Text
                    химия и жизнь
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР


ч II N ill % I Г
Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР № 11 ноябрь 1974 Издается с 1965 года ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Редакционная коллегия: И. В. Петряпов Соколов {гланиын редактор), П. Ф. Бадепков, 11. М. Жаворонков, /I. Л. Костандов, П. К. Кочетков, /I И. Мазур, В. И. Рабинович {ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора) И. И. Семенов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов. М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Эпгельгардт Редакция: Б. Г Володин, М. А. Г у ре вич, В. Е. Жвнрблис, A. Д. Иорданским. О. И. Коломинцева, О. М. Либкнн, B. С. .Чюбаров {главный художник) Д. И. Осокина, B. В. Стапцо, C. Ф. Стариковнч, Т. А. Сулаепа {зав. редакцией), В. К Черникова Номер оформили художники: Б. А Валит. 10. А. Ващепко, 11. ."I. Каминнр, Г.. В. РатмПрова, К П. С\мато\ин Снизить содержание свинца в автомобильном топливе — не такая уж большая плата за чистую воду и чистый воздух («Внимание, вокруг нас свинец!», стр. 2) ■ Совсем не обязательно гоняться за рыбой по всем морям и океанам — достаточно найти место, которое в данный момент благоприятно для ее питания. Если рыбы там нет, отчаиваться не стоит: в скором времени она появится B-я стр. обложки и статья «Ловись рыбка большая, и только большая», стр. 12) ■ Блестящее покрытие, которое украшает и защищает от коррозии обычную металлическую кастрюлю, — не что иное как стекло («Эмаль — стекло на металле», стр. 92) ■ Наши бабушки и прабабушки знали толк в рябине — варили из нее варенье. По вкусу рябина и лесной живности: медведям, лосям, снегирям, дроздам (Обложка и статья «Суета вокруг рябины», стр. 110) и 10 тысяч голов крупного рогатого скота дают столько же отходов, сколько город с населением в 100—200 тысяч человек. И все эти отходы можно с большой выгодой использовать («Как быть с отходами животноводства?», стр. 122) ■
X тш ш mm #ш mm
Технология и природа 3 Внимание: вокруг нас свинец! СЛЕД ЦИВИЛИЗАЦИИ В списке особо опасных веществ, которые с каждым годом во все больших и больших количествах проникают в воздух и воду, одно из первых мест занимают свинец и его соединения. Если исключить из рассмотрения залежи свинцовых руд, то концентрация свинца в земле колеблется от 2 до 200 частей на миллион. Свинцовые соединения по большей части практически нерастворимы, поэтому в природных водах их значительно меньше, чем в грунте: 0,001—0,01 части на миллион. А о воздухе разговор особый — к нему мы еще вернемся. Присутствие какого-то количества свинца в окружающей нас среде связано с вполне определенным содержанием этого элемента в литосфере. А остальное, причем явно большая часть,— неоспоримый след нашей цивилизации. Для иллюстрации — только два факта. Несколько лет назад гляциологи исследовали гренландский снег на разной глубине. В глубинных слоях, которые, по оценкам ученых, относятся примерно к VIII веку до новой эры, концентрация свинца не превышала 0,0005 мг/кг, а в слое 1965 г. достигла 0,2 мг/кг. За три тысячелетия содержание вреднейшего вещества увеличилось в 400 раз. И это в Гренландии, вдали от заводов и заполненных автомобилями городов! Примерно такие 1* же неутешительные результаты дает химический анализ морской воды. Пробы из глубинных слоев, относящихся к допромыш- ленной эпохе, содержат сравнительно немного свинца — 0,02—0,004 мг/кг. А на поверхности в некоторых районах Средиземного моря и Тихого океана концентрация становится угрожающей — 0,20—0,35 мг/кг. Было бы явно несправедливо огульно обвинять всю нашу цивилизацию в свинцовом отравлении планеты. Ибо ответственность за это неправедное дело целиком лежит только на одном ее детище — на автомобильном транспорте: примерно 98% свинца попадает в воздух, а потом в почву и воду из выхлопных труб автомобилей. ПЛАТА ЗА СКОРОСТЬ Человек, севший за руль автомобиля, хочет ехать быстро. Для этого помимо желания и умения ему необходимы хорошая дорога, мощный мотор и высокооктановый бензин. У большинства бензинов, получаемых непосредственно после нефтепереработки, октановое число, которое, напомним, характеризует устойчивость моторного топлива к детонации, не превышает 88—90. Для современных двигателей этого недостаточно. На Западе принято подразделять автомобильные бензины на две категории: бензины обычные и повышенного качества. Для первых считается обязательным октановое число в пределах 93—95, для вторых — 100 и выше. Сейчас известен, пожалуй, лишь один технически и экономически приемлемый способ доводить бензин до требуемых антидетонационных кондиций. Этот способ — добавление в топливо свинцовых присадок: тетраэтилсвинца (ТЭС) и тетраметилсвинца (ТМС). Незначительная добавка антидетонационной присадки—0,15 грамма (в пересчете на чистый свинец) на литр топлива — позволяет повысить октановое число бензина на 3 единицы, 0,50 г/л — на 6 единиц, 0,80 г/л — на 8 единиц. ТЭС и ТМС недороги, выпускаются в огромных количествах и достаточно эффективны в качестве антидетонационных присадок. Поэтому в последние десятилетия
4 Технология и природа почти весь выпускаемый в мире бензин сдабривается свинцом. Топливо без присадок, так называемый неэтилированный бензин, производят лишь для специальных целей и в весьма ограниченных количествах. Два года назад на производство свинцовых присадок мировая промышленность расходовала 11% добытого и очищенного свинца, а это 350 тысяч тонн в год. В автомобильном двигателе присадки сгорают вместе с топливом, и образующиеся соединения свинца в потоке продуктов сгорания устремляются в атмосферу. Примерно четверть свинца, добавленного в бензин, оседает в выхлопной системе автомобиля, в масле и на фильтрах. Остальное попадает в воздух. Половина выброшенного свинца сразу же выпадает на мостовую, тротуары, на обочину шоссейных дорог. Другая половина остается в воздухе от недели до месяца, а затем вместе с пылью, дождем, снегом также попадает на землю. Дальнейший путь соединений свинца легко прослеживается: грунтовые воды уносят их от городов и транспортных магистралей, увлекают в реки, моря и океаны, более или менее равномерно распределяют по всей планете. В общем, происхождение гренландского, средиземноморского и тихоокеанского свинца объяснить совсем нетрудно. Несколько выше мы обещали вернуться к разговору о свинце в воздухе. Соединения, образующиеся при сгорании присадок, как уже говорилось, могут оставаться в атмосфере в течение месяца. Поэтому концентрация свинца в воздухе нередко достигает теперь 10—15 частей на миллион. Много это или мало? Медики утверждают, что в некоторых крупных городах люди вдыхают за день по 15—60 мг свинца, причем 5—24 мг адсорбируются в организме. А клинические признаки свинцового отравления наблюдаются уже тогда, когда концентрация свинца в крови достигает 0,8 г/л. Такова плата за скорость... ЗАКОН ЕСТЬ ЗАКОН Отказаться от высокооктановых бензинов непросто. Это означает не только отказ от быстрой езды. Легко детонирующее моторное топливо приводит к преждевременному износу двигателей, а значит, удорожает эксплуатацию автомобильного транспорта. В нефтеперерабатывающей промышленности отказ от применения ТЭС и ТМС приведет к огромным дополнительным расходам на производство высококачественного бензина без ядовитых присадок. Для химической промышленности это означает резкое сокращение производства в целой отрасли, В общем, в пользу сохранения свинцовых присадок действуют могучие экономические факторы. Но угроза свинцового отравления планеты слишком велика. Наша страна одной из первых в мире приняла самые решительные административные меры против ТЭС. В начале шестидесятых годов в крупных городах Советского Союза и в курортных местностях применение этилированного бензина было запрещено, допускались исключения только для специальных машин, например автомобилей скорой медицинской помощи. Когда в конце шестидесятых годов многие страны с развитым автомобильным транспортом стали законодательным порядком ограничивать токсические компоненты автомобильного выхлопа, на свинец законодательные меры сперва не распространялись. Но в начале семидесятых годов появились первые антисвинцовые законы. Разные в каждой стране, они сводятся в общем к одному — постепенному и последовательному сокращению содержания ТЭС в бензинах. Например, в Швеции с начала 1973 г. концентрация свинца не должна превышать 0,40 г/л, а с 1976 г.— 0,15 г/л. Примерно такие же ограничения приняты в Японии, ФРГ, несколько мягче они в Англии, Франции, Канаде. В США несколько лет назад принят закон, предписывающий нефтяным компаниям постепенно сокращать применение свинцовых присадок и полностью прекратить их использование к 1977 г. Нефтеперерабатывающей промышленности было указано на необходимость выпускать хотя бы один сорт неэтилированного бензина уже сейчас. Неэтилированное моторное топливо абсолютно незаменимо на автомобилях с ней-
Внимание: вокруг нас свинец! трализаторами для обезвреживания выхлопных газов — соединения свинца быстро отравляют катализаторы, которыми заправлены эти приборы. Первое время все эти законы и постановления выполнялись. Но разразившийся энергетический кризис выбил из колеи топливное хозяйство многих стран. Например, законы ФРГ запрещали импортировать бензин, содержащий свыше 0,40 г/л свинца. Но минувшей зимой было не до выбора... Однако, как говорится, закон есть закон. И его надо выполнять. Медленно, значительно медленнее, чем хотелось бы врачам, антисвинцовые законы начинают действовать. И вызывают различные последствия. ПОСЛЕДСТВИЯ Чтобы иметь возможность выпускать высокооктановые малоэтилированные и неэтилированные бензины, нефтеперерабатывающей промышленности придется пойти на значительные капиталовложения — потребуется построить новые установки и целые заводы. Но это не все. Обойтись без антидетонаторов все же не удается. Значит, будут нужны другие добавки. Те, что известны сейчас, дороги, порою это труднодоступные, даже экзотические вещества. Производство высококачественного неэтилированного бензина неизбежно повлечет за собой дополнительный расход сырой нефти. По предварительным оценкам, он составит 5—10%. Химическая промышленность будет вынуждена резко расширить производство ароматических углеводородов — бензола, толуола, ксилола. Эти вещества, правда, в значительно меньшей степени, чем свинцовые присадки, способствуют повышению октанового числа топлива. По-видимому, отказ от свинцовых присадок серьезно заденет и автомобильную промышленность. Если равноценную замену ТЭС найти не удастся, высокая детонация, которая сопровождает горение неэтилированного бензина, заставит конструкторов создавать более прочные двигатели, применять дорогие специальные сплавы и другие материалы. А может быть, придется использовать и новые конструктивные принципы: создавать моторы с низкой степенью сжатия топливной смеси, заменять традиционные двигатели внутреннего сгорания роторными, газотурбинными и другими, которые пока не выдерживают конкуренции. И конечно же, самые серьезные последствия коснутся автомобилистов. Мало того, что они вынуждены будут поступиться мощностью своих моторов, скоростью, приемистостью машин. Несомненно увеличится расход топлива — ведь двигатели будут работать с низкой степенью сжатия. Да и бензин должен непременно подорожать. Все это не может не тревожить и руководителей промышленности, и владельцев автомобилей. Но, согласитесь, перечисленные издержки — не такая уж высокая плата за чистую воду, чистый воздух, чистый гренландский снег. Д. А. ГАЙСНЕР, Д. И. ЕЛАГИН, Всесоюзное объединение «Союзнефтеэкспорт»
6 Последние известия Первые сведения о 106-м В Объединенном институте ядерных исследовании получен новый спонтанно делящийся излучатель с периодом полураспада в несколько миллисекунд. Есть основания полагать, что наблюдаемый эффект обусловлен распадом ядер ' 106-го элемента. После синтеза в 1970 году 105-го элемента, названного нильсборием (о нем подробно рассказано в «Химии и жизни», 1973, № 12), на трансурановом фронте наступило довольно длительное затишье. Получить еще более тяжелые ядра пытались и в Дубне, и в Беркли, однако серьезных удач в последние четыре года не было. Это, очевидно, объясняется, с одной стороны, чрезвычайно малым временем жизни сверхтяжелых ядер, а с другой, — исключительно малой вероятностью образования таких ядер даже в реакциях с тяжелыми ионами. (Этот метод, как известно, наиболее перспективен: все изотопы элементов № 102, 103, 104 и 105 получены в реакциях с тяжелыми ионами.) 106-й элемент надеялись получить, в частности, при бомбардировке мишени из кюрия традиционными уже ионами неона. Интереснее оказался другой путь, предложенный доктором физико-математических наук Ю. Ц. Оганесяном. Он предложил в качестве мишени использовать стабильный свинец, а бомбардировать ее еще более тяжелыми, чем прежде, ионами. Чтобы получить 106-й элемент из свинца, в качестве ядер-снарядов следовало использовать хром. Существующие теоретические предпосылки убеждали, что такая разновидность метода тяжелых ионов мало перспективна. Действительно, разогнать до нужных энергий поток более тяжелых ядер сложнее. Однако усовершенствование источников ионов и ускорителей частиц позволило это сделать. Предвиделось и другое препятствие. Раз ядра-снаряды стали привносить в компаунд-ядро большую энергию, вероятность того, что это ядро не развалится на осколки, а «остынет», испустив лишь несколько нейтронов, меньше, чем в реакциях с более легкими частицами. Но в этом мудром предвидении не учтено одно важное обстоятельство: ядра изотопов свинца—магические; протонные оболочки у них заполнены до предела; пробиться в такое ядро сложно, но если уж проникновение произошло, то устойчивость ядра-мишени должна отразиться и на образующемся новом ядре. Опыты со свинцовыми мишенями подтвердили правильность этих предположений. Были получены новые нейт- ронодефицитные изотопы фермия и курчатовия, и, что важно, из составных ядер в этом случае испарялось меньше нейтронов, чем при работе с традиционными мишенями и снарядами. В реакциях свинцовых мишеней с ионами хрома-54 был зарегистрирован новый спонтанно делящийся излучатель с периодом полураспада (по спонтанному делению) от 4 до 10 миллисекунд. Выход этого излучателя уменьшается более чем в пять раз при переходе от мишеней из свинца-207 или с винца-208 к более легкому изотопу 206РЬ. Уже наблюдалось более 50 ядер нового излучателя. Есть основания считать, что это 106-й. В. ШМЕЛЕВ
Последние известия 7 Эффект температурной стоянки Для сверхбыстрого замораживания живых клеток необходима промежуточная остановка при температуре минус 26 С. На протяжении последних полутора лет «Химия и жизнь» дважды сообщала о сенсационных опытах по пересадке зародышей животных, перенесших глубокое замораживание A973, № 7 и 1974, № 2). Как правило, глубокое замораживание ведут осторожно и медленно, со скоростью 0,2° С в минуту, так как считается, что более быстрое охлаждение повреждает живые клетки. Недавно группе английских криобиологов во главе с Дж. Фаррантом удалось показать, что замораживать клетки можно быстро, даже очень быстро. Но проделывать это следует в два этапа, с остановкой между ними. Точности ради требуется отметить, что идея двухступенчатого замораживания была высказана еще лет 20 назад, но о ней успели прочно забыть. Теперь же Фа'ррант не только воскресил идею, но и разработал в деталях всю операцию охлаждения. Лимфоциты человека помещали в питательную среду, куда было добавлено пять процентов «сверхрастворителя»— диметилсульфоксида. Взвесь разливали в пробирки по 0,2 мл. (Дозировка очень важна! Если наливали по 0,5 мл, то жидкость и твердела, и оттаивала слишком долго). Пробирки помещали в спиртовую или глицериновую баню при температуре — 26° С. Интервал от комнатной до этой температуры клетки проходят меньше, чем за минуту. Но столь быстрое охлаждение не опасно. Главное — остановиться на температуре минус 26° С, дать клеткам «привыкнуть». Затем начинается второй этап — стремительное (менее 20 сек.) охлаждение до температуры жидкого азота —196° С, при которой клетки могут сохраняться очень долго. Размораживание тоже ведут молниеносно, в течение примерно 20 сек., на водяной бане с температурой +37° С. Результат эксперимента: впервые удалось сохранить жизнеспособными все клетки, 100% размороженных лимфоцитов смогли синтезировать ДНК («Nature», 1974, т. 249, № 5456). Температурная «стоянка» при —26° С для разных клеток различна. Лимфоцитам требуется от 5 минут до 1В часов. Фибробластам хомячков — от одной до десяти минут. Процент выживших клеток прямо зависит от времени инкубации именно на этой стадии. После одной минуты инкубирования выживает 20% фибробластов. Если фибробластам дать на «привыкание» 10 минут, то выживает не менее 73% клеток. Итак, обнаружена промежуточная температура, при которой клетки адаптируются к последующим стрессовым воздействиям резкого охлаждения и оттаивания. Но загадка этой температурной остановки еще не раскрыта. Механизм адаптации остается пока неизвестным. А. В.
8 Элемент № ... Fr ■ ■ [219] Франций В. И. КУЗИН Среди элементов, стоящих п конце периодической системы Д. И. .Менделеева, есть такие, о которых довольно многое зил ют и несиецпллнсты, по есть и такие, о которых мало что сможет рассказать даже химик. Элемент № 87 — франций, безусловно, относится к последним. Этот элемент интересен по двум причинам: во-первых, это самый тяжелый и самый активный щелочной металл, а во-вторых, франции можно считать самым неустойчивым пз первых ста элементов периодической системы. У самого долгожпвущего изотопа франция — 223Fr — период полураспада составляет всего 22 минуты. Сочетание высокой химической активпо- сш и малого времени жизни определило те колоссальные трудности, которые приходится преодолевать при изучении элемента .V 87. КАК ИСКАЛИ ФРАНЦИЙ На долю женщин-ученых счастье открытия новых элементов выпадает совсем уж редко. Всем известно имя Марин Склодовской- Кгорп, которая открыла радий и полоний. Менее известна Ида Ноддак (Такке), обнаружившая рений. Открытие элемента Ле 87 связано с именем еще одной женщины — француженки Маргариты Пере, кстати, ученицы Марин Склодовской-Кюрп. 9 января 1939 г. она заявила об открытии элемента № 87. Однако предыстория этого открытия началась на 70 лет раньше. Возможность существования и основные свойства элемента № 87 были предсказаны Д. И. .Менделеевым. В 1871 г. в статье «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов», опубликованной в Журнале Русского физико-химического общества, он писал: «Затем в десятом ряду можно ждать еще основных элементов, принадлежащих к I, II и III группам. Первый из них должен образовывать окисел R20, второй RO, а третий R2O3; первый будет сходен с цезием, второй с барием, а все их окиси должны обладать, конечно, характером самых энергичных основании». От элемента № 87, экацезия, следовало ожидать, что этот щелочной металл при комнатной температуре будет жидким, ведь цезии плавится при 28° С. Из-за высокой реакционной способности весь земной экаце- зпи должен встречаться только в виде солен, которые по своей растворимости должны превосходить соли остальных щелочных металлов, ибо у щелочных металлов с ростом атомного веса растворимость солен возрастает. Рассуждали правильно, однако открыть этот интересный элемент в XIX столетни так п не удалось. После того как были открыты соседи этого элемента — радон п радий, стало почти очевидно, что п элемент № 87 тоже должен быть радиоактивным. Ученых, занимавшихся поисками 87-го элемента, условно можно разделить на две большие группы: первая предполагала существование в природе стабильных или долгожнвущих изотопов этого элемента п потому вела поиски его в минералах и концентратах щелочных металлов, в воде морей п океанов, в золе сена и грибов, в патоке п даже в пепле сигар. Вторая группа исследователей, ориентируясь на радиоактивность элемента № 87, искала его среди продуктов распада соседних с ннм элементов. Для поисков эка цезия в воде особый интерес представляло Мертвое море. В воде .Мертвого моря невозможно утонуть, настолько она насыщена солями, н прежде всего солями щелочных металлов. Английский химик И. Фрненд писал: «Уже несколь-
Франций 9 ко лет назад мне пришло в голову, что если экацезнй способен к постоянному существованию, то его можно будет найти в Мертвом море». Он и организовал экспедицию за экацезием. Из взятых лроб его сотрудники удаляли все элементы, кроме щелочных. Хлориды же щелочных металлов разделяли путем дробного осаждения. Хлорид экацезия должен был быть самым растворимым. Но рентгено- сиектральный анализ растворов не позволил обнаружить экацезий. В двадцатых-трндцатых годах нашего века в печати появилось несколько сообщений об открытии 87-го элемента. Так, в 1926 г. английские химики Дж. Дрюс и Ф. Лорннг как будто наблюдали линии экацезия на рентгенограммах сульфата марганца. Они предложили для вновь открытого элемента название «алкалиний». Три года спустя американский физик Ф. Аллисон методом магнитооптического анализа * обнаружил следы 87-го элемента — «Виргиния» в редких минералах щелочных металлов — самарските, поллуците и лепидолите. В 1931 г. американские ученые Дж. Пэпши и Э. Вайнер вроде бы даже выделили экацезий из минерала самарскита, а в 1937 г. румынский химик Г. Хулубей обнаружил экацезнй в минерале поллуците и назвал его «молдавн- ем». Но все эти открытия не были подтверждены. Алкалиний, Виргинии и Молдавии пополнили список лжеэлементов. Неудачи преследовали и тех, кто занимался поисками элемента № 87 среди продуктов радиоактивного распада. Правда, еще в 1913 году появилось первое сообщение об открытии 87-го элемента но излучению. Оно принадлежало английскому химику Дж. Крэнстону. Работая с препаратом 228Ас, он обнаружил, что у этого изотопа есть слабое альфа-излучение. В результате альфа-распада 228Ас превращается в изотоп 87-го элемента 22487. Через год три австрийских раднохнмпка — С. Мейер, В. Гесс и Ф. Панет — наблюдали явление разветвленного распада у изотопа 227Ас. Они обнаружили альфа-частицы с * Впоследствии оказалось, что этот метод принципиально неверен. длиной пробега в воздухе 3,5 см. «Эти частицы образуются при альфа-распаде обычно бета-активного ^27Ас, — рассуждали они, — продуктом распада должен быть изотоп элемента 87». Однако к выводам австрийских ученых отнеслись с недоверием. Наблюдаемая альфа-активность была очень слабой, а это таило в себе возможность ошибки, тем бо лее что препарат актнння-227 мог содержать примесь протактиния, а протактиний способен испускать подобные альфа-частицы. Незамеченной прошла и работа Крэи- стона. ПаряДу с этими экспериментальными работами не лишено интереса теоретическое исследование одесского химика Д. Добро- сердова. В 1925 г. в «Украинском химическом журнале» он опубликовал сообщение, в котором, развивая идеи Менделеева, подробно .описал физические и химические свойства неоткрытого 87-го элемента и высказал оригинальные суждения о том, где и какими методами следует его искать. В частности, он подчеркнул, что экацезий «непременно должен быть весьма радиоактивным элементом». Более того, Добросер- дов предполагал, что радиоактивность минералов калия и рубидия объясняется присутствием в них экацезия, что. как мы теперь точно знаем, в принципе неверно: у калия и рубидия есть радиоактивные изотопы. В 1926 г. выдающиеся раднохнмики От- то Гаи (Германия) и Дьердь Хевешн (Венгрия) предприняли попытки доказать присутствие экацезия в радиоактивных рядах. Хевешн изучил альфа-распад 228Ас и 2<7Ас, а также бета-распад эманации — изотопов радона и показал, что при распаде эманации изотопы 87-го элемента не образуются, а при распаде актпння-228, если п образуется изотоп 22487, то его количество должно составлять менее 1/200 000 от исходного количества ядер 228Ас... Суммируя изложенное, можно сказать, что раднохнмики подошли вплотную к открытию элемента № 87 — как дочернего продукта распада актиния. До открытия оставался один шаг, но сделать этот таг удалось лишь в конце 1938 года Ученица Марин Склодовской-Кюри Л\ар-
10 Элемент № ... гарита Пере, повторив опыты Мейера, Гес- са и Панета, естественно, также обнаружила альфа-частицы с пробегом 3,5 см. Чтобы доказать, что эти загадочные альфа-частицы испускаются актинием, а не протактинием, Пере очень тщательно очистила актиний от примесей и дочерних продуктов. Соосажде- иием с гидроокисью четырехвалентного церия она удалила из раствора радиоактиний— изотоп тория. С карбонатом бария были выведены изотопы радия, а с гидроокисью лантана — актииий. Оставшийся после такой обработки маточный раствор мог содержать только щелочные и аммонийные соли. В нем отчетливо регистрировалась бета-активность с периодом полураспада 22 минуты. Стало ясно, что эта активность связана с каким-то щелочным металлом. Можно было предположить, что она возникает в результате альфа-распада актиния и, значит, принадлежит ядру элемента № 87. Чтобы доказать это, М. Пере осадила излучающие атомы перхлоратом аммония. Активность полученных кристаллов перхлората также убывала с периодом полураспада 22 мин. Таким образом, М. Пере обнаружила, что у 227Ас существует радиоактивная вилка: в 1,2% случаев распада при вылете альфа-частиц образуется бета-излучатель со свойствами тяжелого щелочного металла и периодом полураспада 22 мин. Ои ие может быть ие чем иным, кроме изотопа элемента № 87. Долгая и кропотливая работа завершилась успехом, и 9 сентября 1939 г. М. Пере заявила об открытии нового элемента. В соответствии с номенклатурой, принятой тогда для естественных радиоэлементов, она выбрала для него название «актиний-К». Позднее, в 1946 г., М. Пере назвала открытый ею элемент францием в честь своей родины, а в 1949 г. Международный союз теоретической и прикладной химии утвердил это название и символ — Fr. КАК ЕГО ИССЛЕДОВАЛИ Помимо 223Fr сейчас известны еще несколько изотопов элемента № 87. Но только 223Fr есть в природе в сколько-нибудь заметных количествах. Пользуясь законом радиоактивного распада, можно подсчитать, что в грамме природного урана содержится 4-Ю18 грамма 223Fr. А это значит, что в радиоактивном равновесии со всей массой земного урана находятся около 500 граммов франция-223. В исчезающе малых количествах в природе существуют еще два изотопа элемента № 87 — 224Fr (член радиоактивного семейства тория) и 22,Fr. Естественно, что найти в Земле элемент, мировые запасы которого ие достигают килограмма, практически невозможно. Поэтому все исследования франция и его немногих соединений были выполнены на искусственных продуктах. Франций-223 долгое время был единственным изотопом, который применяли в опытах по изучению химических свойств элемента № 87. Поэтому, естественно, химики искали методы ускоренного его выделения из 227Ас. В 1953 г. М. Пере и Ж. Адлов разработали экспресс-метод выделения этого изотопа с помощью бумажной хроматографии. По этому методу раствор 227Ас, содержащий 223Fr, наносится на конец бумажной ленты, которая погружается в специальный раствор. При движении этого раствора по бумажной лейте происходит распределение радиоэлементов. 223Fr, будучи щелочным металлом, долго движется с фронтом растворителя и откладывается позже других элементов. Позднее Ж. Адлов предложил использовать для выделения 223Fr сложное органическое соединение — а-теноилтрифторацетои (ТТА). Сочетание этих методов позволяет быстро — за 10— 40 минут — выделить чистый препарат франция-223. Из-за малого периода полураспада франция-223 работать с его препаратом нужно сразу же после приготовления. Спустя два часа уже образуется заметное количество дочерних продуктов, и нужно или очищать франций от них, или выделять его заново... Развитие техники ускорения частиц и ионов позволило получать изотопы франция при облучении ториевых или урановых мишеней протонами высоких энергий. Самым долгоживущим из этих изотопов оказался франций-212 с периодом полураспада 19,3 минуты. После 15 мииут облучения
Франций . 11 грамма урана пучком протонов с энергией 660 Мэв на синхроциклотроне Лаборатории ядерных лроблем Объединенного института ядерных исследований в Дубне образуется 5-10-,3гфранция-212. Выделение франция из облученных мишеней — процесс весьма сложный. За очень короткое время его нужно извлечь из смеси, содержащей почти все элементы периодической системы. Несколько методик выделения франция из облученного урана разработаны советскими радиохимнками А. К. Лаврухиной, А. А. Поздняковым и С. С. Родиным, а из облученного тория — американским радиохимиком Э. Хайдом. Выделение франция основано иа соосажде- нии его с нерастворимыми солями — перхлоратом или кремневольфраматом цезия или со свободной кремневольфрамовой кислотой. Время выделения франция этими методами составляет 25—30 минут. Еще. один способ получения франция основан иа реакциях, происходящих при облучении мишеней из свинца, таллия или золота многозарядными ионами бора, углерода или неона, ускоренными на циклотронах или в линейных ускорителях. Пригодны такие пары мишень — снаряд: РЬ + В; Tl+C; Au + Ne. К примеру, фраиций-212 образуется при облучении золотой фольги ионами иеона-22 с энергией 140 Мэв: 197А , 22кт 219A 212^. . 4„ . Ql 79Au+ IONe-> g9Ac-> 87Fr+2He . 3Qn. Самой удобной и быстрой методикой выделения изотопов франция из облученного золота считается методика советских раднохи- миков Н. Мальцевой и Л\. Шалаевского. Элемент № 87 экстрагируют нитробензолом (в присутствии тетрафеннлбората) в колонке, заполненной снликагелем. С помощью всех этих методов получены 18 изотопов франция с массовыми числами от 203 до 213 и от 218 до 224. Поскольку франций не может быть получен в весовых количествах, его физико- химические константы чаще всего рассчитываются (при этом учитывают свойства остальных членов группы щелочных металлов). Вычислили, что температура плавления франция—около 8° С, а температура кипения — примерно 620° С. Все опыты по изучению химических свойств франция проводились, естественно, с ультрамалыми количествами этого элемента, В растворах было лишь 10~13—10~9 грамма франция. При таких концентрациях могут стать важными процессы, которыми, имея дело с макроколичествами вещества, мы пренебрегаем. Например, в этих условиях радиоактивный изотоп может «потеряться» из раствора — адсорбировавшись иа стенках сосудов, на поверхности осадков, на возможных примесях... Казалось бы, изучая свойства франция, следует оперировать более концентрированными растворами. Но в этом случае возникают новые трудности — из-за процессов радиолиза и ионизации... И все же, несмотря на все трудности, получены некоторые достоверные данные о химических свойствах франция. Наиболее полно изучено соосаждение франция с различными нерастворимыми соединениями, в частности с гетерополикислотами— кремневольфрамовой и фосфориовольфрамовой. Франций легко адсорбируется на ионообменных смолах — сульфокатиоиитах — из нейтральных и слабокислых растворов. С помощью этих смол нетрудно отделить франций от большинства химических элементов. Вот, пожалуй, и все успехи. Ожидать широкого использования элемента № 87, конечно, не приходится. И все же польза от франция есть. Во-первых, с его помощью (по его излучению) можно быстро определить, есть ли в природных объектах актиний, и, во-вторых, франций надеются использовать для ранией диагностики сарком. Проведены предварительные опыты ио изучению поведения франция в организме крыс. Было установлено, что франций избирательно накапливается в опухолях, причем и иа ранних стадиях заболевания. Эти результаты очень интересны, однако удастся ли использовать их в онкологической практике, покажет лишь будущее.
Земля и ее обитатели 13 Ловись рыбка большая, и только большая Б. Н. ДОЦЕНКО, В. Б. КЛЯЦКИН ЧЕЛОВЕЧЕСТВО И РЫБАКИ Много ли людям нужно рыбы? Еще лет пятьдесят-сто назад значительная часть человечества на этот вопрос могла ответить легко — потребность в рыбненьком регламентировалась религиозной диетой. Теперь меню зависит в основном от вкусов главы семьи — распорядителя финансов. И тем не менее, рыбы едят все больше и больше. Например в 1900 году аппетит человечества был равен 3,5 миллионам тонн рыбы, в 1972 году — 70 миллионам тонн. За это время подросло и число едоков — до 3,5 миллиардов. (Вот что значит есть много рыбы!) А вообще человечество еще недостаточно использует возможности океана. Вот лишь один пример. Человек весом 70 кг Человечество черпает из океана не только рыбу, но и морских млекопитающих, моллюсков, ракообразных н водоросли. Однако на долю рыбы приходится почти 9/10 мировой добычи морепродуктов. Больше всего рыбы ловят в Тихом океане, потом в Атлантическом и совсем мало — в Индийском. Как распределяются уловы в разных биогеографических областях Мирового океана, и рассказывает картосхема потребляет 10fi ккал в год, что соответствует 100 кг бензина. Морские водоросли на площади в один гектар могут синтезировать в год столько питательных веществ, сколько необходимо для снабжения калориями 8000 человек. А между тем гектар картофеля прокормит лишь 16 человек. Но люди, за небольшим исключением, пока не хотят есть водоросли. Они кушают в основном рыбу, на которую приходится лишь 0,3% от всей биологической продуктивности океана. Причем из общего количества добываемой рыбы на шельфах (береговых отмелях) вылавливают 86%, на материковых склонах — 4% и в открытом море только 10%. Из того, что человек добывает, 69% идет в пищу, а 31%—на изготовление рыбной муки и рыбьего жира. Рыбу, как известно, ловят рыбаки. Под термином «рыбак» мы понимаем категорию людей, которые кормят рыбой человечество, а не кошек. Иными словами, огромная масса рыболовов-спортсменов оказалась за бортом этой статьи. Время потребовало от профессионалов интенсификации труда, потому что многие из тех, кто перестал ловить рыбу, не перестали ее есть. Например, нашу страну кормит рыбой горстка рыбаков — около полумиллиона человек. РЫБА ИЩЕТ ГДЕ ГЛУБЖЕ, А ЧЕЛОВЕК— ГДЕ РЫБА Этот бородатый афоризм легче произнести, чем реализовать. И действительно, пока рыба есть, не возникает желания ее искать. Ловилась рыбка, ловилась... и переловилась. И возникает естественный вопрос: а где же рыба? Где глубже или еще где-то? А поскольку рыбу приходилось искать уже давно, то проблема успела разрастись и приобрести все аксессуары, полагающиеся науке, у которой исчезает прямой предмет исследования. Так как море большое, то довольно быстро стало ясно, что каждому судну заниматься поиском нет смысла. Выгоднее выделить группу судов, которая бы отыскивала рыбу и наводила на нее промысловые суда. Так в рыболовном флоте выделилась специальная группа — промразведка. Первоначально она занималась простым просмотром перспективных
14 районов с контрольными тралениями. И первые разведывательные суда по существу не отличались от промысловых. Затем стало ясно, что поисковые суда нужно как можно лучше оснастить аппаратурой для обнаружения рыбы: эхолотами, гидролокаторами, даже лазерами. Разведка рыбьих стай непрерывно совершенствовалась — все было направлено на то, чтобы поисковое судно могло за минимальное время обследовать максимальную площадь морского пастбища. Венцом этого направления стали авиаразведка и космическая техника. Это и понятно — самолет и спутник могут быстро обследовать огромные площади. Но и тут не давал покоя все тот же вопрос: нужно ли искать рыбу везде или только в определенных местах? Нынешние орудия лова, как правило, не в состоянии извлечь рыбу с больших глубин, так что у рыбы есть достаточно оснований искать где глубже. А глубоких мест в океане немало. И пришлось ихтиологам изучать планы рыбьих путешествий и адреса рыбьих столовых. Не кормом единым живет рыба. Она еще требует, чтобы трапеза подавалась в соответствующей обстановке, способствующей аппетиту. Бывает так, что слишком холодно или слишком жарко. Температура вещь важная, но не единственная: еда и питье должны быть в меру посолены. Рыбе приходится опреснять проходящую через нее воду собственными почками. По режиму работы почек она определяет наиболее подходящий для себя район. Это и навело на мысль, как искать места возможного скопления рыбы. Но у разных рыб физико- химические вкусы разные. Так, наиболее благоприятный температурный интервал для камчатской трески 2—3 градуса, а для камбалы, проживающей там же, — 4 градуса. Иногда отклонения в желаемой для рыбы солености воды могут колебаться от 30 до 16 промилле (десятая доля процента соли на литр воды). Рыба учитывает эти факторы одновременно, и кроме них еще огромное количество других, которых мы пока не знаем. Чтобы как-то описать рыбьи требования, мы прибегли к помощи математики. Нами Земля и ее обитатели был проведен и обсчитан на вычислительной машине такой эксперимент. В заливах Корфа и Карагинском (у берегов Камчатки) при каждом улове камбалы мы регистрировали температуру и соленость воды, в которой поймана рыба. При расчете зависимости величины улова от этих признаков было обнаружено, что математическая связь с каждым из признаков в отдельности очень слабая, но вместе они почти точно определяют величину скопления рыбы. Значит, можно не гоняться за рыбой по всем шельфам и банкам, по всем морям и океанам, а находить, места, в данный момент благоприятные для рыбьих столовых, и если рыбы там еще нет, то она, вероятно, скоро будет: «свято место пусто не бывает». Есть и математические методы, которые, учитывая вероятность события (рыбьего скопления), могут оптимально распределить производственные средства флота. НА РЫБАЛКУ НА СПУТНИКЕ Вероятно, некоторые из ученых, измеривших расстояние от Земли до Луны с точностью до сантиметров и определивших состав лунного грунта, не поймали и карася. Тем не менее мы все-таки отважимся причислить их к великому племени рыболовов. Ибо они в состоянии измерить температуру поверхности океана со спутника. С самолета же можно определить соленость, использовав для этого микроволновую радиометрическую систему индикации; состояние поверхности моря и скорость ветра можно узнать по солнечным бликам; цвет океана расскажет о его биологической продуктивности... Такие сведения можно получить очень быстро (в сравнении с поисковым судном — мгновенно). Правда, у спутников и самолетов с точки зрения рыбаков есть небольшой недостаток — неудобно закидывать удочку, да и точность прогноза со спутника еще ненадежна. Но если их данные обработать традиционными математическими методами, то и без удочки можно с определенной вероятностью определить, есть ли здесь рыба и сколько ее. Такой прогноз позволяет выявить и еще пустые «столовые».
Ловись рыбка большая, и только большая 15 ХОЧЕШЬ ЕСТЬ РЫБУ-СОБЛЮДАЙ ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ Одно из фундаментальных понятий экологии — это положение об оптимуме. То есть рыбакам важно установить, насколько точно избираемые рыбой места соответствуют оптимальным условиям ее существования. Такие знания позволяют оценить, как долго и интенсивно можно загрязнять океан, нарушать природное равновесие. С одним из последствий нарушения экологического равновесия недавно столкнулись рыбаки Тихого океана. Из-за загрязнения воды и усердного уничтожения отдельных видов обитателей моря необычайно размножились морские звезды. В тропических водах эти прожорливые хищники, после того как покончили с устрицами и мелкими рыбешками, принялись за коралловые острова — прибежище для множества жителей моря. Словом, тотальная война. Чтобы звезды хоть как-то отступили, создают искусственные укрытия взамен съеденных, для чего затапливают в шельфовых водах покрышки или старые автомобили. Звезда пока их не ест. С морской звездой можно бороться и с помощью токсичных для нее веществ, например с помощью солей цветных металлов. Но дело это чрезвычайно дорогостоящее. Для изучения жизни сообщества морских обитателей тоже полезно строить математические модели. Это позволит, с одной стороны, заменить поиск рыбы прогнозом ее скоплений, а с другой — установить разумные меры нейтрализации нефти, ядохимикатов, ртути и других промышленных отбросов. Первая математическая модель рыбьей популяции была создана Ф. И. Барановым еще в 191В году. С помощью этой модели легко было найти такое соотношение между числом рыб различного возраста в популяции и такую величину вылова, чтобы первоначальное поголовье целиком восстанавливалось за счет молодых поколений. То есть модель позволяет жить на проценты, не расходуя основной капитал. Ныне с появлением ЭВМ возможности создания математических моделей выросли неизмеримо. Но, к сожалению, основной капитал (популяции некоторых ценных видов рыб: сельди, трески, лососевых) уже уменьшился. Но окончательно подорвать рыбные запасы, к счастью, трудно. Ибо добыча рыбы отличается от добычи нефти, руды и газа. Ее запасы восстановимы. В этом смысле рыболовство сродни животноводству. На основании прогнозов можно построить модель будущей промысловой обстановки. На этой модели «проигрываются» решения, принимаемые сейчас. В действительной ситуации констатируются ошибки модели. Затем ошибки учитываются при построении новой модели. Таким образом, эффективность управления процессом рыболовства все возрастает. Пока процесс этот сложен и во многом зависит от интуиции капитанов и руководителей промыслов. Но придет время, и в море рыба будет отлично ловиться. И притом рыба большая, взрослая, а не мелюзга, которой еще нужно будет подрасти. Новости отовсюду ИЗ ДВУХ ЗОЛ... Почти два года назад Агентство по охране окружающей среды запретило использовать ДДТ на всей территории США. И вот недавно, нынешней весной, власти вынуждены были отступить от этого запрета: Министерству сельского хозяйства разрешили использовать ДДТ для обработки 325 тысяч гектаров леса в штатах Вашингтон, Орегон и Айдахо. Этим лесам угрожает гибель. В прошлом году 8000 га были опустошены прожорливыми гусеницами бабочки кистехвоста — они уничтожают листву деревьев. И еще 400 тысяч гектаров пострадали в меньшей степени. Кроме ДДТ эффективных средств против кистехвоста не нашлось, и из двух зол, естественно, пришлось выбрать меньшее.
16 Экономика, производство Пусть достигнет, кто может! Г. Л. АВРЕХ, Е. Б. ЦЫРКИН Химия начинается с уравнений. Обычно школьникам и студентам наука расставлять коэффициенты в этих уравнениях дается нелегко. Но вот школяр превращается в химика и как будто забывает стехиометрию. Точный математический знак равенства между левой и правой частями уравнения заменяется легкомысленной стрелкой. И вовсе не потому, что масса веществ, вступивших в реакцию, не равна больше массе получившихся продуктов. Просто бывший школяр теперь многое знает. Он знает, что, помимо изящной основной реакции, протекают различные побочные процессы. Ему известно, что веществу в стенах аппаратов тесно, и продукты, казалось бы, закончившейся реакции сплошь и рядом успевают прореагировать между собой. Он помнит о понятии «съём продукта», о влиянии материала реактора, о к. п. д. ректификационных тарелок и прочих сложных вещах, не позволяющих бездумно пользоваться знаком равенства. Есть немало областей, где знания не то что вредны, а как-то сковывают. Пример — технологическое прогнозирование в химии. Непредвзятость в технологическом прогнозировании достигается так: технологическим прогнозированием теперь все чаще занимаются экономисты. А у них путы специальных знаний, естественно, слабее, чем у химиков. Не то чтобы их знания заканчивались стехиометрией, но химическими азами и различными химическими премудростями они пользуются значительно вольнее профессионалов-химиков. Как экономист может применить свои скудные химические знания в технологическом прогнозировании, сохраняя при этом непредвзятость, — предмет нашей статьи. Сперва о целях технологического прогнозирования Вот основные: 1) установить принципиальную возможность применения новой технологии; 2) предсказать время, когда она завоюет производство; 3) оценить технико-экономические показатели (ТЭП) будущего процесса. Все эти вопросы решаются одновременно, но требуют особого подхода. Остановимся на ТЭП будущей технологии — это самое важное. Химики создали новый технологический процесс. Они экспериментировали и делали расчеты, подбирали катализаторы и оптимальные условия реакций. Они завершили свой труд отчетом, каждая страница которого базируется на естественно-научных представлениях, не зависящих ни от опыта, ни от интуиции. Теперь химики ждут экономического приговора —■ в виде технико- экономических показателей своего процесса. Приговор выносят экономисты на основании предпроектных расчетов. А проводятся эти расчеты при явном недостатке информации. Это значит, что количественная оценка ТЭП зависит от опыта и интуиции экономиста. Если хотите, в интуитивной оценке объективных научных данных суть взаимоотношений экономистов и химиков, источник постоянного конфликте и недоверия. Типичный диалог между химиком и экономистом; «Чем же плох наш новый процесс?» — «Он дороже ранее запроектированного». — «Почему?» — «Так уж получается, мы прикинули...» Дело осложняется еще и тем, что опытные высококвалифицированные экономисты по горло загружены работой, и на прикидки обычно бросают новичков. Вот почему подсудимые химики нередко выражают недоверие своим судьям. И вполне справедливо: согласитесь, что кмь\
Пусть достигнет, кто может! 17 прикинули» звучит недостаточно аргументированно против законов химии, на которые опирался создатель процесса. Мы опускаем переживания экономиста, бракующего новую технологию. (Ответственнейшее заявление без внятных аргументов, основанное лишь на опыте и интуиции!) Но эти переживания весьма важны: не в них ли истоки поисков объективных методов расчета технико-экономических показателей при недостатке информации? Не в этих ли переживаниях вполне объяснимое стремление стоять на одном уровне с химиком? И экономисты обратились к азам химии. Если удастся строить расчеты ТЭП на твердом естественно-научном основании, повысится точность прогнозов и улучшатся чисто человеческие отношения с химиками. Совсем недавно экономисты стали пользоваться понятием предельно эффективной технологии (ПЭТ). Оно позволяет сделать много важных выводов о будущем промышленном процессе, детали которого сегодня абсолютно неизвестны. В основе ПЭТ — стехиометрия, кинетика и термодинамика, так что ориентиры в экономических расчетах становятся вполне материальными. Пользуясь ими, и опытный экономист, и новичок четко объяснят происхождение предсказываемых технико-экономических показателей. Затраты на любой технологический процесс, а, значит, и себестоимость продукта складываются из трех основных элементов: сырье, энергия, условно-постоянные расходы. Третий элемент включает в себя заработную плату, амортизацию оборудования и накладные расходы. От чего зависят расходы сырья? Прежде всего от того, насколько полно сырье используется в процессе, другими словами, от выхода реакции, от ее избирательности, селективности процесса. А селективность определяется кинетикой реакции. Для предельно эффективной технологии крайне важно, что в большинстве случаев выход процесса может в принципе составить 100%. Значит, в основу расчета сырьевых затрат для ПЭТ можно положить тривиальные стехиометрические соотношения. Однако для многих химических процессов стопроцентная селективность невозможна. Тогда в основу ПЭТ ложатся результаты кинетических исследований и расчетов. Сырье подсчитано, а это больше половины суммарных затрат на реализацию типичного химического процесса, больше половины себестоимости продукта. Если на столь же твердую основу поставить расчет энергетических расходов, то достаточно достоверно можно будет оценить около 80% будущих расходов на предельно эффективную технологию. Энергетические затраты на процесс во многом зависят от глубины превращений исходного сырья в продукт реакции за одну стадию, за один проход через аппарат, то есть от степени конверсии. Конверсия определяет количества энергии, требуемые для перемещения жидкостей и газов, разделения продуктов реакции, возврата непревращенного сырья. Для предельно эффективной технологии нужно брать предельное значение глубины конверсии, а его можно найти с помощью термодинамических расчетов. Разумеется, что расход энергии на процесс во многом зависит и от теплового эффекта реакции, и от давления. И это необходимо учитывать в энергобалансе. Кинетика и термодинамика определяют предельные, теоретически достижимые уровни сырьевых и энергетических затрат на будущую технологию. Это, как уже говорилось, примерно 80% денежных расходов на тонну продукта. Селективность, конверсия и тепловой эффект вместе взятые определяют не только себестоимость продукта, но и капиталовложения в будущее производство. Главная часть капитальных затрат — стоимость аппаратов. Зная минимальные затраты энергии на транспортировку и сжатие газов и жидкостей, нетрудно найти размеры и количества аппаратов на всех стадиях процесса. А условно-постоянные расходы всегда составляют известную часть стоимости аппаратов. (Здесь к месту заметить, что все экономические показатели тесно связаны между собой.)
18 Экономика, производство Таким образом, себестоимость и капиталовложения — главные технико-экономические показатели предельно эффективной технологии — найдены. Сделано это с помощью карандаша, бумаги и знаний азов химической технологии. Происхождение любого показателя можно изложить на химическом языке, без туманных ссылок на опыт мировой химической промышленности и интуицию. Не* что такое ТЭП предельно эффективной технологии? Это — технико-экономические показатели, которые теоретически достижимы при реализации новой технологии. Реальная себестоимость не может быть ниже ни при каких обстоятельствах — это предел для данного технологического принципа. Снизить себестоимость, удешевить продукт можно лишь перейдя к другому технологическому принципу. Предельно эффективная технология — эталон экономического потенциала каждого процесса. Посмотрим, как им пользоваться. Существует некая действующая технология— ДТ. От заводских инженеров и от исследователей из отраслевого института требуют повысить ее эффективность. Исследователи и инженеры работают над действующей технологией, получают обнадеживающие результаты, сообщают их экономистам, а те подсчитывают показатели технологии усовершенствованной, которую мы в дальнейшем будем звать реально достижимой — РДТ. Себестоимость (С) в реально достижимой технологии, которую внедрят через неколько лет, понятно, ниже себестоимости продукта по ДТ. Создатели РДТ претендуют на премии, аппаратчики приступают к изучению новых регламентов, а вышестоящие инстанции . требуют еще и еще повышать эффективность производства. До каких пор? Где же предел? Предел — технико-экономические показатели предельно эффективной технологии. Их надо рассчитывать для технологии действующей, а потом сравнивать с показателями, например, с себестоимостью продукта по ДТ и РДТ. При этом должна получиться такая последовательность в порядке возрастания себестоимости: Срэт» С рдт и С дт* Теперь, прежде чем требовать от исследователей очередного повышения эффективности процесса, нужно внимательно изучить два отношения: С^эт к ^*РДТ и ^ РДТ к Сдт- Начнем со второго. Если отношение себестоимости реально достижимой технологии к себестоимости действующей близко к единице, то исследователей и инженеров, создающих РДТ, премировать не стоит — экономическая эффективность предлагаемых новшеств невелика. Однако не нужно, очертя голову, вносить в план следующего года работы по усовершенствованию процесса. Сперва следует проанализировать первое отношение. Если СПэт/: СрдТ близко к единице, себестоимость реально достижимой технологии близка к предельной. Значит исследуемый технологический принцип никаких откровений уже не содержит, он выжат почти до предела. Себестоимость ниже предельной невозможна, это рассчитано на основе незыблемых химических законов. Если требуется дальнейшее снижение производственных издержек, нужно ориентировать ученых и проектировщиков на поиски принципиально новой технологии. Не правда ли, простые манипуляции приводят к интересным выводам? Индустрия пластмасс началась с получения реактопластов — материалов необратимых. Переработка их в изделия происходит одновременно с получением самого полимера, в момент прессования. Этот метод производства изделий из пластмасс успешно развивался, но вскоре стоимость переработки приблизилась к предельным значениям. Для дальнейшего удешевления пластмассовых изделий потребовалось пересмотреть технологический принцип. Тогда-то и появились первые термопластичные материалы, которые вдохнули в полимерную промышленность силы, движущие ее до сих пор. Сегодня некоторые специалисты предсказывают возможность перехода на какой-то новый принцип в технологии син-
Статистика 19 теза и переработки полимеров. У них есть к тому веские основания, ибо стоимость получения и переработки многих термопластов уверенно стремится к величине ПЭТ. Технико-экономические показатели предельно допустимой технологии, созданные в поисках взаимопонимания между химиками и экономистами, могут стать мощным инструментом технологического планирования и прогнозирования. Могут, хотя пока и не стали. Экономисты, уже применяющие ПЭТ, представляют огромный объем работы, который надо выполнить, чтобы внедрить новое экономическое понятие и новый способ технологического прогнозирования в практику. Но все это окупится. ПЭТ — четкий экономический ориентир, значение которого трудно переоценить. Говорят, один известный математик вывел некогда настолько сложное уравнение, что написал под ним: «пусть решает тот, кто может!» Экономист, оперируя показателями ПЭТ, в праве заявить; «пусть достигнет их тот, кто может!» Статистика Большое ХОЗЯЙСТВО планеты По прогнозам, объем мирового химического производства должен увеличиться за полвека A950— 2000 гг.) более чем в 40 раз, удельное потребление химических продуктов — в 17,5 раза. (Окончание. Начало в №10 за этот год) Мировое потребление Источник энергии энергии, I960 г. млрд. т % млрд . т условного 1970 г. млрд. т % 1980 г. млрд. т /о топлива 2000 г. млрд. т % Нефть 1,5 Уголь 2. 1 Природный газ 0,6 Расщепляющиеся материалы — Другие источники 0,3 34 47 13 - 6 3,0 2.6 1 ,3 0. 1 0,4 41 35 17 1 6 4,8 3.2 2,0 0,6 0,6 43 28 18 6 5 10,0 4.0 3.6 4,5 0.9 44 17 16 20 3 Доля стран и регионов в производстве искусственных материалов, % Страны, регионы США Капиталистические страны Европы Япония СССР и социалистические стрл иы Европы Латинская Америка Канада Австралия Африка и Азия (без Японии) 1967 г. 33,2 33.7 12,6 10.4 \ ,7 ■ .4 0.6 6,4 1975 г. 26,7 31 ,4 18,8 1 1 ,9 1 .8 0,9 0,5 8,0 1980 г. 25.0 30.6 15,5 13.4 2,0 0.8^ 0,5 12,2
20 Статистика В 1969 г. более трех четвертей GВ,5%) мирового химического производства было сосредоточено в семи странах; США — 34f3%, СССР — 11,2%, Япония — 8,2%, ФРГ—7,6%, Великобритания — 7%, Франция — 5,3%, Италия —4,В%. 14,7% всех химических продуктов выпускают ГДР, Канада, Польша, Испания, Голландия, Румыния, Бразилия, Мексика, Чехословакия, Бельгия и Швейцария. В 1970 г. в мировой химической промышленности было израсходовано 25—28 млн. т угля, кокса и древесного угля, 110—120 млн. т нефти и нефтепродуктов, 27—30 млн. т природного газа. Это составляет всего 2,8—3% мировой добычи углеродного сырь я. Сейчас на Земле обрабатывают десятую часть площади, которую можно вовлечь в сельскохозяйственное производство. С 1490 млн. га ежегодно получают 3 млрд. т растительной пищи. В 1970 г. во всех странах израсходовали 31 млн. т удобрений, что, как считают агрономы, позволило получить дополнительно 465 млн. т зерна. В 1975 г. первое место среди искусственных материалов займут полиолефины B8%), на втором будут по- ливинилхлорид и полистирол (вместе 24%). К 1980 г. доля полиолефинов возрас- тет до 32f5%. Мировое потребление технических материалов Материалы 1970 г. 1975 г 1980 г. 2000 г. Сталь, мли. т 500,0 G75.0 800.0 1500—2250 Алюминий, млн. т Медь, цинк, свинец, млн. т Удельное потребление металлов, кг на душу населения Хлопок и шерсть, млн. т Каучук натуральный, млн. т Удельное потребление природного сырья, кг на душу населения Искусственные химические материалы, млн. т в том числе, млн. т: синтетические волокна синтетический каучук Удельное потребление искусственных материалов, кг на душу населения 10.5 15,3 102,8 13,0 2,8 •1 . 1 30,0 1.9 5,2 11.1 18,8 19,5 178,3 14 ,0 3.0 4 , 25 58,0 7.9 7.5 18.3 32,0 24,0 192,3 15,0 3,3 4,11 110,0 12.7 9,5 29.7 200 40- 250 18- 4 3,0 100- 35- 25- GG- -250 -50 -4 00 - 22 -5 -4.0 1700 -55 -40 280 Рост мирового валового производства основного сырья, % Сырье 1970 г. 1975 г. 1980 г. 2000 г. Металлы 100 122 148 298 — 437 Биологическое'сырье (без древесины) Химическое сырье 100 100 107 184 116 138—170 329 1145—4470 Мировое потребление нефтехимических продуктов, млн. т Продукты 1970 г. 1975 г. 1980 г. Этилен Пропилен Бутадиен Изопрен Бензол 1G.5 8,0 2,9 0,25 9,0 29,5 12,5 4,0 0.37 12,0 50,0 21 .0 0,4 0.5 2 0,5
Большое хозяйство планеты 21 В наши дни добыча древесины превышает 2 млрд. м в год. На химическую переработку идет 15%, для отопления— 45%, для производства пиломатериалов — около 40%. Непрерывно растут мощности химических агрегатов. Построены установки по производству аммиака мощностью 1700 т/сутки, серной кислоты — 2000 т/сутки, карбамида, метанола, этилена—1500 т/сутки. Предполагается, что к 1980 г. начнут строить аммиачные установки производительностью до 5000 т/сутки, установки по производству этилена производительностью свыше 6000 т/сутки. Крупнейшие потребители энергии в химической промышленности — электрохимические и электротермические производства (хлора и хлоратов, водорода, карбидов, фосфора и т. д.). На их долю приходится примерно 140 миллиардов квт-ч в год. Мировое производство неорганических продуктов и удобрений, млн. т Продукты 19G5 г. 1970 г 1975 г. 1980 г. Серная кислота (моногидрат) Хлор Каустическая сода A00° Кальцинированная сода Аммиак (в пересчете на Двуокись титана Фосфор Карбид кальция Азотные удобрении Фосфорные удобрения Калийные удобрении «) N) 71 13 16 19 22 1 0 9. 17 13 И , . 1 .С 3 '-' о 3 7 1 \ 8 9 90 21 24 O-J 35 1 1 8. 31 18 15. ,0 .0 5 ,5 ,0 8 0 5 f 2 4 8 110.0 3 2,0 30,0 27,0 55,0 2,3 1 ,3 8,0 45.0 2G.0 20.0 130.0 45,0 48.0 33,0 75,0 - - 7.0 G0.0 32,0 28.0 Мировое производство синтетических волокон Волокна 1970 г. 1975 г. 1980 г. Синтетические, млн. т 4,9 7,9 12,7 в том числе, %,: полиамидные ноли эфирные полнакрилоннтри ni ные .38 , 2 33 . 2 20. 1 35,9 30.0 19,9 34 .2 38,3 19.2 Мировое производство текстильных волокон Полокна Общее производство, млн. т В Том Числе, и„: хлопок шерсть искусственные подокна 1970 г 2 1,01 rj I 7 17 1980 г. 30,7 11 0 12 синтетические волокна 41
Имя академика Льва Андреевича Арцимовича широко известно в нашей стране, хорошо знают его и за рубежом. 1 марта 1974 года, в первую годовщину со дня его смерти, открылась конференция по физике плазмы, посвященная памяти Арцимовича. Из отдельных выступлений и частных разговоров, услышанных во время этой конференции, сложился портрет — предлагаем его читателям
Портреты 23 Лидер «ЕГО ПРИВЕЛ АБРАМ ФЕДОРОВИЧ ИОФФЕ» Из выступления члена-корреспондента АН СССР А. И. Алиханьяна: Арцимович пришел к нам в лабораторию Ленинградского физико-технического института совсем «зеленым» — произошло это, если не ошибаюсь, году в тридцатом, ему был примерно двадцать один год. Его привел Абрам Федорович Иоффе и сказал, что вот — есть один молодой человек из Минска, который хорошо знает математику. Мы с Алихановым, в лаборатории которого я работал, не знали сначала, что с ним делать. Никакого экспериментального опыта этот молодой человек, конечно, не имел. Здесь вот, при входе в зал, висят два знаменитых изречения Льва Андреевича, касающиеся теоретиков и экспериментаторов: «Экспериментатор должен относиться к теории, как к хорошенькой женщине: с благодарностью принимать то, что она ему дает, но не доверять ей безрассудно» и «Только занудные люди могут быть хорошими экспериментаторами»... Так вот, сам Лев Андреевич был «гибридом»: он был хорошим теоретиком и стал недурным экспериментатором. В наши юные годы мы общались с ним не только в лаборатории, он и жил у меня, хотя квартиру эту комфортабельной назвать никак было нельзя. Жил я в мансарде на Васильевском острове и имел одну кровать — получилось, на двоих. Спали по очереди, один на полу, другой на кровати. И одеялом пользовались тоже по очереди. Так продолжалось более двух лет... Когда приходилось таскать вязанки дров из подвала — а эта работа нелегкая, — мы по пути на нашу мансарду, на седьмой этаж, об" суждали важные экспериментальные зада- чи, которые следовало бы решить. В частности, нас беспокоила правильность квантовой электродинамики — она была еще областью необследованной. Почти каждое утро у нас начиналось со слов: «Если мы имеем пучок электронов...». Многое из того, над чем мы бились тогда, впоследствии было реализовано в фундаментальных работах нескольких физиков, и вклад Льва Андреевича здесь бесспорен. Был тогда критический момент — заколебалась вера в закон сохранения. Нильс Бор активно обсуждал такую возможность — нарушение законов сохранения в элементарном акте. В течение двух недель мы придумвли и провели опыты, и правильность законов сохранения была подтверждена. ...Слушать Арцимовича всегда было необычайно интересно — я в своей жизни не встречал более образованного человека. Все знают, что много острых словечек и изречений, ставших крылатыми, принадлежат Арцимовичу. Приведу один из малоизвестных парадоксов, который нередко заставлял меня задумываться. Лев Андреевич говорил: «Бюрократизм нужен. Так же, как не может существовать движение без трения, не может существовать и движение вперед без бюрократизма». «Представь себе, — развивал он свою мысль, — если бы любая идея немедленно реализовалась, сколько бы глупостей могло произойти, во что они обходились бы государству!» И добавлял: «Конечно, хорошо бы, чтобы бюрократизм этот был как-то ограничен». Хочу отметить еще одну черту его: он был беспощаден, к другим и к себе тожеч Эта его беспощадность, может быть, и ускорила его уход из этого мира —ведь он продолжал работать, даже когда это стало смертельно опасно для него...
24 Портреты Л. А. Арцимович и И. В. Курчатов. 1956 г. «КАК ВИДЕТЬ В ТЕМНОТЕ?» Из выступления доктора физико-математических наук С. Ю. Лукьянова: Я познакомился с Львом Андреевичем в самые трудные годы жизни нашей страны: с 1941 по 1944-й мы вместе работали в Казани... Мы занимались тогда вопросами видения в темноте. По инициативе Абрама Федоровича Иоффе в Казани была организована маленькая лаборатория во главе с Львом Андреевичем. Она состояла из восьми физиков и одного стеклодува. Душой нашей группы был Лев Андреевич. Нам надо было сооружать некие вакуумные приборы. А что значит сооружать? Сначала были высказаны конструктивные идеи — они, в общем-то, были известны и раньше, но обладали теми или иными недостатками. Либо модели получались несо- размеримо сложные, и было ясно, что в нашей маленькой лаборатории их невозможно будет реализовать — то есть построить приборы. Либо гипотетические модели обладали недостаточной чувствительностью. Всем физикам прекрасно известно, что, когда были построены электронные микроскопы, был сломан первый канон оптики — ну, просто потому, что длина волны электрона много меньше длины световой волны. Но с помощью электронной оптики был преодолен и другой барьер, который тоже считался догмой: нельзя получить изображение, которое ярче объекта. Это нарушение второго закона термодинамики! Так вот, Лев Андреевич предложил (зимой 1942 года) для усиления света, усиления изображения, а значит, и видения в темноте строить приборы, которые называются на нашем жаргоне «уменьшителями». Электронно-оптическим путем, с большого фотокатода, получают яркое изображение, более яркое, чем то, что проецируется на фотокатод, но на маленьком экране. Затем оптическим путем, без потери яркости,
Лидер 25 можно снова рассматривать изображение должным образом. Такова была идея. Но каждому экспериментатору ясно, как трудно построить хороший вакуумный прибор. Особенно в условиях, в которых мы тогда находились. По утрам мы садились за сварочный станок и по очереди — просто уставали руки и глаза — занимались ювелирной работой по сборке элементов конструкций этих вакуумных приборов. Помню бесчисленные неудачи, наше разочарование, беспощадный разбор экспериментов. А тут еще морозы за тридцать, выходит из строя канализация, под угрозой водоснабжение лаборатории — в сущности, остановка работы. Аврал для всех. И мы, во главе с Львом Андреевичем, напялив ватники, лезем под землю и выправляем соответствующие магистрали. К середине сорок третьего года наметился успех в эксперименте. Но дальше На Зальцбургской конференции. 1961 г. восьми физикам и одному стеклодуву делать было нечего, и мы поехали в Москву, передавать наше детище в другие руки.,. И там все пошло и поехало дальше. И вот те физики, которые сейчас применяют всевозможные сложные четырех- и пятикас- кадные усилители света, может быть, и не знают, и не вспоминают, что начато все это было в военные годы, в Казани, в маленькой лаборатории Арцимовича. «У НАС ЗДЕСЬ НЕ ПИОНЕРСКАЯ ЗОРЬКА!» Из выступления кандидата физико-математических наук К. А. Разумовой: В начале пятидесятых годов кроме того, что термоядерные реакции действительно представляют собой колоссальный источник энергии, мы практически ничего не знали. Не было установок, не было литературы по физике плазмы, и специалистов в этой области тоже не было. i
26 Портреты  Л. Л. Арцимович и М. В. Келдыш в Зеленчуке, иа строительстве обсерватории Людям, приходящим сейчас в плазменные лаборатории, где на столах стоят запоминающие осциллографы, трудно себе представить обстановку тех лет: что такое, например, «юрограммы»? А вот что: молодой физик Юра Петров, обладавший хорошей зрительной памятью, сидел около самодельного осциллографа и смотрел в тубус. Около него стояли маститые ученые и с нетерпением ожидали, что изобразит Юра на листке бумаги: он был, так сказать, «запоминающим осциллографом». Вот на таком уровне и проводились первые эксперименты, а число термоядерщиков было столь мало, что все они свободно уместились бы здесь в первом ряду зала. Причем большинство из них имело не физическое, а инженерное образование. Лев Андреевич организовал лекции теоретиков для экспериментаторов — своеобразный ликбез... И чтобы было легче усвоить накопленный экспериментальный и теоретический материал, он принялся писать книгу «Управляемые термоядерные реакции». Мы, тогда начинающие физики, бегали за Львом Андреевичем и выпрашивали по десять-пят- надцать страничек, только что отпечатанных на машинке, чтобы тут же их прочесть и обсудить. И сейчас эта его книга — настольная для всякого фиэика-плазменщика и основной учебник, по которому учатся студенты, специализирующиеся в физике плазмы. А еще позднее Лев Андреевич прочитал цикл лекций — и у нас в стране, и в университетах Европы и Америки. ...Идеи пятидесятых годов были просты, коллектив полон энтузиазма. Казалось, решение задачи близко. Ни экспериментаторы, ни теоретики не представляли себе еще длинного, тернистого пути, которым предстоит пройти. К первой международной конференции, посвященной нашей проблеме A95В год, Женева), наши плаэменщики пришли с четырьмя томами сборника «Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций». Там были опубликованы все работы, проделанные под руководством Ар-
Лидер 27 Москва, 1961 г. Слева напрвво: Л. Л. Арцимович, Нильс Бор, И. Е. Тамм, Л. П. Александров цимовича. Западные коллеги, как нам показалось, были несколько удивлены уровнем работ, который они обнаружили... Зальцбургская конференция 1961 года была первой большой международной встречей ученых, где присутствовал Лев Андреевич. К этому времени у нас в стране он обладал непоколебимым авторитетом среди физиков. А для зарубежных физиков он был просто одним из советских ученых, и ничего более. В Зальцбурге и произошло некое научное сражение. Один из ведущих американских ученых, доктор Пост, выступил с докладом, где нарисовал самые радужные картины по построению термоядерного реактора. Прослушав его и других американских физи- ков-плазменщиков, Арцимович выступил с критикой доклада Поста — против его, как он сказал, «золотого термоядерного Эльдорадо». Лев Андреевич высказал все, что думал, о работах американцев. Обстановка стала напряженной... Но он в своей критике никогда не руководствовался желанием обидеть собеседника, Арцимович всегда думал только о необходимости выяснить истину. И уж если он составил себе какое- нибудь мнение о предмете, то высказывал его и среди своих сотрудников, и в Академии наук, и на международном уровне. «Надо уметь смотреть правде в глаза, у нас здесь не Пионерская зорька! Следует положение в каждой научной проблеме оценивать с той точностью, с какой это можно сделать». Поэтому обидеться на него было довольно сложно. И в этом случае американские физики в конце концов не обиделись, а прониклись глубоким уважением к уму и эрудиции Арцимовича. Он говорил тогда в Зальцбурге: «И все же вряд ли могут быть сомнения в том, что в конечном счете проблема управляемого термоядерного синтеза будет решена... Мы должны будем выйти с идеальной вакуумной технологией, отработанными магнитными конфигурациями, с точно заданными геометриями силовых линий, с программированными режимами электрических кон-
28 Портреты туров, неся в руках спокойную, устойчивую высокотемпературную плазму, чистую, как мысль теоретика, когда она еще не запятнана соприкосновениями с экспериментальными фактами». Кстати, в 1961 году и наметились первые успехи на установках типа токамак, Участие Арцимовича в экспериментах было настолько активным, что порой он сам обрабатывал осциллограммы, анализировал графики и кривые, полученные на токамаке. ...Замечательной чертой его характера было полное отсутствие — как бы это лучше сказать — лености мышления. Он никогда не отмахивался от чужих мыслей, продумывал услышанное до конца. К науке он относился, как к увлекательному отдыху. В его темпераменте и задоре было что-то мальчишеское. Иногда он мог сходу ответить собеседнику своим любимым выражением: «Чушь собачья!» — а назавтра сам возобновлял разговор, чтобы детально обсудить идеи, которые он успел (неизвестно когда!) продумать. Научный скептицизм ни в коей мере не мешал его отличной научной интуиции. До 1969 года установки токамак развивались только в Советском Союзе, в Институте атомной энергии. На Западе к нашим результатам относились довольно критически, особенно в Принстоне, где считали, что мы переоцениваем свои результаты. В конце шестидесятых годов Лев Андреевич организовал проведение совместного англо-советского эксперимента. Это была первая в термоядерной области общая работа ученых из разных стран. Итоги были интересные. Симпозиум по тороидальным системам в Дубне, проходивший в октябре 1969 года, стал триумфом токамаков и исходной точкой, с которой началось их бурное распространение по земному шару. А теперь токамаки есть почти во всех странах, где только занимаются изучением высокотемпературной плазмы. Л. А. Арцимовичу вручают диплом почетного доктора Варшавского университета A972 г.] «...В ЛАБОРАТОРИИ ПОЯВИЛОСЬ ШАМПАНСКОЕ» Из выступления академика М. А. Леонто- вича: Мне посчастливилось работать вместе с Львом Андреевичем более двадцати лет. За это время я ясно себе представил, в чем его самое замечательное качество как ученого. Это — удивительное умение разбора экспериментального результата, критическая оценка этого результата и его значения для развития работы. Припоминаю два характерных факта. Вот первый. В 1952 году, когда были обнаружены излучения нейтронов из прямых быстрых электронных разрядов, возник большой оптимизм. Всем казалось, что эти нейтроны теплового происхождения, что путь к термоядерному синтезу открыт. Такой оптимизм был поголовно у всех. Я помню, что когда был констатирован этот факт, в лаборатории появилось шампанское.
Лидер 29 «Победное» настроение было не только в отделе плазменных исследований... Я уж не говорю об оптимизме Игоря Евгеньевича Тамма: он теоретик и вообще всю жизнь был неисправимым оптимистом. Но и все экспериментаторы были уверены: да, получены тепловые нейтроны. В сущности, только один человек критически отнесся к результатам своей же работы — это был Арцимович. Он затормозил изъявление восторгов, рекламирование этого факта, заставил провести ряд контрольных экспериментов. И вскоре обнаружилось, что хотя это и очень интересное явление, но непосредственно оно не связано с температурой разряда. Могло показаться, а многие и считали так, что для Льва Андреевича критицизм является основным свойством, что он может даже стать в его работе тормозящим элементом. Что к Арцимовичу можно отнести ту фразу, которой известный персонаж Гете, в первый раз появляясь, рекомендует себя: «Я — все отрицающий дух»... Но хочу припомнить и другой факт: 1969 год, когда на тороидальных системах были получены косвенные экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что температура плазмы приближается к десяти миллионам градусов. Лев Андреевич тогда поверил этим данным, а им почти никто не верил — иностранные ученые совсем не верили. Но Лев Андреевич отнесся к результату очень серьезно, и была, как уже говорилось, организована совместная работа с англичанами — у них была лазерная методика, позволяющая определить температуры ионов абсолютно надежно. Эта совместная работа сыграла чрезвычайно важную роль в развитии тороидального направления. Этот пример показывает, что тот же критицизм иногда помогает ученому обрести уверенность в своей правоте. Конечно, такие свойства определяются специфическим талантом, но, вероятно, не только талантом, но и тем, что Лев Андреевич был чрезвычайно широко образованным физиком, понимавшим и экспериментальные методики, и теоретические основы, которые относятся к интересующим его проблемам. А возможно, также и тем обстоятельством, что Арцимович был вообще человеком чрезвычайно образованным — не только в физике, но и в гораздо более широком плане. «ПОРА УЖЕ ПЕРЕХОДИТЬ В РАЙ» Из выступления академика А, М. Прохорова: Арцимович был главой исследований по управляемому термоядерному синтезу не только в нашей стране — фактически он был лидером термояда во всем мире. Но это только одна сторона его деятельности... Отделение, которым руководил Арцимович, — сейчас оно носит название отделения общей физики и астрономии — является одним из самых мощных и авторитетных в Академии наук. Когда отделение работает хорошо — что ж, казалось бы, так оно и должно быть. Если дело идет хорошо, это мало кто замечает, это естественно. А вот когда плохо — замечают все... Арцимович наладил работу этого сложного отделения и наладил с большим искусством. Иногда он поддерживал те направления, которые, как казалось многим, были на спаде, например астрономические исследования. Многие физики полагали, что астрономия уже «кончилась», что развивать ее не надо. Но он астрономов поддерживал, так же, как новые направления в астрофизике. В конце своей жизни он даже опубликовал статью под названием «Будущее принадлежит астрофизике». Поддержал он и квантовую электронику — и, как сейчас ясно всем, поступил очень правильно. Да, Лев Андреевич умел видеть далеко вперед, умел выбрать те направления в науке, которые в конце концов окажутся перспективными, хотя заранее это не всем было очевидно. Лев Андреевич как-то сказал: «Сейчас уже всем ясно, что первоначальные предположения о том, что двери в желанную область сверхвысоких температур откроются без скрипа при первом же мощном
30 Портреты импульсе творческой энергии физиков, оказались столь же необоснованными, как и надежда грешника войти в царство небесное, минуя чистилище. И все же вряд ли могут быть какие-нибудь сомнения в том, что в конечном счете проблема управляемого термоядерного синтеза будет решена. Неизвестно только, насколько затянется наше пребывание в чистилище». Это характерные для Льва Андреевича слова... Надо сказать, что мы, физики, немного задержались в чистилище. Пора уже переходить в рай — иметь в кармане УТС — управляемый термоядерный синтез. Первые предположения, что проблема УТС будет решена быстро, появились тогда, когда мы мало знали о плазме. Мы знали о ней настолько мало, что у всех был большой оптимизм. Ведь известно: оптимизм в науке бывает тем больший, чем меньше мы знаем. А когда начинаешь работать в конкретной области, оптимизм, как правило, падает. И все-таки вот что характерно: познание плазмы зашло уже настолько глубоко, что мы теперь можем предвидеть, как оно будет развиваться дальше и когда примерно этот путь может окончиться. Ничто человеческое не чуждо... Участники конференции говорили не только с трибуны — вот реп пики, услышанные в неофициальной обствновке. ...У него была привычка — во время разговора быстро-быстро крутить очки за дужку и одновременно засыпать собеседника вопросами. Прямо, как теннис,— игра вопросов и ответов. Это был своеобразный экзамен для новичка. Один из его любимых афоризмов: «Физик не должен все знать. Он должен все чувствовать». ...Однажды он хотел меня утешить, когда сходный результат раньше появился в чужой статье: «Когда два корабля идут в одном направлении,— сказал Лев Андреевич,— но один немного впереди, то все географические открытия достаются первому». ...Сейчас, у молодых,— другой стиль в науке. Молодые говорят: если человек плохо работает, его надо уволить! Это американский принцип! Лев Андреевич так делать не мог. Даже если у человека «кончилась» научная отдача, он старался найти ему применение, помогал найти себя. ...Помните, как он привез из Швеции мух-дрозофил с отличной родословной? Тогда у нас в Курчатовском институте открыли радиобиологический отдел, но основа для генетических исследований была подорвана, не было у нас этих мух, они находились под запретом. Чтобы возродить генетику, начать исследования наследственности микроорганизмов, нужны были позарез дрозофилы — у них ведь хорошо изучена хромосома и размножаются они быстро — ну, знаете сами... Так Арцимович тайком привез этих мух, и у нас появилась экспериментальная база. ...Когда, после длительной полемики в печати, рухнула наконец идея о снежном человеке, Лев Андреевич был очень опечален. «Жаль... Красивая идея — снежный человек! Вот летающих тарелочек мне не жалко, а здесь — какой простор для фантазии!» ...У нас одно время господствовал девиз: «Советская наука — впереди всех». Арцимович уточнял: «Мы не можем занимать передовые позиции во всех областях науки, так не бывает. Необходимо выбрать те направления, в которых мы можем добиться успеха». ...У него всегда недоставало денег—потому что он очень любил делать подарки, и всегда каждому по душе, с тонким вкусом, я бы сказал, с очарованием он их делал. С любовью к тому, кому дарил. ...Всяким бывал. Иногда — немножко гусаром, иногда — скептиком, а в некоторых шутках — даже чуть- чуть фривольным. Но всегда в меру, с тактом, не обидно. Записала О. КОЛОМИЙЦЕВА
Из писем в редакцию 31 Подземные маяки В статье В. Целинского «Можно ли предсказать землетрясение?», опубликованной в «Химии и жизни» довольно давно (№ 12, 1971 г.), было дано описание геохимического способа прогноза землетрясений. Сущность метода заключается в определении концентрации радона в подземных водах. Максимальное содержание радона было обнаружено за пять дней до ташкентского землетрясения, а потом количество радона упало до нормы. К сожалению, геохимики не привели сведения об увеличении скорости выхода минерализованных вод из-под земли. А жаль. Ведь при сжатии пород из них выжимаются газы и капиллярные растворы, которые переходят в пластовую воду, и, естественно, в ней возрастает не только содержание примесей, но и скорость ее выхода на поверхность земли. О фактах увеличения скорости выхода газов и подземных вод перед землетрясением уже не раз сообщалось в печати. Например, в Австралии замечен рост уровня воды в колодцах перед землетрясением, а в Японии зарегистрировано увеличение объема серной кислоты в кратере вулкана перед его извержением. Вероятно, в неспокойное для недр время упругие напряжения пород передаются от слоя к слою. Из-за роста напряжений породы то сжимаются, то растягиваются. В отличие от малоупругих горных пород в подземных газах и жидкостях колебательные движения должны распространяться по всей их массе. Вероятно, подземное движение газов и жидкости сопровождается гулом. Кто знает, может быть, пресмыкающиеся, слыша этот шум под собой, от страха оставляют норы, заблаговременно уходят от катастрофы? Перед землетрясением и во время него меняется объем подземных пластовых вод, сильно колеблется давление газов и жидкости. Величина этих изменений зависит от силы и скорости повторных сжатий горных пород. Измерить эти изменения весьма просто: во многих отраслях народного хозяйства применяются приборы с датчиками для измерения давления газов и уровня жидкости. Нужны лишь небольшие затраты, чтобы приспособить эти датчики для опускания под землю вместе с трубами скважин и артезианских колодцев. Конечно, опущенные в недра датчики предварительно надо соединить с измерительными приборами, самописцами и сигнальными устройствами. Подземные датчики должны передавать вариации давления газов и объема подземных жидкостей, вызванные только колебательным движением пород. Ибо увеличение объема подземных вод возможно и по другой причине, например из-за притока жидкости из другого района. Для проверки работы датчика поначалу его, вероятно, следует опустить под землю недалеко от сейсмической станции. Если показания датчика совпадут с данными сейсмических приборов, то измерение давления газов и объема подземных вод сможет послужить еще одним методом предсказания землетрясений. И тогда в особо опасных сейсмических районах можно будет построить автоматические подземные маяки. Их морские собратья обеспечивают безопасность мореплавания, а подземные маяки заранее предупредят население о приближающемся стихийном бедствии. Б. ТАСКАРИН, Алма-Ата Уточнения Уважаемая редакция, в четвертом номере журнала за этот год напечатана заметка «Против льда на взлетной полосе» о солевом антикоррозионном антифризе, применяемом для борьбы с гололедом на аэродромах. В ней не был назван Институт общей и неорганической химии АН СССР, в котором проводились основные исследования по созданию препарата. Прошу вас довести это до сведения читателей. Доктор химических наук, профессор И. Н. ЛЕПЕШКОВ В нашей статье «Если не гадать, а предсказывать...» («Химия и жизнь», 1974, №8, с. 36) допущена неточность: на основании прогноза ЭВМ в нашей лаборатории синтезировано соединение типа SmCos, обладающее высокими магнитными свойствами, а не само соединение SmCo5. Член-корреспондент АН СССР Е. М. САВИЦКИЙ, кандидат технических наук В. Б. ГРИБУЛЯ
Термочувствительные люминофоры позволяют изучать поля источников электромагнитных излучений в широком диапазоне длин волн. На снимках воспроизведены изображения электромагнитного поля СВЧ-генератора с длиной волны 3 мм (вверху слева) и СО -лазера с длиной волны 10,6 микрон (вверху справа), полученные с помощью «Радиовизора» I
Проблемы и методы современной науки 33 Преобразование волны Кандидат физико-математических наук Ю. П. ТИМОФЕЕВ, кандидат технических наук С. А. ФРИДМАН Считается, что с помощью зрения человек получает 90 процентов всей информации об окружающем мире. И все же возможности человеческого глаза далеко не беспредельны: мы воспринимаем электромагнитное излучение лишь в диапазоне от 0,4 до 0,7 микронов, в то время как в науке и технике приходится иметь дело с электромагнитными волнами длиной от Ю-12 метра до сотен километров (рис. 1). Существует ли возможность раздвинуть спектральные границы нашего зрения? ОТ КОРОТКИХ — К ДЛИННЫМ Проблема получения видимого изображения в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, расположенных за коротковолновой границей видимого спектра, давно уже успешно решена. Для этой цели используют люминофоры — природные или чаще специально синтезированные вещества, способные превращать энергию коротковолновых излучений н заряженных частиц в видимый свет всех цветов и оттенков. Такие люминофоры нашли сего- 2 Химия и Жизнь Л"? 11 дня разнообразнейшее применение во многих областях пауки п техники; с люминофорами сталкиваемся мы и в повседневной жизни — они преобразуют ультрафиолетовое излучение ртутного разряда в лампах дневного света; создают на экранах телевизоров видимое изображение, сформированное пучком электронов; позволяют врачам-рентгенологам изучать внутренние органы больных... Естественно возникает вопрос: а нельзя ли использовать люминесцентные экраны, столь хорошо зарекомендовавшие себя при регистрации коротковолновых излучений и заряженных частиц, также и для того, чтобы сделать видимыми изображения в инфракрасных лучах и коротких радиоволнах? Ведь в этих диапазонах работают многие устройства, широко применяемые в современной технике, например лазеры п радиолокаторы. ЗАПРЕТСТОКСА Физики давно знали, что спектр свечения люминофоров обычно расположен в более длинноволновой области по сравнению по спектрами возбуждающего излучения. Это правило, сформулированное сначала английским физиком и математиком Дж. Стоксом, а затем уточненное академиком С. И. Вавиловым, отражает два фундаментальных закона природы. С одной стороны, мы знаем, что электромагнитная энергия всегда испускается квантами; чем меньше длина волны, тем больше величина кванта; с другой стороны, самопроизвольно энергия может только рассеиваться, но никак не концентрироваться. Значит, энергия кванта может только уменьшаться, рассеиваясь и тем или иным путем превращаясь в тепловую энергию, а соответствующая длина волны — только возрастать. Таким образом, проблема преоб-
34 Проблемы и методы современной науки 1 Невооруженным глвзом мы воспринимаем лишь ничтожную чвсть дивпазона зпектромвгнитного излучения, используемого в науке и технике. С помощью люминофоров удвется сделать видимыми и коротковолновые у-лучи, и рвдиоволны сверхвысокочастотного диапвзона ви ииый свет тег инфракрасное r4iI00 ITT антистоксово сверхвысоко- Ю'Чю-2 частотное jjO^ [ рвдиоволны 10" T0W 1 fl вс пышка. опТиче' Цское гашение послесвечения температурное "гаи^ние и изменение цвета стационарного свечения разования длинноволнового электромагнитного излучения — инфракрасного (ИК) и сверхвысокочастотного (СВЧ)—в более коротковолновое может показаться на первый взгляд принципиально неразрешимой. НЕ НАРУШИТЬ, ТАК ОБОЙТИ Наиболее простой, хотя и далеко не универсальный, обходный способ делать видимым инфракрасное излучение был открыт еще в конце прошлого века. В годы войны под руководством В. Л. Л ев шин а был синтезирован и исследован вспы- шечный люминофор CaSSrS— Се, Sm (символы показывают, что сульфиды кальция и стронция служат основой, в которую в небольшом количестве введены ионы церия и самария). Этот люминофор после облучения ультрафиолетовым светом ртутной лампы слабо, но весьма долго светится; в момент же воздействия ИК-лучей это свечение резко возрастает — слабые инфракрасные кванты служат как бы спусковым крючком, высвобождающим ранее запасенную энергию в форме видимого излучения (рис. 2). Другой разновидностью веществ,
Преобразование волны 35 чувствительных к ИК-лучам, служат люминофоры, свечение которых гасится при воздействии инфракрасных квантов — эти кванты стимулируют процессы рассеивания энергии, не сопровождающиеся излучением видимого света. Таков, например, люминофор состава ZnS —Си, Со, впервые предложенный в сороковых годах С. А. Фридманом н А. А. Черепневым; на покрытом им экране после возбуждения ультрафиолетовым светом возникает негативное изображение инфракрасного поля, которое длительное время (до десятков минут) не исчезает и после выключения ИК-источннка. ДЛИННОВОЛНОВАЯ ГРАНИЦА Для того чтобы описанные выше вспышечные п оптически гасящиеся люминофоры действовали эффективно, в них до воздействия ИК-све- та должна быть запасена достаточно большая энергия; вместе с тем, этот запас должен легко высвобождаться под действием слабых инфракрасных квантов — либо с испусканием видимого света, либо безызлучательно. При облучении люминофоре ультрвфнолетовым светом электроны выбиввются нз центров свечения, попадают в эону проводимости и, мигрируя по криствллу, оседают в центрвж гвшения. Слвбый кввнт ИК-излучения либо заставляет эти электроны вновь попвдвть в центры свечения, в результате чего выделяется кввнт видимого света, либо инициирует безыэлучательное воссоединение, рекомбинацию электронов, находящихся в центрах гашения, с дырками, остввшимися в центрвж свечения. В первом случае в местах экрана, куда попадают ИК-лучи, возникает ярквя вспышка; во втором случае люминесценция в этиж местаж гасится зона проводимости УФ ч 1- центр гашения центр свечения валентная зона ьозоукдение Щ^Г it те си я г л к ш те гг ^ CD X к: Ен О 1 СО ЕГ я о >» W | К CQ S О С2,| f видимый свет гашение 9*
36 Проблемы н методы современной науки Но собственные тепловые колебания кристаллической решетки люминофора тоже способствуют безыз- лучательному рассеиванию энергии. В результате слишком слабые инфракрасные кванты этими методами не удается зарегистрировать— говорят, что оптический метод регистрации ИК-излучення имеет длинноволновую границу. Так, для люминофоров типа ZnS —Си, Со, работающих при комнатной температуре, эта граница доходит приблизительно до двух микрон; при температуре жидкого азота с помощью люминофора ZnS—FeS удается продвинуться до трех-четырех микрон. В то же время многие ИК-лазеры работают на длине волны около 10 мпкроп, а длина волны СВЧ-нзлучения измеряется миллиметрами. Именно поэтому мы и говорили, что вспышеч- ные и оптически гасящиеся люминофоры не универсальны — они работают только в узком интервале длин волн. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ГАШЕНИЕ — ВРАГ ИЛИ ПОМОЩНИК? Процессы высвобождения энергии, запасенной люминофором, протекающие без" излучения квантов видимого света, лежат в основе еще одного метода регистрации ИК-лучей: при превышении некоторой критической температуры яркость люминесценции начинает сильно уменьшаться. Но обычные люминофоры продолжают еще достаточно ярко светиться при температурах до 500—600° С н поэтому не могут быть использованы для регистрации ИК-излучения. Более того, обычно с явлением температурного гашения приходится бороться, поскольку оно ограничивает предельную яркость и. стабильность свечения различных люминесцентных приборов. Иное дело, если бы удалось создать люминофоры, яркость свечения которых уменьшалась уже при комнатной температуре — от нагрева на десятые доли градуса. Эта задача, поставленная по инициативе академика А. М. Прохорова, оказалась не столь простой. Ее удалось недавно решить благодаря творческому содружеству двух групп исследователей Физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР. Одной группе (в которую входят и авторы статьи) удалось найти люминофоры, позволяющие регистрировать И К- и СВЧ-нзлучения именно по их тепловому воздействию на люминесцентный экран; яркость СЕечения таких люминофоров вполне достаточна для того, чтобы получать фотографические изображения длинноволновых электромагнитных полей. Такие люминофоры состоят из смеси сульфидов цинка и кадмия высокой степени чистоты, в которую введено строго определенное количество серебра (примерно один ион на 10 тысяч ионов основы) и в 100 раз меньше никеля; немаловажную роль играют и условия, в которых люминофор синтезируется. Если состав и условия синтеза выбраны правильно, то такой люминофор при облучении ультрафиолетовым светом ярко светится; но равновесие между процессами, сопровождающимися излучением, и безызлуча- тельнымн процессами оказывается настолько неустойчивым (рис. 3), что достаточно чуть-чуть подогреть люминофор — например, просто подышать на него, — и на светящемся фойе возникает темное пятно, соответствующее распределению температуры. «РАДИОВИЗОР» ИК-излученпе становится видимым потому, что оно нагревает экран. А как же сделать видимым СВЧ-из- лучение, не поглощаемое люмино-
Преобразование волны 37 возбуждение УФ мзлучательная рекомбинация я. видимый свет безызлучате льная рекомбинация kg При облучении термочувствительного люминофора УФ-светом электроны концентрируются на ионах никеля, а дырки — на ионах серебра. Если температура люминофора ниже определенного предела, то некоторые электроны остаются свободными и рекомбинируют с дырками, излучая кванты видимого света. При повышении температуры все электроны оказываются захваченными ионами никеля, и в этом случае происходит безызлучательная рекомбинация фором и потому его не нагревающее? Мысль снабдить люминофор поглотителем электромагнитной энергии возникла в другой группе Физического института, руководимой кандидатом физико-математических паук Н. А. Ирисовой. С этой целью был разработан метод получения металлических слоев (например, слоев алюминия) толщиной всего 10—100 А, нанесенных на лавсановую пленку; такие слон обладают способностью одинаково эффектпв-
38 Проблемы и методы современной науки ¥Л ионы сенсиоилизатора _ 1 1 1 L 1 i / / f • \Д/\ актива 1 ч*,*,*% ш0т \ i гора ПК видимый свет ионы сенсибилизаторе 1 г ^ 1 ^- 1 1 1 11 г 11 /sN4^^ I 4 В внтистоксовых люмннофорвх энергия видимого кванта нвквпливается нв одном центре — ионе вктиввтора — в результате кооперирования энергии нескольких квантов ИК-излучекияг мигрирующих по криствллической решетке от одного иона сенсибилизатора к Другому но поглощать электромагнитное излучение в широчайшей области спектра. На эти слои осаждался теплочувствительный люминофор, а пленка натягивалась на подобие пялец— получался однородный экран достаточно больших размеров. (Следует отметить, что размеры экрана, особенно используемого для исследования в СВЧ-диапазоне, имеют принципиальное значение. Действительно, для регистрации волнового поля необходимо, чтобы диаметр экрана в несколько раз превышал длину волны. В частности, изготовленные у нас экраны позволяют изучать волны длиной до 3—4 см. Разумеется, соединив несколько таких экранов в один блок, можно продвинуться и дальше в длинноволновую область.) Лабораторные экраны с теплочув- ствительными люминофорами оказались очень удобными для наблюдения пространственного распределения излучения СОг-лазеров, исследования полей излучения СВЧ- генераторов, наглядной демонстрации дифракционных и интерференционных явлений в СВЧ-диапазоне. Сбылась мечта радиофизиков, долгие годы завидовавших оптикам,— они буквально увидели портрет радиоволны... Созданный на основе таких экранов новый прибор, получивший название «Радиовизор», компактно объединяет в единой конструкции приемный экран, источники его ультрафиолетового возбуждения и некоторые вспомогательные устройства (см. фото на стр. 32).
Преобразование волны 39 Недавно под руководством кандидата технических наук А. П. Сасо- рова освоено серийное производство нового прибора. Он может найти широкое применение при настройке аппаратуры и исследовании пространственных характеристик когерентных источников излучений всего инфракрасного и сверхвысокочастотного диапазонов. Л НЕЛЬЗЯ ЛИ БЕЗ УЛЬТРАФИОЛЕТА? шетке (рис. 4). В настоящее время антистоксовы люминофоры позволяют преобразовывать в видимый свет две инфракрасные полосы: в областях 0,9—1,1 и 1,4—1,6 микрона — и начинают применяться в различных областях науки и техники. Заменяют ли друг друга три описанных метода преобразования невидимого излучения в видимое? Ни в коем случае. Оптические люминофоры наиболее чувствительны и дают наилучшее по качеству изображение, но пригодны только в ближней ИК-области. Люминофоры, реагирующие на тепло, универсальны во всем диапазоне ИК- и СВЧ-излуче- ний, но уступают оптическим по чувствительности. Антистоксовы люминофоры наиболее удобны в обращении, так как не требуют возбуждающего излучения, но их ассортимент еще сравнительно мал, да и работают они в узком интервале длин волн. Можно надеяться, что люминофоры рассмотренных классов станут вскоре такими же привычными, как и обычные люминофоры. Кроме того, есть основания предполагать, что будут созданы и другие люминесцентные преобразователи ИК-из- лучения, работающие по другим — в том числе комбинированным — принципам. Как мы уже говорили, прямое преобразование длинноволнового излучения в видимый свет запрещено законом Стокса. Но, оказывается, в некоторых случаях в действие вступают особые эффекты. В 1966 году член-корреспондент АН СССР П. П. Феофилов и кандидат физико-математических наук В. В. Овсянкин открыли новое явление—кооперативную люминесценцию, возникающую в некоторых фто- ридных кристаллах, активированных парами трехвалентных редкоземельных ионов. В люминофорах этого класса, тоже созданных в Физическом институте, инфракрасное излучение непосредственно преобразуется в видимый свет разного цвета— красного, зеленого и даже синего. При этом аккумуляция энергии, необходимая для получения квантов видимого света, возникает в самом люминофоре в результате сложения энергии нескольких редкоземельных ионов, возбужденных при поглощении ИК-квантов. Такие люминофоры получили название антистоксовых. Процессы суммирования энергии в антистоксовых люминофорах могут иметь различные механизмы. Это может быть одновременное кооперирование энергии нескольких возбужденных ионов на одном ионе или последовательное накопление энергии на ионе в результате многократного возбуждения при миграции энергии по кристаллической ре-
40 Фотоинформация Растровый электронный микроскоп «Стереоскан» открывает ранее неизвестные подробности строения самых различных организмов. Нв этих микрофотографиях — кремнеземные скелеты глубоководных радиолярий, добытых в Тихом океане во время одного из рейсов «Витязя». 1 — общий вид раковинки радиолярии при небольшом увеличении; 2, 3 — ячеистое внутреннее строение стенок рвковин разных видов (раньше считалось, что эти стенки не вчеистые, в мелкопористые); 4 — единична в крупная пора в раковинке. Фото из «Зоологического журнала» A974, т. LIII, вып. 5)
Фотоинформация 41 Лунные кратеры первым разглядел еще Гапипей. И вот уже три с половиной столетия продолжается спор об их происхождении. Согласно одной теории, кратеры на Луне — это остатки древних вулканов, согласно другой — следы падения метеоритов. Но недавно на Луне удапось найти кратеры, метеоритное происхождение которых не вызывает сомнений. Правде, кратерами их можно назвать лишь с большой натяжкой — они видны только под микроскопом. Это микрократеры, которые обнаружили советскке ученые на поверхности стеклянных частиц из образцов лунного вещества, доставленных автоматическими станциями «Луна-16» и «Луна-20». Стекленные частицы, найденные во всех исследованных районах лунной поверхности, очень малы — не больше нескольких миллиметров. Еще меньше микрократеры на них — их диаметр не превышает 0,2 мм. Но у них, как и у «больших», многокилометровых, четко выраженный репьеф: центральная выбоина [по-видимому, спед прямого попадания микрометеорита), зона раковистого скола на периферии и разделяющий их вап. Некоторые микрократеры — результат только удара A), другие |2, 3) сохранвют еще и следы оплавления: образовавшие их частицы обладали особенно высокой скоростью. Фото из журнала «Геохимия» A974, № 5)
42 Болезни и лекарства R-факторы и лекарственная устойчивость микробов Профессор Р. КЛАУС (США) В 1971 году, спустя всего несколько месяцев после того, как был впервые применен в клинике новый антибиотик гентамнцнн, появились устойчивые к нему штаммы бактерий. Само пб себе это никого не удивило. Еще с тех пор, как бактериальные инфекции начали лечить сульфаниламидными препаратами, было известно, что у бактерий, многократно подвергавшихся действию одного и того же лекарства, развивается устойчивость к нему. Рано или поздно происходит самопроизвольная мутация, которая делает одну из бактерий неуязвимой для лекарства; эта бактерия выживает и размножается в его присутствии, а ее столь же неуязвимые потомки образуют устойчивый штамм. Но мутации случаются не так уж часто; обычно одна бактериальная клетка-мутант приходится на популяцию в несколько сотен миллионов — поэтому врач успевает вылечить больного, введя лекарство раньше, чем в организме появится большое число устойчивых бактерий. С гентамицином дело обстояло иначе. Оказалось, что устойчивые к нему бактерии неуязвимы и для других широко распространенных препаратов: хлорамфеникола, ампициллина н сульфаниламидов. Больше того, когда любую из таких устойчивых бактерий выращивали в пробирке вместе с обычными, чувствительными к лекарствам, не проходило и нескольких часов, как устойчивость передавалась и этим штаммам. Исследователи поняли, что они имеют дело с особой лекарственной устойчивостью — инфекционной, способной передаваться от одной бактерии к другой. Каждая такая бактерия несет в себе «фактор инфекционной лекарственной устойчивости», или R-фактор (от слова resistance — устойчивость). Это комплекс генов, одни из которых ответственны за устойчивость к гента- мнцину, другие определяют устойчивость к остальным препаратам, а третьи — облегчают "«заражение» R-фактором одной клетки от другой. Сейчас среди кишечных бактерий, способных вызывать острые инфекционные заболевания (например, энтерит или тиф), почти во всех странах мира обнаружены штаммы, устойчивые ко всем известным антибиотикам. Гены, входящие в состав R-фактора, передаются независимо от хромосомы. Они содержатся во внехромо- сомных наследственных структурах — эиисомах. Клетки, несущие R-фактор, способны конъюгировать (спариваться) с другими бактериальными клетками; когда это происходит, копия содержащей R-фактор эписомы переходит в другую клетку и та тоже приобретает все
R-факторы и лекарственная устойчивость микробов 43 ■?••_«г- ■ v>v^v ■ ;^л« И v V */;/» f • :- 1*" -'-' "" 1 #* Эписомы — носители R-фактора при увеличении в 62 000 раз. Молекула ДНК, из которой они состоят, имеет форму кольца (внизу), которое также может быть скручено в жгут (вверху)
44 Болезни и лекарства Инфекционная передача бактериальной эписомы — F-фактора ипи одного нз R-факторов: 1 — две бактерии перед конъюгацией; в каждой из них имеется по кольцевой хромосоме, а в бактерии-доноре, кроме того, еще и эписома в виде кольцевидной молекулы ДНК; 2 — конъюгация; одна из цепочек ДНК эпнсомы разрывается; 3, 4 — цепочка ДНК эписомы переходит в кпетку-реципиент; 5 — на каждой из цепочек ДНК эписомы синтезируется Вторая, комплементарная ей; теперь в каждой клетке есть по копии первоначальной эписомы, и каждая является лотенциапьным донором Возможные пути передачи F-фактора. Обычно F-фактор передается от клетки-донора A) так, как показано на предыдущей схеме. Но иногда обе цепочки F-эписомы и хромосомы разрываются в таком месте, где нуклеотидные последовательности в обеих молекулах примерно одинаковы B). Тогда концы разорванных молекул соединяются, и эписома включается в хромосому C) — в данном случае между генами х, у, z и а, Ь, с. Когда такая клетка D) принимает участие в конъюгации, одна из цепочек ДНК F-эписомы разрывается, и часть ее переходит в кпетку-реципиент вместе с хромосомой Dа). Но иногда F-эписома высвобождается из хромосомы; если при этом разрыв происходит не по тому месту, где включилась эпнсома, то эписома обменивается с хромосомой отрезком своей ДНК E, 6) виды лекарственной устойчивости, которые несла эпнсома, и к тому же еще способность «заражать» ими новые клетки. С другой стороны, клетки можно «излечить» от лекарственной устойчивости, если выращивать их в присутствии определенных веществ, в частности некоторых красителей. Молекула дезоксирибонуклеино- вой кислоты R-фактора, как и ДНК бактериальной хромосомы, — это кольцевидная молекула с молекулярным весом от 106 до 108 и более. Это примерно соответствует размерам ДНК бактериальных вирусов и во много раз меньше размеров хромосомы бактерии. Обычно на каждую хромосому клетки приходится по одной эписоме, несущей R-фак- тор. Это значит, что, хотя ДНК R-эпнсомы и существует отдельно от ДНК хромосомы, бактерия должна иметь какой-то регуляторный механизм, благодаря которому R-эпп- сома удваивается строго «в такт» с удвоением хромосомы. Как может работать такой механизм, пока неизвестно. Еще двадцать лет назад инфекционная устойчивость к антибиотикам •*=-* v j
R-факторы и лекарственная устойчивость микробов 45 встречалась редко. Но уже в 1965 г. до 60—70% всех широко распространенных кишечных бактерий, выделенных как у больных, так у здоровых людей, являлись носителями R-факторов и были устойчивы к трем пли более антибиотикам, R-факторы были обнаружены и у бактерий, вызывающих холеру и чуму; внехромосомные элементы наследственности — плазмпды контролируют лекарственную устойчивость и у многих стафилококков. Отличие этих плазмид от R-факторов состоит лишь в том, что они не могут передаваться путем конъюгации, а переносятся при помощи фагов (транс- дукцня). Эпидемическое распространение R-факторов среди патогенных бактерий сделало их изучение неотложной проблемой клинической бактериологии. Одна из самых первых гипотез связывала происхождение п механизм передачи R-факторов с так называемым захватом гена. Чтобы пояснить, что это такое, нам придется рассказать о другом виде бактериальных эпнсом— об F-факто- ре, определяющем пол кишечной палочки и ее способность к конъю- ^^7 гацпп. Как н R-фактор, F-фактор обладает инфекционными свойствами, то есть может передаваться при конъюгации от одной бактерии к другой, и представляет собой кольцо из двойной спирали ДНК. На каждую хромосому приходится в среднем также по одному F-факто- ру. Во время конъюгации одна из двух цепочек F-фактора разрывается, отделяется от другой цепочки и переходит в клетку-реципиент. Там синтезируется комплементарная к ней вторая цепочка, и снова образуется двойное замкнутое кольцо; тоже самое происходит и с цепочкой, оставшейся в клетке-доноре. Но среди клеток-доноров, несущих F-фактор, есть клетки-мутанты, в которых ДНК F-эписомы включена в состав хромосомы. При конъюгации с участием такой мутантной бактерии цепочка ДНК F-фактора -> <- ^
46 Болезни и лекарства тоже разрывается, но, переходя в клетку-рецнпнент, захватывает с собой часть ДНК хромосомы. F-фак- тор может выделяться из хромосомы бактерии и без конъюгации — при этом тоже возможен захват кусочка хромосомы. Авторы гипотезы предположили, что в результате такого процесса и появляются R-эппсомы: сначала в хромосому включается «фактор передачи», аналогичный F-фактору, а потом ои высвобождается, захватив с собой соседний участок хромосомной ДНК, в котором и оказывается ген, придающий клетке устйчпвость к лекарствам. Однако недавно получены данные, в свете которых гипотеза об образовании R-эппсомы в результате захвата гена выглядит менее вероятной. Самым красноречивым доводом против нее стало раскрытие механизма лекарственной устойчивости, вызываемой некоторыми R-факторами. Многие антибиотики оказывают свое губительное действие на микробную клетку, присоединяясь к ее рибосомам — структурам, где синтезируются белки, и препятствуя таким путем белковому синтезу. Вызванная мутациями в хромосомах устойчивость к многим антибиотикам (например, стрептомицину и эритромицину) объясняется тем, что изменяется строение рибосом и антибиотик уже не может помешать им синтезировать белок. А устойчивость к тому же стрептомицину, вызываемая R-факторамн, связана с воздействием (через посредство специального фермента) па молекулу самого антибиотика, которая в результате теряет способность влиять на синтез белка; рибосомы же остаются неизменными. Такое различие в механизме устойчивости заставляет сделать вывод, что гены R-факто- ров (если, конечно, они не происходят от каких-то еще неизвестных нам хромосомных генов) должны иметь внехромосомное происхождение. Об этом же свидетельствуют и некоторые другие исследования. Кишечная палочка — обычный обитатель пищеварительного тракта человека. За все время ее эволюции до начала эры антибиотиков эта бактерия вряд ли могла когда-либо столкнуться, например, со стрептомицином, который вырабатывает почвенные микроорганизмы. Но тогда откуда же берется у бактерии, несущей R-фактор, способность вырабатывать фермент, который узнает стрептомицин и инактнвирует его? (Появление хромосомной устойчивости объяснить легче, поскольку она не связана с появлением нового фермента, а возникает в результате изменения обычной составной части бактерии — рибосомы.) Устойчивость, вызванная многими R-факторамп, достигается благодаря тем же ферментативным процессам, которым подвергаются в нормальной бактериальной клетке и обычные метаболиты. На этом основании было высказано предположение, что предками ферментов, кодируемых генами R-фактора и инактн- впрующих антибиотики, могли быть обычные ферменты, которые бактериальная клетка синтезировала для переработки веществ, входящих в ее нормальный состав. Например, устойчивость бактерий к антибиотику хлорамфенпколу, вызываемая многими R-факторамн разного происхождения, во всех случаях объясняется наличием близких по размеру и строению ферментов, которые ацетплпруют молекулу антибиотика. Возможно, эти ферменты возникли из какого-то одного фермента, который когда-то ацетилировал какой-нибудь обычный клеточный компонент. Мутации гена, кодирующего этот фермент, могли так его изменять, что он все лучше и лучше
R-факторы и лекарственная устойчивость микробов 47 каждый данный момент большая часть этих генов неактивна — они отключены и включаются только тогда, когда понадобятся. Если какая- то функция, выполняемая ферментами, бывает нужна клетке крайне редко, то постоянная репликация «па всякий случай» кодирующих эту функцию генов становится лишней эволюционной нагрузкой. Носителем именно таких генов и могут быть эппсомы, присутствующие лишь в немногих клетках популяции. Реплицировать пх приходится только этим немногим клеткам, а всякий раз, когда появится необходимость, нужные гены быстро распространятся по всей популяции благодаря имеющимся в эписомах факторам передачи. Такое распределение функций среди большого числа эписом в разных клетках популяции в огромной степени увеличило бы общий резервуар генов и расширило бы метаболические возможности вида. Можно сказать, что это было бы дальнейшим логическим развитием принципа генетической регуляции, происходящей в масштабах одной клетки благодаря включению пли Механизмы устойчивости к антибиотикам хромосомного и эписомного происхождения различны. Стрептомицин ингибирует синтез белка в бактерии. Обычно транспортные РНК (тРНК) собирают аминокислоты на рибосомах в соответствии с инструкциями, закодированными в матричной РНК— мРНК (а). Стрептомицин присоединяется к рибосоме и препятствует синтезу белка — возможно, не давая тРНК присоединиться к рибосоме (б). Мутация хромосомного гена изменяет структуру рибосомы, так что стрептомицин не может к ней присоединиться (в). Гены же R-фактора вызывают синтез фермента, который присоединяет к стрептомицину молекулу аденина, так что стрептомицин уже «по своей вине» не может присоединиться к рибосоме, которая осталась неизменной (г) связывал хлорамфеиикол и теперь уже предпочитает его первоначальному субстрату. Структуры, подобные R-факторам, могут играть какую-то роль п в нормальной регуляции обмена веществ у бактерий. В генах бактериальной хромосомы закодировано множество различных функций — это и позволяет бактериальным клеткам расти и размножаться в самых разнообразных внешних условиях. Но в
48 Болезни и лекарства выключению тех или иных хромосомных генов. Структуры, аналогичные R-факто- рам, по контролирующие ферменты обмена веществ, уже обнаружены. Например, в эппсомах бактерий рода Pseudomonas (псевдомоиас), известных своей способностью расти чуть ли не на любых органических веществах, недавно были найдены гены ферментов, катализирующих разложение сложных органических молекул, что позволяет использовать эти молекулы как источник углерода. Именно благодаря эпп- сомным генам некоторые штаммы псевдомоиас способны питаться такими веществами, как камфора или салициловая кислота. Эппсомы, обнаруживаемые у новых и новых видов бактерий, имеют многие общие свойства с бактериальными вирусами — фагами, особенно так называемыми умеренными, которые в латентной стадии находятся в спмбпотическпх отношениях с бактерией-хозяином. Правда, распространение таких фагов все- таки требует гибели клетки-хозяина, которая рано или поздно и происходит. Бактериальные же эппсомы можно считать симбионтами, не оказывающими даже такого ограниченного вредного действия. А поскольку внехромосомпая ДНК, как известно, определяет синтез некоторых составных частей растительных и животных клеток — например, хлоропластов и митохондрий, — то не исключено, что эппсомы не только представляют собой обычное явление в мире бактерий, не только выполняют, кроме защиты от антибиотиков, многие другие функции, но и, возможно, являются близкими родственниками других внехромо- сомных наследственных структур живой клетки. Сокращенный перевод из журнала «Scientific American», 1973, № 4 Проблема не только медицинская Статью Р. Клауса комментирует сотрудник Института эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамапеи, кандидат медицинских наук М. Ф. ХАНИНА. Прошло почти 15 лет с тех пор, как японские исследователи впервые столкнулись с фактом передачи устойчивости ко многим антибиотикам от одних штаммов клеток к другим при их совместном культивировании. Сейчас это свойство болезнетворных микроорганизмов превратилось в серьезнейшую медицинскую проблему: например, около 80% всех штаммов энтеро- бантерий, выделяемых из организма больных, неуязвимы для лекарств. Одна из причин такого распространения лекарственной устойчивости — широкое применение антибиотиков в медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности. Но дело не только в этом. По-видимому, R-факторы существовали и до начала эры антибиотиков. Например, они были обнаружены у бактерий, выделенных у людей и из почвы в таких местах, где антибиотики никогда не применялись: на Соломоновых островах или в некоторых районах Африки. R-факто- ры были найдены и в музейных культурах бактерий, хранившихся в высушенном виде с 1946 г., когда антибиотики имели еще очень ограниченное распространение. Проблема лекарственной устойчивости микроорганизмов интересует сейчас не только эпидемиологов. Она неотделима от общебиологической проблемы внехро- мосомной наследственности. Возьмем, например, вопрос о происхождении R- факторов — этих внехромо- сомных генов устойчивости к антибиотикам. Откуда они взялись? Представляют ли они собой бывшие хромосомные гены, каким-то способом получившие самостоятельность? Или они возникли независимо от хромосом? В статье Р. Клауса говорится о том, что хотя устойчивость к стрептомицину могут придавать бакте-
R-факторы и лекарственная устойчивость микробов 49 риям и хромосомные, и эписомные гены, но механизм устойчивости в том и другом случае неодинаков. При хромосомной устойчивости изменяются рибосомы клеток, а при эписом- ной бактерия приобретает способность вырабатывать ферменты, инактивирующие антибиотик. Казалось бы, различие механизмов свидетельствует о разном происхождении этих генов? Но оказывается, некоторые бактерии, заведомо не содержащие R-эписом, тоже могут вырабатывать инактивирующие ферменты (например, пенициллиназу или хлорамфеникол-ацетилтранс- феразу), а значит, и имеют в составе своих хромосом нужные гены. Может быть, такие гены каким-то способом были переданы другим видам бактерий — тем, у которых мы сейчас их обнаруживаем в виде генов R-эписом? Новости отовсюду АСПИРИН НАРУШАЕТ РАЗВИТИЕ ЗАРОДЫША Салициловая кислота, образующаяся в организме при . распаде аспирина, оказывает отрицательное влияние на развитие плода. К такому заключению пришли английские ученые. В большой концентрации салициловая кислота может полностью прекратить развитие почечной ткани у две- надцатинедельного зародыша. На сердце и кожу аспирин не действует, а вот легочная ткань тоже очень чувствительна к салициловой кислоте. Совершенно очевидно, что аспирин противопоказан женщинам в течение первых месяцев беременности. Возможен и другой путь происхождения эписомных генов от хромосомных. В статье Р. Клауса упоминается интересная гипотеза о появлении тех же инакти- вирующих ферментов в результате мутаций. Но если так, то предками этих ферментов были ферменты нормального обмена веществ, необходимые для жизни клетки, а значит, кодирующие их гены должны были хотя бы первоначально, у какого-то первичного хозяина, находиться в обычном наследственном аппарате, то есть в хромосомах. Таким образом, пока еще нет достаточных оснований резко противопоставлять хромосомную и эписомную устойчивость, и вопрос о происхождении R-факторов нужно считать открытым. Далеки от решения и многие другие вопросы, возникающие в ходе изучения лекарственной устойчивости ГДЕ СИЛЬНЕЕ РАДИАЦИЯ! Сотрудники Института прикладной геофизики АН СССР составили карту распределения доз космического излучения, попадающих на земную поверхность в разных районах мира. Как сообщает журнал «Физика Земли» A974, микробов. В статье говорится о двух механизмах устойчивости — о выработке инактивирующих ферментов и об изменении самих клеточных структур, на которые действует антибиотик. Но этим не исчерпываются возможные средства защиты бактерий от лекарственных препаратов: существуют и другие механизмы. Иногда, например, клеткам придают устойчивость изменения в структуре клеточной стенки, из-за которых антибиотик просто не может попасть внутрь бактерии. А это связывает проблему лекарственной устойчивости еще с одной областью биологии — с изучением свойств мембран... Все эти исследования начались сравнительно недавно. И нужно будет еще многое узнать, чтобы разработать рациональные пути борьбы с лекарственной устойчивостью микробов. № 4), 60% Европейской части СССР и вся Западно- Сибирская низменность получают сравнительно небольшую дозу — 28—30 миллирад в год. Самые большие ежегодные дозы отмечены у нас на Памире, Тяньшане и Кавказе — более 100 миллирад. А мировой абсолютный рекорд принадлежит, конечно, Джомолунгме — здесь ежегодная доза примерно 1000 рад. По сравнению с гамма-излучением, источником которого является почва, вклад космоса в общий радиационный фон на равнинах в несколько раз меньше, а в горах, выше 3—4 тыс. м, намного больше. На высотах более 4,5 тыс. м облучение из космических источников превышает генетически значимую дозу для человека.
V -V. -'V v C* '\?*r- m> ^r ?* •t'l'C::..*. —'*№**•• .»->--• -*- •~лЯ-&Л
Болезни и лекарства 51 «Земля, исцеляющая раны» 1. КОЛЫБЕЛЬ ГРЯЗЕЛЕЧЕНИЯ Все началось с верблюда, — гласит легенда. Со старого, облезлого, еле живого верблюда, которого прогнал со двора хозяин, потому что толку от него совсем уже никакого не было. Огорченный верблюд забрел на самую середину пересыхающего озера и целый день стоял там по брюхо в черной маслянистой грязи. А к вечеру он снова явился к хозяину — бодрый и полный сил. Увидев, что верблюд чудесным образом исцелился, полез в грязь и сам хозяин, и у него тоже как рукой сняло все болезни. Так впервые открыли люди целебную силу озера Тузлы, что по-татарски значит «соленое», — того озера, которое мы теперь называем Сакским... Впрочем, легенда не совсем справедлива к Сакскому озеру. Уже две тысячи лет назад, когда еще не было в Крыму ни татар, ии верблюдов, античные географы знали, что где-то в западной Таврии есть «земля, исцеляющая всякие раны». Но уж слишком далек'о это было от населенных центров тогдашнего греко-римского мира. И до конца XVIII столетия почти никто, кроме местных жителей, не использовал лечебные свойства здешней грязи. Только в 1807 г. был сделан первый ее анализ, и только двадцать лет спустя здесь появился-первый настоящий медик — евпаторийский уездный врач П. Оже. С этого времени и начинается подлинная история первого в России грязевого курорта, который через три года будет отмечать свое 150-летие. Много разного повидал на своем веку курорт. Прошли здесь три большие войны (в первую из них — крымскую — именно здесь осенью 1854 г. высадился англофранцузский десант, который потом двинулся на Севастополь). Каждая война оставляла здесь одни развалины, и каждый раз курорт снова возрождался. Долгое время страдал он от невнимания властей и от безденежья губернского земства, которому принадлежал. А проявленная однажды царская забота обернулась невеселым административным анекдотом и принесла курорту, пожалуй, больше бед, чем любая война. Таврический губернатор, ходатайствуя об оказании помощи земству, написал во всеподданнейшем докладе, что без такой помощи грязелечебницу придется закрыть. И император Александр III глубокомысленно начертал на полях против этого места свое августейшее мнение: «Действительно!». А что «действительно»? Закрыть? Или помочь? Спросить самодержца, что он, собственно, имел в виду, никто не решился. И поступили нижестоящие власти по своему разумению: закрыть не закрыли, но помощь оказали в долг — на жесточайших, кабальных условиях. Земство оказалось на грани банкротства, и кто знает, кв- кова была бы судьба курорта, если бы в 1917 году Российская империя не превратилась из юридического лица в историческое понятие. Но все-таки курорт существовал. Здесь лечились участники первой обороны Севастополя и мирные жители Крыма; среди приезжавших за исцелением издалека мы встречаем имена Н. В. Гоголя, Леси Украинки, адмирала С. О. Макарова. Сакские грязи изучали Н. С. Курнаков, А. Е. Ферсман, Н. Н. Бурденко — это он вместе с профессором С. С. Налбандовым еще в 1910 г. основал здесь первую «народную лечебницу» с бесплатным лечением. Первую и долгое время единственную.
52 Болезни и лекарства А в 1921 г. курорт, как и все другие лечебные местности России, был открыт для трудящихся. Сакская грязелечебница стала вскоре учебным бальнеологическим центром страны, где виднейшие медики изучали действие лечебных грязей и способы лечения ими. Из года в год росло число больных, получивших здесь исцеление. Около 2000 в 1921 году, больше 8000 — в 1940-м, 12 000 — в 1956-м, 15 000 — в 1960-м, 27 000 — в прошлом, 1973-м. И это еще далеко не все, кому были бы полезны сакские грязи: мест не хватает, путевок сюда ждут подолгу. (Но об этом разговор особый.) Что же привлекает сюда больных со всех концов страны? Чем славятся грязи Сак- ского озера? И что это воо*бще такое? 2. ЖИВАЯ ГРЯЗЬ УМИРАЮЩЕГО ОЗЕРА Сакское озеро немолодо — ему уже 7000 лет. Оно родилось в конце VI тысячелетия до н. э., когда море, отступая от берега, оставило позади отделенный песчаной пересыпью лиман. С этого времени началась самостоятельная жизнь озера — и это был его первый шаг к гибели. Геологическая судьба таких озер предопределена: не имея связи с морской стихией, они рано или поздно заполняются осадками и пересыхают. Не лишенная иногда образности научная терминология гласит в таких случаях, что озеро вступает в «стадию дряхлости». На этой стадии находится и Сакское озеро: А. Е. Ферсман назвал его «геологическим явлением реликтового характера, в своей геологической истории обреченным на умирание». Но как в лесу прогнивший мертвый пень дает пристанище множеству живых существ — опятам и муравьям, жукам-короедам и даже медведю, который устраивает под ним берлогу, — так и дряхлое, умирающее озеро на долгое время становится средоточием бурной органической жизни. Правда, вода его, которая за тысячелетия усыхания превращается в крепчайший рассол — рапу, категорически противопоказана жителям пресных вод, попадающим сюда с суши. Но тем лучше: массовая гибель непросоленных пришельцев обогащает дно озера органическими остатками — великолепной питательной средой, на которой развивается совсем другое, специфическое население, заполняющее толщу озерного ила. Благодаря жизнедеятельности гнилостных, сульфатредуцирующих, тионовых и многих других бактерий и простейших в иле происходят разнообразные химические процессы; они в конце концов и превращают просто грязь в грязь целебную, а просто озеро — в грязеём (это не выдумка автора, а принятый в бальнеологии термин). Разлагаются сложные органические вещества; восстанавливаются изобилующие в рапе сульфаты; образуется сероводород, который вступает в дальнейшие реакции (продукт одной из них — сульфиды железа — и придает озерному илу характерный грифельно-черный цвет). В результате получается сложная физико-химическая система. Сравнительно крупные частицы — кристаллики гипса, известняка и других солей — образуют кристаллический скелет грязи. Эту твердую фазу окружает коллоидная фракция — глина, адсорбированные ею разнообразные вещества, в том числе органика. Все это пропитано грязевым раствором — рапой с высоким содержанием йода, брома, магния — концентрированного букета микроэлементов морской воды. И еще сероводород — почти 0,2 грамма на 100 г сырой грязи. Все это вместе и есть сакская лечебная грязь. Эта сложная система живет своей жизнью, которая требует определенного, прочно установившегося гидрохимического и гидрологического режима. Такой режим создается далеко не во всяком озере. Например, пока еще не стало настоящим гря- зеёмом соседнее с Саками Сасык-Сиваш- ское озеро: в нем вполне достаточно черного ила, но он еще молодой, в нем не закончились процессы грязеобразования. А всякое нарушение режима грозит ухудшенном лечебных свойств грязи. Именно поэтому нынешнее состояние Сакского озера немало беспокоит работников -курорта. В последние годы в озеро поступает все больше пресных стоков с окрестных орошаемых полей; озеро заметно опресняется,
«Земля, исцеляющая раны» 53 в нем развиваются ненужные бактерии, усиливаются вредные окислительные процессы, которые ведут к порче грязи. Видимо, нужно срочно что-то делать: озеро должно оставаться таким, каким оно было последние несколько тысяч лет. 3. МОГИЛЫ, МЕДАЛЬОНЫ И ГАЛЬВАНОГРЯЗЬ Грязью люди лечились еще в глубокой древности. Первые грязевые процедуры изображены на древнеегипетских барельефах и описаны на папирусе тростниковыми перьями писцов. И каких только способов грязелечения с тех пор не придумали! Египетский способ — тот самый, что запечатлен на барельефах. Больной обмазывался грязью с ног до головы и сидел на солнцепеке, сколько мог, а потом купался в соленой воде (этот способ, между прочим, и сейчас применяется на одесских лиманах). Крымский, он же татарский способ — собственное изобретение сакских лекарей XVIII века. В подсыхающей грязи у берега озера выкапывали яму наподобие могилы и закапывали в нее больного, так что снаружи оставалась только голова. Под жарким крымским солнцем грязь неимоверно раскалялась — на дне ямы, из которой после процедуры вылезал больной, оставалось «до трех фунтов пота»... Грязевые медальоны — одноместные кучи той же озерной грязи, разложенные на берегу, на специальных открытых площадках. То же солнце, та же разогретая до 50° С грязь, которой обкладывают больного, но немножко больше комфорта. А после процедуры — 2—3 часа пртения в специальных жарких потельнях... Разводные ванны из грязи, смешанной с теплой рапой... «Одесские ванны» — те же разводные, но еще дополнительно прогретые до 45— 50° С пропущенным через воду острым паром... Нетрудно заметить, что все эти способы основывались на одном принципе — на непоколебимой вере в целебные свойства тепла. И действительно, с этой точки зрения сакская грязь очень удобна. Она отличается большой вязкостью и липкостью (коллоидная глина!), хорошо мажется и прочно держится на теле. Она долго сохраняет тепло и при этом не обжигает даже при очень высокой температуре: 50-градусная грязь переносится легче, чем вода при 40°. Дело в том, что большая часть жидкости в грязи — это пленочная вода, которая прочно удерживается на поверхности твердой фазы. Поэтому в грязи нет конвекции: слой, прилегающий к телу, отдав свое тепло, не сменяется свежей горячей порцией. Все это, конечно, верно. Тепло полезно при многих заболеваниях, и разнообразными способами прогрева широко пользуется современная физиотерапия. Но зачем тогда специальная лечебная грязь? Нельзя ли обойтись обыкновенной? Такой вопрос впервые пришел в голову врачам, по-видимому, только в конце прошлого века. А ответ на него был получен лишь в 20-е годы нынешнего. Оказалось, что простая глина, даже горячая, при многих болезнях не может заменить грязь. А слабо нагретая или вообще не нагретая грязь действует не хуже, а гораздо лучше горячей! Так родилась химическая теория действия грязи — ее разработали русские медики А. А. Вериго, Н. А. Орлов, С. С. Нал- бандов, Н. Н. Бурденко. Сначала она была подтверждена практикой — отмена чересчур горячих процедур явно шла на пользу больным. А потом появилось и теоретическое обоснование: точный химический анализ показал, что грязь насыщена биологически активными веществами. Это разнообразные амины, сероводород, органические кислоты (между прочим, именно к ним относятся знаменитые филатовские биостимуляторы). Это пигменты, витамины, антибиотики, ферменты и даже вещества, близкие к гормону фолликулину. Ассортимент биологически активных веществ лечебных грязей так богат, что трудно выделить главное направление их действия на организм. Это и улучшение питания пораженных болезнью тканей, и слож-
54 Болезни и лекарства I г* Рядом со старым зданием грязелечебницы вырос на берегу Сакс кого озера новый корпус санатория «Саки» — единственного в Европе санатория для больных с повреждениями спинного мозга ные рефлекторные процессы, в которых участвуют железы внутренней секреции. Это болеутоляющее и даже бактерицидное действие (в лечебной грязи скоро гибнут даже такие живучие микробы, как золотистый стафилококк, брюшнотифозная и синегнойная палочки). Поэтому столь же обширен и перечень болезней, при которых помогают грязи. Незаживающие раны и воспаления суставов; осложнения после переломов (в том числе переломов позвоночника) и болезни опорно-двигательной системы; нервные и гинекологические заболевания, бесплодие и импотенция. И так далее... А методы лечения — и те же, и новые. Те же — ванны и обмазывания (аппликации), только без прежних крайностей, без раскаленных медальонов и многочасового изнурительного потения, которые часто приносили больше вреда, чем пользы («грязевым сердцем» называли в прошлом веке осложнения после таких жестоких процедур). «Наша грязь коварна, с ней нужно обращаться на вы», — говорят теперь врачи Сакского курорта. Если ванна — то не выше 38—40°; если аппликация — то местная, ограниченной площади: или «чулки», или «трусы», или «воротник», смотря где болит (хотя и такая местная аппликация оказывает общее действие). И строгая дозировка процедур с учетом состояния больного. «А то ведь у нас как: делаем женщине «трусы», а она вспомнила, что у нее палец к погоде ломит, и сунула в грязь еще и руку — подлечить заодно. Тут же хлоп — ив обморок». Остается только удивляться, как же выдерживали наши предки многочасовое потение в татарских «могилах», как вообще оставались живы и даже как будто излечивались. Здоровее нас они были, что ли... А для тех больных, которые плохо переносят даже ограниченные аппликации, придуман самый новый способ — гальваногрязь: поверх грязевой лепешки накладывают один электрод, другой — на тело и электрофорезом, слабым током гонят активные вещества в организм, не дожидаясь, пока они сами всосутся через кожу. 487 тысяч процедур было отпущено на Сакском курорте за прошлый год. Почти три четверти — это общие аппликации. Одна пятая — тампоны (тоже сравнительно новый способ — нагретая грязь вводится прямо в некоторые полости тела). Остальные — гальваногрязь, грязевые ванны и местные аппликации на десны при заболеваниях полости рта: говорят, помогает хорошо, только очень невкусно. 4. НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ КУРОРТА 10 тысяч санаторных больных принял в прошлом году Сакский курорт. Еще ^тысяч приезжало сюда лечиться по курсовкам. Немало, конечно. Но лечебная грязь
«Земля, исцеляющая раны» 55 Сакского озера могла бы исцелить еще многие тысячи людей. И в то же время многие из тех, кому надо было бы полечиться в Саках, попасть сюда не смогли. Что мешает курорту принять всех желающих? Да просто возможности нет. Тесно стало в Саках. 800 коек санатория имени Ленина — слишком мало для уникального курорта всесоюзного значения. Да и эти 800 — куда больше, чем может вместить санаторий: вместо положенных 7 квадратных метров на человека здесь приходится всего 4. Большая часть сооружений санатория — довоенной, а то еще и земской постройки; сам корпус грязелечебницы, например, наподобие мосинской трехлинейки образца 1891/1930 года, построен в 1914 году, восстановлен в 1945-м и реконструирован в 1963-м. Но хоть он и реконструирован, а стены-то остались те же, и держатся они уже очень плохо... Всем ясно, что нужна полная, комплексная реконструкция курорта. Есть и планы такой реконструкции: в них и новые спальные корпуса, и клуб, и грязелечебница, и курортная поликлиника. Пока что все это — только планы: нужны деньги, много денег — миллионы, а не те немногие тысячи, которыми располагает курорт и которых хватает только на то, чтобы латать самые явные прорехи. Прообраз будущего Сакского курорта существует уже сейчас. На самом берегу озера, рядом с ветхой грязелечебницей, вырос огромный белый корпус нового санатория «Саки» — единственного в Европе специализированного санатория для лечения больных с поражениями спинного мозга. 367 коек в просторных, светлых палатах, современное оборудование, все возможности для лечения и для возвращения больных к трудовой деятельности — все это уже есть, уже работает: в апреле сюда прибыли первые больные. Таким, наверное, должен стать и весь курорт Сакн. Специальный корреспондент «Химии и жизни» А. Д. ИОРДАНСКИЙ Фото Я. А. Троцеико Новости отовсюду ЛЕКАРСТВА — В ЦЕЛЬ Почти все известные способы введения лекарств страдают одним недостатком: препарат более или менее равномерно распределяется в организме больного, поэтому создать высокую концентрацию лекарства в пораженном органе удается редко. Как сообщает журнал «Наука и техника» A974, № 8), врачи из Латвийского научно - исследовательского института экспериментальной и клинической медицины и 2-й Рижской городской туберкулезной больницы разработали новый способ применения химиотерапев- тических средств — своего рода прицельное введение лекарства. Над пораженным участком легкого на кожу накладывают электроды, присоединенные к источнику постоянного тока. Лекарство в виде аэрозоля вводят в бронхи. Препарат диссоциирует на заряженные ионы, которые в электрическом поле устремляются к очагу болезни. ТРАВА ЗАЩИЩАЕТ ОТ РАДИАЦИИ Дикие грызуны — песчанки и суслики — в 2,5—5 раз устойчивее к радиации, чем лабораторные животные — морские свинки или крысы. Это свойство как-то связано с их питанием: если посадить их на обычную лабораторную диету, чувствительность к облучению увеличивается. Но она снова снижается, если добавлять в пищу грызунов сено из диких трав, которыми они питаются на воле. Как сообщил журнал «Радиобиология» A974, т. XIV, вып. 2), эксперименты с культурами клеток показали, что некоторые вещества, содержащиеся в степных травах, оказывают радиоэащнт- ное действие. Эти вещества менее токсичны, чем синтетические радиопротекторы.
56 Болезни и лекарства Инсулин Е. Д. ТЕРЛЕЦКИЙ Бывает, что жизнь — не сахар. Эту поговорку иногда приходится воспринимать в самом прямом смысле слова, когда речь заходит о диабете или, как его еще называют, сахарной болезни. Вот одно из свидетельств: «В Европе и Америке миллионы людей болеют диабетом и тысячи из них умирают. Дети, внезапно пораженные диабетом, превращаются в чахлых карликов и гибнут. Молодые мужчины и женщины гибнут во цвете лет, мучимые жаждой, которую они не могут утолить, и голодом, которого не могут насытить...». Эту мрачную картину «доинсулиновой эры» нарисовал автор широко известных книг по микробиологии и медицине Поль де Крайф. У него были свои счеты с диабетом: от диабета умер его отец. Не одно поколение медиков пыталось решить поистине дьявольскую загадку: почему сахар — важнейший источник жизненной энергии организма — при диабете превращается в яд? На Земле сейчас страдают диабетом многие миллионы людей. К сожалению, ему по-прежнему «все возрасты покорны», и число диабетиков, согласно статистике, каждое десятилетие удваивается. Однако с открытием инсулина — вещества, о котором нам предстоит рассказать, — с сахарным диабетом можно бороться. INSULA - ЗНАЧИТ ОСТРОВОК Врачи в общем-то давно догадывались, что диабет как-то связан с поджелудочной железой — главной фабрикой пищеварительных соков. Первое экспериментальное подтверждение было получено в 1889 году, когда немецкие физиологи И. Меринг и О. Минковский искусственно воспроизвели эту болезнь у собак, удалив у них поджелудочную железу. Опыты эти были настолько убедительны, что, казалось, средство от диабета будет вскоре найдено. Оно заключено здесь — в поджелудочной железе. И нужно только чуть-чуть терпения и настойчивости.,. Медики с энтузиазмом принялись готовить различные вытяжки и экстракты поджелудочной железы. Они пытались применять в лечебных целях саму железу в сухом, сыром и вареном виде, но безуспешно. Поиски недостающего звена в цепи поджелудочная железа—диабет могли зайти в
Инсулин 57 тупик, если бы не одно обстоятельство, на которое во-время обратили внимание исследователи. Дело в том, что помимо основной ткани в поджелудочной железе имеются особые клеточные образования, названные островками Лангерганса по имени ученого, описавшего их впервые. Как раз в это время было установлено, что некоторые железы (щитовидная, гипофиз) выполняют в организме особую функцию: выделяют в кровь химические агенты (гормоны), регулирующие течение физиологических процессов. Это железы внутренней секреции. Вот тогда физиологи заинтересовались этими островками Лангерганса; появилось предположение, что эти островки выполняют какую-то неизвестную функцию, отличную от той, что выполняет сама поджелудочная железа. В 1902 году в своей диссертационной работе петербургский физиолог Л. В. Соболев (ученик И. П. Павлова) доказал, что действительно лангергансовы островки выполняют иную функцию, чем вся железа в целом, и выделяют некое активное начало, нехватка которого приводит к диабету. Соболев понял причину неудач своих предшественников, пытавшихся лечить эту болезнь тканью поджелудочной железы. По его мнению, под влиянием «пищеварительных соков» активное начало островков Лангерганса разрушалось. Для сохранения активности следовало добиться прекращения деятельности клеток основной части железы. Этого можно было достигнуть, перевязав ее проток. Соболев писал: «Ввиду трудности получения в большом количестве таких желез, в которых сохранились лишь островки, возможно заменить их железами новорожденных животных, например телят, у которых островки развиты сравнительно с пищеварительным аппаратом весьма хорошо, и железа поджелудочная у новорожденных почти неспособна к пищеварительной работе, а потому можно надеяться, что пищеварительные соки не будут мешать действию островков». Ключ к разгадке болезни был найден и — утерян еще на целых двадцать лет; голос Соболева современниками услышан не был. Однако идея о том, что именно из островков Лангерганса можно получить активную субстанцию для лечения диабета, уже созрела. Поиски продолжались, во многих странах были получены различные вытяжки поджелудочной железы, эксперименты с которыми уже давали обнадеживающие результаты. В 1909 году действующее, но еще не выделенное, активное начало этих вытяжек назвали инсулином (от латинского* слова insula, что значит «островок»). Уже в те годы наиболее дальновидные ученые догадывались, что гипотетический инсулин — это гормон, который как-то связан с превращениями сахара в организме. ОТКРЫТИЕ СОСТОЯЛОСЬ Рассуждения о том, знал или не знал канадский хирург Фредерик Бантинг что-либо о трудах Л. В. Соболева, лишены смысла. Через двадцать лет после Соболева Бантинг пришел к абсолютно тем же выводам. Важно, что он сумел сделать следующий шаг. Еще будучи студентом, Бантинг пытался применять для лечения диабета экстракт поджелудочной железы, но потерпел неудачу. Однако остановиться на полпути он не мог: от диабета умер его отец, от этой же болезни погибал его друг. Бантинг изучил практически все работы, так или иначе связанные с диабетом. Ему удалось поступить на работу к видному физиологу Дж. Маклеоду в лабораторию Торонтского университета. Сам Маклеод сомневался в наличии гормональной функции поджелудочной железы, но работе Бантин- га препятствовать не стал. Трудно осуждать его за сомнения — десятки лет непрерывных поисков многих исследователей обнадеживающих результатов не дали... Бантинг же (прежде провинциальный врач) не был отягощен сомнениями. Он сразу принялся за дело. Вместе с выделенным ему в помощники студентом Чарлзом Бестом он разработал методику получения активной спиртовой вытяжки сначала из де- генерированных желез, а потом из желез неродившихся телят (вспомним Соболева!), которые он доставал на местных скотобойнях. Примерно через год нужная вытяжка была получена. Активное вещество лангер-
58 Болезни и лекарства гансовых островков можно было увидеть, при желании пощупать, а главное, им можно было лечить! Инъекции этой вытяжки спасли безнадежно больного диабетика — друга 'Бантинга. В декабре 1921 года на заседании Американского общества физиологов от имени маленького коллектива исследователей Дж. Маклеод сделал первое сообщение о получении нового вещества поджелудочной железы, инсулина. Сообщение вызвало сенсацию. Однако радоваться было рано. Для победы иад диабетом необходим был общедоступный препарат. Канадцы принялись за разработку промышленного производства инсулина из животного сырья, и в рекордно короткие сроки новое лекарство появилось на мировом рынке. 8 1923 году Бантингу и Маклеоду как руководителю исследования за открытие инсулина была присуждена Нобелевская премия. УДАЧНЕЙШИЙ СИМБИОЗ Как могло случиться, что Бантинг и Бест — никому ие известные молодые ученые (собственно, и учеными их можно было назвать с натяжкой: один был фактически самоучкой, а другой — студентом) — в течение нескольких месяцев совершили то, чего не могли сделать за многие годы маститые физиологи всего мира? В то время Бантингу было 30 лет, а Бесту 22 года. Позже они, так или иначе, ответили на этот вопрос. Фредерик Бантинг: «Не приступайте к научному исследованию, пока не сможете быть в нем полезными. Задавайте себе вопрос «почему» по поводу каждого утверждения, которое кем-либо сделано, и дойдите до собственного ответа. Когда ваши размышления приведут вас к достойной идее — приступайте! Сила убеждения заставит вас пожертвовать всем и искать облегчение вашего ума в исследовательской работе...» (из лекции, прочитанной студентам). Чарлз Бест: «Нам нужно было сочетать хирургию с химией. Я думаю, что наши предшественники, а среди них было несколько исследователей, стоявших на пороге открытия инсулина, сталкивались с двумя основными трудностями. Это, во-первых, отсутствие хирургического опыта, которым обладал Бантинг. Во-вторых, отсутствие почти до 1921 года микрометодов по определению сахара, ацетоновых тел и других компонентов крови. Я думаю еще, что многие исследователи были обескуражены неудачами предшественников. Нужно быть молодым, чтобы не испытывать разочарований, пренебрегать трудностями и не только надеяться на успех, а быть уверенным в нем» (ответы на вопросы интервьюера в 1971 году). Химическая природа инсулина еще не была известна, и канадские ученые опасались, что в продаже могут появиться снадобья, выдаваемые за инсулин, но ничего общего с ним не имеющие. Это могло бы сразу дискредитировать новый лечебный препарат. Поэтому совет Торонтского университета, где работал Бантинг, установил контроль над производством и применением инсулина в Канаде и США. Видимо, канадцы вообще не очень спешили раскрыть до конца секрет получения препарата. Несмотря на большое количество печатных работ по инсулину, ни один из авторов, в том числе и сами первооткрыватели, ни в одном сообщении не приводили точного способа его получения. Несмотря на это, через два года после открытия инсулима в Советском Союзе также был получен препарат этого гормона. Один из основателей советской эндокринологии В. М. Коган-Ясный A889—1958) приготовил в лаборатории Харьковского орга- но-терапевтического института спиртовую вытяжку инсулина. Ввиду отсутствия надежных данных ему пришлось, как писал он сам, «идти ощупью, каждый свой шаг проверяя экспериментом и, возможно, повторяя то, что давно уже известно в Канаде, Англии и Франции». Так было положено начало производству отечественного препарата для лечения диабета. НЕ ТОЛЬКО ПРОТИВ ДИАБЕТА Открытие инсулина по праву считается одним из замечательных достижений медицины XX века. Этот гормон, как средство, стимулирующее обмен веществ, помогал ле-
Инсулин 59 чить и такие недуги, как крупозное воспаление легких, дистрофия, заболевания печени... Но и этим не исчерпываются замечательные свойства и возможности инсулина. В середине тридцатых годов обнаружилось его эффективное действие при лечении психических заболеваний. Обычно врачи назначали больным инсулин в малых дозах, так как при больших дозах часто наблюдался так называемый инсулиновый шок, угрожавший жизни больного. И вот выяснилось, что при шизофрении и других нервно-психических расстройствах инсулиновый шок оказывает лечебное действие по принципу «клин клином». Метод инсулинового шока применяется в психиатрии до сих пор, хотя появились и другие, более эффективные психофармакологические средства. В 1971 году Всемирная организация здравоохранения посвятила пятидесятилетию открытия инсулина Всемирный день здоровья. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ИНСУЛИНА И ГЛЮКОЗЫ После всего, что уже рассказано об инсулине, естественно задаться вопросом: а какова роль этого вещества в организме и в чем же его связь с сахарным диабетом? Инсулин — единственный гормон, понижающий уровень сахара (вернее, глюкозы) в крови. Не рискуя заблудиться в дебрях обменных процессов, попытаемся несколько упрощенно представить себе взаимоотношения инсулина и глюкозы. Известно, что глюкоза — важнейшее энергетическое вещество нашего организма. Из всех углеводов, попадающих в организм, при нормальных условиях только глюкоза циркулирует в кровеносной системе в значительных количествах. Концентрация ее в крови постоянна. Инсулин инициирует биохимические превращения глюкозы, ускоряет чрезвычайно сложные процессы биохимического преобразования глюкозы, в результате которых и выделяется необходимая организму энергия. Обменные процессы происходят на уровне клеток, и поэтому глюкозе необходимо проникнуть внутрь клетки. И здесь помогает инсулин. Он изменяет степень проницаемости клеточной мембраны, благодаря чему глюкоза свободно внедряется в клетку. Таким образом, присутствие инсулина способствует непрерывному выведению глюкозы из кровеносной системы и понижению уровня сахара в крови. Вообще все нити регупяции углеводного обмена сходятся в одном месте — в поджелудочной железе, а точнее, в уже известных нам островках Лангерганса. Именно здесь было угодно природе поместить удивительный механизм углеводного равновесия. Дело в том, что лангергансовы островки состоят из двух основных групп клеток: а и р. Инсулин образуется только в ^-клетках, а в а-клетках вырабатывается другой гормон — глюкагон, назначение которого повышать содержание сахара в крови. Всякое же повышение концентрации сахара в крови ведет к раздражению инсулярного аппарата и к избытку инсулина, что, в свою очередь, как мы уже зиаем, способствует обратному действию. Этот своеобразный гормональный «тяни-толкай» поддерживает концентрацию сахара в крови на определенном уровне, способствуя нормальной скорости течения реакций углеводного обмена. Но вот вследствие недостаточности инсулина или его дефектности происходит нарушение этого равновесия. Организм выбрасывает глюкозу в кровь, а ее превращения замедляются, процессы окисления идут не до конца. Продукты искаженных биохимических превращений отравляют организм. Старые терапевты ставили диагноз диабета по запаху ацетона, исходящему от пациента... ЧТО ДАЮТ ИНЪЕКЦИИ Очевидно, что при диабете необходимо все время восполнять недостаток инсулина в организме. Его приходится вводить довольно часто и в основном путем инъекций. Один врач-диабетик как-то подсчитал, что за неполных сорок лет болезни он сделал себе 2В000 уколов. В течение многих лет инъекции обычного инсулина были единственным спасением от диабета, но медики, естественно, искали новое. Появились инсулиновые препараты про-
60 Болезни и лекарства локированного, то есть продленного, действия. Первые из них были созданы еще сорок, лет назад. Сочетание инсулина с цинком, цинком и белком протамином, некоторыми полимерами (поливиниловый спирт, поливинилпиролидон и их сополимеры) позволяет уменьшить число инъекций. Но по разным причинам эти препараты и сейчас используются далеко не так широко, как обычный инсулин. Со времени открытия инсулина не прекращались попытки создать такие его препараты, которые можно было бы принимать внутрь. Однако они пока не увенчались успехом, так как инсулин расщепляется пищеварительными ферментами. Эксперименты по созданию новых средств борьбы с диабетом продолжаются (о некоторых из них наш журнал рассказал в заметке «Диабет: никаких уколов» — 1974, № 4. — Ред.) РАСШИФРОВКА, СИНТЕЗ, ПРОИЗВОДСТВО Инсулин — белок с молекулярным весом 6 000 (точнее, 5 733). Он состоит из двух полипептидных цепей А и В, содержащих соответственно 21 и 30 аминокислотных остатков. В двух местах цепи инсулина соединены дисульфидными мостиками, наличием которых и объясняется его гормональная активность. Инсулин — первый гормон и вообще первый белок, строение которого удалось расшифровать. Это сделал через тридцать лет после Бантинга его тезка — английский биохимик Фредерик Сенджер. Для установления формулы инсулина C254H377N65O75S6 группе Сенджера лотребовалось десять лет. Эти исследования удостоены Нобелевской премии 195В года. Работы Сенджера создали предпосылки для синтеза инсулина. Исследования, целью которых был этот синтез, начались чуть больше десяти лет назад. Независимо друг от друга эту работу начали три группы ученых. Первыми (в 1963 году) завершили синтез инсулина биохимики из ФРГ во главе с Г. Цаном. Выход первого синтетического инсулина был ничтожно мал и составлял всего 1A} от теоретического. Но вскоре американский биохимик Р. Мерифилд разработал новый метод синтеза пептидов. Мерифилд соединил одну цепь натурального инсулина с другой — синтетической и получил полусинтетический инсулин с очень высоким выходом чистого вещества — 66ао! Эти опыты позволяют надеяться на получение в будущем больших количеств синтетического инсулина. В 1973 году синтез инсулина был проведен и советскими учеными во главе с действительным членом Академии медицинских наук Н. А. Юдаевым. Синтез инсулина подтвердил, что молекула этого вещества действительно образуется из двух цепей А и В. Но это, так сказать, in vitro — в пробирке. На самом деле в лангергансовых островках поджелудочной железы образуется не инсулин, а другой полипептид — проинсулин — нечто вроде инсулина с весьма раздутым штатом аминокислотных остатков (В4 против 51). Проинсулин состоит из трех последовательных цепей А, В и С; его молекулярный вес около 10 000. Под влиянием ферментов в организме происходит отщепление С-цепи от проинсулина, в результате чего и образуется инсулин... У различных животных структура инсулина несколько отличается набором аминокислот, хотя их общая численность постоянна. Сейчас в медицинской практике широко используют инсулин крупного рогатого скота, но больше всего по строению к инсулину человека приближается инсулин свиньи и кита кашалота. Тем не менее попытки получить лечебные препараты из синтетического инсулина, строение которого идентично строению человеческого гормона, продолжаются во многих странах мира. Еще одна немаловажная частность. Инсулин — самый чистый белок из получаемых в промышленном масштабе. В готовом заводском продукте до 95% инсулина. Объем мирового производства этого вещества достигает двух тонн в год. Вроде бы не много, но этого количества инсулина человечеству пока достаточно.
Из дальних поездок 61 В Заливе холодной весны и в Кембридже Член-корреспондент АН СССР Г. П. ГЕОРГИЕВ Пожалуй, главный ежегодный форум молекулярных биологов всего мира — это симпозиум в Колд Спринг Харбор (в Заливе холодной весны). Здесь, неподалеку от Нью-Йорка, в небольшом местечке находится первоклассный исследовательский институт — Лаборатория количественной биологии. По давней традиции директор института выбирает для обсуждения на симпозиуме одну единственную проблему — самую, по его мнению, в настоящий момент важную для развития молекулярной биологии. В 1969 году этой темой были молекулярные механизмы транскрипции, в 1970 — структура биополимеров (в первую очередь белков). В 1973 году на 38-м симпозиуме в Колд Спринг Харбор обсуждалась организация генетического аппарата эукариотов — организмов, клетки которых обладают истинным ядром (то есть животных и растений). НЕСКОЛЬКО СЛОВ О ТЕМЕ За последние годы структура генетического материала прокариотов (организмов, не содержащих истинного ядра, — бактерий, фагов, вирусов) была в основных чертах выяснена. Однако механизмы наследственности эукариотов намного сложнее, в их структуре имеются принципиальные отличия. Понять, как устроен и функционирует генетический аппарат высших растений и животных, необходимо для того, чтобы разобраться в такой важнейшей общебиологической проблеме, как дифференцировка клеток (развитие совершенно разных клеток и органов из одной единственной зародышевой клетки). То же можно сказать и о другой проблеме — о превращении нормально функционирующей клетки в раковую. (Эта проблема особенно занимает нынешнего директора Лаборатории количественной биологии, и он организовал сильную группу, исследующую механизм злокачественного перерождения клетки под влиянием онкогенных вирусов. К рассказу об этой работе я вернусь ниже.) КАК ОРГАНИЗУЕТСЯ СИМПОЗИУМ Оргкомитет намечает список докладчиков и рассылает им приглашения. После того как получены ответы, составляется программа симпозиума. Однако программа никому не сообщается. Ее держат в полной тайне от кого бы то ни было за пределами лаборатории. Программу и тезисы докладов и сообщений вручают участникам (в том числе американским) лишь по их прибытии к месту действия. Организаторы считают, что таким путем они не дают числу приезжающих выйти за пределы разумного. - Есть и еще одна причина ограничивать наплыв гостей: в Колд Спринг Харбор нет гостиниц, и приглашенных коллег размещают в нескольких частных домах, специально нанятых для этой цели. В каждом таком доме примерно двадцать комнат. Интересно, что ни на входных, ни на всех остальных дверях нет замков. Ключей, следовательно, тоже нет, и ни одна дверь не запирается. И все это в каких-нибудь полутора часах езды на машине от Нью-Йорка, где вечером, а в некоторых районах города и днем довольно опасно выходить на улицу. Несмотря на меры, принимаемые устроителями против наплыва участников, ко времени начала симпозиума (он организу-
62 Из дальних поездок / Ч f к Джеймс Дьюи Уотсон, «Честный Джим», ныне профессор Уотсон. После открытия знаменитой двойной спирали — структуры ДНК — Уотсон уехал из английского Кембриджа и поселился в Кембридже американском. Здесь он преподает ■ Гарвардском университете и занимается проблемой синтеза белка в клетке. В Колд Слринг Харборе он занимает пост директора Лаборатории количественной биологии и руководит исследованиями по злокачественному перерождению клетки ется обычно летом) в Залив холодной весны собирается до трехсот ученых, многие из них — с семьями. Число назначенных докладов приближается к ста, и одно это создает достаточно напряженный ритм: 4— 5 часов работы утром и столько же вечером. Кстати, по условиям симпозиума докладывать можно только неопубликованные, то есть самые последние, результаты. Нетрудно понять, что к концу восьмидневной конференции все ее участники выматываются до предела. Конец-50-х — начало 60-х годов были в « молекулярной биологии периодом бури и натиска, когда новые открытия делались почти каждый месяц и за каких-нибудь пять-шесть лет были взрыты все пласты, лежавшие ближе к поверхности. Теперь уже на каждый новый шаг вперед тратится несравненно больше времени и труда. Наверное, поэтому и на симпозиуме 73-го года, в котором мне пришлось участвовать, не прозвучало сенсационных сообщений или докладов, переворачивающих с ног на голову наши сведения о генетических механизмах. Но прежде чем перейти к самой теме симпозиума, нельзя не сказать нескольких слов о двух ученых. О нынешнем директоре Лаборатории количественной биологии и о его коллеге по всемирно известному открытию. УОТСОН И КРИК Директор Лаборатории количественной биологии — это Джеймс Дьюи Уотсон, ныне профессор Уотсон. В 1953 году, будучи стажером Лаборатории молекулярной биологии Кембриджского университета, он открыл вместе с Фрэнсисом Криком, Морисом Уилкинсом и Розалинд Фрэнклин структуру молекулы ДНК — знаменитую двойную спираль. После того как работа, принесшая им мировую славу, завершилась, Крик остался на прежнем месте, в Кембридже, а Уотсон, «Честный Джим», как его прозвали друзья, вернулся домой, в Соединенные Штаты, и вскоре стал профессором в Гарвардском университете. Отметим постоянство и Уот- сона: городок в США, где расположен этот университет, тоже называется Кембридж. И оба, Крик и Уотсон, занялись исследованием одной и той же проблемы — синтезом белка в клетке. Структура ДНК ясно показывала, что при этом синтезе происходит репликация, то есть считывание и копирование молекулярной матрицы, но как именно это совершается, как генетическая информация, нанизанная на двойную спираль, реализуется в белковую молекулу — было неизвестно. Для ответа на этот вопрос понадобилось следующее десятилетие, на про-
В Заливе холодной весны и в Кембридже 63 тяжении которого несколько основополагающих идей к объяснению матричного синтеза выдвинул все тот же Фрэнсис Крик. Прежде всего он предсказал существование особой РНК, к молекулам которой присоединяются аминокислоты, после чего происходит взаимодействие этих РНК с матричной РНК. Предсказание Крика и основанное на нем объяснение механизма белкового синтеза в скором времени блестяще подтвердилось открытием транспортных РНК и их функции в клетке. Работая вместе с выдающимся генетиком Сиднеем Бреннером, Крик в скором времени сформулировал основные законы генетического кодирования — код трехбуквенный, неперекрывающийся, вырожденный (т. е. одна аминокислота может кодироваться более чем одним нуклеотидным триплетом). И наконец, Крик установил законы взаимодействия комплементарных оснований — кодона и антикодона, доказав, что только две пары из трех (по два основания из каждого соответствующего триплета) должны быть обязательно комплементарны. В биологии рабочие гипотезы оказываются чаще всего ошибочными. Возможно, это потому, что природа, как правило, более хитроумна, чем исследователь. Тем более поразительно, что Крику столько раз уда- Фрэнсис Крик по-прежнему работает ■ Англии, ■ кембриджской Лаборатории молекулярной биологии, которая по праву считается международной столицей этой науки. Крик тоже совершил поворот к новым проблемам, сейчас он увлечен исследованием структуры хромосом. Крик, как и Уотсон, не участвует теперь о экспериментальных работах, но он как бы аккумулирует всю информацию, добытую в молекулярной биологии, и перерабатывает эту информацию в модели и теории, которые очень часто подтверждаются затем экспериментально велось теоретически выводить биологические законы, которые последующими работами — прежде всего экспериментами — в большинстве случаев подтверждались. Впрочем, говоря об этом удивительном обстоятельстве, нельзя не упомянуть о том, что Крик работает в кембриджской Лаборатории молекулярной биологии, которую по праву считают международной столицей этой науки. И что рядом с ним работают еще три лауреата Нобелевской премии и много других самых способных исследователей из разных стран. Наверное, «показатель циркуляции» научных идей в их кругу очень высок. Однако вернемся к Уотсону. Он и его сотрудники вели все эти годы экспериментальные исследования по механизму белкового синтеза в рибосомах. Было добыто немало важных опытных фактов, но не сделано таких широких обобщений, как у Крика. Однако в ходе этих работ образовался научный коллектив, сумевший решить много труднейших экспериментальных задач. Позже часть сотрудников Уотсона перешла от проблем синтеза белка к синтезу РНК. В конце 60-х годов в лаборатории Уотсона впервые выделили репрессоры — белки, участвующие в регуляции активности генов. Была выяснена структура фермента РНК-полимеразы, участвующего в
64 Из дальних поездок синтезе РНК, и открыта особая структурная единица — сигма-фактор, помогающая РНК-полимеразе узнавать тот или иной участок генома. Несмотря на то, что все эти работы выполнены в коллективе, руководимом Уот- соном, ни в одной из первых публикаций об этих достижениях его имя не фигурирует. Однако для любого специалиста несомненно огромное влияние шефа на исследования сотрудников лаборатории. Сам же Уотсон, если говорить о поприще научной литературы, выступает в эти годы как автор прекрасного учебника «Молекулярная биология гена» и повести «Двойная спираль» — увлекательного повествования об истории открытия структуры ДНК, несомненно известного постоянным читателям «Химии и жизни». СЕГОДНЯШНИЕ ЗАБОТЫ В конце 60-х — начале 70-х годов в молекулярной биологии стало складываться новое положение. Все яснее становилось, что традиционные области исследования этой науки близки к исчерпанию. Исследователи все чаще обращались к новым задачам, в которых, как им казалось, молекул ярно- биологический подход мог привести к решающему успеху. К таким новым задачам принадлежат выяснение структуры и функции хромосомы у высших организмов, диф- ференцировка клеток и органов, возникновение злокачественного роста, механизмы нервной деятельности. К этим проблемам обратились многие из тех, кто создавал фундамент молекулярной биологии, в том числе нобелевские лауреаты Маршалл Ниренберг, Роберт Холли, Морис Уилкинс, Крик, Уотсон, известные ученые Бреннер, Сеймур Бензер и многие другие. Профессор Джеймс Уотсон обратился к проблеме рака и, продолжая преподавать в Гарвардском университете, принял пост директора лаборатории в Колд Спринг Харбор и организовал там отдел по изучению механизма злокачественного превращения клетки. Имя Уотсона и созданные здесь отличные условия для работы привлекли много талантливых молодых исследователей. Часть из них пришла сюда из вирусологической лаборатории Института Солка в Лахойя (Калифорния). В этом институте было сделано важное открытие: было доказано, что злокачественное перерождение клетки может произойти в результате включения ДНК онкогенного вируса в клеточную ДНК, причем вирусная ДНК становится в этом случае одним из участков линейной молекулы «хозяина», встраивается в нее. Каким именно образом это слияние геномов вируса и клетки-хозяина ведет к потере контроля за механизмом роста и размножения клетки — один -из центральных вопросов онкологии. Им и занялся отдел онкологии в лаборатории Уотсона. ДНК ПО КУСОЧКАМ Геном вируса невелик, в нем всего около 5000 пар оснований; он представляет собой кольцевую структуру. Его научились «разрезать» в строго определенном месте, превращая кольцевую молекулу в линейную. Такие распрямленные молекулы удалось рассечь опять-таки в строго определенных местах — на несколько (до 11) более коротких фрагментов и определить взаимное расположение зтих частей в неразрезанной кольцевой молекуле. Далее исследователи доказали, что при вторжении вируса в нормальную клетку сначала включаются гены, воспроизводящие ДНК вируса (так называемые ранние гены), и только потом — гены, кодирующие синтез вирусного белка («поздние» гены). Удалось узнать, какие именно фрагменты вирусного генома соответствуют ранним и какие более поздним генам. Сейчас уже известны те участки генома вируса, которые «работают» в клетке, превратившейся в раковую, — это в основном ранние гены. Исследуется и близок к решению вопрос о точном месте в геноме «хозяина», за которое «цепляется» ДНК вируса, чтобы начать трансформацию пораженной клетки (подробнее я писал об этом в статье «Как регулируется работа генов», напечатанной в майском номере журнала за 1974 г.). Описание молекулярных событий в пораженной вирусом клетке совершенно не-
В Заливе холодной весны и в Кембридже 65 обходимо для построения правильной модели злокачественного перерождения. Такие модели существуют и сейчас, но они не базируются на достоверных фактах. Лаборатория Уотсона занята добычей таких достоверных фактов и делает это в высшей степени эффективно. Уотсон и его сотрудники подготовили к изданию чрезвычайно ценную монографию по опухолеродным вирусам; она вышла в свет в конце 1973 года. Сам профессор Уотсон живет в Колд Спринг Харбор месяцами, проводя тут почти половину всего своего времени. Как и в Гарварде, он не вмешивается в работу экспериментаторов, но в то же время определяет направление их исследований. Он широко и полностью информирован о всех этих работах и благодаря широте воззрений и исключительной остроте и быстроте мышления оказывает большое влияние на развитие экспериментов... ЗАБОТЫ СОАВТОРА Теперь мне хотелось бы рассказать об исследованиях, которыми занят последнее время Фрэнсис Крик (по дороге домой из Америки я побывал у него в гостях в Кембридже). Как и Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик, оставшийся по другую сторону Атлантического океана, совершил поворот к новым проблемам молекулярной биологии, но не к злокачественному перерождению, а к нормальному развитию клетки. Все, что в клетке происходит, зависит прежде всего от устройства и работы хромосом ее ядра. Сейчас уже твердо доказано — тут мы, собственно говоря, переходим к научному содержанию симпозиума 73-го года в Колд Спринг Харбор, — что каждая хромосома представляет собой всего одну, только одну молекулу двуспиральной ДНК. У нее поистине гигантские размеры — длина цепи измеряется миллиметрами или даже сантиметрами, а молекулярный вес достигает десятков миллиардов. Эта гигантская, сплетенная из двух тяжей цепь упакована каким-то пока неизвестным способом— так, что размер хромосомы в состоянии покоя не превышает нескольких микрон. В работающей хромосоме выявляются структурные элементы — хромомеры. Средняя длина хромомеры в полностью растянутом виде — около 10 микрон. Такая хромомера состоит примерно из 35 000 пар комплементарных нуклеотидов. Каждая хромомера в ДНК ответственна за синтез только одного белка. Однако для кодирования молекулы белка достаточно в среднем 1000 пар оснований (нуклеотидов). Отсюда следует, что большая часть ДНК хромомеры не несет структурной информации и не кодирует белок, а выполняет какие-то другие функции, в том числе, вероятно, регуляторные. Тем не менее и эта «избыточная» ДНК участвует в синтезе РНК, т. е. транскрибируется. Образуется, таким образом, гигантская молекула — предшественница матричной РНК. Изучая ее структуру, можно узнать кое-что и об устройстве хромомеры... Расположение отдельных последовательностей нуклеотидов по длине гигантской молекулы ДНК поддается такой расшифровке. Такой анализ уже выполнен в лабораториях и институтах разных стран. Однако абсолютно неясно, как свернута, как упакована ДНК в хромосоме, т. е. какова трехмерная структура хромомеры. А не узнав ничего об этом, нельзя понять, чем активируется и как «работает» хромосома. Инструментом исследования трехмерной структуры биополимеров служит уже много лет рентгеноструктурный анализ. Белки и некоторые нуклеиновые кислоты могут быть получены в кристаллическом состоянии, и о них метод рентгеноструктурного анализа дает прямую и однозначную информацию. Материал же хромосом неоднороден, ДНК в них не образует истинных кристаллов. Картины дифракции рентгеновских лучей молекулами ДНК довольно бедны, и однозначно истолковать их не удается. Поэтому продолжение исследований требует, с одной стороны, глубокого понимания существа теории рентгеноструктурного анализа, а с другой — фантазии и непредвзятого мышления. И то и другое, безусловно, есть у Крика, и его теоретическое ;3 Химия и жизнь .V" II
66 Из дальних поездок исследование структуры хромосом, которым он занимается вместе с экспериментатором Роджером Корнбергом, может, по мнению сведущих людей, привести к самым интересным выводам и открытиям. Спустя полгода (в апреле 74-го) я снова побывал у Крика в Кембридже. За это время Р. Корнберг и его сотрудник М. Нолл сделали еще один важный шаг на пути расшифровки хромосомы, шаг к прочтению химических иероглифов, из которых она состоит. Они обнаружили в ней повторяющуюся структурную единицу. Это кусочек ДНК, длиной приблизительно в 170 нуклеотидных пар, связанный с четырьмя парами белков — гистонов. Но сделаны еще только первые шаги, и, как утверждает сам Крик, никакие выводы из открытия пока невозможны. Новые представления и модели возникают теперь то и дело, но не доживают иной раз даже до следующего дня. Ситуация напоминает ту, что была в 52-м году перед открытием двойной спирали. Тогда, кстати, рентгеноструктурныи анализ тоже :че давал исследователям прямой информации о предмете их интереса... ИХ ЖИЗНЬ, ДОМА. СЕМЬИ < Джеймс Уотсон, его жена и две маленькие дочери живут в Заливе холодной весны в двухэтажном доме, обращенном к океану, в каких-нибудь двух-трех минутах ходьбы от лаборатории. В летнее время здесь бывает много конференций и просто встреч, приезжают гости, устраиваются семинары. Осенью и зимой Колд Спринг Харбор пустеет, и работе ученых ничто не мешает. Я думаю, что профессору Уотсо- ну это время нравится больше — он предпочитает молчание. В отличие от Уотсона, Фрэнсис Крик общителен и. разговорчив. В беседе с ним все время ощущается интенсивная и оригинальная работа его мысли, будь то дискуссия об узко специальном научном предмете или житейская беседа. Странное совпадение — у Крика и его жены Одилии, как и в семье Уотсона, две дочери (но постарше — уже вполне эмансипированные). Семья Криков живет в Кембридже в не совсем обычном доме, перестроенном по проекту самого Крика. Собственно, это не один, а два смежных дома, этажи которых соединены двумя винтовыми лестницами. На каждом этаже по две большие комнаты и кое-где еще по нескольку комнат поменьше. В нескольких местах обе лестницы сообщаются между собой. Одним словом, все это вполне подобно двойной спирали ДНК, которую, по замыслу хозяина, и должно символизировать. При такой непривычной архитектуре гости, которые часто # живут у Криков, порой никак не могут отыскать свою комнату, и забредают к другим постояльцам. Например, к японским студенткам, живущим в семье Крика, — эти девушки помогают его жене по хозяйству и одновременно изучают английский язык. Фрэнсис Крик в Кембридже, как и Джеймс Уотсон в Колд Спринг Харбор, не участвует теперь в экспериментальных работах. Но он как бы аккумулирует всю информацию, добываемую его сотрудниками и сотрудниками других лабораторий и институтов, — ведь к нему в Кембридж приезжают отовсюду те, кому есть что сказать в молекулярной биологии. И эту информацию Крик перерабатывает в модели и теории, которые возвращаются в другие лаборатории и институты, к другим исследователям и там подвергаются экспериментальной проверке.
Новости отовсюду 67 СЛЕДЫ ДАЛЕКИХ i ТРАНСУРАНОВ Гелий содержится во многих земных минералах. ■ Обычный его источник — u-распад элементов уранового, актиноуранового и то- риевого рядов. Однако есть ' минералы, в которых гели я-4 гораздо больше, чем его могло образоваться таким путем. Ленинградские исследователи выдвинули оригинальную гипотезу о происхождении этого избыточного гелия, а также аргона-40, которого в таких минералах тоже чересчур много («Геохимия», 1974, № 5). По их ■ мнению, «лишние» гелий и аргон могли образоваться при (/-распаде дол гожи в у- щих изотопов сверхтяжелых элементов — 110-го, 114-го, 115*то или 120-го. По содержанию гелия и аргона можно оценить период полураспада их гипотетического родителя. Получается цифра порядка 10* лет. А это значит, что элемент ■ мог дожить до нашего вре- ' мени и именно в таких минералах его стоит поискать. ЕЩЕ ДВА НОВЫХ ИЗОТОПА В лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований получены два новых радиоактивных изотопа элементов редкоземельного семейства. У одного из них — прометия-132 период полураспада 1,6±0,3 минуты, а у другого — итте- рбия-161—4,2 минуты. Оба новых изотопа нейтроноде- фицитны. Это значит, что в их ядрах намного меньше нейтронов, чем в ядрах стабильных изотопов тех же элементов. У прометия стабильных изотопов, как известно, нет, здесь уместно лишь сравнение с наиболее долгоживущим промети- ем-145: тринадцать недостающих нейтронов это, конечно, много... Новые изотопы получены в реакциях глубокого расщепления облученных ядер тантала. КРЕМНИЙОРГАНИКА ПРОТИВ МИКРОБОВ Ярко выраженные антимикробные свойства обнаружены у кремнийорганических соединений. Как сообщил журнал «Доклады АН СССР» A974, т. 216, № 1), | исследования, проведенные , в Институте органического синтеза АН Латв. ССР и Иркутском институте органической химии СО АН СССР, показали, что некоторые | 3-(аминоалкил)-силаны в 10 раз сильнее подавляют туберкулезную палочку, чем I стрептомицин. Другие кремнийорганические со- 1 единения оказались эффективными против пато- , генных грибов и стафилококков. Эти исследования могут привести к созданию нового класса антимикробных препаратов. КЕРОСИН ИЗ-ПОД ЗЕМЛИ «Сахар находят в керосине, который брызгается из- под земли», — утверждал всезнающий Оська из зна- 1 менитой «Швамбрании» Кассиля. Последние данные науки это подтверждают, по крайней мере частично. На Юго-Западной Камчатке, в районе Саванских горячих ключей, сотрудники Всесоюзного нефтяного геологоразведочного института (Ленинград) обнаружили выходы нефти, состоящей почти целиком из керосина. По-видимому, более тяжелые фракции были адсорбированы породами, сквозь которые просачивалась нефть, а более легкие — бензиновые испарились после ее выхода на поверхность. Правда, сахара в этом керосине найти не удалось...
68 Новости отовсюду АСУ ДЛЯ АПТЕКИ Нередко бывает, что в 6ли- I жайшей от дома аптеке [ нужного лекарства нет, а I на другом конце города I аптеки им буквально за- i валены. Чтобы равномер- I но распределять медика- l менты по городам и рай- [ онам, в Латвии создана I специальная автоматизиро-I ванная система. Ее с про- I ектировали в Институте I электроники и вычислитель- [ ной техники АН Латвийской I ССР и освоили специалисты I вычислительного центра I республиканского Мини- I стерства здравоохранения. I ЭВМ «Минск-32» получает I по телетайпу заявки из ап- I тек и складов, анализирует их и распределяет лекарст- I ва. Как сообщает журнал I «Наука и техника» A974, № 5), первая очередь си- I стемы уже принята в экс- J плуатацию. 1 АЛМАЗНЫЕ ПЛЕНКИ В Институте атомной энер- j гии имени И. В. Курчатова I получены пленки искусст- J венного алмаза толщиною 3, 5, 7 и 10 Л. Эти пленки служат подложками при ис- I следовании вирусов с по- J мощью электронного мик- 1 роскопа. С их помощью ] удалось получить очень четкие микрофотографии ви- j русов. Ранее для этих це- ( лей применяли угольные j подложки. Но значительно I более грубая структура их I иногда мешала исследова- I нию. I ССС СПАСАЕТ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ ССС, хлорхопинхлорид, ' «Тур» — все это разные | имена одного и того же ве- ' щества, которое тормозит рост растений в высоту и j применяется в сельском хо- | зяйстве, чтобы предотвра- | тить полегание зерновых («Химия и жизнь», . 1971, l № 3). А недавно выясни- I лось, что у этого препарата есть и другие полезные свойства. В частности, он повышает влагоустойчивость растений. Как сообщил журнал «Агрохимия» A974, № 4), эксперименты показали, что пшеница, обработанная препаратом, лучше переносит затопление. Это свойство препарата может оказаться очень ценным: временным или постоянным затоплениям в СССР подвергается около 20% пахотных земель, а потери зерна из-за избытка влаги только в нечерноземной полосе составляют 10—15 млн. j тонн. Г НОВОКАИН С ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ Обезболивающее действие 1 новокаина длится около по-L лучаса. Если обезболива- i ние необходимо продолжить, больному делают еще ' одну инъекцию. ' В Институте химии древесины АН Латвийской ССР ' на основе новокаина создан препарат, действующий 5— 7 часов. Как сообщает журнал «Наука и техника» A974, № 5), этого удалось , достичь сополимеризациеи ■ новокаина с целлюлозой. Молекула обезболивающего лекарства выросла примерно в 10 000 раз. Теперь она с трудом проникает сквозь i мембраны клеток и поэто- I му дольше остается в организме. Фармакологический комитет Министерства здравоохранения СССР рекомендовал лекарственный полимер к клиническому применению. БАКТЕРИЦИДНЫЙ КАПРОН I I Бактерицидные ткани необходимы медицине. Недавно создана еще одна такая ткань — из капронового волокна. Как сообщает журнал «Химические волокна» A974, № 1), капрон пропитывали 5-нитрофуранилак- ролеином (НФА). Этот пре-
Новости отовсюду 69 парат обладает бактерицидным действием, а кроме того, в его молекулах есть реакционноспособные альдегидные группы, которые прочно присоединяются к капроновым волокнам. Пропитанная НФА капроновая ткань ингибирует рост стафилококков, кишечной палочки и других болезнетворных бактерий. РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ ИЗ-ПОД ЛИПКОЙ ЛЕНТЫ Всякое нарушение адгезионной связи, а проще говоря, отклеивание одного предмета от другого связано с разнообразными электрическими явлениями. И дело, оказывается, не ограничивается безобидным, давно известным свечением — люминесценцией в месте отклеивания. Последние эксперименты члена- корреспондента АН СССР Б. В. Дерягина, профессора Н. А. Кротовой и Н. П. Князевой, описанные ими в «Докладах АН СССР» A974, т. 215, № 5), показали, что в этих случаях может наблюдаться даже рентгеновское излучение. Причина его — торможение электронов высокой энергии A0;—10г> эв), которые появляются между разрываемыми поверхностями и разгоняются под действием возникающего там электрического поля. ВИРУС ИЗ РАКОВЫХ КЛЕТОК Каждое новое сообщение о вирусах, выделенных из опухолевых клеток человека, вызывает большой интерес. Последнее такое сообщение опубликовано в журнале «Молекулярная биология» A974, т. 8. вып. 2). Его авторы — сотрудники Института вирусологии и Института эпидемиологии и микробиологии АМН СССР во главе с академиком АМН СССР В. М. Ждановым — выделили из культур злокачественных клеток человека три РНК- содержащих вируса. Изучение вирусов показало, что они относятся к типу В — к нему же принадлежит и вирус, вызывающий некоторые опухоли у мышей. Все три вируса способны осуществлять обратную транскрипцию — передачу информации от РНК на ДНК. ПИТЬЕВАЯ ВОДА — ИЗ МОРЯ На принадлежащем ФРГ острове Гельголанд в Северном море построена в 1970—1973 гг. испарительная опреснительная установка на 800 м; дистиллята в сутки. Постоянных жителей на острове всего около 3000 человек, но в сезон отпусков там бывает до 50 тысяч приезжих. До недавнего времени воду на Гельголанд возили с материка танкерами: единственного на острове источника пресной воды с дебитом 400 м:'' уже не хватало, а соленость «почти пресного» Северного моря все же 3—3,5%о — раз в 100 больше предела для питьевой воды. Итак, поселок на острове Гельголанд стал вторым в мире населенным пунктом, пьющим морскую воду (после города Шевченко на Каспии, где с 1971 года работает атомный опреснитель). НЕБЬЮЩАЯСЯ КЕРАМИКА В Институте проблем материаловедения АН УССР получили нитевидные монокристаллы муллита CAl20-2SiO-2). Эти «усы» попытались ввести в фарфор, огнеупорную керамику и другие материалы. Армированная муллитом керамика и фарфор оказались намного прочнее и более термостойки, чем обычные. /^ «К А
70 Технологи, внимание! В ЕРЕВАНСКИЕ ЭЛЕКТРОМОБИЛИ В Ереванском политехническом институте уже созданы два аккумуляторных электромобиля ЕрПИ-1 и ЕрПИ-11. Об их испытаниях больше года назад сообщали газеты. Сейчас конструкторы института работают над новым электромобилем с оригинальной энергосиловой установкой. Это будет комбинированная схема с двигателем внутреннего сгорания, электрической машиной и аккумулятором. Когда такой автомобиль едет по ровной дороге и нагрузка невелика, бензиновый двигатель вращает вал генератора, генератор питает тяговый электродвигатель и заряжает аккумулятор. Если же машина трогается с места или преодолевает подъем, дополнительную мощность дает аккумулятор. Сама по себе такая схема не нова. А особенность ереванской конструкции вот в чем. Вместо химического аккумулятора в электромобиле будет установлен маховик — аккумулятор* механический. Его энергоемкость, по предварительным расчетам, в 10—20 раз больше, чем у свинцового аккумулятора, а вес втрое меньше. «Промышленность Армении», 1973. № 7 ЗВЕНЬЯ МЕЖДУ ЯДРАМИ В Королевском институте аэронавигации (Англия) синтезированы ароматические полиимиды, содержащие перфторалкилы — новые звенья между бензольными ядрами. Эти полимеры предполагают использовать в качестве термостойких клеев для соединения металлических деталей самолетов. По сравнению с обычными полиимидами они обладают повышенной влагостойкостью; кроме того, новые звенья способны сшивать полимерные цепи, поэтому клеевые соединения на их основе обладают повышенной прочностью. «Chemical and Engineering News» (США), 1973, № 31 ДЫМ — В МОРЕ В Норвегии разработан новый способ очистки высокосернистых газообразных продуктов сгорания энергетического топлива. Дым пропускают через морскую воду, при этом образуются сульфаты, которые сбрасывают в море. Степень очистки газов от серы достигает 95%. Авторы проекта утверждают, что применение этого способа не нарушает экологического равновесия. Обычно морская вода содержит 0,9 г/л сульфата. По предложенной технологии, концентрация соли в стоках возрастает на 0,1 — 0,5 г/л. Стоки разбавляют в десятки раз и сбрасывают в море на десятиметровую глубину. Пока по новому способу работают лишь опытные установки, это на самом деле выглядит безобидным. А что будет, если дым от всех ТЭЦ пойдет в море? «Chemical Week» (Англия), 1973, № 16 НАЙЛОН ПЛЮС УГЛЕРОД Английская фирма «1С!» сообщила о создании новых синтетических волокон, которые хорошо проводят электрический ток. Ткань из них обладает еще одним важным свойством — на ней не образуются статические заряды. Исходным материалом служат обычные полиэфирные или нейлоновые волокна, на поверхность которых наносят порошок углерода — 0,1 — 2% от веса полимера. Для изготовления ткани берут смесь из обычных F5%) и покрытых углеродом волокон. Такая ткань вдвое дешевле металлической пряжи, она сохраняет электропроводность и антистатические свойства неограниченное время в любой среде. Пряжу «найлон плюс углерод» предполагают использовать Для изготовления воздушных фильтров и конвейерных лент, работающих в угольных шахтах и других местах с повышенной взры- воопасностью. «Chemical Age International» (Англия), 1973, № 2834 МУСОР — В ДЕЛО! Самый лучший способ избавиться от мусора — сделать из него нечто полезное. Скажем, строительные блоки. Технология такой операции уже существует. Измельченный мусор после магнитной сепарации поступает в аппарат, где он обрабатывается в электрическом поле. В результате на дне аппарата образуется слой мягкой массы, к которой добавляют цементно- песчаную смесь (содержание песка и цемента в ней соответствует содержанию кислых и щелочных компонентов в отходах). И наконец, смесь спекают под давлением. «Steinbruch und Sandgru- be» (ФРГ), 1973, № 7
Справочник Чем заправить автомобиль ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ АВТОМОБИЛЬНЫЕ БЕНЗИНЫ, ГОСТ 2084-67 Характеристики бензина Октановое число* по .моторному методу по исследовательскому методу Максимальное содержание гетраэтилсвинца**, г/кг Фракционный состав*** начало .кипении (не ни же), С перегоняется 10% (не выше)» С перегоняется 50% (не выше), С перегоняется 90% (не выше). СС конец кипения, С Содержание серы, % AGO GO - 0,00 35 79/05 125/115 195/100 205 0,15 А-72 72 -- 0,00 35 70/55 115/100 180/100 195 0,12 А-70 7G - 0,41 35 70/55 115/100 180/100 195 0,10 АИ-93 88 93 0,82 35 70/55 115/100 180/160 195 0,10 А-95 «Экстра» ВТУ67-00 95 0,00 30 08-70 115 140 (не ниже) 185 0,10 АИ-98 89 98 0,82 35 70 115 180/JG0 195 0,10 Для каких автомобилен Москвич -401, ГАЗ-51, ГАЗ-63, ЗИЛ-150, ЗИЛ-164 Победа М20, Волга М21, ГАЗ-52-03 Моск- вич-403, Москвич-4 07 Моск- вич-408, ЗИЛ-130, ГАЗ-53, Запорожец (ЗАЗ-968). Волга M2I Волга М24, ВАЗ-2Ю1, ВАЗ-2102, ВАЗ-2103, Моск- вич-412, Урал-375. Запорожец CA3-9G8A) Чайка, ЗИЛ! II, ЗИЛ! 14, ЗИЛ! 17 * Моторный метод определения октанового числа отличается от исследовательского более жестким режимом работы специального двигателя. ** В некоторых крупных городах и курортных зонах СССР применение этилированного бензина запрещено постановлениями местных Советов депутатов трудящихся. •** В числителе —летние бензины, в знаменателе —зимние.
Справочник Чем смазать автомобиль ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ Мирки автомобилей Двигатель на любой сезон Коробка передач и рулевой механизм Задний мост Москвич D 03, 4 07, 108) АС 10 (Ml ОБ) ДС-A (МГ,Б) АС-8 (М8Б) ТС 1 1,5 Масло для гипоидных пере дач ГОСТ 4003-53 (ВАЗ-2101, Ml 2 Г (№ 8) М8Г (№ 9) М10ГЗ (№• 10) Жигули В^З-2102, ТУ38-1-267-09 ТУ38-1-267-1)9 ТУ38-1-207-1>9 ВАЗ-2103) М12ГИ (№ 8) М8ГИ (№ 9) М10ГИ (№ 10) ТУ38-1 01-48-70 ТУ38-1-01 48-70 ТУ38-1-01-48-70 ТАд-П Т Ад-11 Москвич 4 I 2 М12Г (№ 8) М8Г (№ 9) Масло для Масло для ги- Ty38-l-2G7-09 ТУ38-1-2С7-С9 АС-8 (М8Б) коробок пере- поидяых пере- М12ГИ (№ 8) М8ГИ (N? 9) ТУ38-1-01-48-70 ^У38-1-01-48-70 дач и рулевых механизмов ГОСТ 4002-53 дач ГОСТ 1003-53 Волга М21 АС-10 (Ml ОБ) АС О (М»,Б) АС-8 (М8Б) ТА, -15 Масло для гипоидных передач ГОСТ 4003-53 Волга М24 \С-8 (М8Б) ТА, -15 Масло для гипоидных передач ГОСТ 4003-53 ГАЗ-51, ЗИЛ -1 04 АС-10 (Ml 0В) АС-О (М0Б) ТАп-15 ТА -15В ТЛп-15 ТА, -15В ГАЗ-53 АС-8 (М8Б) летом ТА ТС-14 ГИП -15 (ТС 14,5 с присадкой хлорэф-40) ЗИЛ-130 АС-8 (М8В) ТАп-15 ТАЛ 15В ТЛ.: ТА„ •15 15В Запорожец Масло трансмиссионное ав- АС-8 <М8Б) томобильиое с присадкой (ГОСТ 8581-G3)
Игра 73 Секреты фокуса На одной из международных выставок, почти каждое лето проводящихся в Москве в парке Сокольники, я заинтересовался стендом, где демонстрировались новые модели электронно-вычислительных машин. Фирма привлекала внимание публики весьма оригинальным способом: стендист показывал посетителям фокус. Фокус заключался в том, что каждому вновь подошедшему стендист давал по шесть перенумерованных карточек, на каждой из которых было по 32 числа в пределах от 1 до 63 (см. рисунок). Посетителю предлагалось задумать любое из этих чисел и назвать номера карточек, на которых оно встречается. И стендист мгновенно угадывал задуманное. Секрет фокуса прост: достаточно в уме сложить первые числа первых строк названных карточек, чтобы получился правильный ответ... Однако только что раскрытый секрет фокуса — лишь формальный секрет. Истинный же секрет кроется в особенностях двоичной системы счисления, используемой электронно-вычислительными машинами. № 1 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42* 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 4 12 20 28 36 44 52 60 № 5 13 21 29 37 45 53 61 4 6 14 22 30 38 46 54 62 7 15 23 31 39 47 55 63 i 22 23 30 31 34 35 38 39 42 43 46 47 50 51 54 55 58 59 62 63 № 3 8 12 24 28 40 44 56 60 9 13 25 29 41 45 57 61 10 14 26 30 42 46 58 62 11 15 27 31 43 47 59 63 1 9 17 25 33 41 49 57 № 3 11 19 27 35 43 51 59 6 5 13 21 29 37 45 53 61 ' 7 15 23 31 39 47 55 63
74 Игра Допустим, что мы загадали число 1; это число находится только на карточке № 6, а на первых пяти карточках отсутствует. Представим это в виде таблицы: Номер карточки 12 3 4 5 6 Наличие числа Если вместо знаков « + » и «—» воспользоваться знаками двоичной системы счисления, в которой нуль обозначает отсутствие той или иной величины (то есть равноценен знаку минус), а единица равноценна знаку плюс, то вместо таблицы мы сможем написать число 000001, то есть десятичное число 1 в двоичной системе счисления. А если мы загадали число 63, то карточки закодируют ее в двоичной системе как 111111, так как это число есть на всех карточках; число 5, которое есть только на карточках № 4 и 6, обозначится в двоичной системе как 000101, а число 37 — как 100011*... Значит, чтобы показывать фокус, надо запомнить, как обозначаются десятичные числа от 1 до 63 в двоичной системе. Однако запомнить 63 шестизначные комбинации нулей и единичек — дело, весьма нелегкое для человека нормальных способностей. К тому же мы уже пользовались для угадывания чисел куда более простым способом — просто складывали первые числа названных карточек, которые не так уж сложно запомнить. Значит, опять секрет? Действительно секрет, причем снова связанный с особенностью двоичной системы счисления. Представим в виде таблицы связь между десятичными числами 1, 2, 4, 8, 16 и 32 (заметим, что это последовательно возрастающие степени числа 2) с их обозначениями в двоичной системе: Десятичная Дпоичнзя систс- систома ма 1 000001 2 000010 4 000100 8 001000 И> 010000 32 100000 * О том, как числа десятичной системы преобразуются в числа двоичной системы, в «Химии и жизни» рассказывалось в октябрьском номере за прошлый год (заметка «Как считает цифровая ЭВМ»). В двоичной системе, как и в десятичной, числа можно складывать столбцами: Десятичная Дпоичная сис- система тема 4 ,000100 8 ^001000 12 001100 Число 12, записанное в десятичной системе, это то же самое, что и число 00М00, записанное в двоичной системе. (Заметим, что комбинацией чисел 1, 2, 4, 8, 16 и 32 можно получить любое число от 1 до 63 — ведь в двоичной записи у этих чисел единички каждый раз встречаются в различных разрядах). Вместе с тем расположение единичек в двоичных числах связано с порядковым номером карточек, на которых встречается или не встречается задуманное десятичное число. В этом смысле каждую карточку можно рассматривать как один знак (цифру) шестизначного двоичного числа. Казалось бы, секрет фокуса разгадан окончательно. Однако нам еще нужно ответить на самый последний вопрос: как удалось расположить числа на карточках таким образом, что задуманное число встречается только там, где нужно? И снова секрет раскрывает двоичная система. Вспомним: десятичное число 1 в двоичной системе запишется как 000001 (разумеется, можно опускать лишние нули перед единицей, но для нашей цели удобнее, чтобы число всегда оставалось шестизначным). Потом разложим в ряд шесть перенумерованных карточек и на последней из них напишем число 1. Число 2 десятичной системы в двоичном коде запишется как 000010, и его придется нанести на карточку № 5: число 3, записывающееся в двоичной системе как 000011, придется занести в карточки № 5 и 6 — и так далее, вплоть до числа 63, которое придется нанести на все карточки, поскольку в двоичной системе оно записывается как 111111. Как мы убедились, двоичный код существенно упрощает все действия над числами, сводит их к простейшим манипуляциям с нулями и единичками. Вот почему двоичная система используется в электронно- вычислительных машинах. Но не надо забывать: еще до создания ЭВМ двоичный код был разработан живой природой и широко используется ею в разнообразных биологических системах. В. Н. ЛЮБИМОВ
Короткие заметки 75 Все мы загрязняем атмосферу... Какая хозяйка не жалуется, что пыль в квартире собирается слишком быстро1 Даже если окна законопачены, если в передней всех гостей заставляют надевать домашние тапочки, — все равно приходится слишком часто орудовать тряпкой, щеткой и пылесосом. Одна из причин этого — мы сами. Так уж мы устроены. Наружный слой нашей кожи примерно раз в двадцать дней полностью меняется. Частицы кожи попадают в атмосферу и плавают в воздухе во взвешенном состоянии, пока не осядут на пол, на стол, на книжную полку... Вообще пылевидным частицам приписывают ответственность за многие аллергические заболевания; но если их источником служит и человеческая кожа, то есть веские основания полагать, что эти частицы могут оказаться бациллоносителями. Однако идентифицировать частицы очень трудно: диаметр их составляет в среднем пять микрон, и к тому же их трудно отличить от «обломков» листьев и от воскоподобных частиц с поверхности растений — все они под электронным микроскопом выглядят почти одинаково. Исследователи из Национального института медицинских исследований в Хэмпстеде (Англия) разработали химический метод идентификации частиц. Он основан на том, что в человеческой коже есть вещество из класса терпенов под названием сквален; в других же источниках пыли сквалена нет. Следовательно, по содержанию этого вещества можно узнать, насколько сильно мы запыляем воздух. Оказалось, что чаще всего — не слишком сильно. На долю частиц кожи в квартире пришлось в среднем лишь 0,4 %; в вестибюле лаборатории, где проводилось исследование, — 1%; а вот в метро — целых 10%. Словом, в загрязнении атмосферы есть и наша собственная — пусть небольшая, пусть непроизвольная, — но все же вина... А. ГРИНБЕРГ Муравьи-предсказатели Чем точнее прогноз погоды, тем спокойнее себя чувствуют летчики и моряки, тем более высокие удается выращивать урожаи. Даже жителей города интересует точный прогноз — чтобы не промокнуть, возвращаясь вечером с работы. В подготовке долгосрочных и краткосрочных прогнозов используется сложнейшая современная техника: автоматические метеостанции, спутники, электронно-вычислительные машины. Все это позволяет повысить надежность прогнозов погоды до 80 %. Вместе с тем мы знаем, что животные, не пользуясь никакой техникой, умудряются достаточно точно предвидеть изменения погоды. Этим воспользовались работники небольшой метеостанции, расположенной в предгорьях Тибета. Они записали 1100 народных примет, затем провели серию наблюдений и отобрали 102 приметы, которыми можно пользоваться для прогноза. Наилучшими предсказателями погоды оказались некоторые виды ядовитых муравьев. Например, если один из этих видов переселяется на сухое место с твердым грунтом, то высока вероятность того, что надвигаются сильные дожди; если же муравьи выбирают для жилья затемненные влажные впадины, то предстоят засушливые дни. Крылатые муравьи другого вида угадывают приближение бури, примерно за два—три дня до ненастья крупные насекомые начинают метаться по земле, а мелкие — роиться на небольшой высоте. Причем чем беспорядочнее бегают муравьи и чем интенсивнее они роятся, тем сильнее будет непогода. За один год муравьи предсказали 22 изменения погоды, и из них 20 предсказаний оказались правильными. В. БАТРАКОВ Л /#
76 Короткие заметки Надолго ли хватит? Вопрос, вынесенный в заголовок, применительно к полезным ископаемым стал почти «вечным». Мрачные прогнозы о грядущем исчерпании земных ресурсов в нынешнем веке появляются регулярно. К примеру, четверть века назад авторитетные эксперты предсказали, что к 1970 году земные запасы свинца будут сведены к нулю, а еще через 13 лет та же участь постигнет цинковые руды. И что же? Сегодня, 27 лет спустя, выплавка этих металлов стала втрое больше, а об исчезновении свинца и цинка из человеческого обихода никто не говорит. Новые месторождения, новые методы добычи и производства надолго сняли проблему. Но мрачноватые прогнозы раздаются вновь. Теперь, правда, они касаются и других металлов. И даты упоминаются другие. Журнал «New Scientist» A974, № ВВ2) опубликовал статью, в которой на основе экспертных оценок делается вывод: запасы железа, а также алюминия, хрома и никеля таковы, что и в следующем тысячелетии эти металлы будут выплавлять (если не отпадет нужда в них). А вот запасы остальных металлов к 2000 году должны истощиться. Снова тот же вопрос: надолго ли хватит? Не только металлов, но и прогнозов...
Короткие заметки 77 Олень-светлячок Помните северного оленя, который привез в Лапландию девочку Герду из сказки Андерсена «Снежная королева»? Рассказывая Герде о своей родине, олень восклицал: «Как привольно там бегать по бескрайним сверкающим снежным равнинам!» Увы, сейчас он бы этого сказать не смог: ежегодно в темное зимнее время на лапландских дорогах гибнет под колесами автомашин около 1700 оленей. Чтобы спасти животных, Ассоциация финских оленеводов провела такой эксперимент: рога оленей покрасили флуоресцентной краской, и они стали светиться в луче автомобильных фар. Эксперимент удался — ни одно из светящихся животных не погибло. Широкому применению этого метода охраны зверей мешает, правда, привычка северных оленей ежегодно сбрасывать рога. Однако уже появилась новая идея — надеть на каждого оленя воротник из пластмассы, в которую введены флуоресцирующие вещества. Сверкающие в свете фар воротники будут предупреждать водителей о появлении на дороге оленей. Г. АНДРЕЕВА
Литературные страницы 79 I. Я привез Люцине «полянку». При виде этого подарка Люци села на диван и сидела в полном оцепенении три часа (я не преувеличиваю). Нет ничего* приятнее, как делать подарки, от которых человек цепенеет. Я сел напротив и рассматривал Люцину, преисполненный тщеславия, и ждал, пока она придет в себя, чтобы сообщить мне мои жизненные планы на ближайшие дни. — Это будет... — сказала она. — Все умрут. Все — это относилось к подругам и вообще знакомым, а может, ко всему женскому населению города. Моему внутреннему взору предстала зловещая картина: Люцина идет по улице в одеянии из полянки, а при виде ее женщины, молодые и немолодые, красивые и некрасивые, ложатся вдоль стен домов на цветочные клумбы и умирают. И тотчас мне стало их жалко, лучше бы ложились помирать мужчины, и не все, а одни мои соперники, которые крутятся вокруг Люцины, тогда как я рискую жизнью, вылавливая полянок или углубляясь в дебри шахты. Так всегда бывает в жизни. Одиссеи бродят по океанам, способствуя первоначальному накоплению капитала, рабы сидят на галерах или мрут в рудниках, а принцессы в окружении льстивых придворных прожигают жизнь в ожидании богатых даров. — Полянка, — сказала Люцина бархатным голосом. Получилось польанка — изящно и нежно. А я все еще пребывал в мстительном настроении по отношению к придворным моей прекрасной дамы и потому постарался разрушить совершенство этого мира. — Ты знаешь, почему «полянка»? — спросил я. — Нет. Наверно, потому, что красиво, наверно, потому, что на ней узоры переливаются, как цветы на полянке, как полянка в лесу... — Ничего подобного. Эту бабочку назвали по имени Теодора Поляновского, Теодора Федоровича, такое вот странное имя. — Да? — сказала Люцина рассеянно, поглаживая тонкими, длинными пальцами нежнейший ворс полянки. — Это интересно. Польановский. Ей это было совершенно неинтересно, она вновь оцепенела, а мне хотелось рассказать Люцине о Поляновском, мне хотелось доказать ей, что Поляновский некрасив, скучен и зануден, неосмотрителен и даже глуп... Его отличала от прочих смертных удивительная настойчивость, упорство муравья, цепкость бульдога и способность к самопожертвованию ради дела, даже если это для других смертных и яйца выеденного не стоит. Хотя кто может рассудить, что важнее в нашем перепутанном, сложном мире? Хорошо было жить в тихом, провинциальном двадцатом веке, когда все было ясно, Ньютона почитали за авторитет и Эвклида изучали в школах, когда люди передвигались с черепашьей скоростью на самолетах, никто никуда не спешил, а на маленьких полустанках притормаживали пенивые поезда. Теперь о тихой глади того времени могут лишь мечтать бабушки, а внуки, как и положено внукам, не дослушивают медленных бабушкиных рассказов, убегают, улетают, дематериализуются... Наверно, я старею, иначе чего это меня тянет в спокойное прошлое? 2. Поляновский сочетал в себе скорость и решительность нашего времени с настойчивой последовательностью прошлого века. Он — идеал, выпавший из времени и чудом державшийся в пространстве. Чудом, но с какой хваткой! Меня вызвал к себе начальник шахты Родригес и сказал: — Ли, к нам приехал гость. Гостю надо помочь. Поведешь его в шахту? — Поздно, — сказал я. — Со вчерашнего дня шахта закрыта, и ты знаешь об этом лучше меня. Со дня на день пойдет вода.
80 Литературные страницы — Особый случай, Ли, — сказал Родригес, прикрывая правый глаз. — Познакомься. И тут я увидел в углу человека, который сидел, сложившись втрое, и глядел в землю. Но первое впечатление было обманчивым. Он только ждал момента, чтобы броситься в бой. Он уже сломил несгибаемого Родригеса и намеревался подавить меня. — Здравствуйте, — сказал он, разгибая один за другим не по размеру подобранные суставы. — Меня зовут Поляновский, Теодор Федорович. Слышали? Он не сомневался, что я слышал. А я не слышал. В чем и признался. — А вот я о вас слышал, — сказал он с некоторой обидой. — Родригес сказал мне, что вы — лучший разведчик в шахте, что вы знаете ее как свои пять пальцев. И что вам сейчас нечего делать. Правильно? — Родригесу лучше знать, — сказал я. — Теперь, когда я вас увидел, я тоже в этом не сомневаюсь, — сказал Теодор голосом экзаменатора. — И я на вас надеюсь. Я повернулся к Родригесу и изобразил на лице полное недоумение. Этот Теодор мне не понравился. И вообще у меня была свободная неделя, я намеревался съездить в горы. — Вы слышите, — сказал Теодор, уткнув в меня могучий нос, которому было тесно на слишком узком лице. — Я на вас надеюсь. Вы моя последняя надежда. Родригес не хочет пускать меня в шахту одного. — Еще чего не хватало, — сказал я. — Вы оттуда живой не выберетесь. — Я вас предупреждаю, — заявил тогда Теодор, — что я все равно пойду в шахту. Хоть один. И если я там погибну, вся ответственность, я имею в виду моральную ответственность, ляжет на вас. Он извлек из кармана громадную ладонь и отогнул массивный указательный палец, чтобы ткнуть им в Родригеса. И в меня. — Простите, профессор, — сказал Родригес с несвойственным ему пиететом. — Но мы вас не приглашали и, если бы заранее знали о вашем приезде, никогда бы не дали согласия на спуск в такое время года. Прилетайте к нам через три месяца. Все будет нормально. — Мне нечего здесь делать через три месяца, и вы об этом знаете, — сказал Теодор.— Мне нужно побывать в шахте сегодня или завтра. — Но ведь вода же пойдет! — воскликнул я. Мне стало жалко Родригеса. Он ни в чем не виноват. И позвал меня, чтобы кто-то мог подтвердить, что в шахту спускаться невозможно. — Я успею, — сказал Теодор. — Я бывал в куда худших переделках. Вы не представляете. И всегда возвращался. Я же на работе. — Мы все на работе, — сказал я. Родригес перебирал на столе какие-то бумажки, борьба с Теодором легла на мои плечи. — Если я не пойду в шахту, — заявил Поляновский, — то не состоится открытие. — У нас в шахте все открытия уже сделаны. — Да? Что вы понимаете в энтомологии? — Ничего. ■— Тогда как вы можете утверждать, что все открыто? Он раскрыл папку, покоившуюся у него под мышкой. Там, между двумя листками прозрачного пластика лежал, словно великая драгоценность, кусок крыла бабочки. С ладонь, не больше. Он был глубокого синего цвета, но я-то знал, что стоит повернуть его на несколько градусов, и окажется, что он — оранжевый, а если повернуть дальше, то он позеленеет. — Знаете, что это такое? — спросил Теодор. Мне не нравился его экзаменаторский тон.
Кир Булычев • Сказка про репку 81 — Знаю, — сказал я. — Почему не знать. Это бабочка, ее называют у нас радужницей. И другими именами. — Вы ее сами видели? —Сто раз. —Что вы о ней знаете? — Ничего особенного. Живет на деревьях. — Размер? — Они высоко летают. Ну, до полуметра в размахе крыльев. — А сколько крыльев? — Два, наверное? А может, четыре? Не считал. — Восемь, — поправил меня Родригес. не отрываясь от бумажек. — И шесть пар ног. Мне один раз ребята принесли. Я хотел сохранить, отвезти домой, но моль съело. — Вы можете мне поймать хотя бы один экземпляр?—настаивал профессор. — Когда же? Сейчас их нет. Будут деревья, будут и бабочки. Поэтому вам и советуют приехать через три месяца. Налюбуетесь в свое удовольствие. Только пахнут они сильно. Как цветы на дереве. Хуже нашатыря. — Неважно, — отмахнулся Теодор. — Пахнет — не пахнет, какое до этого дело науке, если ни в одной коллекции мира нет целого экземпляра. Если никто не знает жизненного цикла этого существа, если только у меня есть идеи по этому поводу... — Так какие же у вас идеи? Всегда так — ты занимаешься делом, а тут приходит дядя Теодор с идеями. — Мои идеи касаются жизненного цикла этих существ. — Так зачем же в шахту лезть? — Послушайте, Ли, а вы не задумывались, откуда появляются ваши радужницы? — Из репы. Откуда же еще? Это мое заявление ввергло нашего гостя в полную растерянность. — Вы так думаете? Вы сами догадались или видели? — Им неоткуда больше браться, — сказал я. — Тогда пошли в шахту. Мы там найдем куколок. — И что дальше? — Дальше? — Теодор не уставал изумляться моей наивности. — Мы будем разводить радужниц на Земле, вы знаете, что представляет собой материал, из которого сделаны эти крылья? Это же самый красивый, самый прочный, просто невероятный материал! Родригес извлек из кипы бумаг метеосводку на ближайшие дни. — Поглядите, — сказал он Поляновскому. — Температура уже поднялась выше нормы. Сегодня в полдень уровень солнечной радиации достигнет критического. Вы видите, я пошел вам навстречу, вызвал Ли и, ничего не рассказывая ему, предложил спуститься в шахту. Его мнение совпадает с моим. Так что вопрос закрыт. Завтра вы посмотрите на появление побегов, зрелище, скажу я вам, исключительное, приезжают операторы, художники. Потом вы поймаете бабочек, и мы в этом вам < удовольствием поможем. — Сейчас мне нужны не бабочки. Необходимо отыскать ранние стадии метаморфозы. Когда начнется лёт бабочек, будет поздно. Неужели вы не понимаете? — Все понимаю, но в шахту не пущу, — сказал Родригес. — Окончательно. Он потянулся к селектору, потому что в самом деле с минуты на минуту должны появиться гости, их надо было размещать: каждый уверен, что именно он — главная фигура на торжестве. — Космодром? — спросил Родригес. — Второй с Земли еще не прибыл? — Я попаду в шахту. И не думайте, что сможете меня остановить. Меня пытались останавливать куда более сильные личности, чем вы, — объявил Теодор.
82 Л итературные страницы — И как? — спросил Родригес, который тоже относил себя к сильным личностям. — Ничего не вышло!—Теодор захрустел суставами, развернулся и сделал невероятной длины шаг, вынесший его из комнаты. — Вы хорошо устроились? — спросил ему вслед Родригес голосом гостеприимного хозяина. Поляновский ничего не ответил. Родригес повернулся ко мне: — Ты за ним присмотри. Он и в самом деле может туда полезть. — У шахты дежурный. — И все-таки подстрахуй. Если профессор потонет, нам с тобой этого мировая наука не простит. Я ушел. Над долиной, голой, серой, скучной до отвращения, металась холодная пыль. Во впадинках лежал иней. Приближался вечер. В воздухе была какая-то тревога, напряжение, которые всегда предшествовали взрыву весны. Над долиной дул ветер, и пыль вздымалась у куба шахтных подъемников, засыпала подъездные пути и валом скапливалась у кольца сушильной фабрики. В темнеющем небе возникла зеленоватая полоса — садился корабль. До космодрома двести километров. Мне страшно хотелось туда. Меня тянула сама атмосфера космогородка, где много незнакомых людей, где суматоха и шум, куда сваливаются с неба новости. Я вернулся к Родригесу и отпросился съездить за гостями. Все равно кому-то придется гнать туда вездеход. Вернулся я из космогородка поздно, было почти темно, луны, а их здесь штук тридцать, по очереди выкатывались из-за горизонта и неслись по небу. Я прошел к шахте, посмотреть, все ли в порядке. На вершине холма, у будущего ствола, я нашел ребят из первой смены. Они окружили бугор и спорили, пойдет ли завтра росток. Бугор подрос за день, был уже с меня ростом. Я сказал, что завтра росток еще не пойдет, и мне поверили, потому что я здесь протрубил уже пять сезонов и хожу в ветеранах. Теодора я за вечер нигде не видел и, по правде сказать, забыл о нем. Мало ли чайников попадает к нам на планету. Я спросил, кто дежурит у шахты, и мне ответили, что дежурит Ахундов. И я пошел спать. Росток меня мало интересовал. Я видел это уже пять раз. В конце концов даже самое восхитительное зрелище, ради которого люди пролетают полгалактики, может надоесть. Для них это чудо, для меня—работа. Я начал собираться в горы. Каренина показала мне одну пещеру, где на стенах были чудесные кристаллы изумруда. Я хотел привезти друзу Люцине. До гор добираться полдня, да еще по пещере идти день, не меньше. Я улегся спать часа в два ночи. А еще через час меня разбудил Родригес и спросил, когда я видел Теодора Поляновского. А я его весь вечер не видел. Что я ему, нянька, что ли? — Его нет в комнате. И нигде не территории нет. — Потыкается в шахту, вернется, — сказал я. — Там Ахундов. Не пустит. — И все-таки... В общем, я оделся и, проклиная энтомологию, пошел к подъемнику, чтобы узнать, не видал ли Ахундов этого Теодора. Ахундов Теодора не видел. По простой причине: Ахундов был выключен. Видно, Теодор подошел к нему сзади, приложил ему к носу тряпку, пропитанную наркотиком, и Ахундов заснул. Виноваты мы сами. Привыкли, что здесь всякая живность появляется лишь летом, и пока росток не пойдет, опасаться нам нечего, да и кто по доброй воле полезет к нам в шахту? Ахундов сидел перед входом, любовался звездами и никак не подозревал, что на него совершат такое покушение. Пришлось вызвать Родригеса и доктора, приводить Ахундова в чувство и выяснять, что тот никакого Теодора не видел.
Кир Булычев • Сказка про репку 83 И тогда Родригес сказал: — Просто не представляю, что теперь делать, — и посмотрел на меня. — А какая последняя сводка? Может, он сам выберется? — Сводка никуда не годится, — сказал Родригес. — Да ты же сЛышишь. Я слышал, как из-под земли шел гул. Шахта набирала силу. — Тогда я пойду, — сказал я. — Кого с тобой послать? — спросил Родригес. — Никого. Одному проще. — А то я с тобой пойду. — У тебя опыта нет. К тому же пока будем тебя готовить, опоздаем. А у меня все готово. Я с утра в горы собирался, в пещеру. Мне только скафандр натянуть, и я пошел. — Ты уж извини, Ли, — сказал Родригес. — Я сам виноват, — сказал я. — Ты просил за ним присмотреть. Дверь подъемника была взломана чисто. Я бы так не смог. Я проверил скафандр, взял запасной баллон и маску для Теодора, веревки, ножи, ледоруб. Родригес хлопнул меня по шлему. До рассвета оставалось часа два, и мы надеялись, что вода не пойдет до рассвета, хотя уверенности в этом не было. Родригес с Ахундовым остались наверху на связи. Доктор пошел разбудить Сингха и позвать его сюда на всякий случай со вторым скафандром. Родригес врубил аварийку для главного подъемника, на большее мы не пошли — не хотелось подымать людей. Я вошел в подъемник, и Родригес помахал мне, показывая, чтобы я не задерживался. Задерживаться мне самому не хотелось. Мне еще не приходилось попадать в шахту в такой момент. Странно было спускаться одному — всегда спускаешься со сменой. Стены главного ствола поблескивали под лучом шлемового прожектора. Содержание сока в породе было больше нормы. Приторный запах наполнял шахту, привычный, не очень приятный запах, которым мы все, кажется, пропитаны навечно. Даже сквозь гудение подъемника слышны были вздохи, шуршания, словно за стенами шевелились живые существа, требуя, чтобы их выпустили на волю. Внизу, в центральном зале, я постоял с минуту, рассуждая, куда бы Теодор мог направиться. Туннель, ведший к западу, вряд ли мог соблазнить энтомолога. Уж очень он был обжит, исхожен и широк. Я не знал, есть ли у него хотя бы фонарь. Вернее всего, есть. Он казался человеком предусмотрительным. Со стен стекала вода, и пол центрального зала был покрыт ею сантиметров на пять. Я опустил забрало шлема. — Как у тебя дела? — спросил Родригес. Я включил связь. — Много воды, — сказал я. Большой плоскотел вывалился из стены и поспешал к подъемнику, словно хотел спастись с его помощью. Плоскотел громко шлепал по воде, и Л погрозил ему ледорубом, чтобы он вел себя попристойней. — Куда дальше пойдешь? — спросил Родригес. — По новому стволу, — сказал я. — Он идет вниз, а наверно твой энтомолог рассудит, что так он быстрее проберется в дебри шахты. Его же куда поглубже понесет. — И поближе к центру, — сказал Родригес. — Он вчера мне устроил большой допрос, я ему сдуру показал планы. Он не скрывал, что хочет искать своих куколок в главных сосудах. — Еще чего не хватало, — сказал я с чувством. — Там же потоп. Тем временем я шел по новому стволу, спускаясь и скользя по сладкой массе породы, иногда переходя на неразобранные звенья транспортера.
84 Литературные страницы -— Родригес, — сказал я. — Это какая бригада здесь оставила метров пятьдесят транспортера? — Я знаю, — сказал Родригес. — Они меня пытались убедить, что здесь периферия и нет смысла таскать туда-сюда тяжести. Я им разрешил. В порядке эксперимента. — После такого эксперимента придется везти с Земли новый транспортер. — Ладно уж, — сказал Родригес. — Нельзя не рисковать. — Им просто лень было выволакивать оборудование. Вот и весь эксперимент. Я был в прескверном настроении, Родригес это понимал, так что на мое ворчание не реагировал. Мне мешала идти всякая живность. Зимой обитатели шахты спят или тихонечко роют свои ходы. А сейчас... Некоторые из них были весьма злобного нрава и устрашающего вида. В скафандре они мне неопасны, но ведь Теодор пошел практически голым. Вроде бы смертельно опасных зверей у нас в шахте не водилось — в прошлом году приезжали биологи, резали их, смотрели. Но как сейчас помню: Ахундов наступил на одну суничку, неделю лежал — нога как бревно. Штрек повернул налево, пошел вниз. Этот штрек был разведочным. Он вел к большой полости почти в центре месторождения. Полость была естественная, мы думали, как бы ее использовать, но неподалеку проходили главные сосуды, и мы оставили полость как есть, чтобы не повредить месторождение. Я шел штреком, по забралу шлема стекала жидкость, и приходилось все время вытирать ее, чтобы не загустела. Прожектор был ненадежен — даже при малом объеме множество бликов слепило и мешало смотреть вперед. Я вдруг подумал: что за глупость, зачем мы называем вещи не своими именами? Ведь когда пришли сюда первые разведчики, они называли вещи проще. Месторождение— репой, к примеру. Это уж мы, промысловики, наклеили на репу официальную кличку: месторождение. 3. Когда мне предложили сюда поехать, я сначала воспринял эту шахту как настоящую. Когда мне объяснили, отказался наотрез. А потом меня взяло любопытство, и я все- таки поехал. И не жалею. Ко всему привыкаешь. Работа как работа. И сама планета мне нравится — сплошное белое пятно. Хотя, конечно, шахты — главное здесь чудо. Я помню, как-то пытался объяснить Люцине, что это все означает: — Представь себе, милая, планету, на которой времена года меняются в два с лишним раза чаще, чем у нас. Недалеко от экватора на ней обширная равнина, окруженная горами. Климат там жутко континентальный. Зимой — ни капли влаги. И морозы градусов до ста. Что, ты думаешь, делают там растения зимой? Люцина морщила свой прекрасный лоб: — Наверное, они сбрасывают листья. — Это не помогло бы. — Знаю, — заявила Люцина. Ей так хотелось быть умницей. — Не подсказывай. Они засыхают и прячут семена в землю. — Усложняем задачу. Лето короткое, меньше месяца. За это время растение должно завершить цикл развития, дать новые семена... — Знаю, — перебила Люцина. — Они очень быстро растут. — Теперь я сведу воедино все твои теории и даже дополню их. Итак, представь себе очень большое растение. Такое, чтобы корнем оно могло достать до воды, которая находится здесь глубоко под землей. Этот корень — не только насос, который качает воду к стеблю, но и кладовая, где хранятся питательные вещества. Получается репа. Только диаметром в полкилометра.
Кир Булычев • Сказка про репку 85 — В полкилометра! — воскликнула Люцина и развела руками, чтобы представить себе, как это много. — Теперь, — продолжал я, — растение может спокойно отмирать на зиму. Основная его часть живет сотни лет, только под землей. И как только наступает весна, оно дает новые побеги, и репа кормит и поит их. А наша шахта — внутри репы. И мы строим свои ходы в ней, как гусеница в яблоке, стараясь не нарушать главные сосуды, по которым поступает влага к растению. Года через три переходим к другому растению. В долине их сотни, хотя они и находятся далеко доуг от друга. Есть репы молоденькие, они с трехэтажный дом, есть и репы-старожилы, одну нашли диаметром больше километра. — А там есть другие... насекомые? — Этим вопросом я был поставлен на положенное мне место. Люцине всегда хотелось, чтобы я был как минимум капитаном звездного корабля. — У нас масса конкурентов, неужели ты думаешь, что репа, единственный источник пищи в этой долине, будет обойдена вниманием местных тварей? — Не думаю, — согласилась Люцина и спросила без особого беспокойства за мою судьбу: —А они вас заодно не съедят? — Нет, мы с ними не враждуем. Они вегетарьянцы. — Ну, а за ними кто-нибудь охотится?—Моя жизнь показалась ей недостаточно драматичной. — Когда наступает лето, в долину спускаются хищники, которые охотятся за насекомыми или зверями, что проводят зиму внутри репы, а летом выбираются на поверхность. Для них репа — лишь зимнее убежище. Есть у нас там, например, бабочки удивительной красоты, крылья у них до полуметра. Мы их зовем радужницами. — Хочу такую бабочку, — сразу сказала Люцина. — Постараюсь достать, — пообещал я. — Но для нас главное не бабочки. Это плотная, богатая сахаром, витаминами и белками масса, которую тут же консервируют или сушат. Мы кормим всю планету и соседние базы, мы даже на Землю репу вывозим. Она нужна и парфюмерам, и медикам — ты наверное, читала... — Конечно, — поспешила ответить прекрасная Люцина, и я ей не поверил. 4. И вот я шел по узкому штреку именно в тот день, когда в шахту спускаться нельзя. Началась весна. Через день, а может раньше, сосуды репы начнут качать наверх воду. В такой период шахта закрывается, из нее вывозят оборудование, и пока не прекратится рост побегов, у нас отпуск. Обычно он длится недели две-три. А этот сумасшедший энтомолог вместо того, чтобы подождать месяц, бросился сюда один без скафандра, в поисках куколок. Оказалось, я иду правильно. Я сообщил Родригесу. — Хуан, тут лежит вскрытая торопыга. Он здесь проходил. Торопыга была страшненькой на вид, такие нам часто встречались, мы к ним привыкли, и из их тяжелых, сверкающих жвал ребята делали ножи и другие сувениры. Я сам привез как-то Люцине такой нож. Она его тут же выкинула, как узнала, что это — жвалы какой-то гусеницы. Уйти он далеко не мог. Я был в башмаках, которые не очень скользили по липкому полу, я знал куда идти, наконец, я не искал ничего, кроме Теодора, и не исследовал гусениц по дороге. Идти становилось все труднее. С потолка падали капли, каждая наполнила бы стакан сладким соком, под ногами хлюпало. Стены штрека прогибались под напором сладкой воды. Репа гудела, радуясь весне. И где-то в этой липкой бездне бродил
86 Литературные страницы i Теодор, причем с каждой минутой его спасение становилось все более проблематичным. Навстречу мне ползли и бежали личинки, нимфы, плоскотелы, манги, торопыги, сунички, — все те жители репы, что летом не выходят наружу, отсиживаются внутри, на бесплатной кормежке. Беженцы шли сплошным потоком, стремясь уйти подальше от центрального ствола. Они-то уж знали, когда им следует бежать. Я раздвигал их башмаками. Большая, черно-оранжевая леопардовая манга подняла голову и удивленно поглядела мне вслед, подумав видно: вот дурак, куда идет? Оттуда наш брат, подземный житель, живым не возвращается. Я рассчитывал отыскать Теодора в полости, но нашел там лишь следы его недавнего пребывания. Одной из стен он нанес несколько порезов ножом, словно что-то выковыривал из нее. Затем он, видно, проследовал к дыре. Вот этого делать не следовало. Я сразу сообщил об этом Родригесу: — Дело плохо, — сказал я. — Он отправился дальше. — Ого, — сказал Родригес и замолчал. Я понимал, почему он молчит. Долг начальника велел ему тут же вызвать меня обратно. Но и этого он сделать не мог — это означало погубить Теодора. Дыра вела в один из питательных сосудов репы. Это были вертикальные туннели, по которым и поступала вода к ростку. Мне приходилось туда лазить в хороший, сухой период, и то зти колодцы, в которых всегда сыро и жарко, не вызывали желания в них возвращаться. Мы тщательно наносили их на план шахты, чтобы не врезаться к ним штреком. Внизу, в глубине, покачивалась вода. Здесь терпеливо ждали своего времени выползти на свет миллионы всяческих тварей. И это было в сухое время. Что там творится сейчас — мне и думать не хотелось. Но Родригес молчал, а это значило, что мне все-таки придется туда идти. — Решай сам, — сказал Родригес. — Скафандр у тебя надежный. Ну и негодяй, подумал я о своем начальнике. Это во мне бушевала трусость. И ничего я с ней поделать не смог. Только я был уверен, что Люцине я об этом ничего не расскажу. И я пошел к дыре. Я сунул голову внутрь. Учтите, что я был в скафандре, спасательном скафандре, которому почти ничего не страшно. Теодор же отправился в это путешествие в простом комбинезоне. Вода подошла уже к самому краю отверстия. До нее оставалось метров десять, не больше. Ствол, метров шесть в поперечнике, был заполнен таким количеством живности, что мне захотелось зажмуриться и отправиться домой, к маме. Постояльцы кишели в воде, покрывали в несколько слоев стену, ворошились, праздновали свое скорое освобождение. А на той стороне ствола, пониже отверстия, прижавшись к стене, висел на ледорубе покрытый насекомыми мой Теодор. — Вы живы? — спросил я, осветив чудака фонарем. — А, это вы, — ответил он также буднично. — Я скоро упаду. Вы не могли бы мне помочь? Помочь? Помочь ему было невозможно, о чем я сообщил Родригесу, после чего Загнал первый крюк в плотную ткань репы и вылез в ствол. Меня тут же облепили обитатели ствола, хотя, к счастью, приняли за своего и враждебности не проявляли. Но уступать мне сидячие места на стенках туннеля также не намеревались. — Держитесь! — крикнул я Теодору, и тут же мне пришлось опустить забрало шлема, потому что какая-то игривая суничка прицелилась со мной подружиться и пожить немножко у меня на щеке. Потом я помню, как, расталкивая зрителей, я загнал еще один крюк. На третьем я кинул взгляд вниз и увидел, что вода подобралась уже к ногам Теодора. Ему, хоть он и был самоотверженным исследователем, стало не по себе. Теодор пытался подтянуть ноги, грохнулся в воду и тут же пропал в этом компоте.
Кир Булычев • Сказка про репку 87 — Я пошел! — почему-то сообщил я Родригесу и, с отвращением зажмурившись, нырнул вслед за Поляновским. Я поймал его и попытался обнять, чтобы вытащить его голову на поверхность, и в тот момент случилось самое ужасное: начался Ток. Репа взревела, включив все свои насосы, и вода пошла, набирая скорость, вверх. И дальнейшее я как-то запамятовал... 5. В это время наверху занялся рассвет. А так как многие в космограде знали, что наша репа — одна из самых крупных, вокруг собралось человек сто, с нетерпением ожидавших, когда первый луч солнца выглянет из-за горизонта. Все знали, что Это будет сегодня. И вот, как только рассвело, громадный бугор (как и другие бугры в долине), усыпанный сухими ветками и слоем мертвых листьев, начал медленно вспучиваться. Это было грозное и неодолимое движение жизни, словно богатырь, проспавший под землей сто лет, решил выглянуть наружу и посмотреть, что делают тут незваные лилипуты. А те отодвинулись подальше от холма и включили кинокамеры. Родригеса среди них не было, Родригес сидел у пульта управления подъемником и слушал, как рычит вода в венах репы. Через несколько минут раздался грохот рвущейся земли и, разбросав на несколько метров сучья и листву, комья породы и камни, из земли появился первый росток. Не появился, а вырвался как меч, прорвавший занавес. Мы всегда говорим — «росток», и можно подумать, что он невелик. А росток — это зеленый палец диаметром чуть меньше тридцати метров. И растет он со скоростью три метра в секунду. Вот для чего требуется столько воды и питательных веществ — чтобы его родить на свет. Через минуту это уже был не росток, а пук раскрывающихся листьев высотой в полторы сотни метров. И такие ростки, поменьше, побольше, более раскидистые и менее раскидистые, вылезали по всей долине, и, словно по мановению жезла могучего волшебника, эта бесплодная, серая земля превращалась в пышный, ярко-зеленый лес... И тут же первые жители этого леса, прорвавшиеся наверх вместе с ростком, начали обживать свок дома, жрать листву, охотиться на себе подобных, пить нектар раскрывающихся цветов и сверкать крыльями под солнцем. И вот тогда наступил решающий момент этого сказочного спектакля. По крайней мере так рассказывали об этом очевидцы. Как раз в той стороне могучего зеленого ствола дерева, которая была обращена к зрителям, было очевидное и значительное вздутие, словно растение собиралось пустить в ту сторону мощный побег, да почему-то этого не сделало. И вдруг у всех на глазах в зеленой массе что-то блеснуло. Никто сначала и не догадался, что это лезвие ножа. Стальное лезвие кромсало ствол изнутри, и завороженные зрители не могли оторвать глаэ от этого феномена. Никакой это был не феномен. Когда отверстие стало достаточно большим, в краях его обнаружились две руки, и они начали раздирать зеленую кору. Зрелище, говорят, было мистическим, ужасным и навевало мысли о злых духах, рвущихся на волю из заточения. Наконец в отверстии, из которого хлынул прозрачный сок, показался человек в скафандре, вымазанный соком и зеленой массой. Человек вывалился наружу, на молодую травку, и вытащил за собой еще одного, бесчувственного, как колода. Только тогда зрители почуяли неладное и побежали к нам. У меня еще хватило сил откинуть забрало и потребовать, чтобы Теодору привели врача, потому что мне обидно было бы сознавать, что после столь увлекательного путешествия по жилам репы он помрет. Меня поняли, и Теодора откачали. Говорят, когда он пришел в себя — я этого не видел, потому что умудрился прийти в себя позже, — он первым делом спросил: «Как мои куколки?» Окружающие решили,
88 «Литературные страницы что он спятил, но Теодор нашарил руками застежку на груди, открыл ее, и оттуда одна за другой вывалились три куколки размером с молочную бутылку, а из них, расправляя крылышки, вылетели бабочки-радужницы, которые теперь, когда на них пошла на Земле мода, известны под названием полянок — по имени Поляновского, преданного науке энтомолога. (Мое имя в энтомологии так и не прославилось). 6. Разумеется, Люцине я эту историю излагал вдесятеро короче, иначе она не дослушала бы и сочла меня занудой и завистником. Впрочем, краткость меня не спасла. — А он настоящий мужчина, — сказала она задумчиво. Она смотрела сквозь меня, через время и через миллиарды километров—туда, где несгибаемый Теодор продирался сквозь сладкую репу, чтобы осчастливить Люцину полянкой. — Опомнись, что ты говоришь! — возмутился я. — Полянку привез тебе я. И его вытащил тоже я. — Ты... ты... всюду ты. — В голосе Люцины звучала скука. — Я хочу с ним познакомиться. — Зачем? — Тебе не понять. ...Лучше бы я привез ей друзу изумрудов из каренинской пещеры. А почему бы и нет? Такая же самая жизнь, но только другая... В одинаковых условиях с одними и теми же вещами происходит одно и то же. Так что если на какой-то планете существовали или существуют точно такие условия, как на Земле в момент зарождения на ней жизни, то и на этой планете произошло или произойдет все то же самое. Сначала сложится некая комбинация молекул, способная удерживать и перерабатывать информацию — избирательно изменять направление физико-химических процессов в ответ на воздействия внешней среды. Потом, благодаря такой способности, дающей этим молекулам преимущество перед другими, они начнут совершенствоваться и развиваться. Так возникнет жизнь, начнется эволюция — и дальше все известно. Если на той, другой планете что-нибудь было хоть чуть не так, как у нас на Земле,— то получится нечто из научно-фантастических романов; если все было точно так, как у
Такая же самая жизнь, но только другая... 89 нас,— то сейчас, уважаемый читатель, ваш двойник читает там свою «Химию и жизнь». Кажется, все верно, хотя бы из так называемых общих соображений. Все это считалось довольно очевидным весьма давно. С тех же пор, как несколько лет назад профессор химии Манфред Эйген из ФРГ предложил свою математическую теорию самоорганизации материи, приобретшую теперь широкую известность, сомневаться в единственно возможном пути биологической эволюции на Земле никому, казалось бы, не приходится. Из писем в редакцию Оживить шариковые ручки можно! В «Химии и жизни» №11 за 1973 год была напечатана заметка «Можно ли оживить шариковую ручку», в которой консультант Г. А. Балуева рассказала о своей неудаче при попытке размягчить засохшую пасту старых шариковых ручек с помощью органических рас- Суть теории Эйгена уже была изложена в «Химии и жизни» в статье «Эволйоция макромолекул и жизнь» A973, № 8), и за уточнениями или с сомнениями проще всего обратиться к ней. Здесь же речь о другом: вывод о «единственном» варианте эволюции сам Эйген считает, оказывается, неверным. «Комбинация молекул, которая сложится, чтобы дать начало биологической эволюции, может быть даже в одних и тех же условиях различна,— утверждал он в интервью журналу «Um- schau in Wissenschaft und Tcchnik» A973, № 14).— «Возникновение жизни под- творителей. В ответ на заметку редакция получила несколько писем с изложением менее сложных, но зато более действенных способов оживления ручек. Приводим выдержки из этих писем. У нас стержни хранятся по полгода и более; лежат они в ящике письменного стола, завернутые в бумагу. И если они отказываются писать, я сильно нажимаю двумя папьцами на пластмассовый . стержень близко около шарика, чтобы выдавить немного пасты на шарик. После этого ручка начинает писать. Так что в этом случае механический способ оказался лучше химического. Е. П. ИВАНОВ, Брянск Стержень с засохшей пастой следует опустить в стакан с горячей водой (температура 70—80° С) и подержать в ней около минуты. Затем ручку можно начать расписывать. Так оживает засохшая паста. В. В. БОБРИКОВ, Майкоп чиняется физическим закономерностям, но... каким именно окажется индивидуальный облик живых существ — это в значительной мере дело исторической случайности. Число возможных альтернатив неизмеримо велико...» Так что симпатичные марсиане со щупальцами или маленькие зеленые человечки могут встретиться нам не обязательно на Марсе или бог знает в каких непохожих мирах. Они могут жить и на второй (или на сто семидесятой — это несущественно) Земле, если только она где-нибудь отыщется... М. КИРИЛЛОВ Я тоже испробовал всевозможные способы восстановления пасты разными растворителями, но эффекта добиться не удалось. Дело решил случай. Я взял как-то горящую спичку и стал подогревать стержень по всему основанию, причем больше грел к шарику. Шариковый стержень стал работать исправно. Теперь я всегда восстанавливаю так засохшую пасту. М. А. ШАХОВ, Ухта И еще одно письмо о том, как хранить шариковые ручки, чтобы паста в них не засыхала. Куп пенные стержни следует воткнуть в торец корковой пробки, а открытые концы замазать пластилином. Вставить стержень нужно так, чтобы корпус его был тоже немного погружен в пробку. Не забудьте перед употреблением удалить пластилин, иначе ручка писать не будет. Мое письмо написано как раз стержнем, который хранился 2,5 года. Г. М. МАСЛЕННИКОВ, Черкассы
Полезные советы 91 О травлении металлов Химическое или электрохимическое травление применяют для очистки поверхности металла от окалины и ржавчины или других окислов, образовавшихся при обработке и хранении деталей. Для химического травления железоуглеродистых сталей применяют обычно растворы серной или соляной кислот; иногда к ним добавляют азотную, плавиковую или хромовую кислоту. Растворяя окислы железа, серная и соляная кислота частично разрушает и сам металл, в результате выделяется водород. Газ проникает в верхний слой изделия, отчего оно становится хрупким. Чтобы этого не произошло, а также чтобы не перетравить металл, в травильные растворы добавляют специальные присадки — ингибиторы коррозии, с помощью которых процесс травления можно регулировать. Эффективными ингибиторами считают уникол, ЧМ, ПБ-5, уротропин и другие подобные вещества. Если, скажем, в раствор добавить 8—9 г/л ПБ-5, то потери металла уменьшаются почти вдвое. Вот, например, каким должен быть травильный раствор для стали, покрытой толстым слоем окалины: серная кислота (уд. в. 1,84) — 75 г/л, соляная кислота (уд. в. 1,19) — 125 г/л, присадка «КС» — 3 г/л. Раствор подогревают до 30—40° С и обрабатывают им металл от 30 до 90 минут, в зависимости от толщины окалины. Медь, бронзу, латунь и мельхиор обычно обрабатывают в два приема: сначала делают предварительное травление, а потом окончательное, или глянцевое. Для предварительного травления берут: азотной кислоты (уд. в. 1,4) — 250 мл, серной кислоты (уд. в. 1,84) — 250 мл и натрия хлористого 0,5 г. Время обработки 4—5 секунд, температура раствора 20—25° С. Для окончательного травления нужен раствор, содержащий азотную кислоту (уд. в. 1,4) — 250 мл, серную кислоту (уд. в. 1,84) — 250 мл, соляную кислоту (уд. в. 1,19) — 5 мл и голландскую сажу 1—1,5 г. В этот раствор изделия погружают на 6—8 секунд, затем их быстро промывают в большом количестве воды, после чего высушивают или отправляют в ванну для гальванической обработки. Свинец травят 5—10%-ной азотной кислотой, цинк и кадмий — 5—20%-ной соляной кислотой, а алюминий — 10—20%-нь1м раствором едкого натра. Для обработки металлов применяют и электрохимическое травление, чаще анодное. После такой обработки изделие приобретает чистую и слегка шероховатую поверхность. Следует помнить, что анодное травление требует большого внимания, важно строго соблюдать режим обработки, чтобы не перетравить изделие. Электродами при электрохимическом травлении могут служить пластины из свинца или кремнистого чугуна. Электролит для обработки черных металлов состоит из серной кислоты A50 г/л) и хлористого натрия B0 г/л). Время травления от 1 до 10 минут, в зависимости от толщины слоя ржавчины. Температура раствора от 20 до 50° С. Плотность тока — 5—10 а/дм2, напряжение — 3—10 в. Более подробные сведения о разных методах обработки металлических изделий можно почерпнуть из таких книг: П. К. ЛавОрко «Химическая и электрохимическая подготовка поверхности металлов перед гальваническими покрытиями», Киев, 1963 г.; В. И. Лайнер «Современная гальванотехника», изд. «Металлургия», Москва, 1967 г.; П. К. Лаворко «Пособие мастеру цеха гальванических покрытий», изд. «Машиностроение», Москва, 1969 г. И еще одно: в приведенных здесь рецептах применяются концентрированные кислоты. Помните: работа с ними требует особой осторожности. Готовить растворы и работать с ними необходимо под тягой или в хорошо проветриваемом помещении. Капли кислоты, лопавшей на кожу, вызывают ожоги, а на одежде они образуют дыры. Кандидат химических наук С. Н. ЛУРЬЕ
,j^--~ ч ^ **- *«ч* л -^ \ u~>- «J* w * *v ^ -4V Г- лм: Steu*
Вещи и вещества 93 Эмаль — стекло на металле НАШИ КАСТРЮЛИ ПОКРЫТЫ СТЕКЛОМ' Каждый знает, как выглядит эмаль. Но все ли знают, что это такое? В любой современной кухне есть эмалированная посуда: кастрюли, миски, кружки, чайники, ведра... Глянцевый, твердый, легко моющийся слой покрывает их поверхность. Мы не очень задумываемся над тем, зачем он нужен, пока в один печальный момент кусочек эмали не отскочит — то ли от нечаянного удара, то ли оттого, что посуду забыли снять с огня. И в том месте, где эмали, увы, больше нет, бурно идет коррозия, вскоре образуется сквозное отверстие — и вещи приходит конец. Защита металла — вот основное назначение эмалевого покрытия. А второе его назначение — сугубо декоративное. Эмаль красива, и в последние годы наборы эмалированных кастрюль регулярно появляются на выставках прикладного искусства. Эмаль — это стекло. История стекла насчитывает свыше пяти тысячелетий, но до сих пор о нем известно далеко не все, и нет еще однозначного ответа на вопрос — что такое стекло? Однако это не мешает нам пользоваться стеклом... Но коль скоро эмаль — это стекло, то почему ей посвящена особая статья? И вообще, чем заслужила она право на самостоятельность? Только особым способом применения. Привычное стекло существует само по себе как лист оконного стекла, как колба или пробирка, стакан, ваза, скульптура. Эмаль сама по себе не существует. То стекло, из которого ее делают, еще не эмаль. Оно становится эмалью лишь после того, как соприкоснется с металлом. «Покрытие из неорганического стекла, наплавленное на металл» — вот строгое определение эмали, ДАЖЕ НЕ РОДСТВЕННИКИ... Эта маленькая глава — по сути дела отступление. Наверняка у кого-то из вас есть (или была) в кладовке металлическая банка с этикеткой: «Эмаль белая» (красная, синяя, зеленая — это дела не меняет). Такие эмали даже не родственники, а лишь однофамильцы настоящих. Это просто малярные краски, содержащие масляные лаки на природных или искусственных смолах. Правильнее было бы назвать их «масляно-лаковыми красками», но так как, высыхая, они образуют твердое блестящее покрытие, напоминающее эмаль, их и назвали эмалевыми красками, а потом просто эмалями. Иногда это приводит к путанице. Если вам скажут, что автомобильные декоративные эмали очень красивы, не примите это за призыв покрывать кузов машины слоем стекла. Есть и еще одни фальшивые эмали — так называемые холодные, для художественных изделий из металла. Это мочевино- формальдегидные смолы, окрашенные стойкими красителями. А теперь вернемся к настоящим эмалям. ИЗ ЧЕГО ОНИ СДЕЛАНЫ? Где только не применяют эмали! Кастрюли, ванны, раковины, кухонные плиты, холодильники, стиральные машины — это все понятно. В молочной, консервной, фармацевтической и химической промышленности эмалями покрывают котлы, вакуумные пищевые установки, разнообразные емкости, реакционные аппараты, оборудование для фильтрования и выпаривания. Словом, повсюду, где есть опасность повредить металл (либо, напротив, если опасаются, что металл причинит вред содер-
94 Вещи и вещества Состав эмалей для листовой стали в весовых процентах покровная Полевой шпат Бура Киарц Кальцинированная Нитрат натрия Плавиковый шпат Окись кобальта Окись никеля Двуокись марганца Крнолит соди Фторосиликат натрия Сурьмннокислыи н атрий 3 2 31 20 (i 1 5 0 0 1 - 0 0 0 0 ,0 .0 .5 .5 0 31 2 1 19 1 3 ;з - и . - ,5 .5 ,0 .0 ,5 ,5 0 17 23 23 С 3 2 - н, -- • 2, .5 0 ,5 .5 .0 .5 <3 9.5 18.0 39,0 10.0 3.0 1 .5 - 5,0 - жимому емкости), применяют эмали. Их используют в электротехнике и в строительстве. Наконец, в ракетных двигателях тоже есть эмали — жаростойкие. Понятно, что в каждом случае нужна своя, особая эмаль. Чтобы дать некоторое представление об их многообразии, скажем вкратце о том, как эмали классифицируют. Прежде всего их делят на грунтовые (они наносятся прямо на металл) и покровные. Понятно, что внешний вид грунтовых эмалей никого не интересует, а вот декоративные свойства покровных эмалей весьма важны. Они могут быть прозрачными, окрашенными и матовыми, и эти последние в свою очередь делятся на несколько видов — в зависимости от того, какой компонент придает им непрозрачность. Состав эмалей порой бывает сложным, но всегда существует один, самый характерный компонент, который определяет, что это за эмаль — свинцовая ли, бороси-
Эмаль — стекло на металле 95 ликатная или какая-то еще. Есть особые эмали для стали и чугуна, для алюминия и благородных металлов; бывают кислото- и щелочеустойчивые эмали; одни работают при высоких температурах, другие при низких — и так далее, и так далее... Но вот что интересно: при таком очевидном разнообразии эмалей выбор сырья для них весьма ограничен. Окислы бора, кремния, щелочных и щелочноземельных металлов, фториды и в небольших количествах окислы и соли некоторых других металлов — вот, пожалуй, и все. Однако в этих пределах можно очень широко маневрировать, в чем нетрудно убедиться, ознакомившись с таблицей. В ней даны рецепты фритты — так называют сплавленную стекловидную массу, полуфабрикат для эмали. Приготовленную в надлежащих пропорциях смесь сплавляют в печах при температуре до 1300° С и выливают расплав в воду. Основная часть фритты — полевой шпат и кварц. Они придают эмали твердость. Бура, плавиковый шпат, кальцинированная сода, фторосиликат натрия, криолит и многие другие компоненты — все это флюсы, без них эмаль будет плохо плавиться. Но если назначение каждого компонента известно, то трудно ли составить требуемую эмаль? Увы, трудно. У каждого вещества есть свое, так сказать, побочное действие, с которым необходимо считаться. Например, нитрат натрия добавляют как окислитель, но в то же время он действует как флюс. ПОЧЕМУ У БЕЛОЙ КАСТРЮЛИ ЧЕРНЫЙ ОБОДОК? И не только у белой, но и у голубой, зеленой, серой — у каждой. Иногда черными делают и ручки кастрюли, и ручку на крышке. Не очень-то это красиво. Но что поделаешь, приходится делать их черными. И это прямо связано со свойствами эмали. Из всех этих свойств на первое место, видимо, надо поставить сцепление эмали с металлом. Пусть эмаль будет — загляденье, но кому она нужна, если сразу же отлетает от металла! Давно уже известны «сцепляющие» добавки: окиси кобальта, никеля и молибдена, вещества не очень доступные и довольно дорогие. Чтобы эмалированная кастрюля имела приемлемую цену, ее покрывают эмалью в два слоя: сначала грунт, затем покровная эмаль. (Заметим, что прилипание эмали зависит и от металла. Если для листовой стали грунтовая эмаль обязательна, то для чугуна можно использовать и обычную эмаль, без окислов кобальта, никеля и молибдена. Но кастрюли все же не чугунные...) Итак, кастрюля покрыта двумя слоями эмали. А какое место самое опасное? Конечно, круто загнутый край: там, где радиус закругления мал, возникают внутренние напряжения, и эмаль того и гляди отскочит. Вот и приходится на этом опасном участке верхний слой делать тоже из грунтовой эмали, мирясь с тем, что она черная. Мы привыкли иметь дело с непрозрачными эмалями, хотя эмаль, как и любое стекло, может быть прозрачной. Однако чаще требуется закрыть темную поверхность металла, а для этого нужна эмаль, не пропускающая световых лучей. Обычно поступают так: вводят добавки, которые либо не растворяются в расплавленной массе, либо образуют при охлаждении расплава нерастворимые кристаллы. Разница в коэффициентах преломления таких кристаллов и стеклянной фазы приводит к тому, что большая часть падающего света рассеивается — и эмаль становится непрозрачной. Эти добавки (их называют заглушающими), как правило, окислы — сурьмы, олова, циркония, титана. НА ПЕРВОМ МЕСТЕ—КОРРОЗИЯ Защита от коррозии — первостепенная задача эмали, и не только той, что идет на кастрюли. Есть особо стойкие эмали, их используют для работы с агрессивными химическими веществами — кислотами и щелочами. Кислотоупорность эмали тем выше, чем меньше в ней щелочных окислов и фторидов и чем больше кремния. Но особо эффективная добавка — это окись титана. В некоторых кислотоупорных эмалях ее содержание доходит до 18%. Пластинка, покрытая такой эмалью, за год пребывания в 40%-ном рас-
96 Вещи и вещества творе серной кислоты при 100 С уменьшается в толщине лишь на 0,004 мм! Меньшие успехи достигнуты в получении щелочеустойчивых эмалей. Это объясняется тем, что кремний, важнейший компонент всех эмалей, обусловливает их малую стойкость к щелочам: окись кремния растворяется в щелочах. МОКРЫЙ ИЛИ СУХОЙ? Такой вопрос всегда встает перед специалистами, когда им надо разработать технологию эмалирования того или иного изделия. Речь идет о том, как наносить эмаль. При сухом способе фритту размалывают в сухую эмалевую пудру. При мокром — делают так называемый эмалевый шликер, размалывая фритту вместе с водой, глиной и стабилизаторами. Сначала о сухом способе. Крупные изделия — ванны, мойки, чугунную аппаратуру для химической промышленности — покрывают эмалью особым приемом, который называется горячим напудриванием: эмалевый порошок через сита наносят на раскаленную поверхность. А мелкие бытовые изделия можно сначала раскалить, з затем опустить в сосуд с пудрой. Значительно реже, только если изделия неболь- Немецкий —для химиков КАК ПЕРЕВЕСТИ ПАТЕНТНУЮ ФОРМУЛУ Патентная литература — особым жанр научно-технической литературы. Правда, описание изобретения отличается от журнальной статьи лишь структурой изложения По квинтэссенция патента, патентная формула, занимает особое положение: каждое ее слово несет существенный технический н юридический смысл. Есть несколько систем построения патентных формул; наиболее распрос гранены две, получившие названия германской н американской. В нашей стране используется германская система, и это, конечно, упрощает перевод с немецкого; ио все же трудности встречаются. Главная особенность формулы: каждый ее пункт состоит из двух частей — ограничительной и отличительной, и разте- шие и плоские, применяют холодное напудривание — порошком покрывают холодную поверхность, предварительно смоченную водой или слабым раствором клея. Очень важно знать заранее толщину будущего покрытия. Как правило, пленка стекла должна быть тонкой — иначе эмаль легко отойдет от металла или растрескается. Когда эмаль должна быть очень тонкой, мокрый процесс, естественно, лучше: жидкий шликер растекается по поверхности. Его наносят погружением, обливанием или из пульверизатора. Итак, заготовка получена, теперь осталось превратить покрытие в стекло. Иными словами, обжечь его, чтобы все компоненты сплавились в единое целое. Грунтовые эмали обжигают при 750—900е С, покровные — при В50—1000е С. Сколько слоев эмали — столько обжигов. Вот и все. Кастрюля (химический реактор, ракетный двигатель) готова. Весьма условно, конечно. Ведь мы упустили — вольно и невольно — множество тонкостей процесса и особенностей состава. Но вы и не ждали их в популярной статье, не так ли7 Г. БАЛУЕВА лиютси они словами dadurch gckennzcichtnl. dap — «отличающийся тем, что...» Патентная формула всегда состоит из одного предложения. Начнем с формулы. Vorlahren zur Ilerstellimg von mil Schaum- gi'.imni aus naturlicher oder synlhetischer Kautschukmilch beschichleten I lorgeweben (Teppichcn), dadurch gekennzeichnet. dafi Gcwebc vor seiner Beschichtung mit einer Losung eines oberflachenaktiven Stoffes ani- onaktiven, kationakliven oder nichtionogcnen Charaktcrs oder eines schaumzerstorenden Mittels vorbehandelt wird. Проанализируем предложение по частим. 1) Vcrfahren zur Hcrsiellung — «способ получения»; предлог zu, слитый с артиклем der (zur), при переводе опускается. 2) con mit Schaumgummi aus naiurlichcr odcr synlhetischer Kautschukmilch beschichleten F lorgeweben (Teppichcn)—типичное распространенное определение, которое очень часто встречается в патентной литературе. При переводе необходимо совершить перестановку слов. Прежде всего находим су-
Учитесь переводить 97 ществнтельное, к которому относится распространенное определение: Florgciveben (Teppichen) — «ворсовых тканей (ковров)»: затем переводим причастие, стоящее перед существительным: beschichteten — «покрытых»; наконец, переводим всю группу слов, относящихся к причастию, в том порядке, в котором они стоят в тексте: «губчатой резиной из натурального пли синтетического латекса». 3) daft Gewcbc vor seiner Beschichiung mit einer Losung eines oberflachenaktiven Stof- [es... oder eines shaumzerstorenden Mitt els vorbehandclt wird — «ткань перед нанесением покрытия предварительно обрабатывается раствором анионного, катионного или йеной ного поверхностно-активного вещества пли раствором пеногаептеля». Обратите внимание на место сказуемого vorbehandelt wird: оно стоит в конце предложения. В русском языке сказуемое можно ставить на любое место, в соответствии со смыслом. Итак, полный перевод. Способ получения ворсовых тканей (ковров), покрытых губчатой резиной из натурального или синтетического латекса, отличающийся тем, что ткань перед нанесением покрытия предварительно обрабатывается раствором анионного, катионного или неионного поверхностно-активного вещества или раствором пеногасителя. Теперь — более сложная патентная формула. Verfahren zur Herstellung von lichtbestandr- gen, schlagfeslen Tiefziefolien aus einem Polymerisatgemisch von Polyvinylchlorid und cinem Mischpolymerisat auf Basis von Acryl- nitril, Butadien und Styrol, dadurch gekenn- zeichnet. dafi die aus diesem Polymerisatge- misch. das in einer dem gewunschten Farblon moglichst nahe kommende Farbe pigmentiert ist, hergestellten Folicn ein- oder beidscitig ganzflachig mit einem hochpigmentierten Farbuberzug bedruckt werden und man ge- gebcnfalls noch eincn transparenten Schlufi- strich aufbringl. Начнем с ограничительной части. 1) Verfahren zur Herstellung — мы уже знаем: «споерб получения». 2) von lichtbestandigen, schlagfesten Tiefziefolien — «светостойкой ударопрочной пленки глубокой вытяжки». Tiefziefolien — основная смысловая часть сообщения. Слова, стоящие до и после этого слова, — определения и дополнения к основному сообщению. (Кстати, и первая часть сложного слова Tiefzie... — тоже определение.) 3) aus einem Polytnerisatgemisch — «ил полимерной смеси»: дополнение к основному сообщению. 4) von Polyvinylchlorid und einem Misch- polymerisat — «пол и вини л хлор и да и сополимера»; оба определения относятся к предыдущему дополнению Polymerisatgemisch. 5) auf Basis von Acrylnilril, Butadien und Siifrol — «на основе акрнлоннтрила, бутадиена ir стирола». Эта группа слов относится к Mischpolymerisat. Теперь осталось лишь переставить слова в соответствии с общим смыслом и нормами русского языка, и ограничительная часть формулы переведена: Способ получения светостойкой ударопрочной пленки глубокой вытяжки из полимерной смеси поливинилхлорида и сополимера на основе акрилонитрила, бутадиена и стирола... Теперь — отличительная часть формулы. 6) dadurch gekennzeichnet, daft die aus diesem Polymerisatgemisch... hergestellten Fo- lien — «отличающийся тем, что пленка... изготовленная из этом полимерной смеси». Здесь, как и в первом примере, — распространенное определение, для перевода которого необходимо сначала найти существительное die Folien, затем причастие hergestellten, стоящее перед ним, а затем уже перевощть всю группу слов. 7) Polymerisatgemisch, das in einer dem gewunschten Farbton moglichst nahe kommende Farbe pigmentiert ist — «полимерной смеси, окрашенной в цвет, наиболее близкий к желательному цветовому оттенку». Придаточное предложение входит в состав распространенного определения. При переводе опускаем das и ставим сказуемое на пер вое место. 8) ein- oder beidseitig ganzjlachig mit einem hochpigmentierten Farbuberzug bedruckt werden — «с одной или с обеих сторон по всей поверхности покрывается глубокоппгментп- роваиным цветным слоем». Обратите внимание на форму и место сказуемого bedruckt iverden; пассивную форму глагола мы перевели в этом случае глаголом с частицей «ся» — «покрывается». 9) und man gegebenfalls noch einen trans- purenten Schluftstrich aufbringt — «при необходимости наносят еще и прозрачный наружный слон». Последняя фраза отличительной части — это самостоятельное предложение в составе сложносочиненного. Такое построение встречается в патентных формулах, хотя п нечасто; обычно же отличительная часть — это одно сложноподчиненное предложение с союзным словом daft (как в предыдущем примере!. Итак, отличительная часть формулы будет выглядеть так: ... отличающийся тем, что пленка, изготовленная из этой полимерной смеси, окрашенной в цвет, наиболее близкий к желательному цветовому оттенку, с одной или с обеих сторон по всей поверхности покрывается глубокопигментированным цветным слоем, а при необходимости наносят еще и прозрачный наружным слой. Л. ЗАВАДСКАЯ 4 Химия и Жи.оп» »V° П
98 К-м j Н И .Л..*.. < Я проделал дома опыты по хроматографии, и они удались. В качестве растворителя я взял этиловый спирт, его надо совсем немного. Сперва расскажу, что представляет собой моя хро- матографическая колонка. Это стеклянная трубка длиной 20 см и диаметром 0,8 см. Нижний ее конец я закрыл ватным тампоном и сверху насыпал на высоту 10 см сорбент—обыкиовек- пый крахмал. Когда колонка готова, надо приготовить раствор хлорофилла. Для этого в спирт бросают два-три свежих лнстика; через несколько часов спирт окрашивается в зеленый цвет. Можно приступать к опыту. Наливаем в трубку I— 2 мл раствора хлорофилла и ждем, пока он пропитает слой сорбента примерно наполовину (на 5 см). Затем через трубку пропускаем 3—4 мл чистого спирта. Вскоре ясно можно увидеть два кольца, которые окрашены в разные цвета: нижнее — в желто-зеленый, верхнее — в серо-зеленый. Верхнее кольцо, — это хлорофилл а, нижнее — хлорофилл Ь. А при хроматографирова- нии красного вина получаются три кольца. Лучше других видно нижнее, коричневого цвета. Над ннм — серо-зеленое кольцо н сверху — бледно-розовое. Па такой колонке можно ставить опыты и с другими веществами. Александр МОЛИН, Кишинев, школа № 7, 9 класс
99 V Многие из вас выращивают кристаллы. Как правило, для этого берут самые доступные вещества н среди них, конечно, поваренную соль. Надо, чтобы она была по возможности чистой. Любой экспериментатор знает, как очистить соль — перекристаллизацией. И вот тут обычная поваренная соль преподносит сюрприз. Какой именно — будет сказано чуть ниже, а пока немного о перекристаллизации. При нагревании растворимость солей в воде увеличивается. Если приготовить насыщенный раствор какой- нибудь соли, а затем охладить его, то часть соли выпадет в виде осадка. Этот осадок будет чистым, потому что примеси остаются в растворе. Просто? Конечно! Но, увы, поваренная соль — исключение из общего правила. Ее растворимость в воде почти не изменяется с увеличением температуры. При 0°С в 100 граммах раствора может находиться 26,3 г NaCl, а при 50° С — 26,9 грамма. Невелика разница... Поэтому-то соль кристаллизуется трудно, да н то лишь после того, как испарится часть воды. Кристаллы получаются мелкими, они загрязнены примесями. Так что же, перекристаллизация поваренной соли — неразрешимая задача? Нет, ее можно решить. Только сначала надо подумать. Давайте напишем уравнение диссоциации хлористого натрия в воде: NaCl*±Na++ + С1-. Чтобы сдвинуть ход этой, реакции влево (то есть чтобы получить кристаллы поваренной соли), надо, согласно принципу Ле-Ша- телье, добавить в раствор какой-инбудь одноименный ион — либо Na+, либо С1~. Но если ввести иои Na+' (какую-нибудь другую соль натрия), то мы неизбежно загрязним раствор посторонним анионом и не достигнем цели. И если добавить ион С1~ вместе с хлоридом какого-нибудь металла, то мы орять же загрязним нашу соль, на этот раз посторонним катионом. И все же второй вариант—добавление иона хлора — представляет для нас интерес. Ведь этот ион можно ввести не только с солью, но и... Вы уже догадались, в чем дело? Тогда давайте поэкспериментируем. Приготовим в тонкостенном стакане при комнатной температуре насыщенный раствор хлористого натрия; можно взять пищевую соль. Отфильтруем раствор, перельем его в другой стакан и охладим при помощи льда (охлаждать надо в течение всего опыта). Последующие операции следует выполнять только под тягой или на открытом воздухе. В прибор для полу- 4*
100 ¥ — ■ V>'эм химик NaCl h2so4 - I см Предохранительная вода склянка чения газов (его конструкция показана на рисунке) поместим немного поваренной соли и прибавим концентрированную серную кислоту (ОСТОРОЖНО!) . При этом будет выделяться хлористый водород. Газоотводную трубку подведем к охлажденному раствору соли и пропустим через него хлористый водород. Через некоторое время на стенках стакана появятся мелкие кристаллики чистого хлористого натрия; по мере пропускания HCI они будут постепенно расти. Хлористый водород, растворяясь в воде, диссоциирует на ионы Н+ +С1~. Образующиеся ионы С1~ и сдвигают реакцию влево; хлористый натрий выпадает в виде кристаллов. А ноны Н+ не загрязняют соль. Вот и вся хитрость. Ю. ВЛАДИМИРОВ Эка невидаль... Течет река под городом Кто не слышал о том, что в больших городах маленькие речки прячут под землю? Ну а кто может похвастаться, что видел такую подземную речку? Что ж, смотрите. Между прочим, название этой реки вы почти наверное знаете: Неглинная. Та самая, при впадении которой в Москва-реку был заложен некогда город, ставший нашей столицей. Текла грязная и мелкая Неглинная через город, от дальних слобод до самого Кремля, вдоль его стен (там, где сейчас Александровский сад, а напротив — старое здание университета). Не украшала речка город: запах от нее шел скверный, весной она разливалась и затопляла соседние улицы. Чтобы привести ее в должный вид, в конце XVIII века рядом с Неглинной проложили канал — с каменными берегами и чугунной решеткой; в него-то и пустили речные воды. А потом была война, был пожар 1812 года. Москву стали строить заново. И специальная комиссия постановила:
Клуб Юный химик 101 «Открытый канал... по недостаточному в нем течению воды... производящий неприятность в воздухе, перекрыв арками, засыпать». В 1819 году так и сделали. А улицу, построенную вдоль бывшего русла, назвали Неглинной. И по сей день течет река под этой улицей, под площадью Свердлова, где Большой театр, под Александровским садом; и впадает она в Москва-реку у Кремля. Русло ее выглядит теперь вполне современно — оно бетонное, с надежной гидроизоляцией. Бывает в реке мелководье — как на снимке,— а иногда, после сильных дождей, в бетонном русле бурлит вода. За рекой присматривают. Надев высокие резиновые сапоги, спускаются через люки. Следят, чтобы вода не просачивалась наружу. Проверяют саму воду—чтобы не было в ней загрязнений больше положенного: Москва-река должна быть чистой. Вот так и течет под Неглинной улицей речка Неглинная... Г. МАРКОВ Фото Н. Рахманова
102 I. Ч> V. СВЯЗАННАЯ ВОДА В наших заметках о весах (самые первые были напечатаны в № 3 за этот год) мы не раз описывали опыты с водой — и свободной, и кристаллизационной. Однако в природе есть множество веществ — минеральных, а еще больше органических, которые могут связывать воду, вовсе не образуя кристаллогидратов. Как это происходит, можно ответить далеко не всегда. Например, еще не решен вопрос о том, как вода взаимодействует с биополимерами, а это ведь так важно для многих процессов жизни. Как бы то ни было, связанная вода существует. И определить, сколько ее в том или ином объекте, не так-то легко. Найти общую влажность труда не составляет — надо лишь высушить вещество до постоянного веса. А для определения связанной воды предложено уже около двадцати методов, и среди них нет до сих пор ни одного строгого. И все же—рискнем... Начнем с опыта, который подтвердит, что связанная вода существует. ОПЫТ 1 У хлористого кобальта есть замечательное свойство — в виде кристаллогидрата СоС12'6Н20 он розовый, а безводная соль — ярко-синяя. Этим свойством мы воспользуемся, чтобы качественно определить связанную воду. Возьмем 0,3—0,5 г сили- кагеля (из антиникотиновых патрончиков — они продаются в табачных киосках) и поместим в 10— 15%-ный раствор хлористого кобальта. Через 12 часов отделим силикагель от раствора, отожмем иа фильтровальной бумаге и оставим на ночь па воздухе. Розовые кусочки силикагеля могут стать при этом фиолетовыми и даже синими — в зависимости от влажности воздуха; пусть вас это не смущает. Перенесем силикагель в эксикатор с хлористым кальцием и, периодически взвешивая его, будем одновременно отмечать изменение цвета. Рано или поздно наступит момент, когда силикагель полностью посинеет, а его вес все еще будет уменьшаться. Но коль скоро силикагель, содержащий СоСЬ, посинел, значит, в системе нет воды. Между тем хлористый кальций продолжает поглощать воду! Что же это за вода? Та самая, которую мы хотели обнаружить,— связанная. ОПЫТ 2 Вместо силикагеля возьмем какой-либо биополимер. Скажем, пищевую желатину пли крахмал. Опыт в принципе мало отличается от предыдущего. Опишем его применительно к желатине. Около 0,5 г желатины поместим в пробирку и зальем 5 мл дистиллированной воды, оставим на ночь для набухания. Затем погрузим пробирку в воду при 50—■ 60° С н, взбалтывая, добьемся полного растворения желатины. Не охлаждая раствор, добавим к нему 0,05 г хлористого кобальта. Когда он растворится, осторожно выльем содержимое пробирки на чистое предметное стекло (для микроскопа). Стекло должно быть расположено строго горизонтально, чтобы слой желатины был равномерным по толщине. Для этого нужен специальный столик с установочными винтами и «уровень» (ватерпас). Но есть н более простой способ: стекло кладут в полиэтиленовую крышку для консервной банки, а крышку — в тарелку с водой (см. рисунок). Через 10—15 минут желатина застудневает. Стекло, окрашенное в розовый цвет, вынем из крышки и оставим на воздухе до полного высыхания желатинового слоя (точнее, до того момента, когда влажность желатины и воздуха уравновесятся). В зависимости от влажности воздуха цвет желатинового слоя может изменяться от розового до ярко-синего. Далее поступим так же, как и с силикаге- лем,— убедимся в том, что после полного посинения желатина продолжает отдавать воду. Итак, часть воды при гигроскопическом увлажнении теряет присущее ей свойство образовывать кри-
103 сталлогндрат с хлористым кобальтом. И это мы наблюдали на веществах совершенно различной природы: силикагеле и желатине. Механизм же связывания воды обоими веществами заключается в том, что молекулы воды поляризуются заряженными группами снлика- геля н желатины. Тем, кто захочет узнать подробности этого процесса, советуем посмотреть любой учебник по коллоидной химии. ОПЫТЗ Таинственную связанную воду можно не только обнаружить, по и взвесить. Мы воспользуемся одним ее необычным свойством: связанная вода не способна растворить вещества, которые в обычной воде растворяются без труда, скажем, соль или сахар. Если в водный раствор нейтрального вещества (индикатора) поместить обезвоженный гидрофильный полимер, то концентрация раствора индикатора повысится. Зная начальную и конечную концентрацию, несложно вычислить убыль воды. Именно эта вода и связывается полимером. В качестве гидрофильного полимера возьмем обычную фильтровальную бумагу (беззольные фильтры). Нарежем ее ножницами на кусочки примерно 3X3 мм. Индикатором будет служить сахар. Приготовим 2%-ный раствор сахара в мерной колбе на 50 или 100 мл (воду возьмем дистиллированную) . Измельченную фильтровальную бумагу (около I г) поместим на ночь в эксикатор над СаС1г или H2SO4; еще лучше будет высушить ег в сушильном шкафу при 102—105е С до постоянного веса и хранить потом в эксикаторе. Теперь сам опыт. Поместим около 0,6 г фильтровальной бумаги в баночку с плотной крышкой и зальем 5 мл раствора сахара (необходимо пользоваться пипеткой!). Оставим бумагу в растворе сахара на ночь при комнатной температуре. Затем пипеткой отберем из баночки 3 мл раствора сахара в предварительно взвешенный бюкс с крышкой и взвесим его с точностью до 0,001 г. Для сравнения определим вес 3 мл исходного раствора сахара. Мы увидим, что раствор сахара после обработки фильтровальной бумаги стал тяжелее! Это и есть основной результат нашего опыта. Он показывает, что фильтровальная бумага отняла часть воды из раствора сахара. Осталось только рассчитать количество связанной воды; для этого у нас есть все данные. Будем руководствоваться тем, что содержание сахара в I мл исходного раствора известно: оно равно весу сахара, деленному па объем мерной колбы. Разность весов исходного и «рабочего» растворов также известна, значит, несложно подсчитать, насколько увеличится вес I мл раствора. Далее решаем простую пропорцию и находим количество воды, соответствующее этой разности. У нас было 5 мл раствора сахара; следовательно, умножив на 5, мы найдем общее количество воды, связанное навеской фильтровальной бумаги. И наконец, найдем процентное содержание связанной воды. Результат у нас, конечно, получится приближенным. А вот сам факт существования связанной воды точен и не подлежит никакому сомнению. В. ПЧЕЛИН
104 К !■, '-■ Юный химик Опыты без взрывов Свечение в колбе химическим процессом — с образованием двойной соли 2K2S04 • Na2S04 ■ 10Н2О, которая выделяется из раствора. Свечение при кристаллизации известно уже около 150 лет, и двойная соль калия и натрия — не единст- иенпый пример. днмо, в химическом процессе. Слабое свечение появляется и в других случаях, например при распаде пере- кисных соединений. Многие углеводороды, спирты, • ке- тоны, альдегиды, органические кислоты, полимерные материалы слабо светятся Хотите поставить красивый опыт? Тогда, смешав 200 г сульфата калия и 81,5 г сульфата натрия, понемногу вливайте в смесь горячую воду, пока все кристаллики не растворятся. Оставьте раствор охлаждаться в затемненной комнате. После того как выпадет достаточно много кристаллов, образование каждого нового кристалла будет сопровождаться искрой. Слабые искры появляются уже при 60° С, потом они становятся ярче и наконец возникает целый дождь голубоватых нскр (этого момента приходится ждать довольно долго — около полутора часов). Иногда кажется, будто искры перескакивают от одной стенки сосуда к другой. Приложите ухо к стенке — вы услышите, что появление искр сопровождается звуком. Гроза в микромасштабах! Когда свечение прекращается, его можно вызвать вновь через несколько дней, встряхивая сосуд или про- . водя стеклянной палочкой по кристаллам под жидкостью. По всей вероятности, световое явление связано с При кристаллизации из водного раствора обычной поваренной соли тоже можно наблюдать свечение. Соль растворите в воде так, чтобы на дне остались нераст- ворившиеся кристаллы. Слейте насыщенный раствор и небольшими порциями, с помощью пипетки, добавляйте концентрированную соляную кислоту. При кристаллизации с соляной кислотой светятся также кристаллы хлорида калия, хлората бария и некоторых других солей. Без кислоты искры пе возникают; значит, и здесь причина кроется, вн- прн окислении. Кстати, светлячки и гнилушки испускают свет благодаря окислительным процессам. Свечение используют и в практических целях (только, конечно, не для освещения). Например, в химическом анализе — чтобы определить концентрации перекисных соединений, активность антиокислителей. Или в промышленности — чтобы контролировать скорость тех химических процессов, которые сопровождаются испусканием света. К. СЕВАСТЬЯНОВА
Клуб Юный химик В химической лаборатории Одесской областной станции юных техников мы ставим различные опыты, в том числе и по занимательной химии. Нам нравится хорошо известный опыт под названием «вулкан» — разложение бихромата аммония. С продуктом этой реакции — окисью хрома также можно проделать интересный опыт. Подогретый на металлическом шпателе порошок окиси хрома мы медленно всыпали в слегка подогретый раствор нашатырного спирта, который налит в колбу или в цилиндр. В результате сгорания частичек порошка в парах аммиака образуются яркие звездочки. «Блуждающие огни» — так мы назвали этот опыт. Случайно мы прилили к нашатырному спирту немного этилового, и реакция пошла лучше. А в чистом этиловом спирте «блуждающие огии» получаются чуть хуже. Саша АККЕРМАН, В класс, школа № 39f Вова КУЗЬМИН, 5 класс, школа № 119, Слава СКАДИВАЛОВ, 6 класс, школа № 117 Заметку одесских школьников комментирует кандидат химических иаук И. А. ЛЕЕН- сон Опыт с «блуждающими огнями» не просто занимателен; он еще демонстрирует важный химический процесс — катализ. Что происходит в колбе? Нет, окись хрома ие реагирует с аммиаком, идет совсем другой процесс — окисление аммиака кислородом воздуха. Проверить это можно так: достаточно удалить из колбы воздух — и опыт не удастся. В реакции 2NH3+I,502=N2+3H20 выделяется очень много тепла — 150 ккал. Казалось бы, реакция должна идти легко; 105 однако связи в молекулах аммиака и кислорода достаточно прочные, и при невысокой температуре реакция не идет. Вот тут то и нужен катализатор, чтобы «расшевелить» молекулы н заставить их реагировать друг с другом. Реакция аммиака с кислородом идет на поверхности частичек окиси хрома. Выделяющееся при этом тепло раскаляет частички, и они светятся. Кроме окиси хрома катализаторами окисления аммиака могут служить платина, медь и некоторые другие вещества. Предлагаю проделать еще один эффектный опыт, на этот раз из области органической химии: окисление ацетона на медном катализаторе. Опыт лучше проводить в темноте. Налейте в стаканчик немного теплого ацетона (его можно подогреть руками) и внесите внутрь, не касаясь ацетона, нагретую на горелке спираль из тонкой медной проволоки. Казалось бы, спираль должна остынуть и перестать светиться, однако оиа остается раскаленной до тех пор, пока не израсходуется весь ацетон! В ходе этой реакции образуются альдегиды (их легко опознать по запаху) и кислоты, которые можно обнаружить в растворе с помощью индикатора. Но ие опасно ли подносить к ацетону раскаленную спираль, не загорится ли он? Нет, ие опасно. У ацетона достаточно высокая температура воспламенения. Но ие вздумайте подносить к ацетону горящую спичку — ои сразу вспыхнет, потому что температура вспышки, при которой загораются пары, у ацетона очень мала.
106 Словарь науки В прошлый раз мы разобрались в том, откуда взялись па- звания трех галогенов — хлора, фтора и брома. Займемся двумя оставшимися — йодом и астатом. Йод и астат иод Откройте любой справочник, энциклопедию, статью в «Химии и жизни» — всюду о йоде вскользь будет сказано, что слово это берет начало от греческого иодес (фиолетовый), потому что пары йода — именно такого цвета. «Удивительная окраска паров нового вещества,—' писал открыватель йода Бернар Куртуа,— позволяет отличить его от всех доныне известных веществ...» Что ж, не такой уж редкий в химии случай, когда название веществу дают по окраске; вспомним хотя бы хлор — желто-зеленый. Солидный источник сообщит также, что термин йод предложил Ген-Люссак в 1813 г. — после того, как установил элементарность нового вещества. Французы пишут это слово не через «йот», как. согласно латыни (jodum), пишем мы. и не как немцы— Jod. а через «и» — iode. И вряд ли вы найдете что-нибудь еще о преинтереснейшем слове йод. Лаже в лучших этимологических словарях ему посвящено три, ну от силы четыре строчки. Иод — это фиолетовым, все ясно, что еще напишешь? А можно написать хотя бы вот что: слово йод — сложное. Помилуйте, но бывают ли сложные слова в один слог? Однако в греческом языке иодес — вовсе не односложное слово. А первоначальная его форма выглядела еще более длинно: иоейдес. В древнегреческих словарях это слово есть, оно означает «цвет фиалки». Вторая часть слова, ейдос,— вид. В родстве с ейдос латинское video (откуда визуальный, телевизор и пр.) и русское видеть; от него же происходит и слово идеал, дословно виденное. А чтобы связь между ейдос и видеть стала яснее, добавлю, что более древняя форма греческого слова выглядела как видеин нли фидейн. Итак, со второй частью короткого слова йод мы разобрались, перейдем к первой. Это—древнегреческое ион — фиалка (не путать с ион — идущий, от которого образовано газванне заряженной частицы!). Теперь самое любопытное: греческое ион и русское фиалка восходят к одному корню! Правда, слова звучат не очень-то похоже, и все-таки... Русское фиалка, как и однозначные Veilchen (в немецком) и violet (в английском), восходят к латинскому viola — фиалка, а также фиолетовый цвет. Это очевидно, но что общего между греческим ион и латинским viola? Даванте-ка отбросим от обоих слов суффиксы; от латинского слова останется корень vi, от греческого — ио. Похоже, не так лн?
Словарь науки 107 А если к тому же вспомнить упомянутую несколькими абзацами выше историю со словом видеин, из которого исчез начальный звук «в» (что нередко случалось с греческими словами), то можно предположить, что и греческое слово звучало когда-то как вио! Не надуманно ли такое предположение? Наверное, нет. Еще более полувека назад известный латинист А. Вальде писал, что первый слог слова viola заимствован из греческого. Это значит, что и наша фиалка в родстве с греческим словом ион, а следовательно, и со словом йод. А если посмотреть бегло — что общего, казалось бы, между фиалкой и йодом... АСТАТ Дату возникновения химического термина астат (Д. И. Менделеев называл этот элемент экайодом) можно назвать без труда: 1947 г. Лучшего названия элементу и не придумать: слово это означает по-гречески «неустойчивый», а у астата, во-первых, нет ни единого стабильного изотопа и, во-вторых, у самого устойчивого из его изотопов период полураспада — каких-то восемь часов с минутами. Но никто не знает, когда появилось греческое слово астатос. Оио встречается уже у Аристотеля C84—322 г. до н. э.) в том же значении «нестойкий», «неустойчивый», а возникло, безусловно, намного раньше — не менее трех тысяч лет назад. Разложим слово астат на составляющие. Сделать это очень просто. Частица отрицания «а» хорошо известна по многим словам, ставшим международными (асимметрия, аномалия, асептика и т. д. и т. п.). Основа же слова — греческое стазис: состояние, остановка, позиция, точка зрения, Еставаиие, восстание, мятеж, вражда, отряд (заметим, что такие сдвиги значения далеко ие всегда понятны). Любопытно, что есть и древнеиндийское слово астат. Это глагол, он переводится как «стал», «встал», то есть и в этом случае как бы отрицается спокойное состояние, статичность. Когда-то, за тысячелетия до нашей эры, у народов, живших, вероятно, в западной части Азии, сочетание ста обозначало стоянку и вообще всяческую стабильность или же, напротив, становление, некое изменение состояния. И этот корень вошел во все индоевропейские языки. Его легко узиать в словах стадион, стадия, стадо, станция, статист, статистика, статор, статут, статуя, устав, стол и стул. Иногда же ои бывает спрятан — как, например, в словах институт и конституция, ресторан и система, стенд и штаб, штапель, штат, эстафета и, кстати, в слове кстати. Т. АУЭРБАХ
108 Информация МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ 2-й международный конгресс по промышленным стокам и отходам производства. Февраль. Швеция, Стокгольм. Симпозиум по молекулярным переходам и релаксации. Февраль. США, Мид- пэнд. Международная конференция по очистке воздуха. Февраль. Новая Зеландия, Окленд. 5-й международный конгресс по лимфологии. Февраль. Аргентина, Буэнос-Айрес. книги В ближайшее время выходят в издательстве «Химия»: Г. А. Аксельруд, В. М. Лы- сянский. Экстрагирование (система твердое тело — жидкость). 1 р. 17 к. С. А. Багатуров. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. Изд. 3-е. 1 р. 29 к. Р. Берд, В. Стюарт, Е. Лайт- фут. Явления переноса. Пер. с английского под ред. Н. М. Жаворонкова и В. А. Малюсова. 5 р. 24 к. С. С. Волков, Ю. Н. Орлов, Б. Я. Черняк. Сварка пластмасс ультразвуком. 1 р. 24 к. Г. Я. Воробьева. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Справочное пособие. Изд. 2-е. 1 р. 57 к. К. А. Гопьберт, М. С. Виг- дергауз. Курс газовой хроматографии. Изд. 2-е. 1 р. 90 к. Б. Л. Ерусалимский, С. Г. Лю- бецкий. Процессы ионной полимеризации. 1 р. 91 к. В. С. Зимин. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента. 1 р. 49 к. Б. А. Иванов. Безопасность применения материалов в контакте с кислородом. 1 р. 24 к. Ч. Манн, К. Барнес. Электрохимические реакции в неводных системах. Перев. с английского. 3 р. 24 к. Г. М. Панченков, В. П. Лебедев. Химическая кинетика и катализ. Изд. 2-е. 1 р. 64 к. 3. А. Роговин. Основы химии и технологии химических волокон. Изд. 4-е. В двух томах. Т. 1. 1 р. 64 к. Т. 2. 94 к. В. В. Скорчелетти. Теоретическая электрохимия. Изд. 4-е. 2 р. 45 к. Технология связанного азота. Изд. 2-е. 1 р. 23 к. НАЗНАЧЕНИЯ Утвержден состав Национального комитета советских биологов. Председатель комитета — член-корреспондент АН СССР М. С. Гиля- ров, заместитель председателя — доктор биологических наук Н. П. Наумов (МГУ). НОВЫЕ ВУЗЫ Совет Министров СССР принял постановление об организации в Волгограде Государственного университета. Совету Министров РСФСР, Госплану СССР и Министерству Высшего и среднего специального образования поручено решить вопросы о создании учебно-материальной базы университета и определить срок его открытия. В 1975 г. вечерний политехнический институт в Комсомольске-на-Амуре будет преобразован, в нем создаются факультеты с дневной формой обучения. Новое название вуза — Комсомоль- ский-на-Амуре политехнический институт. НОВЫЕ ПРЕПАРАТЫ Эти лекарственные средства серийно выпускает отечественная медицинская промышленность. Применять их следует только по назначению врача. При отсутствии препаратов в продаже обращайтесь в аптекоуправления. СИДНОКАРБ Психостимулирующий препарат, по своим фармакологическим свойствам близок к сиднофену. Менее токсичен, чем фенамин, оказывает более длительное действие. В терапевтических дозах не вызывает эйфории и двигательного возбуждения. Эффективен при неврозах, психозах, некоторых формах шизофрении, протекающих с преобладанием астении, адинамии, апатии. Не рекомендуется назначать препарат возбужденным больным; применять с осторожностью при резко выраженном атеросклерозе и тяжелых формах гипертонической болезни. Во избежание нарушений сна препарат не следует принимать в вечерние часы. Литература: «Журнал невропатологии и психиатрии», 1971, т. 71, № 11, с. 1708. ФОСФЕМИД Противоопухолевый препарат, по химическому строению — производное этилен- имина. По действию на организм и опухоли имеет много общего с другими препаратами из группы производных этиленимина, но в меньшей степени угнетает кроветворение. Механизм действия фос- фемида связывают с его способностью избирательно нарушать обмен нуклеиновых кислот и синтез белка, а также углеводный обмен и энергетический баланс опухолевых клеток.
Информация 109 Эффективен при лечении различных форм ретикуло- дермий (ретикулосаркома- тоза кожи и др.)- Обнадеживающие результаты получены при раке щитовидной железы, хроническом мие- лолейкозе, раке яичников и молочной железы. Возможно побочное действие — уменьшение количества лейкоцитов (лейкопения). Препарат противопоказан при заболеваниях печени. Литература: Противоопухолевые препараты, созданные во Всесоюзном научно-исследовательском химико-фармацевтическом институте. М., 1971, ч. 1. ФЕБИСОЛ Смесь двух препаратов: фе- насала и битионола, которые смешивают и затем разводят водой непосредственно перед приемом. Обладает высокой активностью против ленточных глистов (бычьего цепня, широкого лентеца, карликового цепня). Малотоксичен для человека; лишь иногда вызывает тошноту, боли в животе, которые быстро проходят без дополнительного лечения. Лечение проводится курсами. АМФОТЕРИЦИН В Противогрибковый антибиотик, практически единственное эффективное средство для лечения глубоких (с поражением внутренних органов) форм грибковых инфекций. Обладает значительно более широким спектром действия, чем другие противогрибковые .антибиотики: активен не только против дрожжеподобных грибов рода Кандида, но и против возбудителей гистоплазмо- за, бластомикоза, споротриг хоза и др. Кроме того, способен подавлять жизнедеятельность лейшманий, три- хомонад, лямблий и амеб. Препарат плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта, поэтому наилучший способ введения его в организм — внутривенный. Если в процесс вовлечены в основном легкие, применяются также ингаляции (для этого препарат перед употреблением разводят дистиллированной водой). При лечении амфотерици- ном возможно развитие побочных явлений, наиболее важные из которых — повышение температуры тела, нарушение азотовыдели- тельной функции почек и расстройство кроветворения. Поэтому препарат противопоказан при острых и хронических заболеваниях печени и почек, болезнях крови, диабете. Возможна также индивидуальная непереносимость антибиотика. В магазинах «Академкнига» имеются в продаже книги, выпущенные издательством «Наука»: Адсорбция и двойной электрический слой в электрохимии. 1972, 280 стр., 1 р. 57 к. Н. П. Гнусин и др. Основы теории расчете и моделирования электрических полей в электролитах. 1972, 276 стр., 1 р. 45 к. В. Ф. Кучеров и др. Природные полиацетиленовые соединения. 1972, 392 стр., 1 р. 86 к. Гвлогениды молибдена. 1972, 260 стр., 2 р. 40 к. Фосфаты четырехвалентных элементов. 1972, 96 стр., 34 к. Химическая технология переработки редкометалльно- го сырья Кольского полуострова. 1972, 124 стр., 79 к. Химия ацетилена. Труды 3-й всесоюзной конференции по химии и технологии ацетилена. 1972, 41В стр., Зр- Приводим несколько адресов, по которым можно направить заказы для получения книг почтой: Ё Москва В-464, Мичуринский проспект, 12, ма- (Книга — почтой»; 197110 Ленинград П-110, Пет- »дская ул., 7, магазин «Книга — почтой»; 252030 ^л. Ленина, 42; 630076 Новосибирск, Красный ;кт, 51. ,V^V •W ■ В № 6 «Химии и жизни» за этот год была помещена информация о том, что Учебно-экспериментальные мастерские Одесского государственного университета изготовляют по заказам организаций комплекты элементов для молекулярных моделей Стюарта-Бри- глеба. Как нам только что сообщил директор мастерских, прием заказов временно прекращен: их поступило столько, что выполнить все заказы ни в 1974, ни в 1975 годах не удастся.
А.г/Фг. f-Я ЪЪ.
Земля и ее обитатели Суета вокруг рябины В грустном осеннем лесу одиноко краснеют рябины. В их алые паруса, тяжело колеблющиеся на ветру, как щебечущий смерч, ныряют стайки дроздов-рябинииков. Дрозды спешат, будто за день им надо выполнить квартальный план. Они непрестанно прыгают с ветки на ветку, шумят, торопливо хватают сочиые ягоды, то и дело роняют их на припорошенную снегом землю. После такого суетливого визита иа ветках остаются обрывки ягод, а земля под деревом вся в красных горошинах. С нашей точки зрения, дрозды разбазаривают добро, а вот для зайцев н волков эта неряшливость оборачивается хлебосольем — звери с удовольствием съедают оброненные дроздами, ягоды. И удивляться тут нечему: волку тоже нужны витамины. Степенные северяне снегири — ие чета дроздам. Красногрудые вестники зимы спокойно срывают ягоду, неторопливо разминают ее и выбрасывают мякоть. Она их не интересует — в желудок снегири отправляют лишь трехгранные семена, калорийную изюминку рябины: в семенах до 22% жирных масел. Отобедав, снегири чистят перышки и негромко переговариваются мягкими звуками. А потом вдруг элегантно вспорхнут и разом улетят, волнисто подымаясь и опускаясь в воздухе. Рябина — родственник розы, иначе бы ботаники не отнесли эти растения к одно- 111 му семейству. Наклонности у родственников разные — благоухающая южанка дари г радость лишь людям да насекомым, а рябина облагодетельствовала сразу человека, насекомых, пернатых н лохматых обитателей леса. Наши предки, которые нежных роз, может, и в глаза ие видывали, в рябине знали толк: лечили ею дизентерию, цингу и другие хворобы, из ее плодов гнали уксус, делали квас и крепчайшие ароматные настойки. И ныне нз рябины готовят вкусные вещи: во многих домах банкн с рябиновым вареньем пустеют быстрее, чем банки с вишневым. Множество людей сроднились с рябиной— тонкое деревце сажают у крыльца или забора. А мой приятель вырастил рябину (не кустик, а настоящее дерево) на балконе — корнн ее не промерзают в простом деревянном ящике. И над шумной московской улицей на высоте седьмого этажа сейчас виднеется алая крона дерева. Кстати, хорошо .бы украсить рябиной и городские дворы; сажать ее. можно в парках и на бульварах. И даже лесные рябиновые угодья человек должен время от времени пополнять сам, исправлять огрехи естественного отбора. Взрослая рябина родит до ста килограммов ягод. Правда, год иа год ие приходится, но за столетнюю или даже двухсотлетнюю жизнь дерева сумма урожая солидна. Урожай этот хорошо витаминизирован: в плодах рябины витамина С почти столько же, сколько в лимоне, в заснеженных ягодах есть и другой посланник лета -—- витамин А. Много в рябине витамина Р, яблочной и лимонной кислот. И что особенно удивительно, рябина синтезирует редкую сорбнновую кислоту — безвредный антисептик. И конечно же, рядом с редкостями упаковано от 4 до 13,7% банального сахара. Этот компонент словно магнит притягивает бурого медведя: осенью, когда малины уже ие раздобудешь, косолапый шарит по лесу в поисках рябнны. У одной оторвет кисть, пошамкает и идет дальше. У другой — остановится, обглодает то, что висит невысоко. А возле самого вкусного, самого сладкого дерева впадает в неистовство —
112 Земля и ее обитатели пригибает тонкий ствол, ломает и валит его. И даже, захватив крепкие скелетные сучья, раздирает ствол надвое. Медвежий желудок не вреднт семенам рябины—они сохраняют всхожесть. По весне кучи осеннего медвежьего помета покроются зеленой шапкой сотен тоненьких проростков. Но в тесноте — в обиде: если и выживет, то один. Так что как сеятель медведь никуда не годится. Выходит, что рябинам бурый медведь оказывает медве жью услугу — ломая деревья с вкусными ягодами, тормозит естественный отбор по признаку лучшего качества мякоти Но медведя это мало заботит — изуродовав деревья, накопив жировой и витаминный резерв для спячкн, он спокойно залегает в берлогу. Причем старается улечься головой к югу, в крайнем случае к западу или востоку. Лишь бы не на север. Получается, что к Полярной звезде обращен его зад. Впрочем, из-под снега звезду все равно не видно. У рябины есть недруг н похлеще медведя. Это лось. Ои тянется к ее плодам, в морозы на его зубах хрустят стволики и ветви молодых деревьев. Если молодые рябинки поблизости не растут, лось безжалостно обгладывает кору старых. Нет от него покоя и летом: он откусывает вершинки молодой поросли. Кстати, заяц-беляк обращается с рябиной так жо антигуманно, как лось. Почему же не перевелись рябнны в лесу? Кто противостоит разрушительной деятельности лосей, медведей и прочих супостатов? Прежде чем ответить на эти вопросы, давайте разберемся в экологической паутине, сплетенной вокруг рябины. Всю звериную ораву, наведывающуюся к рябинам, профессор А. Н. Формозов разделил на группы. В первую попали столь разные животные, что диву даешься: снегири, щур, большая снинца и млекопитающие — бурундук и орешниковая соня. Что же их объединяет? А вот что: все оии потребители семян, все они простые нахлебники — ие приносят дереву пользы, ио и вреда ие причиняют. Пользы от них ждать не приходится по той простой причине, что семена в их животах перевариваются, то есть в рассевании рябины они участия принять не могут. В другую группу собрались те, кто не брезгует плодами, семенами, почками и листьями: рябчик, глухарь, тетерев и серая куропатка. Почти все семена перетираются в их сильных мускулистых желудках. Так что пай этих птиц в распространении рябины ничтожен. Вред от них (обрывание почек и листьев) тоже невелик — дерево его легко восполняет. Еще одна группа состоит из одного бурого медведя. С его нехорошими поступками мы уже знакомы. Теперь пришла пора сказать о самых заклятых недругах. Они едят все: плоды и листья, почки и кору и. самое неприятное, тонюсенькую молодую поросль. Семена перетирают их зубы, и на роль сеятелей эти животные не годятся (быть может, за исключением зайца-беляка, от резцов которого, вероятно, ускользает одно-другое семечко). Начисто съедая только что появившиеся на свет побеги, они на корню лишают жизни тысячи и тысячи будущих дере-
Суета вокруг рябины 113 вьев (лось, заяц-беляк, полевки — серая, пашенная, экономка, рыжая, красно-серая...). Пагубная деятельность этон группы превосходит всякое воображение. Медведю, например, такое не по плечу. Ведь мышей в лесу больше, чем медведей. Мыши съедают росток, которому еще расти и растн, прежде чем на веточках зардеют ягоды, которые, может, и не приведут в неистовство косолапого хозяина леса. В заключение перечня следует назвать дружественную плеяду, или, выражаясо специальным языком, потребителей мякоти рябины. Друзей много: дрозды, свиристель, сойка, кукша, кедровка, сорока, галка, ворона, ворон, дятлы, куницы, соболь, лисица, волк... (Выходит, и волк может быть другом.) Вся эта разношерстная и разнопе рая братия деревьев не калечит, семян не переваривает и как может сеет их по белу свету, чем способствует процветанию своей благодетельницы — рябины. Не нужно бояться, что мыши изведут рябину в лесах. Их зловредная деятельность с лихвой перекрывается суетливой работой одних только дроздов и свиристелей. Эт и птицы подвижнее мелких грызунов и меньше зависят от прихотей погоды. Большая часть урожая достается им, и бесчисленное множество семян рассевается так щедро и широко, что возобновление рябины в лесах обеспечено надежно. Осенью стайки дроздов суетятся не только на рябинах или можжевельнике, но и на убранных полях, где птицы ищут червей, слизней и гусениц — белковое дополнение к ягодной осенней диете. Ночевать дрозды любят иа опушке. Здесь-то и вырастает много рябинок. В холодные дождливые дни дрозды прячутся под густой еловой хвоей. Тут они тоже роняют семена рябины и других ягод, благополучно прошедшие через кишечник. Этим и объясняется привычная, ио непонятная картнна: жалкие рябинки и хилые можжевельники, невесть откуда взявшиеся под кроной могучей ели. А обращали v ли вы внимание на то, что рябины часто растут вдоль заборов, устроенных из жердей? В этом виноваты те же самые дрозды, с которых к начался рассказ: шумные птички отдыхают на жердях после трудов праведных. Увидев их на жерди, не мешайте — они заняты осенним севом. С. КРАСНОСЕЛЬСКИЙ Пока не поздно — спешите за рябиной! Наши бабушки и прабабушки, как справедливо говорится в предыдущей заметке, действительно знали толк в рябиновых заголовках. Чтобы убедиться в этом, достаточно просмотреть старинные кулинарные руководства. В каждом из них есть хотя бы одно наставление, как приготовить на зиму эту чудесную ягоду. К сожалению, размеры журнальной заметки не позволяют привести все рецепты, поэтому ограничимся только несколькими. Но прежде чем обращаться к бабушкиным кулинарным секретам, приведем один рецепт, который, вероятно, тоже не нов: отличается же он тем, что в нем не только говорится, как надо поступить с ягодами, но еще и объясняется, почему так надо делать с точки зрения химика. РЯБИНОВЫЙ СОК — НА ЗИМУ Этот рецепт взят из статьи И. Соколова «Душа рябины», которая была напечатана в десятом номере «Химии и жизни» за 1968 год. «Не так легко извлечь из рябиновых ягод их богатство — сок. Клеточные стенки в тканях ягод очень прочны, и нам потребуется специальная технология. На первой стадии необходимо осторожно, путем мягкой тепловой обработки, разрушить клетки ткани ягоды. Нам в этом поможет вода. Она будет регулировать температуру, расщепит клетки и предохранит от разложения и окисления все драгоценные вещества, синтезированные для нас рябиной. Сначала тщательно промойте гроздья и затем снимите ягоды с кистей (обязательно выбросьте испорченные). Засыпьте ягоды в кастрюлю, только обязательно эмалированную и не более чем на две трети ее высоты. Воду залейте вровень с ягодами — избытка не нужно. Быстро доведите ее до кипения, убавьте огонь и кипятите на слабом огне, помешивая. Тепло и гидролиз начнут разрушать стенки
114 Земля и ее обитатели клеток, и примерно через полчаса вы увидите, как коралловые ягоды вдруг внезапно станут развариваться и превращаться в однородную массу. Первая операция закончена. Получилась смесь водного раствора сока и ягодной ткани. Теперь их надо разделить. Вторая операция проста: профильтруйте смесь через чистую и плотную ткань и крепко отожмите. Твердый остаток не нужен — это клетчатка. Среди неисчислимого множества таинственных химических веществ, извлеченных нами из рябиновых ягод, есть два, которые следует знать и помнить химику великой технологии кухни. От этих веществ не за- виси1 ни аромат, ни вкус и ни окраска, но они помогут сохранить все обаяние рябины надолго. Одно из этих веществ встречается во многих ягодах и плодах: в красной смородине, крыжовнике, апельсинах, яблоках, свекле. Немало его и в рябине. Это пектин. Именно ему обязаны нежной прочностью и трепетной упругостью мармелад и всевозможные фруктовые желе. О втором важном веществе мы скажем позднее. Третья операция нашего технологического процесса тоже проста — надо сок смешать с сахаром: стакан на стакан. К сожалению, на этом дело не кончается. В раствор ягод перешли также и белковые вещества. Их необходимо удалить, потому что, разлагаясь, они образуют очень вредные продукты, которые смогут испортить всю нашу работу... Поэтому для сохранения души рябины на долгую зиму нужна еще одна — четвертая операция. Казалось бы, удалить белки нетрудно: при нагревании они сворачиваются — переходят в нерастворимое состояние и выпадают из раствора. Но ведь при нагревании разрушаются пектиновые вещества. Как же быть? Нужно нагревать так быстро и энергично, чтобы белки успели свернуться, а большая часть пектина сохранилась бы. Раствор, в котором уже есть сахар, нагревают как можно сильнее и образующуюся пенку немедленно снимают. Пенка и есть белковые примеси, ее снимают при варке любого варенья, Готовый сок разливайте в банки. Их не надо ни закатывать, ни закрывать герметически, достаточно предохранить от пыли и высыхания. Через несколько часов раствор застынет. Темно-рубиновое душистое желе — концентрат рябиновых гроздьев может сохраняться сколь угодно долго. В нем содержится еще одно замечательное вещество. Сто с лишним лет назад его выделили из сока рябины и в ее честь назвали сорбиновой кислотой: от латинского названия рябины Sorbus. Это самый лучший и эффективный антисептик». ВАРЕНЬЕ ИЗ РЯБИНЫ Кулинарное руководство Е. Алексеевой «Подарок молодым хозяйкам. Новейшая поваренная книга. Простой и скромный стол» (М., 1909 г.) рекомендует такой способ приготовления варенья: «Взять рябины, охваченной немного морозом, очистить от веточек, рассыпать на железный лист и поставить в легкий дух. Потом вынуть и варить в обыкновенном сахарном сиропе до тех пор, пока она не напитается соком. Для тех же, кто любит горечь в этом варенье, нужно ягоды брать до наступления морозов». ПАСТИЛА ИЗ РЯБИНЫ Этот рецепт взят из другой книги со столь же длинным и затейливым названием — «Образованная хозяйка и домоправительница, или практика домашнего хозяйства, составленная доцентом Варшавского женского училища А, И. Городецким» (М., 1875 г.). «Насыпать полон горшок рябины, закрыть капустным листом и поставить на всю ночь в жарко натопленную печь. На утро выложи в решета, накрой кружком, надави камнями и оставь на сутки. Давши стечь жидкости, протри рябину через сито, смешай с жидкостью и бей лопатой в течение нескольких часов; между тем сбивай тем же образом патоку, чтобы побелела. Нужно на 2 фунта рябины по 1 ф. патоки. Смешай патоку с рябиной, разлей в противень и поставь в печь, в вольный дух». Из рябины можно также варить повидло, джемы, готовить наливки, а кроме того, сохранять ягоды и свежими. Собранные в лесу замороженные ягоды могут, не оттаивая, пролежать в сарае или на чердаке всю зиму, важно только, чтобы температура там была близкой к нулевой. Рябину можно сушить — в нежаркой духовке или печи. Из заготовленных таким образом ягод готовят компоты, кисели, начинку для пирогов. А из сушеной и слегка даже поджаренной рябины получается душистый чай. Если же сухую ягоду превратить в муку, то, добавленная в тесто, она придаст ему неповторимый вкус и аромат. Так что, пока не поздно, спешите в лес — за рябиной! Но будьте осторожны — не ломайте веток. Расщепленная на конце палка поможет достать самые красивые и спелые гроздья без ущерба для дерева. д. о.
Земля и ее обитатели 115 Голубь—помощник и нахлебник В XI—XIII веках почтовый голубь в Европе ценился наравне с чистокровным арабским жеребцом. Это и понятно, телефона тогда ие было, и рыцари с помощью пернатых курьеров Поддерживали связь меж* ду замками и лосылали с голубями записки дамам сердца. А еще раньше голуби были предметом культа и тотемными животными — покровителями людей. Занятный тотем был у австралийских племен: голубь там покровительствовал только женщинам. Христианская религия считала голубей божьими птицами. Как символ воскресения, голубей клали в могилы мучеников. На Русн охота на этих пернатых считалась превеликим грехом, ибо в них перемещалась душа умерших. В древнем Египте приносили голубей л жертву, их чучелами украшали дома, голуби работали почтальонами в храмах. И все это ие мешало египтянам лакомиться голубиным мясом. В Азии голубей ие ели. Там ценили ие их мясо, а помет, который считался отменным удобрением под хлеб. Во Франции и Италии преобладала другая точка зрения — гуано годится лишь для сада и огорода. (Голубь за год дает три килограмма помета, который по содержанию азота в 4 раза богаче конского навоза, а по содержанию фосфора — в 8 раз. Разведя помет в десяти объемах воды, хорошо поливать им комнатные цветы, но не чаще чем раз в месяц.) ПРО ЛОМКИЕ ПЕРЬЯ И ПИТАТЕЛЬНОЕ ПТИЧЬЕ МОЛОКО Человек вывел множество голубиных пород — декоративных, спортивных, мясных И все они и выглядят и летают пр-разио- му. Например, николаевские голуби (туче- резы) порхают как бабочки. Но если их уиесет ветром, они не найдут дороги домой. И уж, конечно, декоративные голуби тоже никудышные проводники. Зато среди и их столько красавцев... Мясной голубь тяжеловат, грузен, но и обычный сизарь, хотя и кажется изящным, окутан солидной жировой прослойкой. Жировые запасы, или, говоря по-человеческн, дефекты голубиной фигуры скрыты под пышной одеждой — оперение в объеме птицы занимает 60%, а весит лишь 11% ог всего голубя. Самые нужные перья — это маховые на крыльях и рулевые на хвосте. Но голубям плохо бы пришлось и без порошковых перышек. Их кончики все время крошатся и припудривают тело. Поэтому даже у пестроокрашениых голубей оттенки не кричащие, а мягкие. Но предназначение порошковых перьев вовсе не в том, чтобы голубь не выглядел легкомысленной канарейкой. Пудра заменила копчиковую железу, она как бы смазывает перья. Если бы голуби ие пудрились с утра до ночи, они промокали бы даже под небольшим дождем. Кажущееся невесомым оперение тяжелее скелета, тяжелее всех голубиных костей. Еще со школы мы помним, что кости птиц легки потому, что они трубчатые. Крепость же их увеличивает высокое содержание минеральных солей. Голуби не могут быстро бегать, не мо-
116 Земля и ее обитатели гут взять что-нибудь лапой. Хотя на лапах, как и на клюве, есть чувствительные нервные окончания. А заметили ли вы, как улнчные сизари ловко выбирают корм? Их клюв — это щипчики для собирания зерен. И щипчики не простые, а с приспособлением против износа (утолщение на конце клюва). И еще у обитателей карнизов очень удобный зоб. Это два мешка для складывания пищи, когда желудок уже полон. Сначала раскрывается левый склад, а правый открывается после его заполнения. Поэтому голубь не погибает даже лютой зимой, если хотя бы раз в деиь набьет свою утробу. Зоб хорош п тем, что заменяет вымя: во время выкармливания птенцов стенки зоба самца и самки выделяют всамделишное птичье молоко, которое по химическому составу напоминает молоко кролика, а по вкусу схоже с прогорклым сливочным маслом. В голубином молочке все по-настоящему: белки, жиры, немного минеральных веществ и обширный набор витаминов. Чтобы откушать молока, птенец приставляет клювик к углу клюва папы или мамы и слизывает молочко, которое по виду похоже на желтую сметану. На этой сметане птенец растет как на дрожжах — всего через день после выхода нз яйца тяжелеет вдвое. Через неделю родители начинают примешивать к мочечку размягченные в зобу зерна. На десятый день голубка перестает кормить отпрысков молочком, но папаша еще несколько дней не решается оторвать их от груди. «ГОЛУБОК И ГОРЛИЦА НИКОГДА НЕ ССОРЯТСЯ» Так поется в комедийной песенке. К сожалению, действительности это соответствует мало. Голубиное миролюбие развенчал этолог Конрад Лоренц: «Мягкий удар хрупкого клювика, слабый толчок легкого крыла — все это для глаза непосвященного более похоже на ласку, чем на агрессию. Как-то я задумал скрестить африканскую кольчатую горлицу с несколько Солее мелкой и хрупкой обыкновенной горлицей, оби- т?ющей в европейских лесах. С этой целью посадил в комнатный садок самку первого вида птиц и самца — второго. Обеих птиц я вырастил дома, и они были совершенно ручные. Я не принял всерьез их стычки, которые первоначально происходили у меня на глазах. Как могут голуби — эти образчики любви и добродетели — нанести вред друг другу? И я уехал в Вену, оставив птнц наедине. Вернулся я на следующий день — страшное зрелище предстало моим глазам. Самец лежал на полу клетки. Его темя, шея и спина были не только совершенно ощипаны, но превратились в сплошную кровоточащую рану. На растерзанном голубе, словно орел на своей добыче, сидел второй, «вест- инк мира». Сохраняя свое обычное мечтательное выражение, которое и создало голубям славу миролюбцев, эта очаровательная леди продолжала ковырять своим серебристым клювиком израненную спину своего поверженного супруга. Когда тот собрал остатки сил и попытался спастись бегством, самка легким толчком крыла снова повалила его и продолжала свою методичную, безжалостную, разрушительную работу Но вмешайся я. птица, несомненно, прикончила бы собрата, хотя она была уже настолько усталой, что у нее почти слипались глаза». Что пи говори, картина отвратительная. Злто привязанность голубей, ставших супругами, часто сохраняется всю двадцатилетнюю птичью жизнь. Но в городской толчее бывает, что голубка легкомысленно покидает мужа п птенцов. Папа-одпночка обычно успешно справляется с воспитанием потомства. Заключение брака у голубей связано с некоторыми формальностями: если голубка в ответ на заигрывание самца, который суетится вокруг нее с раздутым зобом и волочащимся по земле хвостом, тоже станет подметать хвостом улицу и немного опустит крылья, это будет означать, что ухаживание принято. А если она тихо заворкует и потрогает ухажера клювом, это уже равносильно штампу в паспорте. В брачный период нетрудно отличить самца от самки —очень уж по-разному они себя ведут. Зато в другое время они схожи, как две капли воды. Конечно, самцы драчливее и нахальнее. Однако если вам нужно быстро определить пол птиц, поступите по
Голубь — помощник и нахлебник 117 совету опытных голубеводов: если легонько потянуть за клюв, самец отдернет голову, а самка нет; если, держа птицу за крылья, погладить ее по груди, самец подберет под себя ноги, а голубка нет. Но и эти тесты не дают стопроцентном гарантии. ГДЕ У ГОЛУБЕЙ КОМПАС? Голуби возвращаются в родную голубятню, даже если судьба занесет их очень далеко от родины. Вот только одно тому подтверждение. В 1920 году белогвардейцы барона Врангеля, отступая из Крыма, прихватили с собой почтовых голубей севастопольской военной станции. Голуби попали в Германию, за 2500 километров от дома. Инстинкт звал их на родину, и они по одиночке, как только представлялась возможность, вернулись из эмиграции в Севастополь. Голубиной почтой пользовались не только военные. Так, благодаря информации, быстро доставляемой голубями, Натан Ротшильд успевал раньше других банкиров провернуть финансовые махинации, чем и нажнл баснословное состояние. Пернатые курьеры работали и в печати, например в агентстве Рейтер. А совсем недавно голуби индийской полиции из труднодоступных уголков Индии принесли в столицу сведения о данных голосования на выборах. Птичью навигацию исследовали в лабораториях многих стран. И вес же тайна пока за семью печатями. Есть лишь гипотезы, догадки и предположения. Часто противоречивые. Думали, что голуби узнают путь по магнитным силовым линиям Земли. Но о том, что компаса у них не имеется, вроде бы свидетельствуют опыты, в которых под крылья птиц прикрепляли миниатюрные сильные магниты. Магниты искажали естественное положение дел, но голуби этого не замечали и добирались к гнезду за сотни километров. В то же время появились сведения о том, что электромагнитные импульсы мощных телевизионных станций сбивают голубей с толку, не дают им найти правильную дорогу. Есть н версия, будто нужное направление тицы определяют по Солнцу и звездам. Будто бы у голубей в голове (нли еще где- то) работает хитрое жнвое устройство вроде секстанта с хронометром, всегда показы вающим «домашнее время». Секстантом птицы якобы находят широту того места, где они очутились, а хронометр рассказывает им о долготе того уголка Земли, куда их забросила судьба. Но не будем больше перечислять гипотезы, лучше остановимся на двух фактах. Факт первый: слежение с самолетов показало, что и хорошо тренированные голуби летят домой не по прямой. Голубиная трасса порой напоминает замысловатые виражи слаломистов. Поначалу голуби частенько отправляются совсем не в том направлении, которое нужно. Но затем какая-то неведомая сила возвращает их на путь истинный. Второй поразительный факт открыли недавно, и он еще больше осложнил расшифровку хоминга — инстинкта возвращения к дому. В 1973 году американские орнитологи ночью осветили голубиное гнездо. И увидели чудо: слепые, еще не зрячие птенчики начали трясти головами, пытались протестующе махать жиденькими крыльями и подавать голос. Вспышка света выводила их из себя и в том случае, если на голову птенцов надевали непрозрачный колпачок. Но когда прикрывали тело, а незрячие глаза оставляли снаружи, птенцы света не замечали. Объяснение тут может быть одно — голуби видят кожей. Какие биохимические процессы лежат в основе этого феномена, еще предстоит открыть. Однако орнитологи уже высказали мысль, будто светочувствительная кожа помогает голубям находить дорогу домой. А может, дело не в коже и ие в магнитных силовых линиях? Может, секрет в голубиных глазах? ОХ, ЭТИ КРАСНЫЕ ГЛАЗА Красные голубиные глазки на самом деле большие — чуть ли не во всю голову. Просто они прикрыты оперением и кожей. Кстати, об их цвете. Многим они кажутся невыразительными, рыбьими. А голубеводы кроме красного глаза различают еще и соломенный, скороглазый (цвета зрелого проса), серебряный, вишневый и, наконец, янтарный. В темноте голуби видят плохо, и одно время хотели вывести ночную породу поч-
118 Земля и ее обитатели К ноге почтового голубя прикрепляют тонкую алюминиевую трубочку, в которую и вкладывают послание Голубь-космач с ногами, густо покрытыми перьями, и голубь белопоясной чистой породы (справа) Декоратиные голуби- якобины ведут свою родословную из Индии. Название они получили за сходство причудливо изогнутых перьев на голове с капюшоном монахов- якобинцев. На рисунке (слева направо) показана эволюция головного убора якобина за последние три с половиной века A600, 1750, 1875, 1900 и 1950 гг.)
Голубь — помощник и нахлебник 119 Чучело Марты — последнего странствующего голубя — выставлено в Ввшингтонском музее под печальной твбличкой «Вымерший вид» ■
120 Земля и ее обитатели товых птиц, которые бы летали, когда пернатые хищники спят. Но о такой породе что-то ничего не слышно. В сетчатке птичьих глаз больше светочувствительных клеток, чем в сетчатке других животных. Особенно густо такие клетки заполнили углубление, назыааемое центральной ямкой. Эта ямка выступает в роли подзорной трубы— увеличивает изображение. И не странно ли, что неподалеку от подзорной трубы находится посторонний предмет— орган, вроде бы не имеющий отношения к зрению? Это так называемый гребешок. Он что оглобля в глазу: там, где у нас действуют тысячи светочувствительных и нервных клеток, у птиц вздулась иалнтая кровью складка, напоминающая меха баяна илн гармошки. Почему же в зоркие глаза вдавлено большущее слепое пятно? Удовлетворительного ответа пока нет. Зато есть гипотеза. Думают, что гребешок (в нем много пигментов) помогает перелетным птицам во время миграций, а голубям при выполнении курьерских заданий. Голубиными глазами интересовались многие. Пишут, например, что цветное зрение голубей совершеннее человеческого. Подумать только, неопрятные сизари, загаживающие подоконники, различают тончайшие оттенкн цвета, ускользающие от изощренного взгляда специалистов-текстильщиков, сортирующих ткани. Голуби видят и малейшие нарушения на поверхности отшлифованных деталей, крошечные трещины в стекле. Эту их особенность можно использовать п промышленности. За несколько дней профессионального обучения голуби усваивают, что, когда по конвейеру плывет хорошая деталь, нужно вести себя спокойно. Если же деталь плохая, бракованная, следует клюнуть рычажок. Деталь с конвейера сбросит специальный механизм, а перед клювом на некоторое время откроется кормушка. Окончив краткосрочные курсы, голуби вышли на конвейер московского завода сортировать шарики для подшипников. В первый день все было нормально. А на следующий птицы закапризничали — начали браковать все шарнкн подряд. Экспериментаторы стали думать и гадать и выяснили, что птицы не капризничали, а повысили свою квалификацию— отправляли в брак шарики со следами пальцев. Пришлось протирать шарики, чтобы придирчивые контролеры сочли их доброкачественными. Мастерство голубей росло не по дням, а по часам. И самое интересное, что голуби ни разу не схалтурили, ни разу зря ие забраковали деталь, хотя зарплату получали сдельно, то есть могли бы насытиться, если бы отправили в брак десяток-другой хороших ша риков. Выходит, голубей можно кое-чему научить. Более того, выяснилось, что они сами учатся друг у друга, наблюдая за поведением опытного собрата. ГОЛУБЬ— ПТИЦА СЪЕДОБНАЯ В прошлом веке голубями бойко торговали на рынках Западной Европы; в некоторых селах голуби, разводимые в вольерах, были чуть ли не единственным мясным кушаньем. Но самый неуемный аппетит на голубиное мясо оказался у американцев. Они съели всех диких странствующих голубей, стаи которых были столь огромны, что, пролетая, закрывали солнце. В такой живой туче летело около миллиарда вкусных тушек. Туда, где ночевали стаи, пригоняли свиней, чтобы .откормить их даровым мясом пернатых. Птиц солили н отгружали бочками. Еще не умеющих летать птенцов длинными палками выковыривали из гнезд. Конец варварства был грустным: последняя представительница пернатого племени — голубка по кличке Марта — умерла в зоопарке первого сентября 1914 года. Зоологи до самой ее кончины надеялись спасти еид: объявили награду в 1500 долларов тому, кто увидит хотя бы одного голубя. Но денег никто не получил, найти кавалера не удалось... Больше никто не узнает вкуса странствующего голубя, который мог бы стать домашней птицей. Зато блюда из голубей нынешних мясных пород вовсе не экзотика. В курнце средней упитанности 70,8% воды, а в тушке сорокадневного мясного голубя воды меньше — 49%; жира в курице — 3,1%, а в голубе—18,6%, остальное приходится
Голубь — помощник и нахлебник 121 на белки (курица —22,6%, голубь— 15,7%), экстрактивные и минеральные вещества. Голубь мясной породы тянет 650—700 граммов. (Выведены и мясные гиганты до 1,2 кг весом.) При откармливании птицам дают зерно и около 10 граммов минеральных н сочных кормов в день. Иногда устраивают обильную принудительную диету — четыре раза за день шприцем с резиновой трубочкой до отвала пичкают голубя гороховой кашей с примесью мела н костной муки. За три-четыре дня перед подачей птицы на стол ей скармливают семена аниса, укропа и ягоды можжевельника, что придает мясу особо тонкий аромат. Мясо молодого голубя диетическое, мелковолокнистое, с легкоусвояемыми белками. В меню зарубежных ресторанов блюда из голубя — обычная вещь. Например, в Чехословакии и Франции в механизированных вольерах держат по 100 тысяч голубей. Такие хозяйства дают десятки тысяч тонн мяса в год. Ведь одна пара голубей за год приносит 10—14 птенцов. НЕ КОРМИТЕ ГОЛУБЕЙ С РУК Быстро плодятся и. обитатели улиц — сизари. Они сиуют между людьми, попрошайничают и разгуливают по балконам, как у себя дома. Некоторым эти назойливые птицы изрядно надоели, другие жалеют их. И для жалости тоже есть основания: голуби часто болеют. То насморк подхватят, то бронхит. Или маются животом, наевшись соли, которой дворники- зимой посыпают улицы. Из-за этой же солн голуби часто отмораживают ноги. В голубиных перьях ползают клещи, пухоеды, блохн и прочая нечисть. Безобидный с виду голубь способен принести к нам в дом не только блох, а и настоящее горе — может заразить людей ориитозом. Картина этой болезни сходна с воспалением легких. Так что кормить голубя с рук, может, и приятно, ио не безопасно. И ие нужно умиляться, когда ребенок корм hi голубя с рас- 1репаниыми перьями и с хвостом, запачканным серыми выделениями. Чем дальше будут дети от таких голубей, тем лучше. В иных городах голубей стало видимо-невидимо. Они пачкают памятники и карнизы, отираются возле столовых, кафе и не брезгуют ни мясными пирожками, ни мороженым. И все это отнюдь не улучшает санитарное состояние улиц. Чтобы уменьшить численность пернатых нахлебников, американцы добавляли в нх корм вещества, снижающие содержание холестерина в желтке тичьнх янц. Это резко сокращает число жизнеспособных птенцов. Кое-где голубей травили и ядами, но это небезопасно для других птиц н прочей живности. В Москве в 1955 году все радовались голубям. Они были чуть ли не экзотикой — в самых больших стайках тогда было по 20— 30 птиц. Для голубей строили жилье, иа площадях подкармливали нх. И вот в 1960 году их поголовье перевалило за 160 тысяч. Когда голуби начали всюду путаться под ногами, голубятни исчезли с площадей и из скверов. Но остановить пернатую оккупацию города не удалось. Сколько их сейчас, вряд ли известно. Москва быстро растет, и голуби стремительно заполняют новые кварталы, где пенсионеры наперебой кормят их хлебом, кашей и сухарями. А между тем специальные бригады городской ветеринарной службы отлавливают бурно размножающихся нахлебников. Конечно, частным лицам не следует прибегать к уничтожению птиц, ио и бездумно способствовать росту голубиных стай тоже не стоит. Все хорошо в меру. С. СТАРИКОВИЧ
122 Сельское хозяйство Как быть с отходами животноводства? Мало кто из горожан знает о том, что стоки животноводческих хозяйств могут затопить планету. А между тем это не такое уж большое преувеличение. Вот факты. На откормочной площадке для 10 тысяч голов мясного крупного рогатого Скота ежедневно скапливается 200 тонн отходов. Это очень много, это эквивалентно бытовым отходам города с населением в 100—200 тысяч человек! С птицефабрик и Свиноферм тоже льются реки грязи. Предприятия с пятью тысячами свиней или с 50 тысячами кур-несушек дают столько же органических отходов, сколько десятитысячный город. И не надо удивляться тому, что в странах с интенсивным сельским хозяйством отходы животноводства превышают по объему бытовые отходы (например, в США в 10 раз, в Великобритании в 4 раза). Животноводческие фермы и птицефабрики загрязняют поверхностные и грунтовые воды, воздух, почву. Самая обычная причина загрязнений — прямой сброс неочищенных сточных вод в водоемы или загрязнение текучих вод загонами для скота, расположенными на склонах, А ведь можно соорудить водосборные канавы или дамбы для перехвата жидкой грязи. Это тем более необходимо потому, что сток с откормочных площадок в 2—3 раза больше нормального стока с прилегающей территории. В жидкости, текущей с откормочных площадок, может содержаться в 30 раз больше аммиачного азота, в 4 раза — нитратного азота и в 75 раз больше фосфора, чем в стоке дождевой воды с распаханных полей. Органические загрязнения, попадая в водоемы, резко ухудшают качество воды, делая их непригодными для водоснабжения, такие водоемы обречены — они быстро зарастают. Болезнетворные же микробы, попав в водоем вместе с отбросами животных, усугубляют вредность загрязнений. Как это ни странно, животноводство сильно загрязняет и воздух. Запахи от скота действуют на людей раздражающе, хотя эти запахи считают безвредными. В то же время горожане спокойно вдыхают немалую толику ядовитой окиси углерода, не имеющей запаха. Но основной вред при-
Как быть с отходами животноводства? 123 носит вовсе не запах, а высокая концентрация соединений азота, в основном NH3. Специальные исследования свидетельствуют, что если на квадратном километре пасется 1600 коров, то концентрация летучих соединений азота в воздухе в 20—30 раз превышает норму. И плохо от этого не только животным и людям, но и водоемам. Ибо NH3 усиленно поглощается водоемами, где вступает в реакции, которые в конечном счете губят в них все живое. Как же предотвратить загрязнение среды растущими отходами животноводства? Куда их девать? Прежде всего нужно правильно разместить животноводческие предприятия. При выборе места для строительства нужна комплексная оценка территории, изучение водопроницаемости грунтов и почв, исследования направления стока, уклонов поверхности и т. д. И конечно же рядом с крупным животноводческим комплексом должны работать системы очистки и утилизации отходов. Затраты на удаление, транспортировку, обеззараживание и переработку навоза весьма велики. Однако в навозе, как известно, довольно много ценных веществ. И пока основной метод утилизации отходов животных, издревле известный и применяемый,— это употребление навоза в качестве удобрения. Понятно, что использование навоза экономически выгодно лишь на примыкающих полях. Чтобы предотвратить загрязнение поверхностных и грунтовых вод, во многих странах разработали нормы внесения навоза применительно к местным почвен- но-климатическим условиям. Использование сырого навоза как удобрения — самый дешевый способ его утилизации. К сожалению, этот простой путь по вполне понятным причинам далеко не всегда приемлем. И приходится навоз сушить и компостировать на специальных установках. Компостирование отходов уменьшает их объем на 20—60%, а вес — на 50—80% в зависимости от состава исходного материала. Промышленный способ переработки и обеззараживания навоза включает в себя механическое разделение его на фракции и последующее обеззараживание твердой фракции термическим методом, а жидкой — биохимическим. Сухая твердая фракция— это отличное органическое удобрение, а жидкая неплоха для полива кормовых культур. Специалисты полагают, что в ближайшие годы на птицефабриках нашей страны будет скапливаться столько куриного помета, что переработка его на гранулы даст около трех миллионов тонн сухих органических удобрений. А это равно 750 тысячам тонн сернокислого аммония, 600 тысячам тонн суперфосфата и более 100 тысячам тонн калийной соли. Иными словами, это равносильно годовой выработке нескольких крупных химических комбинатов. Однако навоз пригоден не только на удобрение — его можно переработать, как это ни непривычным кажется на первый взгляд, в кормовые добавки к рационам крупного рогатого скота, и птицы. Ведь свою еду животные усваивают далеко не полностью, и в их отходах остается много полноценных питательных веществ. Это новое направление, и здесь нужны глубокое научное обоснование и широкая экспериментальная проверка, совершенствование технологии и техники производства. Но первые обнадеживающие результаты уже есть. В порядке эксперимента в одном из украинских колхозов откармливали молодняк гранулированным комбикормом с использованием сухого птичьего помета, который заменял от 33 до 50% концентрированных кормов. Подопытные бычки охотно ели этот корм, питательность его была примерно такая же, как у обычного рациона. Есть и другие методы утилизации отходов животноводства. Например, идут опыты по выращиванию на навозе растений, грибков, кормовых дрожжей, которые можно использовать на корм скоту. Вот как выращивают кормовые дрожжи. Навоз со скотного двора поступает на сепарацию для отделения жидкой фракции. Потом в твердую фракцию добавляют серную кислоту и гидролизуют при 120° под давлением в 2,5 атмосферы. После этого нейтрализуют щелочами и добавляют жидкую фракцию. Таким образом, весь навоз оказывается стерильным, становится хорошей питательной средой для выращивания кормовых дрожжей. Любопытен метод использования навоза для выработки из него горючих масел и газов. Например, в США работает установка по переработке птичьего помета в метан. Пока такие установки дороги, и поэтому они не получили широкого распространения. Однако из-за энергетического голода этот способ утилизации навоза в некоторых странах, вероятно, найдет широкое применение. Навоз пригоден и как основа для строительных деталей. Для этого к высушенному навозу добавляют битое стекло, например бутылки. И все-таки поиск дешевых методов переработки отходов животноводства еще далек от завершения. И от того, насколько успешным будет этот поиск, в немалой степени зависит чистота окружающей среды. М. ДАНИЛОВА
124 Консультации КАК ЧЕРНИТЬ СЕРЕБРО В свободное время очень увлекаюсь чеканкой по серебру. Посоветуйте мне, пожалуйста, чем и как чернить серебро. В. А. Качинский, Днестровск Молдавской ССР Для того чтобы чернить (оксидировать) серебро, следует прежде всего приготовить так называемую серную печень. В железном сосуде расплавляют 1 весовую часть серы, после чего к ней добавляют 2 вес. ч. измельченного поташа (углекислого калия). Расплавленную массу перемешивают 15—20 минут, затем дают ей остыть. Хранят смесь в закрытой банке. Для оксидирования применяют только свежеприготовленный раствор серной печени. Готовят его, растворяя серную печень в горячей воде A0 г на литр воды). Раствор на- тревают еще немного — до ВО—90° С, а затем с помощью тампона наносят на металл или погружают в раствор все изделие целиком. В зависимости от времени пребывания серебра в растворе окраска может получаться либо светлой, либо темной. Кроме того, если хотят получить оксидировку более темных тонов, то при изготовлении серной печени вместо поташа можно взять едкий натр. Изделию из серебра можно придать темно-голубой (дымчатый) оттенок; для этого его следует обработать раствором, в который входят серная печень E г/л) и углекислый аммоний A0 г/л). Тот же эффект дает раствор, содержащий серную печень A5 г/л) и хлористый аммоний D0 г/л). Серебро получится очень темным, если перед оксидированием его подвергнуть действию разбавленного раствора азотнокислой за- кисной ртути. На поверхности изделия получается амальгама серебра. Затем металл оксидируют в растворе сернистых соединений. Там, где был слой амальгамы, образуется черный налет сернистой ртути, который вместе с сернистым серебром придает изделиям глубокий бархатисто-черный тон. Оксидировать серебро можно и хлорной водой: изделие смачивают ею, затем сушат, после чего засвечивают на солнце или под яркой электрической лампой. Под действием света серебро темнеет. ЦАФРА И КОБАЛЬТОВЫЙ КОРОЛЕК В рассказе Эдгара Апана По «Золотой жук» упоминаются два вещества — цаф- ра и кобальтовый королек. Никто толком не может объяснить, что это такое. Помогите, пожалуйста. О. Михайлова, Свердловск Цафра (цаффра и саффло- ра) — старинное название синей кобальтовой краски. Этим же словом именовали хорошо прокаленную кобальтовую руду, которая шла на приготовление краски. Состав цафры зависел от состава исходной руды; главной же составной частью пигмента была окись кобальта. Кстати, кобальтовым корольком именовали как раз окись кобальта. Оба вещества применяли, в частности, для приготовления невидимых (симпатических) чернил. Для этого цафру растворяли в царской водке, в результате чего образовывались соли кобальта: азотнокислая и солянокислая. Кобальтовый же королек разводили в нашатырном спирте и получали различные комплексные соединения кобальта (так называемые кобальти- бки), в том числе и «ро- зго>» — соль светло-красного цвета. Применение этих соединений для невидимых надписей основано на том, что хлористые и азотнокислые соли кобальта, содержащие кристаллизационную воду, вещества бледно-розового цвета, поэтому написанные ими на бумаге буквы почти не видны. Если же бумагу с такими надписями нагреть, кристаллизационная вода испарится и образуются безводные соли кобальта — темно-голубого цвета, отчего буквы станут отчетливо видны. Во влажном воздухе буквы снова исчезают, так как соли кобальта поглощают влагу. КАКИМ КЛЕЕМ МОЖНО СКЛЕИТЬ ПЕНОПЛАСТ Прошу сообщить, каким клеем можно склеить куски пенопласта между собой, и каким прикреплять их к дереву. В. Н. Вишинский, Люберцы Московской обл Сейчас выпускают несколько видов пенопластов; наиболее широкое распространение получил пенополисти- рол. Склеить куски его можно клеем ВИАМ В-3 (приготовлен на основе фе- нолоформальдегидной смолы, растворитель — ацетон). Пригодны также клеи БФ-2, эпоксидные, полиуретано-
Консультации 125 вый ПУ-2, поливинилацетат- ный. Всеми клеями, кроме ПУ-2, можно склеить пенопласт и с древесиной. При этом желательно, чтобы склеиваемые поверхности были шероховатыми. Клеи неносят на обе поверхности, затем дают ему немного просохнуть (должен сохранить липкость). Подготовленные детали скрепляют, после чего кладут под пресс и оставляют на несколько суток. Если для работы взят клей БФ-2, детали необходимо прогреть до 70—В0°С. Более подробные сведения о пенополистироле есть в новой книге В. А. Павлова «Полистирол», М., «Химия», 1973. ПИВО ИЗ МОЛОКА Не таи давно я узнал от своего приятеля, что якобы пиво можно делать из обычного коровьего молока. Так ли это! М. МИЛОВАНОВ, Москва . Сведения, полученные читателем М. Миловановым от своего приятеля, соответствуют истине. Более того, те люди, которым доводилось пробовать такое пиво, считают, что оно во многом напоминает всем известное «Жигулевское». Рецептура напитка разработана на Ал- малыкском молочном заводе (Узбекская ССР). Вырабатывают пиво из свежей сыворотки, полученной при изготовлении творога. Сыворотку сепарируют и пастеризуют, потом из нее осаждают альбумин. Затем в охлажденную сыворотку без альбумина добавляют 7—8% сахара и дрожжевую закваску. Под воздействием дрожжей начинается брожение, в результате которого образуется углекислый газ и спирт. В готовом напитке не более 3— 4% спирта, как в обычном пиве. В домашних условиях приготовить это пиво нельзя. КАКОВА ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КВЕЛИНА В тридцатые годы было такое связующее — квелин. Известно, что попу чалм его из крахмала. Расскажите о квелине несколько подробнее. Ф. П. Тютюнник, Ленинград Квелин — это белый порошок, растворимый в холодной воде, который действительно получают из крахмала: картофельного, кукурузного, пшеничного, рисового. Обычно крахмал в холодной воде не растворяется. Однако если его обработать слабым раствором B—5%) соляной кислоты, а затем отделить от раствора, после чего высушить, то получится порошок, который в холодной воде растворяется. Само название порошка — квелин — происходит от немецкого quellen, что означает «разбухать». Квелин в воде набухает, отчего становится липким. Если его смешать с песком, то эта липкая масса прочно скрепит зерна песка. Поэтому квелин применяли как связующее в литейном производстве для изготовления литейных форм. Порошок растворимого крахмала перемешивали с песком, после чего смесь смачивали водой; получалась эластичная масса, из которой и делали форму. Дозировка воды должна быть очень точной: на одну весовую часть квелина— не более Двух частей воды. Водорастворимый крахмал был удобен для литейщиков не только потому, что прочно скреплял песок. Квелин — углевод, при его сгорании образуются нетоксичные вещества — вода и углекислый газ. Это очень важно в литейном производстве. И, кроме того, растворимый крахмал — недорогой продукт. (Подробнее о квелине см. сборнич «Адгезия, клеи, цементы, припои», М., ИЛ, 1954.) Наша промышленность не выпускает растворимый крахмал в централизованном порядке. Многочисленные потребители этого продукта — текстильные, бумажные и полиграфические фабрики — готовят его сами. О ПРЕПАРАТЕ БЕРОКСАН В статье «Пастернак» [«Химия и жизнь» № 9 за 1973 год) говорилось о том, что из пастернака извлекают препарат бероксан, который успешно применяют против заболевания вити- лиго. Хотелось бы подробнее знать об этом препарате. Д. Г. Коровина, Львов Бероксан — это препарат, содержащий смесь двух фурокумаринов — ксанто- токсина и бергаптена, которые выделяют из плодов растения пастернак посевной (Pactinaca sativa). Применение бероксана в медицине основано на свойстве различных фурокумаринов повышать чувствительность кожи к действию света. При облучении кожи ультрафиолетовыми лучами препарат стимулирует образование в ней пигмента меланина. Подобным свойством обладают и другие препараты, содержащие фурокума- рины (аммифурин, псора- лен). Такие вещества, применяемые одновременно с облучением ультрафиолетовыми лучами, вызывают восстановление пигмента кожи при витилиго. В некоторых случаях фурокума- ринами лечат и гнездную (круговую) плешивость. К сожалению, больным лей- кодермией препараты не помогают.
126 Консультации Бероксан назначают внутрь в виде таблеток и как наружное средство для втирания. Общий курс для взрослых — 250—300 таблеток. Лечение бероксаном возможно только под тщательным наблюдением врача, так как препарат может вызвать побочные явления. Кроме того, следует иметь в виду, что бероксан противопоказан больным гипертонической болезнью и туберкулезом, а также при заболеваниях крови, печени, почек, сердца и центральной нервной системы. Не рекомендуется назначать его детям до 5 лет и пожилым после 50 лет. КАК УДАЛИТЬ С АВТОМОБИЛЯ СЛЕДЫ РЕЗИНЫ У меня протекал гараж, поэтому капот «Москвича» (светлого цвета] я накрыл прорезиненной водонепроницаемой кур/кой. Во время сильных дождей ткань все же пропускала воду, и капот покрылся темными пятнами. Я пытался отмыть мх стиральным порошком и даже скипидаром — безрезультатно. Не посоветуете ли что-нибудь! Н. Семенюта, лос. Дальнегорск, Приморский край Резина содержит в себе компоненты, способные мигрировать в ее толще, а также переходить в контактирующие с ней материалы, особенно полимерные пленки и покрытия. Вероятно, именно эти вещества и проникли в слой эмали автомобиля «Москвич», Извлечь загрязнения из эмали можно было бы с помощью экстракции, то есть покрыв загрязненные участки слоем веществ, которые растворили бы загрязнения и, конечно, не разрушили бы эмаль. Такая экстракция, по-видимому, должна быть достаточно длительным процессом — несколько суток и более. Можно попытаться удалить загрязнения с помощью спирта (этилового, бутилового, пропилового), не содержащего воды. Пригоден для этой операции, как нам кажется, очищенный керосин и скипидар. Чтобы растворители действовали на потемневшие участки достаточно долго, ими хорошо пропитать губку, чистый порошок мела, муку или крахмал. Впитавшую растворитель массу наносят на слой эмали. Чтобы жидкость из нее не испарялась, массу прикрывают чистой тряпкой, а сверху полиэтиленовой пленкой. Можно испробовать и пятновыводящие средства: препараты «Эффект», «Пас- ту-1» или «Пасту-2». И еще один совет: перед началом работы предложенные средства следует проверить на малозаметном небольшом участке эмали. Если же экстракция ничего не даст, остается только одно — осторожно сошкурить загрязненные участки, а затем нанести новый слой эмали. САМЫЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ВИТАМИН Я не раз слышал о том, что при приготовлении пищи витамины разрушаются. Так ли это! В. Сидоров, Ленинград Основные витамины мы получаем из картофеля, капусты — свежей и квашеной, моркови и различной свежей зелени: лука, салата. Однако даже те, кто ежедневно ест овощи, могут все же страдать от недостатка витаминов, особенно витамина С. Почему? Прежде всего потому, что еще не научились сохранять ту аскорбиновую кислоту, которая есть в овощах. Вот одна из ошибок. Задумала хозяйка сварить щи из квашеной капусты. Попробовала капусту, а та оказалась слишком кислой. Отжала рассол — все равно кислая. Тогда решил? промыть ее водой — вот теперь можно готовить... Но стоит ли? После отжима рассола и промывки водой капуста потеряла примерно 60% витамина С. И все это хозяйка сделала собственными руками. А во время приготовления щей разрушится еще около 20— 30% витамина, и когда щи будут поданы на стол, в них может не оказаться ни одного миллиграмма аскорбиновой кислоты. Теперь подробнее о варке овощей. Если варить их на пару, в плотно закрытой посуде, то потери витамина С будут минимальными — всего 8—12%- Но не всем по вкусу паровая пища. Установлено, что в сваренном картофеле, который был вначале^ опущен в холодную воду, разрушается 35% аскорбиновой кислоты, а в клубнях, положенных в кипяток, только 7% витамина С. Любители жареного картофеля должны знать, что жарка разрушает 20% витамина. А тем, кто предпочитает различные запеканки, суфле и овощные котлеты, и вовсе стоит посочувствовать — во время приготовления таких блюд разрушается очень много витамина С: в готовых картофельных котлетах всего 5—7% первоначального количества аскорбиновой кислоты. Мало витаминов остается и в блюдах, которые несколько раз подогревали и долго держали на слабом огне. Еще хуже, когда сваренное блюдо хранят в холодильнике: через 3 часа в пище на 20— 30% меньше витамина С, чем было после варки, а через сутки — на 40—50%).
Консультации 127 ЧТО ЕСТЬ ПОЛЕЗНОГО В КЛЕЩЕВИНЕ Очень прошу вас рассказать о растении, которое называют клещевиной. С. А. Файнштейн, Баку Прежде всего 6 названии растения. Именуют его клещевиной скорее всего потому, что семена по пестрой расцветке, величине и форме напоминают клещей. В нашу страну растение попало из Африки. На своей родине клещевина — это многолетнее растение с высоким древовидным стволом, достигающим иногда даже 10 метров. В более холодных краях клещевина представляет собой однолетнюю культуру. Люди выращивают клещевину, по-видимому, с очень давних пор, ее изображения обнаружены на древнеегипетских фресках. Сейчас растение культивируют во многих странах, и больше всего в Бразилии и Индии. В середине XIX века были предприняты первые попытки вырастить клещевину и в нашей стране. Однако крупные промышленные плантации появились лишь в начале этого столетия. С тех пор производство клещевины увеличивается с каждым годом. Сейчас плантации ее есть в Средней Азии, на Северном Кавказе, на юге Украины и в Нижнем Поволжье. Для чего же нужна клещевина? Ее семена богаты касторовым маслом и ферментом липазой, расщепляющим жиры. (Кроме того, семена содержат ядовитое белковое вещество токсоальбумин — нестойкое, разрушающееся при нагревании, и неядовитый алкалоид рицин.) Касторовое масло применяют в технике как смазочный материал, а очищенные сорта сто идут в медицину; это хорошее наружное средство и слабительное. Поскольку семена клещевины содержат также много липазы, их используют в мыловареном производстве для расщепления жиров. КАК РАБОТАЕТ ПЕМЗА Расскажите, пожалуйста, на страницах вашего журнала о том, как «работает» пемза. А. Иванов, Горький Пемза — это силикат алюминия, претерпевший вулканическую обработку, поэтому раньше пемзу называли еще ноздреватым соком огнедышащих гор, а сейчас иногда именуют губчатой лавой. В нашей стране пемзу добывают из вулканических пород Армении. Благодаря ноздреватости, или пористости, пемза способна поглощать (адсорбировать) самые различные вещества: жиры, масла, красители, пигменты, а также грязь, причем все это потом легко вымывается из пемзы водой. А так как пемза к тому же еще довольно твердый материал, ее с давних пор применяли для удаления слизи морских улиток с палуб и корпусов кораблей. . Пемзой удобно оттирать с рук чернильные пятна, обрабатывать мозолистую насть ступни. Пемзу вводили I как абразив в резинки для стирания, а также в полировочные и чистящие препараты. Однако в последнее время от пемзы все чаще и чаще отказываются, вместо нее применяют другой абразив — двуокись кремния. Объясняется это, в частности, тем, что об эффективности того или иного абразива сейчас судят не только по его твердости, но и по температуре плавления. Поэтому показателю двуокись кремния больше подходит для чистящих препаратов. А. Ф. ПОПЛЫКО, Челябинская обл.: Крахмальным сахаром раньше называли глюкозу. Б. Ф. КАРАВАЕВУ, Нововолыиск: Коллоидная сера отличается от «серного цвета» размером частиц — крупинки серного цвета намного больше частиц коллоидной серы. В. А. НЕВЗОРОВУ, Долгопрудным Московской обл.: Вместо роданистого калия для приготовления фотопроявителя роданистый аммоний взять можно, но такой проявитель иногда окрашивает негативы. К. Г. ОГОРОДИИКО- ВОИ, Подольск: Специальных гербицидов для борьбы с пыреем нет, обычно эти вещества применяют против сорняков вообще; подразделяют же гербициды по безопасности их для тех или иных культурных растений, например одни пригодны для обработки кукурузы, dpi/гие — для винограда. Р.' И. РАТИ ЕР, Житомир: Риндбокс — вид искусственной кожи; ухаживать за финскими сапожками из риндбокса следует так же. как и за кожаными. ЗОЛОТУХИНУ. Прохладный К-БАССР: Вас не обманули— обертку для шоколада действительно делают из алюминиевой фольги. А. Г.. Ростов: Нам неизвестно, чем руководствуются йоги. объявляя мороженое вредным для организма; врачи считают этот продукт питательным и полезным, лакомьтесь мороженым безо всяких опасений, конечно, соблюдая меру.
В номере: Д. А. Гайснер, Д. И. Елагин В. И. Кузин Б. Н. До цен ко, В. Б. Кляцкин 2 ВНИМАНИЕ: ВОКРУГ НАС СВИНЕЦ! 8 ФРАНЦИЙ 12 ЛОВИСЬ РЫБКА БОЛЬШАЯ, И ТОЛЬКО БОЛЬШАЯ Г. Л. Аврех, Е. Б. Цыркин 16 ПУСТЬ ДОСТИГНЕТ. КТО МОЖЕТ! Ю. П. Тимофеев, С. А. Фридман Р. Клаус А. Д. Иорданский Е. Д. Терлецкий Г. П. Георгиев B. И. Любимов К. Булычев С. Н. Лурье Г. Балуева С. Красносельский C. Старикович М. Данилова 22 ЛИДЕР (памяти Л. А. Арцимовича) 32 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВОЛНЫ 42 R-ФАКТОРЫ И ЛЕКАРСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ МИКРОБОВ 50 «ЗЕМЛЯ, ИСЦЕЛЯЮЩАЯ РАНЫ» 56 ИНСУЛИН 61 В ЗАЛИВЕ ХОЛОДНОЙ ВЕСНЫ И В КЕМБРИДЖЕ 73 СЕКРЕТЫ ФОКУСА 78 СКАЗКА ПРО РЕПКУ 90 О ТРАВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ 92 ЭМАЛЬ — СТЕКЛО НА МЕТАЛЛЕ 110 СУЕТА ВОКРУГ РЯБИНЫ 115 ГОЛУБЬ — ПОМОЩНИК И НАХЛЕБНИК 122 КАК БЫТЬ С ОТХОДАМИ ЖИВОТНОВОДСТВА! 6 Последние известия 19 Статистика 40 Фотоинформация 67 Новости отовсюду 70 Технологи, внимание! 71 Справочник 75 Короткие заметки 76 Пишут, что... 96 Учитесь переводить 98 Клуб Юный химик 106 Словарь науки 108 Информация 124 Консультации 127 Переписка Адрес редакции: 117333, Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны для справок 135-90-20 и 135-52-2? <С Издательство «НАУКА», «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ», 1974 Технический редактор Э. И. Михлин Корректоры Г. Н. Нелидова, Е. И. Сорокина Т 13174. Сдано в набор 12/VIII 1974 г. Подписано к печати 24 IX 1974 г. Бум. л. 4. Усл. печ. л. 10,4. Уч.-изд. л. 12.4. Бумага 701 V 100'.,6 Тираж 220 000 экз. Цена 30 коп. Заказ 1692. Чеховский полиграфический комбинат Союэполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, г. Чехов Московской области
Зачем куропатке уздечка? На зиму у тундреных и белых куропаток, чтобы удобнее было рыться в снегу, отрастают прочные когти, а пальцы покрываются жесткими перышками, чтобы не мерзли. И все же куропатки в начале зимы откочевывают южнее. И странно то, что домой тундреная куропатка возвращается не ласковым летом, а в разгар зимы, как только свирепый ветер унесет снег с холмиков и других выступов рельефа. Значит, не полярная ночь, не лютые морозы, а сплошной снеговой покров гонит птиц из дому. Первыми возвращаются самцы: они могут добывать пропитание, ковыряясь в плотном снегу. И помогает им не только сноровка и сила мышц, а и прозаический пигмент меланин. Дело в том, что куропатки в поисках побегов то и дело суют нос в жесткий снег тундры. Так недолго и клюв попортить, и ранить кожу на голове. Тут-то и нужна меланиновая броня: чем темнее окрашены перья и клюв птиц, тем они крепче. Но этого мало — у белых и тундреных куропаток позади клюва вырастает нечто вроде щита — так называемая уздечка из темных, напичканных пигментом перьев. К весне сверхпрочные перья уздечки не выдерживают, снашиваются при трении о снег, и у куропаток начинается необычная линька — смена перьев на носу. Конечно, с одной уздечкой на морозе не разгуляешься — выживанию птиц немало способствует накопленный ими жир. Он тоже особенный — с необычно высоким йодным числом, то есть с очень высокой химической активностью. Этот энергетический резерв куропатка бросает на борьбу с холодом. Зимой, как известно, в тундре отнюдь не тепло, и все же кровь в жилах куропатки стынет лишь раз в жизни — если исчерпается резерв, если придет время последнего вздоха.
^ ^V/4 ^\ V^\- / ч Тепло за тридевять земель Когда нам надоедают холода, мы стремимся на юг, к солнцу и теплому морю. К солнцу обращают свой взор и энергетики, когда им не хватает топлива. Но до сих пор все проекты гелиоэлектростанций использовали «местное сырье» — солнечную радиацию, которая попадает на Землю в том месте, где стоит станции. И только недавно появился весьма оригинальный план перекачки даровой тепловой энергии в прохладную Европу из тропиков. По этому проекту источником энергии должна стать теплая африканская река Нигер, где даже зимой температура воды не бывает ниже 25° С. При перекачке иа север через всю Африку по 1900-кнлометровому трубопроводу вода из Нигера еще подогреется на солнце: трубы будут покрашены в черный цвет, а в Сахаре построят специальные солнечные подогреватели. Пока вода дойдет достигнет 350°. Потом, пройдя по морскому где ядерные реакторы нагреют воду до 650°. под давлением 160 бар пойдет к потребителям Использование ее предполагается тоже многоступенчатое: сначала в промышленных энергоустановках, потом в оранжереях, потом на отопление домов н наконец для орошения полей н огородов. Узнал бы об этом проекте старик Жюль Верн — какой фантастический роман он бы написал!.. до Средиземного моря, ее температура дну, трубопровод поднимется в Альпы. И только после этого перегретая вода Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050