Text
                    химия и жизнь
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР
^^Р


<br *Ч . V4 ;^A
Ежемесячным научно-популярный журнал Академии наук СССР № 6 июнь 1974 Издается с 1965 года ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Н. М. Жаворонков, Л. А. Костандов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция:. Б.- Г. Володин, М.' А. Гуревич, В. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломийцева, О. М. Либкин, B. С. Любаров (главный художник), Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старнкович, Т. А. Сулаева (зав. редакцией), В. К. Черникова Номер оформили художннкн: Ю. А. Ващенко, Г. И. Нейштадт, В. А. Плотнов, О. Н. Раздобудько 90% современной научно-технической литературы — это литература фактов. Как сделать все эти факты доступными тем, кому они нужны? Лучше всего — заложить их в память ЭВМ. Но для этого нужно сначала перевести факты с обычного языка на специальный («Грамота электронного века», стр. 16) ■ В земной коре содержится всего-навсего 30 г элемента № 85 — астата. Но даже этот редчайший элемент находит применение на практике («Астат», стр. 24) ■ Древние изделия из стекла всегда привлекают особое внимание посетителей музеев. На второй странице обложки — кельнская стеклянная ваза IV века. Поверхность ее покрыта переливчатым узором, напоминающим перламутр. Этот узор образовался под действием влаги («Почему плачет стекло», стр. 55) ■ Летучие вещества — фитонциды, выделяемые растениями, могут заменить ядохимикаты. Хлопот с такими растениями- защитниками немного: посадив, скажем, под яблонями петрушку, вы сразу убьете двух зайцев — деревья будут меньше страдать от вредителей, а вы получите приправу к супам (подобным растениям посвящены обложка и статья «Петрушка вместо ядохимикатов», стр. 104) ■
Экономика, производство 3 Поставщик— ЭВМ- потребитель заметки о планировании Кандидат экономических наук А. В. АЛЕШИН, Центральный экономико-математический институт АН СССР Директивы XXIV съезда КПСС по девятому пятилетнему плану содержат особый раздел, посвященный совершенствованию планирования и управления народным хозяйством. Это задача огромной сложности. Увязать в едином плане показатели развития нескольких десятков отраслей, тысяч предприятий, сбалансировать производство и потребление сотен тысяч продуктов и изделий, притом так, чтобы в наибольшей степени удовлетворить растущие потребности советских людей, — выполнить такую работу можно только с помощью электронно-вычислительной техники. Однако для успешного ее использования необходимы фундаментальные разработки и прикладные исследования в области теории социалистического планирования. Ведущую роль в таких исследованиях играют институты Академии наук СССР, и в лервую очередь два из них — Центральный экономико-математический институт (ЦЭМИ) и Институт экономики и организации промышленного производства (ИЭОПП) Сибирского отделения АН СССР. Каждый из нас представляет себе хотя бы в общих чертах фантастические возможности электронных машин. Воздадим машине машинное, но будем помнить и о людях, которые меняют взгляды и понятия не так просто. Сложившаяся система устаревших понятий должна стать неприемлемой для многочисленных работников, решающих конкретные задачи планирования. Произойти это может лишь в том случае, когда теоретические разработки станут достоянием практики. Поэтому ЦЭМИ и другие институты ведут большинство работ в тесном контакте с практическими работниками всех уровней — в министерствах и ведомствах, в Госплане, на предприятиях. Попробуем показать, с какими же проблемами приходится сталкиваться при решении плановых задач, какие основные трудности подстерегают разработчиков плана и как эти трудности можно преодолеть. Естественно, при планировании возникает сразу комплекс задач: размещение производства, его структура, взаимоотношения поставщиков и потребителей. В этой статье мы остановимся лишь на одной, наименее сложной задаче, которая называется распределительной. ПРОСТОЙ ПРИМЕР Представим себе, что у нас есть два материала —А и Б, которые надо распределить между двумя химическими заводами. Допустим, что заводам безразлично, какой материал получить, лишь бы его было достаточно. Материала А у нас 15 тонн, материала Б —30 тонн. Заводу № 1 !*
4 Экономика, производство требуется 25 тонн любого материала, заводу № 2 —20 тонн. Налицо равновесие между возможностями и потребностями, или, иными словами, в нашем случае спрос и предложение сбалансированы. Как распределить материалы между заводами? Подчеркнем одно чрезвычайно важное обстоятельство. Мы говорили, что потребителям безразлично, какой материал им выделят, имея в виду лишь техническую сторону дела: изменение материала в нашем условном примере не приводит к изменению технологии. Что же касается экономической стороны... Современное общество не может существовать без экономических категорий. Без них пропадет основа деловых связей между отдельными подразделениями народного хозяйства: между цехами одного предприятия, между различными предприятиями, их объединениями, целыми отраслями. Невозможно будет оценить качество работы предприятий, сравнить их между собой. Наконец, если существует несколько вариантов реализации одной и той же программы, нельзя будет выбрать лучший, а это, как мы увидим, имеет решающее значение. После этого краткого отступления вернемся к примеру. С экономической точки зрения далеко не безразлично, какой из двух материалов получат заводы. Пусть, например, использование каждой тонны материала А приносит заводу № 1 прибыль в 6 тысяч рублей, а каждой тонны материала Б — 5 тысяч рублей. Показатели для завода № 2 — соответственно 4 и 2 тысячи рублей. Задача формулируется так: распределить имеющиеся материалы таким образом, чтобы все потребители были удовлетворены полностью, а суммарная прибыль, полученная всеми потребителями вместе, была максимальной. (Вместо прибыли можно взять и другой показатель, но прибыль наиболее наглядна.) Возможно, вы уже самостоятельно решили поставленную задачу. И скорее всего так: весь материал А, дающий наибольшую прибыль, отдали заводу № 1 —это, казалось бы, очевидно... КАКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛУЧШЕ? Именно так эту задачу и решают чаще всего на практике. Таков традиционный метод планирования: в первую очередь надо удовлетворить то производство, где материал используется наиболее эффективно. (Когда отыскивается максимум суммарной прибыли, как в нашем примере, под наиболее эффективным понимается то направление, которое дает наибольшую прибыль; если изыскивают план с минимальными суммарными затратами — это наиболее дешевое направление.) Итак, весь материал А выделен заводу № 1. Но этого материала есть лишь 15 тонн, а потребность завода— 25 тонн; значит, потребитель удовлетворен не полностью. Здесь-то и срабатывает одно из исходных условий— отсутствие технической разницы между материалами. Завод № 1 берет еще 10 тонн материала Б, который несколько проигрывает материалу А по прибыльности. Остаток материала Б B0 тонн) целиком идет на завод № 2, так как спрос и предложение в нашем примере сбалансированы. Получаем такой план распределения материалов между потребителями: Материалы Распределение (т) Завод Nsi Завод №2 А A5 т) 15 — Б C0 т) 10 20 Подсчитаем, какой будет суммар-
Поставщик — ЭВМ — потребитель 5 ная прибыль по такому плану распределения. Для этого помножим количество материалов из таблицы на упомянутые ранее показатели прибыли. Для завода № 1: 15X6000 + + 10 X 5000=90 000 + 50 000 = 140 000 руб. Завод № 2 получает только материал Б; его прибыль: 20X2000 = =40 000 рублей. Суммарная прибыль, полученная при реализации плана, — 180 тысяч рублей. А сейчас мы покажем, что этот план, построенный, казалось бы, на основе здравого смысла, далеко не лучший. Не будем приводить вычислений— они в нашем, довольно простом случае не выходят за пределы элементарной алгебры. Сразу приведем новый план: Материалы Распределение (т) Завод №1 За под №2 Л A5 т) Б C0 т) 25 15 5 при котором величина некоторого заранее выбранного показателя, называемого критерием оптимальности (в нашем примере — прибыли), достигает своего наилучшего (в примере — максимального) значения; сам процесс нахождения такого плана называется оптимизацией. Недоверчивым читателям предлагаем убедиться в том, что в любом ином плане распределения суммарная прибыль окажется меньше 195* тысяч рублей. Хотим только обратить внимание желающих попытать счастья, что предлагаемые планы должны быть допустимыми. Это означает, что в план нельзя записывать больше материала, чем его есть в наличии, а потребители не должны получить меньше, чем они просят. Паш пример решается достаточно легко по очень простой причине: всего два вида продукции распределяются между двумя потребителями. То есть размерность задачи мала. Прежде всего, вопреки ложному «здравому смыслу», наиболее эффективное направление использования материалов в новый план вообще не входит. Весь «выгодный» материал Л отдается «невыгодному» заводу № 2, а материал Б распределяется между обоими заводами. Суммарная прибыль при таком распределении материалов: 15X4000+ + 25X5000 + 5X2000=195 000 руб. Вот вам и здравый смысл: прибыль - без всяких дополнительных затрат! -увеличилась на 15 тысяч рублей, то есть на 8,3%. ОПТИМАЛЬНОСТЬ И ДОПУСТИМОСТЬ Самое существенное отличие нового плана от предыдущего состоит в том, что он наилучший из всех возможных в этом конкретном примере (или, как принято говорить, оптимальный). Вообще же оптимальным называется такой вариант плана, ЦЕНА УПРОЩЕНИЙ Размерность задачи зависит от того, сколько в ней переменных и сколько ограничений. Для распределительных задач размерность определяется количеством материалов и количеством их потребителей. Другими словами, числом столбцов и строк таблицы (матрицы задачи), задающей исходную информацию. В практике планирования задачи такой размерности, как в нашем примере, никогда не встречаются. Разработчики плана имеют дело с десятками материалов и сотнями, а то и тысячами потребителей. Естественно, что при таких масштабах отыскание не только оптимального, но даже просто допустимого плана становится серьезной проблемой при «ручном» счете; а ведь распределительные задачи— это частная и наиболее простая разновидность плановых задач. Поэтому-то в большинстве ел уча
6 Экономика, производство ев разработчики идут на всевозможные упрощения. В распределительных задачах первое упрощение заключается в отказе от взаимозаменяемости материалов. Считается, что каждый потребитель может использовать только один материал (как правило, тот, который он указывает в заявке, подаваемой в вышестоящую организацию). В таком случае задача распределения группы материалов распадается на несколько изолированных подзадач, в каждой из которых приходится иметь дело только с одним материалом. Решение при этом, естественно, резко упрощается, но отклонение критерия оптимальности от наилучшей величины достигает в отдельных случаях 30%. В среднем же, как показывает статистика, накопленная при решении подобных задач, это отклонение составляет 12—15%- Если при этом учесть, что величина критерия оптимальности измеряется нередко сотнями миллионов, а подчас и миллиардами рублей, то становится ясно, какие резервы в нашем народном хозяйстве способно вскрыть применение в планировании математических методов (а они для подобных задач уже разработаны). ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ Остановимся несколько подробнее на упомянутом выше понятии взаимозаменяемости, ибо оно, как мы видели, может существенно повлиять на составление оптимального плана. Применительно к химическим материалам надо различать две стороны взаимозаменяемости: во-первых, между традиционными (металлы, дерево, стекло и др.) и химическими материалами; во-вторых, между различными химическими материалами. Если замена традиционного материала химическим считается само собой разумеющейся, то о другой стороне дела этого сказать пока нельзя. Один и тот же химический продукт можно изготовить из разных веществ. Скажем, этилен — из бензинов, сжиженных газов, этана и т. д. Все эти виды сырья для производства этилена взаимозаменяемы. Будем иметь в виду только такую взаимозаменяемость химических продуктов, поскольку она создает серьезные сложности в планировании химической промышленности. Учитывая взаимозаменяемость, мы существенно усложняем задачу, и решение ее вручную оказывается вообще невозможным. Единственный выход — применение математических методов решения и электронно- вычислительной техники. Не будем, как это порой принято, приводить показатели быстродействия ЭВМ, чтобы показать, сколько человек может высвободить одна машина. Такие выкладки выглядят настолько внушительно, что все остальные проблемы оказываются в тени. Дело в том, что попытки применить математические методы и ЭВМ неизбежно приводят к такому выводу: надо готовить новую или хотя бы более полную и точную информацию, ибо ЭВМ не терпит приблизительности. Именно эта работа отнимает сейчас большую часть времени, необходимого для решения задачи. Надо собрать и обработать огромную по объему информацию о возможности замены одного материала другим у каждого потребителя, найти технико-экономические показатели такой замены и т. д. А основные поставщики таких сведений — потребители материалов, которые, как правило, не желают переходить на новый материал или делают это с большой неохотой. Даже в тех случаях, когда не надо изменять технологию и новый продукт сулит определенные экономические выгоды, инерция производства (если хотите, система привычек) оказывается сильнее доводов о разумности и выгодности. Эта
Поставщик — ЭВМ — потребитель 7 инерция, несомненно, будет преодолена, но это надо сделать как можно скорее: в общем эффекте, получаемом при оптимизации плана, на долю взаимозаменяемости приходится 10-12%. Мы рассмотрели здесь в общих чертах распределительную задачу. Несмотря на кажущуюся простоту, решение ее требует определенных усилий. Однако эти усилия оправдываются с лихвой: задачи такого типа, решенные Госснабом совместно с ЦЭМИ для некоторых химических продуктов, дали экономический эффект, исчисляемый десятками миллионов рублей. Еще больший эффект, который выражается в сотнях миллионов рублей, дает решение более сложных задач — оптимизации структуры выпуска химической продукции, оптимизации развития и размещения производства. Об этом — в другой раз. Технологи, внимание! ВОЛОКНА ДЛЯ ТОНКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ Во Всесоюзном научно-исследовательском институте искусственного волокна созданы новые волокна на основе ацетил целлюлозы. Стенки этих волокон- трубок обладают свойствами полупроницаемой мембраны: за сутки квадратный метр поверхности пропускает от 10 до 36 литров воды. Применение новинки в аппаратах обратного осмоса и ультрафильтрации позволяет создавать компактные высокопроизводительные установки дл я очистки воды и промышленных стоков, для разделения растворенных веществ и концентрирования водных растворов. ПОРОШКИ — ПНЕВМОПОЧТОЙ 8 Харькове, в Государственном научно-исследовательском и проектном институте основной химии создана установка дл я пневматической транспортировки по трубам порошкообразных и мелкозернистых материалов. По сравнению с обычным оборудованием такого типа, для этой установки требуется в десять раз меньше электроэнергии и сжатого воздуха. Пневматическая аппаратура харьковского института внедрена на химических предприятиях Донбасса и Башкирии. Годовой экономический эффект превышает 100 тысяч рублей. БОЛЬШЕ ГАЗА — БОЛЬШЕ ЧУГУНА На Криворожском металлургическом заводе освоена технология доменной плавки с повышенным расходом природного газа. Газ @,08 — 0,09 кубометра на кубометр дутья) подают в окислительную зону печи по трубке с таким расчетом, чтобы газовая струя пересекалась с дутьем на расстоянии 150 мм от носка фурмы. Расход природного газа увеличился с 87 до 100 м* на тонну чугуна, расход кислорода— с 76 до 102 м3/т. Зато на 10 — 12 кг/т снизился расход кокса, а выпуск чугуна увеличился на 2%. Экономический эффект по пяти домнам — 350 тысяч рублей в год. «Черметинформация», 1973, № 30 АВТОМАТ ДЛЯ КАПРОНА В результате совместной работы Киевского государственного университета и Киевского комбината химического волокна создан автомат, который управляет производством капрона. В автомат с помощью клавиатуры вводят три основные характеристики сырья — и на люминесцентном табло появляются оптимальные значения десяти важнейших регулируемых параметров технологического процесса. Экономический эффект от внедрения автоматического технолога только на одной производственной линии по выпуску капронового волокна составляет 21 тыс. рублей в год, а при производстве капронового корда — 445 тыс. рублей.
8 Последние известия Как удалить инертные газы Комплексы, содержащие катион молекулярного кислорода, легко окисляют радон и ксенон, превращая их в твердые соединения. Радиоактивные радон и ксенон содержатся в воздухе урановых рудников, образуются при работе ядерных реакторов. Как удалить эти опасные для здоровья людей газы? Долгое время элементы нулевой группы Периодической системы считались «химическими мертвецами»: никакими, даже самыми сильными воздействиями их не удавалось заставить прореагировать даже с самыми агрессивными веществами. Поэтому для очистки воздуха от радиоактивных радона и ксенона приходилось пользоваться физическим методом — адсорбцией. Правда, и это не решало проблемы, потому что инертные газы и сорбируются плохо: воздух приходилось пропускать через устройства, содержащие по 100—200 тонн активированного угля. В 1962 году выяснилось, что инертные газы не так уж инертны: были получены соединения радона, ксенона и криптона со фтором. Правда, эту реакцию нельзя было использовать для очистки воздуха: он загрязнялся ядовитым фтором и не менее опасными летучими продуктами. Но вот удалось подобрать первый более или менее подходящий реагент для связывания самого тяжелого и легче всего окисляемого инертного газа — радона. Это трехфто- ристый бром, жидкость, которая, попав на деревянный предмет, взрывается со звуком, напоминающим выстрел из дробовика. Более удобен (и не менее активен) твердый комплекс этого вещества с пятифтористой сурьмой, BrF^*SbFG , с которым радон связывается, давая твердый же комплекс RnF+*SbFf Однако окислительной силы этого комплекса недостаточно для того, чтобы связать менее активный ксенон. Недавно Л. Стейн («Nature», т. 243, с. 30) предложил использовать для очистки воздуха не только от радона, но и от ксенона твердый комплекс катиона молекулярного кислорода с пятифтористой сурьмой, 0^~-SbF^.. Этот комплекс легко получается при облучении ультрафиолетовым светом смеси кислорода, фтора и пятифтористой сурьмы. При взаимодействии этого комплекса с ксеноном инертный газ легко связывается, а выделяется кислород, от которого воздух, естественно, очищать уже не нужно. Так же протекает реакция и с радоном. (См. «Химия и жизнь», 1973, № 3, с. 65.) Еще один, более активный, окислитель предлагается использовать для поглощения криптона («Mature», т. 243, с. В5). Это тоже комплекс, N2Fh-SbF£~, получаемый при взаимодействии пятифтористой сурьмы с чрезвычайно неустойчивым газом N2F2. Правда, экспериментально способность этого комплекса окислять криптон еще не установлена; но она вытекает из теоретических расчетов. Так прежде неприступные инертные газы шаг за шагом сдают свои позиции. В. ЗЯБЛОВ
Последние известия 9 Зачем ДНК сворачивается в суперспираль? Доказано, что одним из регуляторов работы генов может быть закручивание кольцевых молекул ДНК в суперспираль. КОЛЬЦЕВАЯ ДНК СУПЕРСПИРАЛЬ РАСПЛЕТЕННЫЕ НИТИ СИНТЕЗИРУЕМАЯ РНК Если перевитый двойной шиур звмкнуть в кольцо, а потом попытаться зввить шиур сильнее, то шнур закрутится в суперспирапь. Когда на одном участке двойной спирали расплетаются нити шнура, то супервитки исчезают и напряжение структуры ликвидируется. У многих бактерий и бактериофагов ДНК имеет кольцевую форму. Несколько лет назад было установлено, что кольцевая ДНК может сворачиваться в суперспираль. Например, при размножении бактериофага к внутри бактерии Е. coli его ДНК смыкается в кольцо, закрученное примерно в 140 супервитков. Зачем нужны эти супервитки — оставалось неясным. Было предложено искать им объяснение на основе простых энергетических соображений. Двойная спираль довольно жесткая. Когда образуются супервитки, то возникает напряженная структура. Снять напряжение можно, например, расплетанием двух нитей ДНК на каком-то небольшом участке. При этом уменьшается число первичных витков ДНК, а в результате исчезают и супервитки. Но расплетание ДНК происходит всегда при синтезе РНК по ДНК (копирование или считывание гена идет только по одной нити ДНК). Ферменту РНК-полимеразе приходится затрачивать энергию на разделение нитей ДНК. Этой энергии может не хватить. И тут РНК-полимеразе помогает сама суперспираль. Образование в ней небольшого расплетенного участка облегчает разделение нитей. Вот какой смысл можно усмотреть в суперспиральной форме ДНК. Трое исследователей — П. Ботчан, Дж. Уонг и Г. Иколз (США)— попытались проверить этот вывод экспериментально. Они исходили из предположения, что с матрицы, имеющей форму кольцевой суперспиральной ДНК, будут более эффективно считываться гены. Из ДНК фага А приготовили кольцевые формы с различным числом супервитков—0, 50, 110, 160 — и исследовали их РНК-синтезирующую способность («Proceedings of National Academy of Science of the USA», 1973, т. 70, с. 3077). И оказалось, что супервитковые ДНК синтезируют большее количество РНК в единицу времени, чем некольцевые молекулы. Чем больше было супервитков, тем большее число генов начинало функционировать. Авторы работы объяснили это тем, что для некоторых генов местное расплетание двойной спирали, необходимое для синтеза РНК, настолько энергетически затруднено, что только энергия напряжения, возникающего при суперспирализации, дает возможность разделить нити. Эксперимент показал, что в ДНК фага X существует группа генов, на которых РНК синтезируется независимо от того, суперспирализована ДНК или нет. В то же время есть группа генов, которые «открываются» только в том случае, если ДНК имеет 100—160 супервитков; кстати, именно столько насчитывается их в природной кольцевой ДНК фага X. Поэтому можно предположить, что явление суперспирализации служит одним из механизмов регуляции генной активности. Кандидат физико-математических наук В. ИВАНОВ
V :?:>'•* /• -• * <■'■'■' >«:■;■-*'•'■&¥?. *<Ъ:^*$Ш tf ^S&fM'
Проблемы и методы современной науки 11 Мы видим, как копируется ДНК Принцип воспроизведения генетического материала — самокопированне молекул ДНК — был сформулирован еще в 1953 году Ф. Криком и Дж. Уотсоиом. Но механизм процесса копирования (репликации) во многом остается еще неясным. Это, в частности, объясняется тем, что ДНК хромосом — очень длинная молекула (несколько десятков или сотен микрон), и выделить ее для анализа в неповрежденном виде чрезвычайно трудно. Открытие в митохондриях животных клеток ДНК, имеющей небольшую длину (около 5 микрон), дало в руки молекулярных биологов новый удобный объект для исследования. Под электронным микроскопом митохондриальная ДНК (мтДНК) имеет форму замкнутых колец. Как же удваиваются такие кольца? Репликацию мтДНК изучают лаборатории в СССР, США, Голландии. Сначала Дж. Виноград (Калифорнийский технологический институт, США) выделил и исследовал мтДНК, только начинающие удваиваться. Затем в Институте биологии развития АН СССР, в лаборатории профессора И. Б. Збарского, группе сотрудников во главе с кандидатом биологических наук Г. Г. Гаузс удалось выделить мтДНК в состоянии ее активного удвоения. Фотографии, сделанные в этом институте с помощью электронного микроскопа, позволяют проследить за мтДНК па разных стадиях репликации. На странице 10 представлены две электронные микрофотографии мтДНК, извлеченной из печени крысы. Верхний снимок: удвоение только началось. Нити ДНК расплелись иа небольшом участке, и на одной из нитей идет синтез копии ДНК. Вторая нить в синтезе пока не участвует. Постепенно матричная ДНК расплетается все дальше, и фермент ДНК-полимераза продолжает строить копию. Вторая — свободная — нить матрицы становится все длиннее. Нижний снимок: исходная молекула ДНК удвоилась уже на треть всей длины. Четко видны две «вилки»: одна из них служит стартовой точкой репликации, другая передвигается по мере роста дочерней нити. В дальнейшем фермент проделает путь по всему кольцу ДНК и удвоит одну из расплетенных нитей. Тогда начнется репликация второй нити. Г. ИВЛЕВ Фото Г. ГАУЗЕ
12 Информация За что присуждены Нобелевские премии 1973 года по химии Нобелевская премия по химии за прошлый год была присуждена Е. Фишеру (ФРГ) и Г. Уилкинсону (Англия), долгое время соперничавшим в одной области исследований — изучении так называемых сэндвичевых соединений, классическим примером которых служит ферроцен. Ферроцен был совершенно случайно получен в 1951 году. Это вещество состава FeCioHio было, с одной стороны, типичным металлоорганическим соединением, в котором железо связано непосредственно с углеродом; с другой стороны, оно обладало необычными для такого соединения свойствами. Ферроцен не разлагается при нагревании до 470°С, легко растворяется в органических растворителях, возгоняется в высоком вакууме при 100°С... Попытки первых исследователей теоретически обосновать возможность существования столь необычного вещества не имели успеха, структура ферроцена продолжала оставаться загадкой. Удача сопутствовала лишь Фишеру и Уилкинсону— первый из них изучал ферроцен с помощью химических методов и рентге- ноструктурного анализа, второй же пользовался инфракрасной спектроскопией. Оба исследователя одновременно пришли к одному и тому же выводу — молекула ферроцена представляет собой своеобразный бутерброд («сэндвич»)# в котором между двумя пятичленными углеродными циклами (отрицательными ионами пентадиенила) зажат один двухвалентный положительно заряженный ион железа: Ферроцен оказался первым примером так называемых д-комплексных соединений, в которых связь образуется в результате взаимодействия л-электронов органической части молекулы и d-орбиталей центрального атома металла — не только железа, но и других переходных элементов. В скором времени были тщательно изучены химические свойства ферроцена и синтезированы его многочисленные аналоги. Среди последних наиболее любопытно соединение, именуемое дибензол- хромом: В этом веществе с двумя бензольными молекулами накрепко связан нейтральный атом металла! В химическом отношении ферроцен и его аналоги ведут себя подобно бензолу— они склонны к реакциям замещения, и долгое время внимание исследователей привлекало сравнение реакционной способности ферроцена с реакционной способностью известных к тому времени ароматических соединений. Но эти поначалу чисто теоретические работы, представлявшие интерес, казалось бы, только для самих химиков, неожиданно открыли новую эру в химической технологии. Дело в том, что многие получен-
За что присуждены Нобелевские премии 1973 года 13 ные я-комплексы оказались способными специфически ускорять многие химические превращения; а так как в ходе таких реакций катализатор оказывался растворенным, как и реагирующие вещества, такой катализ получил название гомогенного. Именно гомогенному катализу сул ят сейчас блестящее будущее, ведь с его помощью впервые удалось осуществить реакцию фиксации атмосферного азота в мягких условиях, при комнатной температуре и атмосферном давлении... ПО ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ Лауреатами Нобелевской премии 1973 года стали Карл фон Фриш, Конрад Лоренц и Нико Тинберген — премия присуждена им за «открытия, касающиеся организации и проявления индивидуальных и социальных форм поведения». Эти открытия легли в основу новой отрасли науки, которую сейчас принято называть этологией,— науки о поведении животных*. Карл фон Фриш долгие годы заведовал кафедрой зоологии в Мюнхене, был основателем и до 1958 г. директором Зоологического института Мюнхенского университета. Вот уже около 50 лет Фриш руководит созданным им «Журналом сравнительной физиологии». * Подробнее об этом можно прочитать в статьях С. Красносельского «Эти странные стадные эффекты» («Химия и жизнь», 1973, № 4) и В. Б. Полянского «Есть ли ум у животных?» («Химия и жизнь», 1971, № 3). \ \ Работы Фриша, появившиеся в печати еще до начала первой мировой войны, были посвящены физиологии органов чувств самых разных животных. Постепенно их тематика все более расширялась и охватила стыковые области зоологии, физиологии и зоопсихологии. Наиболее известно открытие, сделанное Фришем еще в начале 20-х годов. Он выяснил, что пчелы, возвращающиеся в улей с богатым взятком, сообщают своим подругам направление к источнику пищи и расстояние до него при помощи замысловатых танцев. Если пища где-то рядом, пчела семенит по окружности то вправо, то влево, и внимательные зрительницы, восприняв информацию, летят в нужном направлении. Если до лакомого места далеко, пчела-первооткрывательница усложняет танец движениями брюшка — исполняет так называемый виляющий танец. Вот как писал об этом К. Фриш в своей книге «Из жизни пчел»: «При расстоянии 100 метров танцы становятся стремительными и повороты следуют один за другим. Чем значительнее расстояние, тем умереннее становится темп танца, тем медленнее следуют один за другим повороты, тем устойчивее и продолжительнее прямолинейный виляющий пробег... Если при полете к кормушке пчелам приходится лететь против ветра, то по возвращении домой они показывают в " танцах большее расстояние, чем в безветреную погоду, а при попутном ветре — меньшее... Вероятно, мерилом определения ими расстояния служит энергия, затрачиваемая на полет к источнику взятка... Пчелиная семья получила бы мало поль-
14 Информация зы, узнав, что за два километра от улья цветет липа, если бы одновременно не давалось указаний о направлении, в котором нужно ее искать. Виляющий танец содержит и такое сообщение. Оно кроется в фигуре танца, а именно в направлении прямолинейного виляющего пробега... Виляющий пробег вверх означает, что кормушка расположена от улья прямо по направлению к солнцу; виляющий пробег вниз говорит о противоположном направлении; пробег, например, под углом в 60° влево от вертикали указывает на то, что кормушка находится влево под углом 60° от прямого направления от улья к солнцу, и так далее». По мнению Фриша, выучить такие танцы пчелы не в состоянии — это врожденные движения, запечатленные в нервной системе насекомых за необозримо долгое время их эволюции. Конрад Лоренц, который сейчас руководит Институтом физиологии поведени я им. Макса Планка в Зеевизене (ФРГ), в свое время окончил Венский университет, где изучал медицину, зоологию, палеонтологию, психологию и философию и защитил диссертацию по зоологии. Первая научная статья Лоренца появилась в 1927 г. Речь в ней шла о поведении галок. В 1935 г. Лоренц опубликовал работу под названием «Компаньон в мире птиц», которая легла в основу изучения многообразных отношений между животными одного вида. Вместе со своим учителем О. Хейнротом Лоренц открыл явление запечатлевания, или, как его теперь называют, импринтин- га у новорожденных животных. Лоренц заметил, что в первые часы жизни утята или гусята упорно следуют за тем движущимся объектом, который первым попался им на глаза. В нормальных условиях таким объектом оказывается, естественно, их собственная мать. Но если заменить ее другим, даже неодушевленным предметом, например футбольным мячом или курительной трубкой, то птенцы примут мяч или трубку за мать, будут ласково прикасаться к ним и издавать довольный писк. На фотографии вы видите Конрада Лоренца, которого гусята запечатлели в качестве своего родителя: они следовали за ним всюду и на суше, и в воде. Как полагает Лоренц, в основе импринтинга лежит врожденный механизм, выработанный в ходе эволюции. К. Лоренц одним из первых начал изучать поведение животных, обитающих на свободе. Особенно тщательно он исследовал поведение стаи галок, которые долгие годы гнездились на чердаке его дома. Об этих галках и идет речь в отрывке из его книги «Кольцо царя Соломона»: «Галки, как и дикие гуси, заключают помолвки весной, на следующий год после своего рождения; у обоих этих видов половая зрелость достигается лишь двенадцать месяцев спустя. Таким образом, обычное время помолвки равняется целому году. Ухаживание самца за самкой у галок в том отношении сходно с подобным же поведением гусака или юноши, что ни один из этих видов не обладает специальными внешними качествами для облегчения своей задачи: они не могут продемонстрировать великолепие своего хвоста, как это делает павлин, не могут, подобно воспето-
За что присуждены Нобелевские премии 1973 года 15 му Шелли жаворонку, излить «переполненное сердце в щедром потоке своего непосредственного искусства». Галочий жених способен представить себя в наилучшем свете и без всех этих аксессуаров. И делает он это удивительно по-человечьи. Юный самец галки пыжится, надувается — он демонстрирует избыток бьющей через край энергии... Он задирает других галок, если «она», его суженая, удостоит его взглядом, и ввязывается в конфликты со своими сюзеренами, которым в другое время оказывает всяческое уважение... Все эти различные формы саморекламы токующий самец адресует совершенно определенной самке». Нико Тинберген окончил Лейденский университет и в 30-х годах сотрудничал с Лоренцем, а с 1949 г. работает в Оксфордском университете. Интерес к животным появился у Тинбергена еще в детстве, когда он держал в аквариуме небольших рыбок — колюшек. Впоследствии исследование поведения этих рыб принесло ему мировую известность. Классическими стали и его работы по поведению чаек. Тинберген сконцентрировал свое внимание на тех ритуальных движениях, которыми пользуются животные, чтобы передать сородичам информацию о своем настроении и намерениях. Оказалось, что своеобразный словарь ритуальных движений есть у самых разных видов животных. Вот как описывает Тинберген в своей книге «Осы, птицы, люди» агрессивное поведение чаек: «Мы часто размышляли, почему у одного вида столько разных угрожающих поз. Ответ, возможно, заключается в том, что эти позы имеют разный смысл, как, по-видимому, уже твердо установлено для некоторых из них. Вертикальная угрожающая поза, например, как будто соответствует относительно сильному и почти ничем не сдерживаемому стремлению напасть, тогда как «кашляют» птицы, в данный момент удерживаемые страхом, но готовые вступить в драку, если к ним подойдут слишком близко. Кроме того, насколько можно судить, позы типа наклонной отражают более низкий абсолютный уровень внутреннего конфликта (нападение — бегство), чем тот уровень, который определяют позы типа «кашляния»... Иногда рассерженный самец начинает энергично стучать клювом по земле. Это может показаться нелепым, и все-таки, судя по характеру этого движения, пред- v ■* Сигнальные позы серого гуся (фото нз кннгн Н. Тинбергена «Поведение животных»). 1 — поза тревоги; 2 — сильный конфликт между агрессивностью и страхом; 3 — решительное наступление; 4 — поза подчинения ставляется вполне вероятным, что он действительно сражается с землей, то есть что здесь мы имеем дело с крайним случаем так называемого «переадресованного» нападения. Подобная вещь происходит в тех случаях, когда птица, очень рассерженная другой, почему-либо не может на нее напасть. Случаи такого рода, хотя и не в столь крайних проявлениях, часто наблюдаются и у людей; например, если глава семьи получит нагоняй от начальства, то, вернувшись домой, он, возможно, будет... ну, скажем, не слишком вежлив с женой. Да и на такие нелепые поступки, как «избиение земли», мы, люди, тоже вполне способны. Кто из нас не видел, как взбешенный человек пинает стул, бьет кулаком по двери или швыряет книгу через всю комнату, хотя его гнев вызвал не этот неодушевленный предмет, а другой человек?» Тинберген полагает, что, исследуя словарь жестов и поз у животных, можно реконструировать эволюционную историю вида и выяснить взаимоотношения между видами. В. БАТРАКОВ, А. ДМИТРИЕВ, С. КРАСНОСЕЛЬСКИЙ
Проблемы и методы современной науки 17 Грамота электронного века Кандидат физико-математических наук Е. Л. ВИНОГРАДОВ, кандидат технических наук Ю. Р. ТУВИН НУЖНО ЛИ ЧИТАТЬ ЖУРНАЛЫ? Один наш знакомый физик принципиально не читает научных журналов по специальности. «Зачем мне это нужно? — говорит он. — Идеи изложены в монографиях, факты приводятся в справочниках. Последние события? Все действительно важное и интересное я выловлю, разговаривая с теми коллегами, которые читают журналы». Он решительно отвергает научную периодику как средство информационного общения: просматривать массу журналов он считает непроизводительным делом. Конечно, наш знакомый оригинал. Тысячи ученых настойчиво и прилежно изучают научную периодику. Но много ли полезного извлекают они из «тысячи тонн словесной руды»? Производительна ли эта работа? Рассмотрим теперь другую весьма реальную ситуацию. Конструктор малых судов интересуется конкретным параметром определенного материала в заданных условиях эксплуатации, а именно прочностью погруженных в морскую воду стеклопластиков. Где и как ему отыскать этот параметр? В справочниках? Вряд ли, потому что речь идет о новых материалах, данные о которых просто не успели попасть в справочники. В монографиях? Но они посвящены общим вопросам, и сведения о стеклопластике в морской воде могут оказаться там лишь случайно. В журнальных статьях? А как найти нужный факт примерно в пятидесяти отечественных и иностранных журналах (где встречаются сведения о пластиках) за последние несколько лет? Итак, наш вполне реальный физик и придуманный, но не менее реальный конструктор оба недовольны состоянием дел в системе научно-технической информации. И таких недовольных с каждым годом становится все больше. Впрочем, дело не только в их недовольстве. Один ставит эксперименты, которые кто-то уже провел, а результаты опубликовал. Другой, не ведая истинных возможностей материала, конструирует катера весом с эскадренный миноносец. А что если все так будут экспериментировать и конструировать? Ученые хотят, чтобы вся добытая ими информация была сохранена. Они считают, что сохранить ее можно только в книгах, статьях, отчетах, микропленках. Люди привыкли к традиционным формам и тщетно стараются впихнуть в них все больше и больше сведений. Растет число изданий и их тиражи, каналы передачи научно-технической информации забиваются миллионами сообщений, вся система оказывается парализованной. В поисках выхода из этого кризиса мы усердно совершенствуем традиционные формы библиотечного дела и библиографического обслуживания. Однако создание различных
18 Проблемы и методы современной науки систем поиска нужных документов приносит только временное облегчение. Даже быстродействующие автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС) не выводят нас из информационного тупика, ибо в конечном счете выдают читателю лишь более или менее отвечающие его запросу первоисточники. Потом читатель будет отыскивать нужные ему факты, пользуясь обычным методом перелистывания страниц, причем без всяких гарантий успеха. В чем же причина неэффективности различных систем поиска документов? ФАКТЫ И ТОЛЬКО ФАКТЫ Современная научно-техническая литература — на 90% литература фактов. И 90% ее читателей интересуются только фактами. Но в своих поисках они пользуются негодными средствами — поисковыми аппаратами документальных систем. А эти аппараты (парадокс!) ориентированы на проблемы, конструкции, идеи, но отнюдь не приспособлены к тому, чтобы до конца вскрыть содержание статей и указывать на отдельные конкретные факты. Если читателя интересуют фактические данные о температурной зависимости набухания каучука СКД в воде, документальная поисковая система скорее всего не приведет к добротной монографии Ю. С. Зуева «Разрушение полимеров под действием агрессивных сред», где эти данные приведены на 29-й странице. Читателю будет предложен список книг и статей, в рефератах или поисковых образах которых встречаются слова «каучук», «вода», «набухание». А упомянутая монография будет упущена из вида — с точки зрения документальной поисковой системы; эта книга не имеет никакого отношения к запросу читателя. Совершенствование поискового аппарата документальной системы путем измельчения ключевых понятий, детализации поисковых образов документов приводит нас к тому, что система обязана будет помнить полные тексты всех входящих в нее документов. Это нецелесообразно. Несравненно' выгоднее трансформировать тексты документов, оставив в них только концентрированные факты. Такова логика создания фактографических информационных систем. Для хранения и обработки гигантских массивов фактов как будто специально предназначены современные ЭВМ с их почти безграничной, гибкой и точной памятью, с их фантастическим быстродействием. Современные взаимоотношения автора статьи (добытчика фактов) и читателя (потребителя информации), который находит нужную статью с помощью любой поисковой системы (будь то библиотекарь, каталог или АИПС), нетрудно представить графически, приняв, что сплошная линия-означает поток информации, а прерывистая — поток запросов. Вот эта схема: добытчик ► статья —* потребитель фактов t | информации \ * 1 I поисковая система Даже если поисковая система хорошо сработала и потребитель получил пачку нужных журналов и книг, он все равно не избавлен от поиска нужных ему фактов. Чтобы этого не было, в схеме, которая сейчас только рождается, появилось новое звено — трансформатор: добытчик * статья —► трансформатор т> * фактографическая АИПС —► „потребитель t Трансформатор —это специалист или целая организация, которые выуживают из статьи факты, чтобы заложить их в фактографическую систему Но нужно ли это дополнительное звено"? Не лучше ли научить добыт-
Грамота электронного века 19 чика и потребителя прямому общению с фактографической системой, обучить их грамоте электронного века? Тогда информационная связь существенно упростится: добытчик!^ фактографическая АИПС^ 1^, потребитель Преимущества нового способа информационного общения достаточно очевидны, и мы не будем подробно на них останавливаться. К тому же приведенная ниже таблица наглядно иллюстрирует эти преимущества в исторической ретроспективе. Лучше рассмотрим последнюю информационную схему подробнее. ДОБЫТЧИК И ЭВМ В самых общих чертах новое информационное общение должно выглядеть так. Добытчик записывает результаты своих экспериментов в форме, приемлемой для введения в ЭВМ. Эта форма (карта данных) отличается от привычных статей и отчетов предельной концентрацией фактов, заданной последовательностью их описания (наименование материала — наименование свойства — значение свойства —дополнительные сведения), использованием для описания фактов только стандартных терминов (дескрипторов). ЭВМ читает карты данных, запоминает все изложенные там факты и отвечает на конкретные вопросы потребителя. Машина сама анализирует, о чем и как часто ее спрашивают, как быстро и точно она отвечает на вопросы, каких данных ей не хватает для обслуживания потребителей. Результаты анализа сообщаются добытчику, который вносит соответствующие коррективы в планы своих исследований. При такой системе АИПС мгновенно ответит экспериментатору, каковы характерные линии инфракрасного спектра у поли-4-метил- пентана-1, а конструктору предложит на выбор несколько материалов, обладающих заданным комплексом свойств. Более того, становится возможным диалог между конструктором и машиной, даже если ученый работает в Новосибирске, а машина стоит в Ленинграде. Дополнительно можно спросить у ЭВМ стоимость каждого из предложенных материалов, узнать, где они производятся, получить сведения о режимах их переработки... ПОГОВОРИМ НА ИПЯ Но чтобы уверенно общаться с машиной, нужно овладеть так называемым информационно-поисковым языком (ИПЯ)- Пугаться этого слова не следует: изучить ИПЯ не так уж сложно, несравненно проще, нежели английский, французский или немецкий, не говоря о японском, а сдавать "экзамены по ИПЯ, наверное, никому не придется. ИПЯ — это наш родной язык, освобожденныиот красот и нюансов, чувств и эмоций. ИПЯ точен, однозначен, сух. (Между прочим, словарь фактографического ИПЯ — тезаурус по полимерным материалам в этом году выйдет в свет; в нем нет глаголов, только существительные и прилагательные.) Вот предельно вежливое обращение читателя к оператору ЭВМ: «Скажите, пожалуйста, какая вяз кость у полиэтилена марки 100, или, на худой конец, сообщите о вязкости полиэтилена хоть что-нибудь». А в общем, здесь вежливость ни к чему. Нужно обращаться прямо к машине и на ИПЯ: «Полиэтилен 100 Б коэффициент вязкости А». (А и Б — специальные символы, определяющие стратегию поиска и условия выдачи данных.) Получив такой запрос, ЭВМ ответит: «Полиэтилен 100, коэффициент вязкости N пуаз, температура Т° О. Если точные данные машине не известны, потребите-
20 Проблемы и методы современной науки лю будет выдана информация о коэффициентах вязкости полиэтилена высокого давления близких марок. КАРТА ДАННЫХ Фактографические АИПС уже пробивают себе дорогу, причем именно там, где они сейчас особенно нужны,— в области новых синтетических материалов, свойств различных химических веществ. В СССР создается Государственная служба' стандартных и справочных данных. Это будет комплекс специальных центров данных, основой каждого из которых должна стать фактографическая АИПС по какой-либо группе материалов и их свойств. Наибольшие успехи достигнуты в создании Центра данных о свойствах полимерных материалов при научно-производственном объединении «Пластполимер» в Ленинграде. Здесь завершено формирование ИПЯ, разработаны классификаторы полимерных материалов и их свойств, опробована АИПС: машина «Минск-32» уже отвечала на вопросы о химических и физических свойствах полиолефинов. Основная трудность создания фактографической АИПС состояла в разработке структуры элементарно- to модуля информации. Дело в том, что полимерный мир уже сегодня насчитывает тысячи видов и разновидностей, у каждого полимера десятки и сотни свойств, которые изменяются с температурой, давлением, влажностью, нагрузкой. А исследователи по-прежнему публикуют результаты своих работ в произвольной форме, ибо шаблонов для написания статей и книг не существует. Вся эта информационная масса абсолютно не пригодна для закладки в ЭВМ. Ее нужно сперва обработать— формализовать. Для этого и служит так называемая карта данных — носитель модуля информации. На карте вся-информация расположена построчно — это необходимо для удобства перевода на машинные носители — перфокарты. На карте есть специальные значки, индексы, рубрики—для распределения информации в памяти машины. Модуль информации, карта данных — это по сути дела старая добрая научная статья, только написанная не на привычном языке, а на непривычном пока что ИПЯ, напечатанная не в старом добром толстом журнале, а на стандартном бланке. ОТВЕТЫ СОМНЕВАЮЩИМСЯ Тут-то как раз и следует ожидать самых серьезных протестов со стороны ученых. А как быть с авторством и приоритетом? Как быть со свежими, пахнущими типографской краской оттисками, которые так тешат авторское сердце? Как быть с неповторимостью стиля? Нам не составит особого труда отклонить эти протесты один за другим. На карте данных в отдельной графе будут означены имена и фамилии авторов. Вместо журнальных оттисков появятся такие же свежие перфокарты, и ученые, надо думать, к такой замене скоро привыкнут. Что же касается неповторимости авторского стиля, то здесь авторам придется чем-то поступиться. Впрочем, скажите, часто ли в научных журналах появляются литературные шедевры? НАЧАЛО КОНЦА Итак, проблема создания АИПС о свойствах полимеров уже решается практически. Недалек, очевидно, тот Хотя данные, приведенные в этой таблице, носят сугубо качественный характер, преимущества информационного общения с помощью ЭВМ совершенно очевидны
Грамота электронного века 21 1 •Л/ rvw 1£**'утгпюе coo- О 7 <■* ^Рукопись Книга, , ( журнал И:^БРЕТЕ1ГиЕ'кПЙ1ШиЧЛТАН?1ТГ^ ^ тмеется Большой »МАЦИ<ЖНОГО ОБЩЕНИЯ Фактографи- Любая Точно сЗНИЙ.чень Большая Имеется МальЧй ческаяАИПС ветавующмг^и^00 потребности '
22 Проблемы и методы современной науки день, когда издательство «Химия» и редакции таких журналов, как «Высокомолекулярные соединения», «Пластические массы», «Механика полимеров», предъявят своим авторам новые требования — н по языку, и по форме статей, сообщений, справочников, — требования, диктуемые самим фактом существования Центра данных о полимерах. Научные журнальные статьи (литература фактов!) все больше станут походить на стандартные карты данных. Это будет началом конца научных журналов. Тогда же пропадет надобность в научно-популярных статьях о научно-технической информации, одна из которых перед вами: фактографические АИПС начнут агитировать сами за себя. Для нас, людей, глубоко убежденных в абсолютной необходимости такой информационной реформы, остается неясным лишь один вопрос. Вот он: коснется ли эта реформа научной литературы идей? Ведь литература идей не менее важна для прогресса, чем литература фактов, хотя, как уже говорилось, составляет всего лишь 10% научной информации. Полагаем, что научные идеи тоже могут быть систематизированы, формализованы и заложены в ЭВМ. Но этот путь, думается, не станет магистральным. Безусловно, останутся монографии и научно-популярные журналы. В книгах и массовых периодических изданиях ученый сможет подробно, в оригинальной литературной форме изложить свои взгляды, концепции, идеи, ознакомить читателя с научными сокровищами, созданными предшествующими поколениями, дать прогноз на будущее. Иными словами, грамота электронного века потребуется ученым для обычных, повседневных записей. Идеям тесно на перфокартах. Их будут по-прежнему излагать старым добрым языком, языком литературы. А что если информационный взрыв заденет своей ударной волной и монографии, и популярные журналы? Наверное, это не случится. Создать монографию неизмеримо сложнее, чем написать статью. Вряд ли найдутся десятки тысяч охотников взяться за такой труд. А в научно- популярных журналах, как известно, давно уже сформировались мощные заслоны против случайных, легковесных, узких по своей тематике публикаций. Кто сомневается в этом, пусть поставит чистый научный эксперимент: напишет подобною статейку п снесет ее в журнал. Результаты просим сообщить. Вот часть научной статьи будущего, «переписанной» с современной, вполне добротной статьи объемом восемь страниц журнального текста (С. Б. Айбиндер и Н. Г.- Андреева. Исследование теппофизических и антифринционных характеристик композиций на основе полиэтилена. «Механика полимеров», 1967, № 6). Верхняя часть таблицы (выделенная другим цветом) заполняется на ИПЯ, остальное — просто по-русски. Знак «;» — разделитель информации, «V» — указывает на окончание лицевой стороны, « ^ » — конец статьи
Грамота электронного века 23 ш 01 02 1 03 03 03 03 03 03 04 № 05 06 06 06 071 OS 0Q 10 11 ] Шифр карты 105729 • > Композиции Наименование материала ПОЛИЭТИЛЕН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ • • Основной конкретизирующий определитель материала B) • Li. ("Другие конкретизирующие определители материала (условия получения, состав композиции, номер * oeuenTYDbi. данные о наполнителе и т.д. |__ ] НАПОЛНИТЕЛЬ Г ДИСПЕРСНОСТЬ НАПОЛНИТЕЛЯ СОДЕРЖАНИЕ НАПОЛНИТЕЛЯ Код ОКП Значение ОКИСЬ АЛЮМИНИЯ 10 30 • 5 • 9 • 9 т • 1 • 7 Единица измерения мкм % ВЕС. Наименование параметра свойства КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ • 9 Значение 0,33:0,41 • Единице измерения Конкретизирующие определители параметра свойства НаименопАиир КОНТРТЕЛО НАГРУЗКА СКОРОСТЬ Градация данных Метод измерения (наименование или краткое описание ывтопд) НТД иа метод или библиография описания метода Образец (геометрии, вторичная технологии формования и тл.) Источник (библиографическое описание источника информации) Значение СТАЛЬ 48 4 16 • • 1 • Единица измерения кгс ц/мин СПРАВОЧНЫЕ МАШИНА ТРЕНИЯ МИ-2' ШШЩР ВЫСОТОЙ 10:12 ММ» ДИАМЕТРОМ 8 ММ 1 1 Месяц-год 12-67 • МЕХАНИКА ПОЛИМЕРОВ *6, С.961 AЭ67) С.Б^АЙНШЩЕР. Н.Г.АНЛРЕЕВА • « • ;v*!
24 Элемент №. Астат В. И. КУЗИН Астат — пятый галоген — наименее распространенный элемент на нашей планете, если, конечно, не считать трансурановые элементы. Приблизительный расчет показывает, что в земной коре содержится лишь около 30 граммов астата, и эта оценка — самая оптимистическая. У элемента № 85 стабильных изотопов пет, а самый долгоживущий радиоактивный изотоп имеет период полураспада 8,3 часа, то есть от полученного утром астата к вечеру остается половина. Таким образом, в названии астата— а по-гречески «астатос» значит «неустойчивый» — удачно отражена природа этого элемента. Чем же тогда может быть интересен астат и стоит ли заниматься его изучением? Стоит, ибо астат (так же, как технеций и франций) в полном смысле слова создан человеком и изучение этого элемента дает много поучительного, прежде всего для познания закономерностей в изменении свойств элементов периодической системы. Проявляя в одних случаях металлические свойства, а в других — неметаллические, астат представляет собой один из наиболее своеобразных элементов. До 1962 года в русской химической литературе этот элемент называли астатином, а теперь за ним закрепилось название «астат», и это, видимо, правильно: ни в греческом, ни в латинском названии этого элемента (по-латыни astatium) нет суффикса «ин». ПОИСКИ ЭКАЙОДА Д. И. Менделеев именовал последний галоген не только экайодом, но п галоидом X. Он писал в 1898 году: «Можно, например, сказать, что при открытии галоида X с атомным весом, большим чем йод, он все же будет образовывать КХ, КХО3 и т. п., что его водородное соединение будет газообразной, очень непрочной кислотой, что атомный вес будет... около 215». В 1920 году немецкий химик Э. Вагнер вновь привлек внимание к все еще гипотетическому пятому члену группы галоидов, утверждая, что этот элемент должен быть радиоактивным. Тогда и начались интенсивные поиски элемента № 85 в природе. В предположениях о свойствах 85-го элемента химики исходили из местоположения его в периодической системе и из данных о свойствах соседей этого элемента по таблице Менделеева. Экайод — самый тяжелый галоген. Рассматривая свойства других членов группы галогенов, легко заметить, что фтор и хлор — газы, бром — уже жидкость, а йод — твердое вещество, проявляющее, хотя и в малой степени, свойства металлов. Очевидно, экайод должен быть еще более металлоподобен, нежели йод. И обладая многими свойствами галогенов, он должен быть так или иначе похож и на своего соседа слева — полоний... Вместе с другими галогенами экайод должен быть в воде морей, океанов, буровых скважин. Его пытались подобно йоду искать в морских водорослях, рассо-
Астат 25 лах и т. п. Английский химик И. Фри- еид пытался найти элементы № 85 и 87 в водах Мертвого моря, в которых, как было известно, и галогенов и щелочных металлов более чем достаточно. Для извлечения экайода из раствора хлоридов осаждалось хлористое серебро. Фриенд полагал, что осадок увлечет за собой и следы 85-го элемента. Однако ни рентгено- спектральный анализ, ни масс-спект- рометрия не дали положительного результата. В 1932 году химики Политехнического института штата Алабама (США) во главе с Ф. Аллисоном сообщили, что ими из монацитового песка выделен продукт, в котором содержится около 0,000002 грамма одного из соединений элемента № 85. В честь своего штата они назвали его «алабамнем» и описали даже его соединение с водородом и кислородсодержащие кислоты. Название «алабамий» для элемента № 85 фигурировало в учебниках и справочниках по химии до 1947 года. Однако уже вскоре после этого сообщения у нескольких ученых возникли сомнения в достоверности открытия Аллисона. Свойства алаба- мия резко расходились с предсказаниями периодического закона. Кроме того, к этому времени стало ясно, что у всех элементов тяжелее висмута не существует стабильных изотопов. Допустив же стабильность элемента № 85, паука оказалась бы перед необъяснимой аномалией. Ну, а если элемент № 85 нестабилен, тогда в Земле его можно обнаружить лишь в двух случаях: или если у пего есть изотоп с периодом полураспада большим возраста Земли, или если его изотопы образуются при распаде других радиоактивных элементов. Предположение, что элемент № 85 может быть продуктом радиоактивного распада других элементов, стало отправной точкой для другой большой группы исследователей, занимавшихся поисками экайода. Первым в этой группе следует назвать известного немецкого радиохимика Отто Гана, который еще в 1926 году предположил возможность образования изотопов 85-го элемента при р~-распаде полония. За 19 лет, с 1925 по 1943, в периодической печати появилось по меньшей мере полдюжины сообщений об открытии экайода. Ему приписывали определенные химические свойства, присваивали звучные названия: гельвеций (в честь Швейцарии), апг- логельвеций (в честь Англии и Швейцарии), дакин (от названия древней страны даков в Европе), лептин (в переводе с греческого «слабый», «шаткий», «обездоленный») и т. д. Однако первое достоверное сообщение об открытии и идентификации элемента № 85 сделали физики, занятые синтезом новых элементов. В 1940 году на циклотроне Калифорнийского университета Д. Корсои, К. Мак-Кеизп и Э. Сегре облучили альфа-частицами мишень из висмута. Энергия частиц составляла 21 Мэв. Ядерная реакция получения элемента № 85 была такая: 2^Bi : ^He-^At+2in. Новый синтетический элемент получил название лишь после войны, в 1947 году. Но еще раньше, в 1943 году, было доказано, что изотопы астата образуются во всех трех радиоактивных семействах. Следовательно, астат есть в природе. АСТАТ В ПРИРОДЕ Астат в природе первыми нашли австрийские химики Б. Карлик и Т. Бер- перт. Изучая радиоактивность дочерних продуктов радона, они обнаружили, что незначительная часть радия-А (так называли тогда, да и сейчас еще называют изотоп 218Ро)
26 Элемент №... распадается двояко (так называемая радиоактивная вилка): 218RaAiriW-*218At 3 мин [ >99о/0 | а а I ~2 сек. 214Pb 214Bi В свежевыделенном образце RaA наряду с а-частицами, обусловленными распадом этого изотопа, были зарегистрированы и а-частицы, обладавшие иной энергией. Как раз такие частицы могли, по теоретическим оценкам, испускать ядра изотопа 21885. Позже в других опытах были обнаружены короткоживущие изотопы 2I5At, 2,6At и 2,7At. А в 1953 году американские радиохимики Э. Хайд и А. Гиорсо химическим путем выделили изотоп 2,9At из франция-223. Это единственный случай химической идентификации изотопа астата из природного объекта. Значительно проще и удобней получать астат искусственным путем. ПОЛУЧИТЬ, ВЫДЕЛИТЬ, УЗНАТЬ Приведенную выше реакцию облучения висмута а-частицами можно использовать и для синтеза других изотопов астата. Достаточно повысить энергию бомбардирующих частиц до 30 Мэв, как пойдет реакция с вылетом трех нейтронов и образуется астат-210 вместо астата-211. Чем выше энергия- а-частиц, тем больше образуется вторичных нейтронов и тем меньше, следовательно, массовое число образующегося изотопа. В качестве мишеней для облучения используют металлический висмут или его окись, которые наплавляют пли напыляют на алюминиевую или медную подложку. Другой метод синтеза астата состоит в облучении ускоренными ионами углерода мишеней из золота. В этом случае происходит, в частности, такая реакция: 197Дп . \2п 205*1 , „1 79AU+ 6С ^85At-r40n. Для выделения образующегося астата из висмутовых или золотых мишеней используют достаточно высо- • кую летучесть астата — он же все- таки галоген! Дистилляция происходит в токе азота или в вакууме при нагревании мишени до 300—600° С. Астат конденсируется на поверхности стеклянной ловушки, охлаждаемой жидким азотом или сухим льдом. Еще один способ получения астата основан на реакциях расщепления ядер урана или тория при облучении их а-частицами или протонами высоких энергий. Например, при облучении одного грамма металлического тория протонами с энергией 660 Мэв на синхроциклотроне Объединенного института ядерных исследований в Дубне 'Получается около 20 мкюри (иначе 3-Ю13 атомов) астата. Однако в этом случае значительно сложнее выделить астат из общей массы элементов. Эту сложную проблему сумела решить группа радиохимиков из Дубны во главе с В. А. Халкиным. Чаще всего с астатом работают группы исследователей: работа ведется непрерывно в течение нескольких суток до тех пор, пока весь астат не распадется (обычно это 2—Здня). Сейчас известны уже 20 изотопов астата с массовыми числами от 200 до 219. Самый долгоживущий из них изотоп 2I0At (период полураспада — 8,3 час), а самый короткоживу- щий —2I4At B-Ю-6 сек.). Поскольку астат не может быть получен в весомых количествах, его физические и химические свойства изучены неполно, а физико-химические константы чаще всего рассчитываются по аналогии с более доступными соседями по периодической системе. В частности, вычислены тем-
Астат 27 пературы плавления и кипения астата: 411 и 299°С. Это означает, что астат, как и йод, должен легче возгоняться, чем плавиться. Все исследования по химии астата проводились с ультрамалыми количествами этого элемента, порядка 10~9—10~13 грамма на литр растворителя. И дело даже не в том, что нельзя получить более концентрированных растворов. Если бы их и уда-, лось получить, работать с ними было бы крайне сложно; а-излучение астата приводит к радиолизу растворов, сильному их разогреву и образованию больших количеств побочных продуктов, например перекиси водорода. И все же, несмотря на все эти трудности, несмотря на то, что количество атомов астата в растворе сравнимо со случайными (хотя и тщательно избегаемыми) загрязнениями, о химических свойствах астата известно уже довольно многое. Установлено, что астат может существовать в шести валентных состояниях — от 1— до 7+. В этом он проявляет себя как типичный аналог йода. Как и йод, он хорошо растворяется в большинстве органических растворителей, но зато легче, чем йод, приобретает положительный электрический заряд. Получены и изучены свойства ряда межгалогенных соединений астата, например AtBr, Atl, CsAth. ПОПЫТКА С ГОДНЫМИ СРЕДСТВАМИ Первые попытки применить астат на практике были предприняты еще в 1940 году, сразу же после получения этого элемента. Группа сотрудников Калифорнийского университета установила, что астат подобно йоду селективно концентрируется в щитовидной железе. Опыты показали, что использовать 2IIAt для лечения заболеваний щитовидной железы более выгодно, чем радиоактивный йод-131. Астат-211 испускает лишь а-лучи, весьма энергичные на небольших расстояниях, но не способные уйти далеко. В итоге они действуют лишь на щитовидную железу, не затрагивая соседнюю — паращитовидную. Радиобиологическое действие а-час- тиц астата на щитовидную железу в 2,8 раза больше, чем р-частиц, излучаемых йодом-131. Это говорит о том, что в качестве терапевтического средства при лечении заболеваний щитовидной железы астат весьма перспективен. Найдено и надежное средство выведения астата из организма. Роданид-ион блокирует накопление астата в щитовидной железе, образуя с ним прочный комплекс. Так что элемент № 85 уже нельзя назвать практически бесполезным.
28 Вещи и вещества Новые свойства каломели О РАБОТЕ, УДОСТОЕННОЙ ПРЕМИИ АКАДЕМИИ НАУК СССР И АКАДЕМИИ НАУК ЧЕХОСЛОВАЦКОЙ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕСПУБЛИКИ В конце прошлого года были впервые присуждены премии Академии наук СССР и Чехословацкой академии наук за лучшие совместные работы советских и чехословацких ученых. Первой премией отмечены совместные исследования, выполненные на искусственных спутниках Земли «Интеркос- мос-3» и «Интеркосмос-5». Вторую премию получила работа «Кристаллы галогенидов одновалентной ртути — новые материалы для оптической и акустической электроники», в которой приняли участие доктор физико- математических наук Л. М. Беляев, кандидат физико-математических наук И. М. Сильве- строва, заслуженный изобретатель РСФСР инженер Г. Ф. Добржанский (Институт кристаллографии АН СССР имени А. В. Шубникова) и чехословацкие ученые Ч. Барта и Я. Жмеличка (Институт физики твердого тела Чехословацкой академии наук). Об этой работе рассказал корреспонденту «Химии н жизни» доктор физико-математических наук профессор Леонид Михайлович БЕЛЯЕВ Л\ы не открывали новых веществ. Галогени- ды одновалентной ртути, прежде всего каломель Hg2Cl2, известны н используются главным образом в качестве медикаментозных препаратов — в течение многих лет. Но так же хорошо известно, что многие вещества, будучи превращенными в монокристаллы, проявляют совершенно иные, неизвестные прежде н часто очень полезные качества. Сотрудничество кристаллографов Советского Союза и Чехословацкой Социалистической Республики продолжается уже около If» лет. Формы этого сотрудничества самые разные от взаимного ознакомления с новыми идеями до совместных исследований, проводимых по координированным планам. Это сотрудничество помогло становлению в обеих странах очень важной ныне области промышленности - производства синтетических монокристаллов. Перед сотрудниками Института кристаллографии имени Д. В. Шубникова н Института физики твердого тела Чехословацкой академии наук была поставлена конкретная задача, найти новый класс соединений, которые в виде монокристаллов обладали бы высоким двулучепреломлением, разработать способ выращивания этих монокристаллов, получить их н исследовать. В дальнейшем, если поисковые работы будут успешны, разработать технологию производства новых кристаллов в полупромышленных н промышленных масштабах. Укажу лишь одну из причин постановки такой проблемы: за последние десять лет цепа кристалл on природного кальцита - классического дву- лучепреломляющего материала выросла в пятьдесят раз... Мы остановились на галогенидах одновалентной ртути: комплекс физических свойств этих веществ таков, что здесь можно было надеяться па успех. Впрочем, природные кристаллы каломели для оптики интереса не представляют. Они полупрозрачны, белого цвета, непрочны и, наконец, просто малы. Тем не менее можно было ожидать, что превращенная в монокристалл каломель станет совсем иным материалом н, возможно, окажется способна заменить кальцит. Получить монокристаллы каломели клас-
Новые свойства каломели 29 Эти фотографии иллюстрируют одно из уникальных свойств хлорида двухввлентной ртути — квломели, если она приготовлена в виде монокристалле. У этих кристаллов коэффициент двулучепреломления значительно выше, чем у классического двулучепреломляющего материала — кристаллов кальцита. На фотографиях — десятикратно увеличенные «окошки», за которыми прочерчена одна линия. Верхнее сделано из монокристаллической каломели, нижнее — из кальцита. сическими способами — из расплава или раствора — нельзя. Каломель практически не растворяется ни в воде, ни в кислотах, ни в органических растворителях. А расплавить ее при нормальных условиях невозможно — при 383,7° С каломель возгоняется без плавления и одновременно начинает разлагаться на ртуть и сулему HgC^. Тем не менее стараниями прежде всего наших чехословацких коллег и превосходного инженера Георгия Федоровича Добржанско- го был найден метод выращивания каломельных монокристаллов весом до 50 граммов. Это метод «тройной точки», открытый еще Д. И. Менделеевым. Напомню, что тройная точка — это те условия (температура, давление), при которых вещество существует во всех трех фазах — газовой, жидкой и твердой. Кристаллы растут в кварцевых запаянных ампулах, способных выдерживать давление до 20 атмосфер. При исследовании полученных монокристаллов выявилось немало интересного. Они совершенно прозрачны и для видимой части спектра, и для инфракрасных лучей. Своеобразны акустические свойства монокристаллов каломели: скорость звука в них очень мала — почти такая же, как в воздухе, причем в разных направлениях звук проходит кристалл с разной скоростью. А показатель двулучепреломления у этих кристаллов выше, чем у кальцита, что хорошо видно на фотографиях. В обоих случаях мы видим две липни, в действительности же прочерчена одна. Верхнее фото-—за ним линии раздвинуты сильнее — сделано через монокристалл каломели, нижнее — кальцита. Таким образом, можно говорить о том, что поставленная задача была решена успешно. Получен новый материал, интересный для оптоэлектроники и акустоэлектро- ники. Среди возможных его применений — управление лучом лазера. Разработан также способ получения мо- покристаллического бромида одновалентной ртути Hg2Br2. Изучается п соединение состава Hg2b- И во всех исследованиях этого класса веществ мы продолжаем сотрудничать со специалистами Института физики твердого тела Чехословацкой академии наук.
30 Экономика, производство Как надеть стружку Многие десятилетия перед конструкторами металлорежущих станков и технологами машиностроительных предприятий стояла одна и та же задача: как снимать стружку с металла, чтобы ее было как можно меньше, чтобы обрабатывать детали быстро и точно. А совсем недавно на кафедре технологии машиностроения Московского института нефтехимической и газовой промышленности имени И. М. Губкина решена обратная задача: как надеть стружку на металл. Значение этой работы трудно переоценить. Дело в том, что сотни и тысячи деталей делают целиком из дорогих цветных металлов — меди, бронзы, латуни — только ради тонкого поверхностного слоя с нужными свойствами: фрикционными, антикоррозионными, специальными электрическими. Применяемые в технике методы нанесения покрытий далеко не совершенны. Гальванические покрытия, как правило, тонки, пористы, непрочны, они не очень подходят для трущихся поверхностей. Наплавка цветных металлов на поверхность стали (с помощью электрической дуги или кислородно-ацетиленовой горелки) тоже неэффективна: в наплавленных медных и латунных пленках образуются внутренние напряжения, выгорают отдельные компоненты сплавов, и рабочая поверхность теряет пластичность и прочность. Наконец, плазменная наплавка слишком дорога. Вот и приходится сплошь и рядом вытачивать на токарных станках массивные детали из дорогого материала, тратить килограммы бронзы и латуни, когда для дела достаточно граммов. (Из полуторакилограммо- вой латунной болванки делают гайку весом 600— 700 граммов и 800—900 граммов блестящей кудрявой стружки.) Между прочим, вторичный цветной металл, который получают переплавкой стружки, значительно уступает по чистоте и механическим свойствам исходному материалу... Выход, найденный в институте имени Губкина, позволяет решить обе проблемы сразу: наносить на поверхность стали слои цветных металлов необходимой толщины, с нужными физическими свойствами и в то же время эффективно использовать стружку. Ее наплавляют с помощью трения. Чтобы нанести слой меди, бронзы или латуни на внутреннюю поверхность втулки, подшипника, стакана, в деталь насыпают стружку Микрошлиф биметалла сталь — бронза, полученного трением. Слева направо: сталь, переходный диффузионный слой, бронза
Как надеть стружку 31 Схема приспособления для наплавки трением. Этот метод, разработанный на кафедре технологии машиностроения института имени И. М. Губкина (авторы В. А. Задов, Б. А. Слободяников, Н. А. Смирнов, А. В. Толстых, Е. М. Черемисинов) под руководством профессора Я. М. Кершенбаума, уже применяется на нескольких заводах нужного металла и уплотняют ее вращающимся металлическим стержнем. От трения листочки металла плавятся, диффундируют в поверхностные слои детали — покрытие прикипает к стали. На металлографическом шлифе, фотография которого здесь помещена, невозможно определить, где кончается сталь, где начинается . бронза — так прочно сцепляется покрытие из стружки с деталью. Несколько труднее наплавлять стружку на внешние поверхности, например на валы. Между тем, именно эта операция дает наибольший эффект: долговечность трущихся валов, покрытых цветными металлами, увеличивается втрое, а затраты дорогого материала в 5—6 раз меньше, чем на деталь, целиком сделанную из латуни и бронзы. На кафедре технологии машиностроения освоена и эта операция. К вращающемуся стальному валу подводят и прижимают брикет спрессованной стружки. В таких условиях трущиеся металлы нагреваются за несколько секунд и вал покрывается ровным слоем латуни или бронзы. Остается довести его до нужных размеров, нарезать резьбу, отшлифовать. Огневое покрытие, наплавка в электрической дуге или горелке занимает часы, требует высокой квалификации рабочих, к тому же каждая вторая попытка заканчивается здесь неудачей, браком. Наплавка трением — предельно простая, доступная любому токарю операция, а затрата времени — не больше минуты. Новая технология уже применяется на заводах нефтегазовой промышленности. Надо полагать, что ее могут перенять и другие предприятия, даже самые мелкие, вплоть до колхозных мастерских. В конце концов, стружка совсем не дефицитный материал. Ее недолго приготовить. Инженер Г. Г. ГЕЦОВ
?-«# Mill
Проблемы и методы современной науки 33 Полуостров взрывного горения Три года назад в «Химии и жизни» A971, № 5) была напечатана статья о форкамерно-факельном способе воспламенения топлива в двигателях внутреннего сгорания, позволяющем резко уменьшить токсичность автомобильного выхлопа. О сложных процессах, которые сопутствуют сгоранию тсплива, рассказывает один из создателей этого способа зажигания заведующий лабораторией Института химической физики АН СССР доктор технических наук Л. А. ГУССАК. В ПЛЕНУ ТЕПЛОВОЙ ТЕОРИИ Даже среди специалистов бытует тепловое представление о воспламенении н горении. И автор этой статьи долгое время считал, что для надежного воспламенения горючей смеси, для устойчивого горения, для быстрого и полного сгорания достаточно как можно выше поднять температуру. Современное форкамерно-факельное зажигание и теория процесса лавинной активации горения созданы в Институте химической физики АН СССР. Директор института академик Н. Н. Семенов на испытаниях первого в мире легкового автомобиля с форкамерным двигателем A964 г.] Это представление отнюдь не абсурдно. Созданная академиком Я. Б. Зельдовичем и членом-корреспондентом АН СССР Д. А. Франк- Каменецким теория теплового воспламенения была достаточно обоснована. Но теперь стало очевидным, что в современных энергосиловых установках, форсированных по мощности и экономичности, повышение температуры рабочей смеси не всегда сопровождается ее надежным воспламенением; напротив, высокая температура нередко мешает форсировать двигатель. Ограничение стало столь серьезным, что двигателисты начали искать новые, нетепловые методы улучшения процесса сгорания, позволяющие форсировать мощность и повысить экономичность тепловых и силовых агрегатов. ИЗ ИСТОРИИ ЗАЖИГАНИЯ В 1936 г. ученые нашего института А. С. Соколик и А. И. Воинов предложили поджигать рабочую смесь в двигателях внутреннего сгорания высокотемпературным факелом. Для этого к камере сгорания для сжигания вспомогательной смеси как бы пристраивалась другая камера небольшого объема — форкамера. В форкамеру подавали немного вспомогательной горючей смеси стехно- метрического состава (коэффициент избытка воздуха а<|,= 1). Такая смесь горит с наибольшей скоростью, полнотой и стабильностью, а продукты ее сгорания обладают максимальной температурой. В форкамере рождался высокотемпературный факел пламени, который вытекал в основную камеру и воспламенял в ней рабочую смесь. А. С. Соколик и А. И. Воинов в 1938 г., Д. А. Гуссак и Л. А. Гуссак в 1950 г. получили авторские свидетельства на различные применения этого способа зажигания в двигателях. 2 -Химия и Жи:шь, Л» i\
34 Проблемы и методы современной науки Надо сказать, что в самом общем виде идея поджигать рабочую смесь высокотемпературным факелом не оригинальна; она была предложена еще в I860 г. Н. Отто и описана во многих книгах, статьях и патентах, что называется, на заре автомобилизма. Но с появлением падежных аккумуляторов, индукционных катушек и запальных свечей форкамер- ное зажигание не смогло конкурировать с электрическим — искровым. Искровое зажигание безраздельно господствовало в автомобильной технике несколько десятилетий, оно и сейчас остается непременным атрибутом бензинового двигателя. Однако чем больше совершенствовались электрические системы зажи- ОН C42 8-3472А), С013600-3900А) НЛ4370А), H,[4861Aj СНD312,4315,4380А), С0"[4400-4600А) С2E585-5640А) С2[5585-5640А), Н2[5800-5920А) Н20 F000-6922А), Н2F552А), Н2[580СЬ5920А) гапия для форсирования двигателя, чем выше поднималась требуемая для этого температура в разряде свечи, тем чаще стали обнаруживаться серьезные недостатки искрового зажигания: горешге с детонацией, неустойчивая работа. Это ограничивало рост удельной мощности, снижало топливную экономичность, увеличивало токсичность отработавших газов, препятствовало улучшению эксплуатационных качеств бензиновых двигателей. Многие конструкторы видели выход в возвращении к форкамерным системам. Но создатели современных форкамерпо-факельных двигателей по-прежнему оставались в плену тепловой теории. Надежное вос- ССФ=0,6 1950°К АСф=0,75 2170°К ОСФ=1,0 2320°Н Дф=1т5 1860°Н
Полуостров взрывного горения 35 На каждом из графиков есть свой полуостров низкотемпературного воспламенения и высокоэффективного горения, где процесс идет наиболее надежно, стабильно и воспроизводимо. I — состав форкамерной смеси (коэффициент избытка воздуха, иф); II — скорость сгорания (м/сек); III — температура воспламенения (tB° С]; IV — температура форкамерного факела (t*° С]; V — экономичность двигателя (расход топлива, г/лсч); VI — удельная мощность (среднее индикаторное давление, кг/см2); VII — пределы устойчивого горения (амин и амаКс|; VIII —задержка воспламенения (мсек) ОСманс^ По мере обеднения смеси в форкамере свечение продуктов сгорания резко убывает (съемка без светофильтра и со светофильтрами) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ МЕЖДУ КАМЕРОЙ И Ф0РНАМЕР0Й пламепепие и устойчивое горение ра- путем: обогащая топливную смесь в Сочей смеси возможны, как они по лагали, лишь при очень высокой температуре факела. А получить такую температуру можно только одним 2 форкамере до стехиометрического состава. Так н поступали: обогащали вспомогательную смесь до этого предела,
36 Проблемы и методы современной науки При обычном зажигании образуется крупный очаг горящей смеси, который, расширяясь, охватывает часть камеры (левое фото]. Для форкамерно-факельного зажигания (фото справа] характерны мелкие турбулизованные очаги, занимающие значительный объем камеры сгорания. Изображения получены специальной киносъемкой со скоростью 3000 кадров в секунду так как за ним следовало неполное сгорание топлива п падение температуры факела пламени. Однако ожидаемого эффекта не было. Хотя мощ- ный высокотемперат> рпый факел охватывал большхю часть камеры сгорания, рабочая смесь горела нестабильно, а продукты неполного сгорания отравляли атмосферу. Словом, старая идея требовала каких-то поправок. Выражаясь фигурально, форкамера н\ж далась в ремонте. РЕМОНТ ФОРКАМЕРЫ Лаборатория кинетики горения в тепловых агрегатах Института химической физики и приступила к такому ремонту форкамерной идеи, к усовершенствованию принципиальной и конструктивной схемы форка- меры. Выяснилось, что все параметры, характеризующие интенсивность сгорания и эффективность рабочего процесса в двигателе, достигают оптимальных значений при определенных размерах и форме форкамеры, когда между ней и камерой сгорания устанавливается небольшой перепад давления. Именно тогда ворвавшаяся в камеру из форкамеры струя продуктов сгорания образует множество отделенных друг от друга завихрений - очагов горящей смеси. (Сюда же примешиваются продукты неполного сгорания.) Такие очаги — залог надежного воспламенения, стабильного горения и полного сгорания рабочей смеси. Одновременно с дискретной очаговой структурой горения был обнаружен еще один исключительно важный факт: самая высокая интенсивность воспламенения, самое быстрое и полное, самое устойчивое горение наблюдаются при обогащении форкамерной смеси до состава с коэффициентом избытка воздуха 0,4—0,7. И это несмотря на то, что в названном диапазоне резко (на 500—800°) падает температура продуктов сгорания форкамерного факела. Если построить графики зависимости отдельных параметров горения, а также температуры сгорания фор-
Полуостров взрывного горения 37 камерной смеси и температуры воспламенения рабочей смеси от относительного перепада давления между камерой и форкамерон, на всех кривых обнаружится ярко выраженный изгиб, который мы назвали полуостровом низкотемпературного воспламенения и высокоэффективного горения. Вопреки всем выводам тепло- вон теории, в границах этого полуострова рабочий процесс идет наиболее надежно, быстро, полно п стабильно. Подобную же закономерность наблюдал в тридцатые годы академик П. II. Семенов. Появление загадочного полуострова он объяснял тогда действием химически активных атомов н свободных радикалов па процесс окисления горящей смеси. Поэтому в продуктах сгорания форка- мерпого факела мы стали искать активные частицы. ЧТО СВЕТИТСЯ В ФАКЕЛЕ? Первым свидетельством существования активных частиц в форкамерном факеле было интенсивное свечение продуктов его сгорания, причем наиболее интенсивное свечение наблюдалось именно в полуострове низкотемпературного воспламенения, при сжигании очень богатой (аф=0,4— 0,6) смеси. И это несмотря на то, что температура продуктов неполного сгорания была на несколько сот градусов ниже температуры продуктов полного сгорания стехиометрпческой смеси с аф=1. (Кстати, при аФ=1 свечения почти не было.) Надо было выяснить, связано ли свечение с химически активными частицами. Для этого мы на несколько миллисекунд задерживали выход или удлиняли путь продуктов сгорания из форкамеры в рабочую камеру. Через 6—7 мсек после начала истечения факела интенсивность свечения резко уменьшалась, а через 10— 12 мсек свечение исчезало совсем, хотя температура, состав и концентрация стабильных продуктов сгорания (СО, Н2, СОг, Ог) за это время совершенно не изменялись. Можно было сделать только одни вывод: свечение связано с присутствием в продуктах сгорания форка- мерпого факела короткоживущнх нестабильных частиц. Этот вывод подтвердили и спектры свечения. На спектрограммах, полученных при Цф = 0,5—0,7, хорошо заметны интенсивные полосы различных радикалов и атомов: СН, Сг, ОН н, вероятно, П. У границы факела спектральные полосы исчезают -- по-видимому, там радикалы н атомы в результате столкновений друг с другом, со стенками п молекулами смесп гибнут. Значительная сверхравновесная концентрация атомарного водорода в момент образования продуктов сгорания богатой метапо- воздушпой смеси была установлена также методом электронного парамагнитного резонанса. Экспериментальные факты требовали теоретического обоснования. Однако это оказалось исключительно трудной задачей: форкамер- но-факельпое воспламенение складывается из сложнейших химических, тепловых и гидродинамических процессов. Чтобы определить расчетным путем концентрации продуктов промежуточных цепных химических реакций при горении водородно-воз- душной смесп, нужно решить систему из 23 дифференциальных уравнений, а при горении метано-воздуш- ной смеси — систему из 72 уравнений химической кинетики. Эти задачи (пока в несколько упрощенном виде— без учета тепловыделения и влияния гидродинамических факторов) решены на электронно-вычислительной машине БЭСМ-4. Было установлено, например, что при горении богатой метано-воздуш- ной смеси (аф = 0,6) главные актив-
38 Проблемы и методы современной науки ч 11Щ1П <Х<Р 270 280 290 300 310 0,45 281 306 На спектрах, полученных при значениях иф=0,5—0,6, хорошо видны интенсивные полосы радикалов и атомов: СН, ОН, К С2 ные компоненты форкамерного факела — это все тот же атомарный водород и метильный радикал. Концентрация этих частиц в десятки п сотни раз выше содержания всех других радикалов, атомов и промежуточных химических соединений, присутствующих в продуктах сгорания форкамерного факела. Явление высокой химической активности продуктов неполного сгорания богатой горючей смеси, обиархженное в Институте химической физики \И СССР, можно считать бесспорно ло казанным. ДВА КИТА ЛАГ-ПРОЦЕССА В современных форсированных эпер- госиловых установках топливо сгорает в двух-трех крупных турбулентных очагах. А при форкамерно-факель- пом воспламенении таких очагов в результате сильного завихрения образуется очень много, они невелики по объемх. Продолжительность с>- ществования каждого очага должна быть не меньше времени, которое необходимо для полного завершения химических реакции воспламенения н сгорания рабочей смеси. За время существования очага химически активные продукты успевают равномерно распределиться в рабочей смеси. Рабочая смесь в очагах тагорается почти одновременно, и
Полуостров взрывного горения 39 ФАКЕЛ АКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЛ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗОНЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ И ФРОНТА ПЛАМЕНИ СВЕЧА ЭКРАН ФОРКАМЕРА КАНАЛЫ КАМЕРА СГОРАНИЯ ВИХРЕВЫЕ ОЧАГИ ИНИЦИИРОВАННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ Схема процесса лавинной активации горения (ЛАГ-процесса) в форкамерном двигателе. Искровой разряд воспламеняет богатую |аф=0,4—0,7] топливную смесь в форкамере (объем форкамеры составлвет 2—3% объема камеры сгорание]. Прохода через узкие перепускные каналы, фронт пламени гаснет. В камере сгорание поток продуктов сгорание, содержащий активные атомы и радикалы, становится завихренным. При этом образуютсв многочисленные турбулнэованные очаги горения. Они воспламеняют рабочую (ак =0,95—2,0] смесь в камере сгорания [цифрами обозначена последовательность распространения фронта пламени в форкамере н зон горения а камере сгорания]. Теория ЛАГ-процесса и его применение в двигателях внутреннего сгорание защищены авторскими свидетельствами СССР, советскими патентами в США, Англии, Франции, Италии, ФРГ, Японии и других странах. очаговая зона горения распространяется по всей камере сгорания. Поэтому разветвленные химические реакции тоже протекают почти одновременно по всей зоне горения. Процесс сгорания становится лавинообразным: очаги горения, не успевая разрастись до значительных размеров, воспламеняются и быстро сгорают в малых объемах без значительного повышения давления и без ударных волн, которые вызывают вибрации, угрожают прочности камеры сгорания. Итак, образование множества мелких турбулентных очагов рабочей смеси в зоне горения и лавинообразная активация горения химически активными частицами — два физико- химических кита, на которых зиж-
40 Проблемы и методы современной науки дется форкамерио-факелыюс зажигание в современной его ннтерпрета цнп. В этом процессе нет стадии медленного разгораппя смеси, сразу же начинается процесс лавинной активации горения, или коротко — ЛАГ- процесс. НЕ ТОЛЬКО АВТОМОБИЛИ С помощью ЛАГ-процесса па автомобилях «Волга» и ЗИЛ-130 удается более чем па 10% сократить расход топлива, использовать бензин с октановым числом па 10 единиц ниже обычного, вдвое снизить концентрацию окислов азота в выхлопных га зах, а содержание канцерогенного бепзппрепа — больше чем в 10 раз, полностью исключить выброс угарного газа в атмосферу. Таковы результаты государственных испытании автомобилей с форкамерно-факельиы- мн двигателями ГАЗ-24Ф и ЗИЛ-130Ф. Но это еще не все. Мы полагаем, что применение ЛАГ-процесса в транспортных п стационарных сило вых установках даст очень важные дополнительные преимущества. Должна возрасти удельная мощность двигателей, работающих с впрыском топлива, уменьшится жесткость их работы и дымность, расширится ассортимент используемых топлив — менее жесткими станут требования к цетановому и октановому числам, плотности, вязкости. Наконец, ЛАГ-процесс нашел применение для эффективного сжигания природного газа в нагревательных печах, в том числе и металлургических. Низкотемпературный форкамер- пып факел позволяет полностью сжигать рабочую смесь, повышать эффективность сжигания природного газа в предельно богатой (аф = 0,4- 0,6) смеси с воздухом. А это повлечет за собой безокпелительный нагрев материалов, значительное сокращение потерь металла и легирующих добавок па угар, повышение качества сплавов, упрощение печен. И конечно, открытие лавинной активации горения в двигателях представляет значительный теоретический интерес, заставляет по-новому взглянуть па многие стороны воспламенения и горения. Консультации ЭТО ПРОСТО СТРУЙНЫЙ НАСОС Убедительно прошу вас указать литературу, где можно было бы подробнее ознакомиться с работой и устройством соплового конденсатора, о котором упоминалось в статье Г. Б. Либефор- та «Паровой автомобиль, близкий родственник паро- зоза». Инженер В. А. Закусило, Нижний Тагил Сопловой конденсатор — это по сути дела струйный насос (инжектор), используемый в качестве смесителя. Струйные насосы для перемешивания жидкостей и газов давно используют в нефтехимической промышленности. Пар в инжекторе конденсируется благодаря интенсивному перемешиванию с потоком жидкости в зоне пониженного давления. Конденсат подается в прибор по трубе, которая заканчивается внутри конденсатора соплом. Это канал специального профил я, сужающийся в направлении движения потока. Здесь скорость потока резко возрастает, давление вокруг него падает. Отработавший пар, поступающий в сопловой конденсатор из паровой машины, устремляется в зону пониженного давления и смешивается в диффузоре с жидкостью. Когда пар соприкасается с каплями, он конденсируется. Подробнее с устройством агрегатов паровых автомобилей можно ознакомиться в книге С. В. Татищева «Кот- лоагрегаты легких транспортных паросиловых установок», М., 1946.
"у аедние известия 41 Водород — новым способом Предложен термохимический способ получения водорода — без электролиза, без расходования природного газа, нефти, угля. Возможно, этот способ или ему подобные лягут в основу промышленного получения топлива будущего. Водород — универсальное топливо будущего, которое, как полагают, поможет решить проблему загрязнения окружающей среды: единственный продукт сгорания водорода в транспортных двигателях и прочих энергосиловых установках — вода. Но чтобы это стало реальностью, следует наладить дешевое производство водорода в гигантских масштабах. Сейчас водород получают из углеводородов нефти и газа, взаимодействием водяных паров с углем или же электролизом. Причем только электролиз воды позволяет получать водород, не истощая запасов природного топлива. Но для этого необходимо, чтобы электростанция, которая дает энергию электрохимическому комбинату, работала не на газе, не на нефти, не на угле. Иными словами, этому условию удовлетворяют лишь атомные и гидроэлектростанции. Поэтому весьма оправданны исследования и поиски процессов, заменяющих электролитическое разложение воды. Для этой цели идеально подошел бы термохимический процесс, протекающий при достаточно низких температурах, например в диапазоне рабочих температур современных ядерных реакторов, геотермальных источников, а в будущем даже преобразователей солнечной энергии. Недавно принципиальная схема такого процесса опубликована в журнале «Science» A973, № 4089). Суть его — в трех простых химических реакциях, которые не нуждаются в комментарии: 1) LiN02 НоО. 300 К LiN03] 2HI, 2) 2HlI£°IJi^I.,-; -Н2, 3) LiNQ3750 K^LiN(y -g-02. Собственно говоря, подобные термохимические циклы (с другими реагентами) были известны ранее. Но они требуют высоких температур, а здесь максимальная температура не превышает 750° К. Каждая из реакций в отдельности достаточно хорошо изучена, поэтому принципиальная возможность такого цикла не вызывает сомнений. Не проблема и разделение продуктов реакции, выделение чистого топлива — водорода. Главный вопрос заключается в том, пойдут ли эти реакции до конца с хорошим выходом, с приемлемыми и сопоставимыми скоростями в реальных промышленных условиях. Все это предстоит еще проверить. Кандидат технических наук Г. РЕЗНИКОВ
42 Технология и природа Сколько стоит айсберг? И в научной, и в популярной литературе немало уже написано о весьма заманчивой идее— использовать айсберги для получения пресной воды. Однако эта идея до недавнего времени не была подкреплена расчетом: можно ли буксировать айсберги и во что это обойдется. Американские ученые У. Ф. Уикс и У. Дж. Кэмпбелл считают, что добыча пресной воды из антарктических айсбергов реальна. Прежде всего, расстояние от Антарктиды до Австралии и стран Южной Америки, где есть немало засушливых районов, не так уж велико. Отобрать подходящую дрейфующую льдину тоже не трудно, особенно если использовать спутники. Гораздо сложнее дотащить айсберг на буксире... Из расчетов, которые провели исследователи, вытекает, что для буксировки айсбергов, даже не самых крупных, потребуются немалые усилия. Минимальная скорость буксирования — 7г узла @,926 км/час); если двигаться медленнее, караван станет неуправляемым. Даже при такой малой скорости самый мощный из существующих ныне буксиров с двигателем в 17 500 лошадиных сил способен тянуть айсберг размером не более чем 230X920X250 метров. Впрочем, объем такой льдины достаточно внушителен — 5 290 000 000 м3. Если доставить ее к месту назначения 4-.V- -?f¥ /.-id-i.
Сколько стоит айсберг 43 неповрежденной, то из нее можно извлечь пресной воды примерно на 5 миллионов долларов. Современная техника позволяет построить сверхмощное буксирное судно мощностью в 200 000 лошадиных сил. При той же скорости в половину узла оно сможет тянуть айсберг длиной в 6 километров и шириной в 2,8 километра. Если же понадобится доставить пресную воду в два раза быстрее, то длину айсберга придется уменьшить до 3,7 км. Впрочем, и в этом случае стоимость такого айсберга оценивается примерно в 70 миллионов долларов... Упомянутые выше расчеты не учитывают очень важного обстоятельства: лед во время транспортировки тает, и довольно быстро, а длительность рейса составляет от четырех месяцев до полугода. Под действием тепла айсберг может потерять в пути до 100 метров с каждой стороны. Значит, небольшие айсберги нет смысла брать на буксир — они почти полностью растают по дороге. Чем больше выбрать айсберг, тем выгоднее (и тем труднее) его транспортировать. И наконец, вся эта сложная операция с айсбергами будет представлять интерес только в том случае, если антарктическая вода обойдется не дороже, чем пресная вода, полученная промышленными способами (например с использованием атомных реакторов). Предварительные расчеты говорят о том, что кубометр пресной воды, полученной из айсберга, будет в четыре раза дешевле кубометра опресненной морской воды. Словом, хотя не все проблемы уже решены, игра, судя по выводам исследователей, стоит свеч. Теперь дело за технологией... А. ГРИНБЕРГ ?г;-« с-^з^т'А-^йЙ^
44 Статистика Будущее удобрений Кандидат технических наук А. С. ЛАПИДУС Во всех странах сейчас составляют самые различные прогнозы: численности населения, развития промышленности, атмосферных осадков. Прогнозируют и развитие промышленности минеральных удобрений. Автор статьи «Будущее удобрений» обобщил материалы, которые показывают картину мирового производства минеральных удобрений. Эти сведения будут уточняться и изменяться. И конечно же, они не претендуют на полный охват такой громадной темы, как глобальное развитие промышленности минеральных удобрений до 2000 года. Всего сто лет назад промышленности минеральных удобрений не существовало, а сегодня эта отрасль мировой индустрии по валовому выпуску продукции уступает лишь производству стали, нефтепродуктов, цемента и пиломатериалов. В 1970 году на земном шаре было изготовлено 200 млн. тонн удобрений но цифра, показывающая содержание в них азота, фосфора и калия, конечно, скромнее. И все же на каждого гражданина планеты из цехов химических заводов вышло по 20 кг питательных элементов, так необходимых растениям. Этот рубеж будет скоро превзойден: экономисты предполагают, что мировое производство Удобрений в 1975 году перевалит за 100 млн. тонн питательных, или как еще говорят— действующих веществ. Наибольший вклад в мировое производство удобрений вносят страны Западной Европы D6%) и Северной Америки C7%)- А в Южной Азии, Африке и Южной Америке эта отрасль химической промышленности еще набирает силу. На поля разных уголков Земли удобрения тоже попадают крайне неравномерно. Лучше всего дело обстоит в Западной Европе, здесь на гектар пахоты вносят по 158 кг удобрений, а в Азии всего 22 кг, Африке — 7 кг. Основные экспортеры удобрений— это Япония, ФРГ, Италия, Голландия, Польша, Марокко, США, Канада. Твердые удобрения пока перевозят в специальной таре, что повышает их стоимость, поэтому начаты поиски методов бестарной перевозки таких удобрений. С жидкими удобрениями дело обстоит проще, например, жидкий аммиак уже транспортируют в танкерах при температуре —33° С. А в США и Мексике раствор аммиака подают по трубопроводу прямо на поля. Но, конечно, одним аммиаком растени я сыты не будут. КАКИЕ БЫВАЮТ УДОБРЕНИЯ Земля по-разному удерживает питательные элементы— фосфор и калий задерживаются в почве, а 60' . азота быстро улетучивается и вымывается. Из-за этого потребность в азоте растет очень быстро, а в фосфоре и калии немного медленнее. Обычно питательные элементы вносят в почву в определенной пропорции. Сейчас среднее мировое соотношение выглядит так: N:P:K—10:8:6. Эта пропорция меняется в зависимости от климата и сельскохозяйственных культур. В странах с умеренным климатом соотношение азота, фосфора и калия, вносимого на поля, равно 10:5:4,5. В жарких странах, где большая нужда в азотных и фосфорных удобрениях, соотношение несколько иное — 10:7,4:3,5. Одинарные удобрения, то есть содержащие только один питательный элемент (суперфосфат, карбамид), малоэффективны. Поэтому лишь в жарких странах с плодородными почвами получил всеобщее признание карбамид — удобрение, которое снабжает растения только азотом. В сельском хозяйстве большинства стран гораздо чаще применяют смеси или химические соединения питательных элементов, о соотношении которых мы только что говорили. Комплексные удобрения получают или механическим путем, смешивая одинарные удобрения (тукосмешение), или с помощью химических реакций. Тукосмешение позвол яет получить большое количество сочетаний питательных элементов. Этот метод прост и удобен, однако операция обычно идет на небольших установках, что серьезно удорожает туки. К тому же туки, полученные смешением, не очень хорошо усваиваются растениями. Зато удобрения, синтезированные химическим путем на крупных предприятиях, дешевле, кроме того, их легче выпускать в гранулированном виде. Именно так вырабатывают всем известные аммофос, нитроаммо- фос, нитрофоску, нитроаммофоску и другие удобрения. В них и входят три питательных кита для растений — Ы, Р, К. ГДЕ ВЗЯТЬ АЗОТ Азот — самый необходимый растениям питательный эле-
Будущее удобрений 45 мент, и немудрено, что его производству уделяют особое внимание. Наиболее легкий и выгодный способ получения соединений азота — синтез аммиака (NH3). Этот процесс идет с помощью каталитической реакции при давлении 100—300 атмосфер и температуре 450—500° С. С азотом, вступающим в реакцию, дело обстоит просто — его поставл яет воздух, а для получения водорода сегодня необходимо дорогое сырье — газ или нафта (тяжелые фракции нефти). Правда, водород можно добыть и классическим процессом, электролизом наиболее распространенного сырья — воды. Но экономисты подсчитали, что этот способ будет эффективным, лишь когда электроэнергия подешевеет в 5—10 раз. Полагают, что это случится к 2000 году, когда атомное топливо снизит стоимость электроэнергии, поставляемой ныне в основном тепловыми станциями. Есть и еще одно перспективное направление: фиксируя атмосферный азот плаз- мохимическим способом при температуре выше 2000° С, можно получить азотную кислоту. Остается лишь превратить ее в удобрение, например в аммиачную селитру. Правда, этот способ будет выгоден только при снижении стоимости электроэнергии. Экономические подсчеты и научные прогнозы позволяют надеяться, что через двадцать лет промышленность минеральных удобрений получит более дешевые водород для получения аммиака и растения перестанут испытывать азотный голод. ГДЕ ВЗЯТЬ ФОСФОР И КАЛИЙ Два других питательных элемента — фосфор и калий — получают из руд, в состав которых входят соединения Р и К. СССР, США, Марокко располагают большими запасами таких руд, другие же страны вынуждены их импортировать. Потребность в удобрениях все растет, богатые месторождения истощаются, и в будущем начнется переработка бедных руд, содержащих, например, меньше 10% Р^Ог,. Поэтому в ближайшее время на снижение стоимости фосфорных удобрений рассчитывать не следует. Сейчас начаты поиски новых методов добычи и переработки фосфорных и калийных минералов. Расчеты и исследования показали, что восстанавливать фосфаты можно будет в плазме или природным газом. Новым, весьма многообещающим направлением в производстве фосфорных удобрений могут стать полимерные соединения фосфора, в частности полифосфорных кислот и их солей. Они позволят получить высококонцентрированные удобрения, например сочетание полифосфатов и карбамида. А в производстве калийных удобрений, по всей вероятности, получат предпочтение бесхлорные соединения калия, и в первую очередь фосфаты и сернокислый калий. Этому есть серьезная причина — хлор снижает качество урожая. УДОБРЕНИЯ В 2000 ГОДУ Какой же будет промышленность минеральных удобрений на рубеже нашего века? Во всяком случае, по масштабам производства она займет прочное место в первой пятерке важнейших отраслей. Это и понятно—население Земли быстро увеличивается, и нужно накормить всех; к концу нашего тысячелетия оно перевалит за 6 млрд. человек, а это означает, что полям потребуется 160—170 млн. тонн питательных веществ. Спрос на сельскохозяйственные продукты будет таким, что средняя норма удобрений на одного человека должна возрасти в два-три раза. Главным направлением в технологии минеральных удобрений, несомненно, станет создание новых сложных удобрений с высокой концентрацией питательных элементов E0— 70%), например полифосфатов аммония. Будут разработаны и комплексные удобрения, в состав которых войдут Са, Mg, S и микроэлементы В, Mo, Mn, Zn. В удобрения начнут добавлять биостимуляторы роста растений. А чтобы питательные элементы не вносить на поля ежегодно, как поступают сейчас, возможно, будут созданы длительно действующие удобрения. Нынешние заводы по производству удобрений, к сожалению, выбрасывают много вредных газов — окислов азота, аммиака, окиси углерода, двуокиси серы и поглощают колоссальные объемы воды. Заводы будущего снабдят совершенными системами очистки, особенно с применением каталитических или абсорбционных методов. Еще лучше, если они будут работать по безотходной технологии. Мало создать удобрения, надо их вывезти. К концу века во многих краях Земли появятся трубопроводы, по которым потекут жидкие удобрения. Вполне реальна и перекачка насосами растворов твердых удобрений прямо на поля. Почву удобряют не каждый день, а производство удобрений идет непрерывно. Поэтому очень важно хранить удобрения в течение длительного времени. Сейчас уже строятся большие хранилища для жидких удобрений. И чем больше будет таких хранилищ, чем стремительней пойдет развитие промышленности минеральных удобрений, тем быстрее люди Земли забудут страшное слово голод.
46 Гипотезы Планеты для людей С. ДОУЛ Эта публикация подготовлена по материалам одноименной книги автора, перевод которой выпустит в свет Главная редакция физико- математической литературы издательства «Наука». Под планетой, пригодной для жизни, автор понимает такую планету, на которой могло бы жнть много людей, не нуждаясь в сложной защите от окружающей среды н доставке материалов и продуктов с других планет. ТЕМПЕРАТУРА Хотя люди, пользуясь одеждой и прочей изоляцией, могут переносить сильнейшую жару и свирепый холод, все же они предпочитают вполне определенный диапазон температур для повседневной жизни. Достаточно взглянуть на карты изотерм и плотности населения, чтобы убедиться в том, что люди предпочитают жить в областях, где средняя годовая температура лежит между 4 и 27° С. Конечно, столь узкий диапазон температур диктуется не только желанием людей жить с удобствами, но также и тем немаловажным фактом, что в этом температурном диапазоне лучше всего себя чувствуют сельскохозяйственные культуры и домашние животные. Вообще же многие живые существа терпимо относятся к очень высоким или низким температурам. Вот лишь несколько примеров. Некоторые виды сине-зеленых водорослей (особенно Oscyllatoria filiforms) живут почти в кипятке, при температуре воды 85°С. А обычные утки остались в
Планеты для людей 47 живых после того, как их 16 суток держали на сорокаградусном морозе. Холоднокровные водяные змеи (Nadrix si- pedon) мороза, конечно, не выдержат, зато диапазон переносимых ими температур весьма внушителен — от 0 до 43°С. Еще шире этот диапазон у арктической сосны, у которой фотосинтез идет и при —40°, и при +30°С. К сожалению, большинству пищевых злаков в период вегетации нужна температура от 10 до 30°С. СВЕТ Та часть видимого электромагнитного спектра, которую мы называем светом, заключена между длинами волн 380 и 760 ммк. Внутри этой области лежит диапазон зрения большинства животных и, самое важное, — диапазон фотосинтеза. Если освещенность слишком низка, фотосинтез ие может идти с достаточной для пользы дела скоростью, а если слишком высока, то рост растения задерживается из-за так называемой соляризации. Эти нижний и верхний пределы освещенности соответственно равны 0,02 и 30 люмен/см2. (Кстати, максимальная освещенность прямым и рассеянным солнечным светом на поверхности Земли равна 15 люменам на квадратный сантиметр.) Человек достаточно хорошо видит, чтобы перейти из одного места в другое даже при такой низкой освещенности, как 10~9 люмен/см2. Свет причиняет нам боль, если уровень освещенности переваливает за 50 люмеи/см2. Но это относится к освещенности поверхности, а не к излучению, проникающему в глаз. Выносливость человека, смотрящего прямо на точечный источник света, куда ниже — около 0,05 люмен/см2. Нельзя забыть и о периодическом изменении освещения. Рост растений, особенно в умеренных поясах Земли, зависит не только от среднегодового распределения температур, а и от продолжительности дня и ночи. Поэтому большинство пригодных для жизни планет должно получать тепло и свет в основном от одного источника, похожего на наше Солнце. ТЯГОТЕНИЕ Медико-биологические эксперименты на больших центрифугах показали, что некоторые люди могут выносить без необратимых изменений мгновенное ускорение в 5g (пятикратное по отношению к нормальному на поверхности Земли ускорению силы тяжести). Такое ускорение сидящий человек, не одетый в специальный костюм, выдерживает всего 2 минуты без потери зрения из-за-недостаточного притока крови к глазам. Ускорение в 4g можно выдержать дольше —целых 8 минут. Участники таких экспериментов сидели неподвижно, не совершали каких-либо действий. О мускульной усталости лю-
48 Гипотезы дей, об ограничениях, накладываемых увеличением гравитационного поля дает представление небольшая таблица, из которой видно, что жизнь, вернее, работа при 2g будет очень трудном. ВРЕМЯ (В СЕКУНДАХ). НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ ТОГО. ЧТОБЫ ПРОПОЛЗТИ 2,3 Самый сильный человек Самый слабый человек Среднее для пяти человек МЕТРА ПРИ РАЗНОЙ СИЛЕ ТЯЖЕСТИ 1.00 g 1.41 g 1,16 2,88 1,85 7,11 1,51 4,88 |2.24 g 3,16 gJ4, 12 g 5,60 9,16 18,15 14,85 21,83 . . . 9,36 15,80 . . . В Калифорнийском университете в центрифугах довольно долгое время выращивали цыплят, которые теряли в весе, если жили при ускорении в 2,5g. У цыплят быстрее билось сердце, а частота дыхания падала. Конечно, эксперименты па центрифугах с их угловыми скоростями неточно воспроизводят линейное гравитационное поле массивных планет, но все же на основании имеющихся сведений можно сделать вывод, что немногие люди стали бы жить па планете, где тяготение было бы больше 1,25—l,50g О нижнем гравитационном пределе для человека говорить рано, так как по существу нет данных*, из которых следовало бы, какой минимальный уровень тяготения необходим нашему организму для нормального физиологического функционирования. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ Ясно, что планета должна обладать атмосферой, пригодной для дыхания. Самыми существенными частями атмосферы должны быть кислород и небольшое количество водяного пара. Причем парциальное давление кислорода должно лежать между двумя крайними значениями: нижний предел, за которым наступает гипоксия, и верхний предел, выше которого возникает кислородное отравление. Где-то возле нижнего предела парциального давления кислорода живут обитатели горняцкого поселка Аукшгкнльча в Чилийских Андах, который расположен па высоте 5300 м. По-видимому, это самая большая высота, на которой люди живут оседло. Здесь парциальное давление вдыхаемого кпс- * Экспедиции в космос показали, что человек, по крайнем мере несколько месяцев, может жить в невесомости. — Прим. ред.
Планеты для людей 49 лорода всего около 72 мм ртутного столба; тем не менее шахтеры ведут весьма деятельную жизнь. Чтобы попасть в шахту, они ежедневно поднимаются еще на 450 м, то есть до высоты, на которой парциальное давление вдыхаемого кислорода составляет всего 68 мм рт. см Но даже н эти условия, вероятно, еще далеки от нижнего предела. Ведь альпинисты утверждают, что можно долго жить н неплохо себя чувствовать на высоте 7000 м. Ну а какую же максимальную концентрацию кислорода мы можем вынести? Верхний предел парциального давления вдыхаемого кислорода лежит возле 400 мм рт. ст., что эквивалентно 56% кислорода в воздухе на \ровне моря. В лечебных учреждениях принятый кислородным нотолок гораздо ниже- -40%. Итак, парциальное давление вдыхаемого кислорода на пригодном тля жизни планете должно быть больше 60 мм рт. ст., но меньше 400 мм рт. ст. Следовательно, кислород должны разбавить газы, \ каждого нз которых есть свои верхний предел парциального давления, предел, который нельзя превышать. Иначе гелии, азот, аргон, криптон и ксенон могут вызвать состояние пар- коза. Этим даже пользовались при хирургических операциях: смесь нз 80% ксенона и 20% кислорода порождала бессознательное состояние на 2—5 минут. Еще сильнее наркотическое действие углекислого газа. Итак, давление арго- па не должно быть больше 1220 мм рт. ст., криптона — 350, ксенона—160, а углекислоты — 7 мм рт. ст. Предполагают, что неон, а возможно, и водород также могут оказаться наркотиками. Особое место занимает водород: речь может идти только о негорючих смесях водорода и кислорода, но вряд ли возможно одновременное существование больших количеств свободного водорода и кислорода в атмосфере планеты. Длительные эксперименты с участием людей, которые бы жили в атмосферах, не содержащих инертных газов, до сих пор не проводились, так что нельзя категорически утверждать, что инертные газы не нужны. Эволюция человека шла в атмосфере, содержащей всего 20% кислорода, и возможно, что в определенные периоды жизни какая-то доля инертных газов необходима для правильного функционирования дыхательной системы. Поскольку углекислый газ необходим растениям, н\жно установить какой-то нижний предел его парциального давления на пригодной для нас планете. Нормальная концентрация углекислого газа в земной атмосфере всего 0,03%, что эквивалентно парциальному давлению 0,21 мм рт. ст. Минимальная величина для поддержания нормальной жизни растении пока неизвестна, по, по-видимому, она близка к 0.0Г,— 0Л0 мм рт. ст. Необходим и азот, ведь он входит в тело растении и животных. Минимальное его количество, вероятно, невелико, но оно неизвестно.
50 Гипотезы Другие газы в атмосфере планеты, годной для жизни (например, NH3, H2St S02, СО), должны присутствовать в очень малых количествах, в миллионных долях объема атмосферы. Иначе атмосфера будет ядовитой. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ Минимальное атмосферное давление на пригодной для жизни планете рассчитать довольно просто: давление атмосферы из чистого .кислорода должно быть около 0,15 кг/см2. Максимальное же барометрическое давление, переносимое людьми, пока еще не определено. Например, атмосфера из 2% кислорода и 98% гелия при общем давлении 10,5 кг/см2, теоретически приемлема, но реальное пребывание людей в таких условиях никем не исследовалось. Вероятно, давление атмосферы превышает пределы человеческой выносливости тогда, когда в воздухе, проходящем через носоглотку, возникает сильный турбулентный поток и работа органов дыхания становится утомительной. Утверждают, что под давлением 8 атмосфер турбулентность настолько сильна, что при вдохе через рот ощущаются вихревые течения воздуха. Обобщая сказанное, можно сделать такие выводы: атмосфера планеты, пригодной для жизни, должна содержать кислород, парциальное давление которого на вдохе лежит между 60 и 400 мм рт. ст., и углекислый газ, парциальное давление которого может варьировать между 0,05 и 7 мм рт. ст. Кроме того, парциальное давление любого инертного газа ие должно превышать определенного предела, а отравляющие газы могут присутствовать лишь в виде следов. Кроме всего прочего, нужен газообразный азот, чтобы он в виде соединений мог найти путь к растениям. ВОДА Человек со всей его экологией очень сильно зависит от воды, поэтому можно категорически утверждать, что пригодная для жизни планета должна обладать большими открытыми водоемами. Ведь без океанов не будет обильных осадков и, следовательно, ие хватит грунтовых вод для пополнения запасов текучей пресной воды. Конечно, точно оценить наилучшее отношение площади океана к общей поверхности планеты довольно трудно. Если воды мало, если она присутствует лишь в виде пара или как вода, адсорбированная на поверхности или задержанная в трещинах между твердыми частицами пород, то для людей такая планета мало пригодна. С другой стороны, планету, всю покрытую водой, планету-океан едва ли стоит рассматривать как пригодную для жизни человека. Весьма существенна для людей и влажность атмосферы. Неприятные последствия высокой влажности и жары вряд ли стоит описывать. Ничего хорошего ие сулят и противоположные физиологические эффекты. Сухой воздух быстро
Планеты для людей 51 обезвоживает слизистые оболочки носа, рта и горла; длительное пребывание при очень низком давлении водяного пара может вообще оказаться смертельным. Вот и выходит, что на пригодной для жизни планете обязательны открытые водоемы, но их площадь не должна превышать 90% поверхности планеты. ПРОЧИЕ ТРЕБОВАНИЯ Определение «планета, пригодная для жизни человека», означает планету, которая не занята другими мыслящими существами. Мы полагаем, что с более низкими формами жизии человек сможет ужиться, а без фотосинтеза — основы биологического круговорота веществ — даже ие сможет обойтись. Скорости ветров в пригодных для жизии местах планеты должны быть умеренными. Нельзя же нормально жить там, где все время бушует буря (скорость ветра 23 м/сек). В кубометре воздуха должно летать не больше 1,8-109 частиц пыли, а если в ней много кремнекислоты (свыше 50%), то пылевых частиц должно быть в десять раз меньше. Иначе воздух причинит людям вред. Водоемы — главные собиратели носящейся в воздухе пыли. Образование водяных капелек на ядрышках пыли — главный способ очистки атмосферы. Отсюда следует, что иа планете с обширными океанами атмосфера ие особенно запылена, а на планете, на поверхности которой преобладает суша, будет действительно очень пыльно. Радиоактивность или ионизирующая радиация тоже могут сделать планету нежилой. Из генетических соображений желательна небольшая доза естественного фонового облучения — менее одного рентгена в год или приблизительно 0,02 бэр (биологический эквивалент рентгена) в неделю. (Средняя иитеисивиость естественной фоновой радиации на поверхности Земли около 0,003 бэр в неделю.) Планета может быть непригодна для жилья и из-за слишком частых падений метеоритов, слишком сильной вулканической деятельности, слишком частых землетрясений или чрезмерной электрической активности. ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ ПЛАНЕТЫ, ПРИГОДНОЙ ДЛЯ ЖИЗНИ Какими же параметрами должна обладать планета, на которой могло бы жить много людей, без чрезмерной защиты от окружающей среды и независимо от доставки материалов с других планет? Масса обязательно больше 0,4 массы Земли, чтобы могла образоваться и сохраниться пригодная для дыхания атмосфера, но меньше 2,35 масс Земли, чтобы ускорение силы тяжести на поверхности было меньше l,5g.
52 Гипотезы ^ Возраст планеты (и звезды, вокруг которой она движется по орбите) должен превышать 3 млрд. лет, чтобы хватило времени для появления сложных форм жизни и создания пригодной для дыхания атмосферы. Период вращения не должен превышать 96 часов D земных суток); это гарантирует от чрезмерно высоких температур днем и краппе низких температур ночью. Наклон оси вращения (наклон экватора к плоскости орбиты) и освещенность планеты взаимосвязаны, от этого зависит распределение температуры па ее поверхности. Величина освещенности при малых наклонах должна лежать между 0,65 и 1,35 от освещенности па Земле, хотя сочетание большой освещенности (в 1,9 раза больше, чем па Земле) и большого наклона экватора (вплоть до 81°) совместимо с требованиями жизни. Эксцентриситет орбиты должен быть меньше 0,2, иначе создастся неприемлемое распределение температур па поверхности планеты. Масса главного тела (звезды, вокруг которой обращается планета), с одной стороны, пе должна превышать 1,43 массы Солнца, а с другой стороны, должна быть больше 0,72 массы Солнца, так как только в .том случае возможны допустимые уровни освещенности н приливного замедления вращения планеты. Для особых планет с крайне большими или близкими спутниками можно уменьшить нижнюю границу допустимой массы ктавпого тела до 0,3Г) массы Солнца. Пели планета движется по орбите в двойной звезд поп системе, то две звезды должны находиться либо совсем рядом, либо очень далеко друг от друга. Только в этих случаях возможны устойчивые планетные орбиты н небольшая изменчивость в освещенности. Если все эти условия выполнены, то весьма велика вероятность того, что планета пригодна для жизни люд^н. Расчеты говорят, что возле 0,47% всех звезд есть пригодные для жизни планеты, а среди звезд классов F2—KI у 3,7% обращаются планеты, пригодные для жизни человека. Согласно пашен оценке, одна пригодная для жизни планета приходится на каждые 2480 куб. парсеков, если считать, что свойства звезд в близких к нам областях Галактики характерны для Галактики в целом. Поскольку объем нашей Галактики около 1,6ХЮ'2 куб. парсеков, то число пригодных для жизни планет близко к 600 миллионам И это только в пашен Галактике! На расстоянии в 100 световых лет от Земли (расстояние небольшое, если учесть, что толщина Галактики в центре превышает 10 000 световых лет, а диаметр 80 000 световых лет) должно быть примерно 50 пригодных для жизни планет. Среднее же расстояние между звездой с пригодной для жизни планетой и ее ближайшей аналогичной соседкой — около 24 световых лет.
Планеты для людей 53 БЛИЖАЙШИЕ КАНДИДАТЫ Из 100 самых близких звезд (плюс одиннадцать их невидимых компаньонов), находящихся от Солнца в пределах 22 световых лет, формально 43 звезды могли бы обладать пригодными для жизни человека планетами. Однако, кроме 14 *везд, остальные так малы, что у них планета, пригодная для жизни, могла бы быть только в том очень редком случае, если у этой планеты обращаются большие н близкие спутники, которые помогают ен сохранить скорость вращения. Прочие 68 звезд пе подходят по следующим причинам: у трех из них (Сириуса, Проциопа н Альтаира) слишком большая масса, и поэтому жизнь их слишком скоротечна; семь — белые карлики, и вокруг них жизни быть не может; 57 звезд слишком малы, они либо затормозили вращение планет, либо порождают приливы разрушительной силы па тех планетах, вращение которых поддерживается за счет близкого спутника; одна звезда D0 Эридана А), хотя и приемлема с других точек зрения, не подходит потому, что она член двойной системы в паре с белым карликом. Четырнадцать наиболее перспективных кандидатов приведены в таблице по порядку увеличения их расстояния от Земли. Вероятность же того, что по крайней мере одна пригодная для жизни планета есть возле этих четырнадцати звезд, составляет 43%. Звезда Альфа Центавра А Альфа Центавра В Эпсилон Эридана Та у Кита 70 Змееносца А Эта Кассиопеи А Сигма Дракона 36 Змееносца А 36 Змееносца В HR 7703 Дельта Павлина 82 Эридана Бета Гидры HR 8832 ■ - ■■■ i i —^— i Расстояние от Земли (световые годы) 4,3 4,3 10,8 12,2 17,3 18,0 18,2 18,2 18,2 18,6 19,2 20,9 21,3 21,4 Вероятность 0,054H 07 0,057jU'IU/ 0,033 0,036 0,057 0,057 0,036 0,023|0 042 0,020Г'и 0,020 0,057 0,057 0,037 0,011 В самой близкой к нам звездной системе — Альфа Центавра — вероятности для компонентов А и В равны 0,054 и 0,057 соответственно; для системы эта вероятность вырастает до 0.107, а это говорит о том, что есть одни из десяти шансов, что в системе Альфа Центавра можно пантн планету, пригодную для жизни. Перевод с английского И. ЩЕРБИНОЙ-САМОЙЛОВОЙ (Окончание в следующем номере)
54 Гипотезы Откуд гамма-кванты? Время от времени из Космоса на Землю приходят мощные импульсы гамма-квантов. Происхождение их неизвестно. За последние несколько лет зарегистрировано уже около двадцати таких сигналов. Например, 17 января 1972 года мощный импульс у-квантов отметили приборы советского спутника «Космос-461». Наиболее подробная информация собрана о сигнале, уловленном 14 мая 1972 года сразу пятью американскими спутниками. Импульс длился 80 секунд. За это время наблюдатели успели, поворачивая рентгеновские телескопы спутника «Вэла», установить направление на источник сигналов. Это направление, если определять его со спутника, отличается на 30е от направления на Землю и на 80° от направления на Солнце. Таким 3, ЭТИ образом, источник сигналов находится не на Земле и не на Солнце. В течение 80 секунд интенсивность сигнала менялась с характерным периодом около 0,1 секунды. Эти изменения интенсивности позволяют оценить максимальный размер источника излучения. Чтобы источник мог сразу весь, целиком, менять интенсивность излучения сигнала, расстояние между его самыми отдаленными частями не должно быть больше расстояния, которое проходит свет за 0,1 секунды: 30 000 километров, размер, по космическим масштабам, ничтожный. Что же это может быть за источник? Измерения направ ления дают на небе квадрат со стороной 4°, внутри которого находится немало звезд и галактик. Может быть, сигнал идет от какой-то из них? Обычные телескопы не улавливают в этом квадрате никаких световых вспышек. А между тем, будь таинственный источник связан с каким-нибудь известным нам процессом, скажем, со взрывом сверхновой звезды, не заметить его было бы невозможно. Энергия зарегистрированного импульса у-квант°в составляет 0,0005 эргов на квадратный сантиметр. Если источник расположен в нашей Галактике, то такая плотность энергии соответствует одновременному излучению 5*1036 эргов, а это в десять тысяч раз больше того, что выделяется при самых сильных взрывах звезд. Если же источник расположен в какой-то другой части Вселенной, то энергия вспышки получается уже сравнимой с энергией взрыва целой галактики. Но эти оценки выведены в предположении, что источник излучает у-кванты равномерно во все стороны. А может быть, мы имеем дело с направленным сигналом? Тогда цифры для излученной энергии становятся умеренными, но возникает новый вопрос: нам пока не известны естественные источники направленного излучения \-квантов. Но почему этот источник обязательно должен быть естественным? Кандидат физико-математических наук Г. С. ВОРОНОВ
Искусство 55 Почему плачет стекло Любуясь яркими красками древнеегипетских стеклянных изделий, изяществом и разнообразием форм венецианских сосудов, ювелирной гравировкой нюрнбергских мастеров, глубиной тона русского цветного стекла, трудно не присоединиться к мнению одного из героев римского сатирика I века Петро- иия: «Если бы стекло не разбивалось, я предпочел бы его золоту».
56 Искусство Ваза из прозрачного стекла. Испания, XVIII век. Госудврственный Эрмитаж Стеклянная чаша с крылатыми конями. Сирия, VII век. Берлин, Музей ислама Л\узейному стеклу механические повреждения не угрожают — оно защищено витринами. Но у стекла есть еще один враг — атмосферная влага. Строго говоря, нет ни одного вида стеклянных изделий, на которые вода не оказывает разрушительного воздействия. Но одним стеклам она приносит меньше вреда, другим—-больше. Стойкость стекла к воде зависит от его состава. В древности стекло готовили в принципе так же, как в наше время. Темп же были исходные материалы, составляющие шихту: песок, щелочи (сода, поташ), известь. Разница заключалась лишь в соотношении составных частей: в старину па одну часть песка приходилось три части соды, а теперь это соотношение изменилось в пользу кремнезема. Повышенное содержание щелочей в старинном стекле объясняется тем, что в то время температура в плавильных печах была не выше П00°С, а сейчас она достигает 1450—1470СС. Повышенное содержание щелочей в шихте (а также незначительное количество извести) делало стекло более легкоплавким, но одновременно и менее устойчивым к воде. Именно поэтому многие изделия из древнего стекла, имеющие историческую или художественную ценность, разрушаются значительно сильнее, чем современное стекло. Со стеклом, мною веков пролежавшим в земле, происходит примерно следующее. Находящаяся в почве вода воздействует на поверхностный слон изделия, извлекает из него ионы натрия или калия. Образующиеся при этом щелочные растворы в свою очередь еще сильнее воздействуют на стекло, извлекая из пего и другие компоненты, и еще больше разрушают поверхность изделия. Па внешнем слое стекла остается окись кремнезема, образующая тончайшую пленку, которая иногда отслаивается. Из-за неравномерного преломления света отдельными чешуйками пленка приобретает радужный блеск (поэтому явление было названо «прп- зацпей» — от греческого слова «ирис», радуга). В условиях музейного хранения при повышенной влажности на стенках изделий из стекла появляется капельный налет. Пора-
Почему плачет стекло 57 Флакон из прозрачного стекла. Испания, XVIII век. Государственный Эрмитаж женное им стекло в музейной практике получило "название «потеющего» или «плачущего». Анализ «слез» показал, что они состоят в значительной мере из очень разбавленных растворов едкого натра и углекислого калия. При колебаниях влажности воздуха в помещении эти «слезы» иногда высыхают, иногда появляются вновь. Стекло постепенно теряет блеск, становится непрозрачным, мутным. В нем образуются тончайшие трещины, они, как сеткой, покрывают все изделие, углубляются и расширяются. Чтобы избежать избытка влажности, помещения, в которых хранятся исторические и художественные изделия из стекла, в сухую погоду необходимо проветривать. Кроме того, для осушения воздуха на полки со стеклом ставят подносики с гигроскопическим веществом — силикагелем. В лаборатории Британского музея для «плачущих» стекол разработан специальный режим хранения в герметически закрытых шкафах. Подобные шкафы-витрины для хранения особо ценных изделий из стекла изготовлены и в Государственном Эрмитаже. И. ХАЗАНОВА, художник-реставратор Всесоюзной центральной научно-исследовательской лаборатории консервации и реставрации музейных художественных ценностей Так выглядит под микроскопом поперечный разрез «перламутровой» пленки на стекле. Темная полоса посередине —человеческий волос — позволяет судить о толщине слоев, образующих лленку. По мнению американских ученых Р. Брилла и Г. Худа, каждый такой слой соответствует годичному периоду разрушения стекла. Если так, то подсчет слоев, обнаруженных на древнем изделии из стекла, может помочь в определении возраста этого изделия
Болезни и лекарства 59 Химия против алкоголизма Доктор биологических наук И. А. СЫТИНСКИЙ Лечение хронического алкоголизма требует длительного и напряженного труда. Многообразие путей, ведущих человека к алкоголю, особенности личности больных, различие в их социальном .и семейном положении- все это требует в каждом отдельном случае индивидуального подхода, использования разных путей воздействия. В этой статье вы ие найдете рецептов противоалкогольных лекарств или практических указаний, как вылечить алкоголика, — это дело врача-нарколога. Мы не будем касаться и очень важного вопроса об организации борьбы с алкоголизмом, о повышении действенности противоалкогольной пропаганды, о мерах, принимаемых для искоренения этого общественного зла. Мы расскажем лишь о том, как действуют современные химические средства, употребляющиеся в терапии алкоголизма, и о перспективах разработки новых, радикальных методов его лечения. ПОД СТРАХОМ СМЕРТНОЙ КАЗНИ... Бороться с пьянством человечество начало уже на заре своей истории. Методы этой Первая н вторая статьи этого цикла — «Химия опьянения» и «Химия алкогольной болезни» были напечатаны в № 1 н 3 журнала за этот год. борьбы были норой весьма жестокими. В Индии злостных пьяниц подвергали мучительным пыткам, в древнем Египте, Китае, Греции казнили, царь Соломон приказывал заливать им рот расплавленным свинцом. В Спарте поощрялось лишь пьянство рабов: их специально спаивали и выставляли на обозрение молодежи как наглядный пример омерзительности опьянения. В мусульманских странах употребление вина запрещено кораном. В средневековой Европе пьяниц подвергали церковному покаянию. Таким образом, одним из первых способов излечения пьяниц было нравственное воздействие — публичное осмеяние или устрашение жестокими пытками, смертной казнью или «божьей карой» на том свете. В древности были сделаны и первые попытки лечения алкогольной болезни медицинскими средствами. С незапамятных времен народная медицин;! использовала для подавления влечения к алкоголю вещества с неприятным запахом и вкусом, вызывавшие рвоту и отвращение. Римский ученый Плиний Старшин сообщал, что пьяницам давали пить вино, иастоепное па тухлых яйцах, или подкладывали в спиртное «дохлых гадов». Такой принцип и сейчас лежит в основе одного из важнейших методов лечения алкоголизма — мы называем его выработкой отрицательного условного рефлекса на спиртные напитки. Но об этом — несколько позже. СНАЧАЛА-ДИЕТА В прошлых статьях мы подробно рассказывали о расстройствах, возникающих в организме от злоупотребления спиртным. Устранение их — задача первого этапа лечения алкоголика. Ему прежде всего назначают определенный режим и диету, которая должна компенсировать нарушения белкового питания, недостаток витаминов, восстановить способность печени обезвреживать накопившиеся в организме токсины. Из рациона исключают острые, соленые, жирные блюда, мясо заменяют молочными продуктами и овощами. Больные получают большие дозы витаминов, особенно группы В, дефицит которых остро ощущается в орга-
60 Болезни и лекарства пнзме алкоголика. Для поднятия тонуса больным прописывают также различные общеукрепляющие препараты. Чтобы как можно скорее вывести из организма накопившиеся токсические вещества — альдегиды, пнровнноградную и молочную кислоты и т. д., применяют специальные дез- ннтокенкациопные средства. Самые эффективные из них—тиосульфат натрия, цисте- нн it другие тполовые соединения, имеющие в своем составе сульфгндрильпые группы ( —SH). В крови больных хроническим алкоголизмом таких соединении не хватает — видимо, из-за их повышенного расхода в связи с возникновением больших количеств токсических веществ. Сульфгндрильпые груп пы вступают в реакцию с ядами и образуют нетоксичные комплексы, которые выво дятся из организма. Это способствует восстановлению нормальной функции ферментов, в том числе холнпэстеразы, разлагающей лш гмлхолни в нервных синапсах. ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ НЕРВОВ Общие расстройства питания организма, которые наблюдаются при алкоголизме, сопровождаются специфическими нарушениями деятельности нервной системы. Борьба с ними также пходнт в милю первоочередных задач лечения хронических алкоголиков. Одни из наиболее серьезных таких нарушении - недостаток в организме магния. Из-за этого снижается активность фермой товв клеточных мембран, нарушается трапе порт ионов натрия и калия, с которым свя запо проведение нервных импульсов. Внешне это проявляется в чрезмерной нервно-мышечной возбудимости, раздражительности, бессоннице, головокружении, подергиваниях мышц и т. д. Чтобы восстановить функциональную активность нервных клеток, в организм вводят сернокислую магнезию — она оказывает успокаивающее действие, ликвидирует чрезмерное напряжение и ощущение страха. Для общего успокоения больного, снижения двигательной активности, устранения тревоги, беспокойства, нормализации сна применяются разнообразные седативные— успокаивающие средства. Особенно эффективны психотропные препараты, например лнбрнум (элениум), который, действуя на глубокие структуры мозга, улучшает настроение, аппетит, уменьшает раздражительность. По словам больных, от лнбрнум а они ч\вств\'ют «прояснение в голове». Комбинированное применение разнообразных дезннтоксикационных, общеукрепляющих, психотропных и других средств в сочетании с физиотерапевтическими процедурами (ваннами и нр.) позволяет избежать тяжелых осложнений, которые иногда сопровождают лишение алкоголя •— абстиненцию. ЛЕЧЕНИЕ ОТВРАЩЕНИЕМ Но вот первый период лечения закончен. Больной уже не испытывает тяжелых симптомов абстиненции, ликвидированы острые психические нарушения, до некоторой степени приведен в порядок его истощенный организм. Наступает пора главного этапа лечения — активной антиалкогольной терапии. Самый распространенный из современных методов лечения алкоголизма заключается в том, чтобы выработать у больного отвращение к спиртным напиткам. Еще в прошлом столетии известный русский психиатр В. М. Бехтерев внушал алкоголикам, находившимся в состоянии гипнотического сна, отвращение к запаху и вкусу спиртного. Различные методы психотерапевтического воздействия в сочетании с лекарственной и трудовом терапией широко применяются и сейчас. Но этим способом можно вылечить только такого больного, который верит в его действенность и сам хочет вылечиться. К сожалению, это бывает далеко не все1да. Отвращение к спиртному можно выработать и иначе— давая больному алкоголь одновременно с различными средствами, вызывающими рвоту или другие неприятные ощущения. Например, больному предлагают выпить рюмку водки и сразу же вводят ему в веп> днгндрат хлорсукципнлхолииа — это вещество вызывает 90-секундную остановку дыхания, сопровождаемую сильнейшим страхом смерти. После этого от одного лишь вида водки у больного начинаются перебои пульса, нарушается дыхание, подергиваются мышцы лица.
Химия против алкоголизма 61 Из веществ, вызывающих рвотную реакцию, в лечении алкоголизма чаще всего применяется апоморфин, который при подкожном введении непосредственно возбуждает рвотный центр и к тому же обладает дезинтоксикационными свойствами •— освобождает организм от токсических продуктов превращения алкоголя. Существует и множество других подобных препаратов. Однако у всех методов лечения алкоголизма, основанных на выработке отрицательного рефлекса на спиртное, есть большой недостаток. Условным раздражителем, вызывающим такой рефлекс, становится не только сам алкоголь, но скорее алкоголь в сочетании со всей обстановкой, окружавшей больного во время лечения. Стоит больному выписаться из стационара н попасть в привычное «алкогольное» окружение, как рефлекс угасает и прием спиртного уже почти не вызывает неприятных ощущений. Кроме того, влечение к алкоголю зачастую бывает настолько сильным, что больного не останавливает даже рвота... ХИМИЧЕСКИЙ БАРЬЕР Самый надежный метод лечения алкоголизма — это так называемая сенсибилизирующая терапия, при которой, вводя определенные вещества, добиваются того, что организм больного не переносит алкоголя. Создается своеобразный «химический барьер». прием алкоголя вызывает у больного не просто отвращение, а опасные нарушения сердечной деятельности и дыхания, которые — и больной об этом знает — могут кончиться даже смертью. Чаще всего в качестве такого сенсибилизирующего средства применяется сейчас антабус (тетраэтилтиурамдисульфид). Впервые его использовали с этой целью еще в 1948 г. датские врачи: они случайно обратили внимание на то, что рабочие, занятые в производстве резины, где для вулканизации использовался тетраэтилтиурамдисульфид. не переносят алкоголя. Механизм действия антабуса состоит скорее всего в том, что он блокирует активность ферментов обмена алкоголя. В результате в крови и мозге повышается содержание уксусного альдегида, которого там обычно очень мало. Уксусный альдегид угнетает сосудодвигательный центр, у больного наблюдается покраснение кожи лица и верхней половины тела, удушье, головная боль, рвота, падение кровяного давления, судороги и коллапс. Токсичность антабуса (при условии отсутствия в организме алкоголя) невелика, и его можно принимать ежедневно в течение нескольких лет. Но не всякий хронический алкоголик соглашается добровольно принимать каждый день антабус. Поэтому возникла идея создать в организме запас препарата, который попадал бы в кровь понемногу в течение длительного времени. Для этого в ягодичной мышце делают разрез-карманчик длиной 8 — 10 см, куда зашивают десять таблеток, содержащих по грамму антабуса. После такой небольшой операции больной в течение нескольких месяцев постоянно «заряжен» препаратом, и первая же рюмка спиртного, которую он выпьет, неминуемо вызовет все описанные выше неприятные явления. ГЛАВНОЕ — ЗАХОТЕТЬ! Мы рассказали лишь об основных методах. к которым прибегает врач-нарколог при лечении хронического алкоголизма. Сущест вуют десятки лечебных препаратов, воздействующих на различные системы организма и позволяющих бороться с влечением к спиртному. II все же... Все же нужно признать, что пи одно из существующих средств само по себе не дает стопроцентной гарантии успеха. И психотерапия, и апоморфнн, и антабус оказываются более или менее эффективными лишь в самом начале развития заболевания. В запущенных же случаях весьма трудно возвратить больного к нормальной жизни, заново по крохам собрать уже деградировавшую личность, прикованную к рюмке. Не всегда удается разорвать эту цепь, чтобы спасти человека от неминуемой гибели. Для этого необходимо важнейшее условие — желание самого больного избавиться от своего недуга. Чем сильнее он стремится вырваться из липких объятий «зеленого змия», тем Гюлыпе надежд на успех Если же такого стремления у него нет или если при всем желании у не-
62 Болезни и лекарства го не хватает силы волн, чтобы воздержаться от спиртного, эффективность лечения резко снижается. В таких случаях приходится прибегать к принудительному лечению: оно позволяет, во-первых, изолировать от общества злостных пьяниц с наиболее отвратительными формами антисоциального поведения, а во-вторых, в условиях длительной изоляции использовать в качестве лечебного и воспитательного средства труд. Особенно важную роль в лечении играет та обстановка, в которую попадает больной после выписки из наркологического стационара. Повседневные наблюдения показывают, что бывший алкоголик даже после длительного воздержания не может позволить себе пить умеренно. Если ему не удастся полностью избегать спиртного, болезнь возвращается. Он должен устоять перед всеми соблазнами и научиться справляться с напряжением, возникающим в повседневной жизни, без помощи алкоголя. А это трудно, даже очень трудно. Отсюда и недостаточная эффективность современных средств лечения, появление рецидивов этого тяжкого недуга. НЕ ОТПУГИВАТЬ, А ИЗЛЕЧИВАТЬ Успешное лечение алкоголизма станет возможным лишь тогда, когда будет всесторонне изучен механизм этого заболевания, те генетические, биохимические, физиологические, психологические, социальные особенности людей, которые при прочих равных условиях делают их более подверженными алкоголизму. Только углубление наших пока еще далеко не достаточных знаний о природе привыкания к алкоголю позволит создавать действительно эффективные средства, которые будут на самом деле излечивать, а не «отпугивать» (с большим или меньшим успехом) от алкоголя. Нам еще предстоит, например, разработать средства, которые способствовали бы быстрому протрезвлению — ускоряли бы обмен алкоголя. Возможно, для этого удастся использовать активаторы ферментативного окисления, прежде всего дифосфопиридин- нуклеотид — кофермент алкогольдегидроге- назы и альдегиддегидрогеназы: по данным некоторых авторов, он подавляет влечение к спиртному и смягчает проявления алкогольных психозов. Однако терапевтическая эффективность препаратов этого кофермен- та не получила еще убедительного подтверждения. Отчетливо ускоряет обмен алкоголя внутривенное введение 10%-пого раствора фруктозы; в результате длительность даже сравнительно тяжелой алкогольной интоксикации уменьшается на 25—30% Отрезвляющее действие оказывают н такие безвредные для организма вещества, как глицериновый альдегид или уксуснокислый натрии. А одна американская фирм! усилен- по рекламирует таблетки, содержащие сухие дрожжи, витамины B(, Вг и РР, —такие таблетки будто бы через полчаса протрезвляют даже при сильном опьянении. Особые надежды мы возлагаем па вещества, которые вызывают у алкоголика чувство «насыщения», сходное с тем, какое появляется у него после приема спиртного. Мы уже рассказывали, что в ходе развития болезненного пристрастия к спиртным напиткам алкоголь входит в обмен веществ нервных клеток, становясь его необходимым компонентом. Вероятно, могут быть получены вещества, которые смогут выбить алкоголь из процессов обмена веществ и занять его место, «обманув» тем самым организм алкоголика. Антагонистом алкоголя является гидрохлористый пропранолол, обычно применяемый при нарушениях ритма сердцебиения. Хотя этот препарат не создает иммунитета против алкоголизма, но он конкурирует с алкоголем за рецепторные участки нервных мембран и таким путем препятствует проявлению эффектов опьянения. К числу неспецифических средств лечении алкоголизма, механизм действия которых пока еще совершенно неясен, относится... свежевыжатый лимонный сок в больших дозах. По некоторым сообщениям, после 29-дневного курса лечения (в первый день — сок одного лимона, во второй — двух и так далее, без выходных, до 15-го дня, на 16-й — сок из 14 лимонов, на 17-й — из 13 и так далее, всего на курс — 231 лимон среднего размера) у больного примерно на год исчезает влечение к спиртному. Есть предположение,
Химия против алкоголизма 63 что при таком лечении ускоряется переработка алкоголя в организме. Впрочем, у этого метода есть весьма существенный недостаток. Лимонный сок в таких количествах абсолютно противопоказан при повышенной кислотности, язве, гастритах и других заболеваниях желудка, кишечника, печени. А у большинства алкоголиков как раз и печень, и желудок далеки от идеального состояния... Физическая зависимость от алкоголя связана с нарушениями деятельности многих систем организма. В их числе — мозговые центры «удовольствия» и «неудовольствия». Управление активностью этих центров также может способствовать излечению алкоголизма. Например, разрушение электрическим током некоторых нервных клеток таламуса приводит к тому, что у больных исчезает желание принимать алкоголь. Воздействием на центральную нервную систему можно, вероятно, объяснить успех гонконгских врачей Вена и Ченга, применивших в 1972— 1973 гг. для лечения наркоманов и алкоголиков иглотерапию одновременно с электро- стимуляцнен. Но подробное изучение их опита — пока еще дело будущего. Мы видим, что перспектив и гипотез в области лечения алкоголизма немало. Правда, врачи-наркологи пока еще не имеют в своем распоряжении таких средств лечения, которые прямо действовали на фнзиолого-био- хпмические механизмы, лежащие в основе алкогольной болезни, позволяли бы радикально ее излечивать. Но исследование этих механизмов сейчас ведется широким фронтом, и можно надеяться, что такие средства будут созданы в недалеком будущем. И тогда алкоголизм — эту тяжелейшую болезнь и опасное социальное зло — постигнет такая же участь, какая на наших глазах постигла туберкулез. Информация НОВЫЕ ПРЕПАРАТЫ Эти лекарственные средства серийно выпускает отечественная медицинская промышленность. Применять их следует только по назначению врача. При отсутствии препаратов в продаже обращайтесь в аптекоуправления. НИГЕКСИН Препарат, содержащий сосудорасширяющие средства быстрого (гексилтеобро- мин) и длительного (никотиновая кислота) действия. Применяется для лечения атеросклероза сосудов мозга и связанных с ним различных мозговых нарушений. Отличается низкой токсичностью. Из-за наличия в составе препарата никотиновой кислоты у некоторых больных могут наблюдаться побочные явления — покраснение лица, головокружение, чувство прилива крови к голове, крапивница. Все эти явления проходят сами по себе, без лечения. Литература: Новые лекарственные препараты. Экспресс-информация, 1973, № 4, с. 2—6. ВИТОГЕПАТ Препарат, получаемый из печени крупного рогатого скота. Содержит витамины В|, В|2, фолиевую кислоту, никотиновую кислоту и другие антианемические факторы. Применяется в виде инъекций при болезни Боткина, хронических поражениях печени, заболеваниях крови с нарушением процессов кроветворения. Препарат, как правило, хорошо переносится больными. В случае местных или общих аллергических реакций рекомендуется кратковременное прекращение лечения и назначение антигистаминных средств. Литература: «Медицинская газета», 18 февраля 1972 г.
64 Фотоинформация Это было на лосеферме, в Печорско- Илычском заповеднике. Работница фермы доила лосиху. Огромный зверь флегматично жевап предложенную ему охапку иван-чая, а в миску, заменявшую подойник, стекали струйки молока... Лосеферма была создана в 1946 г. В те годы вопрос о принципиальной возможности разведения посей в неволе был еще предметом споров. А дело это представлялось перспективным. В таежных условиях скот разводить трудно, а для лося тайга — родная стихия. Лоси быстро растут, могут круглый год находиться на подножном корму, обладают высокой пподовитостью (двойни у них бывают чаще, чем одиночки). Сейчас на ферме уже довольно большое стадо посей, а персонал имеет уже солидный опыт их разведения. Лосиное молоко с виду похоже на коровье, но имеет слабый синеватый оттенок и легкий солоновато-терпкий привкус. Оно отличается высоким содержанием жира (в среднем — 10% |. Масло из него можно сбивать без предварительной сепарации; кстати, привкус при этом исчезает. Однако с коровой лосихе конкурировать трудно: как выяснилось, редко удается получить от одного животного больше 6 л молока в сутки, да и то почти все приходится отдавать растущим тут же на ферме лосятам. Но пося можно обучить и ходить в упряжке — в этой роли ои заменяет уже не корову, а лошадь. И довольно успешно — проходимость у пося очень высокая. Правда, пось — животное очень возбудимое и нервное, его легко довести до шока. И еще один минус: петом на лосях можно ездить только по ночам, так как лесные великаны плохо переносят жару. Фото А. АВЕРЬЯНОВА *. *
Фотоинформация 65 3 Химия и Жизнь, № 6
66 Новости отовсюду БЕРЕГИТЕСЬ МЕБЕЛИ! I Модная мебель с синтетической обивкой очень onac-i на во время пожара. Дело] не в том, что многие поли-| мерные материалы хорошо] горят (есть среди них и не-| горючие, а в некоторые I вводят добавки, гасящие пламя). Гораздо хуже дру-[ гое: при нагревании могут, выделяться токсичные вещества. Статистика показывает, что в девяти случаях из десяти жертвы пожара отрав л яютс я вредными веществами, которые выделяются при горении. Журнал «Science Digest» сообщает об исследованиях, проведенных с обычной, деревянной мебелью и с той, что обита синтетикой. Выяснилось, что последняя выделяет в восемь раз больше токсичных веществ (в частности, поролон — синильную кислоту, поливи- нилхлорид — хлористый водород). Словом, если у вас дома мебель с синтетикой, то, пожалуйста, гасите окурки и прячьте спички от детей! ПРОГРАММА «ИСКУССТВЕННЫЙ ГАЗ» Топливный кризис заставляет энергетиков изыскивать все новые и новые виды топлива. В США намечена программа , строительства заводов искусственного газа общей мощностью 154 миллиона кубометров в сутки. Один завод уже работает, семь строятся, проектиру-1 ются двадцать восемь. Сырьем для получения газа служит нафта*— тяжелая фракция нефти. Ее ис- пар яют, очищают от серы, смешивают с паром, смесь нагревают до температуры 450° С и пропускают через слой никелевого катализатора. Получается прекрасное газовое топливо, состоящее из метана, углекислого газа и водорода. I Нафта пока не дефицит-1 на, но кто знает, не изме- \ - *w> нится ли такое положение в условиях нефтяного голода? "еще об иглоукалывании В Канаде проведены сравнительные исследования по лечению заболевания коленных суставов (ревматоидного артрита) иглоукалыванием и кортизоном. В первом случае облегчение болей отмечено у 90% больных, во втором — у 80%. На всякий случай, чтобы проверить, не во внушении ли тут дело, исследователи попробовали вводить контрольной группе больных иглы не в те точки, в какие нужно. И облегчение тоже наступило— правда, только у 10% больных. МАЛЬЧИК ИЛИ ВОЗВРАЩЕНИЕ К ПРОБЛЕМЕ ДЕВОЧКА! Давно замечено, что у женщин с неустойчивой психикой, всегда взволнованных, всегда чем-то озабоченных, чаще рождаютс я девочки, чем мальчики. В ев язи с этим был поставлен на животных такой опыт. Группу подопытных крыс поместили в лабиринт, нарушавший 1 привычную им двигатель- I ную активность и тем самым приводящий их в состояние стресса. Когда подвергнутые стрессу животные дали потомство, оказалось, что оно почти на 70% состоит из особей женского пола. А в контрольной группе число родившихся самцов и самок было примерно одинаковым. Может быть, задавшись целью родить девочку, будущая мать не должна оберегать себя от переживаний и волнений? СЪЕШЬТЕ БУТЫЛКУ! Идеальное решение проблемы пустой тары из-под продуктов — либо саморазрушающаяся, либо съедобная упаковка. Выпил бутыл-
Новости отовсюду 67 ку пива, или молока, или минеральной воды — и закусил бутылкой... Съедобную упаковочную пленку для пищевых продуктов изготовила японская фирма «Ниссэй Сэйю». Из очищенного гороха получают белковый раствор, его сдабривают различными добавками и нагревают до 80° С. Получается коллоидная пленка толщиной 10— 1000 мк. Она достаточно прочна, не растворяется в воде и маслах, прозрачна. Из нее легко сделать консервную банку или бутылку, которую можно съесть в конце трапезы. ДВУЛИКИЙ ТЕРМОМЕТР У этого термометра две шкалы: одна показывает температуру в комнате, другая— на улице. Термометр вешают дома, на стенку или на окно. От «комнатной» шкалы отходит полуметровая медная трубочка, которая через форточку выводится на улицу. О двуликом термометре сообщил венгерский журнал «Elet es Tudomany» A973, №49).. ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ НА КОНВЕЙЕРЕ Английская фирма «Энфилд» в этом году собирается выпустить около 5000 электромобилей, а в дальнейшем довести выпуск до 30 000 штук в год. Машины эти двухместные, скорость их — до 70 километров в час, пробег до подзарядки— 100 километров. НОВАЯ ПРОФЕССИЯ ЗОЛОТА По сообщению журнала «New Scientist» A973, № В70), создан золотой катализатор для нефтехимической промышленности. В этом катализаторе золото распылено на поверхности кремнезема. Новый катализатор относительно дешев, поскольку применяемая сейчас для катализа платина почти в два с половиной раза дороже, чем золото. ПЕРЕХИТРИТЬ ПРИРОДУ Природа одарила млекопитающих* молоком только с одной целью — для вскармливания потомства. Поэтому корова становится дойной лишь после отела. Недавно животноводы предприняли попытку перехитрить природу. В течение недели они вводили в организм телок половые гормоны. Примерно 60% подопытных животных стали давать молоко до оплодотворения и отела. Об этих опытах сообщил новозеландский журнал «New Zealand Journal of Agriculture» A973, №1). ДЫРЯВЫЕ СИГАРЕТЫ Чтобы уменьшить концентрацию вредных веществ в табачном дыму, его следует разбавить воздухом. В принципе можно было бы сделать в сигарете небольшие отверстия для подсоса, но всякий курильщик знает, что рваная, дырявая сигарета плохо курится; едва закурив, ее выбрасывают... В США запатентованы сигареты, которые при горении подсасывают воздух и в то же время неплохо курятся. Курительную бумагу, которая идет для приготовления таких сигарет, местами обрабатывают ускорителями горения— хлоратами и перхлоратами щелочных или щелочноземельных металлов. Обработанные участки бумаги быстро сгорают, на них появляются микроскопические отверстия, через которые подсасывается воздух для разбавления дыма. Кстати, такие сигареты не только безопаснее обычных. По свидетельству курильщиков, они еще и вкуснее.
У< % БОРИС ВОЛОДИН ПРИЗНАНИЕ ч* \ Ш dfV. I Hi Я A v » I и» и п-1 Гении, иногда даже против собственной воли, тащат с собою в историю все, к чему они прикасались, и все, что прикасалось к ним. £ r~v S^S->o^ ^ ^«g^^L -J-.-
Литературные страницы 69 Это их свойство не поддается контролю. А ведь одни люди живут, совсем не рассчитывая, что будут выставлены в истории — на будущую огласку. Другие, напротив, несокрушимо в этом уверены, даже грезят себя на персональном пьедестале, и мысли не допуская, что мрамора не достанется. II неожиданно для всех, одни и другие оказываются в истории лишь потому, что были иричастны к истинно великой жизни. 5. У вельможной персоны, осыпавшей Павлова комплиментами и предложившей ему даже ноет директора Института экспериментальной медицины, были, естественно, имя. отчество, фамилия и титул: принц Александр Петрович Ольденбургский. Организацией института принц занялся отнюдь не по поручению царя Александра III, которому доводился троюродным братом. Инициатива Гила ему внушена учеными русскими медиками, и вот как такая его деятельность оценивалась в правительственных кругах: «Вся заслуги принца заключается в том, что он человек подвижной и обладает таким свойством характера, что когда он пристанет к лицам, в том числе иногда лицам, стоящим выше, нежели сам принц А. П. Ольденбургский, то они соглашаются на выдачу сотен тысяч рублей из казенного сундука, лишь бы только он от них отвязался.» Написав это. министр финансов Витте стал дальше рассуждать в воспоминаниях о «мягко выражаясь, «необыкновенности» характера и темперамента», мол, из-за n:ix упомянутое лицо «может делать поступки самые невозможные, которые ему сходят с рук только потому, что он — его высочество принц А. П. Ольденбургский». И, наконец, Витте просто назвал Александра Петровича человеком «анормальным», но никакой смелости при этом не проявил Принц был самым младшим членом императорской фамилии, и к тому же прочие ее члены тоже поговаривали, что принц «не в себе». Ольденбургский оказался в императорской семье уродом, в том лучшем из смыслов, который Окончание. Начало—-в Л» 5. дал этому слову Владимир Даль: «рбжен- ный... не по образу себе подобных». Его, как водилось, с пеленок зачислили па военную службу, дали домашнее образование — в объеме офицерского училища, сделали в тридцать лет генералом гвардии, и, пожалуйте,— начальник конного корпуса, принц, сорокалетний отец семейства, а ударился в филантропию, увлекся попечительством о медицине. Беседовал па ученые темы не только с лейб-медикам» и простыми профессорами, по, стыдно сказать, с ветеринарным магистром Гельманом. То хлопотал но наущению Боткина об открытии курсов для фельдшериц. То, повторяя доводы ветеринара — о пастеровской станции в Петербурге. И, наконец, об экспериментальном институте, в каких режут собак!.. Местечки в тогдашних энциклопедиях уже были Ольдепбургскому уготованы как «члену царствующего дома», по ему мечталось вписать себя в анналы не как отпрыска и генерала, а как «положительного деятеля», именно пособника науки- не худший вид честолюбия. Более того, он был бы счастлив стать непосредственным ее созидателем, а потому не только внимательно слушал \чепых людей и почитывал научно-популярные сочинения, но и пробовал свои силы в медицинских изысканиях, правда, преимущественно по части чудесных лечебных средств. Приобрел, например, для врачевания своих домашних у одного магнетизера шарманку, звуки которой должны были исцелять зубную боль, а кроме профессоров пытался приглашать к себе на беседы еще и духов — посредством столоверчения, как говорится, чем бы дитя ни тешилось. ..«Общество русских врачей» могло сколько угодно кричать и писать о необходимости принять государственные и общественные меры для борьбы с эпидемическими болезнями и создать науке материальные возможности развиваться. Ссылаться па успехи бактериологии, способной спасать людей, укушенных бешеными собаками, и предупреждать сибирскую язву и другие болезни. Могло указывать па пример Европы - на то, что в Берлине уже создан Гигиенический институт народного здравия с Кохом во главе, а французы по обществен-
70 Литературные страницы ной подписке собрали два миллиона франков на Пастеровский институт. Все — бестолку. Правда, медикам было «высочайше дозволено» создать особую комиссию по разработке «мер, необходимых для оздоровления городов, губерний и сел с тем, чтобы увеличить среднюю продолжительность жизни и ограничить заболеваемость в стране». Боткин, ее председатель, привлек к работе знаменитых гигиенистов Эрисмана и Добро- славина, блестящего хирурга Экка, других ученых. Но они могли лишь создавать проекты. Не на богадельню, не на больницу, а на ученые упражнения «живорезов» благочестивые российские купцы и промышленники денег тогда нипочем бы не дали. Министра внутренних дел графа Дмитрия Толстого, ведавшего также и медициной, и самого государя-самодержца изо всех эпидемиологических проблем более всего заботила «зараза революции». Министра финансов — не расходы на прожекты, а доходы с акцизов. И ученые не были в их глазах фигурами, а Ольденбургский был. И он не только мог, но и захотел пробить стену и добился, потратив много усилий на «приставание к лицам», упомянутое Витте, «высочайшего повеления» на «учреждение... заведения, на подобие существующего в Париже Института Пастера», но с особым условием — «без отпуска средств от казны». Поэтому институт был учрежден при одной из общин сестер милосердия, у которой средств не только на содержание исследовательского учреждения, но хотя бы на покупку самого скромного здания и быть не могло. Надо еще раз отдать меценату должное — Ольденбургский пожертвовал под институт собственную дачу в тогдашнем пригороде, на Аптекарском острове, которая была, как водилось у принцев, в два этажа, обширная, с участком почти в четыре гектара. Но ведь что же не институт, а только стены и участок! Никто не ждал, что предприятие удастся. Все оказались застигнуты врасплох. Не было разработанной структуры будущего ученого заведения- Не было сотрудников. Не было директора, который бы продумал структуру и нашел Сотрудников. Не было. наконец, тех сотен тысяч рублей, без которых . невозможно оборудовать институт, оплачивать труд исследователей и лабораторных служителей, покупать и содержать животных, приобретать реактивы и вечно бьющуюся, химическую посуду. И эта конкретная работа была уже вне пределов способностей и компетенции Александра Петровича — он свое сделал. Характерно, что все, кому предлагалось возглавить новое дело, были людьми, связанными с Боткиным дружбой или сотрудничеством,— теми, кого Боткин ценил. Первым Ольденбургский пригласил в директора Мечникова. Однако Илья Ильич был уже сыт по горло историей создания и работы Одесской пастеровской станции и бактериологической лаборатории — он написал позднее: «... проученный одесским опытом и зная, как трудна борьба с противодействиями, возникающими без всякой разумной причины со всех сторон, я предпочел поехать за границу». Физиолог и токсиколог Василий Анреп согласился, но так быстро насытился знакомыми Мечникову прелестями, что не досидел в директорах даже до открытия института. А Иван Петрович, хоть и отказался от директорства, однако, вошел во «временный комитет» института, который на глазах таял из-за гнетущего ощущения невозможности чего-то добиться. И так увлекся организационной работой, что практически первенствовал в этом комитете, где вскоре остались только более молодые незнатные ученые: бактериолог доктор Краюшкин, ветеринар магистр Гельман и профессор-дерматолог Шперк. Они просто считали святотатством упустить возможность осуществить почти маниловскую для тогдашней России мечту — создать уникальное исследовательское учреждение, способное решать сложнейшие проблемы экспериментальной медицинской науки: и самые насущные — сегодняшние, и сложнейшие вопросы высокой теории, которые должны были сторицей окупиться в далеком будущем. Это Павлов, Краюшкин, Гельман и Шперк разработали структуру существующего по сей день Института экспериментальной медицины, который благодаря им стал не чис-
Борис Володин * Признание 71 то иактериологическим, как изначально мыслилось, институтом, а своеобразной маленькой академией экспериментальной медицины — на первых порах хотя бы из четырнадцати ученых сотрудников. Его задачей они провозгласили комплексное изучение «сущности производимых болезнетворными началами изменений в тканях и в функциях организма животных и борьбы с ними». И пять учрежденных тогда в ИЭМе отделов представляли важнейшие направления науки: физиологию, патологическую анатомию, биологическую химию, общую бактериологию и эпизоотологию — науку о заразных болезнях животных, опасных для чело- пека и хозяйства страны. Шестым был возглавленный Шперком отдел сифилидологии, посвященный острейшей проблеме тогдашней медицины. Седьмым — прививочная станция. По их же плану, с участием Анреиа, который, хоть и покинул директорский пост, но помочь в важном деле не отказался, была проведена первая коллективная работа, определившая судьбу института,— не направление исследований, а именно судьбу. Было ясно, что, если и удастся раскачать меценатов, никакие эпизодические пожертвования ИЭМ не спасут,— институт сможет существовать, только если он будет принят на твердый бюджет казны. И так как попытки Ольденбургского потерпели крах, он сказал ученым, что нужна сенсация. Необходимо доказать «лицам», могущим все, но, увы, ничего не сведущим, какие чудеса способна творить наука, делаемая в новом заведении. Однако никакая наука еще не делалась, институт еще не был открыт, касса была пуста (всей организационной работой зачинатели занимались бесплатно). И неведомо кому — Шперку, Анрепу или Павлову — пришла рискованная идея испытать туберкулин, вокруг которого в медицинской печати н газетах уже разгорелся скандал. Кох объявил миру, что яд. выделенный им из палочек проклятой болезни, излечивает волчанку — кожный туберкулез, и так как механизм заболевания един, он-де уверен, что туберкулин будет исцелять все остальные формы. Кох уверен! Берлин наводнили пациенты, не имевшие времени ждать, пока спасительное средство будет окончательно изучено. А некоторые врачи уже принялись трубить в научных журналах и газетах об ухудшении состояния чахоточных больных, которым препарат вводился,— при легочной форме туберкулин оказался губителБным. Анрепа уговорили поехать в Берлин — конечно, за счет конного корпуса, которым командовал Ольденбургский. Токсиколог ознакомился у Коха с его методикой, привез запас туберкулина, но было решено из осторожности применить новое средство только для лечения волчанки, когда осечка почти наверняка исключена. Анреп еще не вернулся, а уже были приготовлены больные волчанкой, чтоб все начать тотчас же, в ноябре 1890 года, не медля ни дня. И лечить их не где-нибудь, не в Калинкинской больнице, главным врачом которой был Шперк, единственный клиницист, оставшийся во временном комитете, а непременно в самом будущем институте, на бывшей даче. Руководить лечением стал Шперк, но он же — профессор, а не ординатор. Нужны были врачи- чернорабочие, которые искали бы всякий день у каждого пациента малейшие отклонения в состоянии, лечили бы их и писали, писали подробнейшие ординаторские дневники, как нужно, когда испытывается панацея! Правда, принц счел было, что с делом управится один лекарь — Павел Павлович Хижин, которого тотчас выписал в столицу из бесплатной лечебницы прн своем имении в Воронежском уезде. («Отличный хирург, ученик знаменитого Басова, который придумал собакам эти..., ну, что Иван Петрович делает... фистулы в желудок!») Однако именно такая репутация Хижина и могла бы испортить всю обедню — хирург в одиночку испытывает действие бактерийного токсина при кожном туберкулезе! Чем мог помочь Иван Петрович, которому иметь дело с больными последний раз доводилось на обязательных для Боткинского ординатора дежурствах по клинике — восемь лет назад, еще перед поездкой в Германию? Конечно, начать, во-первых, на кафедре, только что им возглавленной, изучение действия туберкулина на организм — опыты под его присмотром ставил доктор Массен. Чем во-вторых? Уговорить хороших
72 Литературные страницы молодых терапевтов из Военно-медицинской академии, ни гроша за то не получая, разделить с Хижиным черную работу, ради чего к тому же ежедневно тащиться конкой и еще пешком по грязи с Нижегородской до Аптекарского острова и снова в город!.. Кто они были, эти врачи? Натурально же, бывшие павловские диссертанты, ученики по старой лаборатории — Верховский, Кудре- вецкий, Кетчер и еще друг Ивана Петровича доктор Каменский. ... А действие туберкулина при волчанке, действительно, производило ошеломляющее впечатление: ржаво-красные изъязвленные бугорки, усыпавшие нос и скулы больного, начинали таять на глазах. Раструбить об успехе ничего не стоило: принялись печатать в журнале «Врач» бюллетени о состоянии пациентов. За газетами дело уже не стало, а даже безграмотное газетное сообщение обладает силой, несравнимой с силою обстоятельнейших научных доказательств — устных и письменных. И раз Ольденбург- ский прожужжал все уши и, говорят, газеты подтверждают, что на Аптекарском острове — чудеса, то Александр III, от коего зависела судьба науки, хоть до скончания дней он писал по собственной грамматике синергия» и «грыбы», соизволил посетить заведение, вмиг оцепленное охраной, самолично осмотрел больных, неведомо, что понял, а во что просто поверил, и «высочайше повелел» торжественно открыть институт, принять на казенный бюджет и назначил Ольденбургского попечителем, сиречь личным своим комиссаром при заведении. 6. Каждому свое. У Павлова «вдруг» — ведь он написал поздней, счастливо позабыв, как все досталось, что именно «вдруг»,— оказалась возможность делать в лаборатории что хочешь! И не успели переправить пациентов и все туберкулиновые чудеса по принадлежности — в Калинкинскую больницу, а Иван Петрович уже освоил пол-этажа, отведенных в институте под физиологию. Еще болтались в одной, другой, в третьей канцелярии институтский устав, штаты, смета, и казенный сундук еле приоткрывал пасть для выдачи — не на жалованье, о котором речи пока быть не могло,— на операционные столы и инструментарий, и еще ие были даже подобраны новые заведующие для двух важнейших отделов, из назначенных к открытию в первую очередь,— биохимического и бактериологического, а Павлов с Массеном, с Екатериной Олимпиевной Шу- мовой-Симановской. с практикантом своей кафедры Глинским принялся оперировать собак. Тут, к счастью, и новые практиканты привалили. В боткинской сторожке (она вдруг сгорела, бедная) ему многим приходилось отказывать в бесплатной работе под своим началом — по недостатку места. Теперь не надо было отказывать. У него на кафедре всего один штатный сотрудник, и в институте на первом году тоже был только один Массен. На втором году он добился второй должности, на третьем — третьей, и все же, судите сами, что можно сделать с одними штатными? А с практикантами в первый же год было разыграно добавочно еще пять, а во второй — десять экспериментальных партий — каждая, конечно, в четыре руки. И дальше всегда одновременно разрабатывалось двенадцать-пятнадцать, а то и больше задач из физиологии пищеварения и, конечно, из фармакологии — раз он в академии фармаколог. Но он и фармакологические темы поворачивал к аспектам, связанным с пищеварением или нервными механизмами управления. Подход-то, способ анализа все равно был един! Он здесь дорвался до желанного — устроил в своем крыле бывшей дачи специальное операционное отделение — лучше или, во всяком случае, ие хуже, чем в человеческой клинике. Радовался каждому обзаведению. Специальным шкафам, в которых сухим жаром обеззараживались инструменты. Папинову котлу для стерилизации под давлением полотенец, халатов и фартуков. Комнате с ванной, в которой собак мыли карболовым мылом перед операцией. Операционной с яркой эдисоновской лампой, особенно им заказанной: у лампы внутренняя поверхность была с одной стороны амальгамирована и отбрасывала свет пучком прямо на операционное поле — это вам
Борис Володин » Признание 73 не керосиновая ерунда!.. В такой чистоте при любой операции в брюшной полости не надо было всякий раз ждать у собаки перитонита — вот и меньше на один из многих «камней преткновения», которые надо было стаскивать с пути, обливаясь потом, физическим и мысленным («не. от росы урожай, а от поту»). ...Пройдет двадцать лет, и в последний день июля 1912 года Ивана Петровича облачат в алую, отороченную белым мантию старинного покроя и в приплюснутую круглую широкую шапку. Поставят посреди торжественной, немного смешной процессии таких же мантий и поведут в залу совета достославного Кембриджа. Все: маршрут шествия, формулы латинских восклицаний декана — «Ныне ввожу я к вам человека, который...»—будет освящено шестивековым обычаем. II вдруг, лишь только Иван Петрович подойдет под край верхней галереи для публики, оттуда — прямо к его лиц> - спустят на бечевке игрушечную собачку. И все станут потом писать, что собачку припасли студенты и что прежде лишь одному новоявленному доктору своего университета юные кембриджцы спустили с галереи игрушку. Та игрушка была обезьянка, а тем доктором — Чарлз Дарвин. И что еще был особый знак, ибо конец бечевки там, на хорах, был в руках не у просто студента, а вот именно у внука Дарвина — будущего математика, тоже Чарлза: озорная юность приветствовала седовласую мудрость! Все было так, только младший Чарлз Дарвин, спустивший Павлову собачку, уже два года как окончил Тринити-колледж и работал у Резерфорда в Манчестере. Правда, и он, и многие молодые кембриджцы, толпившиеся на галерее, назывались «students», но это не всегда соответствует русскому «студент», а означает еще «ученик» или «выученик». Они были не желторотые юнцы, из лекций узнавшие, что есть в России физиолог, который открыл то-то и то-то, и более или менее толково пересказавшие нужное на экзамене. Желторотые разъехались на каникулы. A students на галерее были ученые — молодые, но уже ощутившие цену, какой аостаются великие метины. Просто они еще не получили докторских мантий, а с ними право восседать внизу на скамьях членов университетской коллегии. И уж младший Чарлз Дарвин знал как никто символическую цену этого, казалось бы, просто шутливого жеста. А Иван Петрович шел тогда, боясь запутаться в непривычной мантии, не сразу заметил, как игрушку спускали, и растерялся, когда что-то закачалось перед лицом,— он при неожиданностях всегда терялся, и все торжественное шествие запнулось. По через секунду-другую он все же сообразил, подхватил собачку и понес, держа обеими руками перед собой. А собачка была как еж утыкана невероятным количеством трубок, изображавших фистулы, сквозь которые новый почетный доктор Кембриджского университета Ivan P. Pavlov подсмотрел сокровенные тайны тела. Если бы сложить всех его собак в одну, условную, она бы выглядела почти так, как эта игрушка. Он действительно вместе с учениками вставил окна фистул во все участки пищеварительного тракта. Он сделал высокую хирургию служанкой физиологии и до блеска отточил метод Клода Бер- нара, универсальный и могущественный — экспериментальную патологию. Он оперировал животных, а йотом их выхаживали до состояния почти совершенного здоровья, но операция создавала возможность вторгаться в течение нормальных процессов в организме и наблюдать за тем, что при сем происходит. И не на глазок, а определяя всему «число и меру», точно регистрировать, в каком количестве выделяются соки пищеварительными железами, какие ферменты и в каком соотношении в них содержатся при таких-то условиях it при других, то есть в ответ на такие-то и такие-то воздействия. Как отвечает на задачи, которые ставит жизнь или экспериментатор, целостный, жизнеспособный, не ощущающий боли, не теряющий в опыте крови организм животного. Когда, наконец, началась в ИЭМе работа, его просто сжигало желание показать — не на коховском туберкулине, конечно, а ио- своему,— что может сделать наука, когда у нее есть настоящие возможности работать, и особенно работать, сочетая усилия разных дисциплин. Никак не могли подобрать стоя-
74 Литературные страницы щего руководителя в биохимический отдел. Иван Петрович принялся уговаривать попечителя пригласить из Берна Марцелла Виль- гельмовича Ненцкого. Объяснял Ольден- бургскому, что Ненцкий — мировой ученый, первый в Европе биохимик. Но Ненцкий-то эмигрант. Юношей участвовал в польском восстании 1863 года. Если бы ему не удалось тогда убежать за границу, не посмотрели бы на возраст — затянули бы петлю, и не появилось бы у Европы великого биохимика, чье имя способно украсить репутацию любого университета или института. А Ольденбургского тешило, что его называют основателем первостатейного ученого заведения и что в Европе нигде нет таких физиологических операционных и нигде не делают таких операций, как член его института Павлов. Он приходил смотреть, что получается у Ивана Петровича на опытах,— ему было любопытно. И своим иноземным титулованным гостям показывал институт, отдел, операционную, собак. Прилежно переводил объяснения Павлова. И в идее пригласить Ненцкого для него было нечто пикантное: доказать, что благо науки выше политических распрей. Иван Петрович знал от Шумовой-Сима- новской, как Марцелл Вильгельмович в Швейцарии истосковался по березкам и по соломенным крышам Калишского уезда. А принц рассуждал, что условия, какие следует предложить Ненцкому, должны быть на зависть европейским знаменитостям. Иван Петрович согласно кивал. Вот попечитель и совершил еще один «невозможный поступок», который, как Витте говорил, сошел ему с рук только потому, что он — «его высочество А. П. Ольденбургский». А только Ненцкий прибыл, Иван Петрович обрушил на него план совместной физиологической и биохимической работы, где все в первую голову зависело от того, удастся ли Павлову сделать хитрую операцию «эк- ковского свища» между двумя крупнейшими венами брюшной полости — воротной веной печени и нижней полой веной. Позднее вместо «свищ» и «фистула» хирурги назвали это «порто-кавальный анастомоз» *. * От названий этих сосудов: vena porta и vena cava — лат. «Анастомоз» — соустье. Хирург Николай Владимирович Экк разработал в лаборатории Тарханова эту операцию как возможный способ лечения водянки, если она .вызвана сдавлением воротной вены. Изобрел специальные инструменты. Прооперировал восемь собак. Правда, семь из восьми погибли у него от осложнений, какие бывали и у людей после операций в брюшной полости, в основном от инфекции. Но одна собака прожила целых два месяца и даже убежала потом из лаборатории. Экк считал поэтому доказанным, что операция, хоть опасна, но выполнима — надо только усовершенствовать ее технику и научиться предупреждать осложнения. А вот та единственная его удача свидетельствует, что, хотя после такой операции кровь от органов брюшной полости пойдет по измененному пути, минуя печень, все-таки человек, которому ее сделают, в принципе сможет жить. Следующим и пока последним, кто повторил эксперименты Экка, был Стольников, один нз самых близких друзей Ивана Петровича. Он взялся за это, когда работал у Людвига. Его собаки жили не дольше шести дней, гибли от послеоперационных осложнений, и ничего нового добавить он не смог, а время пребывания у Людвига тратить на работу, которая не идет из-за очевидных препятствий, неразумно. Но ведь при новой-то операционной для Ивана Петровича эти осложнения уже не были неотвратимы. А фистула между этими венами — это же чистая экспериментальная патология, экспериментально созданная болезнь! Не зря же кровь, оттекающая от желудка, от кишечника, насыщенная только что всосавшимися в нее углеводами, жирными кислотами, составными частями белка, идет через воротную вену в печень. Известно, что там образуется из глюкозы гликоген, но что еще происходит? Когда орган спокойно работает — неведомо, что он делает. Когда он отключен — видно, чего не хватает организму 7. Как ни соблазнительно было, имея такие возможности, какие вдруг у пего объяви-
Борис Володин • Признание 75 лись, по-настоящему решить хитрую задачу, которая, серьезно говоря, не поддалась не только Стольникову, но и Экку, однако полгода назад Иван Петрович мог бы усомниться, стоит ли ему уходить, хоть иена- долго, с главной своей дорожки — от изучения именно процессов, регулирующих всю деятельность организма. Когда он входил в физиологию, она вся прямо трепетала простым и ясным нервизмом — идеей, что всей работой живой машины управляет только одно: реальная, вполне хорошо изученная анатомически система нервных приводов. А все красивые и неопределенные построения натурфилософов о жидкостях тела как его связующего звена, все эти догадки без опыта, который можно четко заново воспроизводить столько раз, сколько нужно, были предметом насмешек мастеровитых вивисекторов, умевших красиво продемонстрировать «телеграфный сигнал» от «предохранительного клапана» но центростремительному нерву и результат от телеграфного приказа но центробежному — на биениях сердца, тонусе сосудов, секреции желез. Гуморальную ерунду вспоминали только в исторических обзорах. II ведь это он же, Иван Петрович, написал горделиво в своей диссертации, что самым плодотворным для тон его работы и для формирования его физиологических взглядов вообще было влияние «того глубокого и широкого, часто опережавшего экспериментальные данные нервизма», которым он больше всего обязан Боткину, его клиническим идеям. И дальше пояснил в сноске: «Под нервизмом понимаю физиологическое направление, стремящееся распространить влияние нервной системы на возможно большее количество деятельностей организма». Ну, это он написал, не очень, кстати, складно в 1883-м. А в 1891-м смысл жизни был уже не просто в том, чтобы найти еще два или еще двадцать два нервных прово- дочка и «распространить влияние» пошире. «Проводочки», нервизм превратились из цели в средство. Он был гений, хотя сам об этом не думал. Но он был им и потому ощущал свою силу и не считал нахальством или, говоря мягче, нескромностью замахиваться на глобальные, коренные законы природы — не мелочами же заниматься! И он был истинный биолог, а потому коренной вопрос мог состоять в одном только — в том же, что и для Дарвина, которому он поклонялся и для Менделя, никому еще не ведомого,— как получается, что живая машина действует каждой своей клеточкой точно в соответствии с теми каверзами, которые ставит перед нею мир. Ответ можно было искать но-разному. Он даже пробовал сам искать ответ в клетках — сделал в 1890 году неожиданную для него работенку «Баланс азота в слюнной подчелюстной железе при работе (материалы к учению о восстановлении функционирующей железистой ткани)». Понял, что методики слабы — не дают проникнуть в самую глубину и твердо решил сосредоточиться па механизме, который действовал в его руках почти безотказно. К 1891 году он был достаточно опытен, изрядно привык к тому, что и послушный механизм тоже может вдруг заартачиться и ясные формулы, объясняющие сперва, казалось бы, все, потребуют со временем поправок, дополнений, а потом, того и гляди— полной замены. И все же сюрпризы, которые преподнесли ему Глинский и Са- поцкий, первые у пего в ИЭМе практиканты, были как удары под ложечку — по его нервизму. Два удара—один за другим. Глинский, военный врач, пришел к нему па кафедру, когда отдел еще не начал работать, а потом за ним потянулся Саиоц- кип — они вместе были прикомандированы к академии от своих гарнизонов совершенствоваться в военно-полевой хирургии. У обоих — военная строгость, по в остальном очень разны. Давид Львович Глинский — свой брат-семинарист, круглолицый, с певучей хохлацкой речью. Оперировал умело, но медленно. Массен болел, и Иван Петрович с Глинским делал собакам по две и но три фистулы кишечника. Кричал на него, чтобы быстрей шевелил руками, а тот не обижался и после операции, подкручивая ус, отвечал украинским анекдотом. Поначалу все пошло прескверно: собаки дохли. Кишечный сок разъедал оперированные ткани, не давал рубцам сформироваться
76 Литературные страницы и плотно обхватить кольцом фистульные трубки, сок от этого все время тек мимо заткнутых трубок наружу. Животные истощались, обезвоживались и дохли. Глинскому удалось, наконец, выходить двух собак. Он, слава богу, начал опыты по изучению секреции тонкого кишечника и вдруг — нате! — заявил, что после перерезки блуждающих нервов секреция кишечных желез... не изменяется! Черт знает что! Подрыв устоев! Иван Петрович пошел показать ему, как надо работать, но оказалось, что железы тонкою кишечника, действительно, не зависят ни от блуждающего, ни от чревного нерва. Они выделяют свой сок в ответ только на прямое химическое и механическое раздражение пищей кишечной стенки! И не зависят от рефлексов с полости рта, от рефлексов со слизистой оболочки желудка, от секреции поджелудочной железы. После перерезки нервов только ослабляется перестальти- ка—движения кишечника. Только! Хорошо, что это досталось Глинскому, а не Саноцкому. Этот— нервный, быстрый. Еще — этакий в нем варшавский шик, «гжечность». Если его вдруг обидеть это навек. Иван Петрович предоставил Саноцкому семь собак, подготовленных для «мнимого кормления», и еще с Массеном одному псу сделал маленький изолированный желудочек по Гейденгайну. Саноцкин сначала повторял старые опыты — ему было задано изучение возбудителен отделения желудочного сока. Все шло хорошо. У Саноцкого послушно просматривалась такая четкая, такая милая система рефлекторных ответов желудка — строго соответственно видам пищи. И вдруг — снова факт, который не лезет пи в какие ворота — Саноцкий ввел собаке бульон зондом r толстую кишку, и в ответ на это вдруг началась в желудке обильная секреция сока! Рефлекс за счет раздражения кишечника? Если это рефлекс — достаточно перерезать блуждающие нервы, «деиервировать желудок», чтобы рефлекс исчез. Но и при перерезанных нервах желудок начинал выделять сок, когда нища вводилась прямо в него, хотя нервы были перерезаны. Так было и у одной н у другой собаки. Местный рефлекс прямо со стенок желудка к его железам, минуя мозг? Тогда об этом речи быть не могло! И уж не найти, к счастью для дела, другого объяснения, что секреция может быть вызвана не только нервным, но химическим воздействием, что есть второй путь управления — через кровь, то есть пресловутый гуморальный путь!.. 8. Он всю жизнь — в статьях и в книгах своих, в лекциях, в докладах или вот — выступая на конференции Военно-медицинской академии, когда обсуждалось, кого из молодых ученых послать в зарубежную командировку,— просто даже с яростью твердил, что к его совместным с его сотрудниками работам существует совершенно ошибочное отношение: «...Л именно, что слишком много приписывается мне и слишком мало оставляется на долю моих сотрудников. Я со всею энергией восстаю против этого. Такое отношение ставит моих сотрудников в безвыходное положение: сколько ни думай, сколько ни набирай фактов, все равно этим научной репутации себе не сделаешь. С полной ответственностью я заявляю, что я сам в массе случаев не мог бы сказать, что мое, что их; я возбуждаю их, они — меня. И поэтому, если не рисковать сделать большую несправедливость, не остается ничего другого, как считать полной научной собственностью каждого моего сотрудника то, под чем стоит его имя, по ней без скидки оценивать его научные заслуги». «Я возбуждаю их, они—меня» — никакой натяжки в этих словах. В самом начале 1891 года — работа Глинского, а месяца через три — работа Саноцкого заставили Ивана Петровича по-новому представить себе роль «химии» в управлении физиологическими процессами. Нет, не то, чтобы он чего- то прежде не знал, что знала современная ему наука: просто по-другому прежде определял, чем должен заниматься. Он с нарочитой жесткостью рисовал изучаемую им систему в классических терминах механицизма, которые полвека спустя стали легко
Борис Володин • Признание 77 переводиться на язык родившейся теории систем. (И в этом, кстати, было противопоставление им своего очень деятельного мироощущения беспомощному краснобайству об «особой природе» явлений жизни.) Он называл пищеварительный тракт химическим заводом, где сырой материал - пища подвергается химической, главным образом, обработке, чтобы сделать ее способной «войти в сока организма» и там послужить материалом для жизненных процессов. «...В завод, в его различные отделения, подвозятся специальные реактивы, доставляемые или из ближайших мелких фабрик, устроенных в самых стенках завода, так сказать, на кустарный лад, или из более отдаленных обособленных органов, больших химических фабрик, которые сообщаются с заводом трубами, реактиво-провода ми. Это — так называемые железы с их протоками. (...) Полное знание пищеварения может быть достигнуто двумя путями: с одной стороны, когда наука на каждом пункте пищеварительного канала исследует положение обработки сырого материала (путь Брюкке, школа Людвига и других), и с другой — когда она будет точно знать: сколько, когда и какого свойства выливается реактива в пищеварительном канале на каждый сорт еды и на всю вместе (путь многочисленных исследователей хода отделения пищеварительных желез). Наши исследования относятся ко второму ряду». У него стоял перед глазами опыт того же Тарханова, своего недавнего сердитого оппонента, а теперь товарища по науке и по академии, искренне признавшего серьезность его труда, даже па публичных своих лекциях демонстрировавшего павловские эксперименты как истинное достижение научного дела. Тарханов был бтличный экспериментатор, эрудит, знающий из распоследних разноязычных журналов все, что сделано и делается сегодня в физиологии. И он иногда оставлял начатую тему оттого, что другие могли обогнать, а иногда оттого, что поманила новая. Он был великий лектор, любил и умел учить, вытренировал три десятка исследователей, выполнил много изящных работ, но не создал направления, не поднял пласта. А Иван Петрович пробивал туннель — только дальше и дальше, не желая озираться, возвращаться, ронять скорость. Он не позволял себе разбрасываться. Он заставлял себя заниматься лишь одной из систем машины, потому что все охватить нельзя. И даже лишь одним рядом деятельности этой системы. Но зато из двух возможных — тем «вторым рядом», который позволит увидеть машину всю целиком, деятельную, живущую — через главное. А главное - - это то, что связывает, что позволяет точно отвечать на требования, предъявляемые одной ли маленькой химической фабричке или всей системе, или всей машине. Потому и сосредотачивал себя именно па регуляции, на иннервационных отношениях и ограничивал химические проблемы лишь теми, что относятся к происходящему внутри пищеварительного завода, внутри пищеварительной трубки. А после работы Саноцкого уже нельзя было отвертеться от расширения круга химических проблем. II когда рядом появляется такой партнер, как Марцелл Вильгельмо- вич Пепцкий, то если выходить за старые рамки так уже дерзко! Тем более Ивана Петровича давно подмывало попробовать исполнить экковскую операцию. II еще — факты, которые он получит от экспериментального выключения печени из привычного оборота крови, будут иметь теоретическую важность. По кроме этого, теперь, с его-то условиями можно будет точно проверить, способен ли выжить и как будет жить организм после такой операции? Можно ли этой операцией лечить людей? Ему всегда хотелось, чтобы из теоретической работы вышла еще и прямая польза. Наука была для него не только реализацией запрограммированного в нем яростного исследовательского инстинкта, который позднее он назвал рефлекс «что такое?», и насыщением его, даже как-то по-детски эгоистичного, ненасытного любопытства и подвижническим и ревнивым служением истине. Но она была еще средством принести прямую пользу, и очень, быть может, далекую, потому что он был убежден в способности
78 Литературные страницы науки переделать весь мир, весь образ жизни людей, и близкую — сейчас же. Не успели у него получиться опыты с «мнимым кормлением», а он уже стал твердить налево и направо, что желудочный сок, чистый, как слезы, который собирают в его лаборатории из собачьих фистул в пробирки, можно давать больным, страдающим из- за недостаточной секреции. И свирепел от лекарском опасливости: «/Сак? Собачий сок?!» — А чем лучше этого сока аптекарский пепсин, черт-те как извлекаемый не из собачьих, так из бычьих желудков?.. А потом стал твердить о необходимости перемены всей лечебной диетической системы, потому что сведения о реакции желудка на разные виды нищи, которые у него получены, говорят о несуразности принятых в терапии традиций. И теперь — экковская операция... Он прооперировал шестьдесят собак, из которых выжило двадцать. Сорок собачьих смертен позволили с математической точностью установить почти все возможные го- грешности и опасности самого вмешательства. В итоге он до мелочи разработал технику этой, как стали говорить в следующем веке, «реконструктивной операции на крупных сосудах». Тогда сосуды умели перевязывать, пересекать, иссекать, ио сшивание сосудов, создание измененного кровеносного русла было областью мечтаний. А Экк, Стольников и он сам — ее пионерами. Техника начиналась с подбора инструментов — с ножниц своей конструкции. С заимствованных из глазной хирургии тонюсеньких, круглых, изогнутых игл — только протыкающих, но никогда не прорезающих ткани. С легчайших, как волос, шелковых нитей для сосудистого шва. С мелочей, от которых просто зависит все — чуть не так, и на месте шва образуется смертельно опасный сгусток крови. Десятилетия спустя анастомоз между этими венами вошел в практику сосудистой хирургии. Пациенты чаще, всего благодарный народ, и хирургов, которые их оперировали, они почитают как богов. Они не ведают, что частицу благодарности надо отнести к памяти сорокадвухлетнего синеглазого фанатика экспериментальной медицины с седеющей бородой и еще русой без единой сединки, шевелюрой, у которого не было в 1891 году большей радости, чем удачно выполненная «операция по Экку». (Он сердился на Ненцкого, что тот везде писал «операция Экка — Павлова».) Он с Массеном доказал возможности этой операции. И он вместе с Ненцким ответил на вопрос, в чем химическая суть одной из многих, пожалуй главнейшей, функции печени в организме: эта химическая фабрика, которая синтезирует гликоген из глюкозы, превращает одряхлевшие эритроциты в желчь, работает еще и как барьер, который обезвреживает ядовитые полупродукты, образующиеся в ходе обменных процессов, в первую голову карбаминовую кислоту. Остальное — детали. Главное, работу они выполнили впятером: он с Массеном, Ненц- кий с Ганом, своим помощником, и патологоанатом профессор Усков — весь штатный тогдашний состав трех отделов (институт-то был еще малочислен). Но в одной всего работе— сразу серия открытий. И потому она была доказательством того, какие сложные вопросы может решать наука, когда ее силы собраны в кулак. 9. Что было потом, вы спросите? Много чего было. На следующий год, например, чуть ли не все операции провалились — чуть ли не все собаки передохли от нагноений и перитонитов. Бактериолог Сергей Николаевич Ви- ноградский сказал, что в драгоценной операционной получилась ужасная микрофлора: слишком много бывает в здании посетителей— грязи натаскали. А сам Иван Петрович пришел еще к мысли, что для его экспериментальной патологии, которая ничто, если не добавить к ней серьезной экспериментальной терапии, одной особой операционной при лаборатории мало. Надобно еще завести для собак нечто вроде клиники. Собака ведь не человек. Она же не знает, как вести себя после операции, гадит тут же, может повязку сдернуть, рану разлизать. Нужно каждую, пока все заживет,
Борис Володин • Признание 79 держать в специальной маленькой отдельной комнатке, где все смывалось бы с полу автоматически и поддерживалась такая же, как в операционной, великая хирургическая чистота. Денег на это не было — опять эти деньги! Попечитель больше ничего уже не мог изыскать, но в конце 1892 года деньги свалились с неба. Работы их нашумели. Дело их оказалось признанным. И химик, промышленник, пацифист и филантроп Альфред Нобель прислал из Парижа чек на десять тысяч и письмо на имя Павлова и Неицкого. Написал в нем комплиментов и закончил, что, мол, пускай Павлов и Ненцкип сами решают, па что эти деньги лучше израсходовать. Их потратили на покупку соседней дачи у купца Алфеева и па ее перестройку, п она пошла под физиологический отдел — вся. Операционное отделение и клинику для собак Иван Петрович устроил там во втором этаже — с расчетом, что большую часть грязи приходящие оставят на первом. Там-то он с хирургом Павлом Павловичем Хижин ым- тот вдруг надумал сделать диссертацию — зарезали три десятка собак, но все же изобрели знаменитый маленький желудочек, упоминаемый во всех школьных учебниках. Желудочек Павлова и Хижина был лучше, чем у Гейдеигайпа. По старой методике нарушались нервные связи с основным желудком, а они с Хижипым, намучавшись, придумали, как их сохранять. Этот маленький, отъединенный от главной части желудочек с фистулой оказался истинный свидетель, верное зеркало всего, что происходило в главной части желудка. И в той же операционной Давид Львович Глинский придумал и сделал первую фистулу слюнной железы. Ту самую знаменитую фистулу, с которой позднее началась новая, совершенно новая часть науки. Там еще было много чего сделано и вообще произошло: ведь дальше было всего- навсего сорок пять лет работы — вторая половина жизни. 10. В этой второй половине жизни Иван Петрович совершил чудо с самим собой: он сохранил молодость своего ума — именно те его свойства, которые он сам (в письме любимой еще в 1879 году) обозначил как признаки молодого ума. ...Беспрерывную, неуемную потребность ума в работе — «это есть жизнь в полном смысле слова!» Способность испытывать «восторг, когда одолеешь трудную задачу!» Ощущать «дрожь, которая пробегает по те- лу, когда встретишься с человеком или книгой, которые говорят не то, что ты считал истинным!» Приходить в «отчаяние, когда сила новых фактов и идей разрушает твоих старых богов!» Эта до конца диен сохраненная молодость дала ему свершить столько, па что не хватило бы даже нескольких жизней. «...Для натуралиста все Осло — в методе!» — это его слова. Физиологическая хирургия, им отшлифованная до совершенства, метод экспериментальной патологии и терапии, позволившие изучать процессы жизнедеятельности па целостном организме, — вот плуги, которыми он заново перепахал всю физиологию пищеварения, а потом поднял целину «объективного изучения высшей нервной деятельности животных — поведения тож». Он первым в России не просто понял, что наступило время, когда пауку можно по-настоящему развивать лишь коллективно, по и создал истинную фабрику познания — свою великолепную школу не из десятка-другого, а из трех с лишним сот исследователей, работавших с ним в разное время. Лучшие его ученики создали йотом свон коллективы и свои школы. А он в итоге сделался так многорук, как и не снилось даже знаменитому индийскому богу Шиве. За эти сорок пять лет второй половины его удивительной жизни было много прекрасных открытий и немало неудач, пережитых бурно, как только он один это мог: ведь сила реальных фактов непременно рушила «старых богов» — гипотез, любовно им взращенных. «А кто сказал, что мы обладаем монополией на истину?» — это тоже его слова. Он произнес их после одной из неудач, кажется, самой для пего трудной. Он был сама наука, и ие было почестей, которыми бы его не осыпали.
80 Литературные страницы Премия имени того же Альфреда Нобеля, первому из русских и первому из физиологов присужденная Павлову. (Шведский король, вручая, сказал любезно по-русски. «Как ваше здоровье, Иван Петрович?», а он, не ожидая от короля русских слов, специально к случаю выученных, от неожиданности чуть не рассыпал вес, что ему было поднесено.) Триумфальное избрание и Российскую академию наук и во все академии, университеты и научные общества мира, кажется, ни одно не позабыло его избрать. Шуточный символ, переданный внуком Дарвина. Строки в «Автобиографических записках» Сеченова: Иван Михайлович сравнил его с Клодом Берн а ром. Постановление революционного правительства: «Принимая во внимание совершенно исключительные научные заслуги академика И. П. Павлова, имеющие огромное значение для трудящихся всего мира, СОВЕТ НАРОДНЫХ КОМИССАРОВ...» Начиная с пего Ивану Петровичу уже не приходилось ломать голову, добиваясь чьей- то, пусть самой дружелюбной, по выпрошенной ссуды иа очередное расширение своих лаборатории. Его дело было объявлено государственной задачей первейшей важности и он сказал коллегам, съехавшимся со всего мира в Советский Союз на Международный конгресс: «Вы слышали и видели, какое исключительно благоприятное положение занимает в моем отечестве наука. Сложившиеся у нас отношения между государственной властью и наукой я хочу проиллюстрировать только примером: мы, руководители научных учреждений, находимся прямо в тревоге и беспокойстве по поводу того, будем ли мы в состоянии оправдать все те средства, которые нам предоставляет правительство». И, наконец, небывалый титул «Princeps physiologorum mundi» — «Первейший из физиологов мира», которым осенили его коллеги. Такой была вторая половина жизни, в которой, несмотря ни па что, он остался самим собою, неистово противясь попыткам превратить его еще при жизни в памятник самому себе. Но разве все это уложишь в рассказ? Это — для романа об Иване Петровиче... Из писем в редакцию Вакцина для помидора В журнале «Химия и жизнь» A973, № 7) была опубликована краткая заметка «Вакцина для помидора». В ней сообщалось, что голландский исследователь Т. Раст вывел «породу» томатного вируса, который предохраняет растение от вредных для него агрессивных вирусов. Ослабленные штаммы вируса табачной мозаики испытывались для вакцинации еще раньше в Японии. Однако японские авторы утверждают, что эти штаммы далеко не всегда обладают продолжительным вакцинирующим эффектом. В течение нескольких лет подобная работа успешно проводится во Всесоюзном институте защиты растений (Ленинград) в руководимой мною лаборатории. Результаты наших исследований были опубликованы в 1971 и 1972 гг. (то есть раньше голландских), например в тезисах докладов VI Всесоюзного совещания по вирусным болезням растений (Изд. ВАСХНИЛ, М., 1971). В отличие от голландцев мы применяли природный штамм вирусов табачной мозаики (возбудителя мозаики томатов); они обладают длительным вакцинирующим эффектом. Вакцинация этим штаммом, как показали производственные опыты, позволяет получить прибавку урожая помидоров на 20—30%. Применение в растениеводстве природных вирусов (обнаруженных в естественных условиях слабовирулентных штаммов) для вакцинации впервые практически осуществлено в нашей стране; эти работы — приоритет нашей науки. Доктор биологических наук Ю. И. ВЛАСОВ, (Ленинград)
Клуб Юный химик 81 ВНИМАНИЮ ЮНЫХ ХИМИКОВ! Подводим итоги заочного соревнования, условия которого объявлены в январе. Победителями конкурса стали: Валентин ЩЕРБИНА, десятиклассник из Новояворовской школы № 1 Львовской области. Его заметка о синтезе флуоресцеина напечатана в № 2. Владик ЖЕЛИГОВСКИЙ, восьмиклассник из московской школы № 23 («Еще раз о расстановке коэффициентов», № 1). Поздравляем победителей заочного соревнования и напоминаем всем юным химикам: соревнование продолжается. Кто из юных химиков пришлет в редакцию самый интересный материал! Кто сумеет наиболее точно провести расследование, о котором говорится в следующей .заметке! Юным химикам часто не хватает реактивов. Мне как-то понадобились соли никеля и хрома. Я послал письмо в химический магазин, чтобы мне прислали реактивы, по ответа почему-то не получил. И тогда я решил сам получить реактивы из нихрома. Это сплав i \ и ке л я F7,5 %), хром л A5%), железа A6%) и марганца A,5%), из пего делают спирали электрических плиток. Я растворил нихром в соляной кислоте (лучше делать это при нагревании) и отфильтровал раствор. Получилась смесь солей никеля, хрома, железа и марганца. Я очистил раствор от примесей и от марганца, которого в сплаве мало, перекристаллизацией. В очищенный раствор добавил нашатырный спирт — выделился осадок гидроокисей железа и хрома. Осадок отфильтровал, промыл и высушил. В фильтрате осталось комплексное соединение никеля и аммония. Из пего можно выделить углекислую соль никеля. Для этого я добавил в фильтрат серную кислоту до кислой реакции; фиолетовый раствор стал светло-зеленым. При добавлении стиральной соды выделился осадок углекислого никеля, который я отфильтровал, промыл и высушил. Оставшуюся па фильтре смесь гидроокисей железа п хрома я промыл п растворил в соляной кислоте (можно взять серную). А железо отделил от хрома с помощью желтой кровяной соли — в осадок выпала берлинская лазурь. Из фильтрата действием соды я получил углекислую соль хрома. Каждую операцию этого опыта я хорошо и долго обдумывал, по все-таки я извиняюсь перед редакцией и перед читателями, если в моем опыте окажутся какие-нибудь ошибки. Евгений ВНУК, 7-й класс Ровенской школы № 15 От редакции. Хотя опыт интересен (иначе бы мы его не напечатали), небольшие неточности в нем действительно есть. Мы предлагаем юным химикам самостоятельно найти их. Чтобы облегчить поиск, зададим наводящие вопросы. 1. Какая операция излишняя и почему! 2. Какое соединение никеля образовалось под действием стиральной соды! 3. Как надо поступить, чтобы эта соль действительно оказалась карбонатом никеля! И два дополнительных вопроса. 4. Почему автор опыта не пытался осадить карбонат хрома! 5. Как получить из имеющихся веществ хромовые квасцы! На раздумья вам дается месяц. В одном из осенних номеров журнала будут приведены правильные ответы и названы имена тех, кто их прислал. Пожалуйста, не забудьте сделать на конверте пометку: Клуб Юный химик, операция «Нихром».
62 Клуб Юный химик Ловкость рук. Универсальные весы в действии 111. ЛЕТНИЕ ОПЫТЫ Если вы сделали по нашему совету точные универсальные весы, то возьмите их с собой на летние каникулы — с их помощью очень любопытно будет изучать некоторые явления природы. (Если же весов у вас нет, то еще не поздно их сделать — описание дано в №3 за этот год; в Л° 4 и 5 приведены первые опыты с весами.) Кроме универсальных весов понадобятся только пробирка и два эксикатора — один со свежепрокаленным хлористым кальцием, другой — с водой. ОПЫТ 1. ТРАНСПИРАЦИЯ ВОДЫ Вода в растениях непрерывно движется от корневой системы к листьям, перенося с собой питательные вещества. Это движение происходит благодаря траиспира- ции — испарению воды через листья. Отдав питательные вещества растению, вода испаряется, а на ее место поступают новые порции от корневой системы. В этом можно убедиться на опыте. Небольшую веточку, с листьями или цветок поместим в обыкновенную пробирку, которая наполовину заполнена водой. На поверхность воды нальем немного A-2 мл) растительного или вазелинового масла, чтобы вода не испарялась. Отметим уровень воды, перевязав пробирку ниткой. Поместим пробирку па весы и уравновесим ее. Через некоторое время мы заметим, что вода в пробирке убывает, а чашка весов с пробиркой поднимается вверх благодаря транспира- цпн. Этот опыт можно проделать и зимой, взяв несколько листочков с достаточно длинными черенками от комнатных растений. Опыт можно поставить и количественно, записывая изменение веса во времени для разных растений. Возможно, что вы обнаружите интересные эффекты. Известно, например, что не все цветы могут долго стоять в вазе с водой; не связано ли это с транспнрациеп? ОПЫТ 2. УВЯДАЮЩИЕ ЛИСТЬЯ В зависимости от клеточной структуры листьев (а она различна у разных растении) растения лучше или хуже удерживают воду, а с этим связаны такие их свойства, как зимостойкость и засухоустойчивость. Проверим это на опыте. Сначала составим список. В него должны войти и хвойные растения, и лиственные, причем такие, которые опадают в разное время. Включите в список растения, чувствительные к знсухе и засухоустойчивые. (Мы умышленно не называем конкретных растений, так как эти опыты можно, видимо, ста-
Клуб Юный химик 83 вить в разных районах — и в Якутии, п в Средней Лзни. Если вы не знаете, какие растения выбрать, посоветуйтесь с учителем биологии. Не берите слишком много растении, пяти—десяти вполне достаточно.) Возьмем только что сорванный лист п как можно быстрее взвесим его. Если в эту минуту под рукой пет весов, то положим лист в стеклянную банку, па дне которой находится увлажненная марля, вата или фильтровальная бумага, прикрытые сеткой либо двум я-тремя палочками, чтобы листья не касались мокрого материала. Байку сразу же плотно закроем полиэтиленовой крышкой. Такую банку не составит труда взять с собой в поход. Теперь сам опыт. Сначала Что бы вы сказали, если бы вам предложили, не вскрывая электрическую лампочку, покрыть ее изнутри слоем металлического натрия? Видимо, посчитали бы такую задачу невыполнимой. И все же есть способ сделать это, причем настолько просто, что опыт можно поставить в химическом кружке. взвесим свежий лист с точностью до 1мг. Чтобы ускорить сушку, поместим лист в эксикатор над хлористым кальцием. Через постоянные промежутки времени будем взвешивать лист, пока вес его не перестанет изменяться. Результаты опыта запишем в таблицу и построим кривую: как меняется влажность (в процентах) п зависимости от времени; вес свежего листа примем за 100%. Затем перенесем лист в эксикатор над водой п будем наблюдать за его увлажнением. Вновь построим кривую увлажнения. Эти операции надо повторить для каждого растения. Тогда мы сможем сделать выводы о том, как связаны засухоустойчивость и морозостойкость растения с его Твердое стекло — хороший диэлектрик. Это действительно так, по только при достаточно низких температурах. При нагревании же заряженные частицы в стекле становятся подвижными. Недавно в Клубе Юный химик (Л1»3 за этот год) были напечатаны опыты по электролизу; в одном из них проводником служило расплавленное стекло. Но и в твердом состоянии горячее стекло может проводить ток. Электропроводность стекла изучали еще в середине прошлого века, по только через несколько десятилетий было установлено, что она обусловлена движением ионов натрия. Подвижность способностью удерживать воду и поглощать ее после высушивания. Интересно было бы определить полную влажность листьев, ведь над хлористым кальцием полного обезвоживания не происходит. Остающаяся вода очень прочно связана, ее можно удалить только при 105—110е С. Для этого мужей сушильный шкаф («Химия и жизнь», 1974, Лу )), по, видимо, далеко не все смогут воспользоваться им в каникулы. В. ПЧЕЛИН От редакции: Тем, кто будет ставить эти опыты: если вы получите интересные результаты, краткий отчет о работе (не более двух-трех страниц) пришлите в Клуб Юный химик. Лучшая заметка будет напечатана. этих ионов заметна уже при 300—350° С, когда стекло еще совершенно твердое (оно начинает размягчаться только выше 500° С). На этом и основан наш опыт. Устройство прибора — на i рисунке (стр. 84). Лампочка i от карманного фонаря укреплена в согнутой под прямым углом полоске жести, которая вставлена в маленький стакан. Питание — от i батарейки; обязательно соблюдайте полярность, указанную на рисунке. Припаивать d провод к лампочке третнн- -j ком нельзя: он расплавится r во время опыта. Придется r использовать механический tii контакт, его конструкцию о* придумайте сами.
84 Клуб Юный химик Поставим стаканчик на асбестовую сетку, укрепленную на штативе над газовой горелкой, и 'насыплем в него азотнокислого натрия (по не калия!). Зажжем горелку и подождем, пока селитра расплавится. Ожидание можно значительно сократить, если обернуть стаканчик асбестом. Соль плавится при 309°, а разлагается на NaN02 и 02 при 390СС. Лучше всего поддерживать температуру около 350°С, регулируя величину пламени и следя, чтобы па поверхности не образовалась корка соли. Теперь зажжем лампочку и осторожно введем ее в расплав. При этом в соль должен быть погружен только один электрод, иначе произойдет короткое замыкание. Вновь подождем некоторое время. Сколько именно? Это зависит от нескольких причин, мы обсудим их позднее. Когда опыт закончится, выключим ток, погасим горелку, вынем лампочку из расплава, дадим ей остыть и промоем водой. На внутренней поверхности стекла появился зеркальный налет -г это металлический натрий! Стеклянная стенка лампочки находится в электрическом поле, которое создается внешним электродом (анодом) и частью спирали лампочки (катодом). Под действием разности потенциалов подвижные ионы натрия в стекле направляются от внешней стенки баллона к внутренней. Вспомним, что раскаленные металлы испускают электроны (на этом, кстати, основана работа радиоламп). Достигая поверхности стекла, электроны восстанавливают ноны натрия, которые подошли к этому месту: Na^-j-e^-^NaO. Так на внутренней поверхности стекла образуется металлический натрий. Этот процесс идет легко п быстро, если в лампочке вакуум, — тогда электроны беспрепятственно долетают до стекла. По современные лампы обычно наполняют инертным газом, чтобы вольфрам меньше испарялся с раскаленной нити. Газ мешает движению электронов, и это удлиняет опыт — с маленькой лампочкой он может длиться около часа, а с большой — и того дольше. Опыт ускорится, если подать на лампочку напряжение немного больше положенного, чтобы сильнее раскалить пить и увеличить эмиссию электронов. Интересно попробовать управлять потоком электронов с помощью внешнего магнита — электроны будут от- I о i—^ клоняться в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям. А что происходит в это время в стекле? Когда нон натрия превратился в нейтральный атом, в стекле остается отрицательно заряженная ионная дырка. Из расплавленной селитры попы Na4 под действием электрического поля входят в стекло и заполняют ионные дырки. Опыт можно прервать в любой момент, и стекло никак не изменится: сколько ионов Na+ превратилось в металл, столько же пришло из расплава. (Этот процесс подчиняется закону Фарадея, и можно вычислить вес образовавшегося натрия, если измерить за: ряд, прошедший сквозь стекло. ) А почему нельзя заменить NaN03 на KN03? Дело в том, что ионы К+ значительно больше ионов Na+ (их диаметры равны соответственно 2,66 и 1,90 А). Естественно, ионы калия не могут войти в стекло, и в результате лампа растрескивается. В стекле есть еще небольшие ионы Са2+ (диаметр 1.98А), по они очень прочно связаны с силикатным скелетом. Поэтому металлический натрий в лампочке получается очень чистым. Такой электролиз сквозь стекло применяется на практике. Так, еще в 1925 г. выпускались фотоэлементы со слоем спектрально чистого натрия на внутренней поверхности стеклянных ва-ку умированных баллонов. И. ЛЕЕНСОН
Клуб Юный химик 85 Ровно год назад, в июньском номере, мы по- местили задачи, которые предлагались на предыдущих экзаменах поступавшим в Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева. Год прошел; новые абитуриенты просят редакцию напечатать новые задачи. Выполняем эти просьбы. Перед вами — задачи по химии, физике и математике, которые пришлось решать тем, кто поступал в «Менделеевку» в прошлом году. Эти задачи типичны для любого химико-технологического вуза. ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ 1. Как ос>ществить следующие превращения: N2->NH:1->HN03-*NH4N03->N2; ZnS->H2S->S02->S03->Fe2(S04K? 2. Закончите уравнения реакций: C02-]-NaOH-> MgO + H2S04-> HNOH- КОН-* 3. Определите степень окисления элемента в соединениях: ZnS04, К2Сг207, С2Н2 Изобразите эти формулы графически. 4. Какова структура вещества С3Н4, если известно, что оно может присоединить два моля брома, а воду оно присоединяет в присутствии солей ртути, образуя ацетон? 5. Через раствор, содержащий 2,5 г едкого натра, пропущено 11,2 л сероводорода. Какая соль и в каком количестве образовалась? 6. Закончите уравнения реакций и составьте баланс перехода электронов: S4-HN03 (KOHU.)->HoS04-r . . . FeS04 + HN03 + H2S04->Fe2 (S04K |- + NO-I- . . - 7. Сколько аммиака (по весу и объему) можно получить из 100 г хлорида аммония? Условия нормальные. 8. Рассчитайте молекулярный вес вещества, зная, что 700 мл его паров при температуре 91е С и давлении 729 мм рт. ст. весят 2,68 г. 9. Сколько граммов азотнокислого серебра вступило в реакцию с хлористым калием, если при этом образовалось 0,91 г AgCl? 10. Сколько литров кислорода потребуется для сжигания 31 г фосфора до фосфорного ангидрида (условия нормальные)? Какова будет концентрация фосфорной кислоты, если полученный ангидрид растворить в 223 мл воды? N. Найдите простейшую формулу химического вещества, если оно содержит 22,13% AI, 25,41 %Р и 52,46%0. Изобразите формулу графически. 12. Ацетилен, выделившийся при взаимодействии 32 г карбида кальция с водой, поли- меризуется с образованием бензола. Сколько бензола получится, если выход равен 50% от теоретического? ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ 1. Предмет высотой 5 см находится на расстоянии 12 см от вогнутого зеркала с фокусным расстоянием 10 см. Где и какого размера получится изображение? 2. Расстояние между двумя точечными зарядами* (8- 10~9 кл и —5,3- 10~9 кл) равне 40 см. Вычислите напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему будет равна напряженность, если оба заряда положительны? 3. Тело массой 1,5 кг брошено с высоты 4,9 м вертикально вверх со скоростью 6 м/сек. Скорость, с которой оно упало на землю, равна 5 м/сек. Определите работу сил сопротивления воздуха. 4. Моторы электропоезда при движении со скоростью 54 км/час потребляют мощность 900 квт. Коэффициент полезного действия моторов и передающих механизмов равен 0,8. Определите силу тяги. 5. По двум одинаковым металлическим обручам, один из которых расположен горизонтально, а другой вертикально (оба имеют общий диаметр), идут одинаковые токи.-
86 Клуб Юный химик Найдите направление индукции магнитного поля в общем центре обручей. 6. Вагон шириной 2,4 м, движущийся со скоростью 15 м/сек, пробит пулей, летевшей перпендикулярно движению вагона. Отверстия в стенках вагона оказались смещенными друг относительно друга иа 6 см. Найдите скорость движения пули. 7. Самолет массой 103 кг летит горизонтально иа высоте 1200 м со. скоростью 50 м/сек. При выключенном моторе самолет переходит в планирующий полет и достигает земли со скоростью 25 м/сек. Определите среднюю силу сопротивления воздуха при спуске (длина спуска равна 8 км). 8. На дне сосуда, наполненного водок до высоты h, находится точечный источник света. На поверхности воды плавает круглый диск; его центр находится над источником света. При каком минимальном радиусе диска ни один луч не выйдет через поверхность воды? Коэффициент преломления воды равен п. 9. В сосуде находится смесь воды и льда при температуре 0СС. Масса воды 1 кг, льда —50 г. В сосуд опустили кипятильник мощностью 500 вт. Через какое время вода в сосуде закипит, если к. п. д. кипятильника 0,6? Удельную теплоемкость воды примем за 4,2 кдж/кг-град, удельную теплоту плавления льда — за 330 кдж/кг; теплоемкостью сосуда можно пренебречь. 10. На сколько равных частей надо разрезать проводник с сопротивлением 100 ом, чтобы при параллельном соединении ^тих частей получить сопротивление 1 ом? ЗАДАЧИ ПО МАТЕМАТИКЕ 1. Предприятие ежегодно увеличивало объем выпускаемой продукции на одно и то же число процентов. Найдите это число, если известно, что за два года объем возрос вдвое. 2. Из бака емкостью 64 л, наполненного чистой кислотой, отлили часть кислоты и добавили такое же количество воды. Затем из бака отлили столько же смеси, после чего в баке осталось 49 л кислоты. Сколько кислоты отлили в первый раз и сколько ~ во второй? 3. Упростите выражение: L 1-2 т+П ( am-an) + 4а mn 2_ 3 (am _an) (у ат+1+УЛап+1 ) 4. Решите уравнение: 4igx+i _51ех_2.з1ех1 + 2 = q 5. Решите уравнение: З^3* +xlog3X = 162. 6. Решите неравенство: 7. Решите неравенство: Iogx2 C-2х)>1. 8. Вычислите sin 12а + -гп ), если tga = ^ 3 • 9. Докажите тождество: 8 cos4ct -f 4cos3a — 8 cos2a — 3 cos a + 1 — 7 a -- 2 cos -ya cos -^ . 10. Решите уравнение: sin I -n~ + 3x I — sin (я — 5x) ~ - |^3 (cos 5x — sin 3x).
Клуб Юный химик 87 Эка невидаль.. Глаз как алмаз Возможно, вы и сами знаете, что изображено на этих двух фотографиях. А если не знаете, то вот объяснение: на одной — панцирь трилобита, на другой — кристалл исландского шпата. И то и другое не такая уж редкость. Но зачем их поставили рядом, какое отношение имеет трилобит — ископаемый предок нынешних ракообразных — к прозрачному минералу? Вот об этом и пойдет речь. Трилобиты населяли моря пашен планеты в кембрийском периоде, около 500 миллионов лет назад. Их панцири — одна из самых известных окамепелостей. Что же касается внутреннего устройства трилобитов, то па этот счет достоверных сведений пока не имеется. И все же палеонтологи пробуют кое-что выяснить. В частности, чем трилобит смотрел па мир. Недавно появилось такое предположение: глаза у три лобпта были из чистой пеор- ганики — из кристаллов кальцита (CaCOj). Вообще- то кальцит — один из самых распространенных минералов земной коры. Как и во всяком минерале, в нем обычно есть примеси. Особо чистый кальцит находит применение в оптических приборах; его-то и называют исландским шпатом. Кальцитовый глаз у трилобита, считает палеонтолог К- Toy из Вашингтона, был пе хуже нашего, с хрусталиком. Глазной линзой — хрусталиком управляют специальные мышцы, они сжимают и разжимают глазное яблоко, чтобы изображение было резким, когда меняется расстояние до объекта. Кристалл же, конечно, мышцами не сожмешь, поэтому глаз трилобита работал без настройки, глубина резкости всегда была постоянной. Вполне возможно, что трилобит видел окружающий его мир довольно отчетливо. Трудно только сказать, как он свою зрительную информацию анализировал и с толком ли ею пользовался. Проще говоря, хорошо ли трилобит соображал. Наверное, не очень — все-таки ракообразное... М. КИРИЛЛОВ
88 Словарь науки Химическое машиностроение Как всегда, сначала — о ключевом слове нашей темы, о слове машина. Его прообраз —древнегреческое махэ: борьба, битва, поле битвы, сражение, поединок. Махетэс—так назывался воин, солдат. Махомай означало: воевать, вести войну, а позже—сопротивляться, соревноваться, ссориться. Как видите, все это военные термины, как, впрочем, и латинское machina — военная машина, орудие, снаряд. Но в латыни это слово расширило свое значение, стало означать машину вообще, а также механизм, устройство, хитрость, уловку, ухищрение. Прошло много веков, прежде чем во Франции возродился военный термин machine, обозначавший сперва, как в латыни, осадные орудия и приспособления. (Кстати, вместе с военной машиной появилось тогда и слово ingenieur — инженер, первоначально — изобретатель пушек.) В немецкий язык слово Maschine пришло только в XVII в., во время Тридцатилетней войны, а в русском слово машина появилось в эпоху Петра I. В то время в русском языке уже был дублет слова машина, а именно махина. Оно было заимствовано из латыни при посредстве польского языка, но в другом значении — нечто большое, громоздкое. При Петре I махина и машина употреблялись равнозначно, а затем их значения разделились. АППАРАТ Слово аппарат (химический или любой иной) кажется нам современным научно-техническим термином. Между тем слово это создано примерно 400 лет назад в Германии, па базе латыни. В начале прошлого века слово аппарат входит в русский язык; впервые его фиксирует в 1816 г. словарь И. Татищева. Немецкое Apparat, хотя оно и восходит к латинскому apparatus, имеет несколько иное значение. Латинское слово означает приготовление, подготовку, запасы, снаряжение, оборудование, снаряды, орудия, машины, а также великолепие, блеск, роскошь, пышность, изысканность речи. Его первоисточник — глагол рагаге—готовить (начальный слог ар возник нз предлога ad — к, при). В немецком же, как и в других современных языках, слово получило лишь часть латинских значений. Сначала оно означало фабричное, заводское или лабораторное оборудование, затем учреждение и его работников; способ исследования (например, математический аппарат); пояснения к тексту (научный аппарат). Производное же аппаратура в русском языке впервые фиксируется лишь в 1928 г. (журнал «Авиация и химия», № 9). СЕБЕ КОЛОННА Химическая колонна названа, конечно, по сходству с обычной колонной — высоким столбом. В русский язык слово пришло из французского (colonne), а то в свою очередь восходит к латинскому columna — круглый столб, опора, колонна; так называли в Риме позорный столб на Форуме. Это слово, вероятно, в родстве с другими латинскими словами: cultnen — вершина (отсюда кульминация) и col- luin — шея. Общий их индоевропейский корень кел означает выделяться, подыматься. Возможно родство и со славянским коло (круг; ср. кольцо, около, колесо).
Химическое машиностроение 89 ГРАДИРНЯ Это слово впервые отмечается в словаре Толля A863 г.). Образовано от слова градировать (выпаривать соленую воду для получения соли), заимствованного в XVIII в. из немецкого (gradieren). Первоисточник — латинское gradus — шаг, от gradior и grassor — идти, ходить, действовать, поступать; ступень, лестница, а переносно — степень, достоинство. Отсюда же и слово градус, пришедшее в русский язык в XVII в. МЕЛЬНИЦА Этот аппарат стал химическим не так давно; на самых древних мельницах мололи, конечно, зерно. Древнерусское слово мельня известно по памятникам письменности еще с XIV века. Не закрепились в языке слова мелец — тот, кто мелет ручным жерновом, и меливо — мука. Зато осталось пустомеля... В словах мельница и молоть тот же корень, что и в словах мелкий, мель, моль, в немецких Molle, Mehl (мука), Muhle (мельница), Mull (мусор), zermalmen — уничтожать (дословно — раздроблять), в древнегреческом моллю — дроблю, растираю, размельчаю. Есть родственники и в других языках, например в албанском (мнель — мука, млуки — клоп), а в армянском (малем — разбивать). Заметим еще, что в русских диалектах моль — это маленькая рыбка, мелочь, мелкий снежок, измельченные вешн, а мольва — рыбьи малькн. МОНТЕЖЮ На химических заводах так называют аппарат для передав- ливания кислот, щелочей и других жидкостей. Термин мон- тсжю образован из двух французских слов: monter — поднимать, jus — сок. Первое слово широко известно. Монтаж, монтер, монтировать — все это производные глагола monter. А оно произошло от латинского mons—гора, вошедшего в том или ином виде во многие географические термины: Монблан, Монреаль, Монтевидео, Монте-Карло и т. д. Между прочим, некоторые этимологи утверждают, что слово муза — того же происхождения, что монтер и монте- жю. По мнению крупнейшего латиниста А. Вальде, слово муза возникло из montia — богиня гор. Вот действительно неожиданность: покровительница искусств — и аппарат для кислот и щелочей! ФИЛЬТР Среднелатинское filtrum — войлок стало важным научно- техническим термином. Это слово, видимо, германского происхождения. Немецкое Filz— густая ткань из волос или шерсти. Впрочем, немецкое слово, вероятно, восходит в свою очередь к латыни, где pellis означает шкуру, мех, кожу, пергамент (от pello — бить, толкать; а как иначе выделаешь шкуру?). Т. АУЭРБАХ
Что мы едим 91 Исправление крупы ПРАМАТЕРЬ ХЛЕБА Каша появилась на заре материальной культуры, как только человек стал использовать в пищу зерна растений. По словам итальянского ученого Маурицио, было время, когда «каша господствовала в мире». Археолог из ФРГ профессор фон Стокар утверждает, что каша повсюду была праматерью хлеба. Сохранились литературные памятники, подтверждающие первостепенное значение каши в питании древних греков и римлян. По свидетельству римского писателя и ученого Варрона, первоначальной пищей древних италийцев была каша, puis по-латыни. Плиний Старший пишет в «Естественной истории»: «Просо особенно любят в Кампании, где из него делают отличающуюся своей белизной кашу...». Далее он утверждает, что греки предпочитают кашу из ячменя. Крупу они готовят из недозревших зерен. Овсяной же кашей, по свидетельству Плиния, питаются народы Германии, а в Италии ее не признают. У многих народов Ближнего Востока на протяжении столетий основной пищей была каша из пшеничной крупы — буль- гор. Любопытные рецепты приготовления каши у африканцев, индейцев, китайцев, древних германцев приведены в книге Ю. Липперта «История культуры». С глубокой древности известна каша и на Руси. Лет пятнадцать назад при раскопках древнего слав янского города Любеч на Украине был обнаружен горшок каши, сваренной тысячу лет назад! В Новгородской летописи под годом 1239 говорится, что князь Александр Невский «венчася в Торопци, ту кашу чини, а в Новгороде другую». (Заметим, что в те времена слово «каша» имело значение не только кушанья из крупы, но употребл ялось в более широком смысле, обозначая пиршество.) КАКАЯ КАША ЛУЧШЕ? Когда-то говорили: «Какая ни уварись: изо ржи — оржаная, из ячменя — яшная, из гречи — грешневая, всякая каша хороша и каждая сама за себя ответит». В этой присказке упомянуты только три вида крупы; сейчас у нас выпускается более 80 разных круп из дес яти зерновых культур. Из какой же крупы каша лучше? Повар и домашняя хозяйка оценивают качество каши по вкусу, запаху, консистенции, величине привара и, пожалуй, по тому, как долго разваривается крупа. Но если подойти глубже, то надо узнать еще калорийность каши, содержание в ней витаминов и минеральных солей и (что, может быть, важнее всего) ценность круп я- ного белка. По калорийности первое место у овсяной крупы. Это и понятно: в ней до 7% жира. Впрочем, и остальные крупы достаточно калорийны. А минеральных солей в них немного. Человеку нужно в суткк около 800 мг кальция, а 100 граммов самой богатой минеральными веществами крупы — гречневой ядрицы — содержат лишь 143 мг Са (рисовой — 24 мг, манной— только 14 мг). Нет, кашей минеральный голод не утолить. Не лучше дело и с витаминами. Крупа наряду с хлебом должна быть основным поставщиком витаминов группы В. Но содержание этих витаминов в ней обычно невелико. Причина этого не в биохимических свойствах растений, а в технологии их переработки. На крупозаводах зерна,
92 Что мы едим как правило, не только шелушат, но также шлифуют и полируют, чтобы полностью удалить наружные слои зерна и зародыша. А ведь большая часть витаминов и зольных элементов сосредоточена именно в этих оболочках и в периферийных слоях зерна. Больше всего белка в овсяной и гречневой крупах A5 и 14 % )■ Но что это за белок? Ценность белка определяется прежде всего содержанием незаменимых аминокислот и в первую очередь трех наиболее дефицитных — триптофана, лизина и метионина. По формуле ФАО (Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН) соотношение этих трех компонентов должно быть равно 1:3:3. В пшене оно составляет 1:1,4:0,5, в овсяной крупе — 1:3,7:2,3, в гречке — 1:3:1,7. Как видите, наиболее благоприятное (хотя и не идеальное) соотношение аминокислот в гречневой крупе. Недаром, по старой пословице, «гречневая каша сама себя хвалит». Неплох белок риса, но самого белка в рисовой крупе очень мало, всего 8—10%. Какой же отсюда следует вывод? Вот какой: в биохимическом смысле все наши крупы далеки от совершенства. Они нуждаются в исправлении. БАТААНСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Первыми за исправление крупы взялись в тех странах, где крупа (и в первую очередь рис) — главный продукт питания. В 1948—1?50 годах на Филиппинских островах, в провинции Батаан, был поставлен эксперимент: половина населения штата питалась рисом, обогащенным тиамином (витамином Bi), никотиновой кислотой (витамином РР) и железом; другая же половина ела обыкновенный рис. Этот эксперимент, получивший название батаанского, ясно показал преимущества питания обогащенным рисом. На Филиппинах и в Пуэрто-Рико законодательным путем был разрешен выпуск риса только с добавкой витаминов и железа. Такой же закон был принят и в некоторых южных штатах США. Затем были предприняты попытки создать принципиально новые крупы. Так, в Англии выпустили «псевдорис», изготовленный на макаронных прессах, в Голландии — «картофельный рис» из смеси картофельного и маисового крахмалов. Но, пожалуй, больше всего занимались этой проблемой в Индии и Японии. Там запатентовано несколько способов производства искусственного риса. «ЮЖНАЯ» И «СЕВЕРНАЯ» Разумеется, синтетическими или, говоря точнее, искусственными комбинированными крупами занимаются и советские исследователи. Эта работа была начата в 1965 году во Всесоюзном научно-исследовательском институте зерна и продуктов его переработки; рецептуры разрабатывались совместно с Институтом питания АМН СССР. В результате появились совершенно новые крупы: «Сильная», «Южная», «Северная», «Флотская», «Пионерская» и т. д. Трудно сказать, почему авторы дали те или иные названия новым крупам. Отчасти объяснение можно найти, познакомившись с составом круп (он приведен в таблице). В «Сильной», например, около 24 % белка, так как в ней много богатой белком гороховой муки. Ну, а кукурузная мука столь же типична для южного питания, как ячменная для северного... Название муки Пшеничная Гороховая Ячменная Кукурузная Овсяная Гречневая «Сильная» 15 70 15 Название к «Южная» 20 20 10 50 «Северная» 70 20 10 - рупы «Флотская» 30 - 70 «Рисовая» 20 10 Рисовая 70 Естественно, состав новых круп подобран так, чтобы соотношение аминокислот было более благоприятным, чем в
Исправление крупы 93 натуральных. Кроме того, все такие крупы хорошо развариваются — не более чем за 20 минут, а это очень важное потребительское свойство крупы. (Известно, как долго, например, приходится варить перловую кашу.) Учитывая повышенную биологическую ценность таких искусственных круп, профессор А. А. Покровский рекомендует некоторые из них («Пионерскую», «Спортивную», «Сильную») для питания детей и подростков. К сожалению, выпуск новых круп пока незначителен по сравнению с потребностью в них. ПОЧТИ СИНТЕТИЧЕСКАЯ Мы уже говорили, что новые крупы, строго говоря, не синтетические— никаких элементов синтеза в их технологии нет. (В некоторых странах их называют псевдосинтетическими.) Однако недавние эксперименты, выполненные профессором Е. П. Козьминой из Московского института народного хозяйства имени Г. В. Плеханова совместно с сотрудниками Института элементоорганических соединений АН СССР, вносят нечто принципиально новое в технологию крупы, и не будет большой ошибкой, если мы полученную ими крупу назовем почти синтетической. Были изготовлены две крупы: одна больше напоминала рисовую, другая — гречневую. Основу «рисовой» составила смесь из картофельного крахмала (около 55%), модифицированного кукурузного крахмала E°/о), пшеничной муки A1,5%). Основным носителем белков служило сухое обезжиренное молоко B5%). В крупе есть и вкусовые добавки — соль и сахар. «Гречневая» крупа содержит еще соевую муку и 2% пищевого альбумина, который придает крупе привычную темную окраску. Наконец, в обеих крупах есть клейстеризованный крахмал и альгинат натрия, фиксирующие форму крупинок. Такую крупу изготовл яют по тем же принципам, что и химические волокна: сначала продавливание через отверстие-фильеру, затем физико-химическая фиксация. В водный раствор, содержащий альгинат натрия и крахмал, добавляют пищевую смесь, перемешивают и нагревают до 50°С. А затем формуют, пропуская жидкую массу по каплям через фильеру; капли попадают в ванну, содержащую фиксирующий раствор. В него входят уксуснокислый кальций, хлористый натрий и глицерин. Ионы кальция связывают ло- лианионы альгиновой кислоты, образуется нерастворимый гель альгината кальция, и форма капель фиксируется. Остается промыть крупинки водой и подсушить. Новые крупы содержат в 2,5—3 раза больше белка, чем природные. При этом соотношение важнейших аминокислот близко к оптимальному. Крахмала, правда, меньше, чем в натуральных крупах, однако это скорее плюс, а не минус — в нашей пище порой слишком много углеводов. Новые крупы можно варить в воде (продолжительность варки 10—15 минут), на молоке, на пару; их можно запекать и тушить. Стало быть, эти крупы хороши. Дело за тем, чтобы организовать их производство. И. ВОЛЬПЕР
94 Что мы едим Прежде всего— азот! ПОЛЕМИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ О КАЛОРИЙНОСТИ ПИЩИ, О ПОЛЬЗЕ МЯСА И ОБ ОСНОВАХ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ А. В. ПТУШЕНКО Азот по-гречески означает «безжизненный». Он не поддерживает горения, негоден для дыхания, вообще неохотно вступает в химические реакции: чтобы принудить его к этому, надо немало потрудиться — создать высокие температуры и давления, применить катализаторы, электрические разряды или ионизирующую радиацию... Но этот же самый безжизненный азот — один из необходимейших элементов жизни. Ведь он входит в состав белков, а белки — главный строительный материал любого земного организма, основа той (пока единственной) формы жизни, которая нам известна. Недаром еще со школьных лет все мы запоминаем знаменитое эигельсовское определение: «Жизнь есть форма существования белковых тел...». И эта жизнь —непрерывное движение. Не только кровь циркулирует в жилах, не только лимфа омывает все ткани, но и внутри каждой клетки идет незримая работа: распадаются ее составные части, выводятся шлаки, усваиваются питательные вещества, строятся новые сложные соединения. Идет обмен веществ — вечный круговорот органической материи... АРИФМЕТИКА КАЛОРИИ Обмен веществ — это сложная совокупность химических процессов, охватывающая все стороны жизнедеятельности организма. Одно из важнейших мест среди них занимает поступление питательных веществ извне, с пищей. Эти питательные вещества удовлетворяют самые разнообразные потребности организма. Одна из них — потребность в энергии. Одна, но не единственная! В то же время в обиходной жизни ценность того или иного продукта питания часто связывается только с его энергетическим потенциалом, с его калорийностью. «Калорийно» для некоторых значит — «питательно». Существуют калорийные булочки, пропагандируются таблицы норм калорийности при различных видах деятельности. Некоторые научно-популярные статьи и книги создают у читателей впечатление, будто сущность рационального питания есть подсчет потребляемых калорий, будто «зная калорийность тех или иных пищевых продуктов!., легко составить себе суточный рацион с учетом индивидуальных особенностей организма и вкуса» (это цитата из одной такой статьи). Такой подход к питанию не только неверен, но и опасен. К чему он может привести, видно из следующего характерного примера. В этой же статье приведен «рациональный суточный рацион». Вот он: хлеба — 400 г, супа — полтарелки, мяса и рыбы—не более 150 г, 1—2 яйца, не более 4—5 стаканов напитков — кофе, чая, соков, стакан простокваши
Прежде всего — азот! 95 перед сиом. Количество овощей и круп не указано — сказано просто: гарниры преимущественно картофельные и овощные, крупяные блюда и макаронные изделия нужно ограничить (не более одного блюда в день). Автор этого «рационального рациона» утверждает, будто он рационален именно потому, что обеспечивает 2500—2600 килокалорий в сутки, не более. Но что дает такой рацион, кроме калорий? Сколько в нем, скажем, белка? Не поленимся произвести несложный расчет. В хлебе содержится до 5% белка; значит, 400 г хлеба — это 20 г белка. Полтарелки супа — это 30—50 г мяса, в мясе 12—15% белка, итого — максимум 7 г белка. 150 г мяса на второе — еще около 22 г белка. Одно яйцо (вес 30—40 г, 14% белка)—5—6 г белка; кофе, соки и чай можно не принимать во внимание: чай и соки белков не содержат вовсе, а кофе, если с молоком,— пренебрежимо мало, меньше грамма. Стакан кефира B00 г, 3%)—около 6 г белка. Остаются овощи н каши. Сколько их можно съесть в день? 500—600 г, памятуя, что «крупяные блюда надо ограничить»; это даст еще приблизительно 20 г белка. Итог: около 80 г белка. Достаточно ли этого? АЗОТНЫЙ БАЛАНС ОРГАНИЗМА Белок, из которого состоят все живые ткани, в ходе обмена веществ непрерывно распадается. Конечные продукты белкового обмена — в основном вода, углекислый газ, аммиак и мочевина — выводятся из организма. При этом с аммиаком и мочевиной организм теряет входящий в их состав азот. Эти потери необходимо покрывать за счет пищи, и не просто пищи, а пищевого белка. Ведь ни жиры, ни углеводы азота не содержат, именно по этой причине из них не могут образовываться белки. Количество азота в белках довольно постоянно и в среднем составляет 15—16%. Поэтому количество распавшихся в организме белков легко определить по содержанию азота п выделениях. Например, если за сутки выделилось 18 г азота/то это означает, что распалось 110—115 г белков. Совершенно очевидно, что компенсировать эту потерю может только такое же количество белка, полученное с пищей. Белковый минимум, то есть количество белка в пище, которое покрывает основной обмен (связанный только с обновлением тканей, без учета их роста), зависит прежде всего от возраста. Грудному ребенку, в организме которого все процессы идут особенно интенсивно, нужно получать в сутки не менее 5 г белка на килограмм веса; в дальнейшем эта величина несколько снижается, и после 20 лет белковый минимум соста* вляет около 1,5 г на килограмм веса в сутки, то есть при весе 70—76 кг человек должен получать ежедневно не меньше 105—115 г белка. Но это — всего лишь минимум. При сколько-нибудь повышенном обмене веществ — например, при занятиях спортом или физической работой, сопровождаемых ростом мышечной массы, после перенесенных болезней и травм, когда ткани восстанавливаются, или в период беременности и кормления — потребление белка должно увеличиваться в 1,3—1,5 раза. Взрослый здоровый мужчина среднего веса, умеренно занимающийся спортом (например, трижды в неделю играющий в теннис), должен потреблять в сутки 120—130 г белка. Мы видим, что тот «рациональный рацион», который рекомендовал нам автор упомянутой выше статьи, далеко не достаточен...
96 Что мы едим Азотный баланс — основа нормального функционирования организма, и именно его следует в первую очередь принимать во внимание, составляя оптимальный рацион. Длительное нарушение азотного равновесия, превышение расхода азота над его поступлением приводит к тому, что организм начинает «поедать Сам себя», его мышечная масса уменьшается. К тому же белки в организме — это не только мышцы и вообще строительный материал клеток. Это еще и ферменты, благодаря которым происходят все сложные химические процессы жизнедеятельности. Поэтому недостаток белка в питании вызывает тяжелые нарушения в работе центральной нервной системы, печени, желез внутренней секреции. С белковой недостаточностью связана, например, тяжелая детская болезнь квашиоркор, распространенная во многих странах Африки и Южной Америки и часто приводящая к тяжелым дефектам развития ребенка. МЯСО— ПОЛЕЗНО! При составлении оптимального рациона с учетом азотного баланса не последнюю роль играет и то, какие белки входят в его состав. Самые ценные белки —это белкн мяса, рыбы, молока. Они содержат все 20 аминокисло-Г, необходимых человеку, в том числе незаменимые аминокислоты — те, которые организм не может синтезировать сам. Именно поэтому белки мяса почти полностью (на 96—98%) усваиваются организмом. Растительные белкн усваиваются значительно хуже: например, входящие в состав хлеба — на 70—75%, пшена —на 60—65%. Такие продукты, как правило, не сбалансированы по аминокислотному составу: хлеб почти не содержит лизина, метионина и триптофана, в крупах мало лизина, зато избыток аргинина и цистеина и т. д. Кроме того, растительная пища требует длительного переваривания. Далеко не случайно потребление мяса Ф. Энгельс назвал «важнейшим шагом к очеловечиванию обезьяны» — не будет преувеличением сказать, что не только труд, но и мясная пища сделала человека человеком! Справедливости ради следует отметить, что при тщательном подборе достаточно разнообразных растительных продуктов тоже можно обеспечить организм необходимым количеством всех аминокислот. Например, основой вегетарианского рациона могут быть хлеб, соя, рис, картофель: в своей совокупности эти продукты по аминокислотному составу близки к животным белкам. Однако молоко, мясо, рыба содержат кроме всех нужных аминокислот и многие другие .необходимые организму вещества, которых в растительных продуктах недостаточно. Поэтому определенную часть рациона обязательно нужно составлять из животных продуктов. А КАК ЖЕ КАЛОРИИ? Теперь можно вернуться и к подсчету калорий, с которого мы начали статью. Конечно, забывать об энергетических потребностях организма тоже не следует. Но расчеты показывают, что соблюдение азотного баланса автоматически покрывает суточные затраты энергии. В самом деле, в покое средний человек тратит около 1500 килокалорий в сутки, при небольшой мышечной работе — менее 2500, а при интенсивной мышечной деятельности (например, при регулярных занятиях спортом) —3000—3500. А сколько калорий он получит с пищей, если будет выдерживать азотное равновесие?
Прежде всего — азот! 97 Вот ориентировочный расчет. При окислении грамма белков в организме высвобождается около 4 килокалорий. Чтобы получить 120 г белка, нужно съесть за день, например, 500 г хлеба, 400 г мяса, 150 г сыра, 70 г сливочного масла (оно необходимо как носитель витаминов и для приготовления пищи). Калорийность такого рациона — более 3500 килокалорий! Возможно, кому-то не понравится такой «мясной» рацион? Вот иная раскладка: хлеба — 200 г, 2 яйца, 0,5 л молока, 200 г мяса, 150 г рыбы, 150 г творога, те же 70 г масла. Этот рацион дает также 120 г белка и 2500 килокалорий. Кстати, и в нашей стране, и за рубежом проводили экспериментальную проверку чисто белковой, чисто углеводной и чисто жировой диет: отбирали группы одинаково тренированных спортсменов и на велоэр- гометре определяли — несколько раз в течение каждых суток—их работоспособность. Результаты экспериментов таковы. Первыми, на третий- четвертый день, выходили из строя «жировики» (хотя жировая диета — самая калорийная!). Спустя несколько дней теряли работоспособность «углеводники». И только те, кто питался исключительно белками, продолжали неутомимо крутить педали — не хуже, чем контрольная группа, получавшая обычное питание... «ПОЖАЛУЙСТА, ПОПОСТНЕЕ!» Недавно воспитательница детсада пожаловалась мне иа моего четырехлетнего сына: он-де не хочет есть колбасу и норовит предварительно повыковырять из нее сало, подавая дурной пример остальным детям... Я попал в нелегкое положение. Сказать сыну, что сало нужно есть, потому что оно полезно? Но я ведь этого не думаю! Может быть, объяснить, что раз уж салу полагается 4 Химия н Жизнь, № 6 быть в колбасе, то некрасиво его оттуда выковыривать? Стоп! А почему, собственно, полагается? Разве избыток сала делает колбасу более полезной? Скорее наоборот: это снижает в ней относительное содержание белка, а значит, мешает нам соблюдать азотное равновесие, не превышая разумную норму калорийности. Может быть, жир нравится среднему потребителю? Да нет, вряд ли. Можете сами проверить: пойдите в магазин и посмотрите, как покупают ветчину. Готов побиться об заклад, что из десяти покупателей разве что один скажет: «Дайте мне, пожалуйста, пожирнее». Нет — вес просят, наоборот, «попостнее»... Почему же предприятия пищевой промышленности выпускают колбасу с таким содержанием жира (в том числе и ту, в которой кусочков сала не видно ^— на самом деле его и там немало, только в мелкодисперсном состоянии) ? Неужели только потому, что жир надо куда-то девать? Думаю, что такой аргумент нельзя назвать убедительным. Иначе на том же основании можно спросить: а куда девать щетину? А кости? А рога и копыта? Может быть, лучше просто растить «тренированных» мясных свиней? А если подумать, то можно, наверное, и свиному салу найти полезное применение без принудительного перенасыщения им колбас, сосисок и сарделек. Не следует увлекаться ни жировой колбасой, ни «нежными», то есть жирными, сортами рыбы и мяса. А такое еще встречается, и «калориметрический» подход играет здесь не последнюю роль: ведь жиры — это самые калорийные продукты. Избыточный жир плохо выводится из организма, накапливается под кожей, вреден для печени, сердца, сосудов. И если вспомнить, сколько на свете гипертоников, больных холециститом, страдающих ожирени-
98 Что мы едим см, которые с большим опозданием хватаются за голову и принимаются по разным новомодным способам и диетам морить себя голодом или бегать трусцой, — пожалуй, есть из-за чего ломать копья. И даже стучаться в открытые двери — особенно если на самом деле они не очень-то и открыты... Пусть лозунгом всех — и диетологов, и пищевиков, и потребителей — станет принцип: «Больше белка и меньше жира!» Итак, в основе оптимального рациона должна лежать не калорийность, а соблюдение азотного равновесия. Конечно, жизнь сложнее всякой упрощенной схемы —доброкачественность рациона нельзя выразить одним показателем. Кроме нужного количества белков, пища должна содержать витамины, соли и микроэлементы. Она должна содержать и определенное количество клетчатки, нужной для нормальной деятельности кишечника. В ней должны быть и углеводы, и жиры — в строго дозированных количествах. Но мы считали бы свою цель достигнутой, если бы нам удалось убедить читателя, что не одними калориями жив человек. Статистика Мели на молочных реках За последнее десятилетие потреблен ие молока и молочных продуктов в западных странах снижалось в среднем на два процента в год, сообщает журнал «Agra Europe». Тем не менее в некоторых странах спрос на молочные продукты остается высоким. В первую очередь это относится к Финляндии E39 кг на душу населения), к Ирландии и Новой Зеландии (по 533 кг). В США на одного едока приходится вдвое меньше молочных продуктов — около 250 кг. По каждому отдельному продукту раскладка несколько иная. Потребление молока и сливок уменьшилось на 18%, хотя кое-где их по-прежнему пьют немало: 240 кг в Норвегии, по 184 кг в Ирландии, Дании и Финляндии (в США — 117 кг). Для сравнения заметим, что в Советском Союзе в 1971 г. каждый житель выпил в среднем 129,8 кг молока. Учтем также, что у нас в стране потребляют много кисломолочных продуктов F,2 кг; в США —0,1 кг). Голландцы держат первенство по маслу — его съедают здесь по 17,5 кг в год (сравните с Италией — 1,7 кг, США — 2,5 кг, СССР — 4,2 кг). Вообще же потребление сливочного масла на Западе в целом снизилось почти на 4%; вероятно, сказалась конкуренция маргарина и растительного масла. Единственный молочный продукт, который едят, всё более охотно, — это сыр. Его потребление увеличилось за десятилетие примерно на треть. Лидируют французы, каждый из которых съедает в среднем за год 14,7 кг сыра; на одного голландца приходится 12 кг сыра, на одного шведа—11 кг (на американца — 5,5 кг). И в этом, видимо, есть свой резон: врачи уверяют, что сыр благодаря своему аминокислотному составу полезнее других молочных продуктов и легче усваивается, а специалисты по рекламе не обходят этот тезис вниманием... О. ЛЕОНИДОВ
Короткие заметки 99 Бактерии и споры Некоторые микроорганизмы способны превращаться в споры, чрезвычайно устойчивые к действию неблагоприятных факторов. Споры выносят кипячение, замораживание, высушивание... И все равно, как только условия становятся подходящими для жизни, споры вновь превращаются в живые организмы. Это значит, что, хотя споры и не подают признаков жизни, они все равно содержат полный набор важнейших веществ, необходимых для жизнедеятельности, в частности ферменты. Но тут возникает вопрос: если споры содержат те же ферменты, что и живые клетки, то откуда берется их устойчивость, скажем, к высоким температурам? Ведь при нагревании ферменты теряют активность... Опыты, проведенные с Bacillus cereus, показали, что содержащийся в ее живых клетках фермент альдолаза при превращении бактерии в спору частично расщепляется— но лишь настолько, чтобы приобрести устойчивость к неблагоприятным воздействиям (низкомолекулярные белки способны переносить более жесткие условия) и вместе с тем не потерять специфической ферментативной активности. В ходе превращения споры в бактерию фермент автоматически регенерирует. По-видимому, этот процесс происходит не только с альдолазой, но и с другими ферментами спорообразующих бактерий. М. БАТАРЦЕВ 1 ^4 Еще о продлении жизни: голод и холод Что до голода, то средство это не новое. Лабораторные животные, которых кормят вдоволь белками и витаминами, но зато почти совсем не дают им жиров и углеводов, плохо растут. Зато мускулатура их остается эластичной — мышечный белок коллаген как бы не подчиняется возрасту. Трехлетние крысы, просидевшие на голодной диете сто дней, выглядели так, что их путали с контрольными, которые были вдесятеро моложе. И прожили зверьки на диетическом голодном пайке дольше, на 10—30%i а если перевести это на нашу мерку, на возраст 70 лет, то получилось бы продление жизни на 15—20 лет. По мнению профессора В. Н. Никитина из Харьковского университета, рассказывавшего об этом эксперименте в ссХимии и жизни» A972, № 11), «абсурдом было бы думать, что, копируя подобные эксперименты, можно и человеку давать сдерживающее рост питание». Иная точка зрения на опыты с голодной диетой у геронтолога Р. Уолдорфа из Калифорнийского университета: он предлагает сделать из них практические выводы, и прежде всего отказаться от попыток кормления детей, когда они не просят есть. То есть вернуться к простому житейскому правилу: захочет — так попросит... Так обстоит дело с голодом. Теперь о холоде. Из опытов Уолдорфа следует, пишет журнал «Bild der Wissenschaft» A973, № 9), что при пониженной температуре замедляется обмен веществ, в том числе процессы., ведущие к старению организма. Однако самый простой вывод отсюда—что всех желающих прожить дольше следует держать на холоду — ошибочен: дело не в температуре среды, а в собственной температуре клеточных ядер. Как изменить терморегуляцию, чтобы температура организма понизилась на полградуса, Уолдорф не знает. Он только утверждает, что если бы это удалось сделать, то жизнь каждого слегка охлажденного индивида была бы несколько продлена. Б. КОСТИН
100 Короткие заметки Пейте августовский чай! Не обязательно быть специалистом, чтобы отличить хороший чай от плохого. Но по- настоящему оценить напиток — не причмокиванием и хвалебными словами, а в баллах — могут только титестеры, люди, дегустирующие чай. Их субъективные оценки в целом верны, но отчего один сорт чая вкуснее другого, какие компоненты улучшают вкус, а какие ухудшают — это дегустаторов обычно не заботит. Это заботит биохимиков. О том, как объективно различить образцы чая, сообщил недавно журнал «Прикладная биохимия и микробиология» (т. IX, вып. 6). Для этого требуется следующее: газожидкостный хроматограф, электронно-вычислитепьная машина и по меньшей мере 20 гр. чая .каждого сорта. Образец чая, которому титестеры заранее выставили оценку, опускали в подсоленный кипяток. Спустя четверть часа выделившееся эфирное масло направляли в хроматограф, и самописец прибора вычерчивал пики, каждый из которых соответствует определенному веществу. Чем выше пик, тем больше вещества. Все эти данные (по 23 пикам) были переведены на машинный язык и отправлены в ЭВМ, которая и выявляла объективные различия. Вот некоторые из них. Окись линалоола, салициловый альдегид, метилбензоат, а-терпинилацетат улучшают аромат чая (когда этих веществ много, титестеры, как правило, ставят чаю высокую оценку). Капроновый альдегид, лиственный альдегид и бензиловый спирт аромат ухудшают. И те и другие соединения есть практически в любом чае; дело в их соотношении. Чай собирают в разные месяцы, и аромат его улучшается от мая к августу. Как показали исследования, за лето в листьях грузинского чая убывает количество бен- зилового спирта и других отрицательно действующих веществ. Возможно, когда- нибудь их содержание в листьях удастся регулировать: тогда майский чай будет не хуже августовского. А пока удовлетворимся тем, что мы знаем, отчего он хужэ... Г. МАРКОВ И блестит, и не скользко Начнем с цитаты из Пушкина. Нарядней модного паркета, Блистает речка, льдом одета... Дальше, как вы помните, гусь, ступивший на блестящий лед, «скользит и падает». То же самое может произойти со мной и с вами на хорошо натертом паркетном полу, который и поныне в моде. Мы хотим, чтобы паркет сиял, и натираем его до блеска. А заодно — до такой гладкости, что и ступить страшно. Можно ли сделать паркет и блестящим и нескользким одновременно? Представим себе, что в политуру для пола ввели какой-то порошок, который увеличит трение. Однако в этом случае блеск исчезнет. На поверхности возникнут неровности, лучи будут отражаться от нее не строго зеркально, как прежде, а хаотично; параллельный пучок лучей, упав на паркет, отразится от него отнюдь не параллельным. Все так и будет, но при одном условии, которое мы почему-то считаем разумеющимся само собой. А именно: если размеры неровностей больше длины волны падающего света. Если же частицы порошка, введенного в политуру, меньше длины световой волны, то блеск не утратится, а пол перестанет быть скользким! Однако есть ли такие тонкие порошки? Да. Силикагель (или кремниевый ангидрид) с зернами меньше длины световой волны выпускает, например, Калушский химкомбинат. Эти порошки уже вводят в политуры, преимущественно в синтетические полимерные эмульсии, которые не требуют натирки и блестят сами по себе. Регулируя размеры вводимых зерен, можно получить политуры различной прозрачности. Покрытый ими пол блестит как зеркало. А сравнивать его со льдом нет резона: не скользкий он, и все... А. КОЗЛОВСКИЙ
Короткие заметки 101 Клин кликом... Покорение океанских глубин представляет собой не менее важную и не менее сложную научно-техническую задачу, чем освоение космического пространства. Одна из проблем, над которой работают исследователи,— создание газовых смесей, пригодных для дыхания на больших глубинах. Дело в том, что содержащийся в обычном воздухе азот не только хорошо растворяется в крови при повышенном давлении и при быстром подъеме может вызвать кесонную болезнь, но и оказывает сильное наркотическое действие на глубинах свыше 90 метров. Вместе с тем замена азота гелием, обладающим меньшей растворимостью и не оказывающим наркотического действия, тоже не решила проблемы: на глубине, превышающий 150 метров, этот инертный газ вызывает головокружение, тошноту и тремор, переходящий в судороги. Как сообщает журнал «New Scientist» A974, т. 61, № 879), недавно испытана газовая смесь, позволяющая акванавтам погружаться на глубину свыше 300 метров без опасности для жизни. Эта смесь состоит из кислорода, гелия и... 18 процентов азота. Оказывается, азот и гелий — антагонисты, они при правильно подобранном соотношении нейтрализуют действие друг друга. Кроме того, с помощью новой смеси предельной глубины удалось достичь всего за 33 минуты, а подъем на поверхность занял значительно меньше времени, чем при ранее применявшихся смесях. В. ДОБРЯКОВ Пишут, что. ..дефектный фаг Proteus mirabilis D52 не содержит нуклеиновой кислоты («Молекулярная биология», т. 7, с. 517)... ...промышленные отходы можно перерабатывать в твердый материал, похожий пл землю («The Financial Times», 13 декабря 1973 - г. с. 12):.. ...любой невидимый объект, масса которого в 3 раза превышает массу Солнца, представляет собой черную дыру («Science News», т. 104, с. 341)... ...в муравейнике поддерживается температура 23± ±1,5° С несмотря на изменение температуры наружного воздуха от 14 до 34,5° С («Зоологический журнал», т. 52. с. 454)... ...при благоприятных условиях бактерии Photobacterium Belozerskii делятся каждые 4—5 минут («Доклады АН СССР», т. 211, с. 1453)... ...потеря аппетита может происходить из-за недостатка микроэлементов — цинка, меди, никеля («Science News», т. 104, с. 402)... ...тело человека может служить антенной для высокочастотной радиостанции, причем лучшие результаты достигаются в тех случаях, когда человек полный, а не худой («Electronic Design», т. 21, № 26, с. 52)... ...из луговой почвы острова Восточный Фолкленд выделены дрожжи, не способные сбраживать углеводы («Микробиология», т. XL11, с. 1058)...
102 Информация СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ Семинар «Сжигание топпив с минимальными вредными выбросами». Август—сентябрь. Таллин. Институт термофизики и электрофизики АН Эстонской ССР B00105 Таллин, Пальдиское ш., 1). Конференция «Экология микроорганизмов». Август. Владивосток. Всесоюзное микробиологическое общество АН СССР A17312 Москва, Профсоюзная, 7, корп. 2). 1-я конференция по физиологии и биохимии древесных растений. Август—сентябрь. Красноярск. Институт леса и древесины СО АН СССР F60049 Красноярск, пр. Мира, 53). МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ Конференция социалистических стран Европы «Синтетические алмазы — ключ к техническому прогрессу». Август. СССР. Киев. 1-й международный экологический конгресс. Сентябрь. Нидерланды, Гаага. 7-я международная конференция по исследованию загрязнения воды. Сентябрь. Франция, Париж. Международная конференция по жидкостной экстракции. Сентябрь. Франция, Лион. Совещание по лабораторным измерениям и автоматической технике в химии. Сентябрь. Швейцария, Базель. Международный симпозиум ИЮПАК по макромолекулам. Сентябрь. Испания, Мадрид. 4-я международная конференция по углероду и графиту. Сентябрь. Великобритания, Лондон. 9-я всемирная энергетическая конференция. Сентябрь. США, Детройт. Международна я конференция по коррозии. Сентябрь. Венгрия, Будапешт. Международный конгресс по лекарствам, влияющим на обмен липидов. Сентябрь. Италия, Милан. 6-й международный конгресс по эфирным маслам. Сентябрь. США, Сан-Франциско. 4-й международный конгресс по стероидным гормонам. Сентябрь. Мексика, Мехико. 4-й европейский конгресс по анестезиологии. Сентябрь. Испания, Мадрид. книги В ближайшее время выходят в издательстве «Хими я»: Е. А. Брацыхин. Технология пластических масс. 99 к. B. Г. Жиряков. Органическая химия. 1 p. 0B к. А. А. Левин. Введение в квантовую химию твердого тела. Химическая связь и структура энергетических зон. 2 р. 24 к. Ю. С. Ляликов. Физико-химические методы анализа. 1 р. 29 к. Н. Н. Мельников. Химия и технология пестицидов. 3 р. 39 к. А. Н. Несмеянов, Н. А. Несмеянов. Начала органической химии. В двух книгах. Кн. 1. 2 р. 13 к. C. П. Папков. Студнеобразное состояние полимеров. 1 р. 24 к. М. Е. Поэин. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей). В двух частях. Ч. 1. 3 р. 06 к. Ч. 2. 3 р. 01 к. Псевдоожижение. Под ред. И. Дэвидсона и Д. Харри- сона. 3 p. B4 к. П. Г. Романков, М. И. Куроч- кина. Гидромеханические процессы химической технологии. 2 р. 04 к. В. В. Синицын. Подбор и применение пластичных смазок. 1 р. 57 к. Ф. Холланд, Ф. Чапман. Химические реакторы и смесители для жидкофаэных процессов. 1 р. 74 к, ВЫСТАВКИ Научно-технические приборы. Устроитель — фирма «Вариан АГ», Швейцария. 26 июня — 6 июля. Ташкент. Химический факультет ТашГУ. Яхты и спортивные лодки. Устроитель — внешнеторговое предприятие «Нави- мор». Польша. 18 июля — 18 августа. Москва, Водный стадион «Динамо». НАЗНАЧЕНИЯ Доктор химических наук В. В. ГРОМОВ утвержден заместителем директора Института физической химии АН СССР. Избраны директорами научных учреждений Академии наук Украинской ССР: член-корреспондент АН УССР А. В. МАНОРИК (Институт физиологии растений); доктор биологических наук Г. X. МАЦУКА (Институт молекулярной биологии и генетики); доктор биологических наук Л. А. СИРЕНКО (Институт гидробиологии). Избраны директорами научных учреждений Академии наук Узбекской ССР: доктор химических наук М. АСКАРОВ (Институт химии); доктор биологических наук Д. ХАМИДОВ (Институт биохимии).
Информация 103 СООБЩЕНИЯ В составе Объединенного научного совета АН СССР по комплексной проблеме «Физика твердого тела» организован Научный совет по проблеме «Неразрушаю- щие физические методы контроля». На новый научный совет возложены функции Советского национального комитета по неразру- шающим методам контроля. Председателем научного совета утвержден доктор технических наук М. Н. МИХЕЕВ (Институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР, Свердловск). ОБЪЯВЛЕНИЕ По заказам организаций учебно - экспериментальные мастерские Одесского государственного университета им. И. И. Мечникова изготовляют комплект элементов для молекулярных моделей Стюарта — Бриглеба. Чертежи моделей разработаны в Институте общей и неорганической химии АН СССР. Комплект состоит из 267 деталей, изготовленных из полистирола. Стоимость комплекта — 274 руб. Письма-заказы направляйте по адресу: Одесса, ул. Советской Армии, 24. В письме, подписанном распорядителем денежных средств, укажите, пожалуйста, банковские, почтовые и отгрузочные реквизиты. Научно-исследовательским институтом коммунального водоснабжения и очистки воды РАЗРАБОТАНА АППАРАТУРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОЙ КРЕМНЕКИСЛОТЫ Активная кремнекислота — высокоэффективный фло- кулян-г; добавление ее в обрабатываемую на водопроводных станциях воду в 1,5—2 раза уменьшает мутность воды, что особенно важно в холодное время года и во время паводков. Снижение себестоимости очистки воды, по данным испытаний, составляет 5%. Адрес для справок: Москва Д-373, Волоколамское шоссе, 87. Вниманию научно-исследовательских институтов и проектно-конструкторских организаций! «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ» ПУБЛИКУЕТ информацию о новом технологическом оборудовании, контрольно- измерительных и аналитических приборах, предназначенных для испсльзования в химической промышленности и в научных исследованиях. Публикация оплачивается заинтересованными организациями по безналичному расчету в соответствии с существующим порядком. Материалы" следует присылать по адресу: 117333 Москва В-333, Ленинский проспект, 61, «Химия и жизнь», ртдеп информации. Встреча в *&убне Обычно редакция «Химии и жизни» проводит устные выпуски журнала в исследовательских институтах и на предприятиях. Встреча с читателями 30 марта была несколько особой: устный выпуск журнала собрал представителей целого города — Дубны. В дуб- ненском Доме ученых выступили главный редактор «Химии и жизни» академик И. В. Петрянов-Соколов, авторы журнала Э. И. Трифонов, В. И. Иванов, И. И. Козлов, сотрудники редакции. В конце вечера был показан новый научно-популярный фильм «Математик и черт», выпущенный киностудией «Центрнаучфильм». Редакция благодарит организатора этой встречи О. 3. Грачева и всех читателей, принявших в ней участие.
104 Полезные советы Петрушка вместо ядохимикатов Г. БАЛУЕВА О саде без ядохимикатов в журнале писали много («Химия и жизнь», 1970, № 3, 5—9). Было рассказано и об агротехнических приемах, и о ловушках для насекомых, о разных порошках, настоях и отварах, приготовляемых из растений для избавления сада от вредителей. Упоминались и фитонциды, к сожалению, кратко. А между тем этот метод защиты прост, безвреден для полезных насекомых, для теплокровных животных и человека. Не надо помнить о сроках обработки — посадили фитонцидных защитников и они все лето работают без особого ухода. Тихонечко делают полезное дело и иногда приятно разнообразят цветочное убранство участка. Словом, ие ядохимикаты, а «радость лентяя», как сказала моя знакомая, которая любит собирать клубнику и любоваться цветами, но уклоняется от будничной работы в саду. Конечно, к этим словам не следует относиться слишком серьезно: необходимость соблюдения агротехники остается. Нужны и ловушки для насекомых, и удаление зараженных побегов и листьев, и правильный выбор места для посадок. Не ищите в этой статье теоретического обоснования воздействия летучих выделений растений на насекомых — обобщающих работ по этой теме практически нет, и пока теория сводится к общей фразе о наличии фитонцидов, губительно действующих на некоторых вредителей. А теперь удобства ради перечислим некоторые растения-защитники в алфавитном порядке. Бобовые (фасоль, бобы, горох) отпугивают проволочников, то есть личинок жуков- щелкунов, названных так из-за твердости их покровов. Обычно на участках, обсаженных бобами, не селятся кроты. Бузина, посаженная среди кустов крыжовника или смородины, защищает их от гусениц бабочек-огневок. Сливовые деревья и яблони, растущие вблизи кустов бузины, меньше страдают от плодожорок — мелких бабочек из семейства листоверток, гусеницы которых повреждают плоды. Гвоздика многолетняя спасает участок от нашествия медведок. Геллеборус, или морозник, многолетнее травянистое растение из семейства лютиковых, отпугивает грызунов. Там, где растет морозник, нет и вредных насекомых. Гемерокаллис (лилейник) — красивый травянистый многолетник, спасает многие луковичные растения, особенно лилии, от многоножек (кивсяков). Их личинки и взрослые особи летом питаются отпавшими частями растений, а зимой обгрызают луковицы. Герань, растущая в вашей комнате, гарантирует защиту от тлей и паутинного клещи- ка всем другим комнатным цветам. Горчица, посаженная возле грядок гороха, предохраняет их от гороховой плодожорки. Замечено также, что вокруг горчицы очень редко появляются сорняки. Календула (ноготки), растущая среди астр, оберегает их от фузариоза — распространенного грибкового заболевания. Возбудитель фузариоза долго сохраняется в почве в виде спор, прорастающих при благоприятных условиях. Через кории грибок попадает в растение и отравляет его своими ток-
Петрушка вместо ядохимикатов 105 сннами. Признаки заболевания: на одной стороне стебля появляются буро-коричневые штрихи, которые затем превращаются в трещины; растение изгибается и увядает. Календуле помогает бороться п с нематодой. Этот почти прозрачный, крошечный червячок быстро размножается в корнях ягодных кустов, земляники и цветов. Пораженные нематодой растения, как правило, погибают. Но если, например, обсадить розы бордюром из ноготков, цветы будут спасены от нематоды. Конопля ограждает свеклу от свекловичной блошки, а горох — от гороховой тли. Запах конопли отпугивает личинок майских жуков, поэтому ее рекомендуют сажать в междурядьях полезащитных полос. Кориандр (кишнец посевной) еще лучше, чем конопля, отпугивает вредителей от плодовых деревьев. Его высаживают в приствольных кругах и рекомендуют еженедельно подстригать верхушки — это усиливает г.ыделение фитонцидов. Полезно сажать кориандр и среди цветов. В частности, он полностью защищает розы от тлей. Если в вашем саду растет кориандр, то к вам не заглянут мыши. Осенью отрезанные стебли кориандра следует разложить в помещениях, которые нужно обезопасить от зимних визитов мышей и крыс. Здесь не будет и мокрип. Лук. Кто не слышал народной поговорки: «лук — от семи недуг»? Это справедливо и по отношению к недугам растений. Взять, например, одно из наиболее опасных грибковых заболеваний роз —так называемую мучнистую росу. Кусты, на которых появился серовато-белый мучнистый налет мицелия гриба, гибнут: перестают развиваться побеги, скручиваются листья, увядают бутоны. Мучнистая роса появляется обычно в конце июня и не оставляет цветы в покое до глубокой осени. Так вот, лук-батун и лук-порей хорошо защищают розы от губительной росы. Лук должны взять на вооружение и любители земляники, особенно те, кто ежегодно борется с серой гнилью, которая превращает ягоду в противную серую гнилую массу, покрытую тончайшим пушком. Лук-батун, посаженный на грядке (кустик лука на четыре куста земляники), сильно снизит заболеваемость ягод не только серой гнилью, но и другими болезнями. Лук будет отпугивать и долгоносиков, и клещей, и, проволочников, и других вредителей. И конечно, не только от ягод. Например, на смородину не нападают почковые клещи, если между кустами посадить лук и оставить его на зиму в земле. Огурцы не отпугивают, а наоборот, привлекают нематод. Значит, огурцами можно пользоваться как приманкой. Нужно только вовремя уничтожать заболевшие растения вместе с поселившимися на них вредителями. Петрушка. Не надо тратить на нее место в огороде — лучше посадить ее под деревьями или кустами. Сразу убьете двух зайцев: деревья будут меньше страдать от вредителей, а вы получите приправу к супам.. (Уверяют, что муравьи покидают не только те места, где растет петрушка, но даже и те, где лежит хотя бы одна ее веточка.) ПлектрантуС) комнатный кустарник из семейства губоцветных, не совсем законно попал в наш перечень. Однако в комнатах, где есть это растение, слегка пахнущее мятой, не бывает моли. Именно поэтому плект- рантус часто называют «мольное дерево». Подсолнечник привлекает божьих коровок, неутомимо истребляющих тлей, его хорошо посадить по краям участка. Редис и редьку стоит переместить из огорода в цветник и под плодовые деревья; результат, может быть, будет не столь хорош, как с кориандром, но все же достаточно удовлетворителен. Ромашку-пиретрум по праву называют «растение-инсектицид». Она спасает капусту от тлей и гусениц капустной совки и белянки. Если весной высадить пиретрум вокруг приствольных кругов яблонь, деревья будут защищены от тлей, яблонной плодожорки и
106 Полезные советы других вредных насекомых. Там, где растет эта ромашка, нет тли и нематод на флоксах и других цветах. Не любят пиретрум и мышевидные грызуны. Тагетес (бархатцы) великолепно защищают розы, флоксы н другие растения от нематод. Особенно полезны Tagetes erecta и Tagetes patyla. Томаты помимо своих вкусных плодов полезны еще и тем, что отпугивают проволочников. Недавно успешно прошли опыты по защите ягодников томатами: крыжовник, в междурядьях которого были высажены помидоры, мало повреждался огневкой и совсем не был тронут пильщиком. Укроп. Выделяемые им фитонциды отпугивают некоторых вредителей плодовых деревьев и ягодников. Цветущий укроп, как и другие зонтичные, привлекает мух-журчалок и наездников. Взрослые насекомые питаются нектаром цветов укропа, а их личинки паразитируют на вредителях. Особенно прожорливы личинки мух-журчалок; они истребляют галлиц, цикадок, щитовок... В вину укропу можно лишь поставить его привлекательность для слизней, но этот недостаток можно обратить на пользу, обращаясь с укропом, как с приманкой. Чернокорень из семейства бурачковых сравнительно мало известен садоводам. Цветы его источают тяжелый сладковатый запах, который, по народным наблюдениям, ненавистен для мышей и крыс. Чеснок соперничает с луком в защите растений. Пишут, что там, где между розами, гвоздиками, гладиолусами и астрами посажен чеснок, цветы не заболеют мучнистой росой, черной ножкой, черной пятнистостью и фузариозом. Кроме того, чеснок отпугивает проволочников, долгоносиков и клещей. Как и лук, чеснок снижает заболеваемость земляники серой гнилью. Он успешно сражается с медведкой! Это препротивное, по мнению садоводов, пятисантиметровое насекомое живет в земле и наносит посадкам
Петрушка вместо ядохимикатов 107 огромный ущерб. Взрослые насекомые и их личинки питаются корнями, клубнями и луковицами, обгрызают ростки, повреждают корневые шейки растений. Дольки чеснока, посаженные там, где обнаружены норки медведки, заставят ее покинуть участок. Как видите, список «ядохимикатов», которые растут на грядках, не так уж мал. II несомненно, что он еще далеко не полон. Например, известно, что фитонциды можжевельника убивают многих возбудителей болезней человека. Может, можжевельник будет помогать и садовым растениям? А разве не интересен случай спасении лимона, о котором рассказали в журнале «Цветоводство»? В одной семье под Новый год некуда было поставить небольшую елочку, и ее воткнули в цветочный горшок с почти погибшим от ложнощитовки лимоном. Когда через две недели елку выбросили, лимон начал быстро поправляться Оказалось, что насекомые исчезли. А ведь хозяйка лимона долго пыталась избавиться от ложнощитовки с помощью химикатов. Не нора ли растениями-защитниками заинтересоваться химикам? Не пора ли, вооружившись современными методами анализа, установить, какие именно вещества отпугивают или губят вредителей? А выяснив это, можно синтезировать такие же или еще более эффективные безвредные ядохимикаты. Но пока таких химикатов нет, целесообразнее всего воспользоваться услугами чеснока: он защищает цветы от мучнистой росы, черной ножки и фузариоза, отпугивает проволочников, долгоносиков, клещей и медведку, уменьшает опасность заболевания земляники серой гнилью. Для защиты же плодовых деревьев и кустарников лучше всего сажать кориандр или петрушку. Л для тех. кто хотел бы подробнее ознакомиться с растениями-защитниками, рекомендуем книгу Л. Н. Васиной «Использование растении диких видов для борьбы с вредителями садовых и овощных культур» (Москва, 1972) и журнал «Цветоводство», где систематически публикуются материалы по защите растении. 5 Самые распространенные вредители сада: 1 — кивсяк; 2 — медведка; 3 — луговой мотылек и его куколка, гусеница и яйца, отложенные на листьях свеклы; 4 — проволочник (полосатый жук-щелкун) и его личинка; 5 — яблонная плодожорка: бабочка, гусеница и куколка.
108 Консультации НОВЫЕ ЦЕЛЕБНЫЕ СОРТА МЕДА Я слышал о том, что появились какие-то новые сорта медаг обладающие целебной силой. Не могли бы вы рассказать о них подробнее! В. К. Семенов* Москва Как известно, пчелам нужны медоносные цветы. Там же, где таких цветов мало, например в некоторых южных районах страны, пчелы довольствуются фруктами, ягодами, виноградом. Сотрудники Краснодарского комбината биохимических и витаминных препаратов и пчеловоды Краснодарского совхоза «Лекраслро- ма» воспользовались подобным поведением пчел для получения витаминизированных сортов меда. Им стали скармливать подслащенные > соки: яблок, груш, арбузов, , дынь, помидоров, моркови. I Пчелы охотно питались со- i ками. От такой кормежки ) стали быстро развиваться 1 пчелиные семьи, пчелы вы- Ч рабатывали больше маточ- н но го молочка. А мед, ко- т торый они откладывали в э соты, и вовсе не был похож н ни на что, известное в при- q роде: одни делали мед с п привкусом арбуза, другие — э с ароматом дыни, мед тре- 1т тьих по вкусу напоминал р груши. При переработке нектара ijj цветов в желудке пчелы |п происходит сгущение этого »н нектара и превращение содержащегося в нем тростникового сахара в плодовый и виноградный. Остальное содержимое нектара остается неизменным: вкус, аромат, витамины. То же происходит при переработке в мед соков: сахар инвертируется, сок сгущается; цвет же, вкус, витамины, соли, кислоты — все сохраняется полностью. Мед оказался хорошим консервантом не только для витаминов; в нем не разрушаются и лекарства, обычно быстро портящиеся, — например, пепсин. Вообще, метод получения меда, содержащего соки и лекарства, создан советским ученым Н. П. Иоришем. Он заставлял пчел вырабатывать до В5 сортов меда. На экспериментальной пасеке Краснодарского совхоза «Лекраспрома» получили 10 образцов витаминизированных и лечебных медов; в том числе яблочный, томатный, каротиновый (из сока моркови), дынный, тыквенный и пепсиновый — из желудочного сока. Пепсиновый мед оказался эффективным средством при лечении язвенной болезни. У читателей может возникнуть вполне естественный вопрос: будут ли в продаже новые сорта меда? Сказать что-либо определенное пока трудно. Сейчас такой мед готовят только в Краснодаре, а дальнейшее расширение производства витаминизированных и лечебных медов зависит от соответствующих сельскохозяйственных организаций. Пчеловоды могут получить витаминизированный мед и сами. Для этого готовится 55%-ный сахарный сироп (сахар разводят в кипяченой воде, самым строгим образом соблюдая правила гигиены). К охлажденному сиропу доливают тот или иной сок, после чего все хорошенько перемешивают. Смесь разливают в чистые деревянные кормушки; пчелам ее скармливают утром или вечером. Откачивают мед не ранее чем через трое суток после окончания подкормки, или еще лучше — после запечатывания сотов. Хранят мед в сухом и темном помещении. ЧИТАТЬ ЖУРНАЛЫ ИЛИ ПОВТОРЯТЬ ПРОЙДЕННОЕ! Насколько мне известно, в наше время химией занимается великое множество людей во всех странах мира. Очевидно, во многих случаях химики разных стран изучают одни и те же проблемы. Может ли химик в таких условиях быть уверен, что реакция, которую он только что открыл, за три дня до него не была открыта где- нибудь в Австралии! Получается «повторение пройденного». Как быть! В. Кругпов, Казань В письме затронут весьма острый вопрос. Кстати, если реакция открыта в Австралии на три дня раньше, это еще полбеды. Гораздо чаще бывает, что открытие сделано и опубликовано в журнале год, десять или сто лет назад. Во многих случаях химику легче сделать работу заново, чем отыскать в океане химической литературы нужную статью. Например, в журнале «Nature» сравнительно недавно сообщалось, что публикации в области синтетической химии «размножаются» с ежегодным приростом 8,7%; это означает, что их число удваивается примерно каждые В лет. С 1960 по 1969 г. химики получили и описали около 1,2 млн. новых соединений, больше, чем за всю историю развития химии до 1945 г. Шансы на то, что исследование даже начитанного химика может оказаться «повторением пройденного», резко возрастают. И все же читать надо. Положение прилежно читающих химиков даже в каком-
Консультации 109 то смысле улучшается: растет относительное число статей в самых распространенных журналах* В 1969 г. на английском языке было опубликовано более 60% всех сообщений, на русском (занимает устойчивое второе место среди «химических» языков) — более 17%. А человек, владеющий еще и немецким, может охватить около 90% всей литературы. Одна треть соединений, полученных в 1969 г., была описана в семи журналах. Приводим их названия: «Journal of the Chemical Society» (Англия), «The Journal of Organic Chemistry» (США), «Journal of Medicinal Chemistry» (США), «Bulletin de la Societe chi- mique de France», «Tetrahedron Letters» (международный), «Chemische Berichte» (ФРГ), «Journal of the American Chemical Society» (США). ПОЧЕМУ НЕ ЙОДИРУЮТ ВОДУ В мвгезинах нашего города продаетсв йодированная соль. Мне объяснили, что продают ее из-за нехватки йода в питьевой воде. Чем олвсна эта нехватка и почему йод не вводвт в питьевую воду, как фтор! К Допинская, Львов В большинстве природных вод йод есть. С питьевой водой и пищей человек получает в сутки обычно 0,1 мг йода. Врачи считают это количество нормой. Если же в том или ином районе страны в природных водах йода мало, то и сельскохозяйственные продукты содержат его недостаточно. Нехватка йода в организме может вызвать у человека тяжелое заболевание — эндемический зоб. Медико- статистические обследования позволили установить, что в местностях, где в питьевой воде содержалось 0,0001—0,001 мг йода на литр, число заболеваний эндемическим зобом составляло 15—30 на 1000 человек. Там же, где содержание йода достигало 0,0014—0,01 мг/л, был зарегистрирован только один случай заболевания на 1000 человек. Однако йодировать воду нельзя: у некоторых людей йодированная вода вызывает другое заболевание — йодосинкразию. Поэтому там, где йода в воде не хватает, обычно продают продукты, богатые йодом, и йодированную соль. УЧЕБНЫЕ ДИАФИЛЬМЫ ПО ХИМИИ Кто может выслать каталог учебных диафильмов и где можно приобрести диафильмы по химии! Л. Г. Мекеенко, Новосибирск Каталог диафильмов и диапозитивов на 1974 год есть, но выписать его нельзя; каталог разослан в магазины диафильмов, базовые магазины наглядных пособий, в крупные фотокиномагазины (в которых есть отделы диафильмов и диапозитивов), и на базы Посылторга. Приводим здесь список всех диафильмов по химии; цифры перед названием означают индекс по каталогу. ЧЕРНО-БЕЛЫЕ ДИАФИЛЬМЫ: 07-2-218 «Общие свойства металлов», 07-2-252 «Полимеры», 07-2-2В7 «Строение атома и атомного ядра. Атомная энергия», 07-2-323 «Природные и попутные газы», 07-2-351 «А. М. Бутлеров — великий русский химик», 07-2-364 «Получение металлов из руд», 07-2-38В «Окислительно-восстановительные реакции», 07-2-436 «Заводские химиче- ческие аппараты», 07-2-467 «Д. И. Менделеев», 07-2-476 «Инертные газы», 07-2-487 «Промышленный органический синтез», 07-2-501 «Молекулы и молекулярное движение», 07-2-537 «Произврдство и применение стали», 07-2-53В «Добыча и перера- • ботка нефти»; ЦВЕТНЫЕ ДИАФИЛЬМЫ: 07-3-205 «Адсорбция», 07-3-225 «Дисперсные системы. Коллоидные растворы», 07-3-250 «Первоначал ьные химические понятия» G кл.), . 07-3-256 «Катализ и катализаторы», 07-3-264 «Химическая связь и строение неорганических веществ» (8-9 кл.), 07-3-265 «Строение и свойства органических веществ» A0 кл.), 07-3-298 «Растворы» G кл.), 07-3-325 «Вода» G кл.), 07-3-326 «Приемы обращения со спиртовкой и лабораторным штативом» G кл.). ЧЕРНО-БЕЛЫЕ ДИАПОЗИТИВЫ: А4-10-011 «Кристаллические решетки» A0 кадров, В кл.), А4-20-015 «Нефть и ее переработка» B0 кадр., 10 кл.), А4-20-016 «Получение водорода и его применение» B0 кадр., 7 кл.), А4-15-032 «Стекло и цемент» A5 кадр., 9 кл.), А4-15-035 «Углерод и его соединения» A5 кадр., 9 кл.), А4-15-036 «Фосфор и его соединения» A5 кадр., 9 кл.), А4-20-047 «Сера и ее соединения» B0 ( кадр., 9 кл.), А4.-20-049 «Периодические изменения
no Консультации свойств элементов» B0 кадр., 8—10 к л.). ЦВЕТНЫЕ ДИАПОЗИТИВЫ: Б4-15-007 «Кремний и его соединения» A5 кадр., 9 кл.), Б4-15-025 «Применение важнейших химических продуктов в народном хозяйстве» A5 кадр., 7—10 кл.), Б4-15-036 «Щелочные ме-. таллы» B0 кадр., 9 кл.), Б4-15-040 «Щелочноземельные металлы» A5 кадр., 9 кл.), Б4-15-047 «Оксиды» A5 кадр., 7 кл.)г Б4-15-04В «Кислоты» A5 кадр., 7 кл.), Б4-15-049 «Галогены» A5 кадр., В кл.), Б4-15-050 «Применение инертных газош» A5 кадр., 7 кл.). О правилах выписки фильмов в каталоге сказано следующее: «Организации и отдельные граждане направляют заказы на высылку наложенным платежом через Центральную базу Посыл- тсрга (Московская область, Апрелевка, ул. Ленина, 4). Учебно-школьные диафильмы и диапозитивы высылаются наложенным платежом базисными магазинами учебно-наглядных пособий». ПОЧЕМУ С ЭРИТРОМИЦИНОМ I НУЖНО ПРИНИМАТЬ I И ПИТЬЕВУЮ СОДУ I На днях врач прописвл мне i антибиотик эритромицин и в велел принимать его вместе > с питьевой содой. Не могли Ь бы вы пояснить — почему! В. Е. Сидоров, Москва Э Сила действия многих анти- д бактериальных препаратов >е зависит от того, в какие ус- »п ловия они попадают в орга- 1н низме. Одни антибиотики >€ эффективнее в кислой среде; другие (эритромицин) в присутствии щелочных веществ. Поэтому если человеку, страдающему воспалением мочевызодящих путей, дать эритромицин без соды, антибиотик может не оказать губительного действия на возбудителей инфекции. Более того, одновременно с антибиотиком и содой врач обычно рекомендует больному придерживаться и особой диеты — молочно-растительной. Если же назначают препарат, более эффективный в кислой среде, то больной должен придерживаться мясной диеты, а также принимать хлористый аммоний или однозамещенный фосфорнокислый натрий. В заключение назовем еще несколько препаратов, действующих в присутствии щелочных соединений: оле- андомицин, линкомицин, не- омицин, мономицин, экмо- лин, стрептомицин. Кислая среда нужна пенициллину и его синтетическим производным, а также тетрациклино- вым антибиотикам, фурадо-*- нину, 5-НОК. По собственному усмотрению принимать все эти вещества нельзя; только врач может правильно назначить больному необходимый ему антибиотик и соответственно соду или кислый препарат. КАКИМ ЛАКОМ ЛУЧШЕ ВСЕГО ОТДЕЛЫВАТЬ МЕБЕЛЬ В продаже есть лак НЦ-222 и лак НЦ-228, какой из них лучше применять для отделки мебепи! Близок Ли к этим материалам по свойствам цапонлак? Р. В. Варшавская, Чернигов Лак НЦ-222 и лак НЦ-228 — это нитролаки; оба представляют собой раствор нитрата целлюлозы в растворителях, оба содержат пластификаторы и смолы. Но готовят лаки по разным рецептам, поэтому свойства лаков отличаются существенно. Например, лак НЦ-228 следует наносить на дерево кистью, а лак НЦ-222 — тампоном или с помощью пульверизатора, поэтому для отделки мебели в домашних условиях лучше применять лак НЦ-228. Тем же, у кого есть пульверизатор, сообщаем, что лак НЦ-222 образует на поверхности изделия более тонкую пленку, чем лак НЦ-228, но пленка эта получается слишком светлой и трудно полируется. Цапонлак — тоже нитролак. Однако в нем, в отличие от других нитролаков, нет смол. Цапонлак наносят только на металлические поверхности (главным образом алюминиевые). РАСТИТЕЛЬНЫЕ КРАСКИ ДЛЯ ВОЛОС Сообщите, пожалуйста, есть пи кроме хны и басмы другие природные красители для вопос! Б. Яновская, Одесса Есть. Но почти все они забыты. А некогда их применяли очень часто. Сейчас природными красителями могут воспользоваться те, чья кожа плохо переносит химические препараты. На первое место следовало бы поставить краситель из ромашек, который придает волосам красивый золотистый оттенок. Вот как его готовили. В полулитре крутого кипятка заваривали 100 г сухих ромашек, после чего раствор настаивали 30—40 минут; затем жидкость процеживали через марлю. Готовый настой похож на крепкий чай. Им тщательно смачивали волосы, а через два часа прополаскивали чистой водой. Поседевшие белокурые волосы можно подкрашивать отваром луковой шелухи. Ее кипятят, пока не получится жидкость темно- бурого цвета. Этой жидкостью волосы следует смачивать ежедневно.
Консультации 111 Чтобы придать волосам красивый каштановый оттенок, их следует промыть отваром из корок неспелых грецких орехов. Настоящую же ореховую краску готовят из зеленых корок грецких орехов (одна часть), которую варят с нашатырным спиртом (одна часть) и водой (две части). Все это уваривают до густоты сиропа, потом процеживают и, наконец, смешивают с одеколоном. А вот что говорится об окраске волос в старинной книге по домоводству, изданной в Москве в 1864 году: «У нас в России для сообщения черного цвета седым волосам употребляют чернильные орешки, перегнанные в свободном огне. Они дают пригорелую масляную жидкость, которая, будучи сгущена почти до твердого состояния, окрашивает волосы в черный цвет. Однако краска эта не выдерживает мыла. Чтобы сделать волосы более светлыми или русыми, употребляют отвары из цветов испанского дрока, толченого волчьего боба, опилок букового дерева, корней куркумы и барбариса, однако все эти окраски непрочны». КАК ПОЧИСТИТЬ МЕХ Прошу вас помочь советом: как и чем почистить мех; можно ли для этого использовать перекись водорода и нашатырный спирт! О. Шатова, Курск Если светлый мех загрязнен не сильно, его можно почистить пшеничными или ржаными отрубями. Сначала отруби следует подогреть; удобнее всего сделать это в металлической или глиняной посуде. Отруби следует перемешивать и нагревать только до тех пор, пока терпит рука (будь- I те осторожны и не обожги- I те пальцев!). Мех аккурат- I но расстилают на столе и I поверх него сыплют горя- I чие отруби, затем ими хо- I рошенько протирают мех, I после чего вытряхивают и I чистят щеткой. Операцию I можно повторить несколь- I ко раз. I Вместо отрубей можно I взять чистые (без смолы) I сухие опилки — березовые I или осиновые; причем луч- I ше брать опилки не очень I мелкие A/3 мм в попереч- I нике), полученные при по- I перечном распиле, тогда I сечение у них квадратное; I игольчатые опилки могут I свалять мех. Перед чист- I кой опилки просеивают, Ч чтобы удалить всевозмож- J ные примеси: щепу, струж- I ку. Почищенный опилками I мех прочесывают редким I гребнем и хорошо вытря- I хивают. I Кроме отрубей и опилок, I для чистки меха пригоден I речной песок, крахмал, ман- ] ная крупа (однако пищевые I продукты для такой цели ^ следует применять в ис- ■ ключительных случаях). I Если мех загрязнен силь- I но, то его можно почистить I теми же опилками, но пред- J варительно смоченными в 1 скипидаре или бензине. I Для этого 50—70 мл раст- 1 ворителя перемешивают с I килограммом опилок. Мех I протирают этой смесью, I причем, как только опилки | станут грязными, их следу- I ет заменить чистыми, и та- I кую замену хорошо про- I вести несколько раз. Очень I грязный мех чистят кашицей, полученной при смешивании картофельной му- I ки с бензином, ею проти- I реют волосяной покров, a j затем дают высохнуть, пос- I ле чего мех вытряхивают и 1 прочесывают. I Перекись водорода и на- I шатырный спирт применя- I ются не для чистки, а для I отбеливания и обезжирива- I ния меха в процессе вы- I делки. I АНДРЮШЕНКОВУ И ТИ- I МОФЕЕВУ, Сарапул Уд- I муртскон АССР: Да, неко- I торые растения содержат I кремний; например, этот I элемент есть в злаках, осо- I ке, пальмах и хвощах. В. Т. МАЛАШКИНОЙ, Апа- 1 титы Мурманской обл.: | Искусственные и синтетиче- I ские драгоценные камни — I не одно и то же; искусствен- I ные делаются из специально I подобранных сортов стекла, I а синтетические отличаются I от природных только тем, I что приготовлены в лабора- I тории. А. ЛУХОНИНУ, I Минск: Фотопластинки де- 1 лают из самого обычного I стекла, правда, более тон- I 'кого и без шероховатостей. Г М. П. ИЖЕВУ, Чебоксары: I По словам бывалых рыбаков, г леска станет прочнее и не I будет такой белой, если ее \ обработать крепким и теп- J лым чаем. А. П. РОДИОНО- I ВОЙ, Хабаровск: Адреса I магазинов «Книга—почтой» I систематически сообщают в [ газете «Книжное обозрение». I И. И. ЛЯХОВСКОМУ, Куй- I бышев: Можно с уверен- I ностью утверждать, что на 1 нашей планете нет насекомых, питающихся снегом. |Ю. АБОЛС, Рига: Да, животные могут предсказывать погоду, и надолго: если медведь осенью строит берлогу на водоразделе, то весной ■ может быть наводнение. I И. А. БОЛЬШАКОВУ, Ка- I зань: Препарат мивал ваше- К му коту не нужен; на чер- I ных полосках, которые вы- I стригла сестренка, шерсть I отрастет и сама... !
В номере: А. В. Алешин Г. Ив лев В. Батраков, А. Дмитриев, С. Красносельский Е. Л. Виноградов, Ю. Р. Тувин В. И. Кузин Л. М. Беляев Г. Г. Гецов Л. А. Гуссак А. Гринберг А. С. Лапидус С. Доул Г. С. Воронов И. Хазанова И. А. Сытинский Б. Володин И. Вольпер А. В. Птушенко 1\ Балуева 1 ПОСТАВЩИК — ЭВМ — ПОТРЕБИТЕЛЬ 10 МЫ ВИДИМ, КАК КОПИРУЕТСЯ ДНК 12 ЗА ЧТО ПРИСУЖДЕНЫ НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 1973 ГОДА 16 ГРАМОТА ЭЛЕКТРОННОГО ВЕКА 24 АСТАТ 28 НОВЫЕ СВОЙСТВА КАЛОМЕЛИ 30 КАК НАДЕТЬ СТРУЖКУ 32 ПОЛУОСТРОВ ВЗРЫВНОГО ГОРЕНИЯ 42 СКОЛЬКО СТОИТ АЙСБЕРГ! 44 БУДУЩЕЕ УДОБРЕНИЙ 46 ПЛАНЕТЫ ДЛЯ ЛЮДЕЙ 54 ОТКУДА ЭТИ ГАММА-КВАНТЫ! 55 ПОЧЕМУ ПЛАЧЕТ СТЕКЛО 58 ХИМИЯ ПРОТИВ АЛКОГОЛИЗМА 68 ПРИЗНАНИЕ 90 ИСПРАВЛЕНИЕ КРУПЫ 94 ПРЕЖДЕ ВСЕГО — АЗОТ1 104 ПЕТРУШКА ВМЕСТО ЯДОХИМИКАТОВ 8 Последние известия 64 Фотоинформацкя 66 Новости отовсюду 81 Клуб Юный химик 88 Словарь науки 99 Короткие заметки 102 Информация 103 Пишут, что... 108 Консультации 111 Переписка УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ, особенности полиграфического производства не позволяют равномерно распределить на 12 номеров установленный годовой объем журнала (в бумажных листах). Поэтому, как уже сообщалось в N2 9 и № 10 за 1973 год, летние номера «Химии и жизни» выходят не на 128, а на 112 страницах. Технический редактор Э. И. Михлин Корректоры Е. И. Сорокина, Г. Н. Нелидова Адрес редакции: 117333, Москва В-333, Ленинский проспект, 61. Телефоны: 135-52-29, 135-90-20, 135-63-91. © «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ». 1974 Т-03644. Aдано в набор 12/1II 1974 г. Подписано к печати 7/V 1974 г. Бум. л. 35. Усл. печ. л. 9,1. Уч.-изд. л. 10.0. Бумага 70XIO0'/ie. Тираж 220000 экз. Цена 30 коп. Заказ 540. Чеховски^ полиграфический комбинат Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и ккнжиоА торговли, г Чехов Московской области
. • «»*
Покой нам только снится Обычно врачи советуют спать в проветренном, прохладном помещении. Это правильно. И все-таки тут есть одно «но». Оказывается, холод отрицательно влияет на наши... сны. Это подтвердил такой эксперимент. Три группы мужчин и женщин, в возрасте от пятнадцати до тридцати лет, спали в разных комнатах при температуре 12, 17 и 22° С- Все прочие условия были совершенно одинаковые. А сны этим людям привиделись разные. Участники эксперимента, спавшие в самой холодной комнате, видели большей частью неприятные, тревожные сны; а в самой теплой комнате людей посещали легкие, приятные сновидения. Авторы эксперимента так объясняют это различие. Изменение внешней температуры определенным образом воздействует на сосуды спящего человека, расположенные в его коже. В холодном помещении сосуды сужаются, и сигналы, поступающие от них в центральную нервную систему, вызывают отрицательные эмоции, которые отражаются на содержании снов. А в тепле сосуды расширяются — это порождает положительные эмоции, и сны видятся приятные. га Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050