное заболевание галактозимия
— неспособность организма осуществлять
биохимические превращения сахара
галактозы. Болезнь вызвана наследственным
дефектом по гену, ответственному за образование
фермента галактозоуридинтрансферазы.
В опыте была использована культура клеток,
выделенных у человека, страдающего этим заболеванием.
Уровень фермента в них был
очень низок по сравнению с нормой. Эти клетки
были обработаны особой формой вируса —
трансдуцирующим фагом, содержащим бактериальный
ген галактозоуридинтрансферазы.
В результате этого в клетках заметно повысился
уровень активности фермента. Более того,
такие клетки сохраняют способность синтезировать
его на протяжении нескольких поколений
после обработки. Если же использовать
трансдуцирующий фаг, содержащий испорченный
бактериальный ген галактозоуридинтрансферазы,
то повышения активности фермента
в обработанных клетках не наблюдается.
Таким образом, впервые доказана возможность
внедрения бактериального гена в клетки
человека, его действия в этих клетках и сохранения
введенного гена в последующих клеточных
поколениях.
367

НАУКИ
О ЗЕМЛЕ
Хирургическое лечение инсульта
В 1971 г. Государственную премию СССР за
цикл работ по изучению нарушений мозгового
кровообращения при патологии магистральных
артерий головы получили академик АМН СССР
Е. В. Шмидт, кандидаты медицинских наук
Л. К. Брагина, Н. В. Верещагин и доктор медицинских
наук А. Н. Колтовер.
По просьбе редакции ежегодника с премированными
работами читателей знакомит академик
АМН СССР Евгений Владимирович
Шмидт.
В результате многолетних исследований
описаны клинические проявления поражений
магистральных артерий головы, т. е. сонных
и позвоночных артерий, — единственных кровеносных
сосудов, несущих кровь к мозгу, установлены
особенности изменений, наступающих
в мозге и его сосудах, раскрыты механизмы
возникающих при этом расстройств мозгового
кровообращения, разработаны ранняя диагностика
и лечение.
Стало известно, что почти половина случаев
размягчений мозга вызывается полной или
частичной атеросклеротической закупоркой
участков сонных или позвоночных артерий,
расположенных на шее. Установление этого
факта имеет чрезвычайно большое значение,
так как при раннем и точном диагнозе возмож-
Атлас Антарктики
В январе 1955 г. в период Международного
Геофизического Года советские ученые начали
исследование Антарктиды — шестого материка,
открытого в 1820 г. русскими мореплавателями
Ф. Ф. Беллинсгаузеном и М. П. Лазаревым.
С тех пор и до настоящего времени интенсивное
изучение Антарктиды советскими исследователями
продолжается вместе с экспедициями
многих других государств. Особенностью советских
исследований является не только их
обширность, но и разнообразие программ. Советские
экспедиции изучают самый материк
Антарктиду и окружающие его моря, т. е. континентальную
и морскую Антарктиду.
Через десятилетие после начала исследований
(и даже несколько ранее этого срока) родилась
мысль подвести итог достижениям исследований
Антарктики, которые и тогда были
уже очень значительны. Лучшей формой подведения
итогов мог быть большой атлас, состоящий
из многих карт, графиков, диаграмм
и объяснительного текста к ним. Таким путем
рождался проект атласа Антарктики, через несколько
лет ставший реальностью.
Советский «Атлас Антарктики» — уникаль
ное произведение науки. Его первый и основной
том объединяет около 1000 карт, графиков,
разрезов профилей, схем, рисунков, таблиц
и указатель географических названий
Среди последних немало имен отечественных
исследователей, появившихся на географических
картах впервые. Карты «Атласа» распределены
по многим разделам. После вводных
картометрических графиков следует исторический
раздел, посвященный развитию представления
об Антарктиде, само существование которой
долгое время оспаривалось; во всяком слу-
но хирургическое вмешательство, восстанавливающее
проходимость сосуда.
Авторами премированных работ раскрыт
ряд ранее неизвестных механизмов нарушений
мозгового кровообращения при поражении магистральных
артерий головы, показано решающее
значение заместительного (коллатерального)
кровообращения и разнообразие его путей,
доказана связь нарушений кровообращения
в мозге с патологической извитостью артерий
и сдавливанием позвоночных артерий
«выростами» и «шипами», возникающими
нередко на позвонках.
Разработаны методы ранней диагностики поражений
магистральных сосудов головы и система
их лечения, включая и хирургическое
вмешательство, установлены показания и противопоказания
к операции. Подобные операции
уже успешно производятся у нас и за рубежом.
Своевременно начатое и систематически
проводимое медикаментозное лечение, сочетающееся
при необходимости с оперативным вмешательством
нередко предупреждает развитие
мозгового инсульта с его печальными последствиями
— инвалидностью и нередко смертью.
Таким образом, теперь создана новая и
очень важная глава в учении о сосудистых поражениях
мозга, которые стоят на третьем месте
как причина смертности и являются самой
частой причиной инвалидности.
чае Антарктида представлялась (и фактически
была) неведомой землей — Terra Australis incognita.
Среди исторических карт заслуживают
особого внимания копии подлинных документов
Беллинсгаузена и Лазарева, свидетельствующие
об открытии отечественных мореплавателей.
Большой интерес представляют новые
общегеографические карты, дающие общее
представление об Антарктиде. В особом разделе
сосредоточены карты высоких слоев атмосферы,
полярных сияний, космического излучения,
геомагнетизма, силы тяжести и землетрясений.
Большой раздел «Атласа» посвящен
геологии Антарктиды и дна омывающего ее
океана. Затем следуют карты климата, которые,
в частности, характеризуют Антарктиду
как область мирового полюса холода и одновременно
как область максимальной на Земле
солнечной радиации (летом). Антарктида — ледяной
материк, и серия карт и профилей дает
представление об оледенении Антарктиды. Советские
исследователи совершили максимум
внутриматериковых походов с определением
толщины льда, и они, в частности, определили
наибольшие мощности льда, превышающие
4 км.
Важный раздел «Атласа» составили карты
вод Южного океана, окружающего Антарктиду.
Они содержат данные о границах, динамике,
физико-химических свойствах вод и льдов
океана (например, о температуре вод), о биологии
вод Южного океана. Несколько карт физико-географического
районирования завершают
первую, общую часть «Атласа».
Вторая часть «Атласа» — районная Она содержит
сравнительно крупномасштабные карты
отдельных, наиболее интересных районов Антарктиды:
окрестностей основной советской научной
станции Мирный, оазисов Антарктиды,
368

острова Дригальского, отдельных ледников
и морей, Южного океана.
Второй том «Атласа» представляет собой
текстовое дополнение, поясняющее карты,
а тем самым и основные черты природы Антарктики.
Он содержит обобщающие сведения
по истории исследований, физической географии,
геофизике, геологии, климату, оледенению,
биологии и гидрологии Антарктики и является,
в сущности, самостоятельным научным
трудом о природе Антарктики.
Таково это монументальное произведение.
С полным правом можно сказать, что советский
атлас Антарктики открывает перед нами материк
Антарктиду и окружающий ее Южный
океан во всей полноте и совокупности современных
знаний.
В заключение необходимо отметить, что составители
атласа использовали, помимо оригинальных
советских данных, и главнейшие
данные экспедиций других государств. За составление
«Атласа Антарктики» Государственной
премии 1971 г удостоены член-корреспондент
АН СССР А. П. Андриашев. академики
АН Уз ССР В. А. Бугаев, Б. В. Дубовский,
кандидат географических наук А. В. Живаго,
член-корреспондент АН СССР А. П. Капица,
доктор географических наук А. Ф. Трешников.
кандидат географических наук Е. С. Короткевич,
доктор геолого-минералогических
наук А. П. Лисицин, академик К. К. Марков,
доктор геолого-минералогических наук
М. Г. Равич, кандидат географических наук
Е. И. Толстиков, доктор географических наук
П. А. Шумский*.
В глубинах Земли
«Проблема земной коры и верхней мантии
в силу большой сложности только с трудом
поддается теоретико-физическому анализу.
В этой области главное слово, видимо, будет
принадлежать эксперименту как лабораторному,
так и полевому в виде целого комплекса
геофизических, геологических и геохимических
наблюдений вплоть до сверхглубинного
бурения с проникновением в мантию Земли».
Такими словами заканчивается монография
члена-корреспондента АН СССР В. А. Магницкого,
озаглавленная «Внутреннее строение
и физика Земли».
Мысль эта, несомненно, верна. И в то же
время из самой книги следует, что современная
наука, даже еще не получившая средств
прямого проникновения в земные недра, уже
многое знает об их строении и свойствах. Действительно,
самая глубокая скважина едва достигает
8 км, а радиус нашей планеты составляет
63 780 км, и мы, можно сказать, только
коснулись «суперобложки» великой книги.
Но книга эта теперь уже не за семью печатями:
косвенные методы исследования сегодня
говорят специалисту немало о том, как и из
чего «сделана» Земля.
Скажем, температура и термическая история
нашей планеты с помощью непосредственных
измерений устанавливается с некоторой
точностью лишь для первых десятков километров
(для континентов на глубине 40 км
* Статьи А. П. Капицы. А. Ф. Трешникова,
А. П. Лисицина, В. А. Бугаева и К. К. Маркова
см. соответственно в ежегоднике «Наука и человечество»
за 1966. 1967. 1971 — 1972 гг. и в этом
томе. - Ред.
она составляет 650°С, а для океанов —
850°С). Автор обобщил множество собранных
самыми различными исследователями косвенных
данных, касающихся генерации тепла горными
породами, их электропроводности, температуры
изливающихся на поверхность лав.
В результате обрисовалась достаточно отчетливая
на сегодня картина распределения тепла
вплоть до самого земного ядра. Так, на
верхней границе ядра на глубине 2900 км температура
находится, по-видимому, в пределах
между 2200 и 4700°С, а на глубине 5000 км
она близка к 5000°С.
Несмотря на усилия многих поколений специалистов,
мало-мальски достоверная геологическая
история до недавнего времени кончалась
кембрием, то есть эпохой, отстоящей от
нас всего на 500— 700 млн. лет. И в глубоком
тумане скрывались от наших глаз нескончаемые
эры того, что знаменательно именуется
докембрием. А ведь докембрий — это 85%
истории планеты, время, когда развертывались
такие существенные процессы, без знания
которых представить себе развитие планеты
невозможно...
С открытием радиоактивных превращений
возникла возможность проникнуть далеко
в глубь истории Земли Теперь мы можем
объяснить ход развития земной коры по крайней
мере на континентах.
В. А. Магницкому принадлежит заслуга
установления того факта, что ложе океанов
и континенты качественно различаются между
собой как строением коры, так и характером
ее развития.
В настоящее время уже отброшено исторически
сложившееся представление о том, что
недра Земли — расплавленная жидкость. Все,
что лежит под корой — оболочка или мантия
Земли,— можно считать «твердью», а не жидкостью.
Сегодня геотектонисты всего мира делятся
на две основные группы: сторонников того,
что океаны разрастаются за счет континентов,
и их противников, считающих, что идет обратный
процесс. Хотя автор книги и принадлежит
к числу последних, он дает читателю отчетливое
представление и о всех сильных сторонах
гипотезы своих оппонентов. В то же время он
предлагает решение «проклятого» вопроса
о том, где до образования континентов была
вода. Если в мантии Земли вода составляет
около 0,5%, как в каменных метеоритах,
а процесс выделения коры охватывал лишь
верхние 700— 800 км, то континентальная кора
могла «породить» 1,7-1024 г воды, а это
близко к подсчетам академика А. П. Виноградова,
согласно которым в Мировом океане ее
содержится 1,5 • 1024 г.
Из последних работ автора и ряда других
исследователей следует, что строение мантии
Земли не столь просто, как представлялось
ранее. На глубинах 400 и 600 км, по данным
наблюдений за распространением объемных
волн от удаленных землетрясений, а также по
еще более точным данным, полученным при
мощных искусственных взрывах, существуют
совершенно неожиданные скачки физических
характеристик. Можно полагать, что такие
границы в мантии не менее важны, чем известная
граница Мохоровичича. Возможно,
что на глубине 1200 и 1800 км будут скоро
обнаружены какие-то особенности, свойственные
лишь этим слоям оболочки планеты.
369

Карта строения дна океанов
Земли. На ней особенно
заметна открытая
и исследованная в последние
десятилетия система
срединно-океанических
подводных хребтов,
охватывающих весь земной
шар.
Шельф
Материковый склон
Склоны хребтов и котловин
6ЙЙ8Й1 Котловины
1ИН Глубоководные желобы
Е″ I Подводные плато
1А^А1 Подводные хребты
Внутренние и окраинные моря
I - 1 Разломы
I Коралловые рифы
I о | Отдельные лодзодьые вершины

Древнейшие антропогеновые
долины (пунктир) и
современное (сплошная
линия) русло Волги.
Древний аллювий Пра-Оки.
Здесь когда-то текла река.
Обнажение у города
Чекалин.

Переход от мантии Земли к ее ядру характеризуется
резким — процентов на 70 — увеличением
плотности материи, сильным снижением
скорости^ с которой распространяются
продольные сейсмические волны, возникновением
свойств электропроводности. Последнее
убеждает нас, что вещество ядра металлоподобно.
Внешняя же часть ядра (примерно на
глубинах между 3000 и 5000 км) состоит из
материи в жидкой фазе. Все последние данные
говорят в пользу того, что ядро Земли «сделано»
из железа, вероятно, с примесью некоторых
других элементов.
Наука не может жить без сравнения. Между
тем до недавних пор геофизику и геологу
был дан лишь один «несравненный» объект —
наша Земля.
Сегодня впервые в истории возникли условия
для рождения сравнительной планетологии.
В такое время еще важней, чем всегда,
стали работы, не только развивающие новые
идеи, но и позволяющие оглянуться на пройденный
^путь, подвести итог всему известному
о нашей родной планете. Закономерно поэтому,
что Академия наук СССР своей премии
им. О. Ю. Шмидта удостоила именно такую
книгу, написанную президентом Международной
ассоциации сейсмологии и физики недр
Земли членом-корреспондентом АН СССР
В. А. Магницким.
Прареки Русской равнины
Какими были древнейшие реки — предшественницы
наших великих рек Волги, Оки, Камы,
Днепра? Реки — свидетели коренных
преобразований природы в антропогене, когда
на смену теплолюбивым ландшафтам неоднократно
надвигались материковые оледенения,
до неузнаваемости изменявшие рельеф. Предшествующие
им тектонические «подвижки»
искажали первоначальный облик территории;
колебания уровня Мирового океана нарушали
очертания морей и ход гидрологических процессов.
В тесной связи с этими преобразованиями
изменялся рисунок гидросети, глубина
речных ложбин, строение и состав осадков.
Тогда же заложились глубокие долины, погребенные
ныне под толщей более молодых четвертичных
(антропогеновых) отложений.
Расшифровке летописи речных долин и посвящена
монография, написанная академиком
АН БССР Г. И. Горецким — большим знатоком
аллювия, создателем палеопотамологии —
учения об истории рек и их гидрологического
режима.
Трехтомный труд имеет важное теоретическое
значение, поучителен в методическом
отношении и несомненно представляет практическую
ценность, поскольку особенности строения
долин и отложений
’
необходимо учитывать
при гидротехническом строительстве, использовании
водных ресурсов, поиске полезных
ископаемых.
В основу исследования положен богатейший
фактический материал, включающий обобщение
сотен буровых скважин и детально изученных
разрезов, тысяч разнообразных анализов
речных отложений — их минералогического
состава, растительных и животных
остатков (пыльцы, спор, семян, раковин моллюсков
и пр.).
Сам процесс распознавания былой природной
обстановки по отрывочным сведениям, за¬
печатленным в осадке или в строении древних
долин, необычайно труден.
Об этом образно говорит автор: «...Многие
страницы летописи уничтожены ледником,
многие страницы разорваны и перепутаны в
процессе мощных гляциодислокаций... Большое
количество страниц записано нечеткими
неразборчивыми аллювиальными письменами,
значительная часть страниц аллювиальной лег
тописи утоплена в море, в погребенных дельтах
прарек».
В работе Г. И. Горецкого поражает сочетание
детальности и предельной документальности
исследования с широтой охвата научных
проблем и оригинальными концепциями.
С чем связаны фантастически глубокие
(до 100— 300 м) ложбины Русской равнины,
нередко заполненные 100— 250-метровой толщей
рыхлых отложений?
Что это — гигантское ледниковое выпахивание?
Эффект тектонического опускания отдельных
территорий? Или же их образование вызвано
резкими колебаниями уровня Мирового
океана9
Г. И. Горецкий дает неоднозначный ответ
на поставленные вопросы. Многие гигантские
ложбины имеют речное происхождение, но
часть долин образовалась путем ледникового
выпахивания. Нельзя отрицать также значения
тектоники. Конечно, колебания суши по-
разному сказывались на развитии речных бассейнов.
Система Пра-Волги, например, формировалась
главным образом в условиях опускания
территории; в бассейне Днепра преобладали
поднятия. Значение этих «подвижек» не
следует, однако, преувеличивать. Так, по мнению
автора, размеры новейших тектонических
поднятий на Русской равнине в литературе
сильно завышены. Назывались цифры порядка
200— 300 м. Однако даже в тектонически активном
районе Нижнего Поволжья суммарный
размах колебаний не превышал 80 м. Не менее
интересно заключение Г. И. Горецкого
о размахе колебания уровней Черного и Каспийского
морей в антропогене, с которыми тесно
связана судьба Волги и Дона. Из анализа
фактического материала следует, что максимальное
поднятие уровня моря было сравнительно
невелико и вряд ли превышало 10 м.
Все же и такое наступление моря сказывалось
на состоянии рек и речных долин. Любопытно,
что дельта Волги во время максимальной
трансгрессии (затопления) мигрировала
вверх по течению на 650 км, т. е. до широты
города Камышин
‘Реки рождаются, живут и умирают в тесной
зависимости от одновременно действующих
факторов: климата, наступления ледника, тектонических
«подвижек», колебания уровня
морского бассейна.
Изменение одного из них влечет целую
цепь событий. Г И. Горецкому удалось оценить
влияние всех этих факторов на развитие
различных долин.
«Аллювий великих антропогеновых прарек
Русской равнины», «Формирование долины
р. Волги в раннем и среднем антропогене»,
«Аллювиальная летопись великого Пра-Днепра»
— выдающийся трехтомный труд, отмеченный
Государственной премией 1971 г. Он
далеко продвинул наши знания о прошлом
рек, что позволяет успешнее осваивать настоящие
их богатства и прогнозировать дальнейшее
развитие
372

Антарктические закаты:
в Южном океане (вверху
слева) и на о. Ватерлоо
(зимой и летом).
Фото А. И. Орлова.

Вверху:
Кустистый лишайник,
характерный для
Антарктиды, и зеленые
мхи и кустистые
лишайники, характерные
для Субантарктики. Фото
А. И. Орлова.
Внизу:
Каменные «котлы»
на скалах нунатака
Ленинградский (горы,
пронизывающей
ледниковый покров). Фото
А. И. Орлова.
Эоловое выветривание
на поверхности
принесенного ледником
валуна. Фото А. И. Орлова.

Пингвины Антарктики
и Субантарктики;
аделийский (слева), и папуа.
Фото А. И. Орлова.
Пятимесячные детеныши
морского слона. Фото
А. И. Орлова

Вид на ст. Молодежная
(оазис Молодежный). Фото
А. И. Орлова.
Берег Отса, Восточная
Антарктида. Справа —
тектонический разлом,
слева — многолетний
припай. Фото А. И. Орлова.
Запуск метеорологической
ракеты на ст. Молодежная.
Фото А. И. Орлова.

Полевой лагерь II Советской
антарктической экспедиции
на Земле Кемпа. Фото
К. К. Маркова.
Санно-тракторный поезд
в районе плато Советское.
Фото Г. Е. Лазарева.

ИСТОРИЯ
И АРХЕОЛОГИЯ
Страницы истории
общественной жизни Франции
Научные труды доктора исторических наук
В. М. Далина «Гракх Бабеф накануне и во
время Великой Французской революции» и
«Люди и идеи (из истории революционного и
социалистического движения во Франции)» —
серьезный вклад в марксистскую разработку
истории социалистических идей и общественной
мысли Франции XVIII— XX вв. Он впервые
раскрыл и тщательно изучил уникальный
рукописный архив Бабефа, хранящийся в Институте
марксизма-ленинизма. На основе исследования
архивных фондов В. М. Далин
осветил неизвестный ранее период деятельности
Бабефа накануне Французской революции,
показал генезис коммунистических взглядов
Бабефа, его роль в пробуждении революционного
сознания трудящихся масс. Особое
внимание заслуживает изучение В. М. Далиным
взглядов Бабефа по аграрному вопросу,
свидетельствующее о том, что Бабеф поддерживал
идею национализации земли, выступал
против ее раздела и раздробления.
Книга «Люди и идеи» объединяет монографические
очерки В. М. Далина. Каждый из
них построен на глубоком и тщательном анализе
впервые вводимых в научный обиход документов.
В частности, исследователем был
использован архивный фонд известного французского
революционера М. Жюльена, также
хранящийся в Институте марксизма-ленинизма.
Его изучение позволило В. М. Далину обнаружить
ряд новых фактов в биографии Бабефа,
характеризующих его отношение к Наполеону
во время первого итальянского похода.
Изучение архивных фондов В. Либкнехта,
П. Лафарга и других революционных деятелей
дало возможность автору использовать много
новых, ранее неизвестных материалов, раскрывающих
историю социалистического движения
в Западной Европе. Так, благодаря одной
из уникальных находок В. М. Далина стало
известно отношение Маркса к Гобино —
родоначальнику современного расизма.
Научные труды В. М. Далина получили высокую
оценку советских и зарубежных ученых;
ему присуждена премия имени академика
В. П. Волгина АН СССР. Весьма положительную
оценку книги В. М. Далина о Бабефе дал
Морис Торез, который за несколько недель
до смерти, прочитав первые три главы, писал,
что «они захватывают», и приветствовал сам
замысел восхитившего его произведения.
«Внешняя политика Древней Руси»
Выпущенная под таким названием монография
доктора исторических наук В. Т. Пашуто представляет
собой первый обобщающий труд, посвященный
внешней политике Древнерусского
государства в период с IX до середины XIII в
Ученик академика Б. Д. Грекова В. Т. Пашуто
создал фундаментальное исследование,
которое на большом фактическом материале
с привлечением обширного круга письменных
(на различных языках), археологических, нумизматических
и других источников воссоздает
яркую и многоплановую картину междуна*
родного положения Руси, ее связей со странами
Европы и Азии на протяжении трех с половиной
веков. Убедительно опровергая псевдонаучные
концепции реакционной зарубеж¬
ной историографии, пытающейся умолчать
или умалить значение Древнерусского государства,
автор показывает его важную роль
в мировой истории, в исторических судьбах
стран и народов средневековья
Книга В. Т. Пашуто вызвала многочисленные
отклики в советской печати и за рубежом.
Академией наук СССР за эту монографию
автору была присуждена премия имени академика
Б. Д. Грекова
Сокровища скифской гробницы
Полевой сезон 1971 г. обогатил науку выдающимся
открытием. Экспедиция Института
археологии АН Украинской ССР (начальник
экспедиции — Б. Н. Мозолевский) начала весной
изучение «Толстой могилы» — кургана
высотой 9 м, возвышавшегося на окраине
г. Орджоникидзе Днепропетровской области.
Под 15 тыс. м3 земли открылись семь скифских
могил: в пяти из них лежали конюхи и кони,
в двух — знатные скифы (мужчина около
40 лет и женщина с мальчиком 2— 3 лет).
Несметные золотые украшения сопутствовали
усопшим.
В центральной могиле был погребен, по-видимому,
скифский царь. Хотя могила оказалась
разграбленной, археологи смогли собрать
здесь боевой пояс из бронзовых пластин, четыре
колчана со стрелами, обломки от ручки
булавы и от железных дротиков, ножи, вилку,
золотую нагайку, бронзовые котлы, глиняную
амфору. В коридорчике между входом и местом
погребения лежали самые ценные вещи,
не тронутые грабителями: железный меч в золотых
ножнах и уникальная золотая пектораль
(нагрудное украшение). Ножны украшены фигурами
фантастических зверей. Особенно интересна
пектораль. Создавший ее мастер виртуозно
использовал возможности литья, прокатки,
чеканки, резьбы и в миниатюрных
скульптурных фигурках (самые крупные из
них чуть более 3 см) с редким совершенством
воссоздал сцены кочевой жизни скифов, степных
зверей, птиц, фантастических животных,
растительные орнаменты и даже прыгающих
в траве кузнечиков. До мельчайших деталей
проработаны лица скифов.
Могила с женщиной и ребенком оказалась
не тронутой грабителями. Женщина (видимо,
царица) усыпана золотом — от расшитого золотом
головного убора до браслетов, перстней,
многих сотен золотых бляшек, нашитых на
платье, вышитых золотом башмачков. Здесь
же золотая гривна с фигурками семи львов,
догоняющих лошадь, золотые серьги с фигурой
богини, восседающей на троне и воздевшей
руки, бусы и другие украшения. Мальчик в
расшитом золотом костюме сжимал в руке
золотой браслет — символ передачи власти, по
Геродоту. В этой же могиле четверо слуг: воин,
конюх, повариха, маленькая девочка.
По тому, как скифы готовились к жизни в
загробном мире, ученые восстанавливают подробности
их земных забот. В этом отношении
находки в «Толстой могиле» уникальны. Уже
сейчас этот памятник встал в один ряд с классическими
для скифологов Чертомлыкским
курганом высотой 20 м, раскопанным 100 лет
назад, и 18-метровым курганом Солохи, раскопанным
60 лет назад. На нескольких золотых
бляшках «Толстой могилы» есть фигура.
бычка, оттиснутая тем же штампом, что и быч-
378

ки на бляшках в Чертом лыке, где был погребен
верховный царь Скифии. Прекрасные стеклянные
сосуды, найденные в «Толстой могиле»,
на четыре столетия отодвинули известное
нам начало распространения стекла на территории
Украины. О многом еще расскажет
«Толстая могила» — гробница IV в. до н. э.,
памятник периода, когда Скифское государство
достигло наивысшего могущества.
Африка — колыбель человечества
После сенсационных открытий доктора Л. Лики*
в Олдовэйском ущелье (Танзания) галечных
орудий и костных остатков ископаемого
человекообразного существа древностью в
1750 тыс. лет, раскрытая наукой родословная
человечества удлинилась почти вдвое. Последние
три года ознаменовались находками, заставляющими
увеличить ее еще почти на миллион
лет. Речь идет о находках сына Л. Лики
— Ричарда на границе Кении и Эфиопии,
у озера Рудольфа: череп гоминида, 60 каменных
ножей и базальтовых пластин с острыми
краями, обработанных человеческой рукой.
Радиоизотопный анализ вулканического туфа,
в котором находились орудия, позволил определить
их возраст: 2610± 260 тыс. лет. Новые
открытия сделаны и в Южной Африке: исследования
Р. Брума, Д Робинсона, Р. Кларка,
Ф. Хауэлла, С. Брейна позволяют отнести к
роду Ното (пока без видового названия) костные
остатки телантропов из грота Сварткранс
(ранее телантропов относили к австралопитековым,
ближайшим ископаемым предкам человека).
Орудия из Сварткранса сравнимы с олдовэйскими,
хотя несколько крупнее и иных пропорций,
чем последние.
Таким образом, в Африке дважды — в Восточной
и Южной ее частях — подтверждено
сосуществование австралопитековых и людей
(создателей искусственных орудий) примерно
на миллион лет ранее известного нам начала
родословной человечества. Лишь в Африке
имеются местонахождения всех бесспорных
остатков австралопитеков: пять — в Южной
Африке, три — в Танзании, два — в Кении и
одно — в Эфиопии.
Вопросы о том, как жили древнейшие гоминиды
и предшествующие им формы, где и как
начался процесс изготовления искусственных
орудий и другие важные вопросы происхождения
человечества были в центре внимания
VI Панафриканского конгресса по исследованию
четвертичного периода и первобытной истории,
проходившего в Аддис-Абебе в декабре
1971 г
Успех французского археолога
22 июля 1971 г. на юге Франции, в пещере
Араго (в 30 км от г. Перпиньяна) обнаружен
череп, принадлежавший архантропу — ископаемому
человеку донеандертальского типа. Успех,
увенчавший раскопки известного французского
археолога Анри де Люмлея, дает науке
возможность судить о физическом облике жителей
Европы около 200 тыс. лет назад. Человек
из Араго — теперь самый древний из ископаемых
людей Западной и Центральной
Европы. Более древние костные остатки иско-
* Статью Л. Лики «На 1 750 000 лет в прошлое
человека» см. в ежегоднике «Наука и
человечество. 1962». — Ред.
паемого человека на территории Европы найдены
венгерским археологом Л. Вертешем в
Вертешселлеш, близ Будапешта. Им около
600 тыс. лет.
Самая древняя мумия
Египетские археологи открыли в районе Саккара,
неподалеку от Каира, мумию музыканта
по имени Нефер. Возраст мумии около 4,5 тыс.
лет. Она стала, таким образом, самой древней
из мумий, известных до сих пор. Мумия и саркофаг
хорошо сохранились.
Древнейшие скульптуры
Археологи сейчас могут с точностью до нескольких
тысячелетий указать время, когда
человек стал изображать другого человека или
самого себя. Это — начало позднего палеолита,
так называемая ориньякская эпоха, около 30—
25 тысячелетий назад. Первые «автопортреты
человечества» представляют собой миниатюрные
фигурки, вырезанные из бивня мамонта
или мягкого камня, обычно показывающие человека
в полный рост, в статичной позе. Их
пока найдено немногим более 500. Причем
бесспорных изображений мужчин примерно в
10 раз меньше, чем женщин. Это вначале загадочное
обстоятельство советские археологи
объяснили особенностями общественного строя
палеолитических охотничьих общин, где ведущая
роль принадлежала женщине. Именно
этим определялись те особенности общественной
психологии, эстетики, верований, которые
отразились в сериях древнейших скульптурных
портретов. Особенности эти поразительно
схожи на огромном пространстве Евразии —
у Байкала, на Дону, в Моравии, во Франции.
Все это, как и художественная выразительность
палеолитических «венер», привлекает к
миниатюрной пластике не меньшее внимание
исследователей, чем к анималистическому пещерному
искусству палеолита, представленному
значительно большим числом произведений.
Каждая находка палеолитического изображения
человека — событие в археологии.
Галерея древнейших скульптур пополнилась
двумя верхнепалеолитическими статуэтками
— самой большой и самой маленькой из известных
до сих пор. Судьба обеих находок
необычна.
Самая крупная фигурка (ее высота 28,1 см)
найдена на стоянке в гроте Холленштайн-Штадель
(Вюртемберг, ФРГ). Она была обнаружена
археологом О. Фельцигом при раскопках
грота в 1939 г. И лишь недавно, при инвентаризации
этой коллекции находок археолог
И. Хан, можно сказать, открыл ее вторично:
он обнаружил более 200 фрагментов изделия
из обработанного бивня мамонта в коробке с
костями ископаемых зверей, добытых обитателями
стоянки, палеолитическими охотниками.
И. Хану и его помощникам пришлось много
потрудиться, пока кусочки сложились в целое
изображение, которое поразило исследователей.
Неожиданными были не только размеры,
но и вся трактовка статуэтки. Она изображала
мужчину в полный рост с головой медведя или
хищника из семейства кошачьих, с мощной
мускулатурой плеч и рук и с шестью поперечными
нарезками на левой руке. Это третье по
счету скульптурное изображение Мужчины в
палеолитической мелкой пластике (два других
найдены в Моравии — в Брно и Долни Весто-
379

ницы) содержит немало загадок, на которые
еще предстоит дать ответ.
Вторая статуэтка почти в 10 раз меньше:
ее высота 3,1 см. Эта фигурка, вырезанная из
каменной гальки, найдена французскими археологами
И. Бурделлем, А. Дельпортом и Ж. Вирмонтом
при раскопках позднепалеолитической
стоянки Анваль в Коммуне де Вик-ле-Конт в
провинции Овернь, в Центральном Французском
массиве, в 1970 г. Несмотря на миниатюрные
размеры статуэтки, палеолитический
мастер отлично передал в ней характерные особенности
женской фигуры. Находка обнаруживает
довольно близкое сходство с более крупными
«венерами» из французских стоянок
Сирейль и Тюрсак, стоянок Петерсфельс
(ФРГ), Пекарна (ЧССР), а также с фигуркой
из стоянки Красный Яр на Енисее. Еще одна
характерная деталь: фигурку из Анваля покрывала
твердая красноватая корка. Марганцевые
и охристые (окислы железа) минеральные красители,
передающие цвета красной части спектра,
— древнейший элемент символов плодородия
— использовались еще в предшествующую
(мустьерскую) эпоху, а в позднем палеолите
ими окрашивали скульптурные изображения
человека.
Петроглифы Заполярья
Открытие древних наскальных рисунков в пустынном
Заполярье, у берега Северного Ледовитого
океана на Чукотке стало настоящей
научной сенсацией. Петроглифы, находящиеся
за Полярным кругом, проливают совершенно
новый, неожиданный свет на историю культуры
и искусства древних жителей крайнего Северо-Востока
Азии. Первое сообщение о рисунках
на скалистых берегах реки Пегтымель,
впадающей в Восточно-Сибирское море к востоку
от мыса Шелагский, принадлежит геологу
Н. М. Саморукову. В 1967 г. сюда прибыла
из Магадана экспедиция Северо-Восточного
комплексного института СО АН СССР
во главе с археологом доктором исторических
наук Н. Н. Диковым. Используя вертолет, экспедиция
обследовала всю долину Пегтымеля
и выявила 104 группы петроглифов в низовьях
реки. У скал с древними рисунками экспедиция
нашла и исследовала стоянки охотников
каменного века — позднего палеолита и неолита.
Магаданские археологи сфотографировали
и эстампировали все найденные петроглифы.
Художественные сокровища Пегтымеля
как памятник истории и культуры теперь охраняются
государством.
Книга Н. Н. Дикова «Наскальные загадки
древней Чукотки», опубликованная в 1971 г.
издательством «Наука», позволяет читателю
не только побывать у этих серых сланцевых
скал, глыб и утесов, поросших разноцветными
лишайниками и возвышающихся на 30 м среди
чукотской тундры, но и перенестись на три тысячелетия
назад, к моменту создания древнейших
рисунков на скалах Пегтымеля
Основным орудием художников здесь был
белый кварц. Его острыми кусками искусные
руки мастеров прорезали довольно глубоко
алевролитово-песчаниковые плоскости скал или
скалывали кусочки сланца по контуру рисунка.
Редко мастер оставлял контурный рисунок.
Обычно выбивка продолжалась внутри контура,
пока не заполняла весь силуэт. Еще большего
эффекта добивались протиркой, прогла¬
живанием, прошлифовкой силуэта: свежий
светлый силуэт, иногда слегка зеленоватый
или голубоватый, ярко, сочно выделялся на
темном от солнца, морозов и ветра фоне наружной
корки сланца, будто над ним работали
не только граверы и скульпторы, но и живописцы.
Около двух тысячелетий жило наскальное
искусство в Пегтымеле и завершилось схематическими
фигурками, процарапываемыми
кремневыми или металлическими остриями.
Основная масса пегтымельских петроглифов
— почти тысяча отдельных рисунков, соединенных
в композиции и сцены охотничьей
жизни, — относится к ранним периодам. Тогда
преобладали изображения главного промыслового
животного тундры оленя, выполненные
порой с выдающимся художественным мастерством,
в разных позах: животное пасется, настороженно
смотрит вперед, плывет, спасается
от беды... Размеры фигур — до 35 см.
Эти изображения переносят нас в особый
мир, не похожий на типичные для Сибири сюжеты
из жизни таежных охотников, увековеченные
наскальными рисунками в бассейне
Лены, Ангары, Енисея, в Забайкалье, где господствовал
другой зверь — лось и где изображались
также иные способы охоты, типичные
для промысла в тайге. Пегтымельцы, судя по
их рисункам, подстерегали моменты переправ
оленьих стад через реку и неожиданно нападали
на них. Загарпуненный олень тащил за
собой легкую лодочку, как мощный буксир,—
такие моменты неоднократно изображались в
петроглифах Пегтымеля. Здесь показаны и
мощные туши китов, тоже загарпуненных и
увлекающих за собой лодки со зверобоями.
Это, пожалуй, одно из самых древних художественных
свидетельств китобойного, и вообще
морского, промысла в водах Северного
Ледовитого океана.
Несколько сцен в петроглифах Пегтымеля
изображают момент, когда свора собак окружает
группу оленей на суше и к ним бегут
охотники. Есть и такие сюжеты: песцы и волки
преследуют оленей; стая сидящих водоплавающих
птиц; плывущие белухи, нерпы, касатки.
Когда изображаются лодки, то люди в них
обозначены просто черточками, палочками
Но вот удивительный, неожиданный образ —
человек-гриб. Это нечто новое для наскального
искусства Азии. В таежных, лесостепных, степных
петроглифах человек нередко изображался
со своеобразным головным убором — звериными
рогами, похожими на «короны» из звериных
рогов у сибирских шаманов. Но грибная
шляпка...
В поисках аналогий Н. Н. Диков рассматривал
документы разной этнической принадлежности
и убедился, что наиболее близкие аналогии
находятся на Американском континенте,
в культуре индейцев. В древнем государстве
Майя около 2,5 тыс. лет назад существовали
каменные идолы в виде гриба, основание ножки
которого было одновременно фигурой сидящего
человека, у современных потомков
майя — индейских племен, живущих в Гватемале,
сохранился культ таких человекообразных
грибов. Совместные усилия микологов и
этнографов позволили установить, что индейцы
почитают грибы за то, что ими можно пользоваться
как наркотическим средством, вызывающим
галлюцинации.
Интересно, что среди «людей-грибов» на
скалах Пегтымеля изображены как мужчины,
380*

Изображения животных,
выбитые на скале
Пегтымеля. В центре —
фигура пасущегося оленя.

Аналогия рисункам
«людей-грибов» Пегтымеля,
обнаруженная в Центральной
Америке. Каменное
скульптурное изображение
гриба с антропоморфным
основанием. Искусство
древних майя, поздний
доклассический период
(500 — 200 лет до н. э.).
Один из типичных сюжетов
наскальной графики
Пегтымеля. Охотник
загарпунил со своей лодки
(каяка) плывущего оленя.
Рисунки «людей-мухоморов»,
выбитые на скале.
Пегтымель.

так и женщины, причем последние выполнены
более тщательно.
Но кто же они, загадочные пегтымельцы?
На Чукотке не сохранилось каких-либо преданий
о создателях наскальных шедевров Пегтымеля.
Изыскания Н. Н. Дикова позволили ему
аргументированно ответить на этот трудный
вопрос. Пегтымельские наскальные рисунки
создали предки современных чукчей, которые
в то же время были в каком-то родстве с эскимосами
и центрально-американскими индейцами.
Само название Пегтымель в современном
языке чукчей-оленеводов означает: «сломались
полозья» или «сломались нарты». Но у реки
есть и другое, более древнее название — «Верной»,
звучащее почти одинаково в чукотском
и эскимосском (в древнейшем его диалекте)
языках, и в обоих случаях означающее одно
и то же понятие — снежный «заструг» на реке,
о который могут сломаться полозья нарт. Ряд
хозяйственных и художественных элементов,
нашедших отражение в петроглифах Пегтымеля,
является одновременно и чукотскими, и эскимосскими.
Далее нити традиций, отразившихся
в сюжетах и стиле наскальных рисунков
Пегтымеля, уводят в Америку: это наскальные
росписи на берегу залива Кука на юго-западной
Аляске, не имеющие пока датировки (их исполнителями
считают эскимосов или алеутов),
человек-гриб центрально-американских индейцев,
отголоски которого есть и у чукчей. Возможно,
полагает Н. Н. Диков, что петроглифы
Пегтымеля — памятники забытой древней
культуры, простиравшей свое влияние и на
Чукотку, и на Америку.
У истоков искусства народов Амура
Другому уникальному комплексу первобытного
наскального искусства посвящена монография
академика А. П. Окладникова «Петроглифы
Нижнего Амура», опубликованная в 1971 г.
издательством «Наука». Она подводит итог
1.00-летнему исследованию проблемы, причем
последние 35 лет связаны непосредственно
с работами самого автора книги.
Центральная тема книги — петроглифы Саккачи-Аляна,
нанайского поселка, расположенного
между Хабаровском и Комсомольском-на-
Амуре. Название этого поселка составлено из
двух слов: Саккачи — кабан, Алян — гора.
У этого села вдоль берега Амура громоздятся
базальтовые глыбы, на поверхности которых,
обточенной волнами Амура и поросшей лишайниками,
видны выбитые и вырезанные
древними людьми рисунки.
Первые сведения о петроглифах Саккачи-
Аляна принадлежат русским исследователям
Амура 70-х годов XIX в. Позднее здесь побывали
американский этнолог Б. Лауфер, японский
этнограф и археолог Т. Рюидзо, но особенно
большой вклад в их изучение внесли
русские ученые Л. Я. Штернберг, Л. И. Шренк,
И. А. Лопатин, Н. Г. Харламов.
Общее число петроглифов у Саккачи-Аляна
— около 150. Точнее определить их количество
трудно, поскольку Амур затопляет
большую часть года этот пологий песчаный
берег, а с ним и почти все валуны с петроглифами
— остатки разрушенных базальтовых
скал, цепь которых тянулась вдоль берега в
древности; теперь о ней напоминают лишь отдельные
сохранившиеся утесы. Рисунки расположены
на валунах так, что образуют опре¬
деленную композиционную связь с формами
этих камней. Следовательно, большая часть
петроглифов была выполнена на отделившихся
уже от скал валунах, на том же или почти на
том же самом месте, где камни лежат сейчас.
По технике исполнения, стилю и сюжетам
петроглифы разделяются на две резко отличные
группы: архаическую и позднюю (мохэсскую).
К архаической группе относится большая
часть рисунков. Техника их выполнения — выбивание,
или точечная ретушь, характерная
для неолитической эпохи и придающая рельефность
изображениям, которые скорее напоминают
барельеф, чем обычный плоский рисунок.
Центральное место среди них занимают
стилизованные антропоморфные личины, которые
делятся на два основных типа: простые
овальные и с дополнительными деталями или
украшениями, выполненными большей частью
в виде спиралевидного орнамента. Кроме того,
встречаются фигуры людей, зверей, змей,
птиц, а также силуэты лодок.
В поздних мохэсских рисунках выделяются
три типа: криволинейные, прямолинейные и
рисунки типа граффити (рисунки, прорезанные
или процарапанные тонкими линиями). Судя
по технике и сюжетам, все поздние рисунки
выполнены в эпоху металла: это всадники, пешие
воины, условные фигурки человечков-
«прутиков», а также женские символы.
Определить возраст петроглифов Амура
нелегко. Если, например, в Италии наскальные
рисунки Лигурийских гор обнаруживают
прямую связь с местной культурой бронзового
века (на них выбиты точные копии медных
кинжалов и секир, найденных археологами в
могилах бронзового века), если аналогичные
цараллели рисунков и предметов материальной
культуры можно установить в Северной Монголии
и в Забайкалье, то для архаических амурских
личин до последних лет таких прямых
аналогий не находилось. Во всем археологическом
материале, привлекаемом для сравнения,
от Тихого океана и древней Сибири до
Северной Европы и Африки в древнем искусстве
этих районов не было ничего похожего
на архаические рисунки на валунах у Саккачи-
Аляна. Но в 1964 г. А. П. Окладникову удалось
найти в неолитическом слое села Вознесеновка
(у впадения в Амур реки Хунгари)
глиняный сосуд с окрашенными красной охрой
стенками, на поверхности которых резьбой и
легким рельефом была воспроизведена личина,
тождественная архаическим личинам Саккачи-
Аляна. Обломки неолитических сосудов с более
простыми личинами найдены и у Саккачи-Аляна.
Радиоуглеродный анализ позволил установить
верхнюю границу культуры, создатели
которой могли быть и авторами некоторых валунных
изображений у Саккачи-Аляна. Абсолютный
возраст самого позднего из неолитических
поселков здесь составляет 3590 ±60
лет. Расцвет же культуры, к которой принадлежит
«валунное» искусство, А. П. Окладников
относит к середине III тысячелетия
до н. э.*.
* О результатах раскопок в долине Амура, раскрывающих
особенности хозяйства, социального
уклада, эстетики и религии амурских племен эпохи
неолита, см. статью А. П. Окладникова «новые
находки археологов», опубликованную в ежегоднике
«Наука и человечество. 1969», стр. 139 —
142. — Ред.
383

Резное изображение
контура фигуры животного
(лошади) на одном
из базальтовых камней
в Саккачи-Аляне.
Изображение животного,
выбитое и прошлифованное
по контуру на камне.
Саккачи-Алян.

Одна из композиций
Саккачи-Аляна: хищный
зверь нападает на человека.

Антропоморфная личина.
выбитая на базальтовом
валуне, украшенная
ореолом. Саккачи-Алян.

Глиняные скульптурные
изображения. Япония
(культура дземон).

Теперь для архаических петроглифов Саккачи-Аляна
нашлись аналогии более южного происхождения:
во Вьетнаме, на Маркизских островах,
в Новой Гвинее, в Новой Зеландии. И
культура «дземон», оригинальная неолитическая
культура Японских островов, созданная,
по мнению большинства исследователей, предками
айнов, — по ряду своих особенностей
близка к неолиту Амура и Приморья. Культура
«дземон» оказывается связующим звеном
между неолитом Амура и культурами далеких
южных морей, в ней использованы также элементы
спиральной орнаментации.
В настоящее время можно сказать, что архаическая
группа петроглифов Саккачи-Аляна по
возрасту, бесспорно, неолитическая. Это наиболее
концентрированное из известных нам
выражений целого мира художественных образов
и идей, распространенных в древности далеко
на юг, по Тихоокеанскому побережью
Азии, до Вьетнама и Новой Зеландии.
На берегах Амура в каменном веке шло
интенсивное взаимодействие разных культур.
Многолетние раскопки под руководством Окладникова
позволили воссоздать своеобразный
быт, экономику, социальные отношения неолитических
племен Амура, с их оседлым рыболовством
и рано развивающимся земледелием
на плодородных берегах великой азиатской
реки. Одиночные фигуры зверей — волка, кабана,
лося — на амурских петроглифах статичны,
им чужды та динамика и экспрессия, которыми
поражают наскальные рисунки зверей
у охотничьих народов. Отход неолитических
обитателей Амура от бродячего охотничьего
быта и хозяйства к оседлому рыболовству и
земледелию привел к этому преобладанию условности,
схемы, чистого орнаментализма в их
искусстве.
Далекие потомки неолитических художников
Саккачи-Аляна нанайцы в орнаментах на одежде
и бытовой утвари до сих пор применяют
саккачи-алянские спиральные фигуры, те же
узоры используются в национальном нанайском
кушанье — лепешках, испеченных из черемуховой
муки: на поверхности лепешек оттискивают
спиральный орнамент. Прообразом
же этих спиральных орнаментальных элементов
Саккачи-Аляна послужили изображения
свивающихся в клубки змей. Культ змей существовал
у айнов и еще более южных племен
выявленного теперь ареала распространения
спиральной орнаментации. Центральная же
тема рисунков на базальте у амурского берега
— маски и личины полулюдей, полузверей
— говорит о том, что здесь процветал один
из древнейших на Земле культов, культ черепов.
Еще недавно дальневосточные шаманы
использовали маски из дерева и железа, в точности
похожие на архаичные личины Саккачи-
Аляна, в церемониях, где в сложной символической
форме переплетались идеи смерти и
плодородия. Эти идеи нашли совершенно своеобразное
выражение еще в неолите, в древнем
святилище на берегу Амура, от которого остались
базальтовые валуны с петроглифами у
Саккачи-Аляна.
Наскальные гравюры в Ливии
После открытия и изучения знаменитых фресок
Тассили в Сахаре все большее внимание
привлекает к себе наскальное искусство северной
Африки. Возраст его древнейших образ¬
цов все еще остается предметом дискуссий.
Некоторые исследователи полагают, что именно
из Африки в Испанию, Италию, южную
Францию распространилась наскальная живопись
эпохи мезолита, а может быть, и позднего
палеолита.
В 1954 г. известный итальянский археолог
профессор П. Грациози с помощью краткого
указания, оставленного в 1865 г. путешествовавшим
в Африку Д. Рольфсом, заново открыл
в Ливийской пустыне, в 80 км юго-западнее
оазиса Мизда, семь гротов с наскальными гравюрами.
В 1971 г. итоги многолетнего изучения
этого местонахождения доисторического
искусства — Удей Эль Кель — опубликованы
в Риме.
Из хронологических периодов, установленных
Грациози в эволюции наскального искусства
Удэй Эль Кель, особенно интересен древнейший.
Для него характерны крупные изображения
быков, достигающие натуральной величины,
большие фигуры страусов, изображения
женщин и знаков женского пола. Последние
два сюжета, связанные, очевидно, с культом
плодородия, типичны и для древнейшего
периода наскальных изображений северного
Алжира и Сахары, но они нигде еще не были
столь многочисленными, как в Удэй Эль Кель.
Изображения быков с выгнутыми вперед рогами
в ливийских гротах близки по стилю и технике
к рисункам быков в гротах Италии и юго-
запада Франции на средиземноморском побережье,
датируемым самым концом палеолита
В пустыне Гоби советско-монгольская экспедиция
недавно открыла палеолитическую живопись
в пещере Хойт-Цэнкер. Там несколько
раз изображены и страусы, напоминающие ливийские
рисунки. Хотя Грациози воздерживается
от окончательных утверждений о времени
появления первых гравюр в Удэй Эль
Кель, бесспорно, что они относятся к каменному
веку, являются одними из древнейших
среди известных сейчас петроглифов Африки
и, возможно, вскрывают еще одну сторону
древних контактов трех континентов.
Календарь в палеолите
До недавнего времени утверждение о том, что
возникновение календаря связано с возникновением
земледелия, казалось аксиомой. Понятно
поэтому первоначальное недоверие ученых
к работам А. Маршака (США), доказывавшего,
что еще охотники древнекаменного века
нарезками на костях и кусках мамонтовых бивней
фиксировали время день за днем по Луне.
Начав свое исследование в 1960 г., А. Маршак
рассматривал под микроскопом с 20-кратным
увеличением миниатюрные гравюры на костяных
пластинах и кусках оленьих рогов из стоянок
эпохи позднего палеолита, хранящиеся
во Франции, ЧССР и других странах. При этом
выяснилось, что ритмические нарезки в этих
гравюрах группировались так, что показывали
рост новой Луны до полнолуния, а затем убы
вание ее за то же (в среднем 14) количество
дней, и особенно большие пробелы между нарезками
соответствовали периодам новолуния.
Итоги 11-летних наблюдений, документированные
микрофотоснимками, представлены в монографии
А. Маршака «Условная запись в гравюрах
верхнего палеолита», изданной в Бордо,
с предисловиями известных археологов — профессоров
Ф. Борда и X. Мовиуса, высоко оце-
388

Общий вид на Удэй эль
Кель — местонахождение
гротов и навесов
с наскальными рисунками
в Ливийской пустыне.
Один из скальных навесов
(№ 2) в Удэй эль Кель
и сохранившиеся в глубине
его гравюры.

Лучшие произведения
древнего периода
наскального искусства Удэй
эль Кель — резные
изображения силуэтов двух
быков, симметрично
расположенных друг
против друга (навес № 6).

кивающих эту работу. Сам автор во введении
отмечает согласие с его идеей ученых
СССР, Венгрии и Испании, проводивших одновременно
с ним аналогичные исследования по
палеолитическим коллекциям своих стран.
«Транспорт» в мифах о Солнце
Солнце — один из центральных образов мировой
мифологии. Люди всех континентов поклонялись
дневному светилу — источнику тепла,
света, жизни. Истоки этого древнейшего культа
уходят в ледниковую эпоху: неандертальцы
выкладывали солнечный круг из камней или
рогов около 100 тысячелетий назад. Пережитки
его дошли до наших дней то в узорах на
ставнях деревенских домов, то в обрядах Масленицы
или Ку палы.
В поэтичных мифах, некоторых обрядах фантастика
и реальность соединяются самым неожиданным
образом, и этот процесс творчества
многих поколений весьма трудно реконструировать,
поскольку здесь встречается немало непредвиденных
обстоятельств. Например, цикл
классических солнечных мифов Средиземноморья
последовательно отражает прогресс техники
и, в частности, совершенствование средств
передвижения. К такому выводу пришел сотрудник
Института археологии АН СССР кандидат
исторических наук П. М. Кожин. В древнеегипетских,
шумерских и других мифологических
традициях Солнце представлялось плывущим
в лодке. Опираясь на широкое распространение
образа солнечной ладьи в первобытном
искусстве Старого и Нового света и на
другие свидетельства, П. М. Кожин связывает
этот сюжет с мифом о потопе, восходящим ко
времени окончательного отступления и таяния
ледников на стыке палеолита и неолита (почти
10 тысячелетий назад): повсеместный подъем
уровня воды сделал лодку надежнейшим средством
передвижения людей, и этим средством
они наделили Солнце, движущееся по небосво¬
ду... Бронзовый век. Господство колесницы в
хозяйстве и на войне. Новый мифический сюжет:
солнечный бог Гелиос в колеснице совершает
дневной путь по небосводу. Но колесница
не заменила полностью прежнее транспортное
средство Солнца: лодка осталась, она перевозит
Гелиоса каждую ночь через Мировой океан
вместе с его колесницей.
Мифы о Солнце отражают не только технический
прогресс, но и опережающие его наблюдения
человека за жизнью природы.
Полет птиц очень рано стал привлекать внимание
человека. Задолго до появления технических
средств воздухоплавания люди пытались
связать такое средство передвижения со
своими представлениями о мире. При этом
возникает фантастическая аналогия между движением
Солнца и полетом птицы, зафиксированная
в одном из наиболее поэтических греческих
мифов — мифе о Дедале и Икаре. Окончательное
формирование этого мифа относится
к VI в. до н. э. До этого момента повествование
шло об одном Дедале, его одного изображали
летающим (рисунки на древнегреческих
вазах). При ближайшем рассмотрении выясняется
глубокое сходство мифа о Дедале и
позднее включенного в него сюжета об Икаре
с архаическими солнечными мифами. Крылатый
Дедал — позднейший антропоморфный образ
солнечного божества, изображавшегося
еще в начале II тысячелетия до н. э. в виде
Солнца с крыльями. Икар, сын Дедала, как
в более раннем сюжете Фаэтон, сын Гелиоса
пытается управлять «транспортным средством»
Солнца и гибнет, как погиб Фаэтон на колеснице
Гелиоса.
Такова логическая канва, соединяющая
солнечные мифы на протяжении тысячелетий:
от реальных средств транспорта к тем, что жили
в мечтах древних людей.
О результатах своих изысканий П. М. Кожин
доложил на II Всесоюзной научной конференции
«Этнография и фольклор» в Ленинграде.
ФИЛО- Философские традиции и соврёмённость
СОФИЯ премия имени Г. В. Плеханова присуждена
Академией наук СССР члену-корреспонденту
АН СССР М. Т. Иовчуку за книги «Ленинизм,
философские традиции и современность» и
«Г. В. Плеханов и его труды по истории философии».
Первая из них посвящена мало разработанной
проблеме исторической преемственности
в развитии марксистского философского
знания. Автор рассматривает острые проблемы
современной идейной борьбы Двух миров, показывает
силу ленинских идей в их неразрывной
связи со всей историей прогрессивной революционной
общественной мысли. Он анализирует
вопрос о сущности, решая его применительно
к нескольким важнейшим аспектам истории
марксистско-ленинской философии. Среди
них можно отметить: отношение Ленина и
ленинцев к философской культуре прошлого,
проблема философских традиций марксизма-
ленинизма, ленинские философские традиции
в международном коммунистическом движении,
философские традиции в современной
борьбе марксизма-ленинизма против буржуазной
философии, философских теорий социал-
реформизма и современного ревизионизма.
В книге большое место занимают методологические
проблемы истории марксистско-ленинской
философии, до сих пор недостаточно разработанные
в нашей философской литературе,
а также проблемы генезиса марксизма.
Отвергая буржуазную версию о двух вариантах
или линиях в развитии марксизма —
истинной, гуманистической, идущей от Маркса,
и неистинной, якобы идущей от Энгельса и
Ленина, автор показывает органическое единство
научности, революционности и гуманизма
марксистского учения на всем протяжении его
истории.
О предмете и структуре истории марксистской
философии М. Т. Иовчук разделяет убеждение,
направленное, с одной стороны, против
еще до конца не преодоленного расширительного
толкования предмета философии марксизма
(когда философия отождествляется с мировоззрением
в целом), а с другой — против ограничительной
трактовки, сведения философии
лишь к познанию законов мышления, категорий
логики. Он сторонник широкого понимания
предмета истории марксистской философии,
которая включает в себя не только исто-
392

рию диалектического материализма как теории
познания и логики, но и историю марксистских
философских идей в естествознании, историю
развития исторического материализма, историю
марксистских философских идей в эстетике,
этике и т. д.
Монография М. Т. Иовчука «Г. В. Плеханов
и его труды по истории философии» сыграла
важную роль в определении места и значения
Плеханова в истории развития марксистской
мысли. Автор всесторонне проанализировал
историко-философские взгляды Плеханова, основные
направления его занятий историей философии
и показал современное значение его
научных трудов. Основываясь на ленинских
указаниях и подходя к Плеханову конкретноисторически,
не затушевывая сложности и противоречия
пройденного им пути, автор показывает,
сколь велики были его заслуги как историка
философии марксизма. В этой области
Плеханов вел борьбу на два фронта: против
идеалистического толкования истории философии
как «фолиации» идей, их простого «логического»
перехода друг в друга, независимо
якобы от общественного бытия, с одной стороны,
и против механического, вульгарно-социологического
сведения философских понятий непосредственно
к экономике, технике и «житейским»
интересам, против игнорирования своеобразия
идеологического процесса — с другой.
Диалектологический атлас белорусского
языка
Государственная премия СССР 1971 года присуждена
члену-корреспонденту АН СССР
Р. И. Аванесову, вице-президенту АН БССР
К. К. Атраховичу (Крапиве), члену-корреспонденту
АН БССР Ю. Ф. Мацкевич и другим
исследователям за комплекс работ по белорусской
лингвогеографии. Редакция обратилась
к заведующему сектором Института русского
языка АН СССР Рубену Ивановичу Аванесову
с просьбой познакомить наших читателей с этими
работами. Вот что он написал.
Работа по белорусской лингвогеографии
тесно связана с созданием русского лингвистического
атласа, над которым я стал трудиться
с 1939 года. Первый его том — «Атлас русских
народных говоров центральных областей
к востоку от Москвы» — был опубликован в
1957 году. А над атласом белорусского языка,
о котором здесь идет речь, я начал работать с
1947 г.
В работе, кроме моих учеников-составителей
атласа, участвовали сотни студентов, преподавателей
вузов и аспирантов, которые собирали
материалы для атласа на месте, в деревнях.
Известно, что территориальные различия отражают
изменения языка во времени. Поэтому
их изучение — могучее средство познания истории
данного языка, его связей с соседними
языками, происхождения и развития самого
народа, говорящего на данном языке.
Белорусский лингвистический атлас является
первым полным и законченным атласом
одного из славянских языков. Он фиксирует
состояние народного белорусского языка в 50-е
годы нашего столетия, его богатства, пути его
исторического развития. Белорусский лингвистический
атлас — неиссякаемый источник для
ученых-языковедов, историков, этнографов, археологов
и не только для ученых, но и для
писателей, поэтов, учителей, для всех, кому
дорог народный язык, его материальная и духовная
культура.
Комплекс работ по белорусской лингвогеографии
состоит из двух серий: «Диалектологический
атлас белорусского языка» (1963 г.,
два тома: в одном — карты, в другом — вступительные
статьи и комментарии) и «Лингвистическая
география и группировка белорусских
народных говоров» (1968 и 1969 гг., также
два тома: в одном обобщающие «сводные»
карты, выделяющие отдельные части территории
БССР по комплексу языковых черт и общее
диалектное членение белорусских говоров,
в другом — монографии об истории отдельных
диалектов).
В белорусском диалектологическом атласе
338 карт отдельных языковых явлений, относящихся
ко всем уровням языковой системы —
фонологии, флексии, синтаксиса, лексики и
семантики. В каждой из них сведения из 1028
населенных пунктов. Использован ряд вспомогательных,
но очень важных для исторической
интерпретации данных лингвогеографии: исторические,
этнографические и политические карты,
характеризующие изучаемую территорию
с древнейших времен до XVII— XVIII вв.
Древние восточнославянские племена, как
известно, были очень близки между собой по
языку. На северо-востоке Белоруссии жили
племена кривичей и полочан. Юг и юго-запад
занимали радимичи, драгавичи и древляне. На
западе жили ятвичи — балтийские племена.
Позднее, в феодальную эпоху, на северо-востоке
и востоке были Полоцкое и Смоленское княжества
(последнее выходило на востоке за пределы
Белоруссии). На юге располагалось Турово-Пинское
княжество, а также Черная Русь,
выходящие за пределы Белоруссии. На основе
атласа можно судить, что север и северо-восток
Белоруссии, с одной стороны, и юг и юго-запад,
с другой, уже существенно отличались по
своим диалектам. Позднее в процессе междиалектных
контактов, связанных с образованием
белорусской народности, между этими диалектами
образовалась широкая полоса среднебелорусских
говоров, в которой в разной степени
совмещались отдельные черты каждого из двух
основных диалектов и которые со временем
развили свои специфические особенности. Диалектная
карта Белоруссии сильно изменилась
с появлением аканья (примерно с XIV в.), которое
распространилось с верховьев Оки и Сейма
на запад и северо-запад, а затем и на юг, не
дойдя, однако, до крайнего юго-запада, пограничного
с Украиной, где сохранилось оканье.
Отдельные языковые черты, в частности, на
юге, в Белорусском Полесье, восходят к далекой
праславянской эпохе. Встречаются в диалектах
и явления литовского происхождения.
Однако изучение белорусской лингвогеографии
в связи с историческими данными, в частности
историческими картами, не оставляет сомнения
в том, что большая часть диалектных различий
на территории Белоруссии относится к более
ФИЛОЛОГИЯ
393

поздней эпохе феодализма, а затем к эпохе
складывания белорусской народности и нации.
В заключение следует сказать, что данные
белорусской лингвогеографии имеют большое
значение для изучения не только истории белорусского
языка, но и русского, и украинского
языков, а также для сравнительного изучения
всех славянских языков.
О языке кетов
Работа доктора филологических наук А. П
Дульзона «Кетский язык» получила высокую
оценку советских и зарубежных ученых. Она
отмечена Государственной премией СССР.
Кеты — один из малых народов Северной
Азии — живут в тайге и тундре, в среднем и
нижнем течении Енисея, с чем связано их старое
название «енисейские остяки», но оно было
неточным, так как не отражало их этнической
принадлежности, которая и до сих пор несколько
загадочна и служит предметом дискуссий.
Язык кетов занимает свое особое, изолированное
положение в ряду языков народов Азии.
Родственны ему лишь ныне исчезнувшие языки
аринов, асанов, коттов. Вместе с тем автор
показывает в своем исследовании отдаленную
общность кетского языка со многими кавказскими
языками (абхазскими, кабардинским,
чеченским), с индейскими языками Америки
и некоторыми языками Юго-Восточной Азии.
На основе выявленных им фактов типологического
сходства он пришел к выводу о том, что
все эти народы некогда имели длительные контакты,
проживая на соседних территориях где-
то в районах Центральной Азии, откуда они
постепенно переселились в места их современного
обитания
Подобно другим малым народностям Сибири,
кеты — охотники, рыболовы, оленеводы —
были обречены на вымирание в условиях дореволюционной
России. Теперь численность кетов
стабилизировалась и стала увеличиваться.
Благодаря этому их язык, привлекший внимание
советских и многих зарубежных лингвистов,
не стал «мертвым» языком и может изучаться
в живом человеческом общении.
Заведующий кафедрой Томского государственного
педагогического института им. Ленинского
комсомола А. П. Дульзон посвятил 20
лет исследованию своеобразного, крайне сложного
и трудно поддающегося анализу языка
кетов. Итогом этого труда и стало фундаментальное
описание фонетики и морфологии кетского
языка. Самый трудный для исследования
раздел кетского языка — изучение глаголов.
Как установил А. П. Дульзон, каждый или
почти каждый звук глагольной формы в языке
кетов наделен лексическим или грамматическим
значением. Этот вывод чрезвычайно важен
для дальнейших исследований языка кетов.
В то же время он имеет очень большое
значение для общего языкознания: открытие
столь древнего по своей структуре типа речевого
общения, лежащего в основе языка кетов,
позволяет, в принципе, проникнуть в процессы
возникновения и первоначального, на древнейших
стадиях, развития языка вообще. Наконец,
третья важная сфера приложения результатов
и выводов, вытекающих из работы А. П. Дульзона,—
проблема происхождения аборигенов
Сибири, и шире — древнейших жителей
Азии, — над которой интенсивно работают
археологи, этнографы, историки. Обширный
материал для разработки этой проблемы содержится
в текстах и фольклоре кетов, опубликованных
А. П. Дульзоном. В качестве одного
из интересных аспектов этой проблемы можно
указать на ряд удивительных совпадений элементов
материальной и духовной культуры
кетов и... древних земледельцев в Месопотамии.
Под руководством А. П. Дульзона в Томске
работает коллектив его учеников, изучающих
фонетику и грамматику не только кетского, но
и других бесписьменных' языков народов
Сибири.
Классика филологии
Академия наук СССР отметила в 1971 г. премией
имени А. С. Пушкина труды выдающегося
советского ученого академика В. В. Виноградова:
«Язык Пушкина (Пушкин и история
русского литературного языка)», «Стиль
Пушкина», «О языке художественной литературы»,
«Проблема авторства и теория стилей»,
«Стилистика. Теория поэтической речи
Поэтика».
Талантливый ученик академика А. А. Шахматова
В. В. Виноградов явился основателем
целой школы советских филологов, положившей
начало плодотворным изысканиям в области
изучения языка и стиля корифеев русской
литературы XIX в.
Монографии В. В. Виноградова «Язык Пушкина»
и «Стиль Пушкина» — непревзойденные
образцы проникновенного филологического
анализа творческого наследия великого родоначальника
русского литературного языка. Автор
по-новому осветил огромный вклад Пушкина
в сокровищницу русского литературного
языка. Впервые в пушкиноведении язык поэта
исследуется на широком фоне истории русской
литературной речи и той борьбы различных
школ и направлений, которая происходила в
первой трети XIX в. В книгах детально прослеживается
эволюция взглядов Пушкина, его
закономерное движение к реалистическому
изображению действительности, нашедшее свое
отражение в отборе соответствующих языковых
средств.
В книге «О языке художественной литературы»
развивается и обосновывается мысль,
согласно которой наука о языке художественной
литературы должна составлять особую филологическую
дисциплину, граничащую с языкознанием
и литературоведением, но не сливающуюся
с ними.
Исследователь доказывает концепцию о целостности
структуры художественного произведения
как особом типе эстетического, стилевого
и словесного единства
Раскрытию этой важной идеи подчинен тонкий
филологический анализ языка произведений
Карамзина, Пушкина, Гоголя, Тургенева,
Достоевского, Лескова, Салтыкова-Щедрина,
Чехова и других русских писателей и поэтов.
Естественным развитием этой идеи явилась
постановка проблемы авторства и правильности
текста литературного произведения, сыгравшая
важную роль для текстологических
разысканий советских литературоведов. Книга
«Проблема авторства и теория стилей» посвящена
особой филологической дисциплине,
изучающей вопросы атрибуции текстов неизвестного
происхождения, определения их ав-
394

торов. Плодотворность своего метода исследователь
обосновал установлением авторства ряда
произведений.
В книге «Стилистика. Теория поэтической
речи. Поэтика» определяется объект и метод
науки, занимающейся исследованием стиля
художественной литературы. Благодаря содержащимся
в этой книге теоретическим обобще¬
ниям, стилистика обрела свое место в ряду
других филологических дисциплин, занимающихся
изучением языка художественной литературы.
Научное наследие В. В. Виноградова активно
воздействует на современную филологическую
науку и особенно на те ее области, развитие
которых было связано с его именем.

П А МЯТИ
ПЕТРА АЛЕКСАНДРОВИЧА
РЕБИНДЕРА

12 июля 1972 г. на 74-м году жизни скончался выдающийся ученый,
Герой Социалистического Труда, лауреат Государственной премии
СССР, академик Петр Александрович Ребиндер.
П. А. Ребиндер был одним из создателей современной коллоидной
химии — физико-химии дисперсных систем и поверхностных
явлений в таких системах. Открытое им явление понижения прочности
твердых тел в результате адсорбции поверхностно-активных веществ
из окружающей среды получило всеобщее признание в мировой
науке как «эффект Ребиндера». Последовавший за этим большой
цикл выдающихся исследований привел П. А. Ребиндера к созданию
новой пограничной науки — физико-химической механики,
науки о роли физико-химических явлений в процессах получения,
деформирования и разрушения твердых тел и дисперсных структур,
науки о наиболее эффективных путях создания и использования новых
материалов с заданными свойствами и структурой.
Сформулированные П. А. Ребиндером принципы физико-химической
механики составили научную основу современной технологии
минеральных вяжущих и строительных материалов, металлов и
сплавов, стекла и керамики, пищевых продуктов и полимерных материалов
для легкой промышленности.
Автор более 500 ценнейших научных работ, выполненных за
50 лет его неустанной научной деятельности, П. А. Ребиндер являлся
выдающимся организатором науки, создателем замечательной
научной школы, воспитавшей более 30 докторов и 100 кандидатов
наук. Он был одним из основателей Института физической химии
Академии наук СССР, где до последнего дня жизни возглавлял
отдел дисперсных систем, и председателем научного совета по физико-химической
механике и коллоидной химии АН СССР. Блестящий
педагог, он на протяжении 30 лет руководил кафедрой коллоидной
химии Московского государственного университета им.
М. В. Ломоносова.
В многогранной научной и общественной деятельности П. А. Ребиндера
немалое место занимала редакционная работа. Миллионы
читателей знали его как редактора многих научных изданий и, в
частности, как бессменного члена редакционной коллегии ежегодника
«Наука и человечество». П. А. Ребиндер был не только замечательным
ученым, но и талантливым пропагандистом науки. Ежегодник
«Наука и человечество» многим обязан его неутомимой
энергии и постоянной заботе.
Человек огромного личного обаяния, отзывчивый и благожелательный,
он неизменно вдохновлял всех, кому посчастливилось с
ним работать, поддерживал все начинания, направленные на благо
советской науки.
Выдающаяся научная, педагогическая и общественная деятельность
П. А. Ребиндера отмечена высокими правительственными наградами:
орденом Ленина, орденами Трудового Красного Знамени,
орденом Отечественной войны I-й степени и многими медалями.
Светлая память о Петре Александровиче Ребиндере навсегда
сохранится в сердцах его многочисленных друзей, учеников и товарищей
по работе.

ЧТО МОЖНО ПРОЧИТАТЬ
В ДОПОЛНЕНИЕ К СТАТЬЯМ
ЭТОГО ЕЖЕГОДНИКА
Н. А. Пучковская
О некоторых проблемах офтальмологии
Н. А. Пучковская. Пересадка роговой оболочки
при осложненных бельмах. Киев, 1960 (опубл, на
русск., немецк., англ., яп. языках).
«Людина бачить знову». — «Здоров’я», Кшв, 1969.
Н. А. Пучковская. В. П. Филатов. М., 1969.
О. X. Халпахчьян
Древнеармянское зодчество
Архитектура Армении. — «Всеобщая история архитектуры»,
т. 1. М., 1'970; т. 3. 1VL, 1966.
О. Халпахчьян. Армяно-русские культурные отношения
и их отражение в архитектуре. Ереван, 1957.
О. Халпахчьян. Архитектура Киликийской Армении.
— «Вестник истории мировой культуры», № 1.
М., 1961.
О. Халпахчьян. Гражданское зодчество Армении
(жилые и общественные сооружения). М., 1970.
К. К. Марков
География в пространстве и во времени
К. К. Марков, А. А. Величко, Г. И. Лазуков,
В. А. Николаев. Четвертичный период (ледниковый
период — антропоген). В 3-х т. Т. 1 — 3. М., 1965,
1967.
3. В. Алешинская и Л. Г. Бондарев. Иссык-Кульский
опорный разрез новейших отложений. М., 1971.
Т. Д. Боярская, А. К. Агаджанян, Н. Г. Судакова.
Опорный разрез новейших отложений Мамонтова
Гора. М., 1972.
О. П. Добродеев и Н. Г. Судакова. Опорный разрез
новейших отложений Приазовья. М., 1972.
Д. В. Наливкин
Ветры и люди
П. С. Захаров. Пыльные бури. М., 1965.
П. Молен. Охотники за тайфунами. М., 1967.
Д. В. Наливкин. Ураганы, бури и смерчи. Л.,
1970.
А. Н. Скринский
Ускорители на встречных пучках
К. Форд. Мир элементарных частиц. М., 1965.
Над чем думают физики. Сб., вып. 2, М., 1963.
Над чем думают физики. Сб., вып. 3, М., 1965.
С. Р. Мардашев
Биохимия и медицина: нуклеиновые кислоты, гормоны,
ферменты
С. Р. Мардашев, Л. Б. Ребров, С. С. Дебов. Влияние
некоторых полиаминокислот и аминокислот на
реакции, катализируемые полинуклеотидфосфорилазой.
— «Биохимия», т. 32, № 4, 1967.
С. Р. Мардашев, Л. А. Сёмина. Получение кристаллической
гистидиндекарбоксилазы из Micrococcus
sp. п. — Доклады Академии наук СССР, т. 156,
№ 2, 1964.
С. Р. Мардашев, Н. А. Гончар, Н. С. Дабагов.
4-имидазолил-3-аминобутанон-2 — новый ингибитор
бактериальной гистидиндекарбоксилазы из Micrococcus
sp. n.— Доклады Академии наук СССР, т. 189,
№ 4, 1969.
С. Р. Мардашев, С. С. Дебов, Л. Б. Ребров,
А. А. Дельвиг, Л. Я., Лобзина, И. И. Вотрин. Матричная
активность полирибонуклеотидов, синтезированных
полинуклеотидфосфорилазой в присутствии
аминокислот. — «Биохимия», т. 35, № 6, 1970.
М. Я. Маров
Современные представления о Венере
В. В. Шаронов. Природа планет. М., 1958.
А. Д. Кузьмин. Радиофизические методы исследования
Венеры. М., 1967.
В. И. Мороз. Физика планет. М., 1967.
И .С. Шкловский
Проблема активности галактических ядер
В. А. Амбарцумян. Об эволюции галактик. — «Наука
и человечество. 1965». М., 1965.
G. R. Burbidge. The Nuclei of Galaxies. Ann. Rev. of
Astron, a. Astroph., 1970, № 8.
Ю. H. Денисюк
Голография
Ю. H. Денисюк. Об отображении оптических
свойств объекта в волновом поле рассеянного им
излучения. Докл. АН СССР, т. 144, № 6, 1962.
Дж. Гудмен. Введение в Фурье-оптику. Л., 1970.
Ю. Н. Островский. Голография. Л., 1970.
А. С. Садыков
Химия и хлопок
А. С. Садыков и А. В. Турулов. Листья хлопчатника
— ценное химическое сырье. Ташкент, 1967.
А. С. Садыков. Химия хлопчатника. — «Вестник
АН СССР», 1971, № 4.

СОДЕРЖАНИЕ
П. Н. Федосеев
Е. И. Чазов
Н. А. Пучновсная
И. Шатэн
О. X. Халпахчьян
А. В. Сидоренко
И. Т. Розеннвист
К. К. Марков
Д. В. Наливник
Э. Окерберг
А. Кастлер
А. Н. Скринсний
С. Н. Журнов
С. Р. Мардашев
М. Я. Марон
В. А. Троицкан
И. С. Шкловский
Н. Н. Моисеев
В. Турсни
Ю. Н. Денисюн
А. С. Садыков
Дж. Крайдл
13 СОЦИАЛИЗМ И ИНТЕРНАЦИОНАЛИЗМ
25 НАУКА В РЕСПУБЛИКАХ
ЧЕЛОВЕК
41 БОРЬБА С ИНФАРКТОМ МИОКАРДА
53 О НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМАХ ОФТАЛЬМОЛОГИИ
63 АГОНИЯ КОФАНОВ
71 ДРЕВНЕ АРМЯНСКОЕ ЗОДЧЕСТВО
ЗЕМЛЯ
99 КОСМОС И ГЕОЛОГИЯ
113 ПЛЫВУННЫЕ ГЛИНЫ
123 ГЕОГРАФИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ И ВО ВРЕМЕНИ
135 ВЕТРЫ И ЛЮДИ
147 БИОХИМИЯ В СЕЛЕКЦИИ РАСТЕНИЙ
МИКРОМИР
155 НЕРЕЗОНАНСНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ
АТОМАМИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
167 ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И ВСТРЕЧНЫЕ
ПУЧКИ
177 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЧНОСТИ
195 БИОХИМИЯ И МЕДИЦИНА
ВСЕЛЕННАЯ
209 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЕНЕРЕ
227 СЛУЖБА КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ
241 ГАЛАКТИЧЕСКИЕ ЯДРА И КВАЗАРЫ
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
259 ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ
271 НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ
279 ГОЛОГРАФИЯ
305 ХИМИЯ И ХЛОПОК
315 ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДЫ СТЕКЛА
ЛЕТОПИСЬ НАУКИ
328

Статьи иностранных ученых, опубликованные в этом
томе ежегодника, перевели:
И. Шатэн. Агония кофанов
В. ПОПОВ
И. Розенквист. Плывунные глины
А. БИБИКОВ
Э. Окерберг. Биохимия в селекции растений
Г. ГАУЗЕ
А. Кастлер. Нерезонансные взаимодействия
между атомами и электромагнитным излучением
В. РЫДНИК
В. Турски. Некоторые проблемы вычислительных
систем
И. ВИРКО
Дж. Крайдл. Исследования природы стекла
О. МАЗУРИН
Редактор переводов статей иностранных авторов
Р. ЧУЙКОВА
Разделы «Наука в республиках» и «Сто лет назад»
подготовили О. БЕГУЧЕВ, В. КУЛЕШОВ, С. КИПНИС
В подготовке статей и биографий авторов принимали
участие: Б. ВАРШАЛ, И. ГОРЬКОВА. А. КРАСНОПОЛЬСКИЙ,
Н. КРЫЛОВА, В. РАЗИНСКАЯ,
Л. ФАЙНБЕРГ
Оформление книги Д. БИСТИ
Макет Д. БИСТИ, И. РУМЯНЦЕВОЙ
Эмблема ежегодника Э. НЕИЗВЕСТНОГО
Рисунки В. ПРОВАЛОВА
Фотографии К. ПОПОВА
В книге использованы также фотоматериалы АПН
и ТАСС
Редакторы В. БАРДИН, К. ГУСЕВА,
Г. КРЕМНЕВА, Е. КОНДРАТЬЕВ,
В. МИКУЛИЦКИЙ
Художественный редактор Е. ВОЛКОВ
Технический редактор Г. КАЧАЛОВА
Корректоры: Н. МЕЛЕШКИНА, А. ПУ-
ЗАКОВА
Т 12616. Сдано в набор 16/XII 1971 г.
Подписано к печати 14/VII 1972 г.
Формат бум. 84х108|/16. Бумага типографская №1.
Бум. л. 12,5
Печ. л. 25,0
Условн. печ. л. 42,0
Уч.-изд. 43,28
Тираж 100 000 экз. Цена 2 руб. 80 коп.
Издательство «Знание». Москва, Центр, Новая пл.,
Д. 3/4
Заказ 846.
Ордена Трудового Красного Знамени Калининский
полиграфический комбинат Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР.
г. Калинин, пр. Ленина, 5.