химия
жизнь
В ЭТОМ НОМЕРЕ:
Ленинские документы
Пути к открытиям
Симметрия в микромире
Существо или вещество?
Как делают вещи
Молоко не скисает
Гидропоника на дому
Клуб Юный химик
X
а
>
с
о
с
I
о
I
J
>
га
х
с:
га
X
Л
х
Q.
ОС
>
о
с
I
о
X
У
>
га
X
4
Ч 1966

химия
жизнь
В НОМЕРЕ:
БЕСЕДА С ДЕЛЕГАТОМ XXIII СЪЕЗДА КПСС Л. А. Костандовым 2 ]f
ЛЕНИНСКИМ ДОКУМЕНТАМ — ДОЛГУЮ ЖИЗНЬ. Статья А. И. Петрова и у
Н. Ф. Анисимовой 4 I/ s
МЕНДЕЛЕЕВСКИЙ ЗАВОД. Очерк О. П. Юркевич
IS/
Проблемы и методы современной науки. В. И. М а н ь к о. СИММЕТРИЯ В МИКРО-
МИРЕ 15 I/
А. Б. Налбандян и В. И. Веденеев. ЧТО ТАКОЕ ЦЕПНЫЕ РАЗВЕТВЛЕННЫЕ /
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ 25 Ь/
О ЧЕЛОВЕКЕ, КОТОРЫЙ СДЕЛАЛ ЭТО ОТКРЫТИЕ, рассказывает В. В.
Воеводский 30 ^
Ю. Б. Васильев. ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 34 f/
М. Владимиров. ОСТРОВ ПУА-ТУ-ТАХИ. Научно-фантастический рассказ . . 39 \/^
НАШ ПРАКТИКУМ 41 /
М. Д. Г о л у б о в с к и й. ТА САМАЯ ДРОЗОФИЛА . \ ~~! \ '. '. " '. ~~! 43 \/
И. И. Андриевский. СУЩЕСТВО ИЛИ ВЕЩЕСТВО! 45 \/
Г. Фаизова. ИСТОРИЯ ОДНОГО ЗАБЛУЖДЕНИЯ 48
А. А. Нейфах. ВОЗМОЖНА ЛИ БЕССТРУКТУРНАЯ ЖИЗНЬ 50
И. Жирнаускас. ДИАЛОГ ОБ АЛХИМИИ. В. Батраков. ПРОДОЛЖИМ ^
РАЗГОВОР 54 К
Элемент № 23: ВАНАДИИ. Статья Б. И. Казакова и Е. В. Грузинова . *. 60 ^\
Как делают вещи и вещества. ГАЛОШИ ШАГАЮТ ПО СВЕТУ. Очерк /
О. М. Либкина 66К
В лабораториях зарубежных ученых. А. Шампань я. БЕЛКИ ИЗ НЕФТИ ... 70 /
Комментарий члена-корреспондента АН СССР Н. Д. Иерусалимского. . 73
Вооруженным глазом. Г. Медведева. ДРОЖЖИ ПОД МИКРОСКОПОМ. Фото у
автора и В. Бирюзовой 75 I/
НАШИ КОНСУЛЬТАЦИИ. МОЛОКО, КОТОРОЕ НЕ СКИСАЕТ 76
УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ. Английский — для химиков 771/
Т. Р. Сешадри. ХИМИЯ ЦВЕТА ЦВЕТОВ ВО l/
А. К. Чибисов. ЦВЕТ И СВЕТ 83^
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК : . В4 \/
Страница садовода и огородника. ГИДРОПОНИКА В ВАШЕМ ДОМЕ . ...91 ^
Книжная полка. АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ, ЖИЗНЬ 94 ^
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ апрель i 9 б б
журнал JVo 4
АКАДЕМИИ НАУК СССР год издания 2-й

ОТВЕТЫ ДЕЛЕГАТА XXIII СЪЕЗДА КПСС
МИНИСТРА ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР
ЛЕОНИДА АРКАДЬЕВИЧА КОСТАНДОВА
на вопросы редакции журнала „Химия и жизнь"
XXIII съезд нацелил партию и весь
советский народ на борьбу за повышение
эффективности всех отраслей народного
хозяйства. Как в этом отношении выглядит
сегодня химическая промышленность? Как
будет выглядеть в новой пятилетке?
Химия очень выгодна. В 1958 году
химическая промышленность нашей страны дала
прибыли около 600 миллионов рублей, а в
последнем году семилетки — почти втрое
больше. Это только внутриотраслевая
прибыль— без учета выгоды, полученной в
результате использования нашей продукции в
других отраслях народного хозяйства, и без
налога с оборота. Если так пойдет
дальше— а нет никаких оснований сомневаться
в этом — уже через два-три года только
одна внутриотраслевая прибыль, даваемая
химией, превысит все ассигнования на ее
развитие. На наших глазах заканчивается
переход одной из важнейших отраслей тяжелой
индустрии на полную самоокупаемость.
Большая Химия будет расти и развиваться,
ничего не беря у народного хозяйства, а
наоборот— давая ему все больше и больше
средств.
Принятые съездом Директивы по
пятилетнему плану предусматривают
ликвидацию некоторых диспропорций в структуре
промышленности. В частности, увеличатся
капитальные вложения в металлургию. Не
ухудшит ли это положение химической
промышленности?
Наоборот — улучшит.
Во-первых, как известно,
опережающее развитие химической промышленности
(наряду с такими отраслями, как
электроэнергетика, машиностроение,
электроника)— полностью сохраняется. На развитие
Большой Химии в новой пятилетке
отпускается в полтора раза больше денег, чем
было вложено за предыдущие семь лет.
Во-вторых, не следует
противопоставлять химию металлургии. Пластмассы и
металл «сосуществуют» и дополняют друг
друга. Развитие химии, выпуск пластмасс не
могут сдерживать развитие металлургии, и
наоборот. Объемы производства
несопоставимы, затраты на развитие производства
пластмасс в 100—150 раз меньше, чем на
металлургию.
Усовершенствование структуры
промышленности, и в частности, более быстрый
количественный и качественный рост нашей
металлургии,— важнейшее условие
развития химии.
Устранение диспропорций в развитии
народного хозяйства, совершенствование
его структуры — одна из существеннейших
гарантий эффективного использования
огромных капитальных вложений в
химическую промышленность, выделяемых в
соответствии с Директивами по пятилетке.
Съезд проявил огромную заботу о том,
чтобы советским людям жилось лучше.
Реальные доходы на душу населения должны
возрасти за пятилетку примерно на треть.
Какими товарами ответит на это химия?
В наше время без химии нельзя ни
одеться, ни обуться. Весь прирост
производства волокна на душу населения за годы
семилетки дала химия — рост производства
природных волокон не покрывал прироста
населения. Синтетика обеспечила треть
прироста выпуска тканей, 60 процентов —
обуви, девять десятых — бельевого трикотажа.
О масштабах роста производства
синтетики в новой пятилетке может дать
представление, скажем, такой пример. За
последние шесть лет производство верхнего
трикотажа возросло у нас на 50 миллионов
штук — столько же позволит дать в новой
пятилетке один строящийся завод по
производству нитрона.
9

Общеизвестно, что «химия способна не
только одевать — обувать, но и кормить.
Как сказано было в отчетном докладе на
съезде, главное теперь в сельском
хозяйстве состоит в том, чтобы всемерно повышать
урожайность с каждого гектара земли.
А значит, нужны удобрения и химические
средства защиты растений. За семилетку
было сделано немало — удобрений мы
теперь выпускаем больше, чем Англия,
Франция и Италия, вместе взятые; выпуск
гербицидов увеличился в 25 раз. Но мы еще в
большом долгу перед нашим сельским
хозяйством. В новой пятилетке производство
минеральных удобрений возрастет более,
чем вдвое. Через пять лет мы будем
выпускать их только в гранулированном, несле-
живающемся виде и со значительно
большим содержанием полезных компонентов.
Намного возрастут количество, качество и
ассортимент химических средств защиты
растений.
На XXIII съезде много говорилось о
необходимости повышения качества
продукции. Это относится, конечно, и к бытовым
химическим товарам. Чем материально
обеспечено повышение качества этих товаров в
ближайшие годы?
Тут важны и организационные условия,
и технические, и кадры. До недавнего
времени бытовая химия была распылена по
мелким, нередко полукустарным
предприятиям, находившимся в подчинении разных
ведомств. Это не могло не влиять на
качество продукции, да и эстетическая сторона
ее была далеко не всегда на высоте. И
неудивительно — даже на сравнительно
крупном заводе «Комсомольская Правда»,
находящемся в крупнейшем культурном центре
страны — Ленинграде, работает
один-единственный художник.
Дело должно улучшиться уже потому,
что сейчас в производстве товаров бытовой
химии можно проводить единую
техническую политику — все предприятия,
производящие эти товары, объединены
Управлением бытовой химии нашего министерства.
Кроме того, министерство ведет подготовку
к специализации крупных заводов на
выпуске товаров бытовой химии.
Следующий наш вопрос может
показаться слишком мелким—но нас, журналистов,
он волнует. Впрочем не только нас, но и
школьников, студентов — вообще всех
пишущих. Это вопрос о хорошей шариковой
ручке и хорошей пасте к ней.
1*
Вопрос не совсем по адресу, вернее —
не полностью по адресу. Химическая
промышленность ручками не занимается. А вот
чернила, паста — это химия. Наши чернила,
особенно фабрики ссКрасный художник»,
мне кажется, не должны вызывать
нареканий. Сейчас проходят испытания и новые
высококачественные чернила разных цветов.
Что же касается пасты для шариковых
ручек, то с ней все должно наладиться в
самом ближайшем будущем. Как видите, я
тоже пользуюсь шариковыми ручками и
пастами разных цветов. Эти пасты
изготовлены Институтом органических
полупродуктов и красителей и сейчас проходят
испытания. На собственном опыте могу уверенно
сказать, что некоторые из паст безусловно
высокого качества. Синяя, по-моему, лучше
зарубежных. А над черной нужно еще
поработать — пока она еще скорее темносе-
рая. чем черная.
В общем — скоро наши пасты будут не
хуже любых заграничных. Наши ученые и
инженеры в состоянии справиться с куда
более сложными проблемами, мы просто не
занимались серьезно бытовой химией.
А теперь борьба за повышение качества
товаров бытовой химии, да и всей химии,
будет идти в условиях, когда новые формы
планирования и экономического
стимулирования производства расчистят дороги всему
новому.
Не можете ли вы сказать, что уже дал
переход на новые формы планирования и
экономического стимулирования в
химической промышленности?
У нас перешло на эти новые формы пока
только одно предприятие — то самое, о
котором вы писали в первом номере —
Воскресенский комбинат. В этом году перейдут
еще два,— в том числе Рязанский завод
искусственного волокна. Так что пока рано
подводить итоги. Нужно накопить опыт.
В таком новом деле, чтоб не
скомпрометировать его, не нужно проявлять
излишней поспешности. По мановению волшебной
палочки перейти на новые методы
хозяйствования невозможно. Нужно сначала
создать для каждого предприятия
определенный комплекс условий. Сами предприятия
должны провести целый ряд мер,
направленных на улучшение работы. Надо
упорядочить цены на продукцию. Слогом, надо
готовиться, что мы и делаем.
Беседу записали О. КОЛОМИЙЦЕВА,
В. РИЧ, М. ЧЕРНЕНКО
3

Л. И. ПЕТРОВ, Н. Ф. АНИСИМОВЛгсотрудники Института марксизма-ленинизма при ЦК КПСС
Неоценимо значение документальных
сокровищ Центрального партийного архива
Института марксизма-ленинизма при ЦК
КПСС. Здесь собраны документы и
фотографии К. Маркса и Ф. Энгельса;
документы, рукописи, письма, записки Владимира
Ильича Ленина, а также киноленты,
фотографии и граммофонные записи, которые
донесли до наших дней живой облик и
голос Ильича.
Все это богатство бережно хранится.
В специально оборудованных хранилищах
созданы условия, обеспечивающие
документам длительную сохранность. Круглый
год поддерживается микроклимат с
постоянной температурой и влажностью воздуха.
Научные сотрудники лабораторий
партийного архива — химик-бумажник, опытные
реставраторы и высококвалифицированные
фотографы — используя достижения
различных областей науки, ведут сложную и
разнообразную работу, делают все
возможное для продления жизни документов.
Далеко не всегда документы поступают
в партархив в хорошем состоянии. Иногда
они загрязнены, помяты или порваны, на
иных выцветший или потемневший от
времени текст, а бывают и такие, что до них
страшно дотронуться — они того и гляди
рассыплются при малейшем прикосновении.
Чтобы такие документы сслечить», нужно не
только в совершенстве владеть тонким
искусством реставрации, но и понимать
причины и течение процессов старения бумаги.
4

Ленин выступает с речью в день празднования первой годовщины Великой Октябрьской
Социалистической революции 7 ноября 1918 года
Отпечаток, сделанный после первой очистки негатива Отпечаток после полной реставрации негатива
фотографической основы и эмульсионных
слоев, знать, как происходит угасание —
выцветание текстов, выполненных различными
чернилами, карандашами или красителями
машинописных лент и копировальных бумаг.
Необходимо владеть химическими и
физическими методами закрепления и
«поднятия» осыпающихся карандашных и других
угасающих текстов. Чтобы спасти
драгоценное изображение от гибели из-за
разрушительного действия неотмытого тиосульфата
натрия или не отфиксированного
бромистого серебра приходится использовать
различные химические реактивы, удаляющие
остаточные соли из фотографических слоев
фото- и кинодокументов. А если рукопись,
фотография или кинолента, поступившие в
архив, поражены плесенью, их подвергают
дезинфекции — обрабатывают в
специальной камере парами формальдегида.
Универсальных методов реставрации не
существует. Разнообразные приемы и
методы каждый раз диктуются
индивидуальными особенностями и характером
материала.
Рассказывая о двух документах
В. И. Ленина — бумажном и
фотографическом — мы проследим за всем сложным
комплексом реставрационных работ.
Перед нами недавно поступившее в
Центральный партийный архив Института
марксизма-ленинизма удостоверение Сове-
о

та Народных Комиссаров, выданное 20
февраля 1919 года товарищу Гришину.
Внизу подпись — автограф В. И. Ленина:
«Председатель Совета Народных
Комиссаров В. Ульянов (Ленин)»
«Секретарь Л. Фотиева».
У этого удостоверения — долгий
жизненный путь. На пожелтевшей, ветхой бумаге
множество сгибов и разрывов. Мандат
сильно помят и деформирован. На
поверхности — различные пятна, вокруг штрихов —
ореолы. Красные чернила ленинского
автографа частично обесцвечены.
Чьи-то руки заботливо, но неумело
подклеили потертые сгибы обыкновенным
конторским клеем.
И вот мандат, подписанный Ильичом,
у нас на реставрационном столе. Его
подробно изучают — исследуют техническое
состояние, определяют степень
повреждения — ставят «диагноз».
Используя каперный химический
микроанализ, определяют состав, качество
бумаги и красителя, которым выполнен текст.
Теперь можно было бы очистить бумагу
от загрязнений и восстановить утраченный
текст обычными химическими методами,
которые применяют криминалисты. Но при
криминалистической экспертизе, как
правило, не требуется длительное сохранение
самого оригинала, необходимо лишь
восстановить текст. В практике же архивов,
хранящих документы большой исторической
ценности, важно и восстановление и
долговечное сохранение самого оригинала.
Поэтому к чисто химической обработке
прибегают в исключительных случаях, только
тогда, когда реставратор совершенно уверен,
что документу не будет нанесено никакого
вреда и что с течением времени ему не
грозит гибель — не исчезнет текст, хорошо
проявившийся при помощи химического
реактива, и не разрушится очищенная от
загрязнений бумага. В этих случаях для уда-
пения жировых, пигментных, чернильных и
i?:'
ч
Удостоверение товарища Гришина, подписанное Лениным, до реставрации
G

других пятен применяют бензол, серный
эфир, их смеси и различные другие
растворители. Но основную общую очистку от
поверхностных загрязнений реставратор
проводит механическим путем с помощью
несложного приспособления, сделанного из
бормашины с вращающимся круглым
ластиком на наконечнике. Очищать нужно
осторожными плавными движениями, почти без
нажима, чтобы удалить только грязь и не
стереть текста и бумажной основы.
При реставрации удостоверения
товарища Гришина много труда пришлось
затратить для удаления наклеек, сделанных
непригодным щелочным конторским клеем,
разрушающим бумагу и обесцвечивающим
красители чернил и карандашей. Соблюдая
предельную осторожность, реставратор
миллиметр за миллиметром очистил
острым скальпелем поверхность мандата
от наклеек и застывшего клея. Малейшее
неосторожное движение или излишнее
усилие привело бы к порче документа. Вместе
с клеем могли быть отделены и волокна
основы удостоверения с частью текста.
Затем щелочной клей, впитавшийся в
бумагу, нейтрализовали слабым раствором
органических кислот. Кроме того, текст
документа оказался не влагостойким, его закрепили
раствором этилцеллюлозы в бензоле.
Эта, казалось бы несложная, но очень
трудоемкая работа, требующая огромного
терпения, большого опыта и знаний —
первый этап реставрации. Теперь нужно
возвратить хрупкой и вялой основе бумаги
механическую прочность и эластичность. Для
этого ее пропитывают специальным
раствором, в состав которого входят желатина
высокого качества — проклеивающее
вещество, глицерин — пластификатор,
сообщающий документу прежнюю эластичность,
и формалин или пентахлорфенолят —
антисептики, защищающие бумагу от плесене-
вых спор. После проклейки документ ожил,
стал мягким и прочным.
Теперь предстоит последний этап
реставрации. Нужна филигранная работа
искусного реставратора, чтобы документ
POL U ИСК Aft
совгкк** республик*
COSbTb
ПШЕЕШ 1ШСШП1
?si
Л ВИТ' . i , ' i.l ■ . iL К . - » L-jjtf
Нар<-Д| лк Кейт i| о'л (г 18- гч> .'*враля с
i г»*»|чкдеи ' дйном Ъещч гсйИс» а К wuxuh п». ре*Г«ту
,, М<л
НпрО/ИШХ a.Wl pott i $ys
ГТвк^гМф* & нет; \\с ~
^•а^мх Комигс" ли е
То же удостоверение после реставрации

собрать, смонтировать по тексту, восполнить
недостающие части, заделать отрепанные
края и уголки, разрывы и отверстия,
укрепить их.
И вот реставрация окончена. Перед нами
мандат товарища Гришина, который трудно
узнать — ровный, чистый и обновленный.
Правда, пока плохо читается обесцвеченная
часть подписи, сделанной красными
чернилами. Такие угасшие, вытравленные,
затертые или замазаннные части текста выявляют
и усиливают фотохимическим способом, не
причиняющим оригиналам никакого вреда.
Снимки делаются в различных участках
видимого спектра с применением специальных
светофильтров. Если выцветший текст был
написан красными чернилами или
карандашом, его фотографируют на изопанхрома-
тической пленке с зеленым светофильтром
(зеленый цвет — дополнительный к
красному). Если цвет текста синий или
фиолетовый, его фотографируют, соответственно,
с желтым или оранжевым светофильтром.
Когда съемка в видимом участке спектра не
дает необходимого результата, применяют
фотографирование в ультрафиолетовых или
инфракрасных лучах. Если тексты написаны
синтетическими красителями, то
фотографируют их инфракрасную или
ультрафиолетовую люминесценцию. В этих случаях
фотоматериалы особенно тщательно
обрабатывают реактивами, выявляющими
мелкие детали и усиливающими малые
контрасты.
Второй документ — фотография,
пленочный негатив, на котором запечатлен
Владимир Ильич Ленин, выступающий с
трибуны, установленной у Кремлевской стены,
в день празднования первой годовщины
Великой Октябрьской социалистической
революции 7 ноября 1918 года. Это один из
пяти снимков Владимира Ильича,
переданных в Центральный партархив фотографом-
любителем А. С. Суетенко.
Александр Семенович Суетенко — по
профессии агроном, занимавшийся в те
годы озеленением Москвы, был страстным
фотографом-любителем. У него был
маленький пленочный фотоаппарат. В день
празднования первой годовщины Великого
Октября, А. С. Суетенко фотографировал на
Красной площади торжественный митинг,
парад и демонстрацию. Когда на высокую
трибуну, установленную у Кремлевской
стены, поднялся Владимир Ильич Ленин, стояв-
8
шему у самой трибуны Суетенко удалось
сделать пять снимков Владимира Ильича,
обратившегося с речью к участникам
митинга.
На всех других фотографиях, сделанных
в этот день фоторепортерами, Ленин снят
в другом ракурсе — на фоне общего вида
Красной площади. На снимках А. С.
Суетенко — высокая узкая трибуна, на которой
стоит Ильич, за ней Кремлевская зубчатая
стена.
Многие годы хранил А. С. Суетенко эти
снимки как драгоценную реликвию.
Фотографии, сделанные А. С. Суетенко,
не были в свое время хорошо обработаны.
На них были потертости, грязь, пятна —
признаки того, что негатив был
недостаточно промыт и плохо отфиксирован.
Особенно много хлопот доставил один
из негативов. Помимо повреждений,
имеющихся на остальных, к его эмульсии
прилипли тончайшие волокна бумаги, в которую
он был долгое время завернут. Они пропе-
чатывались при изготовлении позитивных
копий и закрывали изображение, делали его
неразборчивым.
Прежде всего негативы нужно было
очистить от загрязнений. Валиком из мягковор-
систого бархата, смоченного в бензоле,
удалили поверхностные загрязнения,
жировые пятна и следы от пальцев рук,
отпечатавшиеся на эмульсии. Затем негативы,
размоченные в дистиллированной воде, отфик-
сировали в 20%-ном растворе тиосульфата
натрия. После короткой промывки их
опустили на три минуты в ванну с раствором
аммиака и перекиси водорода,
разрушающими тиосульфат натрия. Длительной
многократной промывкой в дистиллированной
воде были удалены остатки закрепителя.
Для этой операции никогда не применяют
проточную водопроводную воду, потому
что содержащиеся в ней соли кальция
осаждаются на поверхности эмульсии и
образуется тончайшая сетка, значительно
ухудшающая изображение.
После такой обработки негативы стали
неузнаваемы, только на одном оставались
мельчайшие частички волокон бумаги и
следы от них. Попытки удалить их механически
могли бы привести к порче эмульсии.
Восстановить изображение помог специальный
жидкостный способ печати. Негатив
опустили в миниатюрную кювету с толуолом.
Толуол заполнил все мельчайшие изъяны

и следы бумажных волокон, а частицы их,
оставшиеся в эмульсии, стали в толуоле про-
*- зрачными. На дубликате негатива,
изготовленном с помощью фотоувеличителя, не
было никаких следов повреждений.
На снимке четко виден Владимир Ильич
на высокой трибуне, а наверху между
зубцами стены и у трибуны — люди,
слушающие речь Ленина.
Реставрированный ленинский документ,
фотокопия с усиленным текстом и
фотографии, запечатлевшие дорогой облик Ильича,
переданы на долговечное хранение. Жизнь
их продлена на века.
Сейчас химики разработали большое
количество новых синтетических
материалов, открывших большие возможности для
реставраторов. Для консервации и
реставрации документов, книг и других ценных
материалов, начинают применять новые,
биологически устойчивые клеи и
проклеивающие растворы. Слабые растворы метил-
целлюлозы, натриевой соли карбоксиме-
тилцеллюлозы (Na-КМЦ), метилполиамид-
ного клея (ПФЭ2/10) используются для
закрепления черно-графитных текстов.
Различные новые лаки и пленкообразующие
составы реставраторы употребляют для
защиты от механических повреждений
фотослоев кино- и фотодокументов.
Сравнительно недавно в
реставрационной практике начали широко применять так
называемое ламинирование — запрессовку
ветхих, поврежденных, распадающихся
документов между тонкими
термопластичными пленками из ацетилцеллюлозы или
полиэтилена. Этот метод позволяет быстро и
прочно укреплять документы различного
формата — даже такого большого, как
газета; делает их особенно прочными,
эластичными и износоустойчивыми. В
последнее время появились полимеры, которые
почти не стареют, разрабатываются новые
светочувствительные пластики.
Употребление их позволяет создать долговечные кино-
и фотоматериалы и изготовлять копии для
длительного хранения.
Успехи химии создают огромные
возможности для продления жизни
уникальных материалов и помогают сохранить на
века сокровища мировой культуры, и
прежде всего — ленинские документы.
i
• Менделеевсний
■ ЗАВОД
Н Есть предприятия, имена которых известны
■ всем и каждому — предприятия-гиганты, пред-
щ приятия-ли деры. Но есть и другие заводы. Сооб-
щ щения о них редко попадают на первые страни-
Щ цы газет; поселки, где они расположены, не
щ всегда упоминаются даже в Большой Советской
■ энциклопедии, но иногда именно здесь впервые
щ осуществлялись замыслы многих выдающихся
Щ ученых, из аппаратов этих заводов выходили
щ первые килограммы важнейших продуктов, без
щ которых сейчас немыслимо развитие целых от-
Щ раслей.
Н Этот очерк — об одном из таких заводов.
На правом берегу Волги, в поселке Константи-
ново, находится Ярославский опытно-про-
Щ мыт ленный нефтемаслозавод имени Менделеева.
И Завод невелик, но имя Менделеева носит он не
щ напрасно. Здесь Дмитрий Иванович бывал много
Щ раз, здесь он начинал перестройку на научных
■ основах отечественной нефтеперерабатывающей
щ промышленности. Менделеев ратовал за химиче-
щ скую переработку нефти (всем памятна его зна-
Щ менитая реплика: «Топить можно и ассигнация-
■ ми»), он неустанно доказывал экономичность раз-
щ мещения нефтеперерабатывающих заводов ближе
■ к потребителю, в центре России, особенно на бе-
щ регах Волги, куда нефть можно доставлять в на-
Щ лпвных судах. Он считал, что «продукты перера-
щ ботки тяжелых частей нефти должны составить
Ш первую специальность нашего нефтяного вы-
И воза».
Ш Почему великий химик обращал особое внима-
щ ние на тяжелые, самые бесполезные в то время,
фракции нефти? Здесь две причины. Первая —
tt развитие и механизация промышленных произ-
О водств, и, как следствие этого, увеличение спроса
■* на смазочные материалы. Вторая — специфиче-
0Q ские особенности бакинской нефти, содержащей
Jj| большое количество (около 20%) высококипящих
углеводородов. Пенсильванская нефть, выбрасы-
X ваемая в то время на мировой рынок Соединен-
q ными Штатами, давала больший выход кероси-
■— новой фракции, но только 7%—смазочных
^ масел.
Рекомендации Менделеева не нашли отклика
ни у государственных учреждений царской
I

«&
Памятник Д. И. Менделееву в поселке
Константинове
России, ни у большинства предпринимателей.
Только один из них — В. И. Рагозин, человек с
университетским образованием, посвятивший
много лет изучению техники и экономики
нефтяного дела, увидел перспективность этого
направления. Он основал первый в России опытный
завод по производству смазочных масел под
Нижним Новгородом, а через три года, в 1879 г.,
начал финансировать строительство более
крупного подобного предприятия в поселке
Константинове под Ярославлем. Завод был построен очень
быстро — за шесть месяцев. Строительство
обошлось в 3,5 млн. рублей.
Характерная деталь: завод и поселок
освещались газом, полученным при пиролизе нефти.
В. И. Рагозин привлек к работе Константи-
вовского завода многих крупных химиков и
инженеров. Кроме Д. И. Менделеева, для Констан-
тиновского завода работали В. В. Марковников,
В. Н. Оглобин, Ю. В. Лермонтова *), В. О.
Ковалевский. На заводе было установлено самое
совершенное по тому времени оборудование
конструкции виднейших инженеров В. И.
Калашникова, В. Г. Шухова, А. А. Летнего.
В 1881 году началось прямое сотрудничество
Д. И. Менделеева с Б. И. Рагозиным. Все лето
работал великий химик в лаборатории и цехах
Константинове кого завода. Он отрабатывал и
совершенствовал метод непрерывной
перегонки нефти (на заводе имелись опытные установки
для изучения основных процессов
нефтепереработки — перегонки и очистки нефти), искал
новые способы очистки нефтепродуктов, уточнял
технологию производства тяжелых
осветительных и смазочных масел (себонафта и вазелина),
исследовал коэффициенты теплового расширения
нефтепродуктов.
В своих иследованиях ученый применял
методы, которые впоследствии вошли в практику
работы нефтезаводов — использование
избирательных растворителей, очистку дистиллатов
различными реагентами и адсорбентами и
прочие.
В сентябре 1881 г. на заседании Русского
физико-химического общества Д. И. Менделеев
демонстрировал новое ламповое масло без цвета
и запаха и лампу, сконструированную
техниками Константинове кого завода. Лампа светила
ярко, хотя сгорал в ней не привычный керосин,
а тяжелое нефтяное масло.
В том же 1881 г. по настоянию Д. И.
Менделеева на территории завода был построен
антраценовый цех, изготовлявший исходные вещества
для синтеза красителей. Здесь, впервые в России
были получены ароматические углеводороды:
бензол, толуол, антрацен, отличавшиеся
исключительной чистотой. Анилиновые и ализариновые
красители Константиновского завода
демонстрировались на Всероссийской
художественно-промышленной выставке 1882 г. Но антраценовый
цех просуществовал недолго. Он был уничтожен
пожаром. Профессор П. М. Лукьянов, автор
семитомной «Истории химических промыслов и
химической промышленности России» ** считает,
что уничтожение антраценового цеха было делом
рук иностранных концессионеров, поставляющих
каменноугольное сырье для русских анилино-
* Подробнее о Ю. В. Лермонтовой читайте
в статье И. Сергеевой, «Химия и жизнь», 1966 г.,
JVb 1.
** Статью профессора К. В. Кострина об этом
труде см. «Химия и жизнь», № ц# 1965 г.
10

красочных заводов и боявшихся развития этой
отрасли на основе нефтяного сырья.
За 86 лет своего существования
Константиновский завод выпускал разную продукцию, но
известность и славу принесли ему минеральные
смазочные масла, имевшие массовый сбыт как в
России, так и за границей.
Новаторская роль Константиновского завода
станет очевидной, если вспомнить, что он был
создан в то время, когда мировая техника не
знала промышленных способов производства чисто
минеральных смазочных масел. Ассортимент
смазок был невелик, нефтяные масла,
применявшиеся для этих целей, очищались неглубоко
и смешивались с растительными и животными
жирами. В США, например, в те годы в
нефтяные масла добавляли говяжье сало, рыбий жир,
пальмовое масло, каучук, глину, муку. Но это не
спасало положения — такие комбинированные
масла закоксовывались, легко окислялись,
вызывали коррозию смазываемых деталей.
Выдающиеся химики, работавшие на Кон-
стантиновском заводе, помогли организовать
выпуск продуктов высокого качества. Например,
масла, применявшиеся для смазки вагонных
букс, позволили сократить расход угля в
паровозных топках на одну треть. Чисто
минеральные, высококачественные масла
Константиновского завода вскоре завоевали всемирную славу.
На мировом рынке за них платили в четыре
раза дороже, чем за масла американского
производства. Французский военно-морской флот,
начиная с 1880 г., применял исключительно
русские смазочные масла.
Американские промышленники вынуждены
были выпускать свою продукцию с рекламной
надписью: «Like Russian oils» (подобно русским
маслам). На многих международных
выставках — в Париже, Риге, Брюсселе, Ницце,
Ливерпуле, Антверпене за отличное качество
минеральных смазочных масел, а также за впервые
полученные из нефти бензол, ксилол, толуол, за
анилиновые и ализариновые красители
завод награждался золотыми и серебряными
медалями.
Технология производства смазочных масел
Константиновского завода была признана
классической и распространилась на другие русские и
зарубежные нефтезаводы.
Сохранилось описание рагозинской коллекции
продуктов переработки нефти. В эту коллекцию
вошла вся выпускавшаяся заводом продукция.
Наглядное представление о ней дает
классификация, сделанная самим В. И. Рагозиным. Вот
она:
1) «продукция, имеющая широкий сбыт в
России» — 60 видов, 2) «продукция, которая могла
работаться в России теперь же» — 19 видов
(среди них бензол, толуол, антрацен), 3) «продукты
будущего, организовать массовое производство
которых не представляется возможным» — 37
видов (среди них анилин, фуксин, различные
пигменты), 4) «образцы, имеющие исключительно
научный интерес и не имеющие пока
практического значения».
Характерно, что «продукция, имеющая
широкий сбыт в России» составляла всего около 30%
продукции завода.
Поэтому не удивительно, что уже в 1886 г.
Константиновский завод обанкротился и перешел
в руки «Администрации по делам Товарищества
Рагозина и К°», а затем, в 1910 г., им завладели
шведские нефтяные монополисты братья Нобель.
С этого времени на заводе прекратились
исследовательские работы. Он давал прибыль своим
новым хозяевам, но славу завода-лаборатории
утратил, и казалось, навсегда.
Но пришла Октябрьская революция, и
несмотря на гражданскую войну и разруху уже
в 20-е годы завод выпускал больше продукции,
чем до революции. Работники завода никогда не
забывали о традициях своего предприятия, и уже
в начале тридцатых годов в заводской
лаборатории, где когда-то работал Д. И. Менделеев,
возобновились опытные работы по созданию новых
смазочных масел.
В 1931 г. на заводе была построена одна из
первых в стране крекинг-установок, и уже через
год выпуск крекинг-бенэина составлял 12% всей
продукции завода. В том же году был введен
в эксплуатацию новый цех по производству
смазочных масел. Еще через два года в знак
признания больших заслуг коллектива по созданию
отечественной промышленности смазочных
материалов заводу было присвоено имя Дмитрия
Ивановича Менделеева.
Завод продолжал расти. Строится первый
в СССР цех селективной очистки масел, цех
консистентных смазок. Впервые в стране
налаживается автоклавный способ произсодства
смазок...
В годы войны многие цеха и установки
пострадали от бомбардировок. Рабочие завода
собственными силами восстанавливали
разрушенные здания. Было трудно с сырьем. Несмотря на
это, завод освоил производство эмульсионного
солидола и бесперебойно снабжал фронт и
промышленность солидолом и другими смазочными
11

материалами. В музее завода хранится
благодарность правительства, полученная в эти
трудные годы,
■тончилась война. Константиновский завод по-
прежнему остается ведущим предприятием
отрасли. В 1949 году в числе его работников
появилась группа лауреатов Государственной
премии. Этой награды они удостоены за освоение
производства синтетического солидола и
синтетических жирных кислот, что позволило
сэкономить огромное количество пищевых жиров.
Позднее здесь была разработана технология
производства дизельного масла со специальной
присадкой — для сельскохозяйственных машин,
организованы первые в стране производства
масел для холодильников и шагающих
экскаваторов.
В последние годы на заводе создана смазка
«ЯНЗ-2» — лучшая в СССР синтетическая
автомобильная смазка, причем для ее производства
не нужно дефицитное касторовое масло.
Впервые в СССР завод освоил производство
теплоносителя «АМТ-300», что избавило
предприятия, вырабатывающие лавсан и другие
синтетические волокна, от необходимости
импортировать из ФРГ дорогой теплоноситель «мобиль-
терм-600». «АМТ-300» и дешевле и лучше его.
Константиновский завод — Ярославский
опытно-промышленный маслонефтезавод имени
Д. И. Менделеева — продолжает оставаться
заводом-новатором, заводом-искателем.
О. П. ЮРКЕВИЧ,
аспирант МГПИ имени В. И. Ленина
ОТ РЕДАКЦИИ
Публикуя статью О. П. Юркевич о Кон-
стантиновском заводе, редакция
обращается к рабочим и инженерам всех
предприятий химической промышленности, к
историкам и журналистам местной печати с
предложением написать популярные
статьи и очерки об истории их заводов,
комбинатов, отдельных цехов и
производственных процессов. И об их сегодняшнем дне.
Кто-то из поэтов хорошо сказал-
«Людей неинтересных в мире нет». Мы
убеждены, что так же нет неинтересных
предприятий. Сумейте найти это интересное и
поделитесь своими находками с другими.
Лучшие материалы будут
опубликованы на страницах «Химии и Жизни».
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
ДВИГАТЕЛЬ
НА ПОЛИМЕРАХ
Можно ли превратить
химическую энергию сразу в
механическую! Ответ на этот вопрос дает
сама природа: любая мышца —
это механохимический двигатель.
Именно химические реакции
заставляют мышечные волокна
сокращаться и растягиваться. Потери
энергии в живом двигателе
сведены к минимуму.
Строение мышечных волокон
чрезвычайно сложно. Но,
оказывается, некоторые синтетические
полимеры способны работать
подобно мускулам. По сообщению
журнала «New Scientist» A965,
№ 459), в Базельском
университете (Швейцария] разработана
модель двигателя, в котором
рабочим телом служат пленки
полиакриловой кислоты и
поливинилового спирта, а «топливом» — едкий
натр и соляная кислота. В щелочи
пленка набухает и расширяется.
Если к ней в это время подвесить
гирьку, а затем щелочь заменить
кислотой, то избыток воды
выделяется, пленка вновь сокращается
и поднимает гирьку. Такой
процесс обратим: меняя растворы,
можно много раз тянуть груз
то вверх, то вниз.
Сейчас подыскивается новое
«топливо» для таких движителей.
Предполагают, что можно будет
использовать простую воду —
пресную и соленую. Что же
касается применения механохимиче-
ских двигателей, то в будущем,
возможно, их удастся применить
для управления рычагами на
спутниках.
КОКОС
И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Проблема горючего для
топливных элементов нашла еще
одно совершенно неожиданное
решение. В Калифорнии нашли это
горючее... на пальмах. Как
сообщает информационное агентство,
сконструирован топливный
элемент, который вырабатывает
электроэнергию из сока кокосового
ореха. Особые бактерии
превращают сок в муравьиную кислоту.
19

и выделившейся при этом энергии
хватает для 50-часовой работы
транзисторного радиоприемника.
Кокос, вероятно, не уникален.
Биохимический топливный элемент
может работать на соке сахарного
тростника и некоторых фруктов.
Возможно, в будущем где-нибудь
в тропиках такой экзотический
элемент и пригодится.
ИСКУССТВЕННАЯ КОЖА
Для лечения ожогов третьей
степени у людей врачам
приходится использовать человеческую
кожу, взятую у доноров.
Журнал Chemical and
Engineering News, 43, 25, 1965 г.
сообщает, что доктор Г. Тиле —
специалист по коллоидной химии из
университета в Кельне — разработал
на основе свиной кожи
искусственный материал, который сможет
заменять обгоревшие участки
человеческой кожи. Свиная кожа
была разделена на два
естественных слоя, с которых удалили жир
и некоторые другие компоненты.
Из оставшихся слоев были
получены тонкие коллоидные
растворы, содержащие белковые
вещества — коллаген и эластин. Затем
при помощи клееподобного
вещества, содержащего ионы меди
и свинца, а также сахароподобные
вещества, эти растворы были
превращены в слои искусственной
кожи. Заместив в готовом
продукте ионы металлов ионами
водорода и совместив слои, получили
материал, который способен
приживаться на теле человека.
Изготовлены образцы
искусственной кожи размером от
почтовой марки до нескольких
десятков квадратных сантиметров. Их
хранят в полимерных мешочках,
наполненных физиологическим
раствором.
Искусственная кожа была
проверена на свиньях и кроликах.
Через шесть недель после операции
нельзя было отличить
обожженные участки кожи от
необожженных.
Врачи Гейдельбергской
клиники начали испытывать эту кожу
при печении ожогов у людей.
НОВЫЙ
ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКИЙ
ПРОЦЕСС
Для быстрого получения
черно-белых копий со страниц
журналов и книг широко применяют
эпектрофотографический процесс-
ксерографию. На материал со
светочувствительным слоем из
полупроводника перед съемкой
наносится электрический заряд.
При действии света этот заряд
уменьшается пропорционально
яркости объекта, и в спое
образуется скрытое электростатическое
изображение. Оно проявляется
нанесением легко
электризующегося порошка и закрепляется
нагреванием. Затем изображение
переносят на обычную писчую
бумагу.
Фирма «Дженерал Электрик»
разработала новый
электрофотографический процесс, для
осуществления которого не требуется
внешнего электропитания. Авторы
назвали процесс фотозарядом.
При освещении подходящим
светом специальной
светочувствительной пластмассы в ней самой
возникает электрическое
напряжение, которое регистрируется
обычным методом. Процесс
точно воспроизводит десять градаций
потемнения между белым и
черным, так же как в обычном
фотографическом процессе.
Фотозаряд пока чувствителен
только к определенному свету и
требует большей освещенности
объекта, чем обычный
фотографический процесс.
САХАР В ЦЕМЕНТЕ
L Может ли сахар пригодиться в
{строительстве! Английские
исследователи считают, что да.
Добавление небольшого количества
сахара (не бопее 0,25 % от веса
цемента] в цементный раствор
снижает расход воды и задерживает
затвердевание раствора.
0,05 % сахара, добавленные в
обычный строительный раствор,
задерживают затвердевание его
примерно на 4 часа, повышают
новости
прочность полученных изделий на
сжатие и изгиб.
При использовании добавок
сахара удается сэкономить 15%
цемента и получить выгоду в
6 шиллингов (приблизительно
76 копеек] на каждом кубическом
яРДе раствора (ярд— 91,44 см]
при расходе на сахар в 2 пенса
(чуть больше двух копеек], т. е.
выигрыш на 1 м цемента
составляет около рубля.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
ЗАЖИГАЛКА
Если сжимать некоторые
кристаллы или керамические
элементы, то на них появляется
электрический заряд. Этот хорошо
изученный пьезоэлектрический
эффект получил недавно
необычное применение. Английский
журнал «Design News» (№ 22,
1*65 г.] сообщает о газовых
воспламенителях на пьезокристаплах.
Особым рычагом сжимают два
элемента, которые соединены
параллельно. Возникает
электрический разряд хоть и небольшой
мощности, но вполне достаточный,
чтобы поджечь газ.
ТЕХНОЛОГИ — ВНИМАНИЕ!
Контактный способ
производства серной кислоты изучают
даже в школе. Но и в такой,
казалось бы, «устоявшийся» способ
можно внести существенные
дополнения. Западногерманская
фирма «Байер» на одной из
установок проводит окисление S02 в
S03 в трехступенчатом аппарате,
причем между второй и третьей
ступенями находится
абсорбционная башня. Степень превращения
сернистого ангидрида в серный
достигает 99,5%. Правда, новый
метод требует увеличения
поверхности теплообменников примерно
в 1,7 раза, но зато уменьшается
объем башен и мощность газоду-
вок. Еще одно немаловажное
обстоятельство: содержание
исходного S02 в выхлопных газах
настолько невелико, что не
требуется специальной установки для
его извлечения.
ОТОВСЮДУ • • ~# • #~#

/'
/
, //'''
/

В. И. МАНЬКО
Симметрия
в микромире
Г армоничность, пропорциональность...
Эти понятия возникли на заре развития
науки и искусства, причем сначала они в
большей степени относились к искусству.
История живописи и архитектуры полна
примеров того, как художники стремились
найти такие формы и пропорции, которые
придали бы их творениям законченный и
совершенный вид.
Сама природа тоже выбирает для своих
творений простые и симметричные формы
(«симметрия» в переводе с греческого
означает гармонию, соразмерность). У
вещества в твердом состоянии молекулы в
большинстве случаев расположены
упорядочение и группируются в ту или иную
кристаллическую форму. При этом среди кристаллов
очень распространена кубическая
симметрия — высшая из возможных
кристаллических симметрии. В живой природе и самые
большие и самые маленькие ее
представители тоже обладают той или иной
симметрией. Вполне естественно, что микромиру,
миру самых маленьких известных объектов
природы, присущи своя гармония, своя со-
резмерность.
Однако симметрии представителей
микромира не укладываются в рамки обычных
представлений, почерпнутых нами из
житейского опыта. Эти симметрии
чрезвычайно своеобразны, они гораздо сложнее и
богаче тех, что наблюдаются для объектов
макромира. В значительной мере это
вызвано тем, что законы, управляющие
микромиром, — законы квантовой механики —
совершенно необычны, они делают роль
симметрии в жизни элементарных частиц
особенно важной. Вот почему изучение
свойств этих симметрии стало при
современном уровне развития физики самым глав-
_
Негатив и позитив фотографии следов а -частиц,
испускаемых крупинкой радиевой соли.
ным, если не единственным, ключом в
исследовании самых маленьких объектов
природы.
Цто же такое симметрия и какие
возможности дает знание о ней?
Применительно к обыденной жизни каждый примерно
правильно отвечает на этот вопрос.
Действительно, пусть вы живете в доме, имеющем
форму буквы П и находитесь в правом
крыле этого дома. Зная, что по замыслу
архитектора оба крыла здания одинаковы,
вы, обследовав лишь свою квартиру,
довольно точно представите себе, что за
квартиры расположены в левом крыле дома —
все они будут как бы зеркальным
отражением вашей собственной. Конечно,
симметрия никогда не будет полной; в вашей
квартире стол может стоять у окна, а у соседа
напротив — посреди комнаты... Однако
некоторые основные характеристики ваших
квартир, безусловно идентичны.
Для элементарных частиц тоже можно
найти симметрию, которая позволяла бы,
исследовав характерные свойства,
например, заряды, спины и массы одной группы
частиц, судить о свойствах других групп
частиц — конечно, не всяких, а определенным
образом «соответствующих» частицам
первой группы. Эта возможность высоко
ценится физиками, так как далеко не все
элементарные частицы удается легко и в
большом количестве получить в лаборатории.
Знание свойств симметрии позволяет по
свойствам какой-либо частицы восстановить
облик ее двойника-античастицы. Например,
изучение
р
•частицы помогает сразу
точно установить массу, спин, электрический
заряд анти- Q~ -гиперона, хотя эту
античастицу еще ни разу никто не видел, да и
неизвестно, увидит ли в ближайшем
десятилетии, А исследователи идут дальше и
предсказывают уже сейчас довольно точно
поведение этой частицы, продукты и время ее
<
X
о
0Q
О
и
3
ее
о
I—
ш
X
3
*.
Ш
с;
ш
О
15

распада. Существуют и выявлены сейчас
такие симметрии, с помощью которых
можно по одной частице предсказать свойства
доброго десятка частиц и стольких же
античастиц (подробнее об этом будет
рассказано ниже).
Задача, которую сейчас стремятся
решить, сводится к поискам симметрии,
увязывающей все элементарные частицы в
одну цепь. Легко понять, как важен был бы
достигнутый тут успех. Доскональное
изучение одного только звена цепочки давало
бы возможность вытянуть и все остальные
звенья. И не пришлось бы тратить
колоссальные средства на постройку ядерных
центров для изучения новых и новых частиц.
То, что идея эта — не утопия и что какая-
то единая симметрия для микромира
существует, подтверждает пример самой простой
квантовой системы — атома водорода. Эта
система может существовать, согласно
квантовой механике, в нескольких состояниях,
для каждого из которых характерна своя
энергия связи электрона с ядром атома —
протоном.
Состояние с наинизшей энергией —
основное, остальные называются
возбужденными. Мы знаем уравнение, которое
описывает одновременно все состояния
атома водорода. На его основе можно
рассчитать физические характеристики любого
уьис.
ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ
ВОЗБУЖДЕННЫЕ
СОСТОЯНИЯ
—13,6 эв
ЭНЕРГИЯ
ОСНОВНОГО
состояния
1МЯ ОРБИТИ)
15,6 эв
ГДЕ Еп~ РАЗРЕШЕННАЯ
Л/1Я СИСТЕМЫ ЭНЕРГИЯ,
А П -УРОВЕНЬ
ВОЗБУЖДЕНИЯ
Энергетический спектр атома водорода и уравнение,
по которому вычисляется энергия связи электрон —
протон для каждой орбиты.
Модель атома водорода. Первая орбита — основное
состояние с низшей энергией. Остальные орбиты
соответствуют возбужденным состояниям.
возбужденного состояния. Иными словами
это уравнение увязывает все возбужденные
состояния в одну цепь.
Исследования показали, что само
уравнение обладает некоторой сложной
симметрией, которая также связывает воедино
возбужденные состояния. Но так как есть
уравнение, то пользоваться этой симметрией
для расчетов в общем-то и не нужно. Для
элементарных же частиц, как это ни
печально, уравнения, описывающего их свойства,
до сих пор открыть не удалось, хотя вот уже
более сорока лет над этой задачей бьются
лучшие теоретики мира. Потому-то и
пытаются сейчас найти обходной
путь — симметрию. К
счастью, в этом направлении
дела продвигаются успешно.
Однако важность симмет-
^ рии определяется не
только тем, что располагая
минимумом
экспериментальных сведений, мы с ее
помощью можем получить
почти всю необходимую
информацию о частицах.
Помимо этого симметрия
лежит в основе существования
таких величин — их
называют сохраняющимися — как
спин, четность, заряд и
вообще любых физических
величин, не меняющихся со
временем. Собственно,
сохраняющиеся величины и
служат характеристиками
частиц. Если вы обнаружили,
что в каких-то реакциях оп-
10

ределенная физическая величина остается
неизменной, то есть ее значения до и после
реакции равны, можете быть уверены, что
частицы, участвующие в процессе, и силы,
управляющие этим процессом, обладают
какой-то симметрией, которая «отвечает» за
данный закон сохранения. Так, за
сохранение обычного электрического заряда и
гиперзаряда отвечает открытая недавно
симметрия SU C) (несколько подробнее
о ней рассказано в конце этой статьи).
Поэтому, когда говорят о нарушении какой-
либо установленной в предыдущих опытах
симметрии, имеют в виду, что рушится и
некоторый закон сохранения и наоборот,
если вдруг обнаружили, что закон
сохранения не соблюдается, значит, тут нет и сим-*
метрии.
Читатель может спросить: а как обстоит
дело со старым добрым законом
сохранения энергии? Неужели и он есть проявление
какой-то симметрии? Ответ на этот вопрос,
естественно, утвердителен. Закон
сохранения энергии, как и любой другой закон
сохранения, служит проявлением определенной
симметрии, причем на этот раз очень
простой. Смысл ее состоит в следующем. Пусть
в 12 часов 00 минут было зафиксировано
какое-то событие — например, распад
нестабильного в свободном состоянии
нейтрона на протон, электрон и нейтрино.
Продукты распада разлетелись по определенным
направлениям.
f>ux..J
У*П РОТОН
-• ХС^ зиектрон
НЕЙТРОН N\*"^
\нЕЙТРИНО
р-распад нейтрона.
Спрашивается: если бы это событие
произошло на час позже, в 13 часов 00
минут в той же точке пространства и при тех
же внешних условиях — отразился бы такой
сдвиг во времени на продуктах распада и на
направлении их разлета? А в 14 часов 15
минут? Ответ очевиден. Любые моменты
времени равнозначны для этого процесса. Его
характер был тем же и сегодня и 100 лет
назад, останется таким же завтра и спустя
еще 100 лет, лишь бы не менялись внешние
условия. Вот эта «одинаковость» любых
моментов времени для данной реакции (и, как
легко сообразить, для любых других
реакций) называется симметрией относительно
сдвигов времени и она-то и отвечает за
закон сохранения энергии. Подобная
зависимость, как, впрочем, связь вообще всех
законов сохранения с симметриями,
доказана строго математически. И именно эта
связь также служит важной причиной
усиленного изучения симметрии.
Свойства симметрии микромира можно
** разделить на две группы. Первая — это
так называемые пространственные
симметрии. Их обнаруживают в процессах, которые
происходят с элементарными частицами, и
в тех взаимодействиях, которые управляют
жизнью этих частиц. Вторая группа свойств
получила название внутренних симметрии,
так как эти свойства определяются
внутренней структурой элементарных частиц.
С симметриями каждой группы связаны
свои сохраняющиеся величины. В первом
случае это — четности. Пространственная
четность — понятие простое, грубо говоря,
она характеризует форму частицы. У четных
частиц их форма при отражении в зеркале
повторяет себя, подобно форме шара.
Нечетные частицы похожи на винт с
определенной нарезкой. Правый винт при
отражении в зеркале становится левым и наоборот.
У внутренних симметрии есть свои
сохраняющиеся величины — гиперзаряд, барион-
ный заряд, электрический заряд (об этих
зарядах было подробно рассказано в статье
«Кварки — кирпичики мироздания?» — см.
«Химия и жизнь» № 9, 1965 г. — Ред.)
Попробуем теперь разобраться, как
проявляет себя первая группа свойств —
пространственные симметрии — в реальных
физических процессах. Допустим, мы
говорим, что в природе встречается зеркальная
симметрия какого-либо процесса, например,
уже упоминавшегося р -распада
нейтрона. Что это значит?
Пусть распадающийся нейтрон покоится
(то есть, не имеет поступательного
движения) и его спин, или механический момент
количества движения «смотрит» направо.
2 Химия и Жизнь № 4
17

Таким образом нейтрон вращается по
часовой стрелке, если смотреть по направлению
спина. Как будет выглядеть этот нейтрон
при отражении в зеркале? Мы увидим тот
же нейтрон, вращающийся по часовой
стрелке, — спин в зеркальном отражении
направления не меняет. Только электрон,
улетающий при распаде нейтрона направо,
то есть по направлению спина, в зеркале
летит налево, против направления спина.
Предполагаемая зеркальная симметрия Р -распада
нейтрона
Если это на самом деле зеркальная
симметрия, то процесс Р-распада в зеркале
должен быть столь же реален, как и
«прямой» процесс. Электрону все равно, куда
лететь: налево или направо, а значит, то и
другое направление полета должно
наблюдаться в природе одинаково часто. Физик
сделал бы из этого вывод: в микромире
с одинаковой вероятностью могут
существовать оба процесса — прямой и
зеркальный. Иными словами, пространственная
четность в данном случае сохранялась бы, так
как это понятие полностью идентично
понятию зеркальной симметрии.
В макромире, как всем хорошо известно,
зеркальной симметрии нет, У
подавляющего большинства людей сердце расположено
в левой стороне груди и очень редко
встречаются люди с сердцем с правой стороны;
морские и речные ракушки, как правило,
имеют винтообразный вид с правой
«резьбой». В мире же элементарных частиц, как
долго верили, и вера эта была основана на
громадном числе экспериментальных
фактов, равновероятна симметрия
относительно правого и левого. А отсюда следовал
вывод, что так как с этой симметрией
связана своя сохраняющаяся величина (четность),
то во всех взаимодействиях, существующих
между элементарными частицами —
сильных, электромагнитных и слабых —
пространственная четность сохраняется.
Лишь в 1956 г. американские физики
Т. Ли и Ч. Янг усомнились в универсальности
этого закона. Они выдвинули гипотезу,
казавшуюся в то время невероятной, что в
слабых взаимодействиях, ответственных за
распады частиц, четность не сохраняется.
И предложили эксперимент по проверке
этой гипотезы. Их сообщением мало кто
заинтересовался. Однако, спустя какое-то
время, группа ученых во главе с Ч. By и
Е. Амблером все же поставила этот
эксперимент и он блестяще подтвердил
выдвинутую гипотезу.
Опыт крайне прост по своей идее, он
заключается в наблюдении реального £-
распада нейтрона, о котором только что
говорилось! Но так как со свободными
нейтронами в этом опыте работать трудно,
исследователи взяли вещество,
содержащее радиоактивный кобальт (Со60), где
распадающийся нейтрон связан в ядре. Спины
ядер кобальта с помощью очень сильного
магнитного поля были выстроены в одном
направлении. Чтобы тепловое движение,
которое обычно расстраивает любую
упорядоченность, не нарушало ориентацию
спинов, вся система охлаждалась до темпе-
#*
ЯДРО
КОБАЛЬТА
НАПРАВЛЕНИЕ
СПИНОВ
/н«.^
Асимметрия в распределении электронов при р
-распаде кобальта.
IS

ратуры, близкой к абсолютному нулю
(гораздо ниже одного градуса по шкале
Кельвина). Было ясно, что если четность
сохраняется на самом деле, то направо и налево
должно лететь одинаковое число
электронов, возникающих при ^-распаде ядер
кобальта. Однако экспериментаторы
наблюдали асимметрию в распределении
электронов по направлениям: против
спина, то есть налево, летело больше
электронов, чем направо. За открытие
несохранения четности Т. Ли и Ч. Янг были удостоены
в 1957 году Нобелевской премии.
Удивительно то, что четность не сохра-
няется лишь в процессах со слабыми
взаимодействиями, то есть протекающих
достаточно медленно в ядерных масштабах
времени. В быстрых же процессах,
управляемых электромагнитными и сильными
взаимодействиями, симметрия
относительно правого и левого наблюдается
постоянно. По этому поводу на одной из
конференций физиков был задан даже шутливый
вопрос: чем объяснить, что создатель,
который должен быть само совершенство, в
слабой степени левша?
Шутка шуткой, а для теоретиков после
работы Ч. By и ее коллег наступили тяжелые
времена.
Положение было спасено советским
физиком лауреатом Нобелевской премии
академиком Л. Д. Ландау, который
предположил, что в микромире существует какая-то
более сложная симметрия, чем думали
раньше. Например, имеет место сохранение
не простой четности, а комбинированной.
Расшифровать это можно так: если,
отразив какой-то физический процесс в
зеркале, мы не всегда получаем процесс
столь же реальный, как и первый, то,
заменив в зеркальном изображении частицы на
античастицы, мы уже обязательно получим
процесс, который будет реально
существовать в природе. То есть, меняя при
отражении в зеркале мир на антимир, можно
всегда получать реализуемые реакции!
Другими словами, если вы хотите узнать, как
выглядят живые существа в антимире, вам
незачем мчаться в далекие области
Вселенной и рисковать исчезнуть в виде квантов
электромагнитного поля и облаков я
-мезонов при соприкосновении с
антивеществом. Достаточно взглянуть на себя в
зеркало — при этом, конечно, потребуется
немного фантазии, чтобы представить, что
2*
вы состоите не из обычных частиц —
нейтронов, протонов и электронов, а из их
античастиц.
Новый закон был назван законом
сохранения комбинированной четности. Кстати,
как говорил академик Ландау, мысль о
существовании этого закона пришла ему в
голову в тот момент, когда он увидел
девушку, прихорашивавшуюся перед
зеркалом.
Предложенный закон прекрасно
объяснял опыт By. Согласно ему и не приходится
Человек из антимира?
ожидать, что электрону при ? -распаде
нейтрона все равно куда лететь, то-есть
одинаково вероятен как прямой процесс —
вылет электрона направо по спину, так и
зеркально отраженный его полет налево
против спина. На самом деле существует
асимметрия направлений его полета —
в этом наблюдатели не ошиблись. Но
ставить на этом точку нельзя. Надо посмотреть
еще, сколько античастиц электрона —
позитронов улетит по спину ядра
антикобальта: оказывается, столько же, сколько
электронов в опыте By летит против спина ядра
кобальта. В итоге симметрия полностью
восстановлена.
Конечно, такую проверку осуществить
практически невозможно. Тем не менее во
всех других экспериментах, в которых
можно было проверить сохранение комбиниро-
19

♦>
ялро
коблльти
НЛПР/1В/1ЕНИЕ
СПИНОВ
♦*
ЯДРО
/ЖТИКОБЛЛЬМ
НАПРАВЛЕНИЕ
СПИНОВ
Рис. 6.
Так (рисунок справа) выглядел бы опыт Ч. By, будь он поставлен на ядрах антикобальта.
ванной четности, новый закон прекрасно
подтвердился. Поэтому было признано, что
весь микромир, вся его жизнь, в том числе
и управляемая слабыми силами, обладает
зеркальной симметрией с одновременной
заменой частиц на античастицы.
Лднако такое стройное представление
^продержалось, к сожалению, недолго.
Летом 1964 г. на международной
конференции по элементарным частицам в Дубне
была доложена экспериментальная работа
американских физиков Дж. Христенсона,
Дж. Кронина, В. Фитча и Р. Тюрлэя,
вызвавшая настоящую сенсацию. Эти физики
нашли такую ядерную реакцию, в которой
не сохраняется комбинированная четность,
то есть нет симметрии по отношению к
зеркальному отражению даже при замене мира
на антимир.
Суть их опыта заключалась в
следующем. Был получен пучок нейтральных К-ме-
зонов, состоящий из смеси короткоживу-
щих К°|-мезонов и долгоживущих К°2-мезо-
нов. Эти частицы могут распадаться на
^-мезоны, причем из закона сохранения
комбинированной четности следует, что
короткоживущие мезоны дают только
четное число ^-мезонов, то есть 2, 4, 6 и так
далее, а долго живущие мезоны — только
нечетное. Разница во времени жизни
у Kci- и К°2-мезонов значительна: вторые
живут в тысячу раз дольше, чем первые.
Поэтому в пучке, состоящем из смеси
нейтральных К-мезонов, через какое-то
время «выгорают» все короткоживущие
мезоны и остается чистый пучок долгоживущих
мезонов. Эксперименты с этим пучком дали
неожиданный результат. Оказалось, что
К°2-мезоны тоже распадаются на четное
число ?г-мезонов. Правда, таких
распадов наблюдалось довольно мало: всего
0,2% от общего числа распадов на
положенное нечетное число ^-мезонов. Но по
закону сохранения комбинированной
четности их вообще не должно быть!
Эксперимент был поставлен так
надежно, что самые придирчивые критики,
страстно желавшие найти ошибку (ведь речь шла
о крушении закона природы), не смогли
найти в нем никаких сомнительных мест.
Более того, в разных лабораториях мира
были поставлены опыты с целью проверки
этого закона сохранения в других реакциях.
Работы шли в течение всего 1965 года, и
одна лаборатория за другой сообщали о
правильности выводов, доложенных в
Дубне.
Все эти эксперименты вызвали целую
бурю теоретических работ, пытающихся
найти объяснение удивительному факту.
Дело в том, что неожиданный результат
распада К°2-мезонов поставил вопрос: все
ли типы взаимодействий мы знаем? Уже
говорилось, что сейчас известны три типа
сил, управляющих жизнью микромира:
ядерные (или, сильные), электромагнитные
и слабые. Но все эти силы, как доказывали
многочисленные факты, обладают
свойством сохранять комбинированную четность.
Поэтому открытый распад (а всегда пред-
20

|/>UC. 7
1 <
1 • ^s
1 РАЗРЕШЕНО
1 К'« >,
1 РАЗРЕШЕНО
1 "'• >
ГГ
\
г£
^ 1
П" 1
^ 1
п° 1
/*гг 1
1 ЗАПРЕЩЕНО, \
■ НО Н/1ЕИЮДЛ/ЮСВ^
JT 1
полагали, что он идет с помощью слабых
сил) свидетельствует либо о том, что на него
влияют также электромагнитные и ядерные
силы и что какая-то из этих сил все-таки не
сохраняет комбинированную четность, либо
он дает знать о существовании четвертого,
неизвестного до сих пор типа
взаимодействий, нарушающего закон сохранения
комбинированной четности.
Однако последняя возможность
принимается с явным скепсисом, и поэтому пока
более привлекательным считают
предположение, что одно из известных
взаимодействий просто не до конца изучено.
Предложены уже опыты, которые помогут выяснить,
какие именно силы отвечают за
несохранение четности. Года через два ответ на этот
вопрос, видимо, будет получен. Под
наибольшим подозрением сейчас находятся
электромагнитные силы, так как выяснено,
что они, подобно слабым силам,
вмешиваются в процесс распада нейтрального
К°2-мезона, причем доля их участия в
процессе распада как раз такова, что может
объяснить (при условии, конечно, что эти
силы не сохраняют комбинированную
четность) то отклонение от закона сохранения,
которое наблюдается в опыте.
Имеются попытки приписать странное
поведение К°2-мезона влиянию Вселенной*
Из этих попыток следуют забавные выводы,
которые вполне серьезно обсуждаются
в научной литературе — например,
возможность существования так называемой
теневой Вселенной, которая никак не может
общаться с нашим миром, разве только
обмениваясь нейтрино и волнами
гравитации. Звезда, состоящая из вещества теневой
Вселенной, была бы для нас совершенно
прозрачна и мы могли бы почувствовать ее
присутствие лишь по внезапному
отклонению тела, движущегося в казалось бы
пустом пространстве. Рядом с солнечной
системой, как утверждают астрофизики,
соседства второй Вселенной не обнаружено.
Но если она вообще существует, то
«увидеть» ее удастся только с помощью
нейтрино, когда научатся улавливать эти
интереснейшие частицы.
Теневая Вселенная служит тем
резервуаром, куда вдруг может спрятаться любая
частица, в том числе и короткоживущии
К°1-мезон. Иными словами, при распаде
пучка К°1-мезонов некоторое число коротко-
живущих мезонов как бы ныряют в теневую
Вселенную, перестают распадаться, но
одновременно продолжают лететь вместе с дол-
гоживущими. Потом в какой-то момент
К°1-мезоны возвращаются в наш мир и
распадаются, как им и положено, на четное
число тг-мезонов. Мы же, думая, что эти
частицы давно уже «выгорели», приписываем
вину за неожиданный результат К°2-мезону.
ЛЛаконец, проверяется еще одна гипоте-
*■ за: ее подсказала некоторым
исследователям нашумевшая в свое время история
открытия нейтрино. В тридцатых годах было
обнаружено, что в реакции распада
нейтрона нарушается закон сохранения энергии:
первоначальная энергия до распада
больше, чем энергия продуктов распада. Было
предположено, что «недостающую»
энергию уносит какая-то неизвестная частица и
через десятилетия эта частица —
нейтрино— была найдена. По аналогии сейчас
тоже пытаются объяснить нарушение заря-
дово-пространственной симметрии
существованием неизвестной частицы, которую в
этом эксперименте просто не увидели.
МЛесохранение комбинированной четно-
"сти заставляет сделать еще один
важнейший вывод: о несимметрии ядерных
процессов относительно изменения знака
времени. До сих пор твердо верили, что
любая реакция, существующая в нашем
ЫА.

*«,C
rs
К
к
к:
ТЕНТВ/1Я~ВСЕ/1ЕНН/!Я
Так гипотеза теневой Вселенной объясняет странный
результат распада пучка К°2-мезонов.
мире, может протекать и в мире с
обратным ходом времени, но, естественно, в
противоположном направлении. Например,
реакция распада нейтрона на протон,
электрон и нейтрино в мире с обратным ходом
времени—будет выглядеть как реакция
соединения этих трех частиц в нейтрон.
Однако эксперименты по распаду К°2-ме-
зона отрицают симметрию двух
направлений времени для ядерных
реакций—несколько косвенным, но тем не менее,
неопровержимым образом.
Дело в том, что и в теории и на опыте
доказано, что в микромире обязательно
имеется симметрия в случае
одновременного применения трех операций: перехода
к зеркальному отображению, замены
частиц на античастицы и изменения знака
времени на обратный. Это утверждение,
называемое СРТ-теоремой, лежит в основе
всех современных теорий. Из него, в
частности, вытекает, что массы частиц равны
массам соответствующих античастиц и что
частицы и античастицы жив/т одинаковое
время. Опыты подтвердили, что массы
электрона и его античастицы — позитрона,
ъ -мезона и его античастицы — тг
-мезона совпадают с потрясающей
точностью — до 10 ~,2%. С той же точностью
подтверждаются и другие поддающиеся
экспериментальной проверке выводы из
СРТ-теоремы. Поэтому сейчас в ее
справедливости никто не сомневается. Но если
комбинированная инверсия — то есть
отражение в зеркале и замена частиц на
античастицы нарушает симметрию микромира,
то и замена знака времени также должна
нарушать ее, причем в обратную сторону,
чтобы совокупное действие всех трех
операций симметрию микромира не
нарушило.
Так переворачиваются наши
представления о свойствах материи в результате
всего-навсего одного эксперимента.
Иерейдем теперь ко второй группе
■"свойств симметрии — к внутренним
симметриям.
Чисто эмпирически было найдено три
вида зарядов элементарных частиц: ба-
рионный заряд, гиперзаряд и
электрический заряд, которые сохраняются во всех
быстрых ядерных реакциях. Мы уже знаем,
что сохранение любых физических величин
вызвано какой-то симметрией. И за
сохранение зарядов отвечает как раз внутренняя
симметрия элементарных частиц. Описать
ее в привычных представлениях, как это
было сделано для пространственных
симметрии, совершенно невозможно. Эта
симметрия получила название унитарной,
открыли ее в последние три-четыре года.
Сейчас во многих странах мира идет
интенсивное исследование выводов, вытекающих
из унитарной симметрии.
Самый главный среди этих выводов
сводится к тому, что в мире элементарных
частиц имеется совершенно определенный
порядок. Частицы разбиваются на семейст-
Время..
22

ва — мультиплеты, причем члены каждого
семейства обладают примерно
одинаковыми свойствами. Поэтому, зная свойства
лишь одного члена мультиплета, можно
дать почти исчерпывающую
характеристику остальных членов семейства. Это
обстоятельство особенно важно, так как (мы
говорили об этом в начале статьи) далеко
не все элементарные частицы легко
получают в нужном для экспериментов
количестве. Современные ускорители дают
исследователю для работы практически только
протоны, электроны, да пучки я- и К-ме-
зонов. Это, конечно, немного. Но
рассеивая, например, поток ^^ -мезонов на
мишени, мы получаем полную информацию
о поведении частиц, связанных с ним в
октете, в частности, нейтрального ^-мезона,
весьма труднодоступной частицы.
Из экспериментов по рассеиванию
протонных, электронных, а также мезонных
пучков на разных мишенях современная
физика черпает почти все сведения об
элементарных частицах, а заодно о ядрах
элементов, из которых состоит мишень.
Интересно, что предсказания унитарной
симметрии выполняются тем лучше, чем
больше скорости частиц, участвующих в
реакции.
Представление об унитарной симметрии
"складывалось постепенно. Сначала
было определено, что тяжелые частицы (ба-
рионы) группируются в мультиплеты по
-..наоборот
Гс9 К° К*
к- к°
Октет мезонов.
восемь частиц — это и есть октеты — и по
десять частиц — в декаплеты. А частицы
средней массы (мезоны) собираются
только в октеты. Мультиплеты отличаются друг
от друга спинами, четностью и массой
своих частиц. Эти представления получили
название 5иC)-симметрии, а сам
теоретический подход был назван восьмеричным.
Отдельные мультиплеты в симметрии SUC)
никак не связаны между собой. Поэтому
зная свойства протона — частицы из
октета— ничего нельзя сказать в рамках
восьмеричного пути о *2~-гипероне, частице из
декаплета.
Связать мультиплеты с разными
спинами удалось в конце 1964 года
американским теоретикам Б. Сакита, А. Пайсу, Л. Ра-
дикатти и Ф. Гюрсею. Они обнаружили, что
элементарные частицы обладают гораздо
более высокой симметрией, чем это
представлялось раньше, а именно SUF)-chm-
метрией. Каким-то отдаленным образом
эту новую симметрию можно представить
себе так: каждая элементарная частица
изображается точкой на сфере в
35-мерном абстрактном пространстве. Повороты
сферы переводят точки-частицы одну в
другую, подобно тому, как это может
происходить и на обычной сфере в нашем
трехмерном пространстве. Собственно, весь
«фокус» в открытии 5иF)-симметрии
состоял в том, чтобы догадаться изобразить
элементарные частицы как точки на
35-мерной сфере.
Семейства частиц в рамках SUF)-chm-
метрий гораздо многочисленнее, чем в
рамках восьмеричного пути. Так, например,
октет барионов, содержащий протон, и де-
каплет барионов, включащий 2 -гипе-
23

рон, входят в одно семейство: 56-плет
симметрии SUF). Все мезоны объединяются в
один 35-плет. Таким образом, зная
свойства лишь одного протона с определенным
направлением спина, можно предсказать
поведение всех 55 остальных состояний
большого мультиплета. Или изучив только
* -мезоны, которые в настоящее время
почти так же доступны как и электроны, мы
узнаем все, что нас интересует, и об
остальных мезонах.
Так выглядят элементарные частицы на 35-мерной
сфере.
Слестя1Дим успехом новой симметрии
встало предсказание величины
магнитных моментов элементарных частиц.
Известно, что вокруг элементарной частицы
имеется магнитное поле — подобно полю
вокруг магнитной стрелки или около
Земли. Напряженность магнитного поля для
разных частиц различна в зависимости от
величины магнитного момента,
создающего поле. Промерить магнитные моменты
удалось пока только для протона и
нейтрона. Полученные числа совпали с
предсказанными 5иF)-симметрией с точностью до
тысячной доли процента. Немногие
теоретические предсказания в физике
элементарных частиц могут похвастать таким
совпадением с экспериментом.
Удивительный успех унитарной
симметрии вызвал желание понять, какова ее
природа. Нет сомнения, конечно, что эта
симметрия отражает внутреннюю структуру
частиц. Член-корреспондент АН СССР
В. Л. Гинзбург с сотрудниками и японский
** // q,
q5 ЪъггггпппггтгЪ Ц2
Модель унитарной симметрии,
физик, профессор Т. Такабаяси
разработали модель, обладающую унитарной
симметрией. В этой модели каждая
элементарная частица состоит из трех самых
элементарных частиц — кварков, которые
колеблются друг относительно друга, будто
связанные пружинками.
Согласно квантовой механике, эти
колебания происходят не как угодно. Могут
существовать лишь определенные
колебательные состояния, и каждый кварк движется
тоже по строго определенным орбитам.
Вот эти различные колебательные
состояния, или как еще говорят, вибрационные
уровни обладают всеми свойствами
элементарных частиц. Такова природа
унитарной симметрии или нет — покажет
дальнейшее развитие этой интереснейшей модели.
ЩМ так, даже из нашего краткого обзора
свойств микромира явствует, как
необычайно велика в нем роль различных
симметрии. Сейчас уже ясно, что даже
сама квантовая механика (то-есть ее
уравнения) во многих отношениях отражает
наличие более широких чем SUF) симметрии,
имеющихся у объектов микромира. Поиски
таких симметрии и объединение на их
основе частиц в семейства-мультиплеты
необычайно важны, так как в настоящее время
известны уже более 200 элементарных
частиц, а по самым скромным оценкам,
исходящим из темпов открытия новых частиц
за последние два года, через каких-нибудь
десять лет их станет уже более 2000.
Разобраться в этом море частиц без
обоснованной классификации будет совершенно
невозможно. Вполне вероятно, что в природе
существует какая-то неизвестная нам пока
высшая симметрия, включающая все
полезные свойства SUC)- и SUF)-cnMMeT-
рий. В таком случае, поиски ее —
важнейшая задача ближайшего будущего*
24

ЧТО ТАКОЕ ЦЕПНЫЕ РАЗВЕТВЛЕННЫЕ
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Академик АН Армянской ССР
А. Б. НАЛБАНДЯН и
кандидат химических наук В. И. ВЕДЕНЕЕВ,
Институт химической физики АН СССР
Примерно 40 лет назад в Ленинградском
физико-техническом институте, которым
руководил выдающийся физик Абрам
Федорович Иоффе, в лаборатории молодого
ученого-физика Н. Н. Семенова, изучали
свечение фосфора при его взаимодействии
с кислородом.
В этой реакции выделяется много
энергии, которая вначале сосредоточивается
в продуктах реакции, в результате чего
возникают богатые энергией или, как их обычно
называют, возбужденные частицы. Часть
своей энергии они отдают другим частицам
при столкновениях с ними, а часть —
выделяется в виде света.
Казалось, если уменьшать давление, т. е„
число частиц в реакционном сосуде, то
столкновения возбужденных частиц с
другими молекулами будут становиться более
редкими и доля энергии, выделяющейся в
виде света, будет возрастать. Однако
ученых ожидал сюрприз. Когда давление
в сосуде было ниже некоторой критической
величины, свечение вообще не наблюдалось.
Но уже при ничтожном увеличении
давления выше критического происходила
вспышка.
На этом сюрпризы не кончились.
Оказалось, что величина критического давления
зависит от размера сосудов: чем больше
сосуд, тем меньше критическое давление.
Было установлено, что величина
критического давления зависит и от температуры.
И уж совсем удивительным и непонятным
было влияние на него добавок инертного
газа, например, гелия или аргона: атомы
этих газов не могут вступать ни в какие
химические реакции, и тем не менее, когда
в реакционном сосуде присутствовал
инертный газ, вспышка происходила при гораздо
более низком давлении кислорода и паров
фосфора, чем обычно.
Все это было настолько загадочным и
противоречащим общепринятым
представлениям, что, когда результаты исследований
были опубликованы, никто в них не поверил.
А крупный немецкий ученый М. Боденштейн
заявил, что странные результаты
исследований объясняются ошибками, допущенными
в ходе экспериментов.
Хотя в те годы наука о механизме
химических превращений по существу только
еще зарождалась, все же некоторые общие
законы были уже сформулированы.
Например, было установлено, что скорость
химической реакции тем больше, чем больше
вещества принимает участие в реакции.
И это понятно. Чтобы две молекулы, скажем
А и В, могли вступать в реакцию и
образовать продукт АВ, они по меньшей мере
должны столкнуться друг с другом. Чем
больше молекул в реакционном сосуде, тем
чаще они будут сталкиваться, и тем быстрее,
следовательно, должна протекать
химическая реакция.
Но из этого с неизбежностью следует,
что с изменением количеств реагирующих
веществ скорость химической реакции
должна изменяться плавно, а не скачком.
Столь же плавно должна изменяться
скорость реакции с изменением
температуры. Дело в том, что не каждое столкновение
частиц А и В приводит к химической
реакции. Действительно, атмосфера Земли,
состоящая в основном из молекул азота и
кислорода, существует миллионы лет, и все
это время молекулы азота сталкиваются с
молекулами кислорода, однако никаких
видимых химических реакций между ними не
происходит. Дело в том, что атомы в
молекулах очень прочно соединены друг с
другом силами химических связей. Чтобы
произошла химическая реакция, нужно
разрушить часть химических связей в исходных

молекулах и образовать новые связи в
молекулах продуктов реакции. На это
требуется затратить некоторую энергию. Поэтому
в химическую реакцию могут вступить
только те молекулы, которые в момент
столкновения обладают соответствующей
энергией, получившей название энергии
активации.
Чем сильнее нагрет газ, тем больше
в нем таких молекул. Молекулы азота
в принципе могут реагировать с
молекулами кислорода — но для этого их смесь надо
нагреть до нескольких тысяч градусов. При
обычных же температурах скорость этой
реакции настолько мала, что ее
практически невозможно наблюдать. Изучение
огромного числа реакций показало, что при
увеличении температуры на 10е С скорость
химических реакций увеличивается
примерно вдвое. Это очень приближенное правило,
но оно позволяет, если так можно
выразиться, почувствовать влияние температуры
на химические процессы.
Итак, считалось, что изменение
температуры, как и изменение давления, должны
изменять скорость реакции не скачком,
а плавно. Справедливость этих
представлений была доказана многочисленными
примерами.
Кто же прав!
История, о которой мы рассказываем,
отнюдь не единственная в своем роде
в науке. В таких случаях остается только
одно: повторить эксперименты и выяснить,
кто прав.
Н. Н. Семенов и его сотрудники берутся
за проверку проведенных ранее
экспериментов. Все опыты тщательно повторяются.
Источники возможных ошибок — устранены.
Но пары фосфора в смеси с кислородом
никак не хотят вести себя в соответствии
с общепринятыми представлениями. Снова
при давлении ниже критического увеличение
количеств фосфора и кислорода не
приводит к заметному увеличению скорости
окисления. Снова ничтожное повышение
давления сверх критического вызывает вспышку.
Для сомнений не оставалось места —
ученые натолкнулись на совершенно новое
явление. Было сделано то, что в науке
называется открытием.
Теперь следовало выяснить, насколько
распространены подобные реакции.
Оказалось, что аналогично парам фосфора ведут
себя в смеси с кислородом сера, окись
углерода, водород и другие вещества.
Очень характерна в этом отношении
реакция окисления водорода. Сотни ученых
во всем мире изучали эту реакцию и теперь
механизм ее достаточно хорошо изучен.
Может вызвать некоторое удивление,
почему эта реакция так привлекала
внимание ученых. Ведь единственный продукт
ее — вода, которой и так немало на Земле.
Но, во-первых, ученые далеко не всегда
изучают только те объекты, которые
сегодня представляют непосредственный
практический интерес. Часто они исследуют так
называемые модельные реакции, которые
сами по себе непосредственного
практического значения не имеют, но зато
позволяют глубоко изучить некоторые
принципиальные моменты, общие для многих
химических процессов. Впрочем, в наше время
реакция окисления водорода важна и сама
по себе. Она работает в двигателях ракет,
создавая необходимую для движения тягу.
Изучение этой реакции важно и с точки
зрения техники безопасности. В местах
хранения больших количеств водорода, всегда
есть возможность его утечки в атмосферу.
При этом может образоваться
взрывоопасная смесь, и тогда малейшая небрежность,
случайная искра, зажженая спичка — и
катастрофа неизбежна. Необходимо уметь
предотвращать такие катастрофы, а для
этого нужно знать механизм окисления
водорода.
Реакция окисления водорода
выражается простейшим химическим уравнением
2Н2 + 02 = 2Н20, согласно которому в
одном акте химической реакции должны
участвовать две молекулы водорода и одна
молекула кислорода.
Казалось бы, чем больше молекул, тем
больше должна быть и скорость этой
реакции. В действительности же, как и в случае
окисления фосфора, реакция начинается
неожиданно — стоит лишь увеличить
давление сверх критического. Причем скорость
реакции за какие-то доли секунды
возрастает так стремительно, что весь процесс
воспринимается как взрыв. Но сделать
открытие — это половина депа. Надо найти
объяснение новым фактам.
26

Раз скорость реакции может очень
быстро возрастать, она должна быть
пропорциональна числу каких-то частиц, которое
может увеличиваться в течение реакции.
Такими частицами не могут быть молекулы
исходных веществ, так как они во время
реакции расходуются, следовательно их
число уменьшается.
Так может быть, это молекулы
продукта! Действительно, в процессе реакции
количество продукта возрастает. В принципе
продукт реакции может ускорить ее
протекание, выступая в роли катализатора. Но прм
реакции водорода с кислородом
получается только вода. Если она действительно
ускоряет реакцию, то добавив ее к смеси
водорода с кислородом, мы вызвали бы
реакцию в тех условиях, когда без добавки
воды она практически не идет...
Такой эксперимент можно проделать, и
его результаты всегда будут вполне
определенными: вода не ускоряет химического
взаимодействия кислорода с водородом.
И, следовательно, конечные продукты
этой реакции — тоже не те частицы,
которые нам нужны.
Какими же свойствами должны обладать
частицы, которые мы ищем! Пока реакция
еще не началась, их концентрация должна
быть ничтожно мала или равна нулю,
начиная с какого-то момента она должна резко
возрастать, приводя к росту скорости
процесса, а затем, когда исходные вещества
превратятся в продукты реакции, — снова
уменьшаться до ничтожной величины.
Совершенно очевидно, что такие
частицы могут образоваться только из молекул
исходных веществ (хотя бы просто потому,
что в начале реакции в сосуде нет ничего
другого). Кроме того, они должны быть
химически очень активными — вступать в
реакции гораздо легче, чем молекулы
исходных веществ друг с другом.
В противном случае, как легко понятьг
они не могли бы ускорить реакцию.
Кое-что о частицах, обладающих такими
свойствами, в то время уже знапи. Речь идет
об осколках молекул — атомах и радикалах.
Например, чтобы объяснить
закономерности взаимодействия молекул хлора с
водородом, пришлось предположить, что
вначале образуются атомы хпора, которые затем
легко вступают в реакцию с водородом,
образуя продукт реакции — молекулу НС1 и
атом водорода:
ci ; н2 = на , н.
Лтом водорода в свою очередь вступает
С молекулой С12 в реакцию
и -I С12 = НС1 С1,
в результате которой, как видно из
уравнения, снова образуется атом хлора. Атомы
водорода и хлора — очень активные в
химическом отношении частицы, они гораздо
легче реагируют с молекулами, чем
молекулы между собой.
Может быть, и в случае водорода с
кислородом вначале появляются активные
частицы, например, атомы водорода!
Напишем возможную реакцию их образования:
Н2 - 2Н.
Затем атомы водорода должны вступить
в реакцию с молекулой кислорода
Н i 02 НО | О.
Новые активные частицы — атом О и
гидроксильный радикал ОН в свою очередь
могут вступать в химические реакции:
О Н2 ОН ; Н;
ОН Н2 Н..О II.
Таким образом, принятое допущение об
участии в этой реакции активных частиц не
помешало нам получить в результате воду.
Это уже хорошо. Плохо другое — реакция
хлорирования водорода, несмотря на
участие в ней активных частиц — атомов Н и
CI, протекает в целом более или менее
нормально: можно в довольно широких
пределах изменять концентрацию исходных
веществ и температуру реакции и наблюдать,
как в соответствии с этими изменениями
скорость реакции плавно возрастает или
уменьшается. Почему же смесь водорода с
кислородом ведет себя совсем по-другому!
Посмотрим еще раз на реакции атомов
и радикалов, которые мы только что
записали. Нет ли какого-либо принципиального
различия в этих реакциях при окислении
водорода и при его хлорировании!
Прежде, однако, остановимся на
некоторых свойствах атомов и радикалов.
Образуются эти активные частицы в результате
'W 4

разрыва химических связей в молекулах.
В двухатомных молекулах, таких как Н2 и
С12, есть только одна химическая связь. При
разрыве этой связи образуются атомы,
например С1 и Н. А при распаде
многоатомных молекул образуются более сложные
осколки — радикалы. Атомы и радикалы
обычно значительно легче реагируют
между собой и с другими молекулами, чем
молекулы с молекулами. Говорят, что они
очень реакционноспособны. Еще одно очень
важное свойство атомов и радикалов: из
приведенных выше реакций видно,
например, что в результате реакции атома CI с
молекулой Н2 образуется молекула HCI и
новый атом Н; а при реакции атома Н с
молекулой С12 наряду с молекулой HCI вновь
образуется атом CI. Таким образом, при
реакциях с молекулами активные частицы не
исчезают, они могут лишь превращаться
друг в друга. Именно в этой их особенности
заложена принципиальная возможность осу
ществления так называемых цепных
химических процессов.
Изобразим схематически реакцию
атомов при хлорировании водорода:
0^:©-—©^—0^0
полимеризация этилена, в результате
которой образуется всем хорошо известный
полиэтилен.
Что же ограничивает длину цепочки
превращений? Казалось бы, она может
продолжаться неограниченно, и один появившийся
в системе атом переработает все исходные
молекулы в продукты реакции. В
действительности, конечно, дело обстоит не так.
Атомы и радикалы не исчезают только в
реакциях с молекулами. Если два атома
встречаются друг с другом, они образуют
молекулу, и при этом цепочка превращений
обрывается. При столкновении со стенками
сосуда активные частицы как бы прилипают
к ним и таким образом выходят из игры.
(Реакции, в которых атомы и радикалы
превращаются в стабильные молекулы или
прилипают к стенкам, называются реакциями
гибели или, иначе, реакциями обрыва
цепей.)
Длина химической цепочки зависит от
соотношения вероятностей вступления
активной частицы в реакцию с исходной
молекулой и ее гибели при столкновении,
например, со стенкой реакционного сосуда.
Понятно, что чем больше вероятность
первой реакции и меньше вероятность второй,
тем цепи длиннее.
Из схемы видно, что один атом хлора
(или водорода, это все равно) способен
вызвать последовательные превращения, в
результате которых образуются продукты
реакции. Эти последовательные
превращения состоят из повторяющихся циклов,
представляющих собой как бы звенья
развивающейся во времени цепочки реакций.
Реакции такого типа получили название
цепных.
Подобный механизм лежит в основе
многих химических процессов, причем в
зависимости от конкретного процесса
цепочки реакций могут достигнуть различной
длины. При реакциях термического распада
углеводородов, например этана или
пропана, цепочки насчитывают несколько
десятков и сотен звеньев. При хлорировании
водорода, например, они гораздо длиннее
и состоят уже из сотен тысяч звеньев. Есть
реакции с еще более длинными
цепочками — к ним относятся реакции радикальной
полимеризации. Примером может служить
Теперь вернемся к реакциям хпора с
водородом и водорода с кислородом и
посмотрим, какая между ними разница.
/
.©-
0-i.
.©
©
0х ©-^0. ©-
©
\
©
\
Попробуем построить для реакции
водорода с кислородом цепочку превращений
2S

атомов, подобную той, что мы сделали для
реакции водорода с хлором.
Как видно, в случае водорода с
кислородом схема имеет совсем другой вид!
Цепочка реакций активных частиц здесь
разветвляется, а число кх непрерывно
нарастает. Нетрудно видеть, что
ответственна за разветвление реакция атома
водорода с молекулой кислорода: Н + 02 = НО +
+ О. Именно в этой реакции происходит
увеличение числа активных частиц, так как
и атом кислорода и гидроксильный
радикал — активные химические частицы.
Заслуга Н. Н. Семенова состоит не только
в том, что он открыл и экспериментально
доказал существование таких реакций,
названных им цепными разветвленными
реакциями, но и в разработке современной
теории, объясняющей их поведение.
Согласно этой теории, возникший в реакции атом
или радикал имеет две возможности:
вступить в реакцию с молекулой и образовать
несколько новых атомов и радикалов, то
есть привести к разветвлению цепи, или
исчезнуть в какой-нибудь из реакций гибели.
Если скорость реакции разветвления цепи
превосходит скорость реакции гибели, то
чксло активных центров в системе, а
следовательно, и скорость реакции, стремительно
нарастает.
Происходит воспламенение или взрыв.
Если, наоборот, скорость гибели больше
скорости разветвления, то в системе
происходит лишь образование активных частиц и
их немедленная гибель.
Таким образом, практическое отсутствие
реакции или ее протекание со взрывом
зависит от соотношения скоростей реакций
разветвления и гибели активных частиц.
А это соотношение, в свою очередь, зависит
от условий проведения реакций: от
температуры, давления, размеров реакционного
сосуда. Скорость реакции разветвления
возрастает быстрее, чем скорость гибели.
Поэтому, если при определенной температуре
скорость гибели превышала скорость
разветвления и, следовательно, скорость
реакции была ничтожно малой, то с повышением
температуры наступает момент, когда это
соотношение меняется на обратное и
происходит взрыв.
Скорость гибели активных частиц на
стенках зависит от давления и размеров
реакционного сосуда: она тем меньше, чем
больше давление и диаметр сосуда. Это
понятно: чтобы приблизиться к стенке,
частице нужно как бы протолкнуться через
молекулы, которые ее окружают. Чем гуще
толпа окружающих молекул, тем медленнее
будет движение нашей частицы, а чем
больше размеры сосуда, тем длиннее будет
путь. Поэтому, если при определенных
условиях скорость гибели больше скорости
разветвления, то это соотношение можно
изменить, увеличивая размеры сосуда или
повышая давление.
Нашло естественное объяснение и
действие добавок инертного газа. Молекулы
этих газов, действительно, не вступают в
реакции, но они могут увеличить «толпу»
молекул, которая мешает активным частицам
достигнуть стенки, и таким образом
уменьшают скорость их гибели.
Мы постарались рассказать о самом
существе цепных разветвленных реакций и по
необходимости делали это несколько
упрощенно. Механизм этих реакций и, в
частности, реакции водорода с кислородом, в
действительности сложнее. Триумф теории
цепных разветвленных реакций состоял
в том, что она объяснила все
закономерности этого удивительного класса реакций,
и притом не только качественно, как это
делали мы, но и количественно, позволяя
точно предсказывать протекание этих
реакций в зависимости от условий их
проведения.
Мы остановились только на таких цепных
разветвленных реакциях, которые
протекают в виде взрыва. Есть множество
химических процессов, в частности, реакции
окисления углеводородов, которые обладают
всеми свойствами цепных разветвленных
реакций, но не обязательно приводят к
взрыву. Это очень важный в практическом
отношении класс реакций. На их основе
в промышленных условиях можно получать
десятки и сотни тысяч тонн ценнейших
химических продуктов, таких как спирты и кето-
ны, альдегиды и кислоты. Синтетические
полимерные материалы прочно вошли в
нашу жизнь. Но изделия из них не вечны.
Чтобы бороться со старением полимерных
материалов, необходимо знать причину их
преждевременной старости. Механизм этих
29

15 апреля 1966 года автору
теории цепных разветвленных
химических реакций вице-президенту
Академии наук СССР Н. Н. Семенову
исполнилось 70 лет. Его научные
заслуги высоко оценены—Президиум
Верховного Совета СССР присвоил
ему звание Героя Социалистического
Труда.
«Химия и жизнь» поздравляет
Николая Николаевича Семенова с
днем рождения и высшей трудовой
наградой, желает ему доброго
здоровья и больших успехов. У нас есть
и свои особенные основания для
этого: журнал принадлежит — пусть
не к таким знаменитым, как теория
ценных реакций,— но тоже к
многочисленным «детищам» юбиляра.
процессов также раскрывается теорией
цепных разветвленных реакций.
Прежде, чем закончить наш рассказ,
ответим на вопрос, который может
возникнуть у читателей: а существуют ли в
действительности в свободном виде атомы
и радикалы, доказано ли их существование!
Естественно, что с самого момента
возникновения теории цепных химических реакций
предпринимались попытки непосредственно
обнаружить активные частицы. Наибольшие
успехи в обнаружении и изучении свойств
атомов и радикалов непосредственно в
самих химических реакциях были
достигнуты в последние годы с помощью метода
электронного парамагнитного резонанса.
В реакции окисления водорода были
обнаружены все активные частицы — атомы
водорода, атомы кислорода и гидроксиль-
ные радикалы, были измерены их
концентрации. Эти исследования бкэстяще
подтвердили развитую Н. Н. Семеновым теорию
цепных разветвленных реакций — одно из
самых выдающихся научных открытий
нашего века.
О ЧЕЛОВЕКЕ, КОТОРЫЙ
Очень трудно отобрать из огромного
фактического материала любой биографии именно то
самое важное, что позволяет создать образ.
Особенно трудно, когда пишешь о человеке такого
размаха и огромного многообразия интересов,
как Николай Николаевич Семенов. Но мы, его
ученики и сотрудники, знаем о нем гораздо
больше, чем может узнать журналист, и,
вероятно, за десятки лет мы действительно научились
понимать те силы, которые движут его кипучей
деятельностью. Может быть, поэтому нам все
же легче представить не хрестоматийного
«выдающегося деятеля науки», а реального человека
с его порывами и идеалами, взлетами и
падениями.
В последнее время стало принято — писать
о человеке, начинай с его «хобби», нерабочего
увлечения. Последуем этой традиции.
У Николая Николаевича Семенова —
создателя теории цепных химических реакций, депутата
Верховного Совета СССР, академика в 36 лет,
лауреата Государственной премии первого
A941) года присуждения, лауреата Нобелевской
премии 1956 года, почетного члена многих
академий и доктора honoris causa многих
университетов мира, организатора и бессменного
директора единственного в мире Института
химической физики, вице-президента Академии наук
СССР, ведающего всеми вопросами развития
химической и биологической науки в нашей стране
и т. д., и т. п., и кроме всего этого,
интереснейшего человека и собеседника,— настоящего «хобби»
в общепринятом смысле этого слова до
последнего времени, по-видимому, не было.
В недавние годы такое увлечение появилось,
и, по правде говоря, оно мне кажется весьма
опасным как для самого академика, так и для
окружающих — трудно без страха смотреть, как
он садится за руль автомобиля и отправляется
в дальнюю поездку. Рассказы самого Николая
Николаевича об этих поездках, особенно в таких
экстремальных условиях, как гололед, заносы
или встреча с милиционером (когда выясняется,
что пиджак с правами, паспортом и прочими
документами почему-то в машине отсутствует), не
слишком радуют членов семьи и ближайших
друзей.
Но машина появилась всего 2—3 года назад,
а что было раньше? Как мог живой, энергичный,
веселый человек, работающий буквально день и
30

ШЕЛ АЛ ЭТО ОТКРЫТИЕ
ночь, существовать и жить без каких-либо
отвлечений?
Если подумать всерьез, однако, то у Николая
Николаевича все-таки было всегда одно
увлечение — настоящее серьезное увлечение, в котором
он стеснялся признаваться даже самым близким
сотрудникам — это увлечение своей собственной
наукой.
Здесь я должен попытаться разъяснить одно
не совсем очевидное обстоятельство, которое
далеко не все представляют себе достаточно
отчетливо. Современный крупный ученый — прежде
всего организатор науки, а эта многогранная
деятельность часто поглощает весь рабочий день.
Именно поэтому основным ванятием в
нерабочее время оказывается у Николая Николаевича,
как и у многих других больших ученых, р а б о-
т а над самыми интересными проблемами своей
науки.
Стиль отношения к такого рода занятиям
можно проиллюстрировать разговором Николая
Николаевича с одним из учеников, который
пытался уйти от конкретного
научно-организационного поручения, ссылаясь на занятость
важной исследовательской работой, весьма
интересовавшей в то время самого Семенова:
«...дорогой мой, это исследование вы наверняка сделаете
вечерами, ночами, когда вам угодно, я в этом не
сомневаюсь, а вот дело, которое я вам поручаю,
надо выполнить в рабочее время, иначе вы его
завалите». Возражать при такой постановке
вопроса не приходится. Делаешь и то и другое.
И делаешь безропотно потому, что сам Н. Н., как
называют его между собой сотрудники, служит
примером жизни по этому принципу.
Но вот академиком Семеновым овладевает
новая научная идея, или какое-то новое
направление в институте созревает настолько, что нужно
его личное вмешательство. Может быть, оно
необходимо для того, чтобы дать беспристрастную
оценку достижению молодого ученого, и для того,
чтобы добавить тот единственный, но трудно
уловимый штрих, после которого непонятный набор
противоречивых данных и гипотез волшебным
образом превращается в стройную систему. А
иногда к нему просто приходит совершенно
незнакомый человек, единственным пропуском
которого служит свежая мысль, необычная
гипотеза. Во всех этих случаях как-то очень быстро,
без задержки, включается некий особый, даже
Академик Н. Н. СЕМЕНОВ
современным ЭВМ недоступный аппарат мыслей
и страстей, и Н. Н. с головой окунается в
творческий поиск, в интереснейшую и трудную,
непередаваемую в простых словах работу по
сопоставлению, обобщению, критическому анализу
крупных и мелких фактов, точек зрения и
высказываний, в работу, от которой не может быть
и не бывает отдыха до тех пор, пока последняя
крупинка сведений не поставлена на место, не
связана в систему, пока не устранены все
противоречия, которые накануне еще казались
непреодолимыми.
Ведь только в сказке все делается при помощи
волшебной палочки, а в жизни творчество
связано с упорным трудом. Мне кажется, что
Николая Николаевича — руководителя и организатора
советской химии — нельзя отделить от этого
31

страстного исследователя, преданного чистой
науке, лежащей в основе всей его деятельности во
всех ее сферах.
Сам же метод его научного поиска, приемы и
способы» которыми он при этом пользуется,
представляют собой наиболее яркую и емкую
характеристику Николая Николаевича и как человека,
и как ученого.
Прежде всего это, конечно, труд и борьба,
борьба без отступлений и компромиссов, борьба,
в которой Человеку, Ученому, противостоит тайна
Природы, тайна, подходы к которой часто скрыты
лучше и надежнее, чем к любым кладам
древности. Ведь для того, чтобы открыть клад, надо
лишь повторить в обратном порядке то, что кто-
то уже сделал до вас. А для того, чтобы разгадать
настоящую загадку природы, надо найти
принципиально новый путь, по которому не удавалось
пройти еще никому. И труднее всего обычно
бывает найти ту самую точку, тот момент, когда
надо оторваться от привычного пути и сойти с
утоптанной и надежной дороги на едва
намеченную (или совсем невидимую) тропинку, которая
может никуда и не привести. Именно эта
смелость, решимость «отбиться от стада»,
потребовать пересмотра всем очевидных исходных
положений только для того, чтобы проверить
кажущуюся окружающим совершенно
фантастической, а иногда и просто нелепой, гипотезу, и
позволила Николаю Николаевичу в большом
числе случаев отыскать правильное решение задачи
или, во всяком случае, прийти к нему намного
раньше, чем по обычному пути.
Но это требует тяжелой, не знающей уступок
работы: справедливость новой гипотезы нужно
проверить, пропуская ее через горнило самых
тяжелых, самых изощренных испытаний и
попыток опровержения. Сила Николая
Николаевича в том и состоит, что он не ищет для своей
идеи «легких», не слишком опасных путей —
наоборот, он ее сразу бросает под огонь критики
самых знающих, самых компетентных ученых,
надежно, обеими ногами стоящих на страже
достижений современной науки. И требует —
именно требует, — чтобы они старались опровергнуть
новую идею со своих позиций. Присутствовать
при таком споре Семенова с его коллегами —
глубокое эмоциональное наслаждение. Это
поистине средневековый рыцарский турнир на
современном оружии — оружии мысли, — турнир,
ведущийся по самым честным и непоколебимым
правилам, в основе которых лежит одно
стремление — постигнуть истину.
Нельзя не признать, что иногда классики
побеждают: грубый топор факта-пехотинца
прорубает золоченую блестящую броню красавицы-
гипотезы. Но довольно часто свет новой идеи
собирает вокруг себя все больше старых фактов.
Они становятся все яснее, соединяются в
стройную логически связанную силу и сметают с пути
устаревшие представления и теории. Но и в час
победы Н. Н. готов внимательно прислушаться к
каждому новому возражению, от кого бы оно ни
исходило — от ведущего ученого или студента.
Это умение понять точку зрения любого
собеседника, увидеть в ней зерно истины (если оно есть,
конечно) и дать ей необходимый ход — одна из
самых характерных черт Николая Николаевича
как ученого.
Именно благодаря этому стремлению увидеть
новое, Семенову удалось вырастить десятки и
десятки ученых самых различных профилей
(четверо из них — академики, семеро —
члены-корреспонденты Академии наук СССР). В этом
отношении Николай Николаевич следует
традициям своего учителя Абрама Федоровича
Иоффе, работая с которым он прошел школу
научного руководства еще в 20-х годах.
Появление разветвленного научного потомства
нельзя не связать со знаменитыми
«семеновскими» семинарами. Так у нас, в Институте
химической физики, называют семинары, на которые
тем или иным путем удавалось заполучить Ни*
колая Николаевича.
Главной и самой интересной характеристикой
этих научных заседаний было то, что докладчик
почти никогда, даже за 3—4 часа (!) не успевал
добраться до конца своего доклада. По ходу
любого сообщения у Н. Н. всегда появляется
столько вопросов и недоумений, что рассмотрение их
занимает все время полностью. Однако ни
докладчик, ни присутствующие никогда не жалели
об этом нарушении канонов. Во-первых, в тех
случаях, когда сотруднику удавалось убедить
Н. Н. в правильности и логичности своих
выводов, он мог считать данный этап своей работы
практически завершенным. Во-вторых (и это, по-
видимому, гораздо важнее), критика Николая
Николаевича никогда не носит «разносного»
характера, она всегда конструктивна; рядом с
гипотезой докладчика появляется еще одна (или
несколько) возможных гипотез, а каждый
участник дискуссии в ходе открытого обсуждения
приобщается к активному процессу научного
творчества.
Иногда после того или иного научного
контакта с Н. Н. начинаешь задумываться над тем,
почему с ним так интересно работать, почему
каждый раз, когда пробиваешься к нему на
беседу «о своей работе», тебе и страшно и интерес-.
32

но, а выйдя из «чистилища», несмотря на
изрядную дозу критики, чувствуешь себя хорошо и
радостно. Думаю, что главное — это вера
Николая Николаевича в то, что любую, самую
трудную задачу можно решить, это его
неиссякаемый оптимгзм и глубокий интерес к делу и
собеседнику и, конечно, его большой талант.
Основное оружие Н. Н. — это умение сочетать
исключительно серьезное отношение к
экспериментальным фактам со способностью
отвлекаться от отдельных, частных аспектов проблемы,
схватывая и выдвигая на первый план главное;
-одним словом — умение выявить общий закон
явления, умение, позволяющее от небольшого
узкого исследования сразу переходить к
большим обобщениям.
Сознательно не вдаваясь в научную сущность
открытий и достижений, связанных с именем
Семенова, хочу обратить внимание на один
очень важный критерий теоретической мощи
ученого, критерий, который, на мой взгляд,
должен быть определяющим для оценки
эффективности методов научного поиска. Таким
критерием должна быть устойчивость основных
принципиальных положений при испытании
временем, их устойчивость при появлении новых
фактов, новых результатов. Иными словами,
речь идет о предсказательной силе теории, и
притом не в мелких второстепенных вопросах,
а в решении принципиальных новых проблем,
которые часто и сформулировать-то еще нельзя
в то время, когда создается теория.
На основе анализа всего развития химической
науки за последние тридцать лет можно с
полной ответственностью утверждать, что
основные принципы теории разветвленных цепных
реакций, впервые сформулированные Н. Н.
Семеновым в конце 20-х годов, остаются
незыблемыми. Они подтвердились и подтверждаются
ежегодно в десятках исследований, в
лабораториях всего мира, при использовании самых
современных физических и химических метгдоз.
И очень часто даже теперь, в середине 60-х
годов, мы убеждаемся, что детальные
количественные опыты и осуществление цепных процессов
в химической практике подтверждают вновь и
вновь строгие формулы общей теории,
выведенной 20—30 лет назад. Более того, здесь нельзя не
отметить, что основные исходные положения
цепной теории были совершенно независимо
использованы в 40-х годах физиками при решении
ими проблем, связанных с овладением
процессами ядерного деления. Трудно, по-видимому,
рассчитывать на еще более полное и
убедительное подтверждение правильности научной
концепции.
Я не знаю, можно ли на основании
приведенного выше довольно хаотичного и бессистемного
набора характеристик составить себе реальное
представление об исключительно живом, вечно
двигающемся на больших скоростях, высоком
худощавом человеке, который, несмотря на свои
70 лет, способен довести до седьмого пота самых
здоровых и энергичных своих учеников;
человеке, не жалеющем ни здоровья, ни сил на
огромную организационную работу, в которой
трудностей и препятствий встречается гораздо больше,
чем в научном исследовании. Ведь здесь надо
иметь дело с людьми, а не с непререкаемой, но
зато и неизменной логикой матушки Природы.
Но именно потому, что научно-организационная
работа становится все сложнее и необходимее,
мы понимаем, что вряд ли в ближайшие годы
своей жизни Н. Н„ Семенов сможет* от нее
отойти. Поэтому вместе с искренними пожеланиями
здоровья, бодрости и успехов, хочется обещать
Николаю Николаевичу от имени всех учеников
и соратников помощь в тех больших делах на
пользу советской науки, которым он посвящает
так много усилий.
В. В. ВОЕВОДСКИЙ
\ 3 Химия и Жизнь HS 4

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Кандидат химических наук
Ю. Б. ВАСИЛЬЕВ
КАТАСТРОФА ВЕКА
<с..9 ноября в 17 часов 28 минут по местному времени весь северо-восток США, а
также канадские города Торонто и Оттава остались без электричества. В результате
аварии огромный район оказался без автомобильного и воздушного сообщения, был
парализован железнодорожный транспорт, примерно 30 миплионов граждан остались
без воды и света. Молчали радиоприемники и телевизоры. В течение 10 часов
американцы сидели в темноте. Многие из них оказались в застрявших между этажами
лифтах, на неосвещенных лестничных клетках многоэтажных зданий, в электропоездах.
Свыше 850 тысяч человек находилось в это время в поездах нью-йоркского метро и
несколько часов просидели там, пока смогли выйти на поверхность...»
(Из газет]
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ
Электроэнергия... Мы настолько
привыкли к ее повседневной помощи, что
только оставшись без электричества (хотя
бы на несколько часов или даже минут),
задумываемся о его роли в нашей жизни.
И разыскивая перегоревшую пробку при
тусклом свете бог весть откуда взявшейся
свечки, вспоминаем, что энергия так же
необходима .человеческому обществу, как
пища живому организму, что
энерговооруженность — главная составляющая
технического прогресса и что именно
электричество — наиболее удобный сегодня вид
энергии, который можно передавать на
большие расстояния, который легко
превращается в свет, тепло, механическую
работу...
Основным источником электричества до
сих пор остается химическая энергия
топлива, в котором аккумулирована часть
энергии Солнца. Вклад химической энергии
топлива в энергетическое «меню»
мирового хозяйства составляет примерно 97,5%.
Обычно природное топливо сжигают в
топке тепловой машины, превращая
химическую энергию в тепловую.
Выделяющееся тепло преобразуется в механическую
работу, которую или потребляют
непосредственно или с помощью генератора
превращают в электрический ток. Заметьте:
превращения химической энергии топлива
в электрическую в этом случае
обязательно проходят через стадию преобразования
в тепло.
К сожалению, тепловая энергия
полностью превратиться в механическую
работу не может. Согласно основным законам
термодинамики, максимальный
(теоретический) коэффициент полезного действия
тепловой машины выводится из формулы:
I _ т*
Чтеор " ~jT~ >
где Т2 и Ti — максимум и минимум
температуры, развивающиеся при работе
тепловой машины (в градусах абсолютной
шкалы). Так как современные конструктивные
материалы тепловых машин обычно
выдерживают температуру не больше 700°С,
а минимум температуры задается
окружающей средой (~~20°С), то из этой
формулы легко найти, что даже теоретический
коэффициент полезного действия (КПД)
машины не может превышать 69%.
Реальный КПД еще меньше — в тепловой
установке неизбежны потери энергии, и
поэтому самые совершенные теплосиловые
установки имеют КПД 40%, а наиболее
оптимистические прогнозы для них на
будущее— примерно 45%.
А между тем можно более полно
превращать химическую энергию в
электрическую. Уже давно известен гораздо более
экономичный путь использования энергии
топлива, позволяющий достигнуть теоре-
34

тического КПД 100%. Это — превращение
химической энергии непосредственно в
электрическую, минуя стадии получения
тепловой и механической энергии. Оно
происходит в электрохимических
устройствах, обычно называемых химическими
источниками тока.
ХИМИЧЕСКИЕ
ИСТОЧНИКИ ТОКА
Первые представления о взаимосвязи
электрических и химических явлений
относятся к XVIII в. В 1756 г. М. В. Ломоносов
в работе «Теория электричества,
составленная по математическому методу» высказал
положение о том, что без химии путь к
познанию истинней природы электричества
закрыт. Во второй половине XVIII в. было
выполнено немало экспериментов с
электрическими грозовыми разрядами и с
зарядами, накопленными в лейденских банках.
Однако в тех условиях подробное
исследование электричества было еще
невозможно.
Изобретенный А. Вольта в 1800 г.
электрохимический генератор — «вольтов столб»,
дал экспериментаторам первый
постоянный, независимый от капризов погоды,
источник электричества. Вольтов столб был
сделан из повторяющихся медных и
цинковых дисков диаметром в один дюйм.
Металлические диски разделяли кружками
из губчатого материала, пропитанного
соленой водой. Их диаметр был несколько
меньше металлических — чтобы жидкость
не стекала. Диски накладывали один на
другой до тех пор, пока столб мог
держаться, не обрушиваясь.
В дальнейшем вольтовы столбы, так же
как и их усовершенствованные
разновидности, стали называть гальваническими
элементами или батареями.
Вплоть до 60-х годов XIX века
гальванические элементы были единственным
источником электрического тока. Они привели в
движение первый электромотор, зажгли
первую электрическую дугу, впервые
разложили воду на кислород и водород. В
гальваническом элементе в электрический ток
превращается химическая энергия,
освобождающаяся при реакциях на электродах.
Как правило, здесь используются токообра-
зующие реакции окисления металлов (цинк,
магний, алюминий, кальций) твердыми
окислителями (двуокись марганца, окись меди,
окись ртути, хлористая медь и др.). Однако
эти реакции не могли дать человечеству
достаточно электроэнергии. А все попытки
создания аналогичных устройств на основе
реакций окисления кислородом воздуха
различных видов природного топлива
(или продуктов его переработки) в течение
длительного времени оканчивались
неудачно.
Гальванические элементы выполнили
большую полезную работу, однако с
изобретением динамомашины, они отошли на
второй план: человечество предпочло
обходной путь получения электрической
энергии из химической. Количественный фактор
оказался решающим. Сферы действия
гальванических элементов ограничились работой
на телеграфе, в шахтерских лампах, кое-где
на транспорте и в военной технике. С 50-х
годов нашего века они стали служить
человеку и на космических кораблях. Именно
космические исследования дали новый
толчок развитию химических источников
тока.
Вопрос об использовании в
гальваническом элементе химической энергии горения
природного топлива приобрел
первостепенную важность.
«ФИЛОСОФСКИЙ КАМЕНЬ
ЭЛЕКТРОХИМИИ»
Еще в 1839 г. английский химик В. Гров
описал опыты по созданию гальванической
цепи, на одном из электродов которой
происходило окисление газообразного
водорода. Это был первый топливный
элемент. Спустя три года Грове даже
создал батарею из во дородно-кислородных
элементов.
Вскоре появились предложения по
созданию «хемодинамических машин».
Особенно привлекательной казалась
возможность получить необыкновенно высокий
КПД. Упорные поиски велись во всем мире.
Интересные исследования по разработке
топливных элементов провел
замечательный русский изобретатель П. Н. Яблочков.
Однако задача оказалась сложнее, чем
представлялась вначале. Камнем
преткновения при реализации схемы прямого
превращения химической энергии топлива в
электрическую оказалась малая скорость
электродных реакций. Электроды получа-
3*
35

лись малоактивными, конструкции
несовершенными, не были раскрыты основы
процессов, протекающих на электродах.
Трудности, стоявшие перед исследователями,
побудили известного немецкого
электрохимика В. Оствальда назвать проблему
топливных элементов «философским камнем
электрохимии».
Восторженно-оптимистические оценки сменились глубоким
разочарованием. Швейцарский ученый Э. Баур,
например, посвятивший топливным элементам
почти 40 лет своей научной деятельности,
в конце концов пришел к выводу о полной
невозможности их практического
использования. Аналогичный вывод сделали и
многие другие исследователи.
Лишь незадолго до второй мировой
войны были, наконец, достигнуты заметные
успехи. В 1939 г. советский ученый
П. М. Спиридонов разработал эффективный
водородно-кислородный элемент. Большую
работу по исследованию этого элемента, а
также по созданию других видов топливных
элементов, проделал профессор О. К. Дав-
тян. А в 1947 г. он опубликовал первую
в нашей стране книгу, посвященную
проблеме топливных элементов.
С тех пор работа по созданию
топливных элементов приняла необычайно
широкий размах. В США, например, на нее
ежегодно тратятся десятки миллионов долларов.
Большие успехи в создании топливных
элементов достигнуты и у нас. В Программе
КПСС записано, что открытие способов
прямого преобразования химической энергии
в электрическую — одна из наиболее
важных задач науки и техники.
КАК УСТРОЕН
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ!
Об одном из главных отличий топливных
элементов от других химических источников
тока — реакции окисления твердого,
жидкого или газообразного топлива — вы уже
знаете. Теперь, коротко, о других.
В обычных гальванических элементах
электроды содержат определенный запас
активных материалов, и после того, как он
израсходуется, элемент выходит из строя
окончательно и бесповоротно. В этом
убеждается каждый, выбрасывая отслужившую
свой век батарейку транзисторного
приемника или карманного фонаря.
В топливном элементе электроды в
процессе работы не разрушаются — они
изготовлены из нейтральных материалов и в
реакциях не участвуют. Химические
реакции протекают между топливом и
окислителем, которые в газообразном или жидком
виде подводятся к электродам. Пока идет
подача активных веществ, происходит их
взаимодействие; только тогда и выделяется
электрическая энергия. Принципиально
топливный элемент может работать как угодно
долго, до тех пор, пока не прекратится
подвод топлива и окислителя. Именно
поэтому топливные элементы часто называют
электрохимическими генераторами.
Какие же реакции происходят в
топливных элементах? Ничего нового и необычного
мы здесь не встречаем. Токообразующая
реакция аналогична процессу сгорания
топлива в тепловой машине. Но, в отличие от
тепловой машины, процессы окисления
топлива и восстановления кислорода в
топливном элементе пространственно
разделены, и энергия реакции выделяется в
виде электричества.
Рассмотрим работу топливных элементов
на примере простейшего их
представителя — водородно-кислородного элемента, в
котором электроэнергия получается за счет
«сжигания» водорода. Принципиальная
схема электрохимического генератора
показана на рисунке.
Два электрода погружены в раствор
электролита. К одному электроду
подводится топливо — вещество, отдающее
электроны. В нашем случае это газ водород. На
электроде протекает реакция:
2Н2 ->4Н+ + 4е-.
К другому электроду подводится
окислитель — вещество, принимающее электроны.
Обычно это кислород воздуха. Реакция:
02 + 2Н20 Ь 4е~ -> 40Н".
Ионы водорода и гидроксила нейтрализуют
друг друга, образуя воду:
Н { ОН" = Н20,
которая оказывается продуктом суммарной
реакции, как и в случае обычного горения
водорода.
Электрохимическое «горение» протекает
при значительно более низких
температурах, чем обычное. И это не единственное
различие между ними: обычное горение
можно рассматривать как беспорядочные
перескоки электронов от атомов топлива к
36

Схема электрохимического генератора—топливного
элемента: 1 и 2 — отрицательный и положительный
электроды; 3 — раствор электролита
атомам кислорода с выделением тепловой
энергии. В химических источниках тока такие
беспорядочные скачки заменяются
упорядоченным движением электронов по
внешней цепи от одного электрода к другому, и
химическая энергия горения
непосредственно превращается в электрическую.
Работа топливного элемента во многом
зависит от активности электродов.
Далеко не всякий материал пригоден для их
изготовления. Ускорить реакции в
топливном элементе можно только с помощью
электродов, обладающих высокими
каталитическими свойствами и развитой
поверхностью. Электрод должен иметь
определенную структуру, например пористую,
трубчатую, скелетную. Материалами электродов
обычно служат никель, металлы группы
платины или их сплавы, некоторые окислы,
угли с сильно развитой поверхностью,
на которую нанесен катализатор-
Важное значение в топливном элелленте
имеет электролит. При низких температурах
электролитом обычно служат растворы
кислот и щелочей, при высоких
температурах используются расплавы солей и твердые
электролиты.
Наиболее реакционноспособные виды
топлива, используемые в топливных
элементах, — это водород, спирты, альдегиды и
другие активные органические
восстановители. Все эти виды топлива уже сейчас
используются в электрохимических
генераторах, работающих при обычной температуре.
Окись углерода, углеводороды,
нефтепродукты используют при повышенной
температуре. Некоторые образцы топливных
элементов на углеводородах работают при
средних температурах A00—200°С).
Применение угля и других видов твердого топлива,
после сжигания которых остается зола,
встречает пока принципиальные трудности.
Несмотря на это, разговор о возможностях
и границах применения топливных
элементов сегодня уже далеко не беспредметен.
В КОСМОСЕ И ПОД ВОДОЙ
Для космических кораблей и спутников
нужны легкие автономные бортовые
источники электроэнергии, способные обеспечить
питанием радиоприемное и
радиопередающее оборудование, приборы для научных
исследований и контроля параметров
самого корабля.
К «космическим» источникам тока
предъявляются особенно жесткие и
специфические требования, например такие, как
легкость, большая продолжительность работы,
высокая надежность.
Компактные химические источники тока
поддерживали нормальную температуру в
космических кораблях с людьми на борту,
питали многочисленные приборы. Однако
обычные химические источники тока могут
обеспечить энергией только
кратковременные полеты, продолжительностью до 10—
15 дней.
Для длительных полетов автоматических
станций успешно используются солнечные
элементы, которые преобразуют в
электричество лучевую солнечную энергию.
Солнце — единственный, в сущности, внешний
источник энергии в космосе. Однако
солнечные элементы пока очень дороги и
сложны в изготовлении. Вследствие низкой
плотности солнечной энергии требуется
большая поверхность элементов. Корабль
может быть покрыт ими, как рыба чешуей,
но реально существующие солнечные
элементы и в этом случае не смогли бы дать
такие количества электроэнергии, которые
нужны космическому экипажу в длительном
37

полете. Неприменимы пока и ядерные
энергетические системы. Одни из них слишком
тяжелы и громоздки, другие (например,
американские радиоактивные
термоэлектрогенераторы SNAP III) — маломощны.
Топливные элементы могут обеспечить
электроэнергией космические полеты
человека длительностью до 100 дней. Наиболее
перспективными кажутся во
дородно-кислородные топливные элементы. По
сообщениям печати, все американские космические
корабли «Джеминай», начиная с пятого,
рассчитывались на энергоснабжение от
топливных элементов. В «лунных» планах
американских ученых топливным элементам
также отведена не последняя роль. Причина
в том, что уже сейчас есть топливные
элементы, превосходящие по важнейшей
характеристике — количеству электроэнергии
на единицу веса — самые совершенные из
химических источников тока.
Сохранить в компактном — жидком
состоянии кислород и водород, необходимые
для работы топливного элемента, в
космосе не представляет труда. Продукт работы
такого элемента — вода может
использоваться космонавтами для питья. Значит,
можно не брать или почти не брать с земли
воду, а вместо нее взять такое же
количество жидкого кислорода и водорода и
получить из них и воду и электроэнергию.
Например, в США уже прошел испытания
водородно-кислородный топливный элемент
с выходной мощностью 2 киловатта.
Оборудованный мембраной из капиллярного
асбеста, он вырабатывал от 9,5 до 11,5 л
чистой воды в сутки.
Важную роль отводят им и в подводном
флоте. Печать сообщала, что в США и
Швеции разрабатываются проекты подводных
лодок с энергетическими установками на
водородно-кислородных топливных
элементах. Возможно использование топливных
элементов и в других видах техники.
ДРУГИЕ ОБЛАСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ
Со временем автомобильной
промышленности, вероятно, придется отказаться от
двигателей внутреннего сгорания. Они
должны будут уступить место более
экономичным и безотказно действующим
топливным элементам и работающим от них
электромоторам. Перевод городского
транспорта на топливные элементы привел бы к
резкому уменьшению степени загрязнения
воздуха выхлопными газами и ослабил шум
городских улиц. К тому же такое
преобразование автомобиля должно повысить
коэффициент использования топлива.
По предварительным данным, батарея
топливных элементов, работающих на
метиловом спирте, будет экономичнее двигателя
внутреннего сгорания на 10—20%, а в
случае углеводородного топлива — почти на
30%- Срок службы топливного элемента,
как полагают, будет равен сроку службы
автомобиля.
Американские специалисты считают, что
уже сейчас экономически оправдано
создание автомобиля на водородно-кислородном
топливном элементе с использованием
облегченных баллонов для газа из
стекловолокна.
Не менее заманчивы перспективы
применения топливных элементов в химической
промышленности.
Появляется возможность получения
электроэнергии как побочного продукта
основной химии, например, в производстве
серной кислоты или хлора. Если при
получении хлора из поваренной соли
электрохимическим амальгамным методом
образующуюся амальгаму разлагать в топливном
элементе, можно «взять обратно» почти
половину электроэнергии, затраченной на
электролиз.
Несомненно, топливные элементы будут
играть заметную роль и в энергетике
недалекого будущего. Возможно, самые
мощные ni них заменят электростанции и линии
электропередач в некоторых районах, будут
снабжать энергией отдельные здания и
заводы.
Как пойдет дальше развитие этой
отрасли техники, покажет будущее. А сегодня
топливные элементы, продолжая оставаться
большой и сложной проблемой
современной науки, уже выходят за пределы
лабораторий и начинают служить человеку на
самых ответственных направлениях
технического прогресса.
38

*****
Т^адм
НАУЧНО-ФАНТАСТИЧЕСКИЙ РАССКАЗ
Глава 4
АМИНОКИСЛОТЫ В ЗЕРКАЛЕ
Там жизнь идет наоборот,
Вверх дном и наизнанку,
Над крышами летает крот,
А джем не лезет в банку.
Там больше Солнца электрон,
Хоть и лишен заряда,
И вместо яблока — Ньютон
С зеленой ветки падал.
Как я хочу попасть туда,
Где счастье, а не горе,
Туда, где вверх течет вода,
Где небом стало море.
Вилли ПАТТЕРН
Как это ни странно, публичная лекция профессора Хогланда, прочитанная два
месяца спустя после триумфальной пресс-конференции Джонни Мелвина,
собрала не более двухсот слушателей. Быть может, малочисленность аудитории
объяснялась категорическим отказом профессора Хогланда от звучного
названия «Тайна острова Пуа-ту-тахи», предложенного устроителями. Лекция называ-»
лась «Жизнь на основе аминокислот правого ряда».
Хогланд сказал:
«Совершенно особая, эндемичная фауна и флора присуща многим островам,
достаточно давно отделившимся от континентов. Дарвин, путешествуя на
корабле «Бигль», впервые обратил на это внимание. Он подробно описал фауну
Галапагосских островов, принадлежащих Эквадору. Дарвин открыл на них ряд
специфических видов вьюрковых птиц — так ови сейчас и называются — Дар-
виновы вьюрки. На Галапагосских островах живет и гигантская черепаха,
которую вы не увидите нигде больше. И особые виды игуан.
Хорошо изучены другие примеры. Австралия с ее фауной сумчатых
животных, с ее утконосом и ехидной, Новая Зеландия с бескрылой птицей киви и
реликтовым пресмыкающимся — гаттерией.
Но эндемичные виды острова Пуа-ту-тахи резко отличаются от ранее
известных. Во-первых, здесь эндемичны не только виды, но и классы и даже типы.
Очевидно, эволюция на острове шла особенным путем. Во-вторых, эти виды
растений и животных, начиная с микроорганизмов и кончая змеями и птицами,
несовместимы с остальной жизнью на Земле.
Окончание. Начало см. в Лг° 3.
39

Поясню это Утверждение. Бактерии, живущие на острове, не размножаются
в тканях внеостровных организмов. Насекомые не кусаются, змеиный яд не
опасен для человека. Труп Уиндгема не разложился, а высох. В то же время вне-
островные организмы не могут питаться растениями и животными острова.
Человек умирает с голоду, акулы не едят рыб в лагуне острова, наши обычные
микроорганизмы не атакуют представителей его фауны и флоры.
Что ж все это значит? Ответить нам может только химия.
Основа жизни — белки. Это длинноцепочечные молекулы, состоящие из
аминокислотных звеньев. Все белки на Земле построены из двадцати типов
аминокислот. Вот их формулы».
Хогланд показал на большую таблицу.
«Поразительной особенностью аминокислот, входящих в состав белков,
является их асимметрия. Девятнадцать из двадцати канонических аминокислот —
асимметричные молекулы. Это значит, что каждая из них может существовать
в двух формах — в правой и левой, относящихся друг к другу как правая и
левая рука.
Но в живых организмах аминокислоты только левые. Жизнь асимметрична,
начиная с ее молекулярных основ. Организмы способны усваивать только левые
аминокислоты — правые антиподы в состав белков не включаются.
Исследование асимметрии живого связано, прежде всего, с именем великого
Пастера. Глубокие мысли по этому поводу высказывал Вернадский. В 1940 году
советский ученый Гаузе опубликовал очень интересную книгу «Асимметрия
протоплазмы».
Почему жизнь асимметрична?
Сейчас мы уверены в том, что первичные живые организмы произошли от
неживого вещества. Эта теория, общепринятая в современном естествознании,
была развита биохимиком Опариным.
Но при абиогенном возникновении жизни появление поавых и левых
аминокислот равновероятно. Почему, все-таки, в организмах фигурируют только
левые аминокислоты, а не смесь равных количеств левых и правых?
Надо думать потому, что жизнь возникала в местах случайных скоплений
левых молекул. Дальше она эволюционировала, отбирая левые молекулы от
правых со все возрастающей точностью. Можно привести аргументы в пользу
большей биоло1 ической приспособленности асимметричных организмов по
сравнению с симметричными.
Если организм асимметричен, состоит из «левых» молекул, то он может
усваивать только «левые» молекулы.
«Можно ли пить зеркальное молоко?» — спрашивает Алиса в чудесной
повести Льюиса Кэррола. Может быть, и можно — отвечает наука, — но без всякой
пользы. Такое молоко не питательно.
Обратимся теперь к нашему загадочному острову. Как показало исследование,
белки растений и животных острова Пуа-ту-тахи состоят не из левых, а из
правых аминокислот! Это — зеркальные отражения обычных аминокислот остальной
части биосферы.
Допустим, что очень давно зарождалась и «правая» жизнь. Везде, кроме
нашего острова (а может быть и других мест, нам еще неизвестных), «левая» жизнь
осилила «правую». Но на острове жизнь развивалась независимо. И с того
момента, когда возникли достаточно разнообразные организмы «правого» типа, они
оказались в безопасности. Единственным условием существования «правой»
жизни была многочисленность этих организмов. Чтобы они могли питаться друг
другом. Естественно, что в такой ситуации эволюция пошла особым путем и
привела, например, к появлению четырехногих насекомых.
Мир острова Пуа-ту-тахи — своего рода антимир. Но он не аннигилируется
при встрече с существами остального мира, а напротив, отделен от него невиди-
40

мым барьером. Он никого не трогает и сам находится в безопасности —
относительной. Человек может запросто его уничтожить.
Открытие прекрасного зоолога Уиндгема — великое открытие. Оно позволяет
по-новому подойти к проблемам биохимической эволюции, решить ряд вопросов,
стоящих перед биологией и химией.
Это открытие многозначительно. Мы убедились, на примере предельно ярком,
что в живой природе происходят поразительные события. Мы знаем о них еще
так мало! Жизнь растений и животных на Земле продолжается, она кипит
вокруг нас, мы должны любить и изучать ее.
Наги долг — долг людей двадцатого века — позитивно участвовать в развитии
жизни растений и животных. С тем, чтобы улучшать нашу жизнь. Слишком
немногому научилась пока наша наука и техника у живой природы...»
В заключение Хогланд сказал, горько усмехнувшись:
«История острова, конечно, похожа на фантастическую. Если бы ее
описывал Жюль Берн, то он уничтожил бы остров извержением вулкана или иным
способом. И роман на этом закончился бы. Но сейчас настали другие времена.
Остров стал для нас недоступен по сугубо актуальным причинам. Мы не сможем
в ближайшее время провести на Пуа-ту-тахи дальнейшие исследования, столь
важные для науки. Военное ведомство запретило его посещение.
Остается только надеяться, что морская пехота, или как она там еще
называется, не истребит фауну и флору острова. Может быть потому, что нельзя
есть эти плоды, этих рыб и птиц.
Трудно приходится науке в наше время. Но я верю, что так будет не всегда.
Я оптимист и нолагаю, что ученый может и должен быть только оптимистом!»
Некто Джефф Пике и взял на заметку последние слова Хогланда и то, что он
говорил о советских ученых. На всякий случай.
А остров Пуа-ту-тахи действительно оказался плотно закрытым. Теперь
ученые всего мира ждут, когда занавес поднимется. И все те, кто любит науку,
кому дорога жизнь, ждут тоже. Но это — не пассивное ожидание.
Михаил ВЛАДИМИРОВ
НАШ ПРАКТИКУМ
В прошлом номере мы совершили маленькое путешествие в стеклодувную
мастерскую. Если вы, уважаемые читатели, заинтересовались стеклодувным
искусством и захотели научиться работать со стеклом, вы сможете прочесть в
следующих номерах журнала заметки с подробным описанием основных
стеклодувных операций. Но прежде чем начать наши занятия, надо обзавестись
необходимым оборудованием. В частности, надо в первую очередь подготовить
СТЕКЛОДУВНЫЙ СТОЛ
Небольшой стеклодувный стол можно
оборудовать в любой школьной лаборатории. Стол этот
должен быть устойчивым,, его минимальный
размер — 50X80 сантиметров при высоте 85—90
сантиметров (настоящий стеклодувный стол имеет
размеры 80 X 120 сантиметров при той же высоте).
Очень хорошо, если в столе есть выдвижные
ящики: в них можно класть вспомогательные
инструменты.
Поверхность стола должна быть обязательно
покрыта каким-либо негорючим материалом.
Лучше всего — мягким листовым асбестом или
асбестовой тканью. Если ничего этого вы не смогли
достать, воспользуйтесь тонкой асбоцементной
плитой, или, на худой конец, выложите
поверхность стола кафельной или какой-нибудь иной
керамической плиткой. Железный лист брать
нельзя ни в коем случае: попав на холодную
металлическую поверхность, раскаленное
стеклянное изделие неизбежно растрескается.
Очень важно выбрать для стеклодувного сто-
41

ла удобное место. Надо иметь в виду два
основных требования: во-первых, стол не должен
■стоять на сквозняке, так как поток холодного
воздуха может погубить вашу работу; во-вторых, на
стол не должны падать прямые солнечные лучи
или вообще яркий свет. На свету пламя
стеклодувной горелки становится невидимым и это
крайне усложняет работу, если не делает ее
вообще невозможной.
Особое внимание следует уделить технике
безопасности. Если стеклодувный стол стоит
вплотную к стене, ее следует покрыть на высоту
70 сантиметров железным листом. Около стола
должно стоять сухое чистое железное ведро для
стеклянных отходов; под рукой всегда
должны быть средства для тушения огня (например,
ведро с песком), а также АПТЕЧКА С
РЕЗИНОВЫМ ЖГУТОМ, БИНТАМИ, ЙОДОМ И МАЗЬЮ
ОТ ОЖОГОВ.
Первое время вы неизбежно будете ходить
с порезанными и обожженными руками. Но —
честное слово! — стоит немного пострадать: зто
вполне окупится тем удовольствием, которое вы
получите от работы за стеклодувным столом.
К тому же ко всему можно привыкнуть. Говорят,
например, что известный немецкий химик
прошлого века Роберт Бунзен даже мог голыми
пальцами мять размягченное стекло...
ГОРЕЛКА
...Итак, стеклодувный стол у вас есть. Но
нехватает одной существенной детали —
стеклодувной горелки...
Обычная стеклодувная горелка (см. цветную
вклейку, рис. 1) состоит из следующих
частей: корпуса А (длина 150 мм, диаметр 25 мм,
диаметр сопла 15 мм), внутренней трубки для
подачи воздуха Б (она может свободно
перемещаться параллельно оси горелки), наконечника
(«одуванчика») В (диаметр внутреннего
отверстия 3—5 мм), трубки для подачи газа Г, сетки Д
и шарнирного устройства для крепления горелки
-к столу Е. Принцип действия горелки не требует
особых пояснений; следует только подчеркнуть
значение сетки и «одуванчика».
Сетка выполняет двоякую роль: во-первых,
проходя через нее, ток газа становится более
равномерным; во-вторых, благодаря сетке,
пламя не может «проскочить» внутрь горелки.
«Одуванчик» служит для того, чтобы
регулировать форму пламени. Его можно сделать
сменным — металлическим, на резьбе. Но обычно
профессиональные стеклодувы поступают проще:
они берут отрезок стеклянной трубки
подходящего диаметра, один конец ровно обрезают, а
другой — плотво обматывают полоской бумаги и
вставляют в трубку для подачи воздуха. Такой
«одуванчик» лучше металлического, так как его
края не обгорают и пламя все время остается
ровным.
Очень полезно снабдить стеклодувную горелку
кольцом, изображенным на рис. 2. Это кольцо
делается из отрезка медной трубки, один конец
которой запаян. На ввутренней части кольца
просверливаются мелкие отверстия: если такое
кольцо надеть на горелку и подавать в него слабый
ток газа, то пламя станет устойчивым, сильный
ток воздуха его не сорвет. Кроме того, подавая
через кольцо сильный ток газа, можно получить
очень большое горячее пламя.
Но все это, так сказать, идеал, к которому
надо стремиться. Сделать такую горелку можно
только в механической мастерской. А как быть,
если у вас нет такой возможности? В этом случае
можно сделать более простую горелку из
отрезков металлических или стеклянных трубок
подходящего диаметра (рис. 3).
ГАЗ И ВОЗДУХ
В больших городах, где есть газовая сеть,
любая из описанных стеклодувных горелок не
доставит вам особых хлопот; хуже, если вы
живете там, где газа нет. Единственное, что можно
посоветовать — достаньте маленькие баллончики
от портативной газовой плитки. В крайнем
случае, вместо стеклодувной горелки можно
воспользоваться обычной керосиновой паяльной
лампой, прикрепленной к рабочему столу
хомутиком (рис. 4). Впрочем, в зтом случае надо быть
очень осторожным. ПАЯЛЬНАЯ ЛАМПА ОЧЕНЬ
ОПАСНА В ПОЖАРНОМ ОТНОШЕНИИ; кроме
того, с ее помощью можно выполнять только
простейшие операции.
Оборудуя себе стеклодувный стол, вам
придется решить еще одну проблему — откуда взять
сжатый воздух. Тут придется проявить
изобретательность. В качестве «компрессора» можно
воспользоваться пылесосом (только включать его
надо на более низкое напряжение, чтобы мотор
не перегревался) или мощным электрическим
вентилятором для сушки волос (ФЭНом). В
последнем случае надо отключить нагревательную
спираль.
Для этой же цели можно сделать мех типа
кузнечного — только маленький — и
присоединить его к горелке через большую емкость
(например, трехлитровую бутыль), чтобы ток
воздуха был равномерным.
Одним словом — за дело!
В. ЖВИРБЛИС
42

ТА САМАЯ Д Р О 3 0 ф ИЛА...
М. Д. ГОЛУБОВСКИЙ, Институт цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР
Читателям «Химии и жизни»
известны достижения генетики
последних 10—15 лет:
установлено химическое строение
наследственного вещества,
положено начало расшифровке
генетического «кода», исследуется
генетическое регулирование
синтеза белков.
Все зто стало возможным
после многолетних работ с
обыкновенной плодовой
мушкой-дрозофилой. Число ученых,
занимающихся во всем мире
этой мухой, перевалило за
тысячу. В чем причина такого
внимания к дрозофиле?
Каждая наука имеет свои
методы исследования и
соответственно им выбирает объект.
Генетика изучает законы
наследования признаков, их
изменчивость и материальные
структуры наследственности. Значит,
генетик заинтересован в том,
чтобы живые организмы, с
которыми он работает, быстро раз-
м нож ались, давали м ного
потомков в минимально
короткий срок и чтобы число
хромосом в их клетках было
небольшим. Новое поколение
мух-дрозофил при температуре 25°С
появляется на свет через 10—
12 дней; одна самка может дать
более 1000 потомков.
Следовательно, за год можно получить
30—35 поколений и изучить
сотни тысяч особей. Разводить
этих мух в лаборатории легко:
они прекрасно живут и
размножаются на агаровом корме,
содержащем сахар и дрожжи. В
каждой клетке дрозофилы всего
четыре пары хромосом.
И еще одно важное
достоинство этих мух:
экспериментальные воздействия легко дают
многообразные наследственные
изменения — мутации.
Некоторые из них показаны
на цветной вклейке, где
дрозофилы сфотографированы под
микроскопом с увеличением в
16 раз. В центре — обычная
муха-дрозофила. У нее круглые
красные глаза, серое тело с
желтоватым оттенком и прямые
овальные крылья. Бросается в
глаза, что остальные мухи
различаются именно по этим
признакам. Вверху (на XII, если
уподобить освещенный круг
циферблату часов) находятся две
белоглазые мухи. За ними по
ходу часовой стрелки — две
мухи с черным телом, а потом
две с желтым телом. Внизу на
VTI часах — мухи, у которых
выросли только зачатки крыльев.
Дальше — доозофилы с
загнутыми крыльями и, наконец,
пара мух с очень узкими (они
называются полосковидными)
глазами.
Известны десятки хорошо
видимых мутаций (а всего их
насчитывается около 500),
затрагивающих самые
разнообразные признаки. Крылья,
например, могут быть
расставленными или растопыренными,
короткими, мутными,
изрезанными, с пузырями, с
нарушенным жилкованием и т. д. Все
зти наследственные изменения
стойко передаются от поколения
к поколению, и многие мутации
существуют у «лабораторных
мух» около 50 лет, за которые
сменилось больше тысячи
поколений дрозофил.
У дрозофил легко отличить
самцов от самок —
немаловажное обстоятельство для работы,
когда приходится ставить сотни
контролируемых скрещиваний!
Посмотрите на фотографию: у
правой мухи из пары
белоглазых или у нижней желтотелой
овальное, зачерненное
брюшко — это самец. У самки брюшко
заостренное (это отчетливо
видно, например, у самок с
зачаточными крыльями) и на конце
брюшка нет черной точки.
Первый вопрос, который
интересует генетика, — как ведет
себя измененный
наследственный признак при скрещивании:
доминантен он или рецессивен?
(Доминантные признаки
проявляются у потомков, когда
соответствующий ген передан им
хотя бы одним из родителей;
рецессивный же признак может
проявиться только в том
случае, когда потомку переданы
два гена этого признака — от
обоих родителей.
Из показанных на цветной
фотографии мутаций первые
четыре (начиная с XII часов)
рецессивны, а признаки
«загнутые вверх крылья» и «пслоско-
видные глаза» — доминантные.
Когда сажают в пробирку
обычную красноглазую самку и
белоглазого самца, то через
10 дней в ней появляется
множество мух, причем все они
только красноглазые. Точно так
же при скрещивании
нормальной мухи и мухи с
зачаточными крыльями все их потомки в
первом поколении будут только
нормальными. Но в потомстве
красноглазых мух первого
поколения нашего скрещивания
снова появляются белоглазые
мухи — на каждые три
красноглазых одна белоглазая. Такова
генетическая азбука,
постигаемая в опытах с дрозофилой.
Мух а-дрозофил а — один из
немногих организмов, для
которых построены генетическая и
цитологическая карты, т. е.
известны порядок расположения
генов и место их «прописки» в
хромосомах. Четыре пары
хромосом плодовой мушки
различаются, как видно на рисунке,
по величине, форме и,
соответственно, по числу
расположенных в них генов. Хромосомы II
и III примерно вдвое длиннее
хромосом I, примерно во
столько же раз в них больше генов.
В точечной паре хромосом IV
найдено лишь несколько генов.
Хромосомы первой пары (I)
называются также половыми;
их обозначают буквами «икс» и
«игрек». Гены, расположенные
в половых хромосомах,
называются сцепленными с полом.
(У мух на нашей цветной
фотографии они определяют,
например, белые глаза, полосковид-
ные глаза и желтое тело).
Поскольку самец всегда полу чает
свою Х-хромосому от матери,
ему передаются все гены,
расположенные в материнской X-
хромосоме. Так некоторые
наследственные признаки всегда
передаются только от матерей
к сыновьям и от отцов к
дочерям. Вот почему при скрещи-
43

Cqmkq
Самеи
?
// ///
TV
*
IX
Так выглядят хромосомные наборы
ние около 5 000 раз.
дрозофил. Увеличе-
вании красноглазой самки с ое-
логлазым самцом первое
поколение будет все красноглазым,
а в потомстве обратного
скрещивания, где «мама» — белая
муха, а «папа» — красноглазая,
все самцы будут с белыми
глазами, а самки с красными.
Такой тип наследования
признаков был давно известен и у
человека: наследственные
дефекты — гемофилия и цветная
слепота — передаются только от
матери сыну или от отца
дочери.
Когда половые хромосомы
были обнаружены в клетках
человека, когда было доказано,
что в клетках организма
женщины содержится набор XX, а у
мужчин — XY, стало ясно, что
мы имеем дело с давно
изученным на дрозофиле механизмом.
Предсказать передачу
сцепленных с полом генов от одного
поколения к другому можно уже
сейчас. И на основе этих
предсказаний практическая
медицина начинает борьбу с
наследственными болезнями.
Вернемся к генетической
карте. Определить
«координаты» генов было чрезвычайно
трудно, потому что величина
обычных хромосом у
дрозофилы не превышает нескольких
микронов. Но в 1933 г. цитологи
нашли в клетках слюнных
желез этой мушки гигантские
хромосомы, в 100—200 раз длиннее
и в 1000 раз толще хромосом
обычных соматических и
половых клеток. Гигантские
хромосомы — точная копия обычных.
И любая структурная
особенность хромосом увеличивается
этим естественным
микроскопом более чем в тысячу раз!
Изучение гигантских
хромосом дало эффектные
подтверждения хромосомной теории
наследственности. Если генетик
в опытах по скрещиванию
обнаружил нехватку какого-либо
гена (у организма отсутствовал
определенный признак), то в
гигантской хромосоме на
соответствующем месте действительно
не хватало «детали». Или
другой пример. У нормальных мух
в участке 16А первой
хромосомы четко виден один диск. У
мутантных мух с полосковид-
ными глазами на этом месте
уже два диска. В 1925 г. генетик
А. Стертевант обнаружил мух
с совсем маленькими и узкими
глазами. А через 9 лет
исследователи подтвердили, что в
участке 16А первой хромосомы
этих мух находятся три диска.
В последнее время
гигантские хромосомы помогают
решать важнейшую задачу
генетики: исследовать механизм,
управляющий развитием
организма. Уже ясно, что в клетках
работает своеобразная
генетическая «машина» — сложнейшие
молекулы «включаются» и
«выключаются», вступают в
действие и управляют друг другом.
И оказалось, что
«сигнализацию» об этих процессах
можно обнаружить в гигантских
хромосомах цитологическими и
химическими методами! Можно
не сомневаться — изучение
дрозофилы подарит науке не одно
открытие и в этой
интереснейшей области.
0.0 00+ 0.0++ 0.1 0.6 0.8 1.5
II I I I I I
у ас sc svr br pn w
3.0
I
fa
Небольшой участок генетической и цитологической
карты Х-хромосомы дрозофилы. Вверху — генетическая
карта, она показывает относительные расстояния между
генами, вычисленные при экспериментальных
скрещиваниях. Соответствующие мутации обозначены первыми
буквами их английских названий («у» — yellow, желтое
тело; «w» — white, белые глаза). Внизу —
цитологическая карта. Проекции точек генетической карты на
цитологическую показывают места соответствующих
генов в хромосоме. Арабскими цифрами обозначаются
20 условных участков каждого плеча хромосомы.
Каждый из этих участков делится на шесть единиц (от А
ДО F).
44

В присланной в редакцию статье профессора И. И. Андри-1
евского, которую мы здесь печатаем, изложены взгляды
автора на одну из коренных проблем биологии — проблему
структуры живых организмов и ее роли в жизненных
процессах. И. И. Андриевский ставит перед собой задачу
опровергнуть утвердившееся в науке мнение о клетке как
структурной основе жизни и сводит процессы развития и
размножения клеток к несравненно более простым
физико-химическим явлениям застудневания.
Такое «развенчание» клетки — не новость в биологии.
Оно лежало, в частности, в основе известной теории «живого
вещества» профессора О. Б. Лепешинской, главные
положения которой рассмотрены в публикуемой ниже статье
научного сотрудника Института микробиологии АН СССР Г.
Фанзовой. Казалось бы, утверждения И. И. Андриевского и
О. Б. Лепешинской прямо противоположны: первый считает
клетку «неодушевленным» студнеподобным образованием,
вторая признает живым даже неклеточное вещество. Однако
обе теории сходятся в одном: они отрицают
главенствующую роль клеточных структур в процессах жизни. |
Современная наука категорически отвергает такие взгля-|
ды. Доказанные наукой положения изложены в
заключающей подборку статье доктора биологических наук
А. А. Нейфаха, в которой показано, что сложная структура
клетки, порожденная миллионами лет эволюции, на ны-|
нешнем этапе развития жизни составляет необходимейшее
условие нормального хода жизненных процессов.
В присланной в редакцию статье профессора И. И. Андри-1
евского, которую мы здесь печатаем, изложены взгляды
автора на одну из коренных проблем биологии — проблему
структуры живых организмов и ее роли в жизненных
процессах. И. И. Андриевский ставит перед собой задачу
опровергнуть утвердившееся в науке мнение о клетке как
структурной основе жизни и сводит процессы развития и
размножения клеток к несравненно более простым
физико-химическим явлениям застудневания.
Такое «развенчание» клетки — не новость в биологии.
Оно лежало, в частности, в основе известной теории «живого
вещества» профессора О. Б. Лепешинской, главные
положения которой рассмотрены в публикуемой ниже статье
научного сотрудника Института микробиологии АН СССР Г.
Фанзовой. Казалось бы, утверждения И. И. Андриевского и
О. Б. Лепешинской прямо противоположны: первый считает
клетку «неодушевленным» студнеподобным образованием,
вторая признает живым даже неклеточное вещество. Однако
обе теории сходятся в одном: они отрицают
главенствующую роль клеточных структур в процессах жизни. |
Современная наука категорически отвергает такие взгля-|
ды. Доказанные наукой положения изложены в
заключающей подборку статье доктора биологических наук
А. А. Нейфаха, в которой показано, что сложная структура
клетки, порожденная миллионами лет эволюции, на ны-|
нешнем этапе развития жизни составляет необходимейшее
условие нормального хода жизненных процессов.
СУЩЕСТВО ИЛИ ВЕЩЕСТВО?
Представьте себе, что вы
купили в магазине кусок мяса.
Спрашивается, что оно собою
лредставляет: живое существо
или же сложное, но
«неодушевленное» вещество?
Человек, не имеющий
отношения к биологии, в ответ на
такой вопрос пожмет плечами.
Но мы, ученые-биологи, с
полной серьезностью объясняем
всем и приучаем всех с самого
детства верить, что любая часть
туши мертвого животного — это
не только «живое существо», но
более того, целая колония
живых индивидуумов — клеток,
которые могут не только
отправлять различные жизненные
функции, но даже и
размножаться как истинно зрелые,
настоящие живые существа. Эта
вера настолько слепа, что ни
один студент и ни один биолог,
окончивший вуз, и не подумают
даже заинтересоваться, к
какому же семейству, классу, отряду
и виду относятся «живые
существа» — клетки...
ОТ ГУКА
ДО ВИРХОВА
300 лет назад, в 1665 году,
английский физик Роберт Гук,
рассматривая под микроскопом
срезы растительных тканей,
увидел, что они имеют
ячеистую структуру. Естественно,
что Гуку не могло прийти в
голову считать каждую ячейку
каким-то особым живым
существом, способным к
размножению; ведь сам остов,
образующий ячейки-клетки,
представляет собой единое целое.
Сто лет спустя академик
Петербургской Академии наук
К. Ф. Вольф проследил, как
именно образуется эта
структура. Он установил, что молодая
растительная ткань вначале
представляет собой
студневидную, гомогенную, не
разделенную на ячеи массу. В этой
массе постепенно накапливаются
соки и, растягивая ее, как
относительно плотную и эластичную
основу, превращают в
структуру, подобную сотам. Вольф
подметил и то, что жидкость,
накапливающаяся в ячейках,
может постепенно сгущаться и
застудневать, увеличивая таким
образом массу непрерывного
остова. Этот остов есть не что
иное, как «строительный
материал» растительной ткани.
Вольф проследил процесс
постепенных превращений жидкого
содержимого ячей,
констатировав, что вначале в нем.
появляется ядрышко, которое путем
постепенных наслоений
превращается в ядро, а затем уже
начинает обозначаться та
коллоидная жидкость, которая теперь
носит название протоплазмы.
Вслед за Вольфом этот же
процесс был подробно описан
крупным ботаником того
времени Мирбелем.
И, наконец, в еередине
XIX века известный ботаник
М. Я. Шлейден полностью
подтвердил наблюдения Вольфа.
Более того, по мнению Шлейде-
на, клетка — это прежде всего
камера, состоящая из оболочки;
содержимое ее не играет роли.
Почти одновременно со
Шлейденом особенности роста и
развития растительных и
животных клеток изучал зоолог
Т. Шванн. Он пришел к выводу,
что всем отдельным
«элементарным частицам» всех организмов
свойствен один и тот же
принцип развития, подобно
тому, как все кристаллы, несмотря
на различие их форм,
образуются по одним и тем же законам,
и что образование зтих
элементарных частей организмов есть
не что иное, как кристаллизация
способной к имбибиции (то есть
пористой, способной к
пропитыванию) субстанции, а
организмы суть не что иное, как
агрегат таких способных к
имбибиции кристаллов.
Никто из столь солидных
исследователей нигде и никогда
не наблюдал роста
растительных и животных тел путем
размножения «клеток» как каких-
45

то отдельных живых
индивидуумов путем их разделения
на две, четыре и т. д.
Но такой взгляд на сущность
структуры тканей резко
изменился во второй половине
XIX века. Известный в то время
патологоанатом Р. Вирхов
совершенно неожиданно приписал
свойства живых организмов,
индивидуумов, коллоидному
жидкому содержимому ячей и
каналов тела (крови, лимфе и
т. п.), отбросив непрерывный
плотный остов тела как
неживую субстанцию. Благодаря
своему авторитету Вирхов
утвердил представление о том, что
«ниже» клетки жизни нет и что
клетка, как и всякий живой
организм, может происходить
только от другой живой клетки
путем беспрерывного деления.
Исследования структурообразо-
вания тканей, выполненные
Вольфом, Мирбелем, Шлейде-
ном и Шва ином, были забыты...
С этого момента фактически
все ученые перестали
интересоваться: а как же растут клетки
до того, как начать
«размножаться»? И это несмотря на то,
что многие вопросы оставались
совершенно не объясненными!
Перечислим их по порядку.
Если каждая клетка делится
без остатка на две дочерние, а
зти, в свою очередь, делятся на
четыре внучатые и т. д., то ни
«матерей», ни «дочек», ни
вообще каких-либо «родителей» в
таком случае не остается. Такой
принцип применим только к
веществам, которые можно
дробить до мельчайших частиц, но
ни в коем случае не к живым
существам.
Растут ли вещества разных
клеток после их растирания в
«муку»? Оказывается, никто и
не думал проверять это — так
велик был гипнотический
авторитет Вирхова. Поэтому, когда
мы продемонстрировали *, что
сперма и растертые в «муку»
семена различных растений и
икринки рыб могут прорастать,
то это вызвало у многих
биологов, повторивших наши опыты,
чрезвычайное недоумение.
* См. нашу статью «Формы
роста измельченных семян
растений, икринок и спермнев ин
витро» в журнале «Вестник
сельскохозяйственной науки»
(Киев, 1963, № 10, на
украинском языке). —Авт.
Микробиологи показывают,
как спора дает нитевидный
проросток и как частица
неклеточного мицелия, пересаженная на
свежую питательную среду,
разрастается снова в форме
неклеточной нитевидной массы. А где
же здесь можно было увидеть
процесс деления клеток и рост
всей массы путем деления
клеток? Абсурд!
К настоящему времени из
бактериальных масс получены
путем разрушения
дистиллированной водой (так называемого
«осмотического шока»)
фильтруемые частицы, которые при
их культивировании снова
вырастают в те же бактериальные
массы. Где же здесь «клетки»
и где рост всей массы путем
разделения исходной «особи» на
2, 4 и т. д.?
Существует более чем 50-
летняя практика
культивирования кусочков различных
животных тканей вне организма.
Установлено, что какую бы
ткань (нервную, мышечную и
т. д.) ви взять, вырастает всегда
или сплошная масса вещества,
не разделенного на отдельные
клетки (симпласт), или же
волокнистая масса (фибропласт).
А куда же делись нервные,
мышечные и другие клетки,
взятые в опыт?
Ни один из этих
недоуменных вопросов не возникнет,
если животные и растительные
клетки рассматривать не как
некие «живые существа», а как
сложные, но все же обычные
«неодушевленные» вещества.
ДВА ВЗГЛЯДА
С КАФЕДРЫ
Что же представляет собой
упоминавшийся кусочек мяса,
если взглянуть на него как на
сложное неодушевленное
физико-химическое вещество?
Оказывается, это вещество
относится к так называемым
студням — объектам, изучаемым
коллоидной химией.
Процесс застудневания, то
есть превращение различных
высокомолекулярных
жидкостей в студни (или, как еще
говорят, конденсационно-кристал-
лизац ионные структуры),
достаточно ясно демонстрируется
коллоидной химией.
Структуры студня
кремневой кислоты или застудневшего
сока натурального каучука в
принципе не отличаются от
структуры растительной ткани.
Разница состоит в том, что
первую и вторую структуры
химики получают искусственно и
рассматривают как вещества, в
которых как одна огромная
молекула растет непрерывный
мембранозный каркас, а
последнюю структуру биологи
изучают как одушевленную
формацию, состоящую из
массы отдельных живых
«существ» — клеток, сидящих в
каждой отдельной ячее
неживого каркаса.
Получается любопытная
ситуация. Представьте себе, рядом
работают две кафедры, из
которых одна — кафедра
коллоидной химии — демонстрирует
студентам студни, получая их
тут же путем конденсационной
кристаллизации. На другой же
кафедре — кафедре
гистологии — демонстрируются
принципиально те же структуры, но
уже как одушевленные,
состоящие из массы «живых
существ» — клеток.
Химики могут разрезать
полученный крупный кусок
студня на массу мелких кусочков и
снова вырастить из них более
крупные сложные молекулы
путем конденсационной
кристаллизации. Биологи
занимаются тем же — размельчают
кусочки различных тканей,
культивируют их на различных
питательных средах и
называют это «культурой ткани»
как живой формации, хотя из
взятого исходного кусочка
никто еще не вырастил не только
какого-либо живого существа,
но даже и какой-либо
дифференцированной ткани —
нервной или мышечной. Растет
всегда лишь остов, так
называемая соединительная ткань, и
всегда лишь в форме
действительно студневидной массы.
Да и весь наш жизненный
опыт показывает, что где бы ни
разрезать тело, нарушив тем
самым мембранозный остов,
рана всегда зарастет лишь так
называемой рубцовой тканью, в
которой нет ни сосудов, ни
крови, ни нервов, ни клеток, то
есть тем же мембранозным,
непрерывным межклеточным
веществом.
Спрашивается — при чем же
тут «клетки» как какие-то су-
46

щества, которые не только
живут, но и размножаются?
Взгляд на кусочек ткани,
вырезанной из того или иного
организма, как на «живые
существа» утвердился в биологии
по очень простой причине. Ко
времени, когда коллоидная
химия оформила учение о кон-
ценсационно - кристализациои-
ных структурах — студнях,
теория Вирхова уже давно
завоевала господство в биологии (и
особенно в медицине) и на ее
основе было создано великое
множество других теорий.
Теперь же, с возникновением
коллоидной химии и, в
частности, учения о конденсационно-
кристаллизационных
структурах (студнях), вопрос о
структуре растительных и животных
тканей и о процессе их
образования становится относительно
ясным. Эти ткани представляют
собой кристаллические сетки,
или решетки. Содержимое же
ячей в ткани несущественно,
поскольку там после
соответствующей пропитки (имбибиции)
может оказаться воздух, вода,
масло, белок и т. п.
Нужно четко разграничить
два различных процесса, а
именно рост ткани как плотной
основы, с одной стороны, и
накопление или синтез в ней
различных коллоидных жидкостей,
то есть протоплазменно-ядерной
субстанции, с другой. Раз
выросший плотный остов
организмов остается относительно
постоянным и может только
изнашиваться. Протоплазменно-
ядерные же коллоидные
жидкости, наоборот, в животных
организмах могут накопляться
и расходоваться (кровь,
мышечное вещество и т. п.).
Поскольку мы касаемся в
данной статье только структуро-
образования самого плотного
остова тела, который в
дальнейшем становится ячеистым в
результате накопления в нем
жидкостей, постольку мы и не
затрагиваем здесь процессов
накопления или синтеза этих
жидкостей в плотном остове.
«Одушевление» кусочка
мяса, вырезанного из мертвого
организма, не позволило и не
позволяет до сих пор понять
сущность некоторых любопытных
явлений. Например, химики
давно уже демонстрируют
выращивание «искусственных
водорослей». А почему они
«искусственные»? Они, как и
натуральные, могут быть бурыми (то
есть с соединениями железа),
сине-зелеными (с медью),
фиолетовыми (с кобальтом), белыми
(с магнием) и т. д. Они тоже
растут путем конденсационной
кристаллизации, образуя такие
же полупроницаемые
мембраны, как и у растений и
животных. И, как оказывается, их
размельченные частицы можно
растить на соответствующих
питательных средах тем же в
принципе методом «культуры
ткани», что и в биологии.
Иначе говоря, выращивая
«искусственные водоросли»,
химики воспроизводят рост самых
настоящих водорослей. Биологи
же, не обратив серьезного
внимания на этот эксперимент,
упустили возможность вскрыть
сущность процесса роста
плотного мембранозного остова
растительных и животных тел,
заключающуюся фактически в
образовании химических
(атомных) связей в жидкостях с
приобретением ими твердообразных
свойств, то есть в студнеобразо-
вании путем конденсационной
кристаллизации.
СНОВА
СТАРЫЙ СПОР...
В древности философы
много спорили о том, что было
раньше: курица или яйцо?
Действительно, любое живое
существо развивается из одной
единственной «зародышевой
клетки». Но как эта клетка вообще
могла образоваться, если
следовать принципу «только клетка
от клетки»?
А как в таком случае могла
бы возникнуть на Земле
«первая» клетка?
Если снова вернуться к
истории клеточной теории, то
окажется, что процесс
возникновения клетки достаточно точно
описан в произведениях Воль-
Фа, Мирбеля, Шлейдена и
Шванна. Уже Вольф отмечал,
что жидкое содержимое ячей
может застудневать по своей
поверхности с образованием
плотной мембраны — клеточной
оболочки.
Проблема возникновения
клетки была в свое время
предметом исследований профессора
О. Б. Лепешинской. Однако,
стоя в принципе на вирховских
позициях во взглядах на-
клетку, то есть считая
живым индивидуумом коллоидное
содержание ячей тела (прото-
плазменно-ядерную коллоидную-
жидкость), она и приняла
феномен появления ядра в
желточных шарах (фактически это
«клетки» без ядра) за
зарождение «клеток» как живых
индивидуумов из желточной
жидкости, которую она считала
живым веществом. На самом же
деле О. Б. Лепешинская
наблюдала лишь превращения,
происходящие с желточной
коллоидной жидкостью в процессе
выкристаллизовывания из нее
плотного ячеистого
мембранозного остова, то есть процесса
застудневания желточной
жидкости.
Иначе говоря, развитие
клетки состоит не в том, что растет
ее протоплазма как жидкость,
а в том, что растут лишь
плотные мембраны в форме
кристаллических ячей, в которых и
накапливаются, или
синтезируются, различные жидкости.
А первично эти
кристаллические ячеи могут возникнуть из
той же коллоидной жидкости,
то есть по известным законам
кристаллизации и образования
студней.
Всякий растительный и
животный организм представляет
собой студень, в котором остов,
или, что то же самое,
кристаллическая решетка, или
межклеточное вещество и оболочки
«клеток», представляет собой
одну беспрерывную сложную
молекулу. Этот
кристаллический эластичный остов обладает
свойствами полупроницаемости,
пол у проводи мости и
избирательности, поскольку у каждого
вида животных и растений он
различен по своему
минеральному составу.
Нужно немедленно
покончить с утвердившимся в
биологии идеализмом, отбросить все
надуманные Вирховым
положения, смело и решительно
вернуться к положениям,
установленным в свое время Вольфом,
Мирбелем, Шлейденом и Шван-
ном и с полной очевидностью
подтвержденным современной
физико- химией.
Профессор
И. И. АНДРИЕВСКИЙ
47

ИСТОРИЯ ОДНОГО ЗАБЛУЖДЕНИИ
Честь обоснования и
утверждения в науке клеточной
теории, которую Ф. Энгельс считал
одним из трех величайших
открытий естествознания XIX
века, принадлежит немецкому
зоологу Теодору Шванну.
Именно он, особенно после
знакомства с наблюдениями молодого
ботаника Матиаса Шлейдена
над развитием растительных
клеток, задается вопросом: не
являются ли структурные
элементы животных тканей
такими же клетками, как и клетки
растений?
Клеточное учение привело
биологов к пониманию единства
животного и растительного
мира, всей жизни на Земле.
Клеточное учение не всегда
развивалось гладко и
последовательно. Бывали и неверные
посылки, и ложные открытия,
касавшиеся, в частности, вопроса
образования клеток в
многоклеточном организме. Шлейден и
Шванн полагали, что новые
клетки в организме животных
и растений образуются из
бесструктурного вещества. Но
впоследствии, когда стал известен
факт клеточного деления, экс-
трацеллюлярная
(внеклеточная) теория образования клеток
была отброшена.
Разумеется, в историческом
развитии органической природы
клеточные структуры
образовались из доклеточных форм
материи, из неклеточного живого
вещества. На современном же
этапе эволюции жизни, когда
клеточная организация стала
основной структурной
особенностью органической природы,
новые клетки образуются путем
деления материнской клетки на
две дочерние, чему
предшествует деление клеточного ядра.
Именно к этому, современному
этапу развития органической
природы относится знаменитая
формула немецкого
патологоанатома Рудольфа Вирхова:
«Всякая клетка из клетки».
Факты, накопленные за
десятилетия, полностью подтверждали
и подтверждают это положение
Вирхова.
Однако в недавнем прошлом
именно эта часть вирховского
учения о клетке подвергалась
самой резкой критике.
Еще в тридцатые годы
и с особой настойчивостью —
с 1945 года видный советский
цитолог Ольга Борисовна Лепе-
шинская заявляла, что новые
клетки в организме возникают
из неклеточного живого
вещества.
Так появилась новая
клеточная теория, якобы единственно
верная, единственная диалек-
тико-материалистическая.
Защитники ее полностью
отрицают хорошо известные факты,
выдвигают самые неожиданные
положения. «При клеточном
делении, — утверждают они, —
происходит не деление клетки,
а образование новой дочерней
клетки из живого вещества
материнской». Последователи
О. Б. Лепешинской говорят об
оплодотворении женского
живого вещества мужским живым
веществом; говорят об ошибке
Пастера, доказывавшего
невозможность самозарождения
низших организмов на данном
этапе эволюции жизни...
Какие же факты позволили
О. Б. Лепешинской и ее
сторонникам с такой уверенностью
зачеркнуть результаты своих
многочисленных
предшественников? В частности, что
понимали они под «живым
веществом»?
Вот что говорит о «живом
веществе» сама О. Б. Лепешин-
ская. «Живое вещество — это
что-то неоформленное,
представляющее собой массу,
которая обладает
жизнедеятельностью. Живым веществом будет
только такое вещество, в
котором есть белок, которое
способно к обмену веществ и которое
будет проявлять признаки
жизнедеятельности, т. е. будет
оставаться, с одной стороны, самим
собой и в то же время будет
изменяться. В нем происходит
постоянное самообновление и
нарастание новой такой же
материи». В другом месте
уточняется: «...Живое вещество
способно к развитию и обладает
жизненными свойствами только
тогда, когда в нем имеется в той
или иной форме ядерное
вещество... в диффузном или
распыленном состоянии».
Было ли выделено из
организма и изучено это «живое
вещество»? Нет, не было. Но
последователи этого взгляда
приводили в подтверждение своих
положений результаты ряда
опытов, ссылались на
удивительные факты.
Что же послужило
основанием теории О. Б.
Лепешинской? Первым объектом, в
котором она обнаружила живое
вещество и наблюдала его
превращение в кровяные островки,
а затем и в клетки, был
куриный эмбрион на ранних стадиях
его развития. Было известно,
что на определенном этапе в
желтке яйца появляются
плазматические структуры,
состоящие из продуктов разрушения
вещества желтка, — так
называемые желточные шары.
Считалось, что они представляют
собой источник питательных
веществ для зародыша. Эти
желточные шары, как утверждала
Лепешинская, и есть доклеточ-
ная форма существования
живой материи, из которой
образуются клетки.
В самом деле, ряд
наблюдений показал, что если
обработать желточные шары
определенными окрашивающими
препаратами, в них становятся
видны окрашенные образования,
похожие на ядра. Кроме того, по
данным О. Б. Лепешинской,
желточные шары содержат
ядерное вещество — тимонук-
леиновую (дезоксирибонуклеи-
новую) кислоту, знаменитую
ДНК, основную составную часть
клеточного ядра.
Однако уже в 1955 г. видный
советский гистолог Г. И. Роскин
доказал, что на самом деле
никакой тимонуклеиновой
кислоты в желточных шарах нет.
Цветная реакция Фельгена,
которую применяла О. Б.
Лепешинская, позволяет обнаружить
ДНК только после
предварительного гидролиза.
Контрольные же опыты показали, что
желточные шары дают
характерную окраску и без всякого
гидролиза, то есть в таких
условиях, когда окрашивание не
может быть вызвано ДНК.
В данном случае оно
свидетельствует не о наличии ДНК, а
лишь о присутствии альдегидов.
Что касается ядроподобных
окрашивающихся образований,
4ъ

которые наблюдались в
желточных шарах, то еще в начале
XX века было обнаружено, что
точно такую же окраску даст
при действии ядерных
красителей (например, железного
гематоксилина) важнейший
компонент желтка лецитин,
являющийся по химическому
строению фосфолипидом и не
имеющий никакого отношения к
ядру. Таким образом, для
утверждений о том, что в желточных
шарах есть ядерное вещество
или ядроподобные образования,
не было никаких оснований.
А как показали
исследования, проведенные в Институте
биологической и медицинской
химии АМН СССР В. Орехович,
М. Левянт и Т. Левчук-Курох-
тиной с применением меченых
аминокислот, ни в желтке, ни в
белке куриного эмбриона не
происходит синтеза белковых
молекул, а значит, ни о каком
преобразовании желточных
шаров в кровяные клетки не
может быть и речи.
Экспериментальная
проверка результатов опытов с
желточными шарами, показавшая
полную несостоятельность
выводов О. Б. Лепешинской, была
сделана и многими другими
учеными, применявшими
методы куда более современные и
совершенные, чем последователи
О. Б. Лепешинской.
Вторым фактом, которому
автор теории придавала
большое значение, были вошедшие
даже в школьные учебники
опыты с растертыми
гидрами — пресноводными
кишечнополостными животными.
Утверждалось, что в этих опытах
происходило новообразование
клеток из бесклеточного
живого вещества растертых гидр.
В 1954 г. ленинградские
исследователи В. Е. Козлов и
П. В. Макаров тщательно
воспроизвели этот опыт. Они
наблюдали такую же картину, что
и О. Б. Лепешинская, но„.
абсолютно такие же явления
повторились и в опытах с растертой
массой фиксированных гидр,
которые подверглись обработке
формалином и осмиевой
кислотой! А в этом случае ни о каком
«живом веществе» речь идти не
может. Исследователи пришли
к выводу, что наблюдаемые
формообразовательные
процессы следует отнести к категории
физико-химических
(сморщивание, вакуолизация
шарообразных структур), но никак не
биологических.
Третьим важным фактом
были опыты с оплодотворенными
яйцами севрюги. В них О. Б.
Лепешинская на ранних стадиях
развития не обнаружила
морфологически оформленного ядра.
Это дало ей повод заключить,
что ядро развивается из
безъядерного живого вещества.
В 1953 г. биолог Т. И.
Фалеева тщательно проверила эти
эксперименты. Каждую икринку
она разлагала более чем на
200 срезов толщиной по 7
микронов каждый. Эта
скрупулезнейшая работа дала свои
результаты: ядро было обнаружено
пусть всего на одном или двух
срезах из двухсот, но,
разумеется, на всех стадиях развития
оплодотворенных яйцеклеток
севрюги и осетра.
Наконец, еще один,
четвертый факт, на который
опирались сторонники «новой
клеточной теории» —
новообразование клеток крови и
соединительной ткани при заживании
ран на коже белых мышей. По
описанию О. Б. Лепешинской,
этот процесс, который она
изучала по гистологическим
срезам, протекает так: кровь,
излившаяся в область раны,
распадается и образует
зернистость, то есть не клеточное
«живое вещество», из которого
потом через ряд стадий
образуются клетки.
В 1955 г. ленинградские
ученые Л. Н. Жинкин и В. П.
Михайлов тщательно изучили эти
материалы. На
микрофотографиях, на которые опирались
О. Б. Лепешинская и ее
последователи, действительно были
видны как нормальные клетки
крови, так и элементы
распавшихся клеток и зернышки
различного размера. Но здесь не
было решительно ничего нового:
эти картины много раз
наблюдали цитологи и до
провозглашения «новой клеточной
теории». На фотографиях были
запечатлены различные стадии
распада клеток каждого
препарата. А О. Б. Лепешинская и ее
последователи,
рассматривавшие эти стадии «в обратном на
правлении», от конца к началу,
пришли к выводу, что перед
ними — отдельные этапы
образования клеток из продуктов
их распада, для чего у них не
было никаких оснований.
Опытный гистолог О. Б.
Лепешинская и сама понимала
недостаточность
представленного ею материала. В 1950 г., во
2-м издании своей книги
«Происхождение клеток из живого
вещества и роль живого
вещества в организме», она
совершенно определенно пишет, что
вывод о новообразовании клеток
при заживании ран сделан ею
на основании косвенных
соображений. «Такую гипотезу
(курсив наш. — Г. Ф.) — пишет она, —
необходимо выдвинуть на
основании имеющихся у нас
некоторых фактов и постараться
всеми новейшими методами
исследования проверить ее».
Однако намерение провести более
Доказательные эксперименты
осуществлено не было — ни самой
О. Б. Лепешинской, ни ее
последователями. «Гипотеза»
превратилась в «установленный
факт», но это превращение
произошло только на бумаге.
Новая теория была
построена на материале ошибочных
или ничего не доказывающих
экспериментов при полном
забвении опытов и теорий
предшественников. Для того чтобы
утверждать, что каждая клетка
рождается, живет и умирает, а
новые клетки заново
зарождаются из органического вещества,
нужно было не только
полностью пренебречь
элементарными фактами, но и забыть о том,
что свойства организма и его
частей исторически
обусловлены; забыть о том, что
органическая материя прошла
гигантский путь до того, как стало
возможным появление первых,
самых простейших организмов;
нужно было забыть о том, что
современные организмы
произошли в результате
длительного процесса эволюции. И если
в бесконечно отдаленном
прошлом клетка образовалась из до-
клеточных форм жизни, то это
совсем не значит, что этот же
процесс повторяется сейчас у
всех животных и растений.
В этом смысле «новая теория
клеткообразования» очень
сродни идее самопроизвольного
зарождения живых существ.
Не случайно О. Б. Лепешинская,
да и другие ее последователи,
выступали в защиту этой идеи.
Вера в возможность
самозарождения низших существ —
очень старый и очень живучий
Хнмия и Жизнь № 4
49

предрассудок. Тимирязев писал
по этому поводу: «Никогда
никому не приходило в голову
получить животное без родителей
или ожидать жатвы с
незасеянного поля, и однако, по какому-
то непонятному противоречию,
человек во все времена
совершенно обратно рассуждал о
происхождении низших
организмов... Немалого труда стоило
науке показать, что как собака
родится от собак, так черви,
заводящиеся в гниющих телах,
происходят от других червей,
как хлеб не родится там, где он
не посеян, так и влесень не
может появляться там, где не
было ее зародышей»...
Мы остановились только на
основных, самых серьезных
доказательствах, приводившихся
в пользу новой клеточной
теории.
Все прочие «обоснования»
этой теории были откровенно
беспомощны, выполнены на
крайне низком
экспериментальном и теоретическом уровне.
Достаточно назвать такой
пример: в 1954 г. иркутский хирург
В. Г. Шипачев в своей
брошюре «Об исторически
сложившемся эволюционном пути
развития животной клетки в свете
новой ди ал
ектико-материалистической клеточной теории»
утверждал, что ему удалое ь
наблюдать не больше и не
меньше, как «факты» превращения
растительной клетки в
животную и обратно!..
Экспериментальная проверка
не оставила ничего от «новой
клеточной теории». И хотя не
следует относиться к формуле
Вирхова «Всякая клетка из
клетки» как к догмату,
клеточное деление остается
единственным известным науке путем
новообразования клеток.
Если этому положению и
суждено впоследствии
подвергнуться уточнению, то сделано
это может быть только на
высоком экспериментальном *i
теоретическом уровне
современной науки.
Г. ФАИЗОВА,
научный сотрудник
Института микробиологии АН СССР
ВОЗМОЖНА ЛИ
БЕССТРУКТУРНАЯ
ЖИЗНЬ?
В этом номере журнала мы познакомились
с двумя статьями. В од вой из них перед нами
открылась одна из печальных страниц наглей
биологии — история «открытия» О. Б. Лепешин-
ской и его крушения. Автор статьи, коснувшись
только научной стороны вопроса, ничего не
сказала о том, каким образом недостоверные
наблюдения и псевдонаучные взгляды одного человека,
взгляды, которых не разделяло подавляющее
большинство советских биологов, стали
официальной точкой зрения, вошли во все учебники
и серьезно помешали развитию нашей
биологической науки в те годы.
Сегодня у нас нет ни «теории профессора Ле-
пешинской», ни тех далеких от науки
обстоятельств, которые привели к ее распростравению.
Но мы прочитали и другую статью —
«Существо или вещество?» профессора И. И.
Андриевского. И в ней мы узнаем знакомые, хотя уже
и слегка забытые мысли и выражения. Автор
доказывает, что живая клетка — всего лишь
комочек студня, окруженный оболочкой и, в
сущности, не отличающийся от коллоидов, искусственно
созданных в физико-химической лаборатории.
В конце статьи автор прямо призывает
«покончить с идеализмом» и «смело и решительно»
вернуться к биологии времен Шлейдена .и Шванна.
Итак, — вперед... назад в XIX век!
Трудно решить, чего здесь больше —
искреннего заблуждения или искажения
действительности. Достаточно услышать, что у автора
«прорастали» сперма и растертые «в муку» семона
различных растений и икринки рыб, чтобы
перестать серьезно относиться к этим, далеким от
науки рассуждениям. В наши дни подобные
высказывания уже не могут принести серьезного
вреда.
Для чего же, в таком случае, мы снова
вернулись к этим вопросам, стоят ли они того места
на журнальных страницах, которое им отвели?
Да, стоят. Дело в том, что взгляды профессора
О. Б. Лепепхинской и профессора И. И.
Андриевского имеют общую основу — представление
о возможности жизни без характерной для нее
структуры. Отсутствие четких знаний об этой
вполне серьезной проблеме и делает возможным
появление подобных «теорий». Критики этих
теорий обычно ограничиваются только тем, что
доказывают недостоверность экспериментов их
авторов, но мало что говорят об их
принципиальной сущности. Это равносильно тому, как если
бы мы подробно разбирали несовершенство
конструкции каждого нового «вечного двигателя», не
касаясь вопроса о теоретической
несостоятельности самой его идеи.
Иметь четкие представления о роли ctpj к-
туры в живых системах необходимо, конечно,
не только для того, чтобы бороться с
рецидивами теорий «живого вещества», но, главное, —
для того, чтобы глубже понять основные зако-
номервости жизни.
50

Какие же функции жизни связаны со
структурой и какие могли бы осуществляться без нее,
в гомогенном веществе, в растворе?
Для жизни (если мы будем называть этим
термином только те ее формы, которые сегодня
существуют на нашей Земле) характерен ряд
существенных признаков. Почти каждый из них,
взятый в отдельности, может и не быть
специфичным только для жизни, но все вместе они
свойственны только живым организмам. Это
способность поддерживать существование организма
в тех условиях, к которым он приспособлен,
способность к росту и размножению и, наконец,
способность изменять свое строение в ходе эволюции,
закономерно приспосабливаясь к изгоняющимся
внешним условиям. Всей полнотой этих свойств
обладает только целый организм, независимо от
того, представлен ли он одной свободно живущей
клеткой, как бактерия или амеба, или таким
сложно организованным сочетанием различных
специализированных и взаимосвязанных клеток,
каким является человек. Уже клетка,
искусственно выделенная из многоклеточного организма, не
обладает всей полнотой свойств жизни, хотя и
сохраняет большинство из них. Она не способна
жить самостоятельно и нуждается в специальных
условиях, которые должен создать ей
экспериментатор.
Для того чтобы выполнять все необходимые
функции жизни, организм должен обладать
определенным набором систем, каждая из которых
ответственна за осуществление одной или
нескольких жизненных функций.
Первая из них (конечно, это не означает
«главная») — система, отграничивающая организм
от окружающей среды. Плотная капсула
бактерий, тонкая клеточная мембрана амебы, кожица
и устьица зеленого листа, кожа и кишечник
животных не только поддерживают постоянство
химического состава организма и его отличия
от окружающей среды. Через них в организм
поступают необходимые вещества. Структура этой
системы может быть сложнее или проще, но это
никогда не гипотетические кристаллы И. И.
Андриевского, из которых, как он утверждает,
образован каркас клетки. Простейшая система
защиты — это клеточная мембрана, состоящая из трех
или четырех слоев белковых и липидных
(жировых) молекул, уложенных определенным образом.
Для того чтобы проявились ее электрические
свойства и способность к избирательной
проницаемости, необходимо подведение к ней энергии.
Может быть, организация этой системы еще
сложнее, чем нам сейчас кажется.
Вторая важнейшая система обеспечивает
энергетические потребности жизни. Всякий
организм — это как бы островок высокой
организации, противостоящий окружающему его морю
хаотических процессов, которые, согласно
законам термодинамики, постоянно увеличивают свою
неупорядоченность, энтропию. Организм
подчиняется тем же закона31 и для поддержания своей
организации, а тем более для ее увеличения —
роста и размножения — должен постоянно
затрачивать энергию: получать из среды вещества
с высокиз! энергетическим потенциалом и
отдавать в среду — с низким. По образному
выражению известного физика Э. Шредингера, «организм
питается отрицательной энтропией».
Источник энергии для жизни на Земле —
прежде всего солнечный свет, благодаря которому
растения в процессе фотосинтеза создают из
веществ с низким энергетическим потенциалом —
углекислого газа и воды — вещества с большим
запасом химической энергии — сахара. Часть
этих сахаров растения «сжигают» сами,
удовлетворяя собственные энергетические потребности.
Животные получают энергию в виде тех же
растительных Сахаров, окисляя их снова до
углекислоты и воды. Поступающая при этом в
организм энергия сначала передается
промежуточным, так называемым макроэргическим
соединениям — таким, как аденозинтрифосфорная
кислота (АТФ), — а уже затем используется для
синтеза веществ, из которых построен организм,
прежде всего белков. Энергия расходуется также
на работу первой упомянутой нами системы,
а также в значительной степени приводит в
действие процессы, которые необходимы для
поступления в организм пищи — движения клеток,
транспорта растворов, сокращения мышечных
клеток и т. д.
Фотосинтез в растениях и синтез АТФ в
животном организме не могут происходить в жидкой
фазе, в растворе. Для этого нужны определенные
внутриклеточные структуры — хлоропласты и
митохондрии. В жидкой фазе могут идти лишь
некоторые энергетические процессы, например
гликолиз — окисление Сахаров до молочной
кислоты, — существенный или даже единственный
источник энергии в некоторых клетках. Однако
надо помнить, что при этом всегда используются
вещества, уже созданные в других организмах
с непременным участием клеточных структур.
Необходима ли сложная структура хлоропла-
стов и митохондрий для усвоения и переработки
энергии? К сожалению, мы еще слишком мало
знаем детали этих процессов, чтобы ответить на
этот вопрос с полной определенностью. Но мы
не знаем случаев, когда фотосинтез или окисли-
4*
51

тельное фосфорилирование (синтез АТФ за счет
энергии, образующейся в процессе дыхания)
происходили бы вне структуры. Структура хлоропла-
стов и митохондрий играет в живом организме
ту же роль, что в лаборатории колбы и пробирки,
а на химическом заводе — реакторы, баки и
трубы. Они отделяют одни химические процессы от
других, определяя в конечном счете их порядок
и направление. Сейчас мы знаем все или почти
все ферменты, которые участвуют в длинной цепи
реакций, приводящих к окислению и синтезу
АТФ. Но если смешать эти ферменты в одной
пробирке, произойдет только окисление в
отдельных звеньях, и вся освободившаяся при этом
энергия превратится в бесполезное тепло. Есть
все основания думать, что уже на первых этапах
развития жизни усвоение энергии было связано
с более или менее сложной структурой.
Третья система, характерная для всех
живых существ, — система синтеза веществ, из
которых организм построен. Только часть этих
веществ поступает из внешней среды. В одних
случаях это совсем простые соединения или даже
просто химические элементы, из которых клетки
вынуждены синтезировать почти все свои
составные части. В других случаях, напротив, почти все
вещества клетка получает готовыми. Однако
всегда основная и самая специфическая часть
клетки — ее белки — синтезируются только
внутри самой клетки.
Синтез многих органических соединений
может идти и в жидкой фазе клетки, но
множество синтетических процессов происходит
в митохондриях, которые, следовательно,
являются структурным компонентом не только
второй, но и третьей системы. Белки же
синтезируются на специальных структурах клетки —
рибосомах. Эти мельчайшие структуры A50
ангстрем в диаметре) состоят из двух молекул
рибонуклеиновой кислоты (РНК) и многих молекул
белка, определенным образом соединенных друг
с другом. Если митохондрии у бактерий имеют
примитивное строение, а у некоторых простейших
микроорганизмов их, вероятно*, нет совсем, то
рибосомы — обязательный структурный
компонент всех живых организмов, как бы просто те
ни были построены. Без синтеза белка нельзя
говорить о жизни, а без рибосом невозможен
синтез белка.
Таким образом, и третья система связана
с определенной, далеко не простой структурой.
Четвертой системой можно считать
систему управления, координирующую все процессы
в клетке. Наконец, пятая система, может быть,
самая специфичная и важная для жизни, — это
система хранения наследственной информации
и передачи ее потомству, связанная с
размножением и эволюцией организмов. Мы
рассматриваем эти две системы совместно, так как они
представлены одной и той же структурой —
хромосомами, которые состоят из дезоксирибону-
клеишшой кислоты (ДНК) и белка.
О работе этих систем сейчас известно много»
Вся деятельность клеток регулируется путем
синтеза специфических белков-ферментов, строение
которых закодировано в ДНК в виде
последовательности нуклеотидов. Формально можно было
бы считать, что деятельность ДНК происходит
без специальной структуры, на чисто
молекулярном уровне, так сказать, в растворе, хотя
фактически это не так: молекула ДНК очень велика,
и ее размеры и строение дают все основания
считать, что она сама представляет собой структуру.
Но в клетке ДНК никогда не функционирует
в чистом виде, а всегда связана с белком. Только
в таком виде может контролироваться
наследственность: по современным представлениям,
именно связанные с ДНК белки определяют,
какие части ее молекулы — гены — ив какое
время должны передавать свою информацию,
которая используется в синтезе белков.
У многих бактерий хромосома, очевидно,
расположена прямо в цитоплазме, но у всех более
сложно организованных клеток хромосомы
обособлены в виде ядра, образующего еще более
сложную структуру, ответственную за
генетический контроль в клетке и передачу
наследственной информации.
Итак, все свойства жизни связаны с вполне
определенными, часто очень сложными
структурами. Откуда же появляются эти структуры, как
они создаются в процессе роста и размножения?
Клеточные структуры строятся из
определенных молекул — белков, нуклеиновых кислот,
жиров и углеводов. Эти молекулы частично
поступают в клетку извне (благодаря функции
структур первой системы), но в основном
синтезируются в самой клетке (третья и четвертая
системы). Следовательно, их возникновение в
растворе, лишенном всякой структуры, исключено.
Часть структур может строиться в клетке
прямо из молекул, так сказать, путем
«самосборки». Очевидно, так возникают рибосомы, а также
и такие специальные образования клеток, как
миофибриллы в мышцах, капсулы бактерий
и хрящевых клеток. Однако другие структуры
не могут возникать таким образом. Примером
служат хромосомы: новые молекулы ДНК
строятся только возле старой молекулы ДНК
и при ее прямом участии. Именно так, и только
КО

так может сохраняться и передаваться потомству
генетическая информация.
Хлоропласты растений, а также, по-видимому,
и митохондрии, также не возникают «из ничего»,
а размножаются делением. В некоторых случаях
хлоропласты и митохондрии могут
образовываться и из более простых структур, но ни в коем
случае не из отдельных молекул.
Как строится клеточная оболочка, мы знаем
плохо. Она может, конечно, увеличиваться в
размерах, расти вместе с клеткой. Но может ли она
возникать заново, вне связи с уже существующей
оболочкой? Клетки, лишенные оболочки, обычно
быстро погибают. Хотя при некоторых
искусственных условиях бактериальные клетки,
лишенные оболочек, долгое время проявляют
многие признаки жизни, оболочка у них не
восстанавливается.
Таким образом, можно кратко сказать, что ни
на одном этапе своей жизни клетка или организм
не оказываются лишенными структур — все
структуры возникают при непосредственном
участии структур другого или того же самого типа.
Бесструктурная масса веществ, из которых
состоит клетка, стать клеткой принципиально не
может. Более того, биохимикам давно известно,
что если искусственно разрушить клеточные
структуры, то происходит перемешивание тех
молекул, которые в живой клетке разобщены друг
от друга. В результате ферменты, способные
разрушать белки и нуклеиновые кислоты, быстро
переваривают макромолекулы своей же
собственной клетки и тем самым делают всякое ее
восстановление совершенно невозможным. Не
случайно, когда нужно выделить из клетки
нуклеиновые кислоты, приходится прибегать
к чрезвычайным мерам предосторожности, чтобы
защитить их от своих же ферментов.
Способность клетки возникать из
бесструктурной массы вовсе и не требуется организму — ведь
в естественных условиях он всегда возникает из
себе подобных, а каждая клетка — из клетки. От
живой природы, столь экономной во всех своих
многообразных проявлениях, трудно было бы
ожидать такой «расточительности», при которой
в каждом организме потенциально хранилась бы
невероятно сложная способность воссоздавать
свою структуру из раствора молекул. И для чего?
Только для того, чтобы удовлетворить
любопытство экспериментаторов, растирающих клетки
«в муку»? С таким же успехом можно было бы
требовать от конструктора автомобиля, чтобы его
машина не только исправно ездила, но и могла
бы сама собираться из отдельных частей.
При этом, конечно, возникает вопрос — каким
же образом возникла клетка в эволюции? Ведь
когда-то ее структуры появились впервые, без
связи с предшествующими? Значит, появление
клеточных структур заново все же
принципиально возможно?
Конечно, возможно. Но заметьте: какую точку
зрения на происхождение жизни мы ни
возьмем — будь то теория академика А. И. Опарина,
согласно которой жизнь начинается с коацервата,
или представления о молекулах ДНК, как начале
жизни, — всегда речь идет лишь о первичных
структурах. Да и появление новых структур
никогда не шло сразу, а только постепенно, путем
усложнения простейших образований.
Становление свойств жизни, которое продолжалось
многие миллионы лет, шло от структуры к структуре,
и ожидать повторения этого сложнейшего
процесса в пробирке у нас еще меньше оснований,
чем оставить в клетке обезьяну и надеяться
наутро (или через год) найти там человека.
И, наконец, последний вопрос. Можно ли
в принципе надеяться когда-либо создать
искусственную клетку или, что то же самое,
искусственную жизнь? Безусловно, да! Изучая
строение живой материи, все глубже проникая в ее
загадки, мы не встретили ничего такого, что
принципиально не могло бы быть
воспроизведено. Конечно, в задаче создать искусственную
клетку мы не должны видеть какой-то
спортивный интерес. Решение ее будет означать лишь
го, что мы осуществили нашу цель — в
совершенстве изучили строение живой материи и
научились управлять ею.
До этого времени пока еще далеко, но первые
шаги уже делаются. Мы уже знаем строение
многих белков и пытаемся искусственно
синтезировать простейшие из них.
Нам удается моделировать некоторые
свойства клеточной мембраны, строя ее из белков
и липндов. Мы научились разделять
митохондрии на их составные элементы, хотя при этогл
и убедились, что сами собой эти элементы
соединяться в правильном порядке не могут. Более
удачны аналогичные опыты с рибосомами —
отделив часть белков от молекулы РНК, эти
белковые молекулы можно присоединить обратно
и восстановить полноценную рибосому.
Таковы успехи и таковы задачи настоящей
науки. Они не имеют ничего общего с
недостоверными экспериментами и демагогическими
лозунгами современных алхимиков,
призывающих повернуть биологию назад, к временам
Шлейдена и Шванна.
Доктор биологических наук
А. А. НЕЙФАХ
53

ДИАЛОГ об АЛХИМИИ
Кандидат химических наук Несколько лет назад был в моде спор между «физиками» и «лирика-
И ЖИРНАУСКАС ми». «Физики» заявляли: человек будущего сможет обойтись и без
искусства. «Лирики» возмущались: «и в космосе нужна ветка сирени».
В наше время нелепо спорить о том, нужны ли человеку строгие
знания. Но что греха таить, сплошь и рядом приходится сталкиваться с
этаким «житейским» подходом к серьезнейшим проблемам современной
науки Например... Впрочем, зачем спорить самому с собой. Пусть об этом
спорят настоящий «лирик» с настоящим «физиком».
Итак:
Л. Вы, ученые, любите
высмеивать алхимиков: они, мол, не
понимали, что золото — элемент. А
теперь оказалось, что алхимики-
то были правы — ведь
превращение элементов вполне
осуществимо. Это вам урок: не следует
смотреть свысока на ученых
прошлого, не особенно заботившихся
о строгости рассуждений.
Ф. Не могу с вами согласиться.
Все это не так просто, как
кажется на первый взгляд. В этом
следовало бы разобраться поглубже.
Л. А мне кажется, что тут все
так же ясно, как с чеховской
телегой: «Что же тут разбирать-то?
Где лошадиный хвост, — там
перед, а где сидит ваша
милость,— там зад...» Надо сказать,
что у вас удивительная склонность
усложнять простые веши и
наводить туман мудреными
терминами и непонятными идеями.
Ф. Правильнее было бы
сказать, что мы любим рассеивать
туман. И я берусь вам это
доказать.
Л. Что ж, можно. Итак,
алхимики?
Ф. Итак, алхимики. Алхимики
плохо понимали явления
природы. За это их осуждать нельзя.
Осуждать их следует за то, что
они шли негодным путем—путем,
который ни к чему доброму
привести не мог. Ведь вместо того,
чтобы исследовать свойства
веществ, вместо того, чтобы выше
всего ставить факты, они погрязли
в болоте сказок и суеверий, слепо
верили в авторитеты и в самые
дикие, решительно ничем не
доказанные утверждения. Алхимик
чувствовал себя всемогущим: он
брался создать и «эликсир
жизни», и живого человека —
«гомункулуса»- и универсальный, все
растворяющий растворитель — «аль-
кагест». Словом, все что угодно.
Алхимику никогда не приходил в
голову вопрос, возможно ли
это вообще. Обратите
внимание на характерный для
антинаучного миропонимания взгляд: в
принципе все возможно. Такой
взгляд вполне логичен с точки
зрения верующего, ибо думать
иначе значило бы отрицать
всемогущество божие, но абсурден
с точки зрения настоящего
ученого.
Л- Да, но в наш век тоже
приходится часто слышать, что разум
человеческий всемогущ, что для
него нет никаких преград...
Ф. К сожалению, такие
взгляды еще встречаются. Некоторым
кажется обидным, даже
унизительным отказаться от веры во
всемогущество человека. Так же,
как некогда казалось
унизительным отречься от верь» в его
божественное происхождение...
Но «унизив» человека, наука
подняла его на небывалую
высоту. Помните прекрасные строки
Лукреция?
...Днесь религия нашей пятою
Попрана, нас же самих победа
возносит до неба.
Каждым своим словом
современная наука говорит нам, что наш
разум — могучий властелин. Но
эта же наука говорит: власть
человека ограничена еще более
могучей силой — законами
природы. Обратите внимание на
«отрицающие» формулировки
этих законов: «массу
невозможно ни уничтожить ни
создать»; ивечный двигатель н е в о з-
м о ж е н». Квантовая физика
говорит о запрещенных
переходах электронов, о «запрете
Паули»... Какое уж тут
всемогущество!
Но вернемся к химическим
элементам. Вырвавшись из чада
алхимической кухни, химия сделала
первые шаги по новому пути.
Например, Роберт Бойль
провозглашает: €<Элементами следует
считать те простейшие вещества, из
которых составлены сложные тела
и к которым мы в конце концов
приходим, разлагая последние».
А вот более строгая
формулировка Лавуазье: «Мы должны считать
простыми все тела, которые мы
не можем разложить...
Несомненно, настанет день, когда эти
вещества, являющиеся для нас про-
51

стыми, будут в свою очередь
разложены... Но наше воображение
не должно опережать фактов, и
нам не следует говорить об этом
больше, чем сообщает нам
природ а ».
Как видите, этих ученых никак
нельзя обвинить в чрезмерной
смелости. И дальнейшее развитие
химии вполне оправдало их осто-
ментарны, и это постоянство было
признано законом природы. 3 а-
кон постоянства
химических элементов стал
одним из основных законов химии.
Л. Значит, физики, разложив
элементы и тем доказав ложность
этого закона, нанесли удар по
самим основам химии?
Ф. Осуществление трансмута-
химических элементов действовал
и продолжает действовать
совершенно строго: никому, ни в
одном случае до сих пор не удалось
химическими средствами
превратить один элемент в другой.
Физики лишь доказали, что закон
неверен для ядерных процессов.
Но эти процессы в корне отличны
от процессов химических.
рожность. Многие вещества,
долгое время считавшиеся
элементами, оказались сложными телами.
Так, вещество, считавшееся
элементом ураном, оказалось
соединением урана с кислородом. В
конце концов, в результате
многочисленных блестящих
исследований прошлого столетия, химики
обрели уверенность в том, что
известные им элементы истинно эле-
ции никак не задело основ химии.
Нерушимым остался и закон
сохранения элементов.
Л. Вот это странно: закон в
дверь, а факты — в Тверь! Это,
вероятно, образец вашего
пресловутого «научного мышления»?
Ф. Поймите меня правильно.
Химики всегда имели в виду
только химические реакции.
В этом смысле закон постоянства
Л. Это довольно печально:
оказывается, законы природы не
универсальны, как обычно думают.
Ф. Мы не имеем возможности
доказать универсальность или
абсолютность чего бы то ни было:
все наши утверждения верны
лишь для определенных условий.
Л. А я-то думал, что наука
способна дать нам твердое,
достоверное знание Природы,
55

Ф. А разве прекрасно
установленные и проверенные законы и
факты, пусть и не универсальные,
не тверды и не достоверны? Ведь
развитие науки никогда не
опровергает их, а лишь уточняет, или
же ограничивает область их
применения.
Л. Допустим. Но как же быть с
алхимиками? Ведь их правоту вы
все равно не можете отрицать:
трансмутация-то оказалась
реальностью.
Ф. Но неужели вы это считаете
заслугой? Дети тоже иногда
правильно предсказывают дождь.
Авторы древних сказок предвидели
возможность и воздухоплавания, и
телевидения, и много чего еще.
Необузданная фантазия может
предвидеть и предсказывать что
угодно. Но ведь не сказки же
привели к изобретению телевидения
и авиации, и не бредовые идеи
алхимиков привели к открытию
трансмутации элементов. Уж
скорее, тут сыграл важную роль
закон постоянства элементов...
Л. Опять это «научное
мышление»!..
Ф. Парадоксально, и все же
верно. Ибо это один из тех
законов, на основе которых выросла
и окрепла современная химия.
А без этого были бы невозможны
исследования в области ядерных
превращений. Одним словом, вы
явно неправы. Не следует
смешивать настоящих творцов науки с
алхимиками. Мы преклоняемся
перед учеными прошлого — перед
Архимедом, Ньютоном,
Ломоносовым; мы преклоняемся перед
армией менее известных ученых,
создавших скромные, но реальные
ценности. Эти люди тоже не все
понимали и часто ошибались, но
никому и в голову не приходит
осуждать их за это. Другое
дело — алхимики. Науке они дали
мало, а вреда причинили
порядочно. Ибо их воззрения оказались
на редкость живучими и еще
долго отравляли сознание ученых.
И тем более, сознание людей,
далеких от науки...

Продолжим разговор
Скептик. Случайно я
слышал ваш разговор с
«невежественным обывателем». Ваша логика
убедительна. Но помилуйте,
зачем выражаться так
категорически? Видите ли, меня нельзя
упрекнуть в невежестве — я
научный работник — но я все же
считаю, что предположение
алхимиков о возможности
трансмутации (если выражаться
современным языком) это не случайность.
Это то, что ученые называют
«интуитивной догадкой». Надеюсь, вы
слышали о таком понятии?
Физик. Весьма сожалею, что
в нашей среде встречаются такие
легкомысленные взгляды. Задача
настоящего ученого — собирать
факты и только факты, а не
тратить время на бесплодные
измышления. Для того чтобы иметь
право делать какие-либо выводы,
надо сначала собрать огромный
материал. А вы знаете, что
алхимики даже и не пытались этим
заниматься.
С. А я-то думал, что сначала
надо знать, какие факты собирать
и для какой цели. Ведь собирать
случайные факты — это все равно,
что исходить из случайного,
первого подвернувшегося под руку
предположения. Чем это лучше
детского «прогноза погоды»? Но
если считать, что такое
предположение должно содержать в себе
элемент предвидения, то почему
не признать теорию алхимиков
тоже своеобразной «рабочей
гипотезой»?
Алхимия была наукой, но
только наукой своего времени.
Алхимики выдвинули тезис:
«Металлы могут превращаться
друг в друга». В ходе
дальнейшего развития науки был выдвинут
антитезис: «Металлы — это
элементы и поэтому не могут
превращаться друг в друга». И,
наконец, было установлено, что в
определенных условиях
превращение элементов все-таки
осуществимо. Это — синтез.
Вы говорите, что алхимики
пользовались негодными
методами. Но почему именно
негодными? Не будем принимать в расчет
шарлатанов, их было во все
времена более чем достаточно.^
Будем говорить по существу.
За всякой рабочей гипотезой
должна следовать ее
планомерная проверка: все предсказанные
теорией эффекты должны
наблюдаться, но ни один из
обнаруженных эффектов не должен этой
теории противоречить.
Алхимики в точности
следовали этому правилу и в этом
смысле их метод исследования можно
назвать вполне научным. Судите
сами. Алхимики наблюдали в
многочисленных опытах, что все
известные им вещества — кроме
золота — в определенных условиях
претерпевали превращения,
приобретая новые свойства.
Инертность золота лишь укрепляла их
уверенность (мы ведь теперь
знаем, что продукты реакции
должны быть термодинамически
стабильны?), а то, что золота
получить никак не удавалось,
алхимики, как настоящие, честные
ученые, рассматривали как
результат несовершенства методики
своих экспериментов. Надеюсь,
вы не упрекнете их в
недостаточном упорстве? Допустите на
секунду, что алхимики создали бы
«печь», дающую температуру в
несколько сот миллионов
градусов. В этом случае они могли бы
осуществлять ядерные
превращения...
Другое дело, когда человек
начал познавать природу глубже.
Таинственность и вместе с тем
незыблемость ее законов
вызывали в нем неосознанный протест,
желание сделать все наоборот,
продемонстрировать природе (или
богу, если хотите) свое
«могущество». Кстати, по этому пути
вполне сознательно идут
современные писатели-фантасты.
Ф. Вы всерьез утверждаете,
что фантасты сознательно
«нарушают» законы природы, протестуя
1 *^г -£
Lgg^i^
"''"^Лг^-
1 1
UW ^/--^
7 /
\ш /
II / /
к / / 1
||И /^у,^-"!
~~~—9
Г
1
In—\ bybybybybybyb—
j^ \ ^^^^B^
1 ^H
^л^ш
н \^
57

против научного знания? Значит —
назад, к обезьяне?
С. Нет, зачем же. Просто люди
искусства более остро
воспринимают эту ограниченность
человеческих возможностей. Скажите,
а вам никогда не случалось
задумываться — чем мы, ученые,
будем заниматься, если тайна
мироздания будет окончательно
разгадана? Если окажется, что есть
такой закон природы, который
уточнить уже действительно
невозможно? И выяснится вдруг, что
все мы занимались детской игрой,
для которой лишь выдумали
красивое название «наука»?
Ведь мы сами ничуть не лучше
алхимиков. Мы только считаем
себя лучше...
Ф. Простите, но все это
несусветная чушь. Хотя мы и говорим,
что природа познаваема, но мы
знаем, что сам процесс познания
безграничен. Вы утверждаете, что
завтра, быть может, откроется
какой-то «самый»
фундаментальный закон природы. Ну и что же?
Это значит, что послезавтра
может открыться еще более
фундаментальный закон — и так без
конца. Вы же знаете по
своему опыту: чем больше
работаешь, тем больше встречаешь
нового.
С. Это вполне естественно.
Простите за несколько
неожиданный образ. Представьте себе, что
вы задались целью изучить слона
при помощи микроскопа. Работы
вам хватит на всю жизнь, но вы
так никогда и не узнаете, как слон
выглядит на самом деле... Хотя
сам по себе слон реально
существует. Это к вопросу о
познаваемости природы и путях ее
познания.
...Впрочем, мне сейчас пришло
в голову более строгое сравнение.
Представьте себе бесконечный
ряд цифр, выражающий собой
число е—основание натуральных
логарифмов. Это число реально
существует и поэтому
принципиально познаваемо. Но сам
процесс познания этого числа
бесконечен — ведь передвигаясь
в бесконечность вдоль этого ряда,
мы будем все время встречать
новое и новое!
И все же задача познания
числа е вполне разрешима. Ведь
это же число можно записать
очень коротко. Вот так:
е- Игл (\ —)*.
х со х ** '
И тотчас же вся неописуемая
бесконечность оказывается у нас
на ладони...
Точно так же и природа.
Познавая ее, мы идем вдоль
бесконечного ряда явлений. Мы
познаем эти явления и бесконечно
уточняем закономерности, этими
явлениями управляющие. Но это
отнюдь не значит, что сами
явления не расположены по вполне
определенному принципу,
разгадать который, быть может, не так
уж и трудно... Должно быть,
именно это и имел в виду
Альберт Эйнштейн, когда говорил:
«Бог изощрен, но не злонамере-
нен».
По-видимому, чтобы раскрыть
этот принцип, не нужны какие-
либо новые фундаментальные
открытия — о природе мы и так
знаем уже очень много.
Имеющаяся в наших руках информация
не только достаточна — она
избыточна. Но... мы не знаем, что
с ней делать, мы не в состоянии
ее обработать.
А ведь не исключено, что все
основные закономерности нашего
мира можно вывести индуктивным
путем, наблюдая природу такой,
какая она есть. Кстати, Демокрит,
создавая атомистическое учение,
не поставил ни единого
эксперимента...
В. БАТРАКОВ
РАЗНЫЕ РАЗНОСТИ
■ ПАНЦИРЬ
■ ИЗ ШАРИКОВ
В Тот, кто хоть раз бып в гапь-
В ваническом цеху, знает, как много
И ванн проходит деталь, прежде чем
■ покроется надежным и красивым
■ споем покрытия. А в каждой ван-
I не — горячая жидкость. Хорошо
В еще, если просто вода дпя про-
В мывки, а большей частью — весъ-
■ ма агрессивные жидкости, вплоть
В до серной кислоты. Все ванны
В открыты, иначе в них нельзя опу
■ стить детали, а с открытой по-
В верхности жидкость все время ис-
■ паряется, и ванна охлаждается.
■ Вот и приходится ее постоянно
В подогревать.
В А что если в ванну бросить
В легкие пластмассовые шарики!
В Они всплывут на поверхность, за-
В кроют ее — и в то же время ни-
В сколько не помешают погружению
В деталей. Полипропилен — иде-
В апьный материал дпя этой цепн:
В он не тонет, а кислоты и щепо-
В чи его не разрушают. Один
В слой полипропиленовых шариков
В уменьшает открытую ловерхность
В примерно на 80%, значит на
В столько же снижается испарение и
В охлаждение жидкости. Экономия
В тепловой энергии вполне ощути-
В ма: для поддержания в баке с
В горячей водой температуры 90 С
В достаточно 7:> обычно затрачивае-
В мой энергии.
В У слоя из шариков есть и еще
В одно достоинство — он предот-
В вращает разбрызгивание жидко-
В сти, а это не последнее дело, ког-
В да работаешь с кислотой...
БЕЗ ПЕРА И ЧЕРНИЛ
Трудно представить себе
современную научную лабораторию
без многочисленных самописцев
и осциллографов. Они
записывают показания пибо световым
лучом на фотопленке, пибо
чернилами — на бумаге. Надежность
этих приборов оставляет желать
лучшего.
Давно известно, что некоторые
растворы изменяют окраску, когда
через них пропускают эпектриче-
5S

ский ток. Это позволило создать
новые самописцы —
электрохимические. Показания они записывают
на бумаге, только не на обычной,
а на пропитанной раствором
электролита. Валики, через которые
протягивают бумагу, служат
электродами. На них подают сигнал от
датчика. В какой-то одной точке
эпектрода — в зависимости от
силы сигнала — электрический
потенциал равен нулю. В этом месте
раствор не окрашивается. Зато
вокруг — там, где потенциал
больше или меньше нуля — на
бумаге появляется окраска. Поэтому
регистрируемый параметр
выглядит на бумажной ленте несколько
непривычно — как тоненькая
белая полоска на цветном фоне.
Электрохимические самописцы
сделаны не ради
оригинальности — они никогда не «врут» и —
что тоже немаловажно —
недороги.
•
ПАРАФИНОВАЯ ШУБА
Наступает весна. Зацветут
яблони и вишни, и садоводы уже
начнут прикидывать в уме размер
будущего урожая. Но погода
иногда сводит на нет все прогнозы:
неожиданные заморозки — и
завязь гибнет.
Но если нельзя совладать с
погодой, то можно защитить
завязь. Недавно был предложен
простой, но весьма остроумный
способ защиты. Завязь покрывают
раствором парафина.
Растворитель улетучивается, и тонкая
парафиновая пленка обволакивает
будущий цветок. Пока держатся
холода, цветок в парафиновой
шубе не распустится. Но как только
потеплеет, пленка расплавится —
и ничто не мешает цветку
распуститься.
Парафин разводят в
практически безвредном для растения
органическом растворителе,
добавляют в раствор поверхностно-
активные вещества и затем
смешивают его с большим
количеством воды. Таким сильно
разбавленным раствором опрыскивают
ветви плодовых деревьев.
И СОЛНЦЕ МОЖНО
ИМИТИРОВАТЬ...
Как проверить светоустойчи-
вость новой краски или пластика!
Очень просто: выставить их на
солнце и держать до тех пор, пока
не потускнеют или не испортятся.
Ну а если погода пасмурная,
исследования волей-неволей
приходится прекращать. И ждать,
пока капризная погода сменит гнев
на мипость-
Спектр солнечных лучей
довольно сложен, но и его можно
воссоздать в лаборатории.
Сконструированы и аппараты, которые
достаточно точно «подражают»
Солнцу. Мощная дуга,
возникающая между положительным
угольным и отрицательным
вольфрамовым электродами, имеет спектр,
близкий к солнечному. С таким
аппаратом можно исследовать
прочность окраски, не
дожидаясь хорошей погоды.
ИНСЕКТИЦИДЫ В МОРЕ
Инсектициды, убивающие
вредных насекомых, могут быть
смертельными и дпя обитателей
моря — к такому выводу пришли
американские ученые. В их
опытах одна часть ДДТ на миллиард
(!) частей воды убивапа голубых
крабов за 8 дней. Креветки еще
хуже переносят действие
инсектицидов — при концентрации в два
раза меньшей они погибают или
перестают двигаться уже через
двое суток.
ОПЯТЬ
КАМЕННЫЙ УГОЛЬ!
Недалеко то время, когда
гражданские самолеты будут летать
со скоростью, в два раза
превышающей скорость звука. Но таким
самолетам нужно первоклассное
топливо с высокой теплотворной
способностью.
Первоначальный выбор
керосина для реактивных двигателей
бып, возможно, случайным, но
оказался удачным — трудно найти
лучшее и более дешевое топливо.
Но тем не менее поиски
продолжались.
Много надежд возлагалось на
бороводороды — бораны. Но они
повысили энергетические
характеристики топлива только на 10
процентов, а недостатков у них
оказалось немало. Бораны могут
самопроизвольно воспламеняться,
они токсичны. К тому же при
сгорании боранов образуются
твердые продукты, которые
осложняют работу двигателей.
Но среди углеводородов, к
которым относится и керосин, есть
немало соединений, имеющих
превосходную теплотворную
способность. В первую очередь, —
полицикланы, которые содержат
два или три углеродных
кольца, насыщенных водородом.
Большое содержание водорода
приводит к высокой теплоотдаче. Но.
пожалуй, основное их
преимущество — большая плотность.
Самолетный бак может вместить поли-
цикланов больше, чем керосина»
Простейший представитель по-
лицикпанов — декалин,
производное нафталина. Все полицикланы
можно получить из
каменноугольной смопы. До широкого
применения нового топлива еще
далеко — оно слишком дорого.
Однако когда современные скорости
и расстояния полета покажутся
смехотворно малыми,
полицикланы, возможно, заставят керосин
потесниться. И производное
старейшего топлива — каменного
угпя — скажется полезным и дпя
реактивных двигателей...
РАЗНЫЕ РАЗНОСТИ
59

ВАНАДИЙ
Инженеры
Б. И. КАЗАКОВ, Е. В. ГРУЗИНОВ

ЧЕТЫРЕЖДЫ ОТКРЫТЫЙ
В начале XIX века в Швеции были
найдены новые богатые месторождения
железной руды. Одна за другой сооружались
доменные печи. Но что удивительно: при
одинаковых условиях некоторые из них
давали железо удивительной ковкости, в то
время кии из других получался более
хрупкий металл. После многих безуспешных
попыток наладить процесс выплавки
высококачественного металла в «плохих»
домнах, металлурги обратились за помощью к
химикам, и в 1830 г. Нильсу Сефстрему
удалось выделить из шлака «лучших» домен
неизвестный черный порошок. Сефстрем
сделал вывод, что изумительную ковкость
металлу придает присутствие в руде какого-
то неизвестного элемента, содержащегося
в черном порошке.
Этот новый элемент Сефстрем назвал
ванадием в честь легендарной Ванадис —.
богини красоты древних скандинавов.
Открытие нового элемента всегда было
большой честью для ученого. Поэтому
можно представить себе огорчение
мексиканского минералога Андреса Мануэля
Дель-Рио, который еще в 1801 году
обнаружил в свинцовой руде никогда не
встречавшийся прежде элемент и назвал его эритро-
нием. Но, усомнившись в собственных
выводах, Дель-Рио отказался от своего
открытия, решив, что встретился с недавно от-,
крытым хромом.
Еще большее разочарование постигло
известного немецкого химика Фридриха
Велера. В те же годы, что и Сефстрему,
ему довелось исследовать железные руды,
привезенные из Мексики А. Гумбольдтом.
Те самые, что исследовал Дель-Рио. Велер
тоже нашел в них что-то необычное, но его
исследования прервала болезнь. Когда он
возобновил работу, было уже поздно —
Сефстрем обнародовал свое открытие.
Свойства нового элемента совпадали с теми,
что были занесены в один из лабораторных
журналов Велера.
И только в 1869 году, спустя 39 лет
после открытия Сефстрема, элемент № 23
впервые был выделен в относительно
чистом виде. Английский химик Г. Роско,
действуя водородом на хлористый ванадий,
получил элементарный ванадий чистотой
около 96%.
В чистом виде ванадий — ковкий металл
светло-серого цвета. Он почти в полтора
раза легче железа, но по прочности не
уступает закаленной стали. Плавится
ванадий при 1919°С, кипит при 3000°С. При
комнатной температуре в сухом воздухе он
довольно пассивен химически, но при
высоких температурах легко соединяется с
кислородом, азотом и другими
элементами. В соединениях ванадий проявляет
четыре валентности. Известны соединения двух-,
трех-, четырех- и пятивалентного ванадия.
ВАНАДИЙ
И ХИМИЧЕСКАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
В основную химическую
промышленность ванадий пришел не сразу. Его
служба человечеству началась в производстве
цветного стекла, красок и керамики.
Изделия из фарфора и продукцию гончарных
мастеров с помощью соединений ванадия
покрывали золотистой глазурью, а стекло
окрашивали солями ванадия в голубой или
зеленый цвет. В красильном деле ванадий
появился вскоре после опубликования в
1842 году сообщения выдающегося
русского химика Н. Н. Зинина о получении им
анилина из нитробензола. Реакция Зинина
открывала новые возможности для развития
производства синтетических красителей.
Соединения ванадия нашли применение в
этой отрасли химии и принесли ей
значительную пользу. Ведь достаточно всего
одной весовой части V205, чтобы перевести
200 000 весовых частей бесцветной соли
анилина в красящее вещество — черный
анилин. Столь же эффективным оказалось
применение соединений ванадия в
индиговом крашении. Так элемент № 23 пришел в
ситцепечатание, в производство цветных
хлопчатобумажных и шелковых тканей.
Промышленность нуждалась в ванадии
и его соединениях, но руд, богатых этим
элементом, было немного. Инженеры
французской сталелитейной фирмы «Крезо»,
видимо, обратили внимание на то, что
первые соединения ванадия Сефстрем
получил не из руды, а из металлургических
шлаков, и в 1882 году наладили юс
производство на той же основе. На протяжении 10 лет
завод «Крезо» ежегодно выбрасывал на
мировой рынок по 60 тонн пятиокиси вана-
G1

дия V2O5. Однако вскоре спрос на
соединения ванадия для получения черного
анилина резко упал, и производство их
значительно сократилось.
Но в начале первой мировой войны
химикам вновь пришлось обратиться к
элементу № 23. В эти годы сражающимся
странам потребовались громадные количества
серной кислоты. Ведь без нее невозможно
получить нитроклетчатку — основу боевых
порохов. Известно, что серная кислота
получается окислением сернистого ангидрида
S02 в серный ангидрид S03 с последующим
присоединением воды. Однако SO2
непосредственно с кислородом реагирует
крайние медленно. Окисление сернистого
ангидрида может происходить при
восстановлении двуокиси азота (на этой реакции
основан нитрозный способ производства серной
кислоты), но более чистая и
концентрированная кислота получается, если реакцию
окисления SOo в SO<5 проводить в
присутствии некоторых твердых катализаторов
(контактный метод производства).
Первым катализатором
сернокислотного контактного производства была
дорогостоящая платина. Ее, естественно, не
хватало, требовались заменители. Ими оказались
пятиокись ванадия V:Of) и некоторые соли
ванадиевых кислот, например Ag^V04. Они
почти с таким же успехом, как и платина,
ускоряют окисление SOo в SO^, но
обходятся значительно дешевле, да и требуется
их меньше. И главное, они не боятся
контактных ядов, выводящих из строя
платиновые катализаторы.
Катализаторы на основе ванадия играют
большую роль и в современной химии. Их
по-прежнему можно встретить в
большинстве цехов по производству серной
кислоты, не обходятся без них и такие важные
процессы, как крекинг нефти, получение
уксусной кислоты путем окисления спирта,
и многие другие.
ВАНАДИЙ И СТАЛЬ
Если химическая промышленность
нуждается прежде всего в соединениях
ванадия, то металлургии необходимы сам
металл и его сплавы. Ванадий — один из
главных легирующих элементов.
Поучительный, но в общем-то
случайный опыт шведских металлургов с
«плохими» и «хорошими» домнами не стал
основой для широкого внедрения ванадия в
металлургию. Произошло это значительно
позже.
В 1905 году, на заре
автомобилестроения, во время гонок в Англии одна из
французских машин разбилась вдребезги.
Один из обломков двигателя этой машины
попал в руки Генри Форда,
присутствовавшего на состязаниях. Обломок удивил
будущего «автомобильного короля»: металл,
из которого он был изготовлен, сочетал
исключительную твердость с легкостью.
Вскоре лаборатория Форда установила, что
этот металл — не что иное, как сталь с
добавками ванадия.
Не считаясь с затратами, Форд
организовал исследования. После нескольких
неудач из его лаборатории вышла ванадиевая
сталь необходимого качества. Она сразу
дала возможность облегчить автомобили,
сделать новые машины прочнее, улучшить
их ходовые качества. Снизив цены на
автомобили благодаря экономии металла, Форд
смог привлечь массу покупателей. Это
дало ему повод сказать: «Если бы не было
ванадия, то не было бы и моего
автомобиля».
Однако, еще за 10 лет до того, как Форд
узнал о существовании ванадиевой стали,
62

французские инженеры выплавляли ее и
получали высококачественные броневые
плиты. Из этой стали были сделаны и
первые пушки, установленные на самолетах.
Необходимость броневой защиты для
пехоты и артиллерийских расчетов стала
особенно очевидной в ходе первой
мировой войны, когда пришлось столкнуться с
орудийным и пулеметно-ружейным огнем
невиданной прежде интенсивности.
Первоначально для изготовления касок и щитов
орудий применяли сталь с большим
содержанием кремния и никеля, но испытания
на полигоне показали ее непригодность.
Стель, содержащая всего 0,2 % ванадия,
оказалась более прочной и вязкой. К тому
же она была легче. Хромованадиевая сталь
еще прочнее. Она хорошо сопротивляется
удару и истиранию. Кроме того, она
обладает достаточно высокой усталостной
прочностью. Поэтому ее стали широко
применять в военной технике: для изготовления
коленчатых валов корабельных двигателей,
отдельных деталей торпед, авиамоторов,
бронебойных снарядов.
Стали, содержащие ванадий, не
утратили своего значения и поныне. Элемент № 23
придает стали такие качества, как
прочность, легкость, устойчивость к
воздействию высоких температур, гибкость. Чем
объяснить столь широкий диапазон
полезных свойств? Ответить на этот вопрос
помогает сам ванадий. Он — один из
«откровенных» металлов. Как это понимать?
Известно, что наилучшую прокаливае-
мость стали придает молибден,
наибольшую вязкость сталь приобретает от
введения никеля, а ее магнитные свойства
усиливаются присутствием кобальта. Далеко не
всегда можно точно сказать, почему та или
иная легирующая добавка придает стали
определенные качества. А вот о причинах
улучшения свойств стали ванадием многое
известно достаточно полно и достоверно.
Давно установлено, что расплавленная
сталь поглощает много газов, прежде
всего кислорода и азота. Когда металл
остывает, газы остаются в слитках в виде
мельчайших пузырьков. При ковке пузырьки
вытягиваются в нити (волосовины) и
прочность слитка в разных направлениях
становится неодинаковой. Ванадий, введенный
в сталь, активно реагирует с кислородом и
азотом, продукты этих реакций всплывают
на поверхность металла жидким шлаком,
который удаляется в процессе плавки. Тем
самым повышается прочность отливок.
Оставшийся ванадий раньше других
элементов взаимодействует с растворенным в
стали углеродом, образуя твердые и
жаростойкие соединения — карбиды. Карбиды
ванадия плохо растворяются в железе и
неравномерно распределяются в нем,
препятствуя образованию крупных кристаллов.
Сталь получается мелкозернистой, твердой
и ковкой. Структура ванадиевой стали
сохраняется и при высоких температурах.
Поэтому резцы из нее меньше подвержены
деформациям в процессе обработки
детали на больших скоростях, а штампы
незаменимы для горячей штамповки.
Мелкокристаллическая структура обусловливает
также высокую ударную вязкость и
большую усталостную прочность ванадиевой
стали. Практически важно еще одно ее
качество— устойчивость к истиранию. Это
качество можно наглядно проиллюстрировать
таким примером: за тысячу часов работы
стенки цилиндров дизель-моторов,
изготовленных из углеродистой стали,
изнашиваются на 0,35—0,40 мм, а стенки
цилиндров из ванадиевой стали, работавших в тех
же условиях, — лишь на 0,1 мм.
«ВАВИЛИОМ» И ДРУГИЕ...
Но не только сталь облагораживается
ванадием. Свойства других металлов также
улучшаются при введении в них элемента
№ 23. Стоит добавить 3% ванадия в
алюминий, как этот металл становится очень
твердым. «Вавилиом» — так называется этот
сплав — хорошо противостоит
разрушающему действию влажного воздуха и
соленой воды.,
«з

Из подобного же сплава (но с 2%
ванадия) изготовляют духовые музыкальные
инструменты. Хорошо известен сплав меди
с 8% ванадия. Он используется как
исходное сырье для получения сплавов меди с
другими металлами. Бронзы и латуни,
содержащие 0,5% ванадия, не уступают по
механическим свойствам стали и поэтому
идут на изготовление ответственных узлов
и деталей сложного профиля. Химическая
стойкость сплава никеля с 18—20% ванадия
соизмерима с инертностью благородных
металлов, поэтому из него делают
лабораторную посуду. Добавки ванадия в золото
придают последнему несвойственную ему
твердость.
Сплавы ванадия легче растворяются в
металлах, чем чистый ванадий и плавятся
при более низкой температуре. Эти две
особенности используются в металлургии:
для легирования обычно применяют
феррованадий— сплав ванадия с железом.
И только в расплавленном серебре
ванадий не растворяется.
ДОБЫЧА ВАНАДИЯ
В земной коре ванадия намного больше
чем хрома, никеля, свинца, цинка и даже
меди. Однако минералы, богатые
элементом № 23, встречаются редко. Соединения
ванадия рассеиваются в земной коре
водой; они более растворимы, чем
природные соединения других металлов,
расположенных в правой половине менделеевской
таблицы, и перемещаются в горных
породах на значительные расстояния.
Ванадий накапливается в некоторых
рудах других металлов — свинца, меди,
цинка, урана, а также в угле, нефти, сланцах.
Один из немецких заводов, например,
получал от сжигания венесуэльской нефти
золу, которая содержала до 10% ванадия.
Некоторое время зола из топок,
сжигавших эту нефть, была исходным сырьем для
получения ванадия.
В 1902 году в Испании было открыто
первое месторождение ванадинита —
минерала, в котором ванадий сопутствует
свинцу — Pbr>(V04).,CL В 1925 году ванадинит
обнаружили в Южной Африке. Он
встречается также в Чили, Аргентине, Мексике,
Австралии, США. Исключительны по
своему значению месторождения ванадия в
Перу, Они находятся в горах, на высоте
4700 метров над уровнем моря. Главное
богатство перуанских месторождений —
минерал патронит — простое соединение
ванадия с серой V2S5. При обжиге патро-
нита получаются концентраты с очень
высоким содержанием пятиокиси ванадия —
до 20—30%.
Ванадию как стратегическому
минеральному сырью принадлежит особое место в
мировой экономике. В 1919 году в США
было учреждено монополистическое
объединение «Ванадиум корпорейшн». Владея
самыми богатыми залежами перуанского
патронита и другими месторождениями,
оно установило монопольно высокие цены
на ванадий и получало баснословные
прибыли. «Ванадиум корпорейшн» до сих пор
остается крупнейшим производителем и
поставщиком ванадия в капиталистическом
мире.
Социалистические страны располагают
собственными запасами этого ценного
металла и полностью обеспечивают им свою
промышленность,
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ
ВАНАДИЙ
В России ванадий впервые был найден
в Ферганской долине у перевала Тюя-Муюн
(в переводе с киргизского — Верблюжий
горб). Сокровища этого «горба» в свое
время не привлекли должного внимания
царского правительства. Русские капиталисты
извлекали оттуда только радий,
приносивший ощутимый доход. Они продавали за
границу руду, содержавшую 3,3% ванадия,
хотя значение этого металла как
легирующей добавки было уже хорошо известно.
Только после установления советской власти
богатства Тюя-Муюна стали использоваться
комплексно.
Позднее вакздий обнаружили в
керченских железных рудах, и было налажено
производство отечественного
феррованадия. Богатейшими источниками ванадия
оказались уральские титаномагнетиты. Вместе
с керченской рудой они освободили нашу
промышленность от необходимости ввоза
ванадия из-за рубежа. В 1927 году ванадий
был обнаружен в Сулейман-Сае, около
нынешнего г. Джамбула. В наши дни
поставщиками ванадия стали также месторожде-
G4

ния центрального Казахстана, Киргизии,
Красноярского края, Оренбургской области.
В горе Качканар на Урале заключено 8
миллиардов тонн железной руды, и разработка
ее только начинается. Руда эта беднее, и...
ценнее руд всемирно известных железных
гор — Высокой и Благодати, потому что из
недр Качканара добывается не только
железо, но и ванадий.
ВАНАДИЙ И ЖИЗНЬ
Еще в прошлом веке ванадий был
впервые обнаружен в составе некоторых
растений, после чего присутствие элемента № 23
в углях, торфе и сланцах перестало казаться
странным. Один из растительных
«собирателей» ванадия хорошо знаком каждому —
это ядовитый гриб бледная поганка.
В крови некоторых обитателей морей и
океанов — морских ежей и голотурий
содержание ванадия достигает 10%.
Предполагается, что ванадий играет здесь ту же
роль, что железо в гемоглобине. Но это
утверждение — гипотетическое. Другие
ученые придерживаются мнения, что роль
ванадия в этом случае сравнима с ролью
магния в хлорофилле, иными словами, ванадий,
содержащийся в крови голотурий,
участвует, прежде всего, в процессах питания, а
не дыхания.
В Аргентине проводились опыты с
введением соединений ванадия в пищу быков и
свиней. При этом у животных улучшался
аппетит, и они быстро прибавляли в весе.
Известно также, что плесень «черный аспер-
гил» развивается нормально только в
присутствии солей ванадия. Все факты говорят
о том, что ванадий играет определенную
роль в жизненных процессах, но какую
именно — это еще предстоит уточнить.
Впрочем, даже металлургам, которые в
познании элемента № 23 пошли дальше
ученых других специальностей, предстоит
узнать о ванадии еще многое. А химикам,
особенно тем, которые изучают механизм
каталитического действия различных
веществ, — еще больше.
ТОЛЬКО ФАКТЫ
Многие железные руды нашей
страны содержат от 0,1 до 0,65 с;;
ванадия.
При доменной плавке он почти
полностью переходит в чугун. В
процессе превращения чугуна в
сталь большая часть ванадия
переходит в шпак, который
используется для производства
феррованадия.
Феррованадий обычно
содержит не менее 35% V.
Примерно 95 % получаемого
ванадия идет на нужды
металлургии, и лишь 5% —в остальные
отрасли.
Ничтожные добавки ванадия
повышают упругость и прочность
стали примерно на 50%. Многие
современные марки пружинных
сталей содержат до 0,25%
ванадия.
Механические свойства чистого
ванадия изучены далеко не
полностью из-за сложности
получения ванадия высокой чистоты.
Однако известно, что примеси
оказывают на свойства ванадия
очень сильное влияние. 96%-ный
ванадий, впервые полученный
Г. Роско 97 лет назад, хрупок и
тверд. По мере дальнейшей
очистки ванадий становится все более
пластичным и ковким. Впервые
ковкий ванадий был получен лишь
в 1927 году. Особенно сильно
ухудшают механические свойства
ванадия примеси водорода,
кислорода и азота.
Известный немецкий химик
Юстус Либих, подобно Фридриху
Веперу, «проглядел» открытие
нового элемента — брома. Спава
первооткрывателя в этом случае
досталась, малоизвестному до
того, французскому ученому Ан-
туану Бапару. Раздосадованный
Либих не удержался от едкого
замечания, что не Бапар открыл
бром, а бром открыл Балара. Ве-
пер же, «прозевавший» ванадий,
был более объективным и никого,
кроме себя в этом не винил. «Я
был настоящим ослом, — писал он
своему другу, — проглядев новый
элемент в бурой свинцовой руде,
и прав был Берцепиус, когда он
не без иронии смеялся над тем,
как неудачно и слабо, без
упорства, стучался я в дом богини Ва-
надис.»
Б Химия и Жизнь, № А
G5

I
ГАЛОШИ ШАГАЮТ
ПО
СВЕТУ
<
н-
U
ш
3
ш
m
m
<
ас
<
Земля далеко не сплошь
покрыта асфальтом, а дожди идут
часто. И поскольку людям хорошо
известно, что промокшие ноги к
добру не приведут, они надевают
галоши, сапоги и боты, вступая
в неприметный, но несомненный
контакт с химией, ибо любая
галоша — дело рук химиков.
УНИКУМ
СТАНОВИТСЯ
СТАНДАРТОМ
Шарль де ля Кондамин,
посланный в 1735 году Парижской
академией наук в
географическую экспедицию по Южной
Америке, в своем отчете среди
прочих диковинок Нового Света
многократно упоминал каучук. «Из
этого продукта, — писал
Кондамин, — изготовляют
водонепроницаемые сапоги, состоящие из
одного куска».
Для себя индейцы делали
обувь без особых ухищрений:
макали ногу в латекс и сушили в
дыму костра. Высушив один слой,
снова макали ногу в латекс — и
так до тех пор, пока не получался
сапог достаточной толщины. При
всех недостатках такой
технологии, у нее было и неоспоримое
достоинство — готовая обувь
всегда безукоризненно сидела на
ноге.
Для товара на вывоз индейцы
приспособили глиняные макеты
ног: это было первое
усовершенствование в технологии
изготовления резиновой обуви. Конечно,
экспорт ее был не бог весть как
велик, и галоши с Амазонки
считались скорее забавной игрушкой,
нежели товаром.
Все изменилось, когда в
1839 году была открыта
способность каучука к вулканизации
с серой. Резина завоевала
всеобщее признание буквально в
несколько лет. Резиновые галоши
наводнили мир. Всего за сорок
лет — с 1840 до 18В0 года —
потребление каучука возросло
почти в тридцать раз. Заводы,
изготовляющие галоши, вырастали
как грибы в разных уголках
земли. В 1860 году в Петербурге был
пущен первый в России завод
резиновой обуви «Треугольник», а в
1913 году Россия выпускала
40 миллионов пар резиновой
обуви. В начале нашего века
плантации и джунгли поставляли миру
около ста тысяч тонн каучука
ежегодно. И две трети этого
количества превращались в галоши.
Уже нашим дедам трудно было
представить себе мир без
резины; для нас это было бы
катастрофой.
ПЛАСТИКАЦИЯ
ПЛЮС
ВУЛКАНИЗАЦИЯ
Любые, даже самые
неожиданные изобретения, не возникают
из ничего. Еще до открытия
вулканизации энтузиасты-исследователи
обратили внимание на то, что
кроме упругих, эластических свойств,
каучук обладает пластичностью.
особенно после тщательного
перетирания — пластикации. Если
на кусок каучука поставить гирю,
он промнется, если снять —
восстановит прежнюю форму, но не
полностью. Каучук одновременно
сочетает в себе качества глины и
стальной пружины. А
вулканизованная резина теряет
пластичность, но этого-то, собственно, и
добивались — кому нужна
восковая галоша?
Процесс начал вырисовываться:
сначала пластикация каучука, за-
66

тем смешивание с серой и
прочими добавками —
приготовление резиновой смеси. Этих
добавок (на языке резинщиков —
ингредиентов) столь много, что
справочник химика-резинщика
напоминает поваренную книгу. На
заре развития резиновой
промышленности подбор
ингредиентов был, большей частью,
случайным.
Сейчас, когда свойства каучу-
ков и резин изучены достаточно
хорошо, для каждого типа изделия
существует определенный круг
ингредиентов. Но в пределах этого
круга возможно бессчетное
множество вариантов, и сам круг все
время расширяется. Поваренная
книга резинщика постоянно
пополняется новыми рецептами
резиновых смесей.
Сапожник имеет дело с
листами кожи. Лист из сырой
податливой резины можно прокатать, как
тесто, и американец Эдвин Чеф-
фи предлагает в 1836 году
пропускать резиновую смесь между
двумя валами-скалками,
вращающимися друг навстречу другу. Тот
же Чеффи изобрел каландр,
состоящий из трех или более валов,
которые выравнивают лист и
могут дублировать его с тканью.
(Кстати, каландр, без которого
сегодня не может обойтись ни один
резиновый завод, обошелся
изобретателю -в 30 тысяч долларов.
А через семь лет этот первый в
мире каландр был продан с
аукциона всего за 525 долларов.
Одновременно был продан и
патент — за... полтора доллара).
Когда листы готовы, к делу
приступают закройщики; они
вырезают заготовки нужной формы,
из самых толстых листов —
каблук и подошву. А из ткани
выкраивают подкладку. На этом
подготовительные операции
заканчиваются. Дело теперь за малым:
на колодке, повторяющей форму
ноги, нужно собрать все
подготовленные детали так, чтобы еще до
вулканизации получить «сырую»
галошу нужной формы.
Куски резины и ткани
склеивают (каучуком, разведенным в
летучем растворителе, например
в бензине, — резиновым клеем) и
прикатывают вручную по колодке.
Затем лакируют. И, наконец,
подвергают вулканизации: колодки с
сырыми галошами въезжают в
паровой котел, как тесто в печку.
На готовой галоше стыков не
видно, как и на месте соединения
фарфоровой ручки с чашкой.
Но клееная обувь — это лишь
приближение к «сапогу из одного
куска», потому что самый
хороший клей не мог превратить
отдельные кусочки резины в
монолит. После длительной носки
детали расслаивались, и это, наряду
со сложностью технологии,
побуждало исследователей
продолжать поиски новых методов
изготовления обуви.
МОНОЛИТ
ИЗ КУСОЧКОВ
Вулканизовать резину в
формах под давлением впервые
предложил Томас Хэнкок еще на заре
развития резиновой
промышленности. Железные формы,
заполненные резиной и туго стянутые,
он ставил в домашнюю кирпичную
печку. Задача облегчилась, когда
появились прессы с отверстиями
в плитах, через которые можно
было пропускать пар.
Металлическую форму с порцией резины
помещают между горячими
плитами пресса, при этом изделие
принимает нужные очертания и
одновременно вулканизуется.
Сколько бы ни было заложено
кусочков, все они сольются воедино
под большим давлением
(вспомним пластилин, который мы
разминаем в руках).
В конце прошлого века
впервые появились резиновые
каблуки и подошвы, изготовленные в
формах. Они сразу же завоевали
признание, так как при ходьбе
поглощали удар и были дешевы.
Итак, если мы сделаем форму
для галоши...
Прервем на минутку наши
рассуждения и вспомним, какую
форму имеет галоша. Овальную?
Эллиптическую? Увы, нет.
Конфигурация галоши — сложная,
приходится приспосабливаться к
форме человеческой ноги, которую
природа создала, не считаясь с
желаниями обувщиков. А сапог
еще сложней галоши.
Любая обувь — тонкостенная,
а это означает, что форма для нее
должна иметь две фигурные
поверхности — одну для наружной
стороны обуви, другую — для
внутренней. И зазор между этими
поверхностями должен быть
строго определенным в каждой точке,
чтобы получился сапог заданной
толщины. К тому же резина не
очень охотно заполняет тонкие
зазоры. Теперь нетрудно понять,
почему только с созданием
специальных прессов-вулканизаторов
для сапог и туфель формовая
обувь получила права
гражданства. Сейчас она с каждым годом
все больше и больше теснит
клееную.
Процесс формования прост —
на сердечник (внутреннюю часть
формы) натягивают подкладку и
кладут небольшое число
резиновых деталей, кое-как соединяя их
без клея. Сердечник вдвигают в
пресс, форма смыкается,
пластичная резиновая смесь заполняет
все свободное пространство
формы. Нескольких минут достаточно
для вулканизации — и сапог
готов. На нем уже не найти и следа
тех деталей, из которых он был
собран. Изготовление формовой
обуви намного дешевле, чем
клееной.
Усовершенствование этого
способа оказалось несколько
необычным: резину стали формовать...
резиной. Металлический
сердечник заменили эластичным,
сделанным из теплостойкой резины. На
5*
67

него, как и прежде, наложили
заготовки и отправили в пресс, а
затем внутрь подали сжатый воздух.
Жесткая резина сердечника
напряглась, растянулась и прижала
сырую резину заготовки к форме.
Так резина пришла на помощь
сама себе.
САПОГ
СКВОЗЬ ЩЕЛЬ
Сырая резина под давлением
заполняет все свободное
пространство формы — она обладает
текучестью. Значит, ее можно
просто впрыснуть в форму. Но,
увыг текучесть резины столь
ограничена, что нужны огромные
усилия и высокая температура,
чтобы продавить ее сквозь узкое
отверстие. Так называемые шприц-
машины — наподобие огромных
мясорубок, но с обогревом —
успешно справляются с такой
задачей. Они выпускают резиновые
трубки и шнуры. Но выходящий из
машины шнур можно сразу же, не
снимая давления, подать в форму,
и тогда резина растечется по
форме, зальет ее. В этом —
сущность процесса литья под
давлением.
Вариантом этого способа было
штампование галош, внедренное у
нас в стране в послевоенные
годы. Термин штампование не
очень удачен — он отражает
лишь внешнюю сторону процесса.
Скорее это литье резины под
действием ударной нагрузки.
Резиновую «колбсску» кладут на
сердечник формы и отрывистым,
мощным ударом пуансона загоняют
теплую, пластичную резину внутрь
формы. Образуется галоша,
которую еще в сыром виде стягивают
с сердечника и после лакировки
вулканизуют.
Однако сапог или ботик так
не сделать, а заполнить форму
через небольшую щель даже
самым мощным шприцом — дело
нелегкое- Вязкость материала и в
нагретом состоянии очень высока,
а голенище сапога должно быть
легким и тонким. До последнего
времени лить под давлением
удавалось лишь небольшие детали —
например каблуки. Чтобы залить
целый сапог, требуются огромные
усилия, точная регулировка
температуры, тщательно продуманная
конструкция формы, в которой
потоки резины не должны
пересекаться — иначе воздуху некуда
будет выйти из формы, и сапог
получится с дырой.
Все эти чисто технические
трудности сейчас преодолены, и на
Международной химической
выставке в Москве осенью
прошлого года посетители могли видеть
гигантскую установку для литья
сапог. «Мясорубка» шприцмашины
размягчала и нагревала
резиновую смесь, а затем впрыскивала
ее сквозь щель поочередно в
формы, вращающиеся на круглом
столе. Пока заполненная форма
совершала круг и вновь
подходила к машине, сапог успевал свул-
канизоваться.
Преимущества таких
непрерывно действующих машин очевидны,
но стоимость их пока еще высока.
Тем не менее технологи уже
предъявляют претензии к таким
машинам, справедливо утверждая,
что неразумно делать и голенище
и подошву из одной резины.
Подошва нужна жесткая и
износостойкая, верх мягкий и
выдерживающий изгибы. Конструкторы
уже сейчас предлагают новые
машины с двумя шприцующими
головками, каждая из которых
заполняет только свой участок. Это,
к тому же, позволит сделать
нарядную двухцветную обувь.
Кстати, сей час любую обувь
делают из резины по меньшей
мере двух рецептур. Лишь
штампованная галоша составляет
исключение. «Сапоги из одного
куска» хороши лишь тогда, когда
они сочетают в себе жесткость
подошвы и эластичность голенища.
ВПЕРЕД,
К ПЕРВОИСТОЧНИКУ!
Мы уже привыкли к плащам,
которые можно свернуть и сунуть
в портфель, когда дождь прошел,
а плащ высох. Однако, защищая
от дождя плечи, мы умудряемся
промочить ноги — портативной
защитной обуви у нас пока нет.
И тут стоит вспомнить про
латекс *.
Технология получения изделий
из латекса подкупающе проста.
История резиновой обуви
началась с латекс ной галоши, и,
оказывается, эта галоша совсем не
так плоха, если ее свулканизовать,
конечно. Нелепо было бы макать
колодки по отдельности в латекс,
но производительность установки,
на которой смонтировано
несколько десятков колодок,
нередкость высока. После макания —
сушка и вулканизация, если
нужно — окраска.
Неоспоримое преимущество
латексной галоши: она без труда
умещается в кармане или
сумочке. Натянуть ее на туфлю при
дожде — дело секундное. И все
же не следует думать, что латек-
сная обувь настолько превосходит
резиновую, что способна
вытеснить ее. Шахтеру и рыбаку нужна
прочная и надежная защитная
обувь, а не тонкая латексная
пленка. Впрочем, когда тот же шахтер
выйдет на прогулку осенним
вечером, пара латексных галош в
кармане может оказаться очень
кстати.
КОНКУРЕНТ № 1
У жителей больших городов
резиновая обувь не в почете.
Многочисленные посетители
прошлогодней химической выставки в
*0 латексе—«каучуковом
молоке» и изделиях из него можно
прочесть в № 6 нашего журнала
за 1965 г.
68

Москве ходили от павильона к
павильону, перепрыгивая через
сентябрьские лужи и грустно
разглядывая забрызганные грязью
ботинки. И немудрено, что в
павильоне Чехословакии у стенда
с обувью всегда толпился народ.
Водонепроницаемая обувь была
яркой и броской. Сквозь
прозрачный ботик просвечивала
подкладка, полосатая, как тельняшка.
Голубой сапожок был воплощением
элегантности. Ни одна модница не
отказалась бы от такой обуви.
Чуть дальше стояла машина. Она
выглядела гораздо скромней
изделий, которые делала. Над ней
висела табличка: «Машина для
производства пластмассовой
обуви».
Вот и еще одна область, куда
вторглись пластические массы.
Резиновую обувь изготовляли
литьем под давлением, но
некоторые пластики лить еще легче —
полиэтилен, поливинилхлорид.
Может быть, это начало конца
резиновой обуви? Однако стоит
пощупать холодную броню
пластмассового ботика, чтобы
отказаться от этой мысли. Материал
нехотя проминается под пальцами.
Он жестче резины. Миллионам
людей, которые ходят по полям
и немощеным улицам сел, нужна
обувь удобная, гибкая и лег-
кая. Значит — первенство за
резиной.
И все же обувь из пластмасс —
не просто дань последним
веяниям моды. Кроме изящества, у
нее есть еще одно неоспоримое
достоинство: экономичность.
Переработка пластмасс требует
меньших затрат времени, и, пожалуй,
самой внушительной
характеристикой чехословацкой машины
была производительность: до 1000
пар в смену! Ведь пластмассе не
нужна вулканизация, значит,
время переработки раз в пять
сокращается.
Пластмассовая обувь и
привлекательна, и недорога. Иногда ее
можно применять как рабочую
обувь в специальных целях:
поливинилхлорид обладает высокой
химической стойкостью, и сапоги
из него предохраняют от ожогов
тех, кто работает на вредных
химических производствах.
Кроме того, пластмассы можно
применять в сочетании с
каучуком.
РЕЗИНА
НЕ СДАЕТСЯ
С каждым годом на прилавках
наших магазинов появляется все
более элегантная и удобная
резиновая обувь, и все заводы
ревностно следят за внешним видом
своих изделий. Прошло то время,
когда любые галоши шли в ход,
лишь бы они не пропускали воды.
Вряд ли кто-нибудь сегодня
наденет, подобно чеховскому
персонажу, «калоши, похожие на два
броненосца».
Создателям резиновой обуви
пришлось преодолеть множество
трудностей — о многих
достаточно сложных проблемах мы даже
не упомянули. К ним относится,
например, переход на новые
синтетические каучуки, к которым
приходится каждый раз заново
приспосабливать производство.
Немало времени и сил отнимает
и разработка рецептур резиновых
смесей — нелегко совместить в
одном изделии гибкость,
прочность, морозостойкость, легкость,
изящество... Но многолетние
исследования привели к тому, что
сегодня мы обладаем богатейшим
арсеналом резиновой обуви на
все случаи жизни — для лютых
полярных зим и влажного
тропического лета, для металлургов и
рыбаков, для спортсменов и
просто для людей, боящихся
простуды.
И хотя прошло время
монополии галош на резиновом рынке —
шины и технические изделия
оставили обувь далеко позади —
количество выпускаемой резиновой
обуви год от года растет. Она
продолжает шагать по земле.
Инженер
О. М. ЛИБКИН

I
БЕЛКИ ИЗ НЕФТИ
л. шлмплнья
Читателям нашего журнала, наверное, запомнилась статья академика
А. Н. Несмеянова и кандидата химических наук В. М. Беликова,
опубликованная в прошлом году (см. «Химия и жизнь», № 7—8, 1965 г.). В этой
статье шла речь о чрезвычайно интересной и пока еще мало разработанной
проблеме получения синтетической пищи. Среди работ в этой области
авторы упоминали и успешный опыт французских химиков во главе с
А. Шампань я, наладивших опытное производство белка из нефти. Теперь
мы получили возможность подробнее познакомить наших читателей с
этими работами. Предлагаем вашему вниманию перевод статьи из журнала
«Scientific American» (№ 10, 1965 г.).
3"
>>
X
А
X
X
ш
ш
>>
о.
<
X
с?
X
о.
О
I—
<
а
О
их
<
с;
са
Почему для решения
проблемы синтетической пищи мы
обратились к нефти? Известно,
ведь, что нефтяные ресурсы
Земли ограничены, а
используются они в таких огромных
количествах, что через
несколько десятилетий могут в
значительной степени истощиться.
По-видимому, вопрос этот
может возникнуть у многих,
поэтому прежде, чем рассказывать
о получении пищи из нефтяного
сырья, мы попытаемся
обосновать свою программу.
Начнем с того
общеизвестного факта, что проблема
питания — это, прежде всего,
проблема белка. В наше время
почти половина населения
земного шара не получает
достаточного количества белков
животного происхождения,
поскольку традиционная пища
большого числа людей состоит,
в основном, из зерновых и
корнеплодов. Эти продукты
обеспечивают организм
достаточным количеством калорий, но
в их белках, в отличие от
белков животных, отсутствует ряд
незаменимых аминокислот.
Утверждают, что к 2000 году
население нашей планеты
удвоится, достигнув шести
миллиардов. Это значит, что к тому
же времени производство
высококачественных белков — для
того, чтобы была полностью
удовлетворена потребность в
них — должно быть утроено,
то-есть, составить не менее
60 миллионов тонн в год. Такие
цифры принципиально вполне
достижимы. По подсчетам
некоторых экономистов, одно
только использование всех
пахотных земель планеты может
обеспечить питанием десять
миллиардов человек. Но
во-первых, проведение в жизвь
подобного плана едва ли реально в
короткий срок, а во-вторых, оно
не снимает вопроса о качестве
белка.
Мы уже говорили, что в
белках наиболее часто
употребляемых в пищу растений нехватает
некоторых незаменимых
аминокислот. Многие зерновые
очень бедны метионином,
триптофаном и лизином. Между тем
эти вещества входят в список
тех восьми аминокислот (из
двадцати необходимых
человеку), которые должны быть
получены извне, с пищей,
поскольку они не синтезируются
организмом. Конечно, есть
отдельные продукты
растительного происхождения, белки
которых включают все
незаменимые аминокислоты, например,
соевые бобы. Но, как правило,
и в этих продуктах отдельные
важнейшие компоненты
содержатся в явно недостаточном
количестве. (Подробный анализ
качества растительной и
животной пищи можно найти в
статье А. Н. Несмеянова и
В. М. Беликова. — Ред.).
Мясо животных делает
питание человека более
полноценным. Этот продукт содержит
полный набор незаменимых
аминокислот в удачном
соотношении. Однако с ростом
мирового населения пища
животного происхождения становится
все более дефицитной.
Сейчас немало говорят о том,
что проблему получения белка
поможет решить океан.
Конечно, можно намного интенсивнее,
чем это делается сейчас,
эксплуатировать богатые рыбой
районы северных морей. Но при
этом становится неизбежным
риск истощить в какой-то
момент и рыбные запасы.
Надежда на теплые тропические моря,
к сожалению, невелика — в этих
районах рыбные ресурсы до-
вольво бедны. Трудно
предусмотреть и все последствия,
которые могут иметь место, если
принять предложение
некоторых ученых собирать океанский
планктон, богатый белком. Не
лишит ли это обитателей морей
необходимой им пищи?
Все сказанное выше сводится
к тому, что человечеству нуж-
70

но будет проделать огромную
работу по использованию всех
ресурсов земли и моря, чтобы
обеспечить изобилие питания в
будущем. Для того, чтобы
осуществить эту программу в
масштабах планеты, потребуется
немало времени.
А что же делать сейчас, в
течение ближайших 34 лет,
когда ожидается столь быстрый
рост населения земного шара?
Напрашивается вывод — надо
эффективно использовать тот
потенциальный источник
белков, который, образно говоря,
уже есть в запасе у
человечества. Этот источник — нефть.
Получение белка из углерод-
со держащих веществ с
помощью микроорганизмов — идея
далеко не новая. Во многих
странах уже существует
небольшая, но полезная отрасль
промышленности, производящая
кормовые дрожжи. Дрожжевые
«шганлзмы (грибки)
выращиваются на углеводах (обычно на
сахаристых отходах сельского
хозяйства или на гидролизатах
древесины) и синтезируют
витамины и белки, по качеству не
уступающие белкам животных.
Такой метод производства
белка имеет несомненные
достоинства. Дрожжевые организмы
растут очень быстро, их вес
Удваивается примерно через
каждые пять часов, а это
значит, что дрожжи синтезируют
белок в несколько тысяч раз
быстрее, чем домашние
животные. Кроме того, дрожжевые
микроорганизмы можно
выращивать в изолированной
среде — в ферментере, их рост
совершенно не зависит от
внешних условий, с которыми так
тесно связано сельское
хозяйство вообще и животноводство в
частности, — от климата,
почвы, осадков и так далее.
Наконец, дрожжевые грибки имеют
еще одно интересное и важное
преимущество: поскольку они
принадлежат к «растительному
царству», то никакая религия
или традиция не может
наложить запрет на употребление в
пищу произведенного ими
белка.
Возникает вопрос: могут ли
углеводороды стать,
подобно угловодам, основой
среды для роста микроорганизмов?
Давно уже было замечено, что
некоторые плесневые грибы
хорошо развиваются на нефти.
Плесенью бывают покрыты
днища нефтяных баков,
оборудование нефтеочистительных
заводов; плесень растет на
почвах, пропитанных нефтью и
даже под асфальтом дорог. В 1952
году немецкий биолог Феликс
Жует сообщил, что в его
лаборатории удалось вырастить на
нефти, точнее, на чистых
углеводородах, принадлежащих к
парафинам, другую культуру
микроорганизмов — дрожжи.
Именно это сообщение
вдохновило нас на поиски таких
методов, которые позволили бы
культивировать дрожжи на
фракциях нефти уже в
производственных условиях. В
результате была создана опытная
установка в городе Лавера.
Каков в основных чертах
процесс получения белков из
вефти? Когда дрожжи
выращиваются на сахарах,
ферментационная среда обычно состоит
из водного раствора углеводов,
растворимых органических и
минеральных веществ
(содержащих азот, фосфор, калий),
некоторых микроэлементов, а
также витаминов, необходимых
для роста. Через культуральную
жидкость продувается воздух,
чтобы обеспечить
микроорганизмы кислородом и добиться
постоянного перемешивания
питательной среды. Температуру
и кислотность в ферментере
тщательно контролируют. Через
определенные промежутки
времени дрожжевые клетки
отделяют с помощью центрифуги
или фильтров. Отделенные
дрожжи промывают, сушат —
и получают плотную массу,
содержащую до 50% белка.
Если к этой массе добавить
вещества, придающие ей нужный
вкус и запах, то появляется
возможность создавать
удивительное разнообразие
продуктов — начиная от бифштекса и
кончая мороженым.
При выращивании дрожжей
не на сахарах, а на нефти
появляются некоторые трудности.
Главная из них заключается в
том, что углеводороды
нерастворимы в воде. Приходится
готовить суспензию из фракций
нефти и воды, а чтобы капель*
ки угловодородов были
равномерно распределены в воде,
суспензию приходится постоянно
перемешивать. Операцию эту
сравнительно легко
проделывают в лабораторных условиях,
но осуществить ее в
промышленном масштабе — задача
достаточно оложная.
Вторая трудность связана со
снабжением дрожжей
кислородом. В молекулах сахара
содержится до 50% кислорода, в
углеводородах же его нет совсем.
Следовательно,
микроорганизмы, выращиваемые на нефти,
должны получать по крайней
мере в три раза больше
кислорода, чем те, которые растут на
сахарных субстратах. Кроме
того, в процессе роста дрожжи,
развивающиеся на
углеводородах, выделяют очень много
тепла, и требуется мощная
охладительная система, чтобы
постоянно поддерживать нужную
температуру среды.
И все-таки перечисленные
трудности окупаются одним
важным преимуществом.
Поскольку весь кислород,
необходимый растущим клеткам,
поступает из воздуха, то
потребление самого субстрата,
«культуры» — соответственно снижает-
п

ся. Выход дрожжевой
биомассы, выращенной на
углеводородах, вдвое больше, чем на
сахаре: при благоприятных
условиях килограмм
углеводородов дает килограмм дрожжей,
тогда как килограмм сахара
дает лишь полкилограмма
дрожжей.
Параллельно с изучением
процесса роста дрожжевых
культур на нефти мы старались
отыскать и самое подходящее
сырье. Мы задались целью
определить, какие
микроорганизмы могут хорошо расти на
фракциях сырой нефти — в отличие
от дрожжей Жуста, которые
развивались на
синтезированных в лаборатории
углеводородах. К сожалению, нам
пришлось отказаться от
простейшего варианта — смеси,
содержащей различные классы
углеводородов (парафины, изопара-
фины, нафтены и
ароматические углеводороды). Эта смесь
не могла стать хорошей
питательной средой, так как было
известно, что дрожжи плохо
растут на ароматических
углеводородах. Наш выбор
остановился в конце концов на
парафинах, содержащихся в
некоторых газойлях. В настоящее
время дрожжи обычно
выращивают на газойле, который
представляет собой промежуточную
фракцию между керосином и
смазочным маслом.
Тот факт, что
микроорганизмы предпочитают именно такое
питание, создает еще одно
дополнительное преимущество.
Ведь микроорганизмы, в
основном, поедают парафины
нормального ряда, иными
словами, деп ар аф и визируют газойль.
Нефтепродукт, лишенный
парафинов, имеет более низкую
температуру замерзания и
превращается в цепное незасты-
вающее на холоду топливо для
дизельных двигателей.
Работа по определению
наиболее подходящего питания для
микроорганизмов сочеталась с
тщательным отбором самих
культур. Естественно, что для
производства белка, как и для
приготовления вина, одни
дрожжи оказываются более
пригодными, чем другие. Нет
сомнения, что когда-нибудь для
каждой фракции нефти будут
найдены «свои» виды
микроорганизмов, которые лучше других
сумеют превратить ее в белок.
Приходится учитывать также,
что разные виды дрожжей
производят и различный по
качеству белок. Можно надеяться,
что со временем направленная
селекция откроет возможность
создавать белок «по заказу».
В лаборатории в Лавера
изучены пока лишь несколько
видов дрожжевых культур, но
уже можно сделать
предварительный вывод, что
микробиологический способ
получения белка из нефти сможет уже
скоро всерьез конкурировать с
земледелием или
животноводством.
Белки, полученные путем
выращивания дрожжей на
нефти, почти ничем не отличаются
от белков, синтезируемых
организмами домашних животных
и птицы, рыб и растений, а
также от белков, полученных на
сахарных средах. Белки из
нефти богаты витаминами группы
В, отличаются хорошим
составом аминокислот — например,
содержание лизина в них
довольно высоко, что делает эти
белки ценной добавкой к пище
из зерна, бедной лизином.
Опыты на животных показали, что
организм усваивает от 85 до
90 % всего попадающего в него
«нефтяного» белка. Вообще
говоря, нет никаких причин
сомневаться в качестве белкового
вещества, выращенного на
нефти. Однако, необычность этого
продукта заставила нас
выработать программу долгих и
тщательных исследований, которые
помогут точно проверить его
питательность и токсичность.
Дрожжи, выращенные' на
нефти, сушат и очищают — в
итоге получается концентрат в
виде порошка или беловатых
хлопьев, не имеющих почти
никакого вкуса или запаха.
Подобно концентрату белка,
полученному из мяса, рыбы, соевых
бобов, а также из дрожжей,
выращенных на сахаре, белок из
нефти можно использовать для
приготовления самой
разнообразной пищи. В первую
очередь, он может стать
прекрасным кормом для скота. Кроме
того, нам удалось изготовить из
него довольно много сложных
блюд: от вкусных мясных
концентратов до ароматных
рыбных соусов.
Итак, первые шаги в
решении проблемы производства
белка из нефти оказываются
удачными.
Нетрудно представить, какой
результат даст широкое
воплощение в жизнь этой идеи. Мы
подсчитали, что из 40
миллионов тонн нефти (а это всего
лишь небольшая доля мировой
добычи сырой нефти за год)
можно получить 20 миллионов
тонн чистого белка. Это сразу
удвоит его годовое
производство. Чтобы цифры эти стали еще
более наглядными, прибегнем к
помощи сравнений. Рассмотрим
морское рыболовство, один из
тех источников белка, которые
можно в будущем резко
расширить. Сейчас мировой улов
составляет примерно 40
миллионов тонн рыбы в год (или
иначе — 6 миллионов тонн чистого
белка). Со временем можно
будет довести улов до 100
миллионов тонн рыбы в год (но при
этом уже ставится под угрозу
воспроизводство рыбы). Это со- |
ставит всего 15 миллионов тонн
белка — заметно меньше
потенциального количества бел-
72

ка, которое можно получить из
нефти с затратой меньших
усилий.
Нефть относительно дешева,
она удобно транспортируется в
танкерах. Можно представить
себе то время, когда на
нефтеочистительных заводах всех
стран будет установлена
аппаратура для получения белка с
одновременной депарафиниза-
цией сырой нефти.
Нефтеперерабатывающей промышленно-
СТАТЬЮ А. ШАМПАНЬЯ КОММЕНТИРУЕТ
ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ АКАДЕМИИ НАУК СССР
Н. Д. ИЕРУСАЛИМСКИЙ:
На протяжении последних трех лет А. Шампанья
неоднократно выступал в печати с идеями, подобными тем, которые
изложены в напечатанной здесь статье. Тот факт, что
некоторые микроорганизмы могут использовать в качестве
питательных материалов различные жидкие, твердые и газообразные
углеводороды, известен уже более 60 лет. Заслуга
французских химиков состоит в том, что им впервые удалось реали-
лизовать этот процесс на опытной полупромышленной
установке и доказать возможность использования полученной
дрожжевой биомассы в качестве корма для животных.
Проблема восполнения дефицита белка в животноводстве
и в пище человека за счет фракций нефти представляется
весьма заманчивой. Однако, как видно из публикуемой статьи,
есть еще целый ряд серьезных вопросов, без ответа на
которые эта идея вряд ли сможет найти широкое практическое
применение. Сам автор не скрывает определенных
трудностей: «Вообще говоря, — замечает он, — нет никаких причин
сомневаться в качестве белкового вещества, выращенного на
нефти. Однако необычность этого продукта заставила нас
выработать программу долгих и тщательных исследований,
которые помогут точно проверить его питательность и
токсичностью.
Действительно, даже после очистки в дрожжах может
оставаться примесь углеводородов, в том числе, ароматических,
которые особенно опасны в качестве возможных
возбудителей злокачественных опухолей. Препятствием к широкому
использованию дрожжей может служить также то, что в их
биомассе не достает одной из незаменимых аминокислот —
метионина, отсутствует в ней и витамин В12-
Не совсем ясна и экономическая сторона вопроса. Хотя
фракции нефти — дешевое сырье, получение из них
полноценных очищенных продуктов питания может оказаться
довольно дорогой операцией. Таким образом, потребуются еще
длительные и тщательные исследования, прежде чем
оптимистические предсказания автора действительно воплотятся с
жизнь.
73
сти уже приходилось в прошлом
быстро перестраиваться для
получения из нефти
разнообразных химических продуктов.
Производство белка сделает зту
промышленность еще более
разносторонней. Конечно, не
следует закрывать глаза на то, что
запасам нефти может придти
конец. Но к тому времени, когда
это случится, человечество
сумеет отыскать иные, может
быть, еще более эффективные
способы решения проблемы
питания. В данный же момент,
как нам кажется, было бы
серьезной ошибкой рассматривать
нефть только как топливо или
первичный продукт для
химической промышленности и не
пытаться использовать ее для
производства столь
необходимого людям белка.
Сокращенный перевод
с английского
Т. ХЕЙФЕЦ

Ч-l

ST™ ДРОЖЖИ ПОД МИКРОСКОЛОМ
Дрожжи можно назвать
одним из излюбленных объектов
цитологических исследований.
Дело не только в простоте
получения дрожжевых культур и
их способности быстро
размножаться. Организм этих
микроскопических существ состоит из
одной — единственной клетки,
но зато в ней присутствуют все
структуры, характерные для
клеток высокоорганизованной
живой материи. Именно эта
возможность изучать на простых и
доступных объектах жизнь и
строение более сложных
организмов высоко ценится
учеными.
В последние годы цитологи
заметно пополнили свои знания
о клетке. Появление мощных
оптических микроскопов и,
особенно, электронных
микроскопов с высокой разрешающей
способностью буквально
перевернуло старые представления
о клетке как о простом комочке
студенистой цитоплазмы с
самым примитивным строением:
ядро посредине, оболочка по
краям. Было установлено, что
клетка — это сложная система,
состоящая из различных
структур, каждая из которых
приспособлена к выполнению
какой-то определенной функции.
Например, одна из этих
структур — митохондрии — отвечает
за важнейшие биохимические
процессы, связанные со
снабжением клетки энергией.
Фотографии митохондрий
дрожжевых клеток, сделанные с
помощью люминесцентного
микроскопа, позволяют составить
четкое представление об этих
интересных образованиях.
Как правило, в клетке
можно насчитать несколько сотен
митохондрий. Обычно они вы-
Эта фотография сделана автором
статьи с помощью люминисцент-
ного микроскопа с увеличением
в 500 раз. На ней видны
митохондрии дрожжевых клеток — они
имеют форму палочек или зерен,
как бы нанизанных кое-где на
одну нитку.
глядят как палочки или
«колбаски» длиной около 15 000
ангстремов и диаметром 5 000
ангстремов (один ангстрем равен
0,0000001 миллиметра). Правда,
и форма, и размеры этих
структур в значительной степени
зависят от тех условий, в которых
культивируются клетки.
На микрофотографии
дрожжевых клеток на предыдущей
странице отчетливо видны
митохондрии в виде палочек и
зерен, как бы нанизанных в
отдельных местах на одну нитку.
Если разрезать клетку, а вместе
с ней и митохондрии с
помощью специального
ультрамикротома и посмотреть на
изображение среза, полученное с
помощью электронного
микроскопа (фото на этой странице,
вверху справа), то глазам
предстанет интересная картина: все
тело митохондрии пронизано
сетью мембран или выростов,
которые в свою очередь тоже
имеют сложную структуру.
Старшему научному сотруднику
Института молекулярной
биологии В. И. Бирюзовой удалось
выполнить уникальные, в
своем роде, исследования, которые
показали, что к внутренним
мембранам прикреплены
тысячи мельчайших образований,
имеющих вид «гребешков» и
определяющих химическую
активность митохондрий.
Исследователь, вооруженный
современным микроскопом,
имеет возможность наблюдать
тонкую реакцию клетки на
разные внешние воздействия. Не
так давно было выяснено,
например, что в дрожжах под
влиянием гамма-излучения
начинают накапливаться жиропо-
добные вещества (см. фото на
этой странице, внизу справа).
Среди этих веществ есть одно —
зргостерин, который
представляет собой провитамин D2
одинаково необходимый и
животным, и человеку. Б результате
родилось предложение облучать
дрожжи точно рассчитанными
дозами гамма-лучей, чтобы
повысить в них содержание
полезного продукта.
Таким предстает разрез
дрожжевой клетки в электронном
микроскопе, который дает увеличение
в 24 000 раз. Фото В. Бирюзовой.
Ожирение цитоплазмы клетки
(увеличение в 1000 раз). Фото
Г. Медведевой.

КОТОРОЕ
СКИСАЕТ
Читательница нашего журнала В. А. Курневич
(Москва) провела дома эксперимент и написала о
нем в редакцию. Опыт был предельно прост и, тем
не менее, поставлен с классической строгостью.
Целью его было выяснить, сколько времени может
храниться стерилизованное молоко, получившее
широкую известность под названием «можайского».
Одновременно бып поставлен контрольный опыт — в тех
же условиях хранилось обычное молоко из бутылок
и пакетов, кипяченое и сырое. Результат опыта: все
молоко, кроме стерилизованного, скисло.
Что же это за молоко, которое не портится! С
таким вопросом обращаются в редакцию и другие
читатели журнала.
Чтобы разобраться, почему не скисает
стерилизованное молоко, нам придется сначала сказать
несколько слов о том, почему вообще молоко скисает.
Этим мы обязаны одной из бесчисленных
разновидностей микроорганизмов, которые так и
называются — молочнокислые бактерии. Попадая в молоко,
они начинают размножаться и в результате своей
бурной деятельности превращают молочный сахар —
лактозу в молочную кислоту. Тут-то начинаются все
беды. Молочный белок казеин находится в молоке
в виде растворимого соединения — казеината
кальция. Под действием кислоты это соединение
превращается в свободный казеин, который уже
нерастворим в воде и хлопьями выпадает в осадок. Молоко
сворачивается — скисает.
Значит, чтобы молоко не скисало, необходимо
уничтожить молочнокислые бактерии или, по
меньшей мере, подавить их деятельность. Самый древний
способ — охлаждение. При низкой температуре
микроорганизмы развиваются медленно: в погребе или
холодильнике молоко можно сохранять несколько
часов, в лучшем случае — сутки.
Когда этого мало, на помощь приходит тепло.
Молоко кипятят или пастеризуют — нагревают до 70—
80°С (пастеризации на заводах подвергается все
молоко). Нагрев убивает все болезнетворные
микроорганизмы. Но молочнокислые бактерии особенно
живучи и некоторое время спустя снова начинают
развиваться. К тому же обычно они вновь
проникают в молоко из воздуха. И, к огорчению хозяек,
молоко все равно скисает.
Выход остается один: полностью уничтожить все
микроорганизмы и наглухо закупорить молоко,
чтобы ни одна бактерия не проникла в него извне. Для
этого и существует стерилизация.
Проще всего убить микроорганизмы сильным
нагреванием под высоким давлением. Так и поступают
в большинстве случаев. Медицина давно пользуется
стерилизацией — вы, наверное, не раз замечали
надпись «стерильно» на перевязочных средствах или на
коробках с ампулами. Если пользоваться
стерильными инструментами и медикаментами, опасность
инфекции при уколе или операции исключена. А
стерилизация молока (так же, как и других пищевых
продуктов) преследует иную цель — увеличить срок
хранения.
76

Проще всего было бы стерилизовать молоко
прямо в бутылках. Но высокую температуру здесь не
применишь: стекло при быстром нагреве лопнет.
Значит, нужно долго нагревать продукт при
умеренной температуре, а это невыгодно — снижается
производительность фабрики.
Другой вариант — стерилизовать молоко до
розлива. Это можно сделать легко и быстро, например,
пропуская в молоко горячий пар под давлением. Но
тогда нужно быть уверенным, что при розливе в
молоко не попадут бактерии. Нужен, как говорят,
асептический розлив — и бутылки, и все оборудование
тоже должны быть стерильными. При таком способе
стерилизации молоко по вкусу не отличить от
пастеризованного, но срок его хранения все же не
превышает двух месяцев.
А можно стерилизовать молоко дважды — и
перед розливом и в бутылках. Именно так и поступают
на Можайском заводе. Хотя это и сложнее, чем
одноступенчатая стерилизация, зато молоко можно
хранить не месяцы, а один-два года. «Можайское
молоко» имеет желтоватый оттенок, а по вкусу
напоминает топленое.
Непременное условие хранения любого
стерилизованного молока — герметичность тары. Иначе все
труды пойдут насмарку — бактерии вновь проникнут
в молоко. Как только стерилизованное молоко
открыто, оно начинает скисать, как обычное.
Преимущества стерилизованного молока
очевидны. Оно незаменимо для дальних путешествий и
просто для тех случаев, когда хотят купить молока
впрок.
Но не следует им увлекаться. Ведь при сильном
нагреве, а особенно при двустадийном процессе,
уничтожается часть витаминов А, В, С,
содержащихся в молоке.
Происходят некоторые
изменения и в его составе.
Поэтому, если вы не
собираетесь долго хранить
молоко — купите лучше
обычное,
пастеризованное.
Стерилизуют не
только цельное молоко, но и
сгущенное. Обычное
сгущённое молоко с
сахаром стерилизовать не
нужно — сахар сам
служит консервирующим
веществом. Но
сгущенное молоко без сахара
приходится
стерилизовать. Оно тоже очень
удобно в пути — хранится долго, а тара —
небьющаяся.
Сейчас стерилизованное цельное молоко
изготовляют в большом количестве лишь на Можайском
заводе. Выпускают его — правда, немного — также и
в Москве, Ленинграде, Алма-Ате и Сланцевске, где
используется одностадийный процесс стерилизации.
Но уже проектируются новые автоматические линии
для производства стерилизованного молока, которые
будут установлены в различных городах страны.
Вряд ли стоит налаживать выпуск этого продукта
повсюду — ведь его легко можно перевозить, не боясь
порчи.
Спрос на стерилизованное молоко высок, но надо
надеяться, что в скором времени он будет
полностью удовлетворен.
АНГЛИИСКИИ-
для химиков
ПСЕВДОПРОСТЫЕ СЛОВА
Многие читатели несомненно испытывали
чувство досады, неловкости и смущения, когда при
переводе интересующей их статьи не могли
понять смысла английского предложения, хотя
считали, что знают «все слова».
Возьмем, к примеру, предложение:
То this end we have reconsidered the
point in question.
«Интуитивный» перевод приводит к
бессмыслице: «К этому концу мы пересмотрели точку в
вопросе».
Но следует иметь в виду, что многие слова и
грамматические формы в определенных
сочетаниях имеют разные значения, и наше
предложение можно перевести, если только знать
следующее:
а) слово end выступает не только в значении
«конец», но очень часто значит «цель», а сочетание
to this end переводится «с этой целью»;
б) слово question, как всем известно, означает
«вопрос». Однако сочетание in question переводится
как «исследуемый», «рассматриваемый»,
«обсуждаемый», «о котором идет речь»;
в) слово point означает не только «точка», но и
«проблема», «вопрос», «смысл», «соображение»,
«стадия».
Теперь не представляет никакого труда полу-
77

чить осмысленный перевод: «С этой целью мы
пересмотрели исследуемую проблему».
Вышеприведенные и им подобные слова
породили проблему так называемых
псевдопростых слов.
Как возникла зта проблема? В процессе
преподавания иностранных языков основное внимание
учащихся принято обращать на запоминание слов
в их наиболее часто встречающихся значениях;
для этой же цели служат и многочисленные
словари-минимумы. В результате учащиеся теряют
способность понимать зти же слова,
использованные в других непривычных сочетаниях.
Подумайте сами, зачем справляться о слове well
(см. № 2,1), когда всем известно, что оно значит
«хорошо»!
Далее. Существуют слова, которые читатели
регулярно смешивают из-за их графического
сходства, что приводит к искажению смысла
оригинала. Например, часто смешивают слова
about («около», «приблизительно») с above
(«выше», «свыше»); some («некоторый») и same («тот
же»); band («полоса») и bond («связь»); inter
(«между») и intra («внутри»); volume («объем») и value
(«значение»).
Часто встречаются грубые ошибки и при
переводе «интернациональных» слов, как actual
(«фактический», а не «актуальный»), original
(«первоначальный», а не «оригинальный»), progressively
(«постепенно», «все более», а не «прогрессивно»),
figure («цифра», «рисунок», «число», а не
«фигура»), object («цель», «предмет», а не «объект»),
technique («методика», «метод», «процесс», а не
«техника»; см. № 2, 4), procedure («методика»,
«метод», а не «процедура»; см. № 2, 3).
И наконец, много ошибок возникает из-за
неправильного переноса значения коренного слова
на его производные. Например, зто случается при
переводе таких слов как marked («заметный», а
не «отмеченный»), repeated («многократный»,
«неоднократный», а не «повторный»; см. № 3, 12),
rather then («а не», а не «скорее чем»; см. № 2, 5),
together with («наряду с», а не «вместе с»).
Большая часть псевдопростых слов собрана в
наших книгах по чтению и переводу английской
научной и технической литературы, что, казалось
бы, должно помочь читателям избежать
соответствующих ошибок при переводе. Практика,
однако, показала, что этого недостаточно. Необходимо
настойчиво искоренять зло, причиненное
словарями-минимумами, приучать читателей проверять
значения якобы простых слов.
А теперь рассмотрим специфику перевода
предложений, приведенных в прошлом номере
журнала.
13. The distribution curve may be used
to make a decision between alternative
mechanisms.
Неправильный перевод:
«Кривую распределения можно использовать
для того, чтобы сделать выбор между
альтернативными механизмами».
Правильный перевод:
«Кривую распределения можно использовать
для того, чтобы сделать выбор между
возможными механизмами».
Вопрос идет о трактовке значения alternative.
Из неправильного перевода вытекает, что в
данном случае существует только два, притом,
взаимоисключающих механизма; из правильного
перевода мы узнаем, что имеется несколько
возможных механизмов.
В настоящее время слово alternative,
выступающее как прилагательное и как существительное,
потеряло свое узкое значение и обычно
указывает на наличие многих различных вариантов, что
ясно вытекает из следующего контекста:
A number of alternatives was proposed.
No final decision between all these various
alternatives is possible at present.
Одновременно зто слове потеряло значение
взаимоисключения. Поэтому существительное
alternative рекомендуется переводить как
«вариант», «возможность», а прилагательное — как
«другой», «иной», «возможный».
14. In this approach rates of reactions
are not measured.
Неправильный перевод:
«При таком подходе скорости реакций не
измеряются».
Правильный перевод:
«При таком методе скорости реакций не
измеряются».
В словарях приводятся три значения слова
approach: «приближение», «подступ», «подход».
Естественно, химики выбирают последний
вариант. Однако анализ научной и технической
литературы позволил выявить новое значение зтого
слова — метод, которое закономерно вытекает,
например, из следующего контекста:
The statistical aproach is more powerful
than the kinetic approach because it gives
numerical values for constants which cannot
be evaluated by the kinetic method.
15. It is known from spectroscopic evidence
that Beckmann rearrangement is analogous
to the carbonium-ion rearrangements.
78

Неправильный перевод:
«Из спектроскопического доказательства
известно, что перегруппировка Бекмана аналогична
перегруппировкам иона карбония».
Правильный перевод:
«Из спектроскопических данных известно,
что...».
Все хорошо знают значение слова evidence —
«доказательство». Однако в научной и
технической литературе зто слово очень часто
встречается в значении «данные», что явствует также из
следующего предложения:
The chemical and X-ray evidence
supports a head-to-tail structure of the polymer.
«Данные химического и рентгеновского
анализа подтверждают структуру полимера «голова к
хвосту».
16. Unit cells may contain one, two, or
occasionally, more than two layers.
Неправильный перевод:
«Элементарные ячейки могут содержать один,
два, или случайно больше слоев».
Правильный перевод:
«Элементарные ячейки могут содержать один,
два или, изредка, больше слоев».
По аналогии с существительным occasion
наречие occasionally часто автоматически переводят
«случайно», а прилагательное occasional —
«случайный». В научной и технической литературе
зти слова отнюдь не указывают на случайность.
Наречие occasionally означает «время от
времени», «попутно», «изредка», «иногда», a
occasional переводится как «несистематический»,
«эпизодический», «встречающийся время от времени»,
«некоторые», например:
A precision potentiometer is available
for occasional use.
«Точный потенциометр пригоден для
эпизодического использования».
17. Our experiments have led to the
tentative conclusion that these mixed solvent
systems facilitate cellulose reactions.
Неправильный перевод:
«Наши опыты привели к экспериментальному
выводу, что зти системы смешанных
растворителей способствуют реакциям целлюлозы».
Правильный перевод:
«Наши опыты привели к предварительному
выводу, что...»
Прилагательное tentative обычно переводят
как «экспериментальный», «опытный». Такой
перевод, естественно, дает все основания считать,
что выдвигаемые положения проведены на
практике, то есть основаны на эксперименте, опыте.
На деле же, под значениями
«экспериментальный», «опытный», подразумевается, что
соответствующие данные являются предварительными.
Поэтому, во избежание серьезного недоразумения,
рекомендуется переводить tentative значениями
«предварительный», «пробный», «временный»,
«ориентировочный».
Соответственно, наречие tentatively
переводится как «предварительно», «предположительно»,
«в порядке опыта», «временно» и
«ориентировочно».
Например:
In addition, the weak band was noted by
some workers and assigned tentatively to
an additional NH absorption.
«Помимо этого, некоторые исследователи
отметили слабую полосу и предположительно
отнесли ее за счет дополнительного поглощения
NH-группы».
В следующем номере мы познакомимся со
словами, устанавливающими логические связи
между отдельными элементами высказываний, и
рассмотрим специфику перевода следующих
предложений:
18. Cholic acid was known to contain a
carboxyl group and three alcoholic hydroxyl
groups.
19. The results were very favourable,
especially that of Jones and those obtained
with new compounds.
20. The data obtained cannot be regarded
as evidence of the postulated reaction for
the system is greatly complicated by other
reactions.
21. In any event, current theories either
empirical, or electronic, appear to account
for this result.
22. This picture can hardly account for
the remarkable properties of rubber.
Кандидат филологических наук
Л. Л. ПУМПЯНСКИЙ

Химия цвета цветов
Т. Р. СЕШЛДРИ
В февральском номере нашего журнала рассказывалось о том, как на смену
красящим веществам природного происхождения пришли разнообразные синтетические
красители.
Было бы неверно думать, будто в наше время природные красящие вещества не
представляют никакого научного и практического интереса. История продолжается.
Теперь химики изучают вопрос, каким образом эти вещества синтезируются живыми
организмами, какую биологическую функцию они выполняют, как могут быть
использованы человеком. Оказалось, например, что многие из них обладают интересной
физиологической активностью.
Сегодня мы публикуем перевод статьи известного индийского ученого Т. Р. Сешад-
ри, посвященной современным исследованиям природных красящих веществ. Сгатья
эта представляет собой своеобразный научный очерк, размышления ученого об
интересующей его проблеме и поэтому не претендует ни на исчерпывающую полноту
охвата материала, ни на законченность изложения. В дальнейшем, мы расскажем
более подробно о затронутых в ней вопросах.
Цветы — зто символ всего прекрасного. Многие
позты прославляли цветы в восторженных
строках. Отличным примером тому может служить
стихотворение Теннисона, посвященное им
Маленькому Цветку:
«I hold you here, root and all, in my hand,
Little flower — but if I could understand,
What you are, root and all, and all in all,
I should know what God and man is»*.
Ученые тоже с давних пор восхищались
цветами. Но свои чувства они выражали не в
поэтической форме, а в форме экспериментов,
призванных разгадать тайну неотразимого обаяния
живой палитры природы.
Заметный успех в этой области был достигнут
только в нашем веке. Первых исследователей
красящих веществ цветов привлекали глубокие
красные и синие тона. Однако попытки выделить
вещества, ответственные за зту окраску, были
безуспешными: при экстракции спиртом или во-
* Эту строфу можно перевести, например, так;
«У меня в руках — всего лишь маленький
цветок.
Он весь умещается у меня на ладони.
Но если бы я когда-нибудь сумел понять,
что зто такое,
То У меня на ладони была бы вся
Вселенная».
дой она исчезала. Впоследствии было
установлено, что в цветах пигменты — так называемые
антоцианины — находятся в виде солей
окрашенных оснований. Поэтому извлекать
их надо было не спиртом и не водой, а
кислотами.
Первым исследователям красящих веществ
цветов помогли более ранние работы,
посвященные группе соединений, названных антоксан-
тинами: сами по себе эти вещества окрашены
совсем незначительно, но после обработки
основными протравами дают глубоко окрашенные
комплексные соли.
Желтые и оранжевые оттенки лепестков
возникают, главным образом, благодаря к а р о т и-
н о и д а м.
Некоторые цветы окрашены также благодаря
присутствию халконов и родственной группы
соединений, называемых а у р о н а м и.
Антоцианины, антоксантины# халконы, ауро-
ны и ряд родственных соедивений относятся к
большой группе веществ, объединяемых общим
названием ф л а в о н о и д ы. Все они имеют
скелет, образованный из двух различных частей:
одна из них содержит 6 атомов, а другая — 9 атомов
углерода.
Первоначально считалось, что в растениях обе
зти части образуются непосредственно из Сахаров,
но недавние исследования, проведенные при
помощи меченых атомов, показали^ что одна часть
80

KuCAO^q
ОН I О
/ он 5
"■Оч)^
о
jca^Kow**
<a w ft о ^а^^м^
образуется из трех остатков уксусной кислоты,
а другая — из коричной кислоты или ее аналогов.
Очень распространены обычные флавоноиды,
содержащие фен ильную группу в положении 2
(см. рисунок вверху). Но существуют так
называемые изофлавоноиды, содержащие фе-
нильное ядро в положении 3. Показано, что они
образуются при миграции фенильной группы
халкона.
И, наконец, недавние исследования показали,
что в природе существует еще один тип флаво-
ноидов, содержащих фенильное ядро в
положении 4. Простейший представитель этого ряда
соединений — так называемый
далбергин,выделен из древесины африканского черного дерева
Dalbergia sissoo; родственные соединения
выделены и из других видов Dalbergia, например,
Dalbergia latifolia. Эта группа соединений,
названная далбергиноидами, образуется,
по-видимому, комбинацией тех же С9 и Сб-фраг-
ментов.
АНТОЦИАНИНЫ
Как уже говорилось, наиболее важны анто-
цианины, ответственные за сияющую палитру
красных и голубых оттенков.
OC^Os-
В качестве типичного примера можно
привести цианин*. Встречается цианин и в красной
розе, и в голубых васильках, и поэтому его не раз
изучали — ведь все зто разнообразие окрасок
создается пигментом с очень простой структурой!
Цианин имеет красный цвет в кислой среде
(положительно заряженный ион) и голубую
окраску — в щелочной среде (отрицательно
заряженный ион); постепенно изменяя кислотность
среды, с помощью цианина можно получить
целую гамму оттенков. Однако это не могло
объяснить различия окраски цветов разных растений,
так как оказалось, что клеточный сок всех
цветов имеет кислую реакцию, причем у васильков
более кислую, чем у розы.
В конце концов было установлено, что в розе
цианин существует в виде обычной соли, в то
время как в васильке он образует комплексное
соединение отрицательно заряженного иона
цианина. Голубой пигмент, названный протоциа-
нином, был извлечен специальными методами
и затем изучен.
Большинство антоцианинов имеют
характерные спектры в видимой области: они
поглощают свет в области 510 и 550 миллимикрон.
Существует множество разнообразных цветов,
имеющих оранжево-желтую окраску. Эти цветы
содержат антоцианины, у которых отсутствует
гидроксильная группа в положении 3.
Особенность этой группы веществ состоит в том, что
они легко превращаются в глубоко окрашенные
хиноидные основания**, поглощающие
свет с большей длиной волны. Эти соединения
можно использовать как красители, они,
например, входят в состав красного сандала.
Ярко-красное красящее вещество свеклы (Beta
vulgaris) привлекло к себе пристальное внимание
химиков. Оно имеет спектр, близкий спектру
цианина и поэтому его считали разновидностью
антоцианина и даже назвали бетанином.
Однако зто вещество крайне неустойчиво в кислых
и щелочных растворах и содержит азот. Только
* Цианин относится к классу так называемых
гликозидов — веществ, содержащих остаток
(или остатки) глюкозы или другого сахара. Та
часть молекулы гликозида, которая остается
после отщепления сахара, называется а г л и к о-
н о м. Так, отщепление двух молекул глюкозы от
цианина приводит к его агликону — цианид и-
н у. — Ред.
** Хиноидные основания — вещества,
содержащие хиноидную структуру — / \ =
Ред.
6 Химия и Жизнь № 4
81

недавними работами, в которых широко
использовалась инфракрасная спектроскопия, было
показано, что бетанин и его агликон — б е т а-
н и д и н — принадлежат к особой группе веществ,
содержащих ядра индола и пиридина.
Из этого, конечно не следует, что клубни не
могут содержать антоцианинов. Гималайская
разновидность редиски содержит, например,
гликозиды найдены также в заметных
количествах в желтых розах и цветах хлопка.
ХАЛКОНЫ И АУРОНЫ
Это — важные компоненты ярко окрашенных
цветов. В качестве типичного примера можно
привести индийский кустарник «дхак» (Butea fron-
.он
ноос
£е»^<ями4с4М
теин
обычный антоцианин. Недавние интересные наб-
людевия показали также, что индийская
разновидность моркови содержит не каротин, а
большое количество гликозида цианидина. Эта
морковь очень привлекательна на вид и используется
на севере Индии для приготовления сладостей.
АНТОКСАНТННЫ
Эти вещества — флавоны и флавонолы —
чаще всего встречаются в различных частях
растений в форме гликозидов. Например, рутин,
гликозид одного из наиболее распространенных
флавонолов — кверцетина — добывается в
больших количествах в США из гречихи и в
Австралии из листьев эвкалипта. Кверцетин и его
dosa). Еще Перкин изучал его высушенные
цветы; он установил, что в них содержится
бесцветный флаванон б у т и н и небольшое количество
халкона б у т е и н а. Предполагалось, что зти
вещества присутствуют в растениях в виде
гликозидов. В дальнейшем из зтого цветка был
выделен бесцветный гликозид бутина, названный
б у т р и н о м.
Получалось,, что этот ярчайший лесной
цветок содержит только... бесцветные вещества!
И только несколько лет назад, при исследовании
свежих цветов, было установлено, что в них
содержится окрашенный гликозид халкона,
названный изобутрином. После того, как цветы
высыхают, это вещество превращается в
бесцветный гликозид флаванона.
к^ер^етин
CHjCH,
/3 - харогучлц
82

КАРОТИНОНДЫ
Каротиноиды ответственны за темно-желтую
окраску многих цветов; в твердом виде и в
концентрированных растворах они красного цвета.
Например, л и к о п и н придает ярко красную
окраску помидорам, кроцетин — лепесткам
шафрана (Crocus sativa), б и к с и н присутствует
в плодах биксы (Bixa orellana).
ДРУГИЕ ПИГМЕНТЫ
Хиноны в цветах еще не обнаружены, однако
они найдены в коре корней некоторых растений,
а также в их древесине.
Желтое красящее вещество —
рибофлавин — найдено в ростках и листьях, а алкалоид
берберин — в корнях.
Не исключено, однако, что подобные
соединения имеются и в цветах.
Изучая красящие вещества цветов, мы
интересовались их химической структурой и тем,
как она может меняться. Особенности структуры
этих соединений влияют на их спектральные
СЕОйства, так же, как и в случае любых
красителей. Обычно это описывают положениями
минимумов и максимумов поглощения света
данным веществом. Однако на наше восприятие
цвета влияет поглощение во всей спектральной
области. Именно зто и предстоит еще исследовать.
Еще более трудно исследовать процессы, которые
происходят в глазах наблюдателя. Меня
занимает вопрос: не влияют ли на восприятие цвета
психические особенности каждого человека...
Одним словом, музыка красок более сложна
и изменчива по своей природе, нежели музыка
звуков. Возможно даже, что в действительности
она еще более утонченна, чем мы предполагаем.
Сокращенный перевод с английского
из журнала «Current science».
Статью индийского ученого Т. Р. С£ШАДГИ
комментирует кандидат химических наук А. К. ЧИБИСОВ
Со словом «цвет» мы всегда
связываем слово «свет». Это и не
удивительно: ведь если бы
вещество не поглощало, не отражало,
или не излучало света, то его цвет
увидеть было бы невозможно...
Обычный «белый» свет — это
набор электромагнитных волн с
дг.кнами от £,0Ю5до 7,6 • 1(Г5
с?к аметра. Его можно условно
разбить на семь интервалов,
каждый из которых воспринимается
нами как «чистый» (красный,
синий и т. д.) цвет. Падая на объект,
свет частично поглощается,
причем интенсивность поглощения
различна для различных длин
волн. Совокупность этих
характеристик [то есть длины волны
света и интенсивности его
поглощения) дает так называемый
спектр поглощения
вещества. Именно спектр
поглощения в целом и определяет то
свойство вещества, которое
воспринимается нами как окраска.
Способность вещества к
поглощению электромагнитной
энергии обусловлена существованием
у его молекул определенного
набора возможных энергетических
состояний. Каждое вещество
может поглощать только те кванты
света, энергия которых точно
соответствует переходу из
основного в возбужденное состояние, что
определяется известным
соотношением Планка X — —-, где А —
длина волны, А Е — разность
энергий возбужденного и основного
состояний, h — постоянная, ас —
скорость света в вакууме. Не
удивительно поэтому, что спектр
поглощения существенно меняется
при изменении химической
структуры вещества.
Спектры поглощения в
видимой области изучены для очень
большого числа окрашенных
соединений. Это позволило
установить связь, существующую между
окраской вещества и его
строением.
У бесцветных соединений
окраска появляется после введения
в молекулу особых, так
называемых хромофорных групп
(главным образом, группировок,
содержащих непредельные связи:
С = С, С = О, N = Nf N = О и
др.). Особенно яркая окраска
возникает в том случае, если эти
группировки образуют систему
сопряженных —
чередующихся простых и двойных связей.
К этому типу соединений
относится и подавляющее большинство
природных красящих веществ.
Но этим не ограничивается
елияние структуры на
спектральные свойства вещества. При
введении некоторых других
группировок атомов окраска вещества
углубляется — это так называемый
ауксохромный эффект.
При этом может меняться как
положение максимума полосы
поглощения, так и ее
интенсивность.
Изучение восприятия цвета
представляет собой (как это
совершенно справедливо отмечает
Т. Р. Сешадри] несравненно более
сложную задачу, так как в этом
случае надо рассматривать еще
и взаимодействие
электромагнитного излучения со зрительными
пигментами. И еще сложнее
механизм, по которому первичная
информация перерабатывается в
в нашем мозгу в представление
о цвете в обычном смысле этого
слова.
6*
ьз

Предлагаем вам несколько задач, которые подготовил ассистент МГУ
С. С. Чураиов. Первые три задачи под силу ученикам 9 класса. Для
решения остальных нужны знания в объеме полного школьного курса химии.
1. Можно ли при взаимодействии двух водных растворов получить практически
чистую воду!
2. Как получить концентрированную азотную кислоту из разбавленной!
3. В герметической ампуле объемом 1 мл находится 9,89 мг радона, период
полураспада которого 3,8 дня. При распаде радона образуется изотоп свинца — радий-D
с атомным весом 210. Какое давление будет в ампуле через 7,6 дня!
4. Водный раствор белого твердого вещества X имеет слабокислую реакцию.
Вещество X при нагревании возгоняется, причем плотность его паров по водороду
равна 13,4. Что это за вещество!
5. Как определить полный качественный состав Ba{C10»Jr Na2S04r КМп04! Каждый
элемент, образующий эти соединения, нужно выделить в виде простого вещества.
6. При действии соляной кислоты на бесцветные кристаллические вещества А и Б
получаются соответственно два газа — В и Г, обладающие неприятным запахом. При
смешении этих газов в присутствии воды выделяется твердое вещество Д
светло-желтого цвета, которое растворяется при кипячении как в растворе А, так и в растворе Б.
При этом образуются новые вещества — Е и Ж. При подкислении растворов Е и Ж
из них снова выпадает вещество Д. Напишите формулы веществ и уравнения
происходящих реакций.
Ответы на задачи — на стр. 88
Устав клуба состоит всего из двух пунктов.
Пункт первый. Членом клуба может быть каждый школьник.
Пункт второй. Ответы на вопросы клуба Юный химик нужно
высылать в редакцию до выхода в свет следующего номера журнала (потому
что в этом следующем номере ответы будут уже опубликованы).
Десять школьников, которые пришлют лучшие ответы в течение года,
будут премированы подпиской на наш журнал на следующий год.

Перед вами — серьезная и строго
научная статья. Такие статьи публикуются
обычно в научных журналах. Как же она попала в
клуб Юный химик? Не собирается ли
журнал знакомить школьников с сугубо
научными статьями? Чтобы рассеять возможное
недоумение, сразу поясним, в чем тут дело.
Двое из авторов этой статьи — юные
химики. Ира Краусова и Люда Шахнабатян
учатся в 11 классе 313-й московской школы.
У каждого школьника есть свой
«конек» — одни собирают марки, другие пишут
стихи, третьи предпочитают туризм.
Увлечение Иры и Люды — биохимия. Они
занимаются в биохимическом кружке
Московского дворца пионеров, а производственную
практику проходили в Институте
физиологии растений имени К. А. Тимирязева. Здесь
они и познакомились с научным
сотрудником института Владимиром Ивановичем
Сафоновым. Под его руководством
школьницы выполнили интересную
исследовательскую работу, результаты которой
публикуются ниже.
Если вас интересует вопрос — могут ли
школьники проводить научные
исследования, — то публикуемая статья дает ответ: да,
могут. Конечно, под руководством старших
товарищей — иначе можно пойти
проторенными путями и в который раз «открыть
Америку».
Многие из вас занимаются в химических
кружках школ и домов пионеров. Если у вас
накопился интересный научный материал —
присылайте его нам. Безразлично, какой
области химии вы отдаете предпочтение.
Важно только, чтобы в этих работах вы не
просто воспроизводили какие-то известные
опыты, а проводили научное исследование,
открывали неизвестные ранее особенности
строения и свойств вещества. Такую работу
можно выполнить только под руководством
преподавателя химии или научного
сотрудника. Они же и должны представить вашу
статью редакции. Не забудьте, пожалуйста,
написать о себе, о том, где и под чьим
руководством вы занимаетесь химией.
Для тех, кто хочет заниматься
исследованиями, но не знает, над какими вопросами
работать, в одном из ближайших номеров
мы предложим темы экспериментальных
работ.
Лучшие из присланных вами статей будут
напечатаны в клубе Юный химик.
Деятельность живой клетки определяется
целым комплексом белковых молекул с
различными функциями. Разделение комплекса белков на
группы одинаковых молекул подготавливает
условия для их подробного исследования.
В статье приводится краткое описание злек-
трофоретического метода исследования и
предварительных результатов изучения белков
пыльцы 3-х видов растений из разных ботанических
семейств.
Пыльца представляет собой
специализированный мужской половой организм (микрогамето-
фит) с одинарным (гаплоидным) набором
хромосом, несущих в себе половину наследственных
признаков будущего организма — потомка.
Можно было ожидать, что в составе белковых
комплексов пыльцы разных растений есть черты
сходства и одновременно какие-то особенности.
Исследована пыльца сосны — древнего
голосеменного растения, кукурузы — однодольного
покрытосеменного растения из молодого семейства
злаковых, и подсолнечника — двудольного
покрытосеменного растения, принадлежащего к
зволюционно молодому семейству
сложноцветных.
Пыльцу каждого вида растений @,5 г)
растирали в ступке с жидким азотом (—185°С), смочив
предварительно буферным раствором солей,
имеющим рН 8,3. Состав буферного раствора:
трис-оксиметиламинометан .... 12 г
глицин (гликокол) 57,6 г
аскорбиновая кислота 2,5 г
едкий натр 0,6 г
трилон Б 0,25 г
вода ДО 0,5 л
85

Пыльцевые зерна при таком глубоком
охлаждении становятся очень хрупкими и за 20 мин.
разрушаются при растирании в фарфоровой
ступке. После измельчения и постепенного
оттаивания пыльцу заливали 5 —10 объемами того же
Белковые комплексы разделяли в
электрическом поле (методом электрофореза).
Подготовленные для анализа белковые экстракты вносили в
злектрофоретические трубки прибора Э. Г. А.
(см. рисунок) в количестве 0,02—0,05 мл в смеси
с равным объемом 6%-яого раствора линейного
полиакриламида, содержащего небольшую
примесь индикатора бромфенолового синего.
Приготовление колонок геля в щелочной среде
(рН около 8,9) и кислой среде (рН 2,3) описано
в статье B). Колонки представляют собой
двухслойные цилиндрические столбики прозрачной
синтетической среды, пропитанной раствором
буферных солей. Слой исследуемых белков
располагался поверх столбика геля и после создания
электрического поля продвигался вниз,
постепенно разделяясь на серию белковых зон.
По истечении 1 часа разделение белков
заканчивали, и столбики геля извлекали из трубок.
Полученные злектрофореграммы проявляли при
помощи раствора, окрашивающего зоны геля там,
где расположены белки.
В кислой среде разделились белки со
щелочными свойствами, а в щелочной среде — белки с
более сильно выраженными кислотными
свойствами.
В разных зонах располагаются белки с
различной подвижностью, а значит и с разными
электрическими свойствами C). Относительную
подвижность (Rf )б ел новых зон рассчитывали по
формуле:
расстояние от старта до зоны белка
Rf= 7
расстояние от старта до зоны индикаторной
краски
В таблицах 1 и 2 приведены результаты
разделения (величина Rf) кислых и щелочных
белков пыльцы.
буферного раствора и оставляли стоять при 2°С
1 час для лучшего извлечения белков. Осадок
нерастворимых веществ отделяли
центрифугированием. Белки в растворе очищали при помощи
фильтрования через колонку зернистого геля Се-
фадекс Г-25 в течение 15 мин. Таким образом
были получены частично очищенные экстракты
белков, устойчивые при хранении в холодильнике
в течение нескольких дней A).
Таблица 1
Относительная подвижность кислых белков из
пыльцы
1 JNS белкошш
1 зоны
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
кукуруза
0,94
0,84
0,09
0,5С
0,47
0,28
0,19
Вид растения 1
сосна
0,95
0,86
0,72
0,63
0,53
0,45
0,39
подсолнечник
0,88
0,78
0,72
0,63
0,50
0,44
0,31
0,25
0,16
0,05
80

Таблица 2
Относительная подвижность щелочных белков из
пыльцы
J JN? белковой
1 зоны
1
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
сосна
0,81
0,63
0,47
0,30
Вид растения
кукуруза
0,83
0,55
0,41
0,30 !
0.21
0,11
подсолнечник
0,89
0,76
0,65
0,53
0,46
0,31
0,23
0,12
0,10
0,08
0,05
Полученные результаты подтверждают
сложность белковых комплексов. Эти комплексы
содержат большое число отдельных белковых
компонентов (особенно характерно это для пыльцы
подсолнечника, способной очень долго оставаться
жизнеспособной при хранении).
Кроме того, в составе белковых комплексов
пыльцы разных видов растений имеются
компоненты с одинаковой или очень близкой
подвижностью, что может быть связано с их
тождественностью или биохимическим сходством.
Очень интересен самый подвижный белковый
компонент, светящийся сиреневым светом при
освещении проявленных электрофореграмм
сбоку лампой накаливания. Он неизменно
присутствует на электрофореграммах белков пыльцы всех
трех исследованных видов растений, а также
белков некоторых семян. Высокая подвижность
этого белка свидетельствует о большом
положительном заряде, и, вероятно, большой химической
активности его молекул. Повсеместное его
распространение указывает, очевидно, на его серьезное
биологическое значение или на древность его
происхождения. Вместе с тем, белковые
комплексы пыльцы изученных растений сильно
различаются как по сложности, так и по подвижности
многих других белковых компонентов. Это
кажется естественным ввиду их очень большой
филогенетической отдаленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сафонов В. И., Сафонова М. П.
Выделение стабильных препаратов растворимых
белков из вегетативных и других органов
растений для электрофоретического исследования.
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 1966 (в печати).
2. Сафонов В. И., Сафонова М. П.
Микроэлектрофорез белков растений в полиакрила-
мидном геле («диск-электрофорез»).
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ. 1966 (в печати).
3. С а ф о н о в В. И., Сафонова М. П.
Электрофорез белков в синтетическом (полиакрила-
мидном) геле, ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ,
1964, т. 11, вып. 1, 147.
ФОТОСНИМОК НА ВЕКА
Сколько ценной информации
запечатлено на фотобумаге! А
ведь бумага так непрочна — и
горит, и размокает, и желтеет со
временем. Польские ученые
разработали светочувствительный
материал агалит, который не боится
не только влаги, но и кислот. Ему
не страшны пожары: агапит — это
литиевое стекло. Этот материал
ведет себя, как фотобумага. Он
чувствителен к ультрафиолетовым
лучам. Свет от кварцевой пампы
направляют через обычный
негатив на агалитовую пластинку, а
затем проявляют ее, но не в
растворе, а в печи. При высокой
температуре отпечаток становится
видимым.

К задаче 1
Можно получить чистую воду, если использовать такие растворы, при
взаимодействии которых образуются одновременно два нерастворимых вещества или же
нерастворимое вещество и вода. Sot примеры таких реакций:
ZnS04 Г BaS -= BaS04 ^ ZnS J
Ag2S04 BaCl2 BaS04 I 2AgCl J
3Ca@HJ 2H3P04 Ca3(P04J l ' 6H20.
К задаче 2
Азотная кислота образует с водой нераздельнокипящую (азеотропную) смесь, в
которой содержится около 60% HN03. Простой перегонкой нельзя получить более
крепкие растворы. 60%-ную азотную кислоту придется перегнать над водоотнимаю-
щими средствами — например, фосфорным ангидридом или серной кислотой.
Есть и другой путь — кислоту нужно перевести в сопь:
Hi\03 NaOH NaM), Н20.
При упаривании выделяются кристаллы соли, а твердую сопь можно нагреть с
концентрированной серной кислотой — и образуется азотная кислота:
NaN03 , H.SO, > HN03 ' INaH804.
К задаче З
Сначала напишем уравнение распада радона.
Rnjjjp fbgi0 (KaD) 3?(Нс£) , - 2Н пт.
Из одного атома радона получается три а-частицы (ядра атомов гелия],
следовательно, 1 г-атом Rn даст 3 г-атома гелия — обьем увеличится в три раза. Объемом
образующегося свинца можно пренебречь. За 7,6 дня (два периода полураспада] рас-
1113
падется у ъ ' ~9~ ^ Т имевшег°ся радона. Исходный радон при нормальных усло-
0,00989-22,4
виях занимал объем г}<уг,—— = 1 мл. Через 7,6 дня останется 0,25 мл радона и
образуется 0,75 X 3 = 2,25 мл гелия. Значит, радон и гепий при нормальных условиях
будут занимать объем 0,25 + 2,25 = 2,5 мл. Но так как объем ампулы равен 1 мл, то
давление в ней будет 2,5 атмосферы.
К задаче 4
По описанию вещества можно предподожить, что это нашатырь NH4C1. Он
возгоняется при нагревании, а в водном растворе частично гидропизуется:
NH4C1 Н20 \Н40Н НС1.
Но молекулярный вес нашатыря 53,5. Значит, плотность его паров по водороду
должен 'S
на быть 26,8, а в условиях задачи написано 13,4. Вспомните, однако, что, воз-
гоняясь, нашатырь разлагается на два газообразных вещества — аммиак и хлористый
водород. Поэтому плотность его паров уменьшается в два раза: -—^— -= 13,4.
К задаче 5
а. Ва(С103J " * ВаС12 3j02|
л'& нагрев
ВяС12 > JBa! !cf2; •
расплав электролиз ■—■ i—•
б. Na2S04 . — > \п\ (на аноде)
расплак ^ентролпз |__?|
NaoSOj 4С > Na2S г 4СО
fi00°
Na2S -\ 2НС1 -> 2NaCl H2S

HoS >
300- 400<;
2NaCl >
расплав электролиз
■Si
2j_J\ai
CU
в. 2KMn04 —
нагрев
1CHC1 > 2KC1
> K2Mii(L Mn02
!02
2KMn04 1CHC1 >2KC1 2MnCl2 5CU 8H0O.
Раствор, содержащий KCI и MnCI2f следует обработать нашатырным спиртом для
разделения сопеи:
MnClo 2NHOH -> Мп(ОНJ | 2\Н4С1
Мл(ОНK > MnO Н20; МпО Н2 -> ; Мп "\
Н20.
нагрев
Из раствора, содержащего KG1 и NH.C1, упариванием и прокаливанием можно
выделить хлористый калий (нашатырь при этом улетучивается]. И, наконец, последняя
операция:
2КС1
2 '"К
(Л
расллав электролиз
К задаче 6
Называем вещества: А — Na2S, Б — Na2SO> В — H2S, Г — S02, Д — S, Е — Na2S,,,х
(полисульфид], Ж — Na2S203 (тиосульфат натрия]. А вот как можно записать их
превращения:
Na2S (A) ; 2KCI > H2S (В) 2\аС1
Na2SO;t (Б) 4 2IICI > S02 (Г) 2\аС1 Н20
2Н28(В) 1 802(Г)-> 3S(A) 2Н20
Na2S(A) nSm)->NasS„tl (К)
Na<^Oa4(B) ! S(A) >Na,S-A(>K)
NaA,,., (E) -l 2IIC1 > iiS (Д) H2S 2NaCl
Na2S3Oa (Ж) 2HCJ -> S (Д) - S02 . 2NaCl 1 H2(\
Уважаемая редакция!
В прошлом году я был
руководителем комплексной экспедиции
геологов, вулканологов, ботаников
и аквалангистов на одном из
необитаемых островков Курильской
гряды — Онекотан.
Остров находится на самом
севере гряды под Парамуширом,
на 49° северной широты. На нем
три вулкана, своеобразная флора
и фауна, необычный прибрежный
подводный мир.
Нас было девять человек.
Кроме записи специальных
наблюдений мы вели общий дневник
экспедиции, отрывки из которого я
направляю вам.
Нам пришлось столкнуться С
очень странным явлением,
описание и объяснение которого в
специальной литературе не
встречается.
Руководитель экспедиции
В. А. ОСТРОНОГОВ
26 марта. Рейд Шестакова —
бухта Муссель.
Вчера в 19.30 «Шкипер Гек»
высадил нас на остров, а сегодня в
10.30 тронулись в путь. Слева идут
кручи, за которыми виднеется
темно-зеленый вулкан Немо. В
ложбинах сопок блестит снег.
Высокие мягкие травы, упругий
стланник, ольха Максимова
(кустарниковые формы),
пружинящий альпийский мох, на котором
растет вкусная мясистая шикша,
шеломайник и вейник — вот и
почти вся растительность.
До устья реки Ольховой, что
впадает в бухту Блакистон, мы
добрались только в три часа дня.
т

Ночевали на склонах бухты
Муссель. Заснули сразу, никаких
вечерних разговоров не было.
30 марта. Бухта Муссепь — вулкан
Креницына.
В 10 утра покинули бухту
Муссель и по тропе, проложенной
вчера разведчиками, двинулись к
ручью. Ручей ведет в старую
кальдеру вулкана Креницына. Он
поднимается со дна котловины,
имеющей 7,5 км в диаметре. Когда-то
она и была жерлом вулкана. Но
магматический очаг оказался
частично опорожненным, и под
действием собственной тяжести
верхняя часть конуса провалилась, на
его месте образовалась впадина—
кальдера.
В кальдере лежит озеро.
Вершина вулкана поднимается над
ним на 900 метров, над уровнем
моря — на 1324 метра.
Последний раз извержение
вулкана Креницына происходило
12 ноября 1952 года после
подводного землетрясения 5 ноября
1952 года, когда вся гряда ожила.
И сейчас на склоне есть фумаро-
лы, из которых идет газ. Над
пиком стоит облачко; вероятно, еще
продолжают пробиваться
сернистые пары.
Русло ручья забито камнями,
которые течение тащит во время
таяния снегов и ливней.
Вадим первый нашел два
камня с какими-то странными
белыми полосами. Обычный песчаник.
Но полосы явно нарисованы. Один
камень мы разбили. Полосы были
только на поверхности и к
структуре камня отношения не имели.
Собрали всего девять таких
камней. Исследовать краску
невозможно: нет даже примитивной
лаборатории. К ночи все были у
подножья вулкана.
Перед сном пели песни и
обсуждали находку — камни с
нарисованными полосами. Остроногов
считает, что это могут быть
наскальные рисунки древних айнов,
исконных жителей Курил. Кажется
аналогичные рисунки находили и
раньше в кратере на Симушире.
Вадим ляпнул что-то о
пришельцах. Его, конечно, высмеяли.
1 апреля. Пик Креницына.
Пишу перед выходом из
лагеря, так как произошли
чрезвычайные события. Утром, обратив свое
лицо к востоку, Вадим делал
зарядку. Вдруг он громко закричал
и стал звать нас.
Первым прибежал Гриша, но
без фотоаппаратов (у него их
три), потом все остальные. И мы
увидели надпись. То есть мы не
знаем, что это такое- В общем,
все по порядку.
Солнце поднималось из-за края
океана, оттуда же шли тучи. Они
поворачивали вдоль озера, но
еще не успели закрыть от нас
стены кальдеры.
На восточном склоне
кальдеры, там, где обнаженная скала
нависла над озером, были
нарисованы почти такие же знаки, что и
на камнях, которые мы нашли в
ручье. Мы видели надпись всего
две-три минуты и просто
остолбенели. Только когда облака стали
закрывать от нас скалу, Гриша
побежал за фотоаппаратом, а мы
поняли, что надо попытаться хотя
бы запомнить рисунок.
Под всем рисунком подведена
черта. Рисунок начинается с
непонятного знака, похожего на
незаконченный эллипс или скорее на
человеческое ухо, затем следуют
две вертикальные линии,
разделенные между собой точкой, за
ними конус, похожий на летящую
сверху вниз ракету и снова
вертикальная линия.
Пока мы рассматривали
рисунок, облака закрыли скалу и
снова полил дождь, с океана пришел
сильный шторм.
Спуск прошел благополучно,
хотя скорость ветра достигла
35 метров в секунду. Внизу было
тихо, только шел дождь.
Что же такое мы видели?
Неужели это был мираж?
2 апреля. Вулкан Креницына —
бухта Муссепь.
На понтоне мы подплыли к
стене. Это был не мираж! Высоко
над озером, на высоте 10—12
метров, на огромной серой скале
белели гигантские пятиметровые
знаки — полосы, складывающиеся
в причудливый рисунок. Снизу
Они казались нам еще больше.
Кропов третьим выстрелом из
ракетницы отстрелил кусок с
краской от последнего
перпендикуляра. Мы его подняли у берега и
спрятали в мешок. Гриша взял
свое — две пленки он истратил
на рисунки. Вечером он проявил
пленки, но обе они оказались
испорченными.
К ночи мы были в бухте
Муссель.
В этих отрывках из нашего
дневника изложено все, что
касается обнаруженной надписи. Я
предполагал, что не мы первые ее
обнаружили и кто-нибудь до нас
видел ее и делал попытки
расшифровать. Но в специальной
литературе я не смог найти никаких
сообщений о подобных надписях
на Курилах. Химический состав
краски оказался следующим:
Fe. . 0,020% Si . . . 0,027%
Са . . 39,876% С . . 11,977%
Na . 84-Ю-6 % Sm . 18-Ю-7 %
О. . 48,100% U . 91- №~1Х%
Мы не смогли больше
вернуться к кратеру вулкана
Креницына и обследовать кальдеру с
надписью.
90

Агроном А. НОВОСЕЛОВ
В 1896 году на Всероссийской
выставке в Нижнем Новгороде
профессор К. А. Тимирязев
демонстрировал растения,
выращенные им на растворах
химических солей, без земли. Многие
из посетителей выставки
смотрели на это как на великое
чудо, как на волшебство.
Сегодня с помощью химии
такие «чудеса» может творить
каждый. Если в вашей комнате
тепло и светло, вы можете
выращивать у себя на окне
разнообразные цветы и овощи.
Особенно приятно будет получить
собственные ранние помидоры
и огурцы. О том, как это
сделать, мы сейчас и расскажем.
Для комнатной гидропоники
необходимо иметь: 1) набор
химических солей или
минеральных удобрений для
приготовления питательных растворов;
2) посуду; 3) приспособления
для укрепления растений над
питательным раствором; 4)
мерный стакан или мензурку.
Для комнатных условий
составлена и испытана
следующая питательная смесь
(количество солей указано из
расчета на 50 литров воды *):
калий
азотнокислый 30 г
аммоний
азотнокислый 10 г
кальций
фосфорнокислый однозаме-
щеиный 7,5 г
магний
сернокислый 7,5 г
железо лимонноам-
миачное 2,5 г
борная кислота . . 0,2 г
марганец
сернокислый 0,3 г
Если этих солей у вас нет, то
их можно заменить другими,
* Расчет на 50 л делается
потому, что в домашних условиях
трудно отвешивать десятые и
сотые доли грамма.
или минеральными
удобрениями (снова в расчете на 50 л
воды):
калий азотнокислый —
калийной селитрой C3 г);
аммоний азотнокислый —
аммиачной селитрой A1 г);
кальций
фосфорнокислый — суперфосфатом
B0 г);
магний сернокислый —
английской солью (8 г);
железо лимонноаммиач-
ное — железным
купоросом C г).
Отвесив нужное количество
каждой из основных солей или
удобрений, которые берутся в
больших дозах, их хорошо
размельчают в ступке или на
блюдечке, а потом ссыпают все
вместе и тщательно перемешивают.
Сухую питательную смесь до
употребления хранят в темном
месте в закрытых широкогор-
лых бутылках или стеклянных
банках. Для приготовления
питательного раствора на 1 л во-
91

ды берут 1,2—1,5 г смеси.
Ничтожные дозы борной кислоты
и сернокислого марганца
распределить равномерно в смеси
довольно трудно, поэтому ука-
заные выше их количества
растворяют отдельно в 0,5 л воды
и добавляют в жидком виде —
по 10 смй на 1 л основного
раствора.
Нужны еще соли меди и
цинка, но так мало, что
растения получают их из сырой
воды, из которой вы будете
готовить растворы.
Если вы не хотите
приготовлять питательную смесь сами,
можно взять готовую, которую
выпускают в Латвийской ССР
(г. Сигулда, ул. Раунас, 7, Рай-
промкомбинат). Эта смесь
продается и во многих цветочных
магазивах. Выпускается она в
двух видах: первый — «А» —
для удобрения растений,
выращиваемых в почве, а второй —
«Б» — для приготовления
питательного раствора при
выращивании без земли.
В качестве посуды можно
использовать обыкновенные
стеклянные банки из-под
консервов, эмалированные
кастрюли или глиняные горшки.
АЛЮМИНИЕВУЮ ПОСУДУ
ПРИМЕНЯТЬ НЕЛЬЗЯ! Лучше брать
посуду широкую и низкую —
не выше 15 см. СТЕКЛЯННЫЕ
БАНКИ НУЖНО ОБЕРНУТЬ
ТЕМНОЙ БУМАГОЙ ИЛИ
МАТЕРИЕЙ, ЧТОБЫ КОРНИ
БЫЛИ В ТЕМНОТЕ!
Сначала для каждого
растения вам будет достаточно,
например, консервной банки
емкостью 0,3—0,5 л. Когда
растение подрастет, а его корневая
система увеличится, его
придется перенести в банку емкостью
1—3 литра.
Укреплять растения над
раствором можно разными
способами. Если вы выращиваете их
из черенков или рассады, то
нужно сделать из доски или
толстой фанеры крышку,
которую кладут на банку (как
показано на рисунке). В крышке
должно быть два отверстия:
одно в центре, для стебелька, а
второе — сбоку, для палочки, к
которой вы будете подвязывать
растение. Черенок или стебелек
рассады обертывают ватным
пояском и вставляют в
центральное отверстие крышки, а
потом ее с растением кладут на
банку с чистой водой. Между
крышкой и поверхностью
жидкости обязательно должен
остаться слой воздуха в 1,5—2 см.
Когда у черенка появятся
корни, чистую воду нужно будет
заменить разбавленным вдвое
питательным раствором. Еще
через 8—10 дней разбавленный
раствор заменяют нормальным.
Если же вы выращиваете
растения из семян, можно
воспользоваться обыкновенным
небольшим цветочным горшком.
Отверстие, имеющееся в его
дне, нужно значительно
расширить или проделать еще
несколько отверстий. В горшок
насыпают перегной, или
огородную землю, или мелкий гравий.
Чтобы они не просыпались в
отверстия, на дно можно
постелить кусочек марли. Семена
высевают обычным способом,
но перед этим землю в горшке
смачивают питательным
раствором. Потом горшок
вставляют в горло банки с водой,
оставляя между его дном и
поверхностью воды слой воздуха.
Первое время земля в
горшке должна быть постоянно
влажной. Ее нужно поливать
чистой водой. Когда же семена
прорастут, а из донного
отверстия горшка покажутся корни»
поливку прекращают, и воду в
сосуде заменяют питательным
раствором.
В дальнейшем основное вни-
92

Корни помидоров, выращенных с
комнате на питательном растворе
и прикрепленных над раствором
с помощью крышки (справа) и
горшка (слева)
мание надо уделять уходу за
корнями. Им всегда нужен
свежий воздух. Нужно следить,
чтобы между крышкой (или
дном горшка) и поверхностью
питательного раствора всегда
оставалось воздушное простая -
ство: первое время, когда корни
еще невелики, достаточно 1,5—
2 см,а по мере развития
корневой системы промежуток
увеличивается до 5—6 см.
Кроме того, нужно регулярно
добавлять в банку свежей воды,
а питательный раствор
помешивать (взбивать) палочкой.
Пока растение маленькое, воду
доливают раз в 3—4 дня, а
раствор взбивают ежедневно.
Когда растение подрастет, воду
подливают по мере ее
испарения и поглощения корнями.
Свежий питательный
раствор сначала имеет кислую
реакцию. После поглощения
части элементов он делается
щелочным, вредным для растения,
поэтому его нужно
периодически менять. Для быстро
растущих однолетних растении
раствор меняют через 7—8 дней,
для декоративных
многолетников, растущих медленнее, —
летом раз в 15—20 дней, а
зимой раз в 1—1,5 месяца.
При выращивании огурцов
нужно иметь в виду некоторые
их особенности.
На огурцах часто разводится
вредитель — паутинный кле-
щик, который выедает зеленую
мякоть листьев. О появлении
клещика свидетельствуют
мельчайшие темно-коричневые
точки на нижней стороне листьев.
Позднее на листьях и других
частях растения можно
заметить паутину. Паутинный кле-
щик особенно сильно
развивается в сухом воздухе,
поэтому растения нужно чаще
опрыскивать холодной водой. В
случае сильного заражения
вредителем растения можно
опрыснуть настоем луковой кожуры
B0 г настаивают в 1 л воды в
течение 1—2 суток).
Огурцы имеют
раздельнополые цветки, их легко
различить: у женского цветка ниже
венчика завязь в виде
маленького огурчика. Плоды
развиваются только из женских
цветков; поэтому, чтобы получить
больший урожай, после
появления двух настоящих листьев
можно отщипнуть верхушку
побега: тогда на растении
образуется больше женских
цветков.
В природных условиях
опыление у огурцов происходит с
помощью насекомых. При
выращивании огурцов в комнате
их приходится опылять
искусственно: срывают мужской
цветок, обрывают у него
лепестки, а оставшуюся часть с
тычинками прикладывают к
середине женского цветка.
Для успешного
выращивания растений в комнате
необходимо достаточное количество
света. Этим и определяются
наилучшие сроки посадок.
Помидоры можно сажать с начала
февраля до начала июля. Так
как от посадки до
плодоношения у них в комнатных
условиях проходит 110—150 дней, то
при более поздних посадках
период наиболее интенсивного
роста, когда растению особенно
нужен свет, придется на темное
осенне-зимнее время, и
хороших результатов получить не
удастся.
Огурцы можно высаживать
начиная с первых чисел марта.
У них от посева до созревания
плодов проходит 55—60 дней.
Для ускорения роста
растений можно воспользоваться
люминесцентными лампами,
подвешивая их в 5—7 см над
растением. Особенно благоприятно
действует дополнительное
освещение в феврале—марте.
Лампы включают часа на 4 утром
и на столько же вечером.
Урожайность помидоров и
огурцов сильно зависит от
количества раствора, какое они
получают. При выращивании
помидоров в литровой банке
можно получить 5—7 плодов на
растении, а в двухлитровой —
15—18 плодов.
При выращивании овощей в
комнатных условиях
необходимо сажать только сортовые
семена. Лучший сорт огурцов для
зтого — «Клинские тепличные»;
самые скороспелые сорта
помидоров — «Бизон», «Маяк»,
«Штамбовый», чАлпатьева» и
«Грибовская скороспелка».

'Il ■
'* ■ ВИРШИ
АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ, ЖИЗНЬ
Как можно представить себе
ваше первое знакомство с этой
книгой? Вот вы держите ее в
руках. Синяя обложка: автор —
Джон Холум, заглавие —
«Молекулярные основы жизни»,
рисунок — схематическое строение
какой-то органической молекулы.
Затем вы начинаете
перелистывать страницы: предисловие
автора, предисловие редактора,
двадцать четыре главы текста,
приложения — всего четыреста
восемьдесят четыре страницы-
Читать или не читать? Ведь с
каждым годом все больше и
больше книг на эту тему
появляется на прилавках книжных
магазинов.
Мне кажется, прочесть стоит и
вот почему. Автор пишет в
предисловии, что «книга эта не
рассчитана на лиц, избравших (или
намеренных избрать) химию
своей специальностью. Она написана
для тех, кому по разным
причинам полезно иметь представление
о молекулярных основах жизни».
А такого рода представления
сегодня надо иметь, пожалуй,
каждому образованному человеку, и,
прочитав книгу Холума, он
безусловно может получить их. И уж
поскольку у вас, читатель, в руках
номер «Химии и Жизни», эта
книга, конечно, написана для вас.
Джон Холум пишет далее:
«Тема данной книги —
молекулярные основы жизни. Книга эта
знакомит читателя с различными
процессами жизнедеятельности на
молекулярном уровне. Изучая
молекулярные основы жизни, мы
выходим за пределы чисто
физиологического подхода к ней и
получаем возможность взглянуть на
жизнь под совершенно другим
углом зрения...» А ведь это очень
важно — взглянуть с новой точки
зрения на явления и процессы,
которые в общем-то, кажутся тебе
по меньшей мере знакомыми. Еще
в школе каждый из нас получил
некоторые познания об анатомии
и физиологии живых организмов,
и очень многие могут грамотно
рассказать о том, что такое
условный рефлекс. Но лишь единицы
знакомы с тем, какие
биохимические процессы протекают в наших
органах и тканях, каковы
молекулярные основы сокращения мышц,
как передаются наследственные
свойства организмов. А книга
Холума именно тем ценна и
интересна, что в ней все эти процессы
жизнедеятельности
рассматриваются глазами физика, химика,
биохимика и молекулярного биолога.
Пусть читателя не пугает, что
«Молекулярные основы жизни» —
учебник, в котором разбираются
вопросы общей и биологической
химии и молекулярной биологии.
Более того, автор пишет, что
«книга в основном рассчитана на
будущих медсестер», которым,
видимо, и читает лекции доцент
Джон Холум. Медсестрам явно
повезло, что им отдано такое
предпочтение. Вместе с ними мы
должны поблагодарить автора за
то, что в столь небольшом
объеме (ведь иные учебники на
подобные темы выпускаются в
нескольких томах) он сумел рассказать о
столь многом. Именно лаконизм
изложения, сочетающийся с
глубоким проникновением в суть
излагаемого материала, и произвел
на меня самое большое
впечатление, когда я читал книгу Холума.
Автор сознательно не ставил
перед собой задачу написать все
и обо всем, он сумел рассказать
главное о главном. Впрочем,
предоставим ему слово. В первой
главе своей книги, озаглавленной
«О целях и методах», он пишет
следующее о круге вопросов,
рассматриваемых им в его учебнике:
«Мы не будем изучать химию
организма, химию здоровья во всех
подробностях, так как на это ушли
бы годы. Но мы можем
продвинуться достаточно далеко, если
ограничим наш курс разумными
пределами. Мы включим
некоторые разделы, относящиеся к
самым пограничным областям
химии — областям, которые
развиваются так быстро, что мы должны
с большой осторожностью
подходить к оценке полученных данных,
чтобы уметь отличить
действительные факты от рабочей гипотезы.
Мы, например, заглянем в
удивительный новый мир химии
наследственности. Мы изучим некоторые
из «фабрик чудес». Глядя на
«чудодейственные лекарства», мы с
большим уважением будем
относиться к тому, что создала
природа. Наконец, живя в атомный век,
мы должны решить парадокс,
согласно которому ядерное
излучение, способное, с одной
стороны, вызывать рак, с другой
стороны его же иногда и излечивает.
Мы постараемся показать, что в
основе всех проявлений
биологической жизни лежат различные
изменения химических веществ,
протекающие согласно законам
химии. Наконец, мы исследуем
молекулярную основу жизни.
Вот некоторые вопросы,
которые мы здесь рассмотрим...»
Остается только добавить, что автор
успешно справился с этой
нелегкой задачей.
Кандидат
биологических наук
А. С АНТОНОВ
94

Мы на выставке
чехословацких кондитерских изделий. Вот
семья из шоколада,
мармеладный банан, финики с
«натуральным» ароматом, самолеты
из чистого сахара...
Кондитерский цех — это цех
химический. В кондитерском
производстве применяются
особые, не вредящие организму
красители. С помощью
современных химических и физико-
химических методов
определяется качество шоколада,
достигается необходимая
дисперсность частиц: в лучших сортах
шоколада размер частиц
порошка какао — не более 40
микронов.
Мелкий порошок какао
получают, растирая массу
шоколада в течение 70 часов при
температуре 40°С в
специальных шаровых мельницах.
В молочный шоколад
добавляют еще 15—20 процентов
молока. Затем масса
формуется.
Раньше шоколадные
фигурки склеивали с помощью
патоки из двух половин. По
новой техпологии доза в 15—
20 граммов шоколада попадает в
разогретую ротационную
форму, где при вращении масса
равномерно распределяется по
стенкам формы. Потом аппарат
постепенно охлаждается, а в
окрашенную фольгу падает
готовая фигурка.
•
От имени кулинаров —
несколько слов о супах.
Фабрика «Витана»
производит более тридцати видов
суповых концентратов. Это и
бульоны — из говядины и
куриный, суп из макаронных
изделий с мясом, моравский суп с
копченостями, суп-пюре е
грибами, гороховый, гуляш... Всех
не перечислишь! Можно целый
месяц кормить семью, не
повторяя одного и того же блюда.
Хозяйку могут заменить и муж,
и дети.
А как готовятся
концентраты? Например, для бульона из
говядины или курицы мясо
сначала варят до полной
готовности. Затем раствор упаривают,
чтобы в нем осталось всего пять
процентов воды. Получается
консистенция, напоминающая
мармеладную. Добавляют соль,
специи, брикетируют,
высушивают окончательно в вакууме
и расфасовывают во влаго- и
бактерие непроницаемые
пакеты. Основная трудность при
изготовлении таких
концентратов — сохранить вкусовые
качества натурального куриного
или говяжьего бульона. Надо
строго следить, чтобы при
обработке продуктов не разруша-

щенньш фабрикой «Питана».
Это — «Глутасоль»,
удивительный порошок. Если к любому
блюду добавить совсем немного
«Глутасоля», еда покажется вам
гораздо вкуснее.
Главная составная часть
«Глутасоля» — глутаминовая
кислота, одна из
многочисленных аминокислот,
образующихся при гидролизе белков.
Попадая с едой в желудок, она
усиливает выработку
желудочного сока, регулирует его
концентрацию и состав.
Промышленным способом
глутаминовую кислоту
изготовляют из клейковины пшеницы,
которую гидролизуют
20-процентным раствором соляной
кислоты. Получается кислый
гидролизат, из которого после
упаривания и выделяется
нужный продукт.
Пакетики с суповыми концентратами — более
тридцати видов! —и коробки конфет чешского
производства к вашим услугам на прилавках
советских магазинов.
Главный технолог фабрики «Витана» И. НЕВОЛЕ,
заместитель директора
Чехословацкой кондитерской фабрики И. ВАЛЕШ,
чехословацкий журналист В. БАЛЕК.
►
Совсем недавно любители
спортивной гимнастики
приветствовали новую чемпионку страны
среди юниоров —
шестнадцатилетнюю москвичку Олю Харлову.
Спортсменка утверждает, что
не было еще в ее жизни
экзамена более трудного, чем тот,
который она выдержала в конце
прошлого года в Лужниках во
Дворце спорта. Но на очереди у
чемпионки еще один экзамен, и
опять, по-своему, самый трудный
в жизни — на аттестат зрелости.
Хотелось бы пожелать выпускнице
Харловой такого же успеха, какой
сопутствовал ей на спортивной
арене. Впрочем, в одном можно
быть уверенным: ее любимый
предмет, химия, будет сдан
хорошо — должны сказаться и
несколько лет занятий в школе с
химическим уклоном, и лекции,
прослушанные в одном из вузов, и
«внепрограммные» занятия в
лаборатории.
А дальше трудный выбор:
химический факультет Университета
или Институт физкультуры!
Решение пока не принято...
Фото О. МИЛЮКОВА
На обложке: 1-я стр. — рисунок М. Аникста и С. Бархина к статье «Топливные
элементы». 2-я стр. — На Ново-Воронежской атомной электростанции (фото ТАСС).
На цветной вклейке: 1-я стр. — рисунки М. Баландина к статье «Наш
практикум». 2-я стр. — Дрозофилы под микроскопом. Фото В. Р. Кочанова
шшшшшшшшшшшшшшшяшкшшшшшжшш^шяшш
Редакционная коллегия:
Главный редактор И. В. Петрянов-Соколов
П. Ф. Баденков, В. И. Гольданский, Н. М. Жаворонков, С. В. Кафтанов, Л. И. Мазур,
Б. Д. Мельник, М. И. Рохлин (зам. главного редактора), П. А. Ребиндер, С. С.
Скороходов, Б. И. Степанов, А. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора),
Н. М. Эмануэль
—Рукописи не возвращаются
w При перепечатке ссылка на журнал «Химия и Жизнь» обязательна.
Оформление С. Бархина Технический редактор Д. А. Глейк
Адрес редакции: Москва В-333, Ленинский проспект, 61/1
Телефоны АВ 7-72-64 и АВ-7-66-23
Подписано к печати 16/IV 1966 г. Т. 05730 Бумага 84 X 1087i6- Бум. л. 3,0. Печ. л. 6,0.
Усл. п. л. 10,08+1 вкл. Уч.-изд. л. 11,6 Тираж 65 000 Зак. № 885 Цена 30 коп.
Набор и печать выполнены в Московской типографии № 2 Главлолигрдфпрома Комитета по печати при
Совете Министров СССР. Москва, Проспект Мира, 105.
Печать обложки и цветной вклейки и брошюровочные работы выполнены во 2-й типографии издательства
с<Наука». Москва/ Шубинский пер, 10.
Г

ИЛИ-ИЛИ...

ГАЛОШИ ШАГАЮТ ПО СВЕТУ
История завода, с
которым связана
деятельность
Дмитрия Ивановича
Менделеева
►
С<&
Вооруженным
глазом: дрожжи под
микроскопом.
Микрофотографии
рассказывают о
реакциях живой клетки
на внешние
воздействия
Элемент №
fcTopi
Цена 30 коп.