Text
                    химия и жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР 1971
it


Спящий лев — фрагмент гравюры Альбрехта Дюрера, выполненной на меди в 1514 году. О том, как спит царь зверей, а также некоторые его подданные, рассказывается в статье «Зьери в объятиях сна», напечатанной в этом номере журнала. На первой странице обложки: рисунок к репортажу «Москва, год 1971-й: Первый геохимический конгресс». Разноцветные линии очерчивают зоны рассеяния рудного тела в породах различного возраста.
химия и жизнь № II Экономика, производство Диалог Проблемы и методы современной науки Вооруженным глазом Элемент №... Экономика, производство Информация Новости отовсюду Вооруженным глазом Земля и ее обитатели И химия — и жизнь! Страницы истории Короткие заметки Клуб Юный химик Консультации Фантастика Земля и ее обитатели Происшествия Живые лаборатории Полезные советы ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО- ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР Ноябрь 1971 Год издания 7-й 20 23 i 2 »Л. А. КОСТАНДОВ. Химизация не знает пределов 6 Москва, год 1971: Первый международный геохимический конгресс 9 А. П. ВИНОГРАДОВ, Ж. ВИЙАР. Если такое письмо действительно существовало... 11 Л. М. БЕЛЯЕВ. В мире монокристаллов 12 Ю. А. БАШКИРОВ. Луч света в царстве электроники 19 Светлячок Лосева В. РИЧ, М. ЧЕРНЕНКО. Работает карбонадо Ю. МАЛОВ. Как бильярдные шары... 25 В. В. СТАНЦО. Лантаноиды 32 Л. ВАРАКСИНА. Формальдегид: вчера, сегодня, завтра 34 «Биоинжеиерия»: наука и этика 39 40 42 В. АРОНОВ. Художник и пластмасса 47 Я. И. ИОФФЕ. Два рождения водяной капли 49 В. НИКОЛАЕВ. Царство кораллов 54 Ф. УИЛЕР. Что иам известно о загрязнении планеты? 59 В. АЗЕРНИКОВ. Случайная капля воды 66 Г. АНДРЕЕВА. Храните продукты на дне моря! 67 72 74 К. ЛОМЕР. Черный день для паразитов 80 А. М. ВЕИН, Н. А. ВЛАСОВ. Химическая жизнь во сне 83 О сне вообще и в частности 84 С. СТАРИКОВИЧ. Звери в объятиях сна 88 А. ГРИНБЕРГ. Кто сколько спит? 90 О чем рассказала подушка 92 Н. М. НОСКОВ. Грецкий орех —дерево жизни 94 В. ГРАНЧАРОВ. И пища, и лекарство 94 Что можно сделать из грецких орехов 95 Переписка 96 С. КРАСНОСЕЛЬСКИЙ. Почему кони ходят на пуантах? 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), П. А. Ребиндер, 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. М. А. B. Е. А. Д. О. И. о. м. э. и. Д. Н. в. в. C. Ф. Т. А. в. к. Володии, Гуревич, Жвирблнс, Иорданский, Коломийцева, Либкии, Михлин, Осокина, Станцо, Старикович, Сулаева, Черникова Художественный редактор С. С. Верховский Номер оформили художники Д. А. Аникеев, B. А. Белан Технический редактор Э. С. Дрейер Корректоры: C. М. Кристьяаполер, А. Н. Федосеева При перепечатке ссылка на журнал «Химия и жизнь» обязательна Адрес редакции: 117333, Москва В-333. Ленинский проспект, 61 Телефоны: 135-04-19, 135-52-29, 135-63-91 Подписано к печати 14/Х 1971 г. Т14199 Бумага 84хЮ81/1в Печ. л. 6,0 + вкл. Усл. печ. л. 10,08. Уч.-изд. л. 10,4 Тираж 140 000 экз. Заказ 494. Цена 30 коп. Московская типография j Л 13 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Москва, Денисовский пер., д. 30
ЭКОНОМИКА, ПРОИЗВОДСТВО ХИМИЗАЦИЯ НЕ ЗНАЕТ ПРЕДЕЛОВ Министр химической промышленности СССР Л. А. КОСТАНДОВ XXIV СЪЕЗД ПАРТИИ определил задачи нового, чрезвычайно важного этапа коммунистического строительства. Глубокий анализ экономических, социальных и политических проблем, стоящих перед советским обществом, позволил наметить конкретные пути дальнейшего развития, показал, как, используя преимущества социалистической системы, богатый опыт, накопленный нашим хозяйством, достичь новых рубежей в экономике, в благосостоянии народа. Раньше мы еще могли развивать народное хозяйство, увеличивая число работников, наращивая темпы капитальных вложений. Период такого, так называемого экстенсивного развития, по существу, подходит к концу. Сегодня у нас работают или учатся, то есть готовятся к работе, 90% трудоспособных людей. Есть пределы и у темпов роста капиталовложений. Таким образом, перед партией и народом поставлена большая и сложная задача: найти новые, не обычные пути развития экономики, резко, в 2—2,5 раза, повысить эффективность имеющихся материальных и трудовых ресурсов. Надо серьезно вдуматься в эти цифры. Двукратное увеличение эффективности капиталовложений требует огромноцр качественного скачка на базе новой техники и технического прогресса. И конечно же, привычные нам темпы роста производительности труда — 5—6% в год — совершенно недостаточны для решения этой задачи. В таких условиях исключительно велика роль химизации — мощного инструмента повышения экономической эффективности общественного производства, роста народного благосостояния. ' Хорошо известно, что химическая наука и химическая промышленность дополняют искусственными материалами традиционный, используемый столетиями, набор природных веществ. И созданное химиками нередко превосходит природное. Это очень важно. Но это не главное. Химическая промышленность по сравнению с другими отраслями наиболее полно использует перерабатываемое вещество, энергию, общественный труд. Это и выдвигает химическую индустрию в число ведущих отраслей народного хозяйства. В восьмой пятилетке первое место по темпам роста принадлежало химии. Среднегодовой прирост валовой продукции по всей промышленности в целом составил 8,5%, а в химической индустрии он был почти в полтора раза выше и достиг 12,2%. БЛАГОДАРЯ УСПЕХАМ НАУКИ химическая промышленность превратилась в важнейшую сырьевую базу практически всех отраслей материального производства, стала источником основных (а не вспомогательных, как это было раньше) материалов, производителем готовых изделий для тяжелой и легкой промышленности, строительства и транспорта, главным рычагом интенсификации сельского хозяйства и, что для многих оказалось неожиданным, поставщиком изделий и материалов для машиностроения. k
Достаточно сказать, что мировое производство пластмасс (по объему) к 1980 году намного превзойдет выпуск алюминия и других цветных металлов, приблизится к выпуску чугуна и стали, что уже десять лет назад производство синтетического каучука превысило выпуск натурального. В прошлом году, наконец, стали выпускать синтетических моющих средств больше, чем мыла из растительных и пищевых продуктов. По-видимому, через 2—3 года производство химических волокон перегонит выпуск натуральных материалов для одежды. Об этом свидетельствуют среднегодовые цифры прироста: соответственно 10 и 1 % - Я привожу эти факты и цифры вовсе не для того, чтобы противопоставить искусственное натуральному, пластмассы металлам,— это было бы законченной глупостью. И то и другое необходимо народному хозяйству. Цифры названы для того, чтобы представить масштабы производства полимерных материалов и масштабы их применения, подчеркнуть, что сейчас пластмассы ничего не заменяют — они стали самостоятельными, ключевыми в технике материалами. Новую роль полимеров можно, конечно, объяснить ограниченностью ресурсов некоторых видов природного сырья, в первую очередь натурального каучука, тяжелых цветных металлов, натуральной шерсти и шелка. Думаю, однако, что это не самое важное. Важнее, что в промышленности пластиков очень низки издержки производства, что эта отрасль располагает практически неограниченными запасами сырья — природным газом и продуктами нефтепереработки. Наконец, нельзя упускать из виду и специфические требования технического прогресса, которым не отвечают многие прежде распространенные природные материалы, и свойственную химии высокую производительность труда. МОЖНО ГОВОРИТЬ О БУРНЫХ ТЕМПАХ ХИМИЗАЦИИ буквально всех отраслей народного хозяйства и о великом множестве нерешенных еще проблем в каждой из них. В этой статье я остановлюсь только на машиностроении. Ибо здесь, как ни в одной другой отрасли, сконцентрированы все аспекты химизации, блага, которые она несет, и трудности, которые с ней связаны. Внимание любого машиностроительного предприятия сосредоточено сейчас в первую очередь на применении полимерных материалов, переработка которых в готовые изделия и детали дешева и проста. В свою очередь, химики работают над созданием пластмасс, способных долгое время выдерживать температуры до 150—200° С (большинство механизмов и машин работает именно в таких условиях), сохраняя при этом необходимую прочность и другие механические свойства. Создание полимерных материалов прочнее стали (имеется в виду прочность на единицу веса)—одно из важнейших направлений поиска в области высокомолекулярных соединений. Можно смело утверждать, что сегодня уже есть определенные научные предпосылки для создания таких материалов.
А растущую потребность нашего машиностроения в химической продукции характеризуют такие цифры: с 1963 по 1970 год потребление пластмасс возросло со 171 до 700 тысяч тонн, а к концу пятилетки превысит 1200 тысяч тонн. В основном пластмассы нужны для конструкционных элементов машин, для звуковой и электрической изоляции, для окончательной, как говорят финишной, отделки готовой продукции. В последний год восьмой пятилетки в отечественном машиностроении использовались синтетические смолы и пластмассы более 60 видов. Каждая тонна полимерных материалов позволяет снизить трудоемкость изделий в среднем на 410 человеко-часов, себестоимость продукции— на 421 рубль, эксплуатационные расходы — на 416 рублей, капитальные затраты — на 1200 рублей. В масштабе всей страны это дало грандиозный эффект: трудоемкость продукции снизилась более чем на 59 миллионов человеко-часов, производительность труда в производствах, где пластмассы успешно применялись, повысилась примерно на 3,5—4%. А в девятой пятилетке, по предварительным оценкам, экономия трудовых затрат, обусловленная применением пластиков в машиностроении, составит 117—118 миллионов человеко-часов. Наиболее велика экономия при замене легированной стали, бронзы, латуни фенольными пресспорошками, сополимерами стирола, полиамидами, полихлорвинилом, винипластом, полипропиленом. Такая замена не только экономит труд, но и придает машинам новые качества: снижает вес самолетов и станков, железнодорожных вагонов и судов, электронной аппаратуры и автомобилей. Напомню, что в современном легковом автомобиле за последние 6—7 лет число пластмассовых деталей удвоилось и сейчас приближается к пятистам. Это наиболее наглядные эффекты химизации машиностроения. Но есть и другие, не менее важные. Немало технических усовершенствований позволяют внести пластмассовые антифрикционные материалы для бесшумно трушихся деталей машин, для самосмазывающихся подшипников. Можно ожидать значительных экономических и технологических результатов от массового применения электрохимических методов обработки металлов — фрезерования, шлифовки, полирования. Необходимость в этом вызвана увеличением объема обработки сверхпрочных, сверхтвердых, жаропрочных и тугоплавких сплавов, появлением множества конструкций и деталей сложной конфигурации. Штампы, пресс- формы, турбинные лопатки, судовые и самолетные -винты, изготовленные электрохимически, требуют меньше труда, обходятся значительно дешевле, чем изготовленные на металлорежущих станках. Я сознательно опускаю другие важные аспекты химизации машиностроения — широкое внедрение некорро- дирующих материалов, расширение гальванических и хи- микотермических производств, химизацию литейного дела,— чтобы настоящие заметки не превысили мыслимого объема.
НЕОБХОДИМОЕ УСЛОВИЕ дальнейшей химизации машиностроительных отраслей (как, впрочем, и любых других) —тесное научно-техническое сотрудничество ученых— химиков и машиностроителей. Дело в том, что у нас складывается не совсем верное понимание функций и обязанностей институтов, которые создают материалы, с одной стороны, и конструируют из них машины, узлы, детали — с другой. Если нужно выбрать материал для подшипника или шестерни из металла — чугуна, бронзы, алюминия, стали, меди,— выбор делает конструктор машины. Ни у него, ни у технолога, ни у директора предприятия не возникает сомнений, кто должен делать деталь. Всем ясно, что лить, ковать, точить, строгать нужно силами своего производства. Иное дело, если деталь из пластмассы,— взоры сразу же обращаются к химикам. На какой-то стадии это было, по-видимому, правильно и неизбежно. Но с развитием полимерной химии, созданием большой гаммы сырьевых материалов интересы дела требуют другого подхода к применению полимеров. К новому классу материалов необходимо относиться так же, как к алюминию, титану, древесине. Машиностроители обязаны научиться обращению с пластмассами. И при выборе материала для новой детали должны в первую очередь обращаться к полимерам. Пусть это будет крайностью, эта крайность сейчас полезнее, чем робость, которая может привести к техническому отставанию. Нам представляется совершенно необходимым создать крупные, хорошо оснащенные лаборатории по применению пластмасс во всех без исключения машиностроительных институтах. Нужны полимерные подразделения и на крупных предприятиях. Тем самым будут созданы условия для прочной связи машиностроения с химической наукой и промышленностью. Серьезные успехи отечественной оборонной промышленности, авиастроения, радиоэлектроники, атомной энергетики, достижения в освоении космоса во многом объясняются тем, что в этих отраслях есть специализированные химические лаборатории и даже институты, работают крупные ученые-химики, к исследованиям привлечены институты Академии наук и Министерства химической промышленности. ХИМИКИ УЖЕ СИНТЕЗИРОВАЛИ около 2,5 миллионов органических и около 250 тысяч неорганических соединений. Потенциально из 104 известных элементов менделеевской периодической системы мыслимо создать миллиарды веществ. Словом, можно вполне серьезно утверждать: возможности химической науки бесконечны. И потому не знает предела химизация техники. Чем глубже этот процесс идет, тем больше возможностей открывается для роста производительных сил общества, экономии в расходовании материальных и трудовых ресурсов. Чем выше уровень химизации, тем более мощным и технически совершенным становится наше народное хозяйство.
ГОД 1971= КОНГРЕСС В июле нынешнего года в Москве впервые встретились геохимики многих стран мира. Корреспонденты «Химии и жизни» В. Батраков и Д. Осоки- на попросили некоторых участников этого конгресса рассказать о наиболее интересном из того, что сейчас происходит в науке о химии Земли.
АКАДЕМИК Ж. ВИПАР (ФРАНЦИЯ) За последние годы геохимия сделала значительные успехи. И этим успехам, на мой взгляд, мы обязаны двум обстоятельствам. Во-первых, за последние годы в геохимии стали .использоваться различные виды тонкого химического анализа, в частности анализа микровключений, так называемого точечного анализа. Во- вторых, в геохимии все шире стали применяться экспериментальные методы — экспериментальные в прямом смысле этого слова, когда исследователь в лабора- ^ тории моделирует процессы, происходящие (или происходившие) в глубинах Земли и потому недоступные прямому наблюдению. И то, что геохимия перестала быть чисто описательной наукой, сыграло существенную роль для практики: теперь геохимики имеют возможность предсказывать место расположения тех или иных полезных ископаемых; могут они давать и конкретные рекомендации специалистам по переработке этих ископаемых. Например, работы, о которых я сделал доклад на этом конгрессе, посвящены изучению распределения химических элементов между минералами, одновременно встречающимися в одних и тех же породах, а именно эти сведения и необходимы технологам. Этот конгресс происходит на родине основателя геохимии, на родине Вернадского. Вернадский бывал во Франции, именно во Франции была опубликована его первая основополагающая книга по геохимии. И мне чрезвычайно приятна дружеская обстановка конгресса. Я думаю, что дружеские связи между учеными— это залог того, чтобы мир жил в мире, чтобы мир был счастливым... ПРОФЕССОР В. МАРШАЛЛ (США) Мы изучаем свойства водных растворов солей в широких интервалах температур и давлений — от 0 до 800° С и от 1 до 4000 атмосфер. Дело в том, что водные растворы играют весьма важную роль в процессах формирования различных месторождений полезных ископаемых, и мы должны знать, каким образом эти растворы ведут себя при условиях, царящих в недрах нашей планеты. И оказалось, что с повышением давления и температуры свойства водных растворов существенно меняются. Во-первых, с повышением температуры меняются свойства самой воды: если при обычных условиях между,ее молекулами действуют силы, придающие жидкости структуру, подобную кристаллической, то с повышением температуры эта структура практически исчезает, что сказывается на способности воды растворять те или иные соединения. Во-вторых, изменяются и свойства растворенных веществ: если, например, такая соль, как хлористый натрий, при обычных условиях существует в в растворе в виде ионов натрия и ионов хлора, то при высоких температурах эта соль существует уже в виде молекул. Надо сказать, что подобные исследования важны не только для геохимии. С сильно нагретыми водными растворами солей нам приходится иметь дело и на поверхности Земли, например, в опреснительных установках. И полученные данные позволяют наиболее рационально конструировать эти установки и задавать им наиболее эффективные режимы работы... ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ АН СССР А. И. ТУГАРИНОВ В минералах часто встречаются жидкие включения диаметром в десятые и сотые доли миллиметра, которые представляют собой как бы законсервированные остатки того раствора, из которого данный минерал образовался. Изучению этих микровключений и посвящена наша работа. Помимо жидкости микровключения содержат газы и частички твердого вещества. Но при нагревании и повышении давления эти примеси постепенно растворяются, пока раствор не становится полностью гомогенным, однородным. И условия, при которых происходит гомогенизация микровключений, как раз и есть те условия, которые были в недрах Земли, когда минерал выпадал из первичного раствора. Так были установлены температуры, при которых происходит кристаллизация различных минералов. А поскольку температура закономерно повышается с глубиной, то мы можем заранее сказать, на какой глубине следует искать тот или иной минерал.
Мы установили и давления, при которых происходило выпадение тех или иных минералов. И оказалось, что эти давления значительно превышают давление вышележащих земных пород; это значит, что первичные растворы возникли в более глубоких слоях Земли и начали кристаллизоваться уже после того, как поднялись к поверхности и охладились... ПРОФЕССОР О. П. ВАРМА (ИНДИЯ) Как и другие науки, геохимия имеет две ветви — теоретическую и прикладную. Теоретическая геохимия помогает нам понимать процессы, происходящие внутри и на поверхности Земли, а также в атмосфере и в космическом пространстве. Прикладная же геохимия занимается обнаружением месторождений. Сам я отношусь, скорее, ко второму направлению. Вот уже 20 лет я изучаю хро- митовые месторождения Индии, и мне удалось показать, что они гидротермального, а не магматического происхождения. И этот вывод, сделанный на основе геохимических данных, позволил обнаружить новые выходы этих месторождении. Геохимические исследования помогли обнаружить в Индии и никелевые месторождения, хотя долго считалось, что никеля в Индии не г. Должен сказать, что я впервые в Советском Союзе, и я очень рад, что мне удалось побывать здесь, так как я очень много слышал о дружеских чувствах советского народа по отношению к моей стране. И очень хорошо, что между нашими странами устанавливается не только интенсивное экономическое сотрудничество, но и сотрудничество в обмене научной информацией... ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ АН СССР А. Б. РОНОВ Процессы, которые идут на земной поверхности в условиях низких температур и давлений, не менее важны, чем процессы, идущие в недрах Земли. Дело в том, что очень многие полезные ископаемые,— такие как уголь, фосфориты, бокситы и многие другие, формируются именно на поверхности Земли или же на дне озер, морей и океанов. Процессы образования таких месторождений связаны со средой, в которой они происходят. Скажем, возникновение залежей солей связано с выпариванием растворов, происходившим под действием солнечной радиации; кислород появился на нашей планете в связи с развитием жизни, которая оказала существенное влияние на концентрирование и других элементов Земли. Причем ход всех этих изменений записан в минералогическом и вещественном составе тех пород, которые мы изучаем. Например, если в глинистых минералах мы встречаем наряду с органическим уг- у леродом окисленные формы железа, то значит, эти минералы образовались в атмосфере, содержащей кислород. Таким образом было рассмотрено поведение во времени многих элементов: оказалось, что все эти данные согласуются друг с другом и что поэтому можно говорить об общих направлениях эволюции геохимических процесов на поверхности Земли... ПРОФЕССОР К. СУГАВАРА (ЯПОНИЯ) Как секретарь международной ассоциации геохимии и космохимии я хотел бы сказать вот о чем. Под геохимией принято понимать химию нашей планеты, химию той сферы, в котором мы обитаем. Но наше жизненное пространство непрерывно расширяется, свидетельством этого процесса служат полеты на Луну, на Венеру, на Марс. То есть геохимию можно понимать теперь не только как науку, изучающую одну лишь планету — Землю, но и всю природу в целом. То есть в наше время геохимия естественным образом превращается в космо- химию — химию небесных тел, а не химию только той планеты, на которой мы живем...
ДИАЛОГ ЕСЛИ ТАКОЕ ПИСЬМО ДЕЙСТВИТЕЛЬНО СУЩЕСТВОВАЛО... В выступлениях участников Первого международного геохимического конгресса не раз упоминалось имя основателя геохимии академика В. И. Вернадского. Корреспонденты «Химии и жизни» попросили двух участников конгресса, лично знавших этого замечательного ученого, _ поделиться своими воспоминаниями о нем. Ниже при- ^ водится разговор, состоявшийся между академиками А. П. ВИНОГРАДОВЫМ (СССР) и Ж. ВИЙАРОМ (Франция). ВИНОГРАДОВ: Насколько помню, я познакомился с Вернадским в 1919 или 1920 году, когда он только что вернулся из Франции. Я тогда был студентом Ленинградской военно-цр- дицинской академии и одновременно кончал химический факультет Ленинградского университета, в который меня заставил поступить мой руководитель профессор Лебедев, создатель синтетического каучука. Так вот, вернувшись из Франции, Вернадский начал читать курс лекций по геохимии, и я стал на эти лекции ходить. И однажды после лекции задал ему какой-то вопрос, мы разговорились, и Владимир Иванович пригласил меня к себе работать, в свою лабораторию на Васильевском острове. А когда в 1924 году я окончил медицинскую академию и университет, Вернадский обратился к тогдашнему наркому обороны К. Е. Ворошилову, и в 1926 году был издан приказ о моей демобилизации из академии и направлении в Москву, «на службу в Академию наук», как там говорилось. И вот, как видите, я служу здесь до сих пор... ВИЙАР: Значит, Вернадский оказал большое влияние на вашу карьеру? ВИНОГРАДОВ: Да, конечно. Я его ученик: с ним вместе работал, вместе печатался. ВИПАР: А я познакомился с Вернадским во Франции, причем примерно в то же время, что и вы, в 1920 году. Вернадский был очень дружен с Альфредом Лакруа, директором лаборатории Парижского ботанического сада, а Лакруа был дружен с профессором Сорбонны Фредериком Валаном, моим учителем. А потом я встречался с Вернадским уже в тридцатые годы, когда я стал секретарем Французского минералогического общества и одновременно редактором его журнала. Так вот, Вернадский принес мне для публикации в журнале две статьи, и по поводу этих статей мне приходилось с ним несколько раз беседовать. Это был очень милый, очень приятный человек, с ним было чрезвычайно легко вести
дела. Тем более, что он говорил по-французски совершенно свободно, как француз. По-французски он писал многие свои статьи, по-французски написал он и свою книгу «Геохимия», которая впервые была издана в Париже. ВИНОГРАДОВ: Собственно говоря, Вернадского мы потому и считаем основателем нашей науки, что он написал эту книгу. Хотя само слово «геохимия» было произнесено еще в прошлом веке, никаких обобщающих умозаключений никто не выдвигал, работа сводилась просто к накоплению фактов. А Вернадский сказал, что геохимия — это наука, которая изучает миграцию атомов в Земле, чем дал направление всем последующим исследованиям. Тут, несомненно, сыграло роль то обстоятельство, что он был необычайно широко, по-философски образован. Я бы сказал, что он был последним из могикан: сейчас ученые становятся все более и более узкими специалистами. вийАР: Да, это был один из последних энциклопедистов... ВИНОГРАДОВ: Между прочим, я сейчас вот что вспомнил. Вернадский был хорошо знаком с супругами Кюри. Когда он работал в радиевом институте в Париже в 1924 году, мадам Кюри дала ему для исследования конголезскую урановую руду. Вернадский мне потом рассказывал, что он вроде бы открыл в ней новый элемент. Правда, как я думаю сейчас, это вряд ли был действительно новый элемент, а скорее всего какое-то соединение ванадия. Но не в этом дело. Владимир Иванович, наверное, и сам сомневался, и поэтому не опубликовал полученные результаты, а написал письмо, которое запечатал и передал во французскую академию наук, членом которой он был. Насколько я знаю, по статуту академии такое письмо может быть вскрыто лишь через 50 лет. Я не помню точно, когда именно он написал это письмо, но 50 лет уже наверняка прошли. ВИЙАР: И ЭТО ПИСЬМО быЛО ВСКрЫТО? виноградов: Так вам это лучше знать! ■ вийАР: О, как интересно! Когда я вернусь в Париж, я непременно узнаю! Теоретически, если такое письмо действительно существовало и с ним ничего не случилось во время войны, то оно должно быть автоматически вскрыто. Если, конечно, прошло 50 лет. ВИНОГРАДОВ: Вот я и говорю, что точно не помню. Но думаю, что 50 лет уже прошло. вийАР: Обязательно узнаю. И если найду, то непременно пришлю вам копию. От редакции. Если это неизвестное письмо В. И. Вернадского будет найдено, оно будет опубликовано в нашем журнале.
Геохимия отыскивает ключи к минеральным кладовым природы. Но в этих кладовых есть далеко не все, что нужно современной технике. О создании одного из важнейших для техники видов искусственных минералов рассказывает заместитель директора Института кристаллографии АН СССР доктор физико-математических наук Л. М. БЕЛЯЕВ В МИРЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ Мир монокристаллов — это мир камней— украшений, прекрасных геометри- % ческих форм, тончайших переливов света и цвета. Но в то же время — это мир атомов и молекул, расположенных в идеально строгом порядке; это мир необычных физических явлений: монокристаллы очень эффективно преобразуют одни виды энергии в другие. Есть монокристаллы с пьезоэлектрическими свойствами. Они позволяют превращать механическую энергию в электрическую и наоборот. Есть сцин- тилляционные монокристаллы, которые преобразуют кинетическую энергию ядерных частиц в энергию электромагнитного излучения — света. Монокристаллы с оптико-акустическими свойствами позволяют управлять световым лучом с помощью ультразвука. Наконец, существуют монокристаллы, создающие лазерный эффект и управляющие лазерным лучом... Но природа поставляет в готовом виде лишь немногие монокристаллы, необходимые современной науке и технике,— скажем, кварц, кальцит,— в малом количестве и редко желаемого качества. Поэтому мы вынуждены разрабатывать технологию искусственного получения таких монокристаллов. Но самые ценные свойства у тех монокристаллов, которые в природе вообще не встречаются: так, у монокристаллов сульфоиодида сурьмы превосходные пьезоэлектрические свойства; монокристаллы йодноватой кислоты применяют как оптико-акустические преобразователи; монокристаллы ниобата и танталата лития необходимы лазерной технике. А сколько есть еще веществ, полученных химиками, но не переведенных в монокристаллическую форму! Ведь до сих пор получены монокристаллы лишь около двух тысяч видов — капля в море... В нашем институте разрабатывается технология выращивания многих монокристаллов, обладающих уникальными j j свойствами. Например, нам теперь удается получать хорошо образованные монокристаллы йодноватой кислоты, о которых я упоминал, а они позволяют делать очень компактные устройства для быстродействующих вычислительных машин. При этом вот что интересно: эти работы позволяют решать не только чисто технические, но и научные проблемы. Скажем, мы надеемся, что исследование оптико-акустического эффекта позволит нам создать новый метод изучения однородности монокристаллов. Вырастить пригодный для научного исследования и дальнейшего практического применения монокристалл — не столь простое дело, каким оно представляется тем, кто в детстве выращивал монокристаллы медного купороса или квасцов. Иногда монокристаллы приходится выращивать из расплавов, иногда — из газовой или даже твердой фазы; порой необходимы высокие температуры и давления. При всем при том процесс надо вести, поддерживая строго определенные концентрации вещества и скорость роста. Еще не создана теория, которая позволила бы точно предсказывать условия роста монокристаллов с заданными свойствами. Такая теория только разрабатывается, а пока нам приходится идти вперед наощупь, делая множество проб и совершая множество ошибок. И все же мне кажется, что нынешние работы по выращиванию монокристаллов означают начало нового направления химической технологии. Ведь кристаллизация — это своеобразный химический процесс, в котором атомы и молекулы направляются в строгом порядке на отведенные им места.
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ ЛУЧ СВЕТА В ЦАРСТВЕ ЭЛЕКТРОНИКИ Если у общества появляется техническая потребность, то это продвигает науку вперед больше, чем десяток университетов. Ф. Энгельс Можно считать, что с появления транзистора в электронике началась эпоха миниатюризации. С годами все миниатюрнее и компактнее становились отдельные элементы, блоки и схемы. Но при массовом производстве сложной многоэлементной электронной аппаратуры одна только миниатюризация не решала всех задач, так как количество элементов и внутрисхемных соединений, их вес, размеры, время изготовления и монтажа, наконец, стоимость — все стало выражаться огромными числами. Проблема эта получила драматическое название: тирания чисел. Развивающаяся техника требовала исключить ненадежные элементы, ненадежные методы их изготовления и соединения, использовать новые схемы. И тогда появилась микроэлектроника — высшая, качественно новая ступень развития миниатюризации. Это интегральные схемы, которые состоят из сотен диодов и транзисторов, изготовленных в одной общей пластинке полупроводника площадью несколько квадратных миллиметров. Это еще более сложные, так называемые функциональные схемы, крошечные кристаллики, которые смогли уже заменить целые блоки прежней радиоэлектронной аппаратуры. С самого своего появления вся электроника была связана с электронами, с электрическим током. В любой электронной схеме присутствовали одни и те же элементы: сопротивления, емкости, индуктивности, триоды, диоды. В любой, даже самой сложной схеме можно было, не отрывая карандаш от бумаги, проследить путь электрического сигнала через все элементы, через все контакты — от входа до выхода. Выйдет из строя какой-нибудь электрический контакт (а их в современных устройствах астрономическое количество) — и путь сигналу закрыт. Проблема надежности электрических соединений превратилась в одну из самых трудных проблем микроэлектроники. Стало ясно: нужно искать и использовать в микроэлектронике какие-то совершенно новые явления, новые физические принципы. Поиски привели к парадоксальной идее: что если вообще отказаться от электрического контакта? Разорвать электрическую цепь и в месте разрыва передавать сигнал по воздуху, светом! Доверить передачу сигнала световым квантам! В середине пятидесятых годов был создан первый оптрон — электронный элемент, состоящий из излучателя и приемника света. Так в микроэлектронику проник свет, в буквальном, физическом смысле этих слов. В электронике возникло новое направление — оптоэлектроника. Сейчас понятие «оптоэлектроника» включает в себя все, что связано с практическим применением в микроэлектронике света в качестве носителя информации. Но началась оптоэлектроника с опт- рона — простейшего устройства, в котором использовалось самое очевидное преимущество светового луча — бесконтактность. Казалось бы, создать оптрон предельно просто. Достаточно иметь источник света и фотоприемник. Однако пригодны для этого отнюдь не любой источник и не
любой приемник. Поскольку речь идет о микроэлектронике, это должны быть миниатюрные элементы, работающие на малых токах и напряжениях. Излучатели должны быть яркими, эффективными, должны обладать малой световой инерцией, попросту говоря, обязаны быстро загораться и гаснуть. От фотоприемников требуется высокая светочувствительность и быстродействие. Кроме того, совершенно необходимо, чтобы оба элемента оптронной пары были согласованы между собой: фотоприемник должен обладать наибольшей чувствительностью примерно в той же области светового спектра, где яркость излучателя максимальна. И, наконец, нужно, чтобы световой поток достигал фотоприемника по возможности без потерь. Все эти задачи удалось решить. Примерно через десять лет после изобретения опгрона микроэлектроника уже располагала согласованными между собой полупроводниковыми излучателями и фотоприемниками и новым методом оптической связи — волоконной оптикой. Прогресс — не случайность, а необходимость. Ч. Спенсер Преобразовать электрический сигнал в свет можно несколькими способами. Давно известны, например, лампы накаливания и газоразрядные источники света. Но размеры и надежность этих излучателей, потребляемая ими мощность не удовлетворяют жестким требованиям современной микроэлектроники. Значительно перспективней для опто- электроники другое физическое явление— электролюминесценция. Под действием электрического тока некоторые кристаллические полупроводниковые материалы начинают светиться. Этот эффект, который в 1923 году впервые обнаружил советский ученый О. В. Лосев, называют электролюминесцентным свечением Лосева. Физическая суть явления заключается в следующем. Электрический ток переносит электроны из одной области полупроводникового кристаллического диода в другую: из области электронной проводимости— в область проводимости дырочной. При этом электроны теряют часть своей энергии. Эта энергия превращается в свет, кристалл начинает излучать. Эффект электролюминесценции можно наблюдать и на совершенно иных объектах. В 1936 году итальянец Э. Дестрио обнаружил его на порошке сульфида цинка. Электролюминесцентная ячейка Дестрио представляет собой конденсатор, состоящий из металлической и стеклянной (из электропроводного стекла) обкладок, между которыми засыпано вещество, ярко светящееся под действием электрического поля. Электролюминофорами для такого устройства могут служить полупроводниковые соединения элементов второй и шестой групп периодической системы, в первую очередь соединения цинка и кадмия с серой и селеном. Если к обкладкам конденсатора приложить переменное электрическое напряжение, через прозрачный электрод видно интенсивное свечение, яркость и цвет которого зависят от величины напряжения, частоты тока, от окружающей температуры, от дополнительной подсветки и других условий. Хотя механизм явления сложен и до сих пор не совсем понятен, это не помешало его практическому применению: на ячейках Дестрио конструируют разнообразные световые системы для воспроизведения изображений — табло, мозаичные телевизионные экраны. Первые образцы долгожданных плоских телевизоров появились совсем недавно, примерно год назад. Вместо электронно-лучевой трубки в них применен плоский электролюминесцентный экран, в котором слой люминофора располагается между двумя сетками электродов, нанесенных горизонтально с одной стороны и вертикально — с другой. Точки на поверхности экрана, где электрические сигналы по горизонтали и вертикали совпадают, образуют на экране светящиеся изображения различной яркости. Плоский телевизор, который можно, как картину, повесить на стену, — это реальное достижение сегодняшней оптоэлектро- ники. Ячейка Дестрио, которая нашла столь эффектное практическое применение в телевидении, к сожалению, непригодна в качестве источника света для оптрона. Главным образом потому, что для ее работы требуется высокое электрическое напряжение =-несколько сотен вольт.
Наконец, третий, самый эффективный и, по-видимому, наиболее перспективный способ преобразования электрического сигнала в световой — излучение полупроводникового лазера. Существенное отличие лазерного источника от фотодиода состоит в том, что лазер излучает монохроматический (с одной постоянной длиной волны), иначе говоря, одноцветный свет. Большая мощность излучения, высокий к. п. д. преобразования электрической энергии в световую, быстродействие — эти качества полупроводниковых лазеров открывают им широкие перспективы в оп- тоэлектронике. Итак, электрический импульс в излучателе — в лазере или в электролюминесцентном диоде — преобразован в световой сигнал. Теперь нужно совершить обратную операцию: снова превратить свет ш импульс электрического тока, причем сделать это быстро, не потеряв драгоценного времени. В принципе в качестве приемника света можно использовать те же излучатели, например полупроводниковый диод. Но преобразование энергии здесь должно идти в обратной последовательности. Предположим, что диод — фотоприемник заперт, электрический ток через него практически не проходит. Если осветить область электронно-дырочного перехода в кристалле, в ней под действием излучения возникнут свободные носители тока — электроны и дырки — и сопротивление диода резко упадет. В цепи диода появится импульс тока. Разумеется, все это не просто. Разработка приемников света потребовала много усилий и времени. Нужно было не только подобрать полупроводниковые материалы, реагирующие на свет определенных длин волн, но и добиться быстродействия, высокой чувствительности преобразования. А потом наладить тонкую технологию изготовления полупроводниковых элементов. Сейчас микроэлектроника уже располагает целой гаммой разнообразных фотоприемников, которые охватывают всю область видимого света. Это диоды, фотосопротивления, фототранзисторы — из кремния, германия, сульфида кадмия. Это и более сложные приборы, в которых электронно-дырочный переход создается не в объеме одного кристалла, а на границе двух различных полупроводников, например тел- лурида и сульфида кадмия. Каждый день приносит нам новые доказательства, что мы действительно вступаем в эру оптоэлектроники, причем это движение происходит довольно быстро. Все говорит о том, что технология оптоэлектрони- ки достигла того же уровня развития, на котором находились транзисторы в 1950 году. Вполне вероятно, что и на этот раз в промышленности произойдет новый переворот. Журнал «Electronics», январь 1964 г. Все, о чем говорилось до сих пор, относится лишь к одному из направлений оптоэлектроники. Его суть состоит в том, что в электронные цепи с их традиционными электрическими и магнитными связями вносится принципиально новый вид связи — оптический. Если в обычной электронике все операции по переносу сигнала, по его обработке выполняются одним материальным носителем — электроном, то в оптоэлектронике добавляется новый носитель информации — фотон, электрически нейтральный квант света. Включение в электронные схемы фотона привело к качественному скачку в развитии электроники: появилась возможность почти в миллион раз повысить скорость передачи информации и ее плотность в каналах связи, устойчивость против различных электромагнитных помех. Упростились конструкции, уменьшились размеры, повысилась надежность многих электронных элементов и схем. Однако рождение оптоэлектроники не стало бы особо важным событием, если бы содержание ее ограничивалось только борьбой с электрическими контактами. Сейчас развивается второе направление оптоэлектроники. Его называют лазерным, иногда — просто оптическим. Лазерным— потому, что лазер служит основным элементом всех устройств этого типа, а оптическим — потому, что основные операции по обработке информации могут быть выполнены чисто оптическим путем, без помощи электрических связей. В начале шестидесятых годов были начаты исследования некоторых оптических явлений, на основе которых можно создать элементы для чисто световой электроники. Это прежде всего эффекты Кер-
V*7f**, <? /^«^^««и^ ^J?*^ e.3tiy<e^<> »/>a?S*<<H-*^ lb О v* О О*/* P. А <Z#*jr —у *? (У~м War/ftjb, (ы)< уузл 1 -*Ф У / / 7
На рисунке изображены устройство и электрические схемы включения оптрона. Источником света в этом элементе служит кристалл фосфида галлия. Отражатель концентрирует световую энергию на приемнике — фотодиоде из сплава селенида и сульфида кадмия. Под действием света электрическое сопротивление диода резко падает, в его цепи начинает идти ток. Оптрон такого типа можно использовать, например, для передачи информации от вычислительных комплексов к силовым цепям и механизмам для управления мощными электродвигателями. В этом случае источник света включают в слаботочную управляющую схему, а приемник — в силовую цепь двигателя. Оптрон служит здесь своеобразным усилителем слабого управляющего сигнала. Если соединить излучатель и приемник не только оптически, но и электрически, с помощью оптрона можно в тысячи раз усилить световой •сигнал. В этом случае слабый световой импульс подается на фотодиод извне. Сопротивление приемника резко падает, и напряжение на входе кристалла-излучателя возрастает. В результате появляется яркая вспышка. Специально подбирая материалы, из которых изготовлены фотоприемник и излучатель, можно одновременно с .усилением добиться и спектрального преобразования излучения. Например, с помощью слабого невидимого инфракрасного сигнала получить сильный импульс света. ш Если ввести в последнюю схему обратную оптическую связь, иными словами, вернуть выходной сигнал на фотосопротивление, 'получим еще более сложное устройство — усилитель, который управляется собственным светом ра и Фарадея. Под действием электрического (эффект Керра) или магнитного (эффект Фарадея) полей изменяются условия прохождения света через вещество, или, более конкретно, изменяется поляризация света. Изучение этих эффектов привело к созданию оптоэлектронного прибора нового типа: светового ключа или затвора, срабатывающего от электрического или магнитного сигналов. Недавно было обнаружено еще одно явление, весьма перспективное для опто- электроники: гашение лазерного излучения лучом другого лазера. В разных областях одного кристалла, скажем арсе- нида галлия, создаются два квантовых генератора — излучатель и приемник излучения. Это своего рода оптический ключ: луч одного лазера может подавить излучение другого. Два лазера в одном кристалле способны выполнять разнообразные логические действия (типа «нет»— «или», «нет» — «и» и т. д.) со скоростью до 10 миллиардов операций в секунду. Однако даже в лазерном переключателе необходимы электрические связи: чтобы лазер работал, к кристаллу надо подвести ток. А где ток — там и контакты. Повысилось быстродействие, но остался один из самых существенных недостатков традиционной электроники — низкая надежность электрических соединений. Может быть, без электрического звена вообще нельзя обойтись, может быть, электронные процессы — это счастливая находка единственно возможного способы передачи и обработки информации? Наш совет — немедленно приступить к изучению литературы по оптике. Редакция журнала сделает все возможное для того, чтобы путем публикации соответствующих статей в этой новой области техники добиться, чтобы понятие «фотон» стало таким же знакомым, как понятия «электрон» и «дырка». Журнал «Electronics», январь 1964 г. Было время, когда все природные процессы пытались объяснить с помощью законов механики. Так и электрическим явлениям еще недавно приписывали универ- 2 Химия и Жизнь -Ч 11
сальность и всеобщность. Во многом этому способствовали широко известные достижения физиологии и медицины: точные измерения электрической активности сердца, биотоков мозга, нервных импульсов. Мы привыкли, что все, что нас окружает, так или иначе связано с электричеством; даже магнитное поле нашей планеты — с токами в ядре Земли. Но в последнее время в наше сознание постепенно стали проникать новые идеи, в основном химического свойства. Стало известно, что жизнь, например, это все- таки больше химия, нежели электричество (хотя разделить их иногда не так легко: нервный импульс — чего в нем больше?). Наверное, сейчас настало время обратить серьезное внимание и на давно знакомую область электромагнитных колебаний, которая дает нам возможность получать самую полную, самую точную, самую объективную и самую прекрасную информацию об окружающем, — на свет. Наука только начинает изучать роль света, роль оптических связей в неживой и в особенности живой природе. Но уже первые результаты поражают. Оказывается, наша кровь светится, причем спектр ее свечения соответствует физиологическому состоянию организма. Проведены опыты, подтверждающие оптический характер многих процессов в простейших организмах. Ученые наблюдали свечение вирусов. Более того, существует даже предположение, что вирусные заболевания могут быть вызваны этим свечением, что здоровые клетки способны получать информацию от вирусов по оптическим каналам. Итак, в сложнейших живых устройствах оптические связи налицо. Может бьп ь, удастся создать и чисто оптическую, без электричества, вычислительную машину, своего рода световой мозг? Несколько лет назад был открыт лазерный эффект в оптически прозрачных тонких нитях (их называют оптическими волокнами). Оказалось, что при поперечных размерах порядка длины световой волны волокна начинают вести себя как волноводы, пропускающие только определенные виды колебаний. Если внешним источником света возбудить атомы примеси, содержащейся в стекле, например атомы неодима, оптическое волокно превращается в усилитель или генератор монохроматической бегущей волны, иначе говоря, в своеобразный лазер. На стекло- волоконных лазерных нейристорах уже пытаются создать целиком оптическую вычислительную машину, в которой все сигналы — и несущие информацию, и управляющие — световые. Как наша прожила б плаиета, Как люди жили бы на ней Без теплоты, магнита, света И электрических лучей? Что было бы? Пришла бы снова Хаоса мрачная пора. Лучам приветственное слово, А солнцу — громкое ура! А. Мицкевич В вычислительной технике есть еще одна важная проблема, окончательно решить которую может, пожалуй, только оптоэлектроника. Это проблема хранения информации. Пока почти во всех электронных вычислительных машинах используется магнитная память. Трудоемкость изготовления, малая надежность, недостаточное быстродействие и ограниченная емкость магнитной памяти — все это требовало создания принципиально новых запоминающих устройств. Если использовать в качестве элемента памяти оптоэлектронную ячейку, сразу же обнаружатся преимущества оптического запоминания. При считывании светового сигнала нет никакого обратного воздействия на запоминающую ячейку. Непосредственно во время оптического считывания можно выполнять многие другие операции по переработке информации: на пути света можно ставить маски, оптические фильтры, ячейки Керра или Фарадея. Такие сложные оптоэлект- ронные системы весьма перспективны для создания ассоциативной памяти, систем распознавания образов. Световой луч нетрудно сфокусировать в пятно, диаметр которого близок к длине световой волны. Значит, плотность оптической записи может быть необычайно высокой. Например, при длине волны 1 микрон (ближняя инфракрасная область) возможная плотность расположения отдельных сфокусированных пятен превышает 100 тысяч на квадратный миллиметр. Оптическая память будет в сотни раз компактней магнитных запомина-
ющих устройств. Ведь теперь исследователи, разрабатывающие оптические запоминающие устройства, получили в свое распоряжение такие всесильные методы, материалы и инструменты, как голографию, фотохромию, фотографические эмульсии высокого разрешения, лазерные приборы. Мы думаем, что наша цивилизация близится к своему полудню, а в действительности нам еще только поют петухи и светит утренняя заря. Р. У. Эмерсон Оптоэлектроника — новый этап изучения информационных возможностей света. Видный советский физик Э. И. Адирович писал, что в свое время классическая оптика тоже начинала свое существование как наука об информационных способностях света — о передаче изображения с помощью линз и зеркал. Несколько позже основным содержанием оптики стало изучение природы самого света и процессов его взаимодействия с веществом. У света уникальные свойства. С его помощью можно кодировать информацию самыми разными способами, мгновенно (буквально — со скоростью света) ее передавать. В объеме одного луча можно совместить массу не взаимодействующих друг с другом параллельных информационных каналов. Оптические приборы и методы легко и просто сочетаются с электрическими. Но найти этим уникальным свойствам практическое применение, объединить их в оптоэлектронике удалось только сейчас, благодаря успехам физики твердого тела и химии. А поскольку возможности физики и химии твердого тела далеко не исчерпаны, оптоэлектронике пока еще «поют петухи и светит утренняя заря». Кандидат технических наук Ю. А. БАШКИРОВ 19 СВЕТЛЯЧОК ЛОСЕВА В 1923 году радиофизик Олег Владимирович Лосев обнаружил, что при пропускании электрического тока через карбид кремния небольшая область кристалла вблизи одного из контактов начинает слабо светиться. Сейчас свечение кристаллических диодов называют эффектом Лосева. Возможно, придет время, когда светящиеся полупроводниковые кристаллы полностью заменят обычные электрические лампочки, потому что будут и дешевле, и надежней, и долговечней. Но микроэлектронике уже сейчас в большом количестве нужны миниатюрные индикаторы — крошечные лампочки, по свечению которых можно судить о состоянии цепей и схем. Эти световые индикаторы должны быть приспособлены к специфическим условиям работы в полупроводниковых схемах, где напряжения не превышают 3—5 вольт, а ток — нескольких миллиампер. Даже самые миниатюрные из современных ламп накаливания не могут светиться в таких условиях. Кроме того, их срок службы почти в пятьдесят раз меньше, чем у остальных элементов полупроводниковых схем. Жестким требованиям современной микроэлектроники удовлетворяют только лампочки Лосева — светящиеся полупроводниковые диоды. Основная деталь полупроводниковой лампочки — кристаллик фосфида галлия толщиной около 0,1 мм и площадью чуть больше 0.5 мм2. Его вырезают из пластинок фосфида галлия, выращенных при температуре около 1000° С из раствора фосфора в галлии. Раствор содержит небольшую добавку теллура, которая придает кристаллам фосфида галлия электронную проводимость. Для того чтобы диод светился, в нем непременно должна быть область и с дырочной проводимостью. Поэтому в на поверхности кристалла создают область, легированную акцепторной примесью, например цинком или кислородом. Если особо не вдаваться в детали, эффект Лосева можно объяснить так: при пропускании электрического тока через диод в атомах примесей (цинка или кислорода) происходит перераспределение электронов, которое сопровождается свечением. Световые диоды из фосфида галлия светятся по-разному в зависимости от технологии их изготовления, от силы тока, от температуры, при которой они работают. Свет может быть красным, оранжевым, желтым, зеленым. Светятся, причем в самых различных областях спектра, и диоды из других полупроводников: германия, кремния, арсеиида галлия, теллури- да кадмия. 2*
1 Несмотря на то, что вельможи и монар давно остались в явном меньшинстве, смотря на то, что к середине нашего в( уже только пятая часть всех добываем алмазов шла на украшения, а четыре тых — на нужды техники, блеск К1 нура, Куллинана, Орлова и прочих бр] лиантов по сей день как-то затмевае! нашем сознании куда менее заметную первый взгляд и куда более весом роль алмазов, скромно именумых тех] ческими. Сказывается, наверное, та инерция сознания, из-за которой п большинства людей и сегодня истор ассоциируется не с истинными творца всех вещей на Земле, а с Цезарями и Y полеонами... Когда в пятидесятых годах наш* двадцатого века были синтезирова первые крупицы алмаза величиной ва лишь в доли миллиметра, искусствен? Куллинаиы стали казаться многим 6jT кими и достижимыми. Затем — в шестидесятые годы — поя] лось немало патентов, излагающих ci собы получения сколь угодно крупн искусственных монокристаллов алма Но синтетических бриллиантов на г мазном рынке все еще нет... Между тем крупные синтетические < мазы нужны не только ювелирам. О нужны машиностроению — для окон» тельной обработки самых важных дет лей авиационных двигателей, прибо[ строению —для волочения и калибров тончайших металлических нитей, геолог ческой разведке —для бурения сам] твердых горных пород. Для всех этих технических целей пр родные алмазы пригодны далеко не ва да, потому что изделия природы не ва да отличаются постоянством свойс
Например, крупные алмазы, не боящиеся ударов, добывают только в Бразилии, да и там их месторождения порядком уже отощали. Самые твердые и крепкие бразильские алмазы называются карбонадо, от слова «карбо»— уголь; они больше походят на куски каменного угля, чем на драгоценные камни. Непрозрачность и чернота, как и замечательная крепость карбонадо, происходят из особенностей его строения. В отличие от других алмазов, карбонадо — не единый кристалл, а как бы клубок из алмазных кристаллов, проросших друг в друга. Это, если угодно, алмазная сталь: стальной слиток тоже представляет собой поликристаллическое образование — он состоит из множества проросших друг в друга кристаллов железа, углерода и соединений железа с углеродом. Синтезировать карбонадо — это значило бы решить одну из важных частей проблемы получения крупных алмазов.' Какие научные идеи были положены в основу работ по синтезу алмазных поликристаллов? Академик Леонид Федорович Верещагин ответил на этот вопрос так: «Сначала был случай». На заре алмазной эпопеи, происходившей в пятидесятых годах, в Москве, в Институте физики высоких давлений, из камеры высокого давления («из-под пресса», говорят в институте) вывалился однажды бесформенный кусочек чего-то похожего на шлак. Это «что-то» ничем не походило на крупинки алмаза, к которому рвались исследователи. Но шлак царапал стекло и тем свидетельствовал, что исследователи на верном пути. Надо было идти дальше, и они пошли дальше, и спустя сколько-то месяцев из- под прессов были вынуты первые прозрачные кристаллики настоящего алмаза. А потом надо было искать оптимальные по количеству выходящих алмазов режимы синтеза. Оптимальные температуры. Оптимальные давления. Конструкции камер... Одним словом, нужна была технология производства синтетических алмазов, и на это были брошены все силы. И только через несколько лет, когда эта технология была создана и передана заводам, когда был налажен массовый выпуск алмазных порошков и мелких кристалликов, пришло время заняться невзрачным шлаком первых опытов. Для тех, кто все эти годы занимался синтезом алмазов, возвращение к тому, что в пятидесятые годы казалось случайным браком, было вполне естественным. Поясняя это, академик заметил, что случайному открытию нужен подготовленный ум. Косвенная цитата из Пастера: «Случай говорит только подготовленному уму». Очевидно, благодаря этому сочетанию— случая и подготовленных умов — в 1966 году в Институте физики высоких давлений и были изготовлены первые прочные поликристаллы алмаза со структурой природного карбонадо. Еще в пятидесятые годы, сразу после синтеза первых кристалликов алмаза, исследователи стали искать другие вещества, сходные по структуре с графитом. Пото-
■ му что было крайне заманчиво попробовать заложить под пресс что-нибудь гра- фитообразное и получить оттуда что-нибудь похожее на алмаз. Предмет нашелся быстро, назывался он нитрид бора. Теперь говорят «гексагональный нитрид бора», но в то время прилагательное «гексагональный» не употребляли, потому что иных структур нитрида бора известно не было. Известная же почти в точности напоминала графит. Только вместо углеродных атомов — атомы бора и атомы азота. Графит — черный, жирный на ощупь порошок. Нитрид бора — белый, жирный на ощупь порошок... Сравнительно быстро удалось подобрать такое давление и такую температуру, при которых белый «графит» перестраивался в «алмаз». То, что получилось, назвали КНБ: кубический нитрид бора. Почти не уступая алмазу в твердости, КНБ отличается от него более высокой температурной стойкостью. В обычных условиях алмаз начинает превращаться в графит уже при 1000° С — нитрид бора выдерживает 1500 градусов. И еще одно крайне важное свойство обнаружилось у нового вещества — оказалось, что оно не боится железа, перед которым пасует алмаз. Железо ускоряет перестройку углеродных атомов в кристалле, оно способствует переходу графита в алмаз — и, к сожалению, — алмаза в графит. По этой причине алмазными резцами (фрезами, сверлами и так далее) можно точить (резать, сверлить...) все, что угодно, только не чугун и не сталь. Вскоре после алмазных поликристаллов удалось получить поликристаллы кубического нитрида бора. В Институте физики высоких давлений стоят станки — обыкновенные токарные станки. Мастер снимает со станка зеркально сверкающий титановый цилиндр, обточенный алмазом по десятому классу точности за один проход резца. Мастер ставит в бабки на место титана цилиндр из шарикоподшипниковой стали, весь щербатый после грубой обдирки. Заменяет резец с алмазным карбонадо на резец с карбонадо из КНБ. Подводит резец к полосатой детали — и нажимает кнопку. Гудит станок, вьется алая змейка стружки. Без никакой эмульсии, всухую, с легким шипением, бежит и бежит вперед не известный природе сгусток атомов бора и азота, оставляя позади стальное зеркало... Это происходит здесь каждый день. Люди, создававшие алмазы и КНБ, показывают другим людям, которым нужны для работы алмазы и КНБ, как работает их научная продукция. А работает она, например, так. Растачивали чугунные цилиндры автомобильного двигателя. Твердосплавными резцами и резцами с КНБ. На скорости 400 метров в минуту твердосплавный резец выходил из строя через одну минуту. На заводах по этой причине цилиндры растачивают втрое медленнее. А резец с КНБ работал полтора часа. Право же, стоит задуматься: резцы, сделанные в академическом институте, втрое быстрее режут сталь! ...Лежит на столике у токаря резец, на вид — обыкновенный резец с обыкновенной вставкой размером с ноготь. Но она — из алмаза. Или из КНБ. И вот ученые и бизнесмены из разных стран приезжают сюда, в подмосковный институт. Они почтительно стоят за спиной мастера, пока он точит стальной пруток, и прося1 кусочек обточенной стали на память. А недоверчивые достают из портфелей привезенные за тридевять земель особо твердые стальные болванки. И через несколько минут бережно укладывают их обратно — как свидетельство появления на свет нового невиданного инструмента. В. РИЧ, М. ЧЕРНЕНКО
ВООРУЖЕННЫМ ГЛАЗОМ КАК БИЛЬЯРДНЫЕ ШАРЫ... Ю. МАЛОВ Плотно, как бильярдные шары в пмраммдке, упакованы атомы в кристалле. Или, точнее, как бильярдные шары в пмраммдках, уложенных одна на другую. От того, в каком порядке сложены этм атомные слои, и зависит,— какмм будет кристалл, вещество. Перестроения, совершаемые атомами под действием высокой температуры и огромных давлений, можно увидеть с помощью электронного микроскопа. Электроны могут отражаться от атомных слоев кристалла, как свет от плоского зеркала. С той, однако, разницей, что видимый свет отразится от зеркала всегда, под каким бы углом он на него ни упал, а электроны от атомного слоя в кристалле — только в том случае, если упадут на него под вполне определенным углом. Пучок электронов, падая на кристалл, ориентированный в неотражающем положении, проходит через него, не меняя своей интенсивности. Но если в кристалле есть дефект, то атомные плоскости вблизи него будут изогнуты. И электроны, отразившись от этих мест, вычтутся из общего пучка, а на экране микроскопа появятся темные контуры дефекта. 23 Атомные плоскости из атомов-кшариков» лежат друг на друге так, что каждый атом следующей плоскости попадает в «лунку» между атомами предыдущей. «Лунок» вдвое больше, чем «шариков», поэтому возможны не одно, а два взаимоположения атомных слоев. И если в процессе роста кристалла целый атомный слой ложится не в предназначенное для него положение, то возникает дефект упаковки. На фото 1 в кристалле искусственного алмаза — увеличение в 61 700 раз — они выглядят как полосатые ленты. У каждого атома в кристалле свое собственное место. Если атом отсутствует в этом месте, то это дефект кристалла, называемый вакансией. Для энергетического состояния кристалла «выгодно», чтобы вакансии собрались вместе и слились в полость большего размера. Это возможно при высокой температуре, когда атомам легче перемещаться. Кристалл искусственного алмаза анизотропен — свойства его по разным направлениям различны, и поэтому полости получаются не шарообразными, а, как на фото 2, похожими на лепешки толщиной в атом и диаметром в сотню атомов (увеличение в 140 000 раз). Фото выполнены автором в лаборатории электронной микроскопии Института физики высоких давлений АН СССР
3 4 5 24 Кубический нитрид бора устойчив при высоких температурах, а по твердости близок к алмазу. Гексагональный же нитрид бора мягок, как графит, из которого делают карандаши. Атомы здесь расположены так, что образуют слабо связанные друг с другом слои. Кристалл легко распадается на пластинки. Несколько из них показано на фото 3, увеличение в 25 300 раз. Сложив вместе два куска прозрачной ткани, например капроновой, мы увидим на просвет красивый переливающийся узор, состоящий из периодически повторяющихся линий,— муар. При совмещении двух тонких кристаллических пластинок гексагонального нитрида бора (фото 4) происходит то же самое: атомные решетки подобно сетке из нитей, накладываясь одна на другую, создают муаровый узор (увеличение в 61 700 раз). Случается, что в кристалле целые области повернуты друг относительно друга: произошло двойникование. Такие микродвойники еще больше упрочняют материал, ведь фанера, в которой слои уложены крест-накрест, тоже прочнее исходной древесины. На фото 5 — сложная двойниковая структура кубического нитрида бора, увеличение в 61 700 раз. ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! РАСТВОРИТЕЛЬ РЖАВЧИНЫ Известно много способов удаления ржавчины с металлических изделий, но, видимо, у каждого есть не только достоинства, но и недостатки. Поэтому поиски новых методов не прекращаются. В Дальневосточном филиале Сибирского отделения Академии наук СССР приготовили кислотно- уротропиновый раствор для очистки мелких изделий и деталей. Вот как его готовят. Сначала смешивают концентрированный формальдегид и концентрированный нашатырный спирт в соотношении 8 :5 по объему, эту смесь добавляют к 10—20%-ному водному раствору серной или соляной кислоты B6 мл смеси на каждый литр раствора кислоты). Обработку деталей ведут в ваннах с кислотоупорным покрытием. Если не собираются красить изделие или наносить на него металлическое покрытие, то после обработки его промывают в проточной воде и смачивают 5—10%-иым раствором фосфорной кислоты для защиты от атмосферной коррозии. АПН A971, январь)
В прошлом номере журнала было рассказано об элементе лантане и в общих чертах о его аналогах — лантаноидах. Статьи и заметки этого номераг публикуемые под рубрикой «Элемент № ...», посвящены лантаноидам цериевой подгруппы. Об остальных аналогах лантана, элементах иттриевой подгруппы, будет рассказано в следующем номере. ЭЛЕМЕНТ № ... Лантаноиды В. В. СТАНЦО ЦЕРИЙ Церий называют металлом с большим будущим, и для этого есть основания. Настоящее церия — более многогранно, чем у любого из его аналогов. Начнем, однако, с прошлого, с истории открытия и получения церия. В ЧЕСТЬ САМОЙ БОЛЬШОЙ ИЗ МАЛЫХ ПЛАНЕТ В начале нынешнего века менделеевскую таблицу нередко сравнивали с солнечной системой, уподобляя элементы планетам. Лантаноидам же в этой аналогии отводилась роль астероидов. Церий назвали в честь Цереры — самого большого из астероидов. И этот элемент оказался самым «большим» из химических астероидов— самым распространенным, самым дешевым, самым важным (по крайней мере сегодня). Между прочим, Мартин Клапрот, открывший цериевую землю почти одновременно со своими шведскими коллегами— В. Хизингером и И. Я. Берцелиу- сом, возражал против названия «церий»: если уж в честь Цереры, то «церерий». Берцелиус, однако, отстоял свое название, ссылаясь на трудности произношения того имени, которое предлагал новому элементу Клапрот. Цериевая земля открыта в 1803 году, в чистом виде ее первым получил Карл Мозандер в 1839 году "(одновременно с лантановой), но лишь в 1875 году был впервые получен металлический церий. Сделал это американский химик Уильям Фрэнсис Гиллебранд, работавший вместе со своим помощником Нортоном. Церий был получен электролизом тщательно очищенного четыреххлористого церия СеСЦ. Он оказался светлым металлом, похожим на лантан, и таким же обыкновенным, как лантан. Однако не прошло и десяти лет, как был взят патент на первое практическое применение церия. Точнее, его окиси. ' НАЧАЛОСЬ С ГАЗОКАЛИЛЬНЫХ СЕТОК Австрийский химик Ауэр фон Вельсбах A858— 1928) был больши м специалистом в области редких земель. Он открыл четыре новых лантаноида; правда, в таблицу Менделеева из них вошли только два — неодим и празеодим. Альдеба- раний же, названный в честь Альдебара- на — главной звезды созвездия Тельца, оказался идентичен открытому несколькими месяцами раньше иттербию, а Кассиопей (в честь созвездия Кассиопеи) тоже за несколько месяцев до Ауэрафон Вельсбаха открыл француз Жорж Урбэн и назвал лютецием... Ауэр фон Вельсбах был не только очень требовательным к себе исследователем. Та сторона научной работы, которую ныне называют «связью с произ-
Уильям Фрэнсис Гиллебранд — американский химик, первым получивший металлический церий в 1875 году водством» или «внедрением», у него была организована значительно лучше, чем у многих его коллег и современников. Именно он в 1884 году взял патент на применение окиси церия в газокалильных лампах. В то время газовое освещение еще могло конкурировать с электрическим. На газовые рожки стали надевать «ауэровские колпачки», и свету в домах прибавилось. Колпачки были пропитаны окислами тория и церия. (Заметим, что пропитка чистой окисью тория мало что давала, ярко светилась только смесь окислов.) Конечно, это применение элемента №58 теперь кажется архаичным, но рассказ о нем — не только дань прошлому. В подобной роли церий иногда выступает и в наши дни. Нынешнее кино — и съемка и демонстрация фильмов — не обходится без ярких дуговых ламп. Чтобы сделать их свет еще ярче, в состав углей, между которыми вспыхивает дуга, вводят трифторид церия CeF3. Есть еще одна давняя область применения элемента № 58. Церий — главный компонент пирофорного сплава, из которого делают кремни для зажигалок. Кроме церия в его состав входят другие редкоземельные металлы, а также железо. Тот же сплав работает в трассирующих снарядах и пулях. Сделанная из него специальная насадка надета на снаряд снаружи. А роль колесика, высекающего искру, здесь играет воздух. ЦЕРИЙ В МЕТАЛЛУРГИИ В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) улучшать свойства сплавов на основе железа, магния, алюминия, меди, ниобия, титана. Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Действие церия в целом аналогично действию лантана. Но церий дешевле и доступнее лантана. Влияние разных доз церия на структуру и свойства литой и кованой стали, прежде всего легированной, выяснено достаточно четко. И для металлургии в этом случае оказалось справедливым старое медицинское правило: малые дозы — лекарство, большие — яд. Малые добавки церия очищают сталь от вредных неметаллических включений, прежде всего серы и газов, большие же — образуют самостоятельные окисные включения, которые полезны далеко не всегда. С 1954 года в качестве легирующей добавки в сталь начали вводить микроприсадки окиси и других соединений редкоземельных металлов, поскольку они дешевле, чем сами металлы. Это справедливо и для церия: килограмм металла чистотой 98,8% стоит 55 рублей, а двуокиси той же чистоты — только 10... ЦЕРИИ И ХИМИЯ В начале шестидесятых годов каталитическая активность соединений церия была продемонстрирована довольно необычным способом. Днище поршней автомобильного двигателя «Шевроле» покрыли керамическим материалом, который на 80% состоял из соединений редкоземельных элементов. Среди них преобладала окись церия. Во всем остальном опытный двигатель был идентичен серийным. Но при его работе выделялось вдвое меньше несгоревших углеводородов, на 10—20% уменьшилось и количество образующейся окиси углерода. Катализаторами, в состав которых входит церий, пользуются уже много лет. Такие катализаторы ускоряют практически важную реакцию между водородом
и окисью углерода, реакции дегидрогенизации спиртов, процессы крекинга нефти. Сульфат церия Ce(S04b считают перспективным катализатором для сернокислотного производства на стадии окисления сернистого ангидрида в серный. КЕРАМИКА И СТЕКЛО Атомная техника — одна из немногих областей, где пути церия и других лантаноидов (прежде всего самария, европия и гадолиния) резко расходятся. Если большинство лантаноидов интенсивно захватывают тепловые нейтроны, то церий пригоден в качестве материала активной зоны. Величина сечения захвата тепловых нейтронов атомами церия очень мала— втрое меньше, чем у железа, и в 50 000 раз меньше, чем у гадолиния. Керамику, в состав которой входит СеОг, используют в реакторостроении. В атомной технике применяют и церийсодержа- щие стекла — они не тускнеют под действием радиации. Но это лишь одна из многих ролей церия в стеклоделии. Его двуокись вводят в стекло и как осветлитель, окисляющий ион Fe3+ в Fe2+, и иногда — как светло-желтый краситель. То же вещество— основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полировки оптического и зеркального стекла. Полирит — коричневый порошок, состоящий из окислов редкоземельных элементов. Окиси церия в нем не меньше 45%. Известно, что с переходом на полирит качество полировки значительно выросло. На заводе имени Ф. Э. Дзержинского, например, выход первосортного зеркального стекла после перехода на полирит увеличился в 10 раз! Выросла и производительность конвейера: за то же время полирит снимает примерно вдвое больше материала, чем другие полирующие порошки. ДВОЙНАЯ ВАЛЕНТНОСТЬ Церий способен проявлять две валентности: 3+ и 4 + . В последнем случае помимо трех электронов, которые положено отдавать элементу третьей группы, атом церия отдает, по-видимому, и второй электрон с четвертой от ядра оболочки, обозначаемой латинской буквой N. С четырьмя электронами он расстается даже более охотно, чем с тремя. В сухом воздухе церий воспламеняется при 320° С и сразу же превращается в желтый порошок двуокиси СеОг- Получить Се203 — окись трехвалентного церия — намного труднее; она получается из СеОг лишь при сильном прокаливании в токе водорода. В щелочной среде трехвалентный церий легко окисляется до четырехвалентного; в кислой же, наоборот, соединения четырехвалентного церия мало устойчивы. В таких условиях они выступают как довольно сильные окислители. «Нестандартная» валентность помогает выделить церий из смеси с лантаном и другими лантаноидами. Химический портрет церия будет явно неполным, если не упомянуть о его комплексных соединениях. Комплексообразо- вание характерно для всех лантаноидов и очень полезно. Именно комплексные соединения редкоземельных элементов разделяют на ионообменных колонках... Но церий и здесь первый: его комплексы изучены лучше всего. В 1970 году химики Саратовского университета исследовали комплексные соединения церия с е-кап- ролактамом и анилином... Найдут ли эти соединения применение на практике, говорить пока рано. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЦЕРИЙ Если подвергнуть церий действию высокого давления — около 7000 атмосфер — его объем уменьшится намного заметнее, чем объем лантана или неодима,— примерно на четверть. Тип кристаллической решетки при этом не изменится, но некоторые физические свойства изменятся очень сильно. В частности, электросопротивление церия упадет почти вдвое. Полагают, что причина таких пертурбаций — электронные переходы. В каждом атоме один электрон с 4 f-подоболочки перейдет на 5 d-подоболочку. Если до сжатия металл состоял из ионов Се34- и электронов, то теперь в электронном облаке находятся четырехвалентные ионы... В остальном же металлический церий неотличим от лантана. Только окисная пленка, которой покрыт металл, слегка желтоватого оттенка.
ПРАЗЕОДИМ Почти вся история редких земель — это история разделения. Лантан открыли, разделив окись церия. А через два года после открытия лантановой земли Карлу Мозандеру удалось разделить и ее. Свойства новой земли были чрезвычайно близки свойствам Ьа20з, и потому элемент новой земли назвали дидимом — от греческого 6i6i^xog, что означает «близнец» или «парный». Дидим оказался вдвойне близнецом! В 1882 году после скрупулезного спектроскопического исследования окиси дидима Богуслав Брау- нер сообщил о ее неоднородности. А через три года Ауэр фон Вельсбах сумел аналитически разделить дидим на два элемента. Их назвали празеодимом (по гречески npaaivog — «светло-зеленый») и неодимом («новый дидим»). Большинство солей празеодима, и правда, светло-зеленые, а сам металл внешне не отличить от лантана и церия — белый, покрытый окисной пленкой. Правда, окись празеодима на окислы церия и лантана не похожа ни по внешнему виду, ни по строению. Эго вещество темно-серого, почти черного цвета; его состав Рг6Оц, а молекулярный вес—1021,5. Как и церий, празеодим склонен проявлять валентность 4+, помимо обычной для всех лантаноидов валентности 3-К В остальном он ближе всего к неодиму. А поскольку и церий и неодим распространены значительно больше, чем элемент № 59, он не выдерживает пока конкуренции с ними. Почти всегда празеодим используют в смеси с неодимом или церием. Хотя элемент дидим официально был «закрыт» еще в прошлом веке, с этим названием можно встретиться и в самых современных книгах: до сих пор природную смесь неодима с празеодимом называют так. Дидимовые стекла, хорошо задерживающие ультрафиолетовые лучи, используют в защитных очках. Эти стекла, кстати, почти бесцветны. Салициловокислый дидим — смесь соответствующих солей празеодима и неодима — входит в состав антисептического средства «дималь». В металлургии тоже используют либо дидим, либо неодим, но не чистый празеодим... Карл Ауэр фон Вельсбах A858—1928) — австрийский химик, первооткрыватель празеодима и неодима У празеодима один стабильный природный изотоп — с массовым числом 141. Радиоактивные изотопы элемента № 59 образуются в природе и в атомных реакторах при делении ядер урана. Между прочим, в реакторах образуется и стабильный празеодим-141 — один из «реакторных ядов». Но этот «яд» не очень сильный; по сечению захвата тепловых нейтронов 14Фг намного уступает изотопам других лантаноидов, кроме церия. Радиоизотопы празеодима короткожи- вущи. Самый тяжелый из них — с массовым числом 148 — имеет период полураспада 12 минут. Еще меньшее время живет самый легкий изотоп этого элемента — празеодим-133, впервые полученный в 1968—1969 годах в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. НЕОДИМ «Новый близнец» — второй по распространенности среди всех лантаноидов. Его в земной коре даже больше, чем самого лантана — 2,5- 10~3и 1,8-10% соответственно. Есть даже неодимовый минерал— эшинит. В этот минерал входят окислы кальция, тория, тантала, ниобия, иттрия, лантана и лантаноидов, из которых в нем больше всего церия и неодима. Природный неодим состоит из семи
Влияние трехпроцентных добавок редкоземельных металлов на прочность магния. По вертикали отложены величины предела длительной прочности сплава в кг/мм2 при 25(Р С. Справа для сравнения — та же величина для известного сплава МЛ5, в который не входят редкоземельные элементы (его состав: 8,5% А1, 0,5% Zn, 0,2% Мп, остальное — магний) изотопов — с массовыми числами от 142 до 146, а также 148 и 150. Самый распространенный из них — неодим-142. Второй по распространенности изотоп — нео- дим-144 слабо радиоактивен; период его полураспада — 5-Ю15 лет-— величина на много порядков большая, чем возраст нашей планеты. А вот искусственные изотопы неодима, напротив, живут очень недолго. Лишь один из них — неодим-141 имеет период полураспада чуть больше двух месяцев. Время жизни остальных исчисляется в лучшем случае считанными днями. В отличие от празеодима, соединения неодима окрашены неодинаково. Так, окись неодима Nd203— голубого цвета, его нитрат, бромид и йодид — сиреневого. Последний, правда, на свету разлагается и буреет — выделяется элементарный йод. Трифторид неодима окрашен в розовый цвет, сульфид Nd2S3— в зеленый, карбид — в коричнево-золотистый, а гексаборид NdB6— в синий. Наибольшее практическбе значение из всех этих соединений приобрела окись неодима. Ее используют в электрических приборах как диэлектрик, отличающийся малым коэффициентом теплового расширения. Входит она и в рецептуры некоторых стекол. Области применения других соединений элемента № 60 ограничены стеклом, керамикой и глазурями. Значительно шире используется сам неодим. Из всех лантаноидов элемент № 60 лучше всего влияет на свойства^ магниевых, алюминиевых и титановых сплавов. В Советском Союзе созданы высокопрочные магниевые сплавы, легированные неодимом и цирконием. Предел длительной прочности при повышенных температурах у таких сплавов намного больше, чем у магниевых сплавов, легированных иными элементами. Алюминий, легированный неодимом, химически взаимодействует с ним. Образуются соединения состава NdAl4 и NdAl2. В итоге 5%-ная добавка неодима вдвое увеличивает предел прочности алюминия (с 5 до 10 кг/мм2). Во много раз возрастает твердость сплава. Эти закономерности установлены работниками Института металлургии АН СССР. Подобным же образом неодим действует и на свойства титана. 1,2% церия увеличили предел прочности титана с 32 до 38—40 кг/мм2, а примерно такая же добавка неодима — до 48—50 кг/мм2. Говорить о том, насколько важны в наше время сплавы на основе магния, алюминия и титана, вероятно, излишне. Безусловно благотворное влияние неодима на эти важные металлы — главное, чем сегодня интересен для нас элемент с атомным номером 60. ПРОМЕТИЙ Прометий — один из четырех искусственных не трансурановых элементов. В природе он образуется в результате радиоактивного распада ядер тяжелых элементов. Обнаружить прометий в земной коре удалось лишь после того, как он был получен искусственным путем. Подробно об этом элементе, его драматической истории, особенностях и свойствах рассказано в «Химии и жизни»,
1966, № 2. Поэтому здесь лишь о самом важном. Элемент № 61 открыли в 1947 году американские исследователи Марийский, Гленденин и Кориэлл среди продуктов, образующихся в ядерном реакторе. Сейчас известно 14 изотопов прометия. Все они радиоактивны. Самый дол- гоживущий из них — прометий-145 с периодом полураспада около 18 лет. Практически наиболее важен прометий-147 (период полураспада 2,64 года), который использ>ют в миниатюрных атомных батареях, способных давать электроэнергию в течение нескольких лет. Такие батареи можно использовать как источник тока на космических кораблях, в управляемых снарядах, радиоустройствах, часах и даже слуховых аппаратах. В прометиевой атомной батарее происходит двукратное преобразование энергии. Сначала излучение прометия заставляет светиться специальный люминесци- рующий состав (фосфор), а эта световая энергия преобразуется в электрическую в кремниевом фотоэлементе. На одну батарейку расходуется всего 5 миллиграммов окиси прометия-147. Особенность прометия-147 в том, что он не испускает гамма-лучей, а дает лишь мягкое бета- излучение, задерживаемое даже тонким слоем фосфора и корпусом батареи. САМАРИЙ В середине прошлого века на Урале был найден черный блестящий минерал. В книге Н. А. Фигуровского «Открытие элементов и происхождение их названий» (как и в большинстве книг по истории науки) говорится, что этот минерал открыт русским горным инженером В. Е. Самарским. Авторы книги «От водорода до ...?» П. Р. Таубе и Е. И. Руденко утверждают несколько иное. «В середине прошлого века на Алтае и Урале смотрителем горного округа был инженер В. Е. Самарский. Особыми талантами он не отличался. Однажды рабочие принесли ему найденный в Ильменских горах неизвестный минерал очень красивого бархатно-черного цвета. Присутствовавший при этом угодливый чиновник предложил назвать минерал в честь смотрителя горного округа самарс- китом. «Находчивость» чиновника была одобрена, минерал «окрещен» и вошел в коллекцию... Так было увековечено имя инженера Самарского, ничем не заслужившего такой чести». Так или иначе, первая глава истории самария связана с Россией. Вторая — с Францией. В 1878 году французский химик Дела- фонтен работал с самарскитом и выделил из него окись дидима. Основным оружием искателей новых элементов в эти годы уже был спектральный анализ. В спектре дидима, полученного из самар- скита, Делафонтен обнаружил две новые голубые линии. Решив, что они принадлежат новому элементу, он сразу же дал этому элементу название: деципий — от латинского decipere, что значит «обманывать, одурачивать». Вскоре появились и другие сообщения о необычных спектральных линиях в окиси дидима. Окончательно подтвердил неоднородность этого вещества другой французский химик — Лекок де Буабо- дран. Он, как и Делафонтен, нашел две новые голубые линии (с длинами волн 400 и 417 А), но эти лнии отличались от линий деципия. В 1879 году Лекок де Буабодран назвал новый элемент самарием. Через год швейцарский химик Ж. Ш. Мариньяк нашел в самарските еще один новый элемент. Он получил из самарскита две фракции, одна из которых давала точно такой же спектр, как у элемента, открытого Буабодраном. Так было подтверждено открытие самария. Другая же фракция, как показал спектральный анализ, содержала новый элемент. В честь одного из первых исследователей редких земель Юхана Гадолина этот элемент был назван гадолинием. Деципий же вскоре «закрыли»: он оказался смесью самария с другими редкоземельными элементами, прежде всего с неодимом и празеодимом. Элементарный самарий был получен в начале XX века, но еще несколько десятилетий не находил применения. Сегодня этот элемент (и его соединения) довольно важен для атомной энергетики: самарию свойственно большое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов— около 6500 барн. Это больше, чем у бора и кадмия — традиционных материалов регулирующих стержней. Керамические материалы, в которые входит окись
самария (порошок бледно-кремового цвета), стали использовать в качестве защитных материалов в реакторостроении. В последние годы особое внимание ученых и практиков привлекло интерметаллическое соединение самария с кобальтом SmCos. Из него делают необычайно сильные постоянные магниты. Кроме того, самарий вводят в состав стекол,..способных люминесцировать и поглотать инфракрасные лучи. Но не всегда самарий полезен. В заметках о лантаноидах уже упоминалось о реакторных ядах — продуктах деления урана, которые препятствуют развитию цепной ядерной реакции и даже способны ее погасить. Физики считают, что из радиоактивных изотопов наибольшую опасность в качестве реакторного яда представляет ксенон-135, а из стабильных — изотоп самария с массовым числом 149. Сечение захвата тепловых нейтронов у самария-149 огромно — 66 тысяч барн. Но в работающем реакторе происходит как бы самоочищение: при поглощении нейтрона самарий-149 превращается в самарий-150, который поглощает" замедленные нейтроны намного хуже. Для реактора на быстрых нейтронах самарий-149 не опасен: быстрые нейтроны его ядрами не захватываются. Чтобы покончить с разговорами об изотопах, укажем, что природный самарий состоит из семи изотопов (массовые числа: 144, 147, 148, 149, 150, 152 —самый распространенный изотоп — и 154). Самарий-147 альфа-активен, период его полураспада около 100 миллиардов лет. Но не только из-за самария-147 радиоактивен красивый минерал самарскит. В его состав наряду с редкими землями, кислородом, железом, танталом и ниобием входит уран... ЕВРОПИЙ Откуда происходит название элемента № 63, понять нетрудно. Зато открывали его трудно и долго. В 1886 году французский химик Де- марсэ выделил из самариевой земли новый элемент, который, скорее всего, был не отекь чистым европием. Но этот опыт воспроизвести не удалось. В том же году англичанин Уильям Крукс обнаружил новую линию в спектре самарскита. С подобным же сообщением выступил через шесть лет Лекок де Буабодран. Но все данные о новом элементе были в какой- то мере шаткими. Демарсэ проявил характер. Он потратил на выделение нового элемента из самариевой земли несколько лет, и наконец в 1896 году ему удалось приготовить чистый препарат. Первоначально Демарсэ обозначил открытый им элемент греческой заглавной буквой «сигма» — 2. А в 1901 году после серии контрольных экспериментов этот элемент получил свое нынешнее название. Металлический европий впервые был получен лишь в 1937 году. Европий — последний редкоземельный элемент цериевой подгруппы. Он самый легкий из лантаноидов, его плотность всего 5,245 г/см3. У европия же наибольшие из всех лантаноидов атомный радиус и атомный объем. Так же, как его соседи по таблице Менделеева, европий входит в число наиболее сильных поглотителей тепловых нейтронов. Отсюда его возможности в атомной технике и технике защиты от излучений. В качестве материала противо- нейтронной защиты элемент № 63 интересен тем, что его природные изотопы 15IEu и 153Еи, поглощая нейтроны, превращаются в изотопы, у которых почти так же велико сечение захвата тепловых нейтронов. Радиоактивный европий, полученный из атомных реакторов, использовали при лечении некоторых форм рака. Важное значение приобрел европий как активатор люминофоров. Микропримесями европия активируют, в частности, окись иттрия Y203 и ортованадат иттрия YV04, используемые для получения красного цвета на телевизионных экранах. Приобрели практическое значение и другие люминофоры, активированные европием. Основу их составляют сульфиды цинка и стронция, фториды натрия и кальция, силикаты кальция и бария. Соединения европия (он проявляет валентности 2+ и 3 + ), как правило, белого цвета с розовато-оранжевым оттенком. Соединения европия с хлором и бромом светочувствительны.
При решении вопросов технического совершенствования производства предусмотреть: ...по технологии — широкое внедрение прогрессивных, особенно непрерывных, технологических процессов; ускорение разработки и промышленного внедрения новых процессов химической технологии... Директивы XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—197S годы ФОРМАЛЬДЕГИД: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА Формальдегид — одно из ключевых веществ современной химической индустрии — незаменимый продукт для многих синтезов. Из него получают различные фенолформальдегидные смолы, а на их основе — пластмассы, из которых делают аккумуляторные баки и костяшки домино, фотобачки и штепсели, расчески и шестерни машин. Формальдегид применяют также в синтезах лекарственных веществ и красителей, в производстве клеев и лаков, для дубления кожи. В нашей стране производство этого важного химического продукта началось, правда в очень небольших масштабах, еще в 1909—1910 годах на лесохимических заводах, где формальдегид получали из древесного спирта. Затем, когда появился синтетический метанол, формальдегид стали выпускать химические предприятия. Хотя способ получения формальдегида окислением метанола за прошедшие десятилетия совершенствовался, упрощался, по сей день он еще достаточно сложен: идет в три стадии. Сначала из метана получают смесь окиси углерода и водорода. Из этой смеси на другой установке под давлением несколько сот атмосфер и при температуре несколько сот градусов синтезируют метиловый спирт. И лишь потом, на третьей установке, синтетический метиловый спирт подвергают каталитическому окислению кислородом воздуха. Перед советскими химиками стояла задача — создать промышленный прямой одностадийный способ получения формальдегида из метана — главной составной части дешевого природного газа. Эта задача была решена коллективом ученых, конструкторов и технологов из Института химической физики АН СССР, Всесоюзного научно-исследовательского института природных газов, Государственного института по проектированию предприятий- по производству пластических масс, Лаборатории химической физики АН Армянской ССР и Щекинского химического комбината, где была построена и работает первая опытная установка. Процесс окисления метана, который был положен в основу нового метода, с точки зрения кинетики достаточно сложен. Это типичный пример разветвленной цепной химической реакции. Сначала в ней образуются метиловый спирт и искомый формальдегид, но затем реакционная цепочка разветвляется, окисление идет дальше — до целой гаммы свободных радикалов. Целевой продукт— формальдегид — оказывается в этой реакции трудноуловимым промежуточным веществом. Чтобы получить его в достаточном количестве, следовало затормозить дальнейшие вредные процессы, иными словами, отсечь ненужные ветви цепной реакции. Известно, что скорость цепных реакций сильно зависит от природы и химического состава поверхности реактора, в котором идет процесс. Нужно было найти вещество, способное затормозить реакцию после выделения формальдегида, ускорить гибель свободных радикалов. Им оказался тетраборат калия, резко уменьшавший захват активных частиц поверхностью реактора. Добавка тет- рабората в несколько раз повышала скорость окисления метана в формальдегид и в то же время тормозила дальнейший распад и окисление формальдегида. Метод прямого окисления природного газа в реакторе, обработанном тетраборатом калия, в течение нескольких лет изучали на опытной установке. За это время были оценены основные технические и экономические преимущества нового способа по сравнению с применяемым в настоящее время. Вот эти преимущества: вдвое сокращается себестои-
И а рисунке — схема прямого получения формальдегида из природного газа. Подогретые метан и воздух смешивают и пропускают при атмосферном давлении через реактор, заполненный насадкой (кольца Рашига). Реактор и насадку предварительно обрабатывают слабым раствором тетрабората калия, который сильно уменьшает захват поверхностью реактора активных частиц — атомов водорода и кислорода, гидроксильных радикалов. В то же время тетраборат калия резко снижает скорость дальнейшего распада и окисления формальдегида. К смеси метана и воздуха для инициирования реакции добавляют ничтожные количества (менее 0,1%) окислов азота, которые получают из аммиака и воздуха в контактном аппарате. Для охлаждения (реагирующая смесь разогревается до 700° С) над реактором установлен закалочный аппарат — система труб, через которые пропускают холодную воду. Из реактора охлажденные и очищенные газы (формальдегид, метан, азот, остатки кислорода) поступают в абсорбер, где формальдегид поглощается холодной водой. Непосредственно в водяном абсорбере образуется товарный формалин. Оставшиеся газы направляют в котлы тепловых электростанций fc/vel ure/ic Воздух мость тонны формалина (в промышленности формальдегид обычно получают в виде водного, примерно 37%-ного, раствора, называемого формалином); почти наполовину снижаются капиталовложения иа одну тонну перерабатываемого газа; капитальные затраты окупаются вчетверо быстрее — всего за полтора года. Завод по производству формальдегида прямым окислением метана уже строится. Л. ВАРАКСИЫА о Хими*и жизнь, Na П
В начале нынешнего года в подмосковном городе Дубна состоялось очередное рабочее совещание молекулярных биологов нашей страны, в котором приняли участие крупнейшие советские специалисты в этой области науки. В один из вечеров они выступили перед собравшимися с рассказом о проблемах так называемой биоинженерии; ниже мы приводим запись фрагментов этих выступлений, подготовленную специальным корреспондентом «Химии и жизни» В. Жвирбписом.
ДОКТОР БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК А. А. НЕЙФАХ Термин «биоинженерия» у нас еще практически неизвестен, хотя за рубежом он стал весьма распространенным, если не сказать модным: он уже встречается не только в специальных журналах и научных монографиях, но и на страницах популярных изданий. Коротко содержание этого термина можно раскрыть так: сознательное внесение изменений в организмы растений, животных и человека, и сознательное управление их функциями. Здесь нужно дать некоторое разъяснение. Не стоит, по-видимому, касаться никаких аспектов воздействия на растения и животных — всем ясно, что сознательное изменение их конструкции или функций оправданно. Но что касается воздействия человека на самого человека, то тут возникает множество сложнейших проблем. Вот один пример. Широко известны опыты испанского нейрофизиолога Дель- гадо, который вживляет в кору головного мозга животных электроды и с помощью электрических импульсов управляет их поведением. Но сейчас, как стало известно, Дельгадо делает опыты и на людях. У человека, как и у животных, можно вызвать целую гамму реакций, раздражая тот или иной центр коры головного мозга,— от безудержной агрессивности до состояния полного подчинения. И вот что интересно. Представьте: пациент сидит напротив экспериментатора и мирно с ним беседует. Потом экспериментатор незаметно нажимает кнопку, посылающую электрический импульс в центр, управляющий агрессивностью. И пациент немедленно бросается на экспериментатора. Когда же тот отпускает кнопку, пациент успокаивается и на вопрос, почему он набросился на собеседника, объясняет: вы, дескать, на меня нехорошо посмотрели, я думал, что вы собираетесь на меня напасть... Иначе говоря, вынужденное поведение совершенно незаметно сливается с обычным: человек находит своим вынужденным поступкам совершенно естественную мотивировку! Мне кажется, что даже исследования подобного рода находятся на грани безнравственности, не говоря уже об их возможном практическом применении. Впрочем, если подумать, то в самой проблеме нет ничего принципиально нового: мы уже управляем поведением друг друга. Но существующие способы управления поведением людей (экономические стимулы, реклама и т. д.) совместимы с нашим представлением о свободе воли, поскольку тут человек не лишается возможности критически осознавать необходимость тех или иных поступков; наоборот, в опытах Дельгадо человек был лишен свободы воли, поскольку сначала действовал, а затем искал оправдания своим поступкам. Сейчас много говорят о том, что в будущем появится возможность сознательного управления наследственностью человека. Насколько реальны эти разговоры? Проблема состоит из двух частей — получения нужного гена и его введения в генотип. Что касается первой проблемы, то тут существуют две вполне реальные возможности: выделение гена путем его гибридизации с индивидуальной информационной РНК и отщепления негибри- дизированных участков, или синтез гена по методу Кораны. Что же касается введения гена в генотип, то тут путь, который сейчас обсуждают и который уже дает результаты, заключается в переносе гена через вирус онкогенного типа, который встраивается в ДНК или, если не встраивается, то длительное время существует в клетке. Пример такого вируса — это вирус Шо- упа, который несет в себе ген, ответственный за синтез аргиназы. Было замечено, что у людей, длительное время работавших с этим безвредным вирусом и, очевидно, заразившихся им, содержание аргинина в крови понижено в сравнении с нормой. То есть в клетках этих людей по команде гена, принадлежащего вирусу, синтезируется аргиназа, разрушающая аргинин; и так продолжается на протяжении десятков лет, пока вирус каким-то образом не исчезает из организма человека. Но ведь существует редкое наследственное заболевание, которое как раз заключается в том, что у человека в крови содержится повышенное количество аргинина; напрашивается мысль, что, заразив больных вирусом Шоупа, можно будет излечивать их на долгое время и без всяких вредных последствий, У медицинской евгеники, вооруженной методом «хирургии генов», несомненно
большое будущее: ведь считается, что шесть процентов всех детей имеют те или иные генетические отклонения от нормы, что каждый даже внешне здоровый человек несет примерно 12 неблагоприятных генов, которые не проявляют себя. И, как известно, этот генетический груз имеет тенденцию расти. Преодолеть эту тенденцию можно лишь искусственным путем, исправляя дефектные гены. Но ведь «хирургия генов» может быть использована и для глубоко антигуманной цели — для создания специализированных «пород» людей. И эта возможность не может не устрашать тех, кто закладывает сегодня научный фундамент нового метода. Другое направление исследований, которое вызывает сегодня усиленные толки, заключается в недавно показанной возможности выращивать живые существа не из половых, а из соматических клеток. Поскольку ядра таких клеток содержат идентичную наследственную информацию, это означает принципиальную возможность искусственно создавать практически неограниченное число копий одного и того же индивидуума. Если говорить об использовании этого метода, скажем, для выращивания органов, Способных служить материалом для пересадок, то никаких особых этических проблем не возникает. Но если этот метод, особенно в сочетании с «хирургией генов», попадет в недобрые руки, то это может привести к созданию общества типа муравьиного, и современным исследователям следует серьезно задуматься о своей ответственности перед будущими поколениями. В заключение надо сказать, что некоторым кажется аморальным любое вмешательство в наследственность человека, даже в медицинских, а не только в расистских целях. Такой подход к проблеме вызван естественными опасениями за будущее человечества: ведь если методы «генетической инженерии» будут действительно разработаны, пусть даже с самыми благими намерениями, то где гарантия, что они не будут использованы во зло? ВОПРОС ИЗ ЗАЛА Опасения, о которых вы говорите, очень похожи на опасения ученых, создавших атомное и термоядерное оружие. Но мы знаем: сейчас это оружие служит дишь фактором устрашения, потому что все отдают себе ясный отчет, что применить это оружие — значит погубить человечество. Так не считаете ли вы, что та же история может повториться и в случае биологии? Когда все, о чем вы говорили, станет реальностью, быть может, как и в случае ядерного оружия, у человечества сработают какие-то защитные механизмы, которые удержат его от опрометчивых поступков? A. А. НЕЙФАХ Мне кажется, что с бомбой все сложилось так только потому, что она служит оружием государств и направлена против государств. Если бы ядерное оружие было не у двух лагерей, а у одного, то неизвестно, как сложилось бы наше будущее. Но те устройства и способы, о которых я говорил, касаются отношений между государством и отдельной личностью. И вот тут-то человек беззащитен: он не может ответить государству равным оружием. Если, скажем, вы живете в государстве, где признано необходимым и этичным вживлять электроды в мозг граждан, чтобы управлять их поведением, то вам не удастся избежать этой операции. Из этого можно сделать неизбежный вывод: когда мы говорим об этических проблемах, возникающих перед учеными, мы не должны говорить об этих проблемах в отрыве от социальной сущности общества, в котором ученый живет и работает. Ведь у каждого социального строя своя мораль, своя этика; этические нормы общества как раз и формируют отношение его членов — в том числе и лиц, занимающихся наукой,— к тем или иным проблемам. И если, например, я говорил об этичности или неэтичности тех или иных научных направлений, то лишь в той мере, в какой это мне предписывает мораль общества, членами которого мы с вами являемся. АКАДЕМИК B. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ Вопрос о взаимоотношении науки и общества, вопрос о социальной роли и социальной ответств^ннрсти учецсэдр при-
влекает сейчас все большее и большее внимание. В Англии, например, недавно было даже создано «Британское общество социальной ответственности науки», в состав которого вошли четыре лауреата Нобелевской премии и девять членов Королевского общества, то есть, по-нашему* академиков. Первая крупная конференция этого общества называлась: «Воздействие современной биологии на общество», а отчет об этой конференции, опубликованный в печати, имел весьма многозначительное заглавие: «У биологии заговорила ее социальная совесть». Мысль о том, что когда-нибудь действительно наступит тот то ли ужасный, то ли прекрасный день, когда станут возможными манипуляции с человеческим поколением, не может никого оставлять равнодушным. В самом деле: возможность выводить расы рабов и расы этаких ницшеанских сверхчеловеков выглядит устрашающе, как устрашающе выглядит и возможность получения от одного предка клонов идентичных близнецов, причем с условием, чтобы они обладали либо наперед заданными по- кбрНостью и конформизмом, либо бесчеловечной жестокостью и агрессивностью. Часто приходится слышать, что это, дескать, если не чистая фантастика, то уж во всяком случае дело весьма отдаленного будущего. Но я сейчас не могу вспомнить ни одного вымысла фантаста, который бы не был воплощен в действительности... РЕПЛИКА ИЗ ЗАЛА А машина времени? В. А. ЭНГЕЛЬГАРДТ л Может быть, это и к лучшему, что машину времени невозможно создать... Осознание учеными своей ответственности перед обществом будущего приводит" порой к неожиданным результатам. Вы, может быть, слышали, что Шапиро, участвовавший в выделении гена, недавно заявил, что прекращает всякую научную деятельность, ибо считает, что сейчас гораздо важнее заниматься общественной деятельностью, дабы бороться с возможными вредными последствиями научных открытий. Ту? Мйбго' говорилось об этике в научных исследованиях. По этому поводу очень любопытную вещь мне сказал Мо- но, один из лауреатов Нобелевской премии, участвующих в деятельности «Британского общества». Он вообще склонен к парадоксальным высказываниям; так вот, он мне сказал, что болезнью нынешнего века является утрата ранее привычных человеку моральных ценностей, моральных устоев и, как следствие, духовная опустошенность. Он сказал, что наука вот уже на протяжении ста лет разрушает эти устои, которые раньше были зафиксированы в тех или иных религиозных верованиях или моральных кодексах, и в то же время она ничего не дала взамен. По мнению Моно, единственная духовная ценность, которую наука внесла,— это примат объективности. Ведь наука — это, прежде всего, объективное восприятие внешнего мира с помощью тех или иных средств исследования. Но это такая ценность, что большинству человеческого рода она ничего не говорит. И сказать, что наука не создала никаких духовных ценностей, кроме примата объективности, значит сказать, что в этом плане наука почти ничего не дала человечеству, но породила немало сложных проблем. ЧЛЕН-КОРРЕСПОНДЕНТ АН СССР М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН Насколько я понимаю, все те проблемы, которые сейчас обсуждались, уже не раз возникали перед человечеством. Я не вижу принципиальных отличий между новыми способами вмешательства в жизнь человека как биологического существа и старыми добрыми способами вмешательства, которыми испокон веков пользуется медицина. И пределы такого вмешательства строго регламентируются определенными принципами. Скажем, плохо ли это, хорошо ли это, но ни один врач не прекратит жизнь умирающего, безнадежно больного человека, испытывающего тяжелейшие мучения. Это запрещено врачебной этикой. Тем не менее мы знаем, как орудовали врачи в гитлеровских концлагерях. Вот тут говорилось об ученом, который отказался заниматься своей наукой и считает, что нужно заниматься общественной деятельностью. Значит ли это, что он считает, будю не имеет мораль-
ного права заниматься своей наукой, ибо она слишком опасна для человечества, или же он считает, что не имеет морального права заниматься наукой ввиду того, что решение общественных вопросов сегодня более важно? Во втором случае вообще не о чем говорить, это дело убеждения, способностей и желания каждого; но в первом случае действительно вопрос достоин обсуждения. Мне вспоминается, что примерно в 1936 году в Москву приезжали Фредерик Жолио и Ирен Кюри. Я присутствовал на их докладе в Московском университете и помню, что уже тогда Жолио прекрасно понимал, что работы в области искусственной радиоактивности чреваты опасными последствиями. Но он сказал тогда: мы все равно должны этим заниматься, это познание, мы не можем остановиться! Точно так же и здесь. И по моему мнению, вопрос заключается вовсе не в том, чтобы затормозить - процесс развития каких-то областей науки,— это просто невозможно, потому что кто-то не будет этим заниматься, а кто-то будет. Сейчас человечеству угрожают три главные опасности, и все они взаимосвязаны. Первая, наиболее очевидная опасность— это война с применением термоядерного оружия. Вторая опасность, сегодня уже вполне очевидная,— это самоистребление человечества путем перенаселения и уничтожения природных ресурсов. И третья проблема—это создание, в частности, с помощью биологической инженерии, не человеческого, а муравьиного общества, в котором человек перестанет быть человеком. В конечном счете все эти опасности связаны, потому что искусственно созданные конформизм и подчинение могут привести к развязыванию термоядерной войны и так далее. Значит, по моему мнению, основная проблема заключается не столько в ограничении каких-то путей развития науки, сколько в формировании этики, которой должны следовать ученые. С тем, чтобы противопоставить опасностям, о которых сейчас говорилось, некие этические и социальные принципы. Я не могу согласиться с только что процитированными словами Моно насчет того, что до сих пор наука только разрушала моральные ценности, не дав ничего взамен. Религия, которая предписывала некую совокупность этических норм, была разрушена наукой, и это закономерно, ибо религия основана на нелепости. Но я уверен, что та же наука как раз и способствует созданию новых моральных ценностей. Наука основана не только на объективном восприятии мира, но и на логике. А точная логика как раз и запрещает преступление и несправедливость, ибо они суть поступки нелогические. РЕПЛИКА ИЗ ЗАЛА Разве преступники никогда не руководствуются в своих поступках логикой? М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН Зло есть вещь объективно нелогичная; именно объективно, а не с точки зрения отдельной личности. Именно в этом смысле я и говорю о том, что логика может помочь бороться со злом. Примеры такой логики мы находим хотя бы в юриспруденции. Скажем, презумпция невиновности — это объективно логичный принцип, и он был создан еще во времена древнего Рима. Значит, и по другим вопросам, какими бы сложными они ни показались на первый взгляд, человечество может и должно договориться на научной основе. Я убежден, что наша задача, наш долг заключается не только в том, чтобы препятствовать антигуманным направлениям в развитии науки, но и в том, чтобы распространять строгую и точную мысль, которая поможет воспрепятствовать злу. То есть, по-моему, главная проблема заключается в том, чтобы способствовать такой организации человеческого общества, в котором невозможны ужасы, о которых мы говорили, то есть способствовать торжеству коммунистических идей. Это неизмеримо важнее, чем рассуждать на тему «что принесет нам в будущем пересадка генов». Их все равно будут пересаживать, во всяком случае если человечество не самоистребится в результате иных событий.
ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ Международный симпозиум «Химическая технология на службе человека». Февраль. Франция, Париж. Международная конференция по печатным схемам. Февраль. США, Филадельфия. КНИГИ В ближайшее время выходят в издательстве «Н а у к а»: Исследования по теоретической и прикладной неорганической химии. Сборник статей. 1 р. 90 к. B. В. КОЗЛОВ. Всесоюзное химическое общество имени Д. И. Менделеева A868—1968]. 3 р. 40 к. Марганцевые антидетонаторы. 1 р. 15 к. C. 3. РОГИНСКИЙ, М. И. ЯНОВСКИЙ, А. Д. БЕР- МАН. Основы применения хроматографии в катализе. 2 р. 30 к. С. Б. САВВИН, Т. Г. АКИМОВА, В. П. ДЕДКОВА. Органические реагенты для объемного и фотометрического определения бария и сульфат- ионов. 70 к. Физическая химия растаоров. Сборник статей. 2 р- Химия и применение фосфорорганических соединений (по материалам 3-й всесоюзной конференции, посвященной фосфорорганическим соединениям). 3 р. Химия углеводов. Библиографический указатель отечественной и зарубежной литературы A965— 1968). 1 р. НАЗНАЧЕНИЯ Продолжаем публикацию составов Бюро отделений, входящих в Секцию химико-технологических и биологических наук Президиума АН СССР. Бюро Отделения физико-хи- мии и технологии неорганических материалов: академик-секретарь — академик Н. М. ЖАВОРОНКОВ; заместители академика-секретаря — академики И. П. АЛИМА- РИН, С. Т. КИШКИН, И. В. ТА- НАНАЕВ; члены бюро — академики Н. В. АГЕЕВ, Н. В. БЕЛОВ, А. А. БОЧВАР, П. А. РЕ- БИНДЕР, Н. Н. РЫКАЛИН, A. И. ЦЕЛИКОВ, члены-корреспонденты АН СССР В. С. ЕМЕЛЬЯНОВ, В. В. КАФАРОВ, B. С. СМИРНОВ. Избраны директорами научных учреждений Академии наук Туркменской ССР: кандидат физико-математических наук А. X. ХАНБЕРДЫЕВ {Физико- технический институт); кандидат биологических наук Ж. М. МУРАТГЕЛЬДЫЕВ (Центральный ботанический сад). Член-корреспондент АН Таджикской ССР X. Ю. ЮСУФБЕ- КОВ избран директором Па- мирского биологического института. УЧЕНЫЕ СОВЕТЫ Утвержден состав Объединенного ученого совета по химическим наукам Сибирского отделения АН СССР. Председатель — академик Г. К. БО- РЕСКОВ, заместители председателя — академики Н. Н. ВОРОНЦОВ, А. В. НИКОЛАЕВ и член- корреспондент АН СССР А. А. КОВАЛЬСКИЙ, ученый секретарь — кандидат химических наук Н. К КНЯЗЕВА. Утверждены также составы секций Объединенного ученого совета. Секция неорганической химии: председатель — академик А. В. НИКОЛАЕВ. Секция органической химии: председатель — академик Н. Н. ВО- РОЖЦОВ. Секция физической химии: председатель — член-корреспондент АН СССР А. А. КОВАЛЬСКИЙ. СООБЩЕНИЯ На состоявшейся в Вашингтоне 26-й конференции Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) членом Бюро и членом Исполкома ИЮПАК избран академик Н. М. ЭМАНУЭЛЬ. В составы Комитетов Отделений ИЮПАК вошли: академик Ю. А. ОВЧИННИКОВ (органическая химия), член-корреспондент АН СССР В. А. КАБАНОВ (макромолекул ярная химия) и член-корреспондент АН СССР Ю. А. ЗОЛОТОВ (аналитическая хими я). Членами комиссий Отделений ИЮПАК избраны доктор химических наук Ю. В. ПЛЕСКОВ, кандидат химических наук Б. Ф. МЯСОЕДОВ, доктор химических наук Н. А. ПЛАТЭ и кандидат химических наук Е. А. ТЕРЕНТЬЕВА. Истекает срок представления работ на соискание нескольких премий и медалей Академии наук СССР, которые присуждаются раз в три года. Золотая медаль имени В. И. Вернадского присуждается советским ученым за лучшие работы в области геохимии, биогеохимии и космохимии. Срок представления работ — до 12 декабря 1971 г. Золотая медаль имени И. И. Мечникова присуждается советским и иностранным ученым за выдающиеся научные труды в области микробиологии, эпидемиологии, зоологии и лечения инфекционных болезней, а также крупные научные достижения в области биологии. Срок представления работ — до 15 февраля 1972 г. Премия имени В И. Вернадского A000 руб.) присуждается за лучшие работы в области биогеохимии, геохимии и космохимии. Срок представления работ — до 12 декабря 1971 г. Премия имени А. Н. Баха B000 руб.) присуждается за лучшие работы по биохимии. Срок представления работ — до 29 декабря 1971 г.
новости ОТОВСЮДУ АВТОМАТ РАЗМЕНИВАЕТ БУМАЖНЫЕ ДЕНЬГИ До недавнего времени торговые автоматы можно было привести в действие только с помощью металлических монет. Обладатель бумажной купюры не мог рассчитывать на услуги этих устройств. Однако начатые во второй половине 50-х годов работы по созданию так называемых испытателей бумажных денег окончились успешно. В некоторых странах уже действуют автоматы с такими устройствами. В испытателях проверяется толщина банкноты, степень износа бумаги, электрическое сопротивление и интенсивность свечения в ультрафиолетовых лучах. Денежному билету устраивается также «очная ставка» с образцом. За прозрачным негативным изображением расположены фотоэлементы. Изображение проверяемой купюры с помощью оптической системы накладывается на негатив. Если купюра не поддельная— белые и темные участки совпадают, и ток от фотоэлементов равен нулю,— то такой билет автомат принимает. Испытатели бумажных денег встраивают в торговые и разменные автоматы/ На выставке «Инторгмаш-71» был локазан разменный автомат, принимавший долларовые билеты и выдававший за них по выбору НОВОСТИ ОТОВСЮДУ десяти-, пятнадцати- или двадцатипятицентовые монеты. И ЕЩЕ ОДИН ФЕРМЕНТ... Сейчас расшифровано химическое строение уже многих ферментов. И все же установление структуры фермента лактатдегидрогеназы (то есть фермента, отщепляющего водород от молекулы молочной кислоты) потребовало шести лет напряженной работы. Более того, как отмечается в журнале «Bio Science» A970, № 9), понадобятся дополнительные исследования, чтобы уточнить некоторые детали строения этого фермента. Дело в том, что молекула лактатдегидрогеназы — одна из сложнейших, «сдавшихся» в последние годы: она имеет молекулярный вес около 140 0001 В ее состав входят 310 аминокислотных остатков, взаимное расположение которых удалось определить с помощью рентгеноструктурного анализа. НЕЙТРОННАЯ БОМБАРДИРОВКА СЕНА В пластмассовую капсулу кладут небольшую охапку сена. Капсулу запечатывают и опускают в генератор нейтронов, где сено почти целую минуту НОВОСТИ ОТОВСЮДУ бомбардируют ускоренными частицами. В сене начинаются ядерные реакции, сопровождающиеся у-излучением... Не подумайте, что физики решили использовать корм для коров в качестве ядерной мишени. Сено бомбардируют нейтронами, чтобы точно установить, сколько в нем белка. О содержании этого важнейшего питательного компонента судят по интенсивности вторичного у-излучения, которая зависит от концентрации азота в сене. Анализ занимает 15 минут; это почти в 20 раз быстрее, чем по обычной методике. «УПАКОВКА» ДЛЯ РАКОВЫХ КЛЕТОК Было замечено, что опухолевые клетки, в отличие от нормальных, способны склеиваться (агглютинировать) при обработке некоторыми белками растительного происхождения. Это позволило предположить («Bio Science», 1971, № 3), что различие между нормальными клетками, перестающими делиться после соприкосновения друг с другом, и раковыми клетками, размножающимися непрерывно, связано с тем, что у последних каким-то образом повреждена оболочка. Молекулу белка, способного склеивать раковые клетки, расщепили пополам: эти половинки несли уже по одной групп иров ке атомов, способных связываться с раковой клеткой (целая молекула белка располагает двумя такими группировками, с помощью которых и связываются соседние клетки). И когда таким расщепленным белком обработали культуру раковых клеток (опыты на животных еще не делались), они перестали де-
новости ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ новости ОТОВСЮДУ литься: молекулы как бы упаковали раковые клетки в тончайший чехол! РЫБЬИ СИГНАЛЫ В океане на поверхности воды можно обнаружить с помощью чувствительных приборов пятна — тончайший слой маслянистых веществ, выделяемых в морскую воду миллионами рыб,— пишет журнал «Urania» A971, № 7). По мнению исследователей из Американского бюро промыслового рыболовства, химический состав такой пленки зависит от породы рыб — каждой присущ свой неповторимый спектр индивидуальных веществ. Автоматический плавучий прибор, проанализировав пробу из пятна пленки над косяком, передаст радиосигнал на базу или на суда хоть за тысячи километров. VI рыбакам, намеревающимся загрузить трюмы сардинками, не надо будет мчаться за косяком кильки... ЛЕКАРСТВО QT СЕРПОВИДНОЙ АНЕМИИ Серповидная анемия — тяжелое заболевание, передающееся по наследству. Причина его в том, что в молекулах гемоглобина одна из аминокислот заменяется другой, в результате чего эритроциты приобретают характерную серповидную форму. Страдающие серповидной анемией редко живут более 40 лет; в ходе болезни изуродованные эритроциты закупоривают мелкие кровеносные сосуды и причиняют сильные боли. Радикально это заболевание можно будет ликвидировать лишь в будущем, когда будут разработаны способы исправления генов, вызывающих синтез искаженных молекул гемоглобина. Но зато для смягчения обострений серповидной анемии, как сообщает журнал «Chemical and Engineering News» A970, № 51), уже найдено средство. Это вещество, которое так воздействует на молекулу гемоглобина, что форма эритроцитов временно исправляется и боли проходят. ЧАШКУ КОФЕ ДЛЯ ПОРОСЕНКА В корм свиньям полезно добавлять кофеин, это хорошо сказывается на будущей свинине: она становится менее жирной. Так утверждают авторы исследования, которое велось в Канаде в течение трех лет («Wissenschaft und Forlschritt», 1971, № 6). Суточная доза примерно соответствовала 10— 20 чашкам кофе. Подопытные свиньи ели меньше, чем другие, но не хуже других наращивали мясо. Предполагают, что таким же действием может обладать теобромин, содержащийся в бобах какао, отходы которых при производстве порошка какао сравнительно дешевы. ПОЧКА НА ОДИН РАЗ Медицинские инструменты и приборы одноразового употребления — эта идея привлекает внимание специалистов, потому что стерилизация оборудования достаточно сложна, занимает много времени и обходится не так уж дешево. Были предприняты и попытки сконструировать искусственную почку одноразовбго использования. Журнал «Umschau in Wissenschaft und Technik» A971, № 6) сообщает о таком аппарате — противоточном диализаторе с активной поверхностью мембран 0,75 м2. Размеры, прибора невелики — всего 28X12x4 см; изобретатели считают, что его можно будет применять и в амбулаторных условиях. Разумеется, сам аппарат и приспособления для его присоединения к кровеносным сосудам больного должны находиться в стерильной упаковке. Больным, нуждающимся в регулярной очистке крови, потребовалось бы 100—150 портативных искусственных почек на год... г , тэед*
Художник в промышленности. Эта новая профессия становится все более важной. Множество предметов, которые окружают нас, изготовляют сейчас по чертежам и макетам, созданным коллективами художников, инженеров и технологов. Ни один «Знак качества» не присуждается без учета внешнего вида изделия. Художники не только облагораживают существующие формы предметов. Они обращаются к новым материалам, ищут скрытые в них художественные возможности, еще не обретенные формы. Один из таких новых материалов — пластмасса. Художественные поиски в мире пластмасс по своей увлекательности и драматичности соперничают с крупнейшими событиями в области современного искусства. Появление принципиально нового материала нередко ставит технологов в тупик. История техники не раз показывала, что из-за особенностей мышления технологов, горящих желанием как можно лучше усовершенствовать то, что уже имеется, трудно бывает переходить к совершенно новым явлениям. Тем не менее в технике привыкли к освоению новых материалов, которые в большом количестве поставляет наука. Рано или поздно для использования нового сплава, нового материала находят соответствующие инженерные решения. Но вот появились пластмассы, свойства которых можно регулировать в зависимости от изменения целей. Пока речь шла об утилитарно-технологическом использовании пластиков, проблема решалась довольно просто. Пластики воспринимались прежде всего как заменители. Они могли соперничать с металлом, керамикой, камнем, кожей. Для инженеров такие сравнения были вполне реальными. Шло время, пластики завоевывали все новые позиции. Они уже переставали быть заменителями и становились незаменимыми во многих случаях. Но вскоре стало заметно, как трудно широко ввести пластмассы в быт, обогатить нашу повседневную жизнь новыми возможностями. А задача эта становилась все более актуальной. Пристрастные критики обнаружили, что бесценное сокровище, вырванное у природы, тратится на имитации старых веществ и отработанных форм. Мартиролог испорченных вещей — под малахит, металл, дерево, стекло, кость — начал заполнять страницы журналов по архитектуре, строительству, декоративному искусству. Ведь мы знаем: встречаются еще такие столовые приборы, пепельницы, сетки, сумки, которые нередко просто компрометируют пластмассы. В них неприятно поражает грязноватый цвет, грубость отделки деталей, даже запах. Но это не означает, что пластики виноваты сами по себе. Просто их часто используют не по назначению, не учитывают свойств конкретного материала. Одно из главных свойств пластиков, выраженное и в наименовании, — пластичность, разрешающая невиданную прежде свободу форм, — оставалось неиспользованным. Выручить инженера в этой сложной ситуации, разработать новые, современные формы, поставить четкие задачи перед технологами мог только художник. Так пластмассы потребо-
вали содружества двух творческих начал: техники и искусства. Это содружество возникло не сразу. ЭКСПЕРИМЕНТЫ В ПЛАСТМАССЕ Если пластмасса оказалась как бы созданной для фантазии художника-проектировщика, то и новая профессия художника в промышленности дала возможность проводить эксперименты с уолимерными материалами. С начала тридцатых годов нашего века поиски художников в промышленности вылились в широкое движение. Художники провозгласили лозунг: связь техники с искусством. Они думали не о том, как украсить технику «художеством», а как обогатить ее профессиональными методами создания новых форм, накопленными тысячелетиями развития художественной культуры. Это помогало осмыслить, на что именно тратить открывшиеся богатства пластики, цвета, фактуры. Основой поисков новых форм и критериев красивого в мире пластмасс послужило то, что высокомолекулярные вещества прежде, чем стать готовым изделием, проходят через пластичное состояние. Порошок, зерна (гранулы), дисперсии, растворы или массы прессуют, льют, формуют, сваривают, склеивают, строгают. Предметы, изготовленные из обычных, традиционных материалов, дают мало свободы художнику- конструктору; их формы стабильны, технология связывает руки и фантазию художника. Пластмассы же позволяют придумывать и создавать целый сборный мир разных очертаний. Основное препятствие здесь только в том, что нужно оторваться от шаблона прямоугольных форм, свойственных металлу и дереву, от традиционных методов, переработки материала в изделия. Надо преодолеть конструктивную сложность предметов, которые составлялись или сваривались раньше из множества мелких деталей. Из одного листа пластмассы путем горячего прессования Вещи, окружающие человека, меняют форму. Даже такие извечные предметы нашего обихода, как стулья, не застывают в покое... или вакуумного формования можно получать кожухи, огромные панели сложного профиля, целые кресла без единого крепления и многое другое. Этим и руководствуются художники-конструкторы. Вот несколько примеров поисков английских художников-конструкторов или, как их называют, дизайнеров. Художников пригласили подумать над водопроводными кранами из пластмассы. Когда медные детали просто заменили пластмассовыми, ничего не получилось. Тогда пересмотрели конструктивные узлы. Краны прессовали теперь под давлением. Они были яркого невы- горающего цвета, сочетающегося с облицовками ванн и кухонь, были легки в использовании и при чистке, не имели острых граней. Кран с горячей водой оставался холодным. Зеркальная гладкость внутренней поверхности труб обеспечивала хорошую подачу воды и мешала осаждению извести. Такие краны могут прослужить более 30 лет без ремонта, сделали вывод специалисты, присудившие этому изделию специальный знак «Дизайн- центра».
Когда металлические ножи решили заменить пластиковыми, это сначала смутило даже специалистов. Но ведь первое поколение ножей из полистирола было простой копией металлических, хотя они и отличались размерами. Преимущества были только в невысокой цене. Художники решили, что пришло время пересмотреть подход к ним. Новое изделие, оставаясь функциональным и недорогим, получит иные формы. Какие? У ножа одна треть длины лезвия проходит под рукояткой, а лезвие установлено под прямым углом к плоскости рукоятки. Для большей режущей способности лезвие изогнули под E°. Зазубренное острие, тонкое сечение и небольшая вогнутость металлических ножей оказались теперь ненужными, от них отказались. Были сделаны формы для литья и затем отлиты сотни наборов из различных сортов полистирола, разнообразных цветов и степеней прозрачности. Но самым красивым признали полупрозрачный серо-голубой пластик. Так даже простые вещи оказывались объектом тщательной работы художников. 4 В традиционном стуле, сделанном из дерева и ткани, помимо утилитарности, искали устойчивый образ и стремились сделать стул украшением жилища Легкие стулья из гнутого дерева некоторое время казались единственно возможными... МЕБЕЛЬ ПОДАЕТ ПРИМЕР В последние два десятилетия опытной площадкой для создания новых форм из пластмассы стала мебельная промышленность. Особенно заметно это было в Японии и Италии. Можно сказать, все началось в 1956 году, со знаменитой теперь целыюпластиковой табуретки японского художника- конструктора Сори Янаги. Эта табуретка была похожа на два лепестка, образующих сидение и ножки. Подчеркнуто гладкая фактура, чистый цвет материала, мягкая кривизна линии — все говорило о несомненной удаче художника. У Сори Янаги вскоре появилось немало подражателей. Первая цельнолитая пластмассовая табуретка, возвестившая о появлении новых критериев красоты Но вот другой пример, другая красота формы, которую продемонстрировал итальянский художник Марко За пузе. Он спроектировал детский разборный стул «49-99». Этот стул получил ряд высших международных премий по технической эстетике. По сравнению с другими мебельными собратьями, этот крепыш из полистиролу с отвинчивающимися ножками выглядит почти некрасиво. Но он отлично комбинируется с другими такими же стульями в причудливый лабиринт и чрезвычайно прочен — может противостоять усилиям маленьких разрушителей. Он легко превращается а игру. Прошли годы. Стул «49-99* стал образ» цом скульптурного стиля. Художник убедил очень многих в рациональности выбранных щл линий. В наше время смотры мебели, собирают массу зрителей на специальных художественно- технических выставках. За последние несколько лет такие международные выставки, проходили под девизами: .«Стул. Его функция и конструкция от античности до наших, дней», «Сиденье за сорок .лет*, «Раз,-
Детский стул-крепость из пластмассы"' в ход весь аппарат массовой пропаганды — рекламу, конкурсы, выставки, премии. Вещь, прежде чем дойти до потребителя, обрастает легендами о ее необыкновенных качествах. В ПЛАСТМАССОВОМ РАЮ Пластмассы, думают многие специалисты, могут со временем вытеснить и заменить собой буквально все. Этому способствуют и экспериментальные преувеличения. Об «агрессивности»' пластмасс говорила выставка «Техническая эстетика США», многие экспонаты выставки «Химия-70», ее продемонстрировала и Третья Всесоюзная выставка художественного конструирования 1971 года. Наши художники-конструкторы уже не мыслят себе будущее без пластиков. Карачаровский завод пластмасс работает над новыми видами посуды, тары, сувениров. И наш Аэрофлот — тоже один из потребителей новых художественных идей в пластмассе. Однако граница их применения все же существует. Она Надувные -кресла. Иногда их подсвечивают разноцветными софитами рез современного сиденья». Они показали, что пластмассовые стулья ничуть не проигрывают от сравнения с иногда весьма изысканными предками современного стула. Или еще новинка — «надувные структуры». Они уже совсем не похожи на обычную мебель. Это пленка, цветная, особо прочная. Надуваясь, она превращается в подобия кресел, диванов. «Надувные структуры» — не просто заемный эксперимент; они заставляют пересмотреть традиционное, веками отточенное отношение к опоре, массе предмета, к его расположению в пространстве. Тем не менее наивно было бы думать, что в поисках многих художников-конструкторов на Западе преобладает один художественный интерес. Художники-дизайнеры связаны с проблемами бизнеса, они находятся На службе фирм. Каждое удачное, неожиданное решение позволяет промышленникам увеличить сбыт своих товаров. Просто сделать вещь — этого еще мало. Надо, чтобы ее узнали, чтобы к ней привыкли миллионы людей. Здесь запускают становится заметной при создании экспериментальных домов, выполненных только из пластика. В 50-е годы такие дома появились в США, в прошлом году корпорация английских химиков построила научно-фантастическое жилище «Ливинг Пластике*. При этом неоднократно подчеркивалось, что преимущество этих зданий — в их легком весе, сборности, низкой стоимости материала, водонепроницаемости, долговечности, возможности быстрой перепланировки. В таких домах все, включая мебель, посуду, фурнитуру, как на немагнитной шхуне, изготовлено из пластмасс, Эти дома — не курьезы. Их создают для вполне определенных, можно сказать, лабораторных целей, чтобы выяснить, А где предел насыщения быта искусственными материалами. А противодействие им в век стали, бетона, стекла и пластиков становится все более заметным. В архитектуре натуральное дерево начинает казаться драгоценным материалом. Простой кирпич облицовывает самые важные, в декоративном отношении стены. Подчеркнуто Стулья, собранные в такую пирамиду, занимают мало места
Разборные детали такого кресла позволяют собрать его в течение нескольких минут. Все детали сделаны из пластиков грубая керамика и ткань контрастируют с отшлифованными ультрасовременными материалами. Тяга человека к гармонической цельности природы прежде всего ощущается здесь архитекторами и художниками. И дизайнеры настойчиво повторяют: человек создал искусственный материал, и его задача — работать над ним. Новые материалы, их формы должны быть ему верными помощниками. Только тогда человек даст им действительную жизнь, разработает не надуманные, а органические художественные концепции. КУДА ВЕДЕТ ПОИСК? Трудности, вызванные появлением новых материалов, могут показаться присущими только нашему времени. Но это не так. Сегодня лишь более ярко видны те изменения, которые вызвала научно-техническая революция. Например, в прошлом веке изобретение машинной обработки камня, замена многих материалов суррогатами вели художников к тем же проблемам. Художники не могли сразу понять, к чему приведет обесценение живописных, скульптурных и других отделочных работ в строительстве; некоторые серьезно думали, что надо вернуться к ручному труду, к той незыблемой почве искусства, которая наглядно говорит: «Здесь предел обработки материала, ни шагу дальше; дальше — уже единоборство с природой». Другие видели в облике технических из* делий своеобразную красоту 1 считали, что человеку надо про сто привыкнуть к ней, притерпеться, найти в конструктивной логике изделий, изготовленных инженерами, особую красоту. Эти идеи были характерны для эстетики техницизма- Пластмассы вернули художников к этим вопросам, только на другой ступени. Снова появились приверженцы ручного труда нли, наоборот, научной фантастики форм. Оба направления — крайности. Нельзя декретировать новую красоту форм без учета ее связей с предшествующими стилями, даже если это на время и удается сделать. Оргстекло, видимо, непригодно для того, чтобы сделать отдых приятным Так выглядит это кресло в собранном виде Только разумное сочетание с природными материалами даст возможность творческого вхождения пластмассы в жизнь. Тогда она не будет стремиться непременно заменить все остальное, а лишь больше покажет присущие именно ей особенности фактуры, цвета, физических свойств. Два года назад в Москве проходила первая творческая конференция художников, эстетиков, инженеров и химиков по проблемам пластмассы. На ней рассматривались пути дальнейшего развития промышленного производства изделий из пластмасс у нас в стране. Сейчас все больше делается для того, чтобы творчески освоить все откр ывающиеся возмож ности науки и техники для создания гармоничного окружения человека. И пластмассы займут в этой работе не последнее место. Это будет не рекламный пластмассовый рай, а действительное служение человеку нового материала. В. АРОНОВ
\ Так в первый pas рождается водяная капля и следующий за ней шарик Плато Так водяная капля рождается во второй раз; этот процесс почти в точности (только «вверх ногами») повторяет процесс первого рождения 47 УДИВИТЕЛЬНЫЕ И ВОЛНУЮЩИЕ события происходят не только в недрах мощных ускорителей, но и повсюду вокруг нас, даже в простом стакане воды: например, когда в него из неплотно прикрытого крана падает капля. Падающим каплям посвящено немало вполне серьезных исследований (см., например, превосходную книгу Ч. Дарлинга «Капли, их образование и движение», Госиздат, 1927); но лишь с развитием скоростной киносъемки происходящие при этом явления стали раскрываться с достаточной полнотой. В частности, настоящая за- Шарик Плато рождается во второй раз раньше основной капли
метка написана на основе материалов, полученных в лаборатории научной и прикладной фотографии и кинематографии Харьковского государственного университета. КАПЛЯ ВРОДЕ БЫ рождается просто: отрывается (например, от кончика крана)— и все тут. Но если этот процесс снять со скоростью 4000 кадров в секунду и затем показать на экране с обычной скоростью B4 кадра в секунду), то перед нами предстанет удивительная картина. Сначала капля медленно набухает; потом между ней и краном возникает шейка, которая становится все длиннее и тоньше; потом шейка рвется... но не посередине, как можно было бы ожидать, а возле самой капли. А дальше происходят еще более странные события: образовавшийся отросток не втягивается обратно в кран, а тоже отрывается, превращается в несколько связанных друг с другом бусин, которые мгновенье спустя сливаются в одну маленькую капельку — так называемый шарик Плато (фото 1а—д). МЫ ЗНАЕМ, что при падении капли на поверхность воды возникают брызги. Но только скоростная киносъемка позволяет детально проследить этот процесс: сначала на поверхности воды появляется миниатюрный кратер, окруженный венчиком, напоминающим корону, из центра которого затем поднимается водяной столбик, несущий на вершине ту же самую водяную каплю. Замечательно, что это второе рождение водяной капли почти в точности, только «вверх ногами», повторяет ее первое рождение. В этом можно убедиться, сравнив фотографии 1а—д и 2а—д. Но вот вопрос: что происходит с каплей в те тысячные доли секунды, которые проходят между ее гибелью и вторичным рождением? СЧИТАЛОСЬ, что капля просто подбрасывается вверх подобно стальному шарику, упавшему на растянутую резиновую пленку. Но сделаем такой опыт: воду, из которой в первый раз рождается капля, подкрасим анилиновым красителем и снимем весь процесс на цветную пленку с таким расчетом, чтобы место падения капли просматривалось как бы в разрезе. И вот кадры такого фильма открывают воистину драматическую картину. Оказывается, при падении капля действительно гибнет и затем действительно рождается во второй раз. Сначала она расплющивается в тонкую пленку, выстилающую дно кратера, а потом снова собирается в центре и снова, уже на вершине водяного столбика, превращается в каплю. На фотографии, напечатанной на вклейке, хорошо видно, что практически весь краситель оказался собранным во вторичной капле, увенчивающей остроконечный столбик. И ЭТО ЕЩЕ НЕ ВСЕ. Мы ничего не сказали о судьбе «меньшого брата» падающей капли — шарика Плато. Оказывается, он ведет себя более шустро, чем основная капля. В тот момент, когда она еще только-только собирается родиться во второй раз, шарик приближается к растущему вверх столбику, ударяется о его макушку, гибнет, снова рождается и несется вверх (фото За—д).Так капли, падая на поверхность воды и друг на друга, создают причудливый хоровод, который, казалось, может продолжаться бесконечно. Но это только когда смотришь специально снятый кинофильм, в котором секунды растягиваются в минуты... Я- И- ИОФФЕ Только что упала капля... Но погибнув, она через тысячные доли секунды рождается вновь. Этот удивительный процесс позволяет детально изучить скоростная киносъемка. Один из полученных с ее помощью кадров приведен на вклейке.
\
5 ;x ^П-\чК OV Ю К СТАТЬЕ «ХУДОЖНИК И ПЛАСТМАССА» В окружающих нас предметах обихода, в исследованиях, в технике все шире применяются изделия из пластмассы. Сравнивая новые вещи, сделанные из современных материалов, с давно ушедшими в прошлое, можно установить между ними определенные параллели и связи. Если раньше эволюция форм подготавливалась веками, то с появлением принципиально новых видов транспорта, коммуникаций, строений возникли не существовавшие раньше образы, объемы, сочетания материалов. Известный архитектор Ле Корбюзье в своем «моду лоре» — схеме человеческого тела — выразил идею современного художественного конструирования: в наше время в проектировании вещей направляющим становится восприятие человека. Изменение форм предметов, которое диктует применяемый материал, можно увидеть на этой вклейке. 1 — карета петровских времен. 2 — самоходная коляска XVII века. 3 — «форд» конца прошлого века. 4 — проект легкового автомобиля (в разрезе). 5^у^и)дель, по которой на заводе згртовляют кузовы легковых манн. 6 - пропорции нового современного автомобиля
'^ЩЬ
ЗЕМЛЯ И ЕЕ ОБИТАТЕЛИ ство как сны океанские таранном Мир кораллов не сложен. Есть живые системы несравненно более тонкие. Однако в царстве коралловых полипов эстетизм природы воплотился особенно ярко. В теплых водах тропиков крошечные живые существа создали острова и подводные сады, прекрасные, нашего детства. Тысячи миль пробегают волны, чтобы выложиться в ударе о наветренные берега коралловых атоллов Полинезии. Вот он рядом — сказочный атолл. За чистилищем ревущего на прибрежных рифах прибоя — ослепительно белый пляж из кораллового песка. За пляжем, чуть отступя, кокосовые Мадрепоровые полипы — основа коралловых островов и рифов. Перед вами типичный представитель A) этой обширной группы кишечнополостных животных, насчитывающей 2500 видов. Фунгия B) обитает в лагунах, этот коралл похож на шляпку сыроежки, перевернутую вверх пластинами. А на краю рифа, где даже в отлив бьют волны, живут галаксеи C), кораллы с прочным известковым скелетом. Как непохожи друг на друга коралловые родственники, можно убедиться на примере гелиастреи D) и целогор- гии E). Целогоргия — существо загадочное: до сих пор неизвестно, что она ест. пальмы с согнувшимися на ровном, но сильном океанском ветру листьями, а потом за узеньким плоским колечком суши спокойные зеленые воды лагуны. На карте острова Полинезии сгрудились плотными роями. Но в океане они маячат далеко друг от друга. И не потому, что их мало, а потому что огромен океан. В Полинезии многие тысячи островов, островков и рифов. Есть высокие — вулканического происхождения — и низкие, плоские — возведенные коралловыми полипами и другими морскими животными и растениями, образующими известковые скелеты. Сооружения кораллов грандиозны: построенный ими Большой Барьерный риф тянется на три тысячи километров вдоль берега Австралии. Обшая площадь коралловых построек мира 27 миллионов квадратных километров. Территория коралловой «суши» — сооружений, выходящих из моря при отливе,— 8 миллионов квадратных километров, а это больше, чем площадь Австралии. То есть коралловые полипы создали сушу, равную материку. Большинство из нас при разговоре о кораллах вспоминает причудливые известковые фигурки. Друзья-путешественники привозят их из-за дальних морей, и мы украшаем остовом кораллов свои книж-
Колонии ксении, словно дерном, покрывают дно в Красном море рифов Испокон веков были в моде украшения из красного благородного коралла. Его цвет в зависимости от концентрации окиси железа меняется от бледно-розового до почти черного ные шкафы. Формируют этот элегантный скелет существа неприглядные и крошечные— не более половины сантиметра. Организм коралла примитивен. У него цилиндрическое тельце-мешочек. Мешочек этот сшит всего из двух слоев клеток. Есть и межклеточный слой. Нижней частью животное прикрепляется к грунту, а вверху у него рот, увенчанный щупальцами. Ими полип загоняет в глотку воду, и вместе с ней основную пищу — зоопланктон. Размножается коралл двояко — бесполым и половым путями. В первом случае в результате почкования из одной особи вырастает ветвящаяся колония. Во втором — полип выделяет оплодотворенное яйцо, которое превращается в передвигающегося зародыша — планулу. Планула прикрепляется ко дну и, повзрослев, дает начало новой колонии. Зоологи насчитывают шесть тысяч видов кораллов. Нас интересуют лишь рифостроители, создатели кораллового царства, в основном шестилучевые полипы (число щупальцев кратно шести), а среди них — мадрепоровые. Они главные строители рифов, восьмилучевые — подсобники. Красивый остов кораллов растет благодаря усвоению ими углекислого кальция из морской воды. Механизм быстрого роста скелета шестилучевых кораллов был познан совсем недавно, в 50—60-х годах нашего века. Секрет был в симбиозе: в теле кораллов с твердокаменным скелетом живут одноклеточные жгутиковые растения — зооксантеллы. Они получают от коралла углекислоту (продукт дыхания коралла), которая идет на фотосинтез. Зооксантеллы усваивают и другие продукты обмена — производные азота и фосфора. Выходит, что они, потребляя продукты обмена, отчасти заменяют кораллам органы выделения. А в дневные часы во время фотосинтеза зооксантеллы волей-неволей снабжают кораллы кислородом. Ускоряя обмен веществ в организме хозяина, зооксантеллы помогают ему сформировать массивный скелет. Опыты с радиоактивным углеродом показали прямую зависимость между фотосинтезом зооксантелл и скоростью отложения извести. На свету известь накапливается в девять раз быстрее, чем в темноте. Но этого мало, зооксантеллы вырабатывают хитиноподобное вещество — первооснову для отлагающейся извести. У шестилучевых, особенно мадрепоро- вых, кораллов скелет можно назвать домом, ведь он наружный. Вначале одиночка-полип сидит в плоской известковой чашечке. Потом появляются радиальные ребра. Мягкие ткани обволакивают скелет лишь тонкой полупрозрачной пленкой. У колониальных форм скелетные чашечки сливаются в общий мощный остов колонии. Чаще всего особь в колонии более или менее самостоятельна. Однако у мадрепоровых есть тенденция к объеди-
Пожалуй, самые невероятные колонии у восьмилучевых кораллов — морских перьев. Днем фосфорическое морское перо спит — лежит на дне, а ночью ножка пера жадно впитывает воду, разбухает, и коралл принимает вертикальное положение. Слизь, выделяемая пером, светится Лофохелия — своего рода исключение среди коралловых полипов. Она приспособилась к жизни в холодных водах и намного перекрыла глубинный рубеж кораллов. В Норвежском море лофохелия живет на двухсотметровой глубине нению в единый организм. Например, у кораллов-мозговиков десятки одиночек сливаются воедино, и их щупальца работают на всю общину. Формы колоний самые неожиданные: в виде кустов, плоских сетчатых решеток, пчелиных сот, полушарий мозга. Форма коралловых колоний не прихоть — она зависит от условий жизни. В полосе прибоя кораллы дают стелющиеся, корковые, подушечкообразные колонии, противостоящие ударам волн, а в лагуне те же виды могут вырастить хрупкий, изящный древовидный домик. Кораллы требовательные существа. Границы их распространения почти совпадают с северным и южным тропиками. Среднегодовая температура воды в районах их обитания не ниже 18° С, но и не выше 35° С. Кораллы не любят холодных вод потому, что в них много углекислого газа, способствующего растворению кальцита (СаСОз) — основного материала, из которого они строят свой дом. Другое не менее важное условие для жизни ко* раллов — соленость. Рифостроители предпочитают диапазон солености от 27 до 40°/оо. Пресная вода несет им смерть. Во время ливней у берегов Океании погибали мириады полипов. Капризным кораллам нужно много света. Именно поэтому они живут не глубже 40—50 метров. Это и понятно: без достаточной освещенности погибнут зооксан- теллы. Не любят кораллы и мутной воды. Дело не только в том, что муть затрудняет доступ света, но и в том, что полипы плохо переносят попадание ила на тело. И, наконец, полипу нужно много кислорода, который он добывает из воды самостоятельно и с помощью зооксантелл. Поэтому-то кораллы развиваются быстрее в полосе прибоя — там вода обогащена кислородом. При бурении на коралловых атоллах, прежде чем бур уткнется в коренные базальты, ему нужно пройти от 1200 до 1400 метров рифовых известняков. Каким же образом крохотные существа, крепко привязанные к свету и теплу, возвели атоллы с больших глубин, да еще придали им кольцевую форму? Было предложено немало гипотез рождения коралловых сооружений, однако самой убедительной остается гипотеза Чарлза Дарвина. Правда, соображения великого натуралиста дополнялись и уточнялись, но общая идея, подтвержденная новыми данными, в частности глубоким бурением на атоллах, возобладала. В основе гипотезы Дарвина лежит представление о вековых, постепенных колебаниях земной коры. По его мнению, бе- роговой риф образуется из-за медленного опускания берега. Кораллы тут растут быстро, обгоняя нисходящее движение суши. Прибрежная часть дна все погру-
52 береговой риф барьерный риф аюлл жается и погружается. А кораллы все растут и растут. Приходит время, и между коренным берегом и коралловой постройкой — барьерным рифом — возникает внутренний водоем. Тысячелетие за тысячелетием погружается суша. Вокруг острова-горы нарастают береговой, барьерный рифы... Наконец остров погрузился. Однако кольцо медленно, но верно вздымающегося рифа осталось на поверхности. Образовался атолл. С внешней стороны он нарастает энергичнее, чем с внутренней. Разрастание вширь сдерживает напор прибоя, а вверх — верхняя отметка прилива. Атолл — от начала до конца детище океана. Какова же скорость роста кораллов? Об этом известно мало. Знают, например, что массивные виды мозговиков прирастают на один-два сантиметра в год, а ветвистые формы, если им ничто не препятствует, дают ветви до 8—9 сантиметров. Однако средняя многолетняя скорость роста коралловых рифов даже при очень благоприятных условиях не превышает 36 метров в тысячу лет. Атолл — самое завершенное и прекрасное сооружение строителей океана. Со стороны моря склон атолла обрывается в бездну. Прибой встречает первый бастион рифа — кораллово-водорослевый барьер. Здесь океану противостоят самые выносливые кораллы, слившиеся в монолитные уступы. На рифах много отмерших полипов, они оказались выше уровня прилива и погибли. Цвет их однообразно сер и неприветлив. За барьером на подступах к берегу следует подводное коралловое плато — платформа, вытесанная прибоем. В отлив часть плато обнажается и появляются десятки островков. Дальше, за береговым валом,— кольцо суши с пальмами, обычно узенькое — всего 200—300 метров. Зато диаметр кольца, в котором заключена лагуна, может быть и 60-километровым. В кольце есть каналы, соединяющие океан с лагуной— аквариумом, полным чудес. Мад- репоровые кораллы здесь то светло-голубые, то бледно-лиловые. Сочетаются самые несопоставимые цвета. Светло-зеленые ветви кустов оканчиваются лило- ватыми бугорками, желтые отростки испещрены бледно-голубыми пятнами и полосками. Кроме мадрепоровых в лагуне обитают кустистые горгонарии, похожие на хризантемы светло-розовые кораллы, мягкие альценарии. Вот оценка знатока: «Подводные коралловые сады выглядели так, как будто за ними любовно и заботливо ухаживали сказочные феи». По плотности населения лагуны сравнимы лишь с влажными тропическими лесами. Это не преувеличение: воды коралловых построек дают 1500—3000 граммов первичной продукции углерода на
квадратный метр в год, в сто раз больше, чем. в открытом океане. Бродя в отлив среди скользких кораллов или опустившись с аквалангом в воды лагуны, встречаешь нежные, как паутина, или жесткие, как железная стружка, ярко-зеленые, коричневые и буро-красные водоросли, моллюсков с пурпурными мантиями, кольчатых червей с кроваво-красными щупальцами, невиданных рыб — то малюсеньких, то громадных, лазоревого, зеленого, оранжевого, бархатно-черного, красного цветов, усеянных точками, пятнами или полосами. В каких бы сложных отношениях ни находились обитатели лагуны, они «все свои» и часто необходимы друг другу» все они приспособлены к жизни в коралловом доме. Недаром их зовут рифолю- бами. Рифолюбов можно разбить на три лагеря: активные и пассивные пловцы (рыбы и планктон), прикрепленные организмы и сверлящие. И тут особенно важно то, что иной представитель каждого лагеря при перемене условий существования может покинуть свой лагерь и оказаться в другом. Для сверлящих и прикрепленных организмов эта ситуация довольно типична. У рифовых рыб тело обычно сжато (в коралловых садах тесно), и пестро окрашено, часто под цвет коралловых кустов. ^Иглобрюх, например! в случае опасности даже раздувается, ^имитируя такой куст. Рыбки из райских садов океана поедают друг друга или питаются кораллами — живыми, подобно рыбе-попугаю, и мертвыми, очищая жизненное пространство. Иное дело водоросли, они дают жить другим, обогащают воды атолла кислородом, поглощают продукты жизнедеятельности животных и СОг, служат пищей и убежищем обитателям рифа, а известковые водоросли активно помогают кораллам. Подстать водорослям ведут себя и бактерии. Они не дают задохнуться богатой жизни рифа, разлагая отмершие организмы. Сверлящие организмы, поселяясь на коралловых известняках и живых колониях, воздействуют на них механически или химически, с помощью кислот. Морской финик, например, делает в коралловом известняке норки до пяти сантиметров глубиной. Разрушают известняк и тридакны, губка-спирителла, морские ежи, черви. Роль этих существ в жизни рифа очень велика: измельченный ими коралловый известняк и есть первичный субстрат для почвы. Именно эти организмы служат основой развития жизни на коралловой суше, что в конце концов приводит к появлению на атолле высших растений и сухопутных животных. Когда первые древние мореплаватели, пришедшие с неведомых берегов, ступили на атоллы Полинезии, их встретила земля обетованная, рожденная океаном. В. НИКОЛАЕВ
И ХИМИЯ — И ЖИЗНЬ! ФредУилЕР что НАМ ИЗВЕСТНО О ЗАГРЯЗНЕНИИ ПЛАНЕТЫ? Проблема загрязнения среды в последнее время приобрела серьезный характер во всех промышленно развитых странах. Но существуют такие виды загрязнений, которые распространяются за пределы национальных границ, — этот факт получил официальное признание еще в 1962 г., когда в системе ЮНЕСКО была создана международная группа по загрязнению вод. Правда, тогда дело не пошло намного дальше признания факта: очевидно, наши знания в этой области были еще недостаточными. В 1968 г. была создана еще одна группа, изучавшая атмосферу: к тому времени воздушный перенос загрязнений из одних стран в другие стал также общепризнанным фактом. Тогда же чистоплотные шведы обнаружили, что вред, наносимый природе, может ощущаться уже не только в масштабах континентов, и предложили ООН организовать конференцию по влиянию человека на ср!еду. Предложение было принято, и конференция Объединенных Наций по жизненной среде человека запланирована на 1972 г. Уже в самом начале подготовительной работы стало ясно, что если в 1972 г. официальные делегаты стран, которые примут участие в конференции, будут иметь дело с резко противоречивыми научными данными, это не будет способствовать решительным действиям. До сих пор проблема загрязнений представляет собой не столько научную дисциплину, сколько нечто вроде цирковой арены, на которой одновременно идет несколько самостоятельных программ: всевозможные специалисты готовы засвидетельствовать все что угодно, начиная от неизбежности исчезновения кислорода на Земле и кончая благотворным действием горячей воды на растения. Поэтому один из экспертов ООН, специалист по научной организации управления профессор Кэр- рол Л. Уилсон из Массачузетского технологического института предпринял попытку выработать какое-то единое мнение по вопросам мирового загрязнения. В прошлом году в Уильяме-колледже — небольшом университете, затерянном среди холмистых равнин Массачу- зетса, — собралось около 40 специалистов в различных областях науки (плюс еще около шестидесяти время от времени наезжавших туда советников и консультантов); целый месяц они изучали всю существующую литературу и статистические данные. Разбившись на постоянно менявшиеся группы и подгруппы, ученые день и ночь, без выходных, писали, читали, спорили и считали. Работа была закончена вовремя, и приехавшим в назначенный день журналистам и почетным гостям было продемонстрировано полное единомыслие, в основном по поводу того, на какие неотложные вопросы мы пока еще не можем ответить. Вероятно, профессор Уилсон — один из немногих специалистов по научной организации, сумевших хоть что-нибудь так блестяще организовать. Перед этой группой — она получила название Группы по изучению критических проблем среды (ГИКПС)— была поставлена задача решить, какие загрязнения имеют (или будут иметь в предвидимом будущем) действительно глобальные последствия и что нужно выяснить, чтобы заполнить пробелы в нашем понимании этих глобальных последствий; кроме того, группа должна была рекомендовать хоть какие-нибудь практические шаги. ГИКПС занималась только глобальными изменениями: локальные последствия, например влияние промыш-
ленных газовых выбросов на близлежащие леса, не обсуждались. Не интересовалась ГИКПС и прямым влиянием загрязнений на человека: например, недавние сообщения о высоком содержании ДДТ в пойманной рыбе рассматривались с точки зрения экологии океана, а не гигиены питания. Такое ограничение имело целью не только сузить круг рассматриваемых проблем до посильных пределов; благодаря ему в основных дискуссиях стало возможным обойтись без ссылок на субъективные критерии, относящиеся к области эстетики, религии и морали. Как выяснилось, этим жестким требованиям удовлетворяют лишь немногие достоверные факты. На климат планеты, возможно, влияют три фактора: повышение содержания в атмосфере углекислоты, возрастание пылевого загрязнения атмосферы и — отдельно — загрязнение атмосферы, в том числе стратосферы, сверхзвуковой и прочей реактивной авиацией. Кроме того, было констатировано четыре источника глобальных экологических нарушений, известных или потенциальных: ДДТ и другие токсичные стойкие пестициды, ртуть и другие токсичные тяжелые металлы, загрязнение океана нефтью и избыток питательных веществ в реках, их устьях и, следовательно, в прибрежных водах. Далее мы рассмотрим эти глобальные проблемы среды по порядку. ЗАГРЯЗНЕНИЯ И КЛИМАТ Углекислый газ выделяется при сжигании ископаемых топлив. В начале промышленной революции объемное содержание его в атмосфере составляло, вероятно, около 280 частей на миллион. Сейчас оно достигло 321 части на миллион и растет со скоростью 0,7 части на миллион в год. К 2000 году, по расчетам, оно дойдет до 379 частей на миллион, увеличившись за 30 лет на 18%- Отличить углекислый газ, обязанный своим происхождением промышленности, от естественного можно с помощью радиоуглеродного метода. Оказывается, в атмосфере остается только половина сжигаемого нами углерода. Остальной углерод, очевидно, отчасти включается в состав биомассы, а отчасти растворяется в океанах. В качестве необходимых шагов ГИКПС рекомендовала «систематически изучать распределение двуокиси углерода между атмосферой и океаном, с одной стороны, и биомассой, с другой», исследовать изменения полной биомассы живого вещества и продуктов его разложения, а также уточнить прогнозы в отношении использования ископаемого топлива. Влияние углекислого газа на климат теоретически объясняется тем, что он относительно прозрачен для солнечной радиации и непрозрачен для инфракрасного излучения, испускаемого Землей. Чтобы общая температура поверхности планеты оставалась постоянной, потоки приходящей и уходящей радиации должны быть равны. Если содержание С02 в атмосфере растет, Землю покидает меньше тепла («парниковый эффект») и температура поверхности повышается; существующая теория утверждает, что в результате роста концентрации СОг на 18% температура повысится на 0,5° С. Однако эта теория основана на упрощенной модели атмосферы, не принимающей во внимание взаимодействия атмосферы с океанами и влияния постоянно меняющегося облачного экрана, которое, возможно, имеет стабилизирующий характер. Если эта модель все же соответствует свойствам реальной атмосферы, то человечество, видимо, где-то в XXI веке радикально изменит климат Земли: ископаемого топлива еще хватит, чтобы повысить температуру поверхности по меньшей мере на 2° С. Учитывая эти обстоятельства, ГИКПС рекомендовала ускорить разработку машинных моделей атмосферы, отражающих «циркуляцию, облачность, осадки и распределение температур при ожидаемых уровнях СОг». Создать такие модели не так просто, для этого нужна вычислительная техника, значительно более мощная, чем та, которой сейчас располагают метеорологи. Пылевое загрязнение атмосферы изучено мало. Достоверно известно, что содержание твердых частиц в нижних слоях атмосферы над Европой, США и Северной Атлантикой растет, но над центральной частью Тихого океана этого не наблюдается. Можно ожидать, что такие частицы, как и углекислцй газ, влияют на радиационный баланс, во всяком слу-
чае те из них, диаметр которых меньше 5 микрон. Около */б таких частиц обязаны своим происхождением человеку, остальные — результат различных естественных процессов (морская соль, пыль и продукты естественных химических реакций, в основном превращения окислов серы в капельки серной кислоты и затем частично в соли). Ежегодно в атмосферу поступает 1600 млн. тонн частиц такого размера; 360 млн. тонн из них — природные сульфаты, 200 млн. тонн — сульфаты, производимые человеком. (Кроме этого, человек вносит в атмосферу, по данным 1968 года, 40 млн. тонн сажи, 35 млн. тонн нитратов и 15 млн. тонн углеводородов.) Количество же взвешенного вещества, находящегося в атмосфере в каждый данный момент, значительно меньше, так как частицы остаются в атмосфере недолго — несколько дней или недель. Таким образом, главный искусственный источник твердых частиц в атмосфере — двуокись серы, выделяющаяся при сжигании ископаемых топлив. На первый взгляд, можно было бы предположить, что образующиеся при этом мельчайшие частицы должны рассеивать приходящую солнечную радиацию обратно в космическое пространство («эффект грязного парника»). Однако сейчас установлено, что они не только рассеивают, но и поглощают солнечную радиацию и тем самым способствуют разогреванию нижних слоев атмосферы. Какой из этих противоположных процессов преобладает, пока неизвестно. Стратосфера еще менее изучена; хотя некоторые данные и указывают на наличие в ней твердых частиц, обязанных своим происхождением человеку, но насколько велика их доля, пока неизвестно. Большая часть твердых частиц, попадающих в стратосферу, видимо, выделяется вулканами, и их общий эффект как будто сводится к перехвату солнечной радиации и нагреванию стратосферы. Частица, попавшая в стратосферу, остается там дольше, чем в нижних слоях атмосферы, — примерно два года. Это означает, что в стратосфере частицы должны накапливаться. В этом отношении важные данные были получены после извержения вулкана Агунг на Яве в 1963 году. В результате этого «естественного эксперимента» температура экваториальной стратосферы повысилась на 6—7° С, а температура на поверхности не изменилась. Что же касается вклада промышленности в загрязнение стратосферы твердыми частицами (по всей вероятности, незначительного), то нам еще предстоит выяснить, в чем именно он состоит. Сверхзвуковые транспортные самолеты— единственные пока машины, способные существенно повлиять на свойства стратосферы. Если считать, что в конце 80-х годов будет эксплуатироваться 500 таких самолетов, каждый из которых будет на-" ходиться в полете, преимущественно над северным полушарием, по семь часов в день, и если принять содержание серы в топливе за 0,05%. то наибольшую угрозу будет представлять выделение двуокиси серы. О превращении этого газа в твердые частицы в условиях стратосферы известно еще очень мало, но не исключено, что благодаря авиации среднее содержание твердых частиц там вдвое превысит уровень, наблюдавшийся до извержения вулкана Агунг, а на тех широтах, где проходят основные трассы самолетов, оно возрастет по сравнению с этим уровнем в 10 раз. В то же время заметно возрастет содержание водяного пара (на широте Европы — на 60 %), что ставит еще одну неизученную проблему — влияние на климат стратосферной облачности. ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ЭКОЛОГИЯ Перейдем к опасностям, грозящим экологии планеты. Ученые, занимавшиеся проблемами биосферы, высказали некоторые общие соображения, которые, вероятно, заслуживают большого внимания. Во-первых, несмотря на то что система сельского хозяйства очень далека от естественной, даже высокоразвитые страны многим обязаны еще не тронутым природным экологическим системам. Благодаря естественным хищникам поддерживается на низком уровне численность огромного большинства видов насекомых, которые в принципе могли бы стать вредителями; большинство культур опыляется насекомыми; на естественные пищевые цепи опирается наше рыбное хозяйство; наводнения и эрозия могли бы приносить значительно больший ущерб, если бы не разнообразные растительные системы, сложившиеся поила
мимо человека. Наше сознательное воздействие на природу еще крайне незначительно. И все-таки даже эти слабые попытки уже оказали такое влияние на еще не тронутые уголки природы, что это не может не вызывать беспокойства. Вот пример, иллюстрирующий сущность ситуации. Идея интенсивного рыбного хозяйства еще далека от практического осуществления, и в то же время макрель, вылавливаемая у берегов Калифорнии, уже не годится в пищу из-за высокого содержания остаточного ДДТ: получается нечто вроде «анти-интенсификации», при которой отрицательные последствия человеческой деятельности далеко опережают положительные. «Экологическое потребление» среды человечеством можно, хотя и довольно приблизительно, оценить по степени развития промышленности. Считается, что население Земли удваивается за 30 лет, а мировая промышленная продукция — за 13—14 лет. Это до некоторой степени объясняет, почему вопросы охраны природы столь внезапно дошли до сознания людей после многих лет равнодушия: грубо говоря, сейчас у нас вдвое больше оснований беспокоиться, чем в 1956 г. Количественных данных в этой области существует пока еще очень мало, и для них еще трудно даже пытаться найти место в сколько-нибудь реалистической картине биосферы. Однако уже выработаны некоторые качественные представления, которые могут принести определенную пользу. Мы можем говорить, например, о биосфере в вертикальном разрезе — о пищевых цепях, которые тянутся от азотфиксирующих бактерий и растений, питающихся неорганическим веществом, до самых специфичных плотоядных. На более высоких уровнях образуются отбросы и продукты распада, которые большей частью перерабатываются на более низких. Вещество, с одной стороны, накапливается (мел, уголь), с другой — продолжает извлекаться из земной коры. В результате постепенного взаимного приспосабливания, длившегося сотни миллионов лет, каждый вид живет среди тысяч других, конкурируя и сотрудничая с ними, мирясь с их отбросами или используя их. Некоторые части этой системы имеют периодические свойства, но настолько сложные, что мы только начинаем замечать их периодичность. Всякие возмущения в системе имеют тенденцию затрагивать в первую очередь высших, наиболее специализированных и зависимых членов пищевой цепи: даже применение пестицидов со временем начинает работать в пользу вредителей, против питающихся ими хищников. Распространившееся в последнее время представление о Земле как космическом корабле страдает одним недостатком: как устроен космический корабль, мы знаем, а живя на Земле, мы во многом зависим от действия систем, устройства которых не понимаем и вмешательство в работу которых приводит к непредвиденным результатам. Человек отличается от других видов, в частности, быстротой, с какой изменяется количество и состав его отбросов. Эта точка зрения позволяет нам пренебречь экологическими сложностями и, главное, позволяет сформулировать количественный, хотя и грубый, критерий для оценки потенциальных глобальных источников загрязнения. Например, среди химических элементов можно выделить те, которые извлекаются промышленностью в количествах, сравнимых с объемами выноса их реками мира. Таких элементов 14: железо, азот, марганец, медь, цинк, никель, свинец, фосфор, молибден, хром, серебро, ртуть, олово, сурьма. На экологические системы могут оказать влияние элементы, являющиеся либо питательными (фосфор, недостаток которого часто ограничивает развитие жизненных процессов), либо токсичными. Имеющиеся сейчас количественные данные о размерах утечки элементов очень неполны. Уже известно, что определенный ущерб наносят свинец и ртуть. Ртуть пока еще применяется как биоцид, и ГИКПС рекомендовала «продолжать решительное сокращение ее использования». Токсичные металлы включены в ту же категорию, что и стойкие хлорированные углеводороды, и рекомендовано помимо единого учета их производства и применения организовать глобальную систему из 200 станций, которые наблюдали бы за присутствием и действием этих веществ в воде, воздухе, почве, донных осадках и некоторых видах живых существ с целью проследить их путь от самого источника и предсказать влияние уровней их содержания, которых можно ожидать в будущем.
Оказать вредное влияние на экологию может любое вещество, если объем его переработки человеком по порядку величины приближается к его естественному круговороту или же если это вещество биологически активно и ранее вообще не попадало в биосферу. Одно из наиболее известных таких веществ этого класса — ДДТ (ГИКПС рекомендует решительно сократить его применение, субсидировать развивающиеся страны с целью облегчить им переход на более дорогие нестойкие пестициды и изучать его содержание в море и влияние на водную фауну). В дискуссии упоминалась и другая группа таких веществ — полихлорированные бифенилы, данные о производстве которых пока получить очень трудно. Эти два вида веществ уже стали источником экологических сюрпризов, и некоторые члены ГИКПС выразили опасение, что новых таких сюрпризов можно ожидать и в будущем. Но вернемся к уже известным нам глобальным источникам загрязнений. О токсичных металлах и стойких пестицидах уже говорилось. Остаются питательные вещества и нефть. Из питательных веществ наибольшее влияние оказывают фосфор и удобрения. Повышение содержания фосфора в воде можно рассматривать как глобальную проблему, потому что животная жизнь в океане в сильной степени зависит от состояния прибрежных вод и рек. ГИКПС обнаружила, что «до 70% фосфора, вызывающего избыточное обогащение им водоемов, попадает туда с бытовыми стоками. В США 70—90% общего содержания фосфора в этих водоемах имеет своим источником детергенты». Простая экстраполяция существующих тенденций приводит к выводу, что к концу нашего столетия общее количество поступающего в круговорот фосфора во всем мире утроится или учетверится. Рекомендации вполне естественны: извлекать фосфор из тех стоков, где он находится в достаточной концентрации, и изменить состав детергентов, придав им способность к биологическому разложению. Что касается удобрений, то ГИКПС сочла, что этот вопрос «сводится к множеству локальных проблем, потенциально могущих иметь глобальное значение, но подлежащих решению лишь на основе локальной детализации», и подчеркнула, что глобальных координированных действий в этой области рекомендовать нельзя... Нефть. Оказывается, помимо 1,5 млн. тонн нефти, ежегодно попадающих в океан при транспортировке, в результате проливов и морского бурения, примерно вдвое больше теряется на суше — около 1,8 млн. тонн только в виде автомобильных масел — и, как можно предположить, тоже попадает в океан. Драматические случаи с танкерами и морскими буровыми установками, таким образом, — всего лишь капли в море (хотя именно благодаря им мы получаем возможность изучить экологическое действие нефти). Считается, что естественным путем в океаны ежегодно поступает около 0,5 млн. тонн нефти, так что вклад человека приводит к резкому увеличению нефтяного загрязнения. ГИКПС рекомендовала, во-первых, систематически изучать влияние пролитой нефти, начиная это изучение сразу же после того, как произойдет пролив; во-вторых, исследовать способы вторичного использования отработанных нефтепродуктов (может быть, путем скупки их у потребителей) и, в-третьих, предпринять решительное наступление на проблему загрузки танкеров. Существует наименее вредный способ загрузки и балансировки; он применяется на 80% танкеров мира, которые в результате проливают в море ежегодно только 30 тыс. тонн нефти; остальные 20% танкеров проливают около 500 тыс. тонн. Правда, давать полезные рекомендации владельцам судов, плавающих под флагом Панамы, Гондураса или Либерии, легко, только неясно, как добиться их претворения в жизнь... В этом обзоре я не назвал ни одного имени, кроме профессора Уилсона. Это не значит, что моей целью было разрекламировать дирижера, не упомянув ни слова о солистах — в их числе было немало крупных ученых. Между прочим, один из них каждый вечер в течение ча- са-двух исполнял (и очень хорошо) на расстроенном рояле, стоявшем в буфете, прелюдии и фуги, тем самым напоминая остальным ученым, что эту деградирующую цивилизацию все-таки стоит спасать... Из журнала «New Scientist» * A970, т. 48, № 721)
В издательстве «Детская литература» готовится к выпуску книга Валентина Азерникова «Неслучайные случайности». В ней рассказывается о великих экспериментальных открытиях, сделанных, как нередко считают, случайно. Предлагаем нашим читателям отрывок из книги: о том, как был открыт электролиз воды — разложение ее под действием электрического тока. Электролиз имеет самое широкое применение в современной науке и технике; этот процесс лежит в основе целой отрасли науки — электрохимии и важнейшей многогранной индустрии — электрохимической промышленности. СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ Валентин АЗЕРНИКОВ СЛУЧАЙНАЯ КАПЛЯ ВОДЫ 20 марта 1800 года из маленького итальянского городка Комо, близ Милана, было отправлено письмо. На конверте стоял адрес: сэру Джозефу Бэнксу, президенту Королевского общества, Лондон, Великобритания. Грифа «ценное» на письме не значилось — тогда не было таких градаций, хотя, по справедливости, письмо это имело право именоваться даже особо ценным. Ибо в нем, на нескольких страницах, исписанных ровным почерком, содержалось сообщение, которое вызвало революцию в науке и технике. В письме говорилось: если взять несколько круглых серебряных пластинок и такое же количество цинковых и сложить их попарно, проложив кружками влажного картона, то полученный таким образом столб будет замечательным источником электричества. В конце сообщения стояла подпись: Алессандро Вольта, профессор физики Тессинского университета. Сэр Джозеф Бэнкс по неизвестным нам причинам умудрился продержать письмо у себя до 26 июня. Только спустя два месяца он собрался, наконец, публично зачитать его перед крупнейшими английскими учеными. Но мог уже этого и не делать: содержание письма стало известно многим из присутствующих. И не только в Англии, но и в других странах уже знали о нем, потому что весть об открытии, сделанном итальянским физиком, попала в немецкие, французские и английские газеты. И когда Бэнкс читал это знаменитое письмо, во многих лабораториях уже работали вольтовы столбы, первые электрохимические источники тока — прообразы современных батарей. Более того, с помощью вольтова столба уже было сделано еще одно замечательное открытие, причем совершенно случайно. Дело в том, что Бэнкс в числе прочих дал ознакомиться с письмом и двум англичанам, хотя и весьма почтенным, но не имеющим к электричеству никакого отношения. Одним из них был Энтони Карлейл, врач. Ему 32 года, он еще не очень известен, но у него все впереди, и вскоре он станет знаменитым хирургом. Его другу Вильяму Никольсону 47 лет. Николь- сон был и чиновником, и комиссионером, и учителем, и инженером, и писателем; в последнее время он начал издавать журнал, в котором печатались статьи по естествознанию, в том числе и по физике. Вероятно, это обстоятельство имело значение, потому что, когда 30 апреля 1800 года он встретился с Карлейлом, чтобы попробовать соорудить вольтов столб, о котором Никольсон только что узнал от сэра Джозефа, он чувствовал себя, конечно, физиком. Придавало смелости ему то, что столб этот, судя по описанию самого автора, устроен очень просто. Конечно, интерес двух друзей к новому открытию может показаться несколько странным. Один не совсем физик, другой совсем не физик. Но в науке того времени не было слишком четкой границы между областями естествознания; это не наши дни, когда, кроме
Первый столб А. Вольта физики и химии, есть еще физическая химия и химическая физика. А кроме того, какой естествоиспытатель устоит перед искушением построить у се^я дома самый современный прибор, если нужны для этого всего лишь горсть монет, кусочки цинка, картон, проволока и вода? И немного умения, конечно... Поскольку почти все перечисленное выше у них было, Никольсон и Карлейл решили попытать счастья. Того, что у них немного не хватало экспериментального умения, они вначале сами не знали, а когда узнали, то оказалось, что именно в этом-то и заключается ах удача. Именно благодаря этому неумению и случилось то, что случилось. А случилось вот что. Поначалу все шло хорошо. Ученые взяли семнадцать серебряных монет достоинством в полкроны каждая, семнадцать цинковых кружков и шестнадцать кружков картона, смоченных водой. И сложили из всего этого, согласно рисунку Вольты, столб. К серебряной монете припаяли одну проволоку, а к пластинке цинковой... к цинковой не сумели. И поэтому проволоку просто прижимали к пластинке, когда включали прибор. Первые же опыты с построенным столбом вызвали неподдельный восторг — все совпадало с описанием самого Вольты. Теперь и у них есть источник гальванического электричества. Они представляли, как выступят на заседании Королевского общества после официального зачтения письма Вольты и сообщат, что подтверждают его результаты. И пока все шло гладко и столб нормально работал, они не подозревали, что их выступление, кроме того, будет содержать еще и собственное открытие. И коп- i да столб стал барахлить, они тоже еще! ничего не знали; они просто решили. улучшить контакт между проволокой и цинком и для этого накапали на верхнюю пластинку немного воды. .'. И тут заметили странную вещь. Впрочем, будем точными, заметил ее Карлейл.. Никольсон сам признает это, описывая опыт в своем журнале, в июньском номере за 1800 год: «В одном из опытов Карлейл заметил, что вокруг прикасавшейся к воде проволоки стал выделяться газ; как ни мало его было, мне. .показалось, что у газа запах, подобный запаху водорода...». Оставим на совести автора «запах, подобный запаху водорода»: как известно, водород не имеет запаха; но именно с этого момента стал существовать электролиз воды — разложение на водород и кислород под действием электрического тока. Повторив еще несколько раз свой опыт и убедившись, что здесь нет ошибки — какой-то газ действительно выделяется,— ученые уже специально взяли немного воды в трубку, заткнули эту трубку с двух сторон пробками, а в пробки вставили медные стержни от воль-, товой батареи, но уже усиленной, из i 36 пар. На этот раз через два с половиной часа в одном из концов трубки собралось заметное количество газа: несколько кубических сантиметров. Ког-, да газ этот смешали с воздухом и подожгли— смесь взорвалась. Так был обна* ружен водород. На другом конце медный стержень почернел: это кислород окислил медь. «Немало удивило нас,—писал Никольсон,— что водород выделился на одиоед конце, а кислород на другом; Еторой конец находился почти в двух дюймах от первого». Не стоит удивляться этому удивле-
Алессандро Вольта нию — ученые, по существу, первый раз наблюдают разложение воды электрическим током. До этого было известно, что электрические заряды, полученные при трении, способны вызывать химические действия; но сколько времени длится разряд? Слишком мало, чтобы успеть заметить какую-нибудь реакцию и собрать ее конечный продукт. А вольтов столб был первым электрохимическим генератором, дававшим ток длительное время,— и вот отличие не замедлило сказаться: буквально через несколько дней их прибор помог сделать новое открытие. Оно, конечно, давно уже созрело и только ждало случая, чтобы заявить о себе. Сообщение Никольсона и Карлейла произвело большое впечатление. Тотчас же и другие исследователи начинают повторять этот нехитрый опыт и подмечают все новые особенности... По-видимому, где-то в августе новая весть доходит и до английского города Бристоля, а оттуда— До его пригорода Клифтона, местечка, которое стало известным в основном благодаря тому, что за десять лет до того там был основан Пневматический институт, который, в свою очередь, 'бстался известным лишь потому, что руководил им Хэмфри Дэви, один из крупнейших химиков XIX века, чье имя, как правило, связывают с открытием электролиза. Но прежде чем рассказать о Дэви, надо попрощаться с двумя его соотечественниками, впервые обнаружившими электролиз воды; обнаружившими — и прошедшими мимо. Это один из случаев в истории науки, когда ученый, первым натолкнувшийся на новое явление, предоставил другим возможность исследовать его подробно, а сам удалился к другим делам. Однако именно так и поступили Никольсон и Карлейл. Проделав для порядка несколько экспериментов, вдоволь наудивлявшись и поудивляв других, они оставили опыты по электролизу и разошлись. Карлейла ждала медицинская практика, Никольсона — его журнал. Не хочу сказать ничего плохого об этих двух людях, но как не разглядели они, что держали в руках? Может быть, сказалось отсутствие должного образования? Или занятия медициной и издательством давали более высокий и стабильный доход, чем наука? Быть может. Но, вероятно, правильный ответ заключается в том, что каждый старается в жизни делать то, что он может сделать лучше: Карлейл стал знаменитым врачом, Никольсон издавал хороший журнал. А электролиз — электролиз требовал времени, терпения, специальных знаний. И даже если бы они пожертвовали этим временем и приобрели недостающие знания,— еще неизвестно, могли рассуждать они, чем все это кончится, принесет ли жертва что-нибудь им и науке. Ведь другие не будут ждать, пока они подучатся немного... И, кстати, никто и не ждал — даже недели; работы по открытому ими электролизу развернулись сразу же в нескольких лабораториях. А Никольсон и Карлейл были достаточно наказаны. Наказаны историей. Она, правда, оставила их имена среди имен исследователей электролиза, но мелким шрифтом, лишь в специальных изданиях. А крупными буквами в нее вписаны имена Дэви и Фарадея. ...В 1800 году, в конце лета, Хэмфри Дэви прочел статью Карлейла и Никольсона и тут же начал опыты с вольтовым столбом. Темп его исследований поисги-
Один из первых приборов для электролиза не невероятный: с сентября по декабрь он напечатал четыре статьи по гальванизму, по одной в месяц. В этих статьях он идет значительно дальше случайных наблюдений; он закладывает основы новой науки — электрохимии. Весь мир говорит о физической природе вольтова электричества, а Дэви заявляет, что электричество рождается при окислении металлов и, следовательно, это явление химическое. Одно из основных его экспериментальных достижений в те месяцы: он обнаружил, что, если воду в вольтовом столбе заменить азотной кислотой, действие столба значительно увеличится. И еще Дэви сократил число металлических пластин в столбе, получив при уменьшении размера и веса батареи большую мощность. Однако на этом Дэви пришлось остановиться. В самый разгар работы, в начале 1801 года, он переезжает з Лондон, в только что созданный Королевский институт. Суета, связанная с переездом, новыми обязанностями, устройством в столице, отвлекла Дэви от электролиза почти на пять лет. Молодой профессор не во всем волен был поступать, как хочет: ему платили жалованье, заказывали исследования. В течение нескольких лет он вынужден был заниматься вопросами сельского хозяйства, минералогии, дубления кож. И не без успеха: ему была присуждена высшая научная награда за работу в области минералогии. В эти же годы Дэви избран в Королевское общество. Получив право писать перед своим именем три магические буквы, мечту каждого английского ученого,— F. R. S.— член Королевского общества, Дэви получил и большую свободу действий. И наконец смог вернуться к тому, на чем остановился в Клифтоне. Но когда он вернулся к прерванным исследованиям, оказалось, что за эти годы появилось много других работ, посвященных электролизу. Кто только не приложил свою руку — в буквальном смысле — к электродам вольтова столба! В Париже — Никола Готтро, преподаватель музыки; в Мюнхене — Иоганн Риттер, двадцатишестилетний фармацевт, химик, человек с безудержной фантазией, заблуждавшийся чаще, чем следовало бы ученому; в Риме — Христиан Гротгус, двадцатилетний уроженец Литвы; в Санкт-ПетерОурге — профессор Военно-медицинской академии Василий Петров; в Стокгольме — Якоб Берцелиус, профессор медицины и фармации. Конечно, их успехи, их идеи подстегивали Дэви, торопили его вернуться к своим наблюдениям. Ему было что сказать, и он далеко не во всем был согласен со своими коллегами. Дэви злился на себя: ведь он раньше других начал эту тему, по существу, принял ее из рук Никольсона и Карлейлд, имел явную фору—и по времени и по достигнутым результатам; да вот этот переезд, эта новая жизнь... И Дэви взвинчивает темп. И меньше чем через год, 20 ноября 1806 года, на традиционном заседании Королевского общества выступает с докладом «О некоторых химических действиях электричества». Это был отчет о том, что сделано другими и что сделано им самим; это был анализ достигнутого, анализ детальный, точный и, как всегда у Дэви, вдохновен-
• тЛ&.т gcrub* +>**%* **> %У Схема электролиза, нарисованная М. Фарадеем ный. В докладе впервые фигурировало понятие «отрицательное и положительное электричество», впервые высказывалась идея о причинах электрического и химического сродства, давалось представление о механизме притяжения между химическими веществами и заряженными телами, очерчивались перспективы использования электролиза в промышленности и медицине. Доклад произвел огромное впечатление. И не только на слушателей, и не только в Англии. В Швеции Берцелиус поначалу не поверил Дэви на слово; он повторил его работы, проанализировал гипотезы — и вынужден был признать: «они являются ценнейшим вкладом в сокровищницу мировой науки». Во Франции доклад Дэви изучает Академия и принимает решение: присудить английскому химику премию за лучшую работу по гальванизму (премия была учреждена пять лет назад в честь открытия Вольты). А Дэви в это время было не до премий. Он был целиком поглощен новой идеей, которую безуспешно пытался доказать еще в 1800 году, в Клифтоне. Еще тогда он увидел в электролизе не просто любопытный электрический феномен, каких много уже наблюдали ученые, но средство разложения сложных веществ, средство получения чистых металлов. Сем^> лет назад Дэви пробовал разложить едкое кали, и у него ничего не вышло; теперь он решил вновь попытать счастья. Он правильно понял, что для разложения вещества нужен сильный ток, и построил столб в 274 пластины — один из самых сильных столбов в то время. На этот раз удача сопутствовала ему. Еще через год, 20 ноября 1807 года, на следующем традиционном заседании Королевского общества, он сообщает о новом открытии — выделении с помощью электролиза двух новых металлов, которые он назвал калием и натрием. Свое сообщение Дэви прочел, как и подобает в Королевском обществе, неторопливо и с достоинством; он умолчал, конечно, что в тот миг, когда увидел то, о чем рассказывал теперь спокойно, он прыгал по лаборатории, как ребенок. Не знаю, можно ли найти в жизни другого ученого такой счастливый, насыщенный открытиями год. Дэви выделил калий, натрий, вплотную подобрался к получению еще трех новых металлов — кальция, стронция, бария; на следующий ежегодной лекции он доложил об их выделении и изучении. Он примеривался даже разложить глинозем; причем настолько был уверен, что это можно сделать электролизом, что не побоялся заочно окрестить не полученный еще металл алюминием. Слава английского ученого, давно уже перешагнувшая Ла-Манш, теперь еще возросла. При этом существенную роль сыграло то обстоятельство, что Дэви печатал свои статьи в журналах, которые тут же прочитывались учеными не только в Англии, но и в других странах. Поэтому вопрос о приоритете его открытий почти никогда не возникал. -
Хэмфри Дэви А вот русские ученые, работавшие в тот же период, оказались в худшем положении: они о новых исследованиях знали, а об их работах, печатавшихся, как правило, только в русских изданиях и на иностранные языки не переводившихся, в других странах не знал никто. И только спустя много лет было обнаружено, например, что натрий и калий независимо от Дэви еще в 1803 году получил электролизом щелочей русский химик С. П. Власов, что петербургский профессор В. В. Петров в 1803 году подверг электролизу окислы « соли некоторых металлов, исследовал разложение воды электрическим током при низких температурах, а в один и* темных вечеров, соединив с батареей Вольты два куска древесного угля и сблизив их, увидел, как он пишет, «весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого темный покой довольно ясно освещен быть может», получив тем самым впервые знаменитую вольтову дугу, открытую Дэви только в 1810 году. Но об открытии Дэви узнала сразу вся Европа, а «Известие о гальванических опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче батареи, состоящей иногда из 420 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-Петербургской медико-хирургической академии», напечатанное маленьким тиражом, оставалось неизвестным даже для многих русских ученых. Конечно, все эти неприятные для нас обстоятельства ничуть не умаляют заслуг самого Дэви. Но любопытно, что когда спустя много лет, после новых открытий, после избрания на пост президента Королевского общества, ученого спросили, какое свое открытие он считает наиболее значительным, Дэви ответил: «Главное мое открытие — это открытие Фарадея». Майкл Фарадей был учеником Дэви и, хотя числился профессором химии Королевского института, прославился в основном открытиями в области физики. Дэви, случалось, даже переживал, что ученик не пошел по его стопам; к сожалению, он не дожил до того момента, когда Фарадей продолжил его основопо-i т лагающие работы в области электрохи-' мии, открыв в 1833 году два закона элек-; тролиза. Фарадей пришел, к ним, опи-< раясь, как он сам писал, на «замечательную теорию, предложенную сэром j Хэмфри Дэви и развитую Берцелиусом] и другими выдающимися учёными, cos гласно которой обычное химическое сродство является следствием електри-■ ческого притяжения между частицами вещества». ; „ N • Предшественники Фаградей, в том числе и Дэви, исследуя процесс электроли- ; за, писали о качественных изменениях, происходящих в растворе.. Но Фарадей был первым исследователем* который задал себе вопрос: а каковы здесь коли-, чествейные закономерности? , Сегодня законы Фарадея можно найти, в любом учебнике, они просты и понятны каждому, и кажется даже странным, как это никто до него, в первую очередь Дэви, не догадался их сформулировать. Вспомним, первый закон гласитГ количество разложенного при электролизе вещества увеличивается пропорционально силе тока и времени его прохождения. И второй закон: количества выделенных на электродах веществ всегда пропорциональны их химическим эквивалентам. Как просто, не правда ли? И как fe- ниально точно. Недаром эти законы- ей-
вершенно не изменились за прошедшие 140 лет и до сих пор не знаюг исключений. Они оказались очень важными для дальнейшего развития науки. Дело не только в том, что новые законы давали возможность вести количественные расчеты; они помогли прийти к выводу об электрической природе материи и атомном строении электричества, на которых зиждется все современное материалистическое естествознание. Фарадей внес свою лепту в давнишний спор о природе гальванического электричества, шедший уже тридцать лет между сторонниками Вольты, утверждавшего, что электричество в его столбе возникает вследствие прикосновения разных металлов, и химиками, убежденными, что дело здесь в химических процессах, происходящих в столбе. Фарадей не мог оставаться в стороне от этой дискуссии и 7 апреля 1834 года представил Королевскому обществу ме- муар «Об электричестве вольтова столба», где описал несколько опытов, убедивших его, что в столбе источником электричества служат химические силы. В это время авторитет Фарадея был уже очень высок, и его суждение сыграло существенную роль в утверждении истины. Проглядывая сегодня любую книгу по электролизу, в том числе и самую популярную, любой учебник, даже школьный, сталкиваешься еще с одним вкладом знаменитого физика Фарадея в электрохимию. Это он, оказывается, придумал все названия, которые мы произносим, описывая процесс электролиза: электрод, анод, катод, электролит, ионы. Ведь как сложно и путано объясняли наблюдаемые процессы Вольта, Николь- сон, Дэви, другие ученые! А ведь там речь шла о самых простых явлениях. 9 января 1834 года Фарадей представил Королевскому обществу очередной ме- муар «Об электрохимическом разложении», где предлагал ввести новую терминологию. Она оказала огромную услугу всем электрохимикам, помогла обрести им единый язык, без которого невозможно сколь-нибудь серьезное международное сотрудничество. Так через 34 года после открытая вольтова столба и электролиза воды было закончено сооружение фундамента новой науки — электрохимии. Начатое в самом начале XIX века Вольтой, открывшим новый способ получения электричества, но не понявшим его природу, продолженное через несколько месяцев Николь- соном и Карлейлом, обнаружившими новое свойство электрического тока, но не сумевшими его истолковать и использовать, оно было завершено блестящими исследованиями Хэмфри Дэви и Майкла Фарадея. Их жизнь и творчество были тесно переплетены, у них было много общего во взглядах на науку и разного во взглядах на жизнь. Их научные интересы были чаще всего разными: Дэви раньше начал и многое успел сделать еще до появления Фарадея, и к тому же он так и остался химиком, а Фарадей снискал себе наибольшую славу как физик. Как непохож был ученик на учителя! Дэви радовался каждому новому званию: секретаря Королевского общества, потом его президента, званию рыцаря, дающему право именоваться сэром, званию баронета, позволяющему это право наследовать потомкам, не говоря уж о более скромных почестях и подарках. Фарадей же — прямая противоположность Дэви. Он последовательно отвер-
гал все награды, включая и рыцарское звание; и только признание зарубежных коллег — чисто научные символы славы в виде членства в иностранных акаде* миях, в том числе и в Российской,— принимал с удовольствием, а в конце жизни даже переплел собственноручно все свои дипломы в солидный том. И даже когда его просили стать президентом Королевского общества, а это высшая почесть, какой может удостоиться в Англии ученый, он отказался, сказав, что «хочет остаться до конца жизни просто Майклом Фарадеем». Но был в жизни Фарадея и Дэви один день, когда оба они, несмотря на разницу в положении и возрасте, оказались в положении учеников. Это было 17 июня 1813 года в Милане, когда профессора Дэви и его молодого ассистента навестил знаменитый итальянский физик Алессандро Вольта. Тогда, в тот день, Майкл — только начинающий ученый,— естественно, не мог понять значения этой встречи, он лишь оставил запись о ней в дневнике: «Сегодня я видел Вольта, который пришел к Дэви. Это крепкий пожилой господин; носит красную ленту. В обращении с людьми держит себя очень непринужденно». Конечно, не такой была бы эта запись, если бы Фарадей уже знал тогда, сколь много дал и даст науке Вольта своим изобретением. Ведь именно с помощью столба, изобретенного этим «крепким пожилым господином», Дэви и Фарадей позже сделали свои великие открытия: электромагнитную индукцию, из которой вышла вся современная электротехника, и законы электролиза, заложившие основы современной электрохимии. Это была на редкость символическая встреча трех ученых, связанных преемственностью открытий. На ней, правда, могли бы присутствовать еще два человека, по формальным признакам состав- - ляющие еще одно звено этой цепи,— Никольсон и Карлейл. Но если считать по справедливости, а не формально, им не было места на этом историческом свидании. Слишком близорукими они оказались, чтобы встать на одну ступень с Вольта, Дэви и Фарадеем. А одного счастливого случая, одной неожиданной находки, легко обнаруженной и так же легко утерянной, недостаточно, чтобы иметь право называться великим ученым. КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ХРАНИТЕ ПРОДУКТЫ НА ДНЕ МОРЯ! 16 сентября 1968 года глубоководный исследовательский аппарат Элвин, принадлежащий Океанографическому институту в В уд-Холе (США), затонул на глубине 1540 метров (экипаж, к счастью, спасся). Погрузился он в море с открытым люком и так лежал там, пока через 10 месяцев не был поднят на поверхность. Обследование содержимого аппарата показало, в частности, что завтрак команды — два термоса, наполненные бульоном, и пластмассовая коробка с сэндвичами и яблоками—отлично сохранился, хотя коробка и пластмассовые крышки термосов были раздавлены (давление на этой глубине—150 атм) и немного морской воды просочилось в продукты. Шесть сэндвичей (они были завернуты в восковую бумагу) казались совсем свежими и по вкусу и по запаху. Ломтики мяса (из консервов) по краям стали сероватыми, а в центре были розовыми. На двух яблоках, немного раздавленных стенками коробки, признаки порчи отсутствовали вовсе! рН их ткани был тот же, что и у свежих фруктов, а активность фермента тирозиназы составляла 50% от величины, характерной для яблок, сорванных с дерева. Бульон (его приготовили из мясного экстракта) был вкусен и в холодном и в горячем виде. Словом, пищевые продукты, пробывшие 10 месяцев в глубинах моря, сохранились даже лучше, чем если бы их держали в холодильнике. Результаты обследования глубоководного аппарата натолкнули ученых на мысль провести специальные опыты с разными веществами, помещая их на дно моря. Оказалось, что скорость микробиологического разрушения органических веществ в глубине моря в несколько десятков раз меньше, чем в контрольных опытах, проведенных при тех же температурах C—4° С) в наземных лабораториях. Г. АНДРЕЕВА
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ЕЯ ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ! В ЧЕМ СОЛЬ? Предлагаем вам пять задач с одинаковыми условиями (но с разными числовыми данными). Чтобы не повторяться, сформулируем условия сразу: Дан качественный и количественный состав некоторой соли, причем один из элементов не назван. Установите формулу соли. ЗАДАЧА 1 Состав соли: азота — 24,6%', углерода — 10,5%, кислорода — 56,1% и... ЗАДАЧА 2 Состав соли: азота — 24,6%, водорода — 8,8% и... ЗАДАЧА 3 Состав соли: магния — 17%.кислорода — 45% и... ЗАДАЧА 4 Состав соли: кальция—30,8%. водорода—1,5%, кислорода —49,2% и... ЗАДАЧА 5 Состав соли: азота — 8,0%, водорода — 4,6%, брома —46,0% и... Однако стоит ли тратить время на решение сходных задач? Стоит! Хотя приемы решения общие, но все-таки в каждой задаче — своя соль. (Решения — на стр. 69) ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ ОПЫТЫ С МЕЛОМ ОПЫТ 1 Кусочек природного мела смочите каплей соляной кислоты: там, где упала капля, заметно энергичное вскипание. Внесите кусочек мела с «кипящей» каплей в пламя — свечки, сухого горючего, газовой горелки. Пламя окрасится в красивый красный цвет. Это явление известное: кальций, входящий в состав мела, делает пламя красным. Но зачем понадобилась соляная кислота? Она, реагируя с мелом, образует хлористый кальций. Брызги его раствора уносятся газами и попадают непосредственно в пламя. К сожалению, этот опыт с прессованным школьным мелом не удается — там есть примесь соды, соли натрия, и пламя окрашивается в оранжевый цвет. А лучше всего опыт получается с кусочком белого мрамора, смоченного той же соляной кислотой. ОПЫТ 2 Укрепим свечку на тарелке. Внесем в ее пламя кусочек мела (или мрамора, ракушки, яичной скорлупы). Ничего не происходит, только мел покрывается копотью. Значит, температура пламени низка. Мы хотим обжечь мел, а для этого нужна температура 700—800 градусов. Как же быть? Есть два способа: уменьшить нагреваемый предмет или увеличить температуру, продувая воздух через пламя. Возьмите глазную пипетку и снимите с нее реччновмй колпачок. Теперь ртом продуйте чере^ опянутый кончик пи-
петки воздух прямо в пламя над самым фитилем. Синий язычок пламени отклонится в сторону, температура его повысится. Направим этот язычок пламени на самую острую часть мелка: он раскалится добела. Мел в этом месте превращается в жженую (негашеною) известь, а заодно выделяется углекислый газ. Проделайте эту операцию несколько раз с различными кусочками мела, мрамора, яичной скорлупы. ОПЫТ 3 Обожженные кусочки положите в чистую жестянку. Пока они охлаждаются, один кусочек поместите в чайное блюдце и капните воды на то место, которое сильно накалено. Раздастся шипение, и вся вода поглотится, а прокаленный участок рассыплется в белый порошок. Этот порошок—гашеная известь. Теперь добавьте воды побольше и бросьте туда крупинку пургена (фенолфталеина). Вода в блюдце станет красной. Значит, гашеная известь — щелочь, ОПЫТ 4 Охлажденные кусочки мела, оставшиеся от предыдущего опыта, поместите в стеклянную банку или бутылку, залейте водой, закройте крышкой и взболтайте. Вода станет мутной. Когда жидкость отстоится, слейте прозрачную «воду» в склянку (а еще лучше профильтруйте). Это известковая вода, раствор гашеной извести в воде. Если немного этой воды отлить в пробирку и через грубочку (от той же пипетки) продуть воздух, то вода мутится. Происходит это потому, что в выдыхаемом воздухе много углекислого газа, он соединяется с щелочным раствором — известковой водой, и вновь образуется мел. Крошечные его частицы и мутят воду. В. СКОБЕЛЕВ ДЕТСКИЕ ВОПРОСЫ КОЕ-ЧТО О КУПОРОСНОМ МАСЛЕ Я слышал, что раньше серную кислоту приготовляли прокаливанием железного купороса. Я пробовал это сделать, но у меня ничего не получилось. Напишите, пожалуйста, можно ли из железного купороса получить серную кислоту. Ученик 9 класса, член клуба Юный химик Дмитрий ТУПИКОВ, Свердловская обл. Давайте обратимся к авторитетам. Скажем, к Жюлю Верну — заглянем в «Таинственный остров»: «Для получения серной кислоты Сайресу Смиту оставалось произвести сухую перегонку: прокалить в закрытом сосуде кристаллы железного купороса...». Значит, так кислоту приготовить можно. Жюль Берн был знатоком науки и, конечно, взял описание процесса из какой-то книги по химии. Да вот беда, описание это неточно, если взглянуть с современной точки зрения. Но сто лет назад химики считали, что серная кислота и впрямь получается из железного
купороса, и даже называли ее купоросным маслом. Разберемся, в чем тут дело. Железный купорос — соль двухвалентного железа FeS04 • 7Н20. При нагревании шесть молекул воды улетучиваются быстро, а последняя, седьмая—лишь когда начинает разлагаться сама соль. В этой воде и растворяется выделившийся при разложении серный ангидрид; гак получается кислота. Погодите, но в чем же ошибся Жюль Берн? Кислота же должна получиться! Нет. Она получилась бы, не будь реакция разложения обратимой. Но реакция эта обратимая, и чтобы выделялся серный ангидрид, его надо непрерывно удалять из сосуда. А сосуд закрытый... Так откуда все-таки бралась кислота? Она получалась не из железного купороса, а из другой соли железа, уже трехвалентного— Fe2(S04b- Именно в эту соль понемногу превращается на воздухе железный купорос. А она легко и необратимо разлагается при нагревании, образуется серный ангидрид, он реагирует с водой — вот и готова серная кислота. Раньше сути этого процесса не знали, но кислоту тем временем делали... Теперь уже нетрудно понять, как приготовить серную кислоту. Надо взять не железный купорос, a Fe2(S04b или, по примеру алхимиков, железные квасцы, двойную соль Fe2(S04b ■ K2SO4 • 24Н20. Тогда при прокаливании обязательно получится кислота. Но стоит ли готовить ее? Давайте вспомним об ожогах, о ядовитости серного ангидрида. Ведь у вас в доме нет вытяжного шкафа, нет специального оборудования для прокаливания и перегонки. Но если уж очень хочется повторить опыт, то берите совсем немного сернокислой соли. Ведь вам надо только убедиться, что и в самом деле получается кислота. А килограмм или несколько капель — это в принципе одно и то же. Кандидат химических наук Г. БАЛУЕВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ (См. стр. 67) ЗАДАЧА 1 Обозначим неизвестный элемент буквами Эл и составим такую таблицу: Элемент Масса m (весовые 1 Атомный вес А . . I Число атомов п . . N 24,6 14 О 56,1 16 п2 с 10,5 12 Эл 8,8 X п4 Поделив весовые части на атомные веса, мы получим отношение чисел атомов: 24,6 56,1 10,5 8,8 iVrvn,:^ "■* 14 : 16 * 12 " х Полученную запись можно преобразовать так: 24,6 56,1 10,5 8,8 14 п, 16 п, 12 nt x n4 Теперь одному in n нужно придать значение 1. В принципе безразлично ка-
кому. Обратим внимание на то, что по весовым частям углерод «отстает» от азота и кислорода. Поэтому значение 1 выгоднее выбрать именно для углерода: тогда число атомов других известных элементов будет больше единицы. 24,6 56,1 10,5 8,8 12-1 14 n, = 16 п2 24,6-12 пп£ ч "■- 14-10,5 -2>°(азот* х-п4 56,1-12 Па== 16-10,5 4,0 (кислород): хп.= 8 8 12 iu',5 -10»°(Эл>- Теперь ясно, что в молекуле искомого вещества на каждый атом углерэаа приходятся 2 атома азота и 4 атома кислорода. Однако неизвестно число атомов элемента Эл. Обратимся к анализу выражения хгц. Это произведение атомного веса Эл на число его атомов. Атомный вес будем подбирать по справочным данным. (Что же касается числа атомов, то следует сразу оговориться, что оно может быть и дробным: ведь мы ведем расчет на произвольно выбранную единицу — 1 атом углерода. В таком случае количества атомов надо привести к целым числам, умножив их на знаменатель дроби.) Теперь будем подбирать значения х и п4, подставляя вместо х реальные атомные веса элементов: 1 х п4 Эл 1 10 н ... ... ... 40 1 4 Са ... ... В случае водорода простейшая формула имеет вид N204CHio, в случае кальция— N80i6C4Ca. Вторая формула привлекательна тем, что в ней есть металл, однако ее никак нельзя преобразовать в «нормальную» форму, соответствующую реальному веществу. Зато первую формулу можно записать так: (ЫЬЦЬСОз • Н20 (карбонат аммония существует обычно в виде гидрата). Именно мысль о необычности состава соли (она без металла!) должна подсказать вам разгадку. Выделив группы аммония и переведя углерод в состав карбонат-иона, нетрудно догадаться, что делать с «лишними» атомами водорода и кислорода. ЗАДАЧА 2 Общий план решения уже разобран, и мы не будем приводить подробных рассуждений и выкладок. Проведя расчет на один атом азота, получим для водорода 5 атомов, а для неизвестного элемента хп = 38. Наиболее вероятная обшая формула соли NH5F2. Иначе ее можно записать так: NH4F • HF — бифторид аммония. Появление азота с водородом вместо металла для нас уже не новость. Здесь интересна другая деталь: формально одноосновная плавиковая кислота образует кислые соли. (Тому, кто этим заинтересуется, советуем заглянуть в учебник химии для вузов). ЗАДАЧА 3 А здесь соль содержит два металлических элемента: Mg04Al2. Вспомнив об амфотерности соединений алюминия, вы догадаетесь, что это Mg(A102J- Именно такой состав имеет минерал шпинель.
ЗАДАЧА 4 Получается формула: Са(НС02Ь. Не правда ли, хочется переправить на Са(НС03J? Но не спешите: углерод входит в состав не только угольной кислоты, но еще многих других кислот — органических. Так, в данном случае это вовсе не бикарбонат, а формиат кальция, соль муравьиной кислоты: Са(НСОО)г. Вы это поймете, как только запишете структурную формулу соли. ЗАДАЧА 5 Наиболее вероятная формула: NH8BrC6. Давайте рассуждать. Слишком много углерода — очевидно, это органика. О том же говорит и обилие водородных атомов. Нет кислорода — значит, это не соль карбоновой кислоты. Есть азот, но нет металла — видимо, азот входит в состав катиона. В таком случае бром, очевидно, анион. Короче говоря, речь идет о бромисто- водородном анилине: C6H5NH2 • НВг. Чтобы решать задачи с неполными данными, мало уметь делать расчеты. Нужна еще сообразительность. Таь, термин «соль» должен вызывать ассоциации шире, чем NaCl или C11SO4... Вы усвоили урок? Тогда попробуйте ответить на вопрос: Какая соль, состоящая из двух элементов, содержит 93,3% азота? Сразу же предупредим, что в школьном курсе эта соль не упоминается. Г. Б. ВОЛЬЕРОВ ЧТО НОВОГО В МИРЕ ЖАРКО- ХОЛОДНО Вы когда-нибудь пробовали загореть на подоконнике у закрытого окне? И не пробуйте, все равно ничего не выйдет, даже если комната будет залита солнцем. Потому, что оконное стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей, тех самых, которые вызывают появление в нашей коже темного пигмента. А вот погреться можно и у закрытого окна, недаром кошки любят в солнечный день полежать на подоконнике. Тепловые лучи — инфракрасные, их стекло отлично пропускает. Поднесите руку к горящей электрической лампочке — сразу почувствуете. Не так давно в Германской Демократической Республике создано стекло, которое не пропускает тепловые лучи. Его сделали в городе Йена, известном на весь мир своими стеклами и оптическими приборами — от скромных биноклей до сверхмощных микроскопов. Это новое стекло непрозрачно только для тепловых лучей, а видимые оно прекрасно пропускает. Представьте себе, что произойдет, если в жарких краях такое стекло вставить в окна! Произойдет вот что: в комнате будет светло и не жарко. Стекла такого типа обычно задерживают тепловые лучи лишь в одном направлении, а встречный поток — пропускают. И если повернуть их прозрачной для тепловых лучей стороной к солнцу, то внутри помещения станет жарко, а наружу тепло почти не уйдет. Недавно в Советском Союзе было выдано авторское свидетельство на применение подобного стекла в солнечных нагревателях. Одностороннюю пропускающую способность придает этому стеклу тончайшая пленка двуокиси олова, нанесенная на его поверхность. Предположим, стеклом с пленкой двуокиси олова закрыли парник или теплицу. Днем под стеклом накопится столько тепла, что даже если ночью ударят заморозки, растения не погибнут. С помощью таких стекол можно нагревать и опреснять воду, греть воздух, сушить овощи и фрукты. А еще, видимо, — «собирать» тепловую энергию, чтобы потом превращать ее в электрическую. О. ЛЕОНИДОВ
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ ЧТО ТАКОЕ ТРАСИЛОЛ? Меня интересует препарат тра- силол, каков механизм его действия на организм человека и есть ли такие препараты у нас в стране. М. М. ГЛУХОВСКИЙг Ворошиловградская обл. Трасилол получают из околоушных желез крупного рогатого скота. Действующим началом в трасилоле служит полипептид — вещество, способное подавлять активность некоторых ферментов, например трипсина, калликреина, фибри- нолизина. Лекарство прописы- В шестом номере «Химии и жизни» за 1971 год я прочел статью о ремонте обуви и о том, что для этого применяют клей «Крокус». Мне бы хотелось знать состав его. М. А. МУРАШОВ, Свердловская обл. Официальное техническое наименование клея, о котором Мы учимся на химическом факультете Ереванского университета. В последнее время очень заинтересовались профессией химика-реставратора. Где можно узнать о ней подробнее, чем в беглых газетных статьях! И самый главный вопрос: как стать им! Мы будем очень признательны, если вы поможете ознакомиться с этой замечательной профессией. Студентки А. АВАКЯН и А. АГАБАБЯН О профессии реставратора картин читателям нашего журнала уже рассказывал С. В. ЯМЩИКОВ («Химия и жизнь». вают иногда больным, у которых находят воспаление слюнных желез, а также при некоторых видах кровотечений. Но чаще всего медикамент применяют при воспалении поджелудочной железы. По современным научным данным известно, что при остром воспалении поджелудочной железы (панкреатите) и при хроническом течении болезни меняется активность ферментов железы. У здорового человека ферменты находятся в железе в неактивной форме и активизируются лишь при поступлении в кишечник. Когда же развивается воспалительный процесс, активные ферменты образуются в ее протоках, что приводит к самоперевариванию тканей. Трасилол как раз способствует тому, чтобы перевести ферменты в неактивную форму и приостановить процесс разрушения ткани. В последнее время его пытаются применить также против некоторых форм полиартрита, но пока это находится в стадии проверки. Препарат производят в ГДР, в Советский Союз он поступает именно оттуда. ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ КЛЕЙ сКРОКУС»? спрашивает читатель,— клеи № 88 Н. Это раствор каучука (наирита) и бутилфенолфор- мальдегидной смолы марки 101 в смеси этилацетата и бензина B : 1). Кстати, этой смесью можно разбавить слишком загустевший клей. А вообще срок хранения его не более 3 месяцев. 88-й клей, как гласят рекомендации, применяют для склеивания вулканизиро- ЧТО ЭТО ЗА ПРОФЕССИЯ — 1971, N5 1). Мы попросили его ответить ереванским студенткам. Сам факт, что письмо с такими вопросами послано в редакцию журнала, говорит о том, что в справочниках для поступающих в высшие учебные заведения ответов на них нет. Не существует таких факультетов и кафедр, где готовили бы специалистов по реставрации — химиков,— ни в художественных, ни в технических вузах, ни в университетах. Физические и химические анализы в реставрационной мастерской делают люди, получившие либо специальное ванной резины с металлом, стеклом, а также для крепления к металлу теплоизоляционных материалов. Этим же веществом можно приклеить кожу к резине. Заниматься приготовлением этого клея в домашних условиях не стоит, лучше взять готовый, который продают в хозяйственных магазинах, он очень близок по составу к «Крокусу». ХИМИК-РЕСТАВРАТОР? художественное, либо специальное химическое образование. В мастерской, в процессе практической работы, они осваивают азы, одни — физики и химии, другие — искусства. Много времени уходит на то, чтобы войти в курс дела, и «накладки» бывают. Поэтому единственный совет, который я могу дать студенткам, приславшим письмо в редакцию, такой. Уже сейчас, учась на химфаке, изучайте историю живописи, архитектуры, скульптуры. В нашем деле ощутимую пользу может принести только человек, знающий искусство, даже если он работает в лаборатории.
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ К сожалению, самообразование— единственный пока путь, чтобы наш не такой уж многочисленный отряд реставраторов пополнился культурными специалистами. А в них мы испытываем острую нужду. От имени моих коллег-реставраторов хотелось бы спросить химиков: нельзя ли в химических вузах, при кафедрах лаков и красок, организовать специальные группы, где готовили бы химиков-реставраторов? А лекции по искусству студенты, занимающиеся в этих группах, посещали бы в художественных вузах факультативно... Редакция попросила ответить С. В. Ямщикову профессора Б. И. СТЕПАНОВА — проректора Московского химико-техно- Я сделал такой опыт. Купил две бутылки свежего молока, в одну из них добавил несколько капель 60%-ной перекиси водорода. После этого обе бутылки поставил на кухню. Молоко без перекиси вскоре скисло, а в другой бутылке стояло многие месяцы как свежее. Правда, у него появился легкий привкус. Что здесь произошло! Г. М. ПОЛИЩУК, Запорожье Я коллекционирую пластинки. Недавно столкнулся с необходимостью очищать их от жира и грязи. Не могли бы вы мне рассказать, как это делается! В. В. ВИТУШКИН, Горький логического института имени Д. И. Менделеева. С моей точки зрения, создавать такие группы нецелесообразно. При этом девяносто процентов знаний, получаемых студентами в химическом вузе, останутся лежать мертвым грузом. В современном химическом вузе студентам читают сложнейшие курсы квантовой химии, термодинамики, математической статистики, кибернетики, управления производством. А чтобы участвовать в процессе реставрации картин, эти знания не нужны. Конечно, реставратор сейчас должен быть технически грамотным. Ему положено знать, что представляют собой материалы, с которыми он рабо- Перекись водорода — сильный антисептик, убивающий бактерии молочнокислого брожения. Поэтому молоко, в которое добавили несколько капель перекиси водорода, сохранилось дольше обычного. При разложении Н2О2 выделяется кислород, он разрушает жировую эмульсию и окисляет жиры. Все это приводит к тому, что физические и химические свойства молока изменяются, то ЧЕМ ОЧИЩАТЬ ПЛАСТИНКИ? Кусочек мягкой фланели смачивают 2%-ным раствором эмульгатора ОП-7 в дистиллированной воде, а затем отживают. Этой фланелью осторожно протирают пластинку с обеих сторон. После протирки другим кусочком фланели, смоченным в дистиллирован- тает; как получить прозрачную или, наоборот, непрозрачную краску; ляжет ли она на грунт; как взаимодействует одна краска с другой; подходит ли к данным краскам определенный растворитель; как при изменении температуры, от действия ультрафиолетовых лучей меняются свойства красок: одни темнеют, другие — нет... Поэтому в художественных вузах и художественно-промышленных училищах должны серьезно, на современном уровне, читать курсы материаловедения. Возможно, сведения, которые там по луч ают студенты, недостаточны — тогда положение надо исправить именно в этих вузах. есть практически это уже не молоко, поэтому и привкус у него странный. У нас в стране не применяют химических веществ для продления срока хранения молока, этого добиваются лишь пастеризацией или стерилизацией. ной воде, снимают следы эмульгатора. Если пластинка не очень загрязнена, можно обойтись без эмульгатора и ограничиться протиранием дистиллированной водой. Каждый кусочек фланели используют один раз, после чего его следует тщательно простирать. МОЛОКО И ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА
ФАНТАСТИКА Картер Гейтс — судья третьего участка города Уиллоу Гроув — доел сэндвич из булки с куриным паштетом, старательно скомкал промасленный пакет, повернулся, чтобы бросить его в мусорную корзину, стоявшую позади кресла, и... окаменел. Из окна своего кабинета, помещавшегося на втором этаже, он увидел, как нечто, похожее на цветочный лепесток бледно-бирюзового цвета футов сорока длиной, медленно опускалось на землю между аккуратными клумбами петуний, что на лужайке перед зданием суда. В верхнем (или черенковом) конце корабля отскочила полупрозрачная розовая панель, и оттуда неспешно поднялось тонкое изящное существо, внешним видом напоминавшее большую лиловую гусеницу. Судья рванулся к телефону. И уже через полчаса он вещал местным ефици-
альным лицам, тесной кучкой сбившимся вокруг него на лужайке: — Друзья! То, что эта штукозина обладает разумом, видно даже идиоту. Сейчас она налаживает, как уверяет мой парнишка, что-то вроде говорильной машины и в любую минуту может вступить с нами в переговоры. Двадцать минут назад я поставил в известность Вашингтон. Пройдет чертовски немного времени, и кто-нибудь там, наверху, объявит это дело государственным секретом и накрутит столько всяких запретов, что даже Манхэттенский проект покажется открытым собранием женского клуба. А ведь эта штука — самое большое событие в жизни округа Плум за все время его существования. Если мы не хотим быть оттертыми на задний план — зевать нельзя. — Что же вы предлагаете, судья? — В ту самую минуту, как оно приведет свое оборудование в действие, я открою заседание судебной палаты. Будем транслировать его по радио — Том Клемберс с радиостанции уже устанавливает микрофоны. Жаль, нет телевизионного оборудования, но у Джона Харда имеется кинокамера. Уиллоу Гроув прославится почище мыса Каназсрал! — Вы молодчина, Картер! Через десять минут после того, как мелодичный голос лингвистической машины "произнес пожелание организовать встречу со старейшинами городка, Пришелец уже осматривал набитую народом залу суда с видом щенка-сенбернара, рассчитывающего на веселую возню. Шарканье ног и покашливание прекратились, и оратор начал: — Народ Зеленого Мира... На грохот шагов в боковом проходе обернулись все. Здоровенный мужчина, лысый, одетый в куртку и брюки защитного цвета, в очках без оправы и с темной кожаной кобурой, шлепавшей по бедру при каждом шаге, обогнул кресла первого ряда, остановился, широко расставив ноги, выхватил из кобуры тяжелый никелированный пистолег сорок четвертого калибра, прицелился и с расстояния десяти футов всадил в тело Пришельца пять пуль. Фиолетовое тело конвульсивно дернулось, соскользнуло со скамьи на пол с тем звуком, который издает уроненная мокрая пожарная кишка, испустило прерывистое чириканье и замерло. Стрелявший отвернулся, бросил пистолет, поднял руки и крикнул: — Шериф Хоскинс, отдаюсь под защиту закона! Минуту в зале царила ошеломленная тишина; затем зрители кинулись на убийцу. Трехсотдевяностофунтовая туша шерифа протиснулась сквозь орущ>ю толпу и загородила мужчину в защитном костюме. — Я всегда знал, что ты мерзавец, Сесил Стамп,— сказал шериф, — вынимая наручники,— знал еще с тех пор, как подсмотрел, что ты начинял толченым стеклом кусок мяса для собаки Джо Поттера. Однако не думал, что ты докатишься до такого подлого убийства. Он крикнул окружающим: «Очистить дорогу! Я отведу арестованного в тюрьму!» — Минутку, черт побери, шериф!— Стамп был бледен, очки свалились, один плечевой погончик оторвался, но на его мясистой физиономии забрезжило что-то похожее на ухмылку.— Мне не по нраву словечко «арестованный». Я просил защиты. И еще... поаккуратнее с выражением «убийство»! Я никого не убивал. Шериф моргнул и, обернувшись, крикнул: «Как там жертва, Док?» Маленькая седая голова приподнялась над безжизненным телом Пришельца. — Мертв, как дохлая макрель, шериф. — Так я и думал. Пошли, Сесил. — А по какому такому обвинению? — Предумышленное убийство. — Кого же это я пришил? — Ты прикончил этого... этого... этого чужестранца. — Нет тут никакого чужестранца! Это ж просто паразит, вредитель. Убийство, по моему разумению, это когда убитый вроде бы человек. По-вашему эта дрянь — человек? — ...Такой же человек, как я! — ...Разумное существо! — ...Разве можно запросто убивать! — ...Должен же быть закон! Шериф поднял руку. Челюсти его были крепко сжаты. — Как, судья Гейтс? Есть закон, запрещающий Сесилу Стампу убивать... хм... этого? Судья оттянул пальцами верхнюю губу:
— Минуточку...— начал он.— С формальной точки зрения... — Господи,— перебил его кто-то.— Вы хотите сказать, что законы не дают определения, что такое... я хочу сказать... что такое... — Что такое человек?—фыркнул Стамп.— Что бы в законах ни говорилось, а ни черта там нет о красно-лиловых червяках! Паразит это, и дело с концом! Никакой разницы нет — прихлопнуть его или какого другого таракана! — Тогда, клянусь богом, его надо арестовать за нанесение умышленного ущерба!—крикнул какой-то мужчина.— Или за охоту без разрешения и вне сезона! Стамп полез в брючный карман, вытащил толстый мятый бумажник, выудил из него замусоленную бумажку и показал ее. — Вот моя лицензия. Я — дезинфектор. И имею разрешение носить пушку. Закона я не нарушил.— Теперь он откровенно издевался. — Я просто выполнил свои обязанности, шериф. Да еще задарма, а не на средства налогоплательщиков. Маленький человечек со щетинистыми рыжими волосами, весь пылая, бросился на Стампа. — Подлец кровожадный!—Он потрясал в воздухе кулаком.— Мы станем позором страны, хуже Литл-Рока! Линчевать его! — Заткнись, Уинштейн,— вмешался шериф,— нечего разоряться насчет линчевания! — А это и есть линчевание!—взорвался Сесил Стамп, весь побагровев.— Я же вам услугу оказал! А ну, раскройте уши! Это что за дрянь? — и он ткнул корявым пальцем в сторону судейского стола. — Какой-то таракан с Марса или откуда там еще! И вам это иззеетно не хуже, чем мне! А зачем он тут? Ясное дело, не за тем, чтобы делать добро таким, как вы и я! Уж это точно! Или они, или мы! И на этот раз мы их, благодарение господу, опередили! — Ты... ты... ненавистник...! — А ну, заткнись! Я такой же свободомыслящий, как любой из вас! Я и к неграм не больно-то придираюсь, и между евреем и белым разницы почти не делаю! Но уж коль дело доходит до
приглашения в гости красных тварей, которых еще и людьми величают, тут я говорю: «Стоп!» Шериф снова занял позицию между Стампом и наступающей на него толпой. — Осади назад! Приказываю разойтись тихо и мирно! Этим делом я займусь лично! — Думаю, пора мне двигать домой, шериф.— Стамп затянул ремень.— Мне- то спервоначалу казалось, что ты их утихомиришь маленько, но теперь они вроде сами попризадумались и видят, что порядка я не нарушал. Вряд ли среди них найдутся такие, что пойдут поперек закона, станут, к примеру, подступать к дезинфектору, выполняющему свои обязанности. Он наклонился и поднял с пола свой пистолет. — На мою ответственность,— сказал шериф Хоскинс,— можешь считать разрешение на пушку аннулированным. И твою лицензию — тоже. — На здоровье! Разве я сопротивляюсь, шериф? Все, что тебе будет угодно. Занесешь все ко мне домой, когда покончишь с этим.— И он стал проталкиваться к дверям. — Не расходитесь!—осанистый человек с густыми седыми волосами пробился к судейскому столу.— Объявляю чрезвычайное собрание граждан нашего города открытым! Он стукнул председательским молотком по исцарапанной столешнице, бросив взгляд на прикрытое знаменем мертвое тело Пришельца. — Джентльмены, мы должны действовать быстро и решительно. Если на радио, прежде чем мы примем согласованное решение, узнают об этом происшествии, Уиллоу Гроув будет проклят навеки! — Послушайте, сенатор Кастис, — крикнул, вставая, судья Гейтс.— Это... эта толпа не может принимать решения, имеющие силу закона. — Черт с ними, с законами, судья! Разумеется, это дело федеральных властей, тут даже Конституцию, может, придется изменять. Сейчас же мы собираемся дать определение понятия «человек», действующее в городских границах Уиллоу Гроув. — И это самое малое, что надо сделать!— отрезала женщина с худым лицом, свирепо глядя на судью Гейтса.— Уж не думаете ли вы, что мы тут будем сидеть и одобрять этакое беззаконие?! — Чепуха!—завопил Гейтс.— Я не меньше вашего возмущен происшедшим, но... но... но у человека две руки, две ноги и... — Форма тела не имеет значения,— оборвал его председатель.— Медведи тоже ходят на двух ногах. Дэвид Зовский потерял одну на войне. Руки есть у обезьян. — Любое разумное существо... — начала женщина. — Тоже не пойдет. Сын моей несчастной сестры, Мелвин, родился идиотом, бедняга. Друзья, не будем терять времени. Исходя из таких принципов, определение дать очень трудно. Однако я думаю, что нам все же удастся найти такое решение вопроса, которое послужит основой для дальнейшего законодательства... Конечно, оно может привести к серьезным изменениям в будущем. Охотникам оно явно не придется по вкусу, да и мясную промышленность затронет. Но поскольку мы уже, как мне кажется, вошли в эпоху Контакта с э... э... существами других миров, надо навести порядок в собственном доме. — Верно, сенатор!—заорал кто-то. — ...Лучше пусть этим займется Конгресс,— настаивал чей-то голос. — Должны же и мы что-то сделать!— твердил другой. Сенатор поднял руку. — Тихо, ребята! Репортеры будут здесь через несколько минут. Наше определение, может статься, и не будет абсолютно точным, но оно заставит людей задуматься, а это сделает Уиллоу Гроув лучшую рекламу, чем убийство. — Что у вас на уме, сэр? — А вот что, — сказал сенатор торжественно,— человек — это любое безобидное существо. Зашаркали подошвы. Кто-то откашлялся. — А как же человек, который совершил насилие?— потребовал объяснения судья Гейтс.— Что же он... — Это совершенно ясно, джентльмены,— просто сказал сенатор.— Он, разумеется, паразит и вредитель. ...Сесил Стамп стоял на ступеньках здания суда и, держа руки в карманах, бол-
тал с репортером самой крупной в округе газеты. Их окружала толпа людей, опоздавших на волнующий спектакль в суде. Стамп разглагольствовал о меткости своих пяти выстрелов, о хлюпанье пуль, входивших в тело огромной лиловой змеи, и о том, как смехотворно выглядела она в агонии. Он лихо подмигнул человеку в комбинезоне, немного похожему на лису, который стоял рядом и ковырял в носу. — Немало времени пройдет, пока какая-нибудь из этих проклятых ящериц отважится снова сунуть сюда нос с видом, будто они тут хозяева,— закончил Стамп. Двери суда широко открылись. Взволнованные граждане выходили, сторонясь Стампа. Толпа вокруг него начала рассасываться, а потом и совсем исчезла, так как зеваки спешили поговорить с выходившими, рассчитывая на более свежие известия. Нашел себе жертву и репортер. — Может быть, вы будете столь любезны, сэр, и сообщите подробности действий, предпринятых... э-э-э... специальным комитетом? Сенатор Кастис пожевал губами. — Была созвана сессия муниципалитета,— сказал он.— Мы приняли определение понятия «человек» для нашего города... Стамп, стоя в десяти футах, фыркнул: — Это меня не касается. Закон обратной силы не имеет! — Еще мы классифицировали, что такое «паразит и вредитель». Стамп резко захлопнул рот: — Под меня копаете, Кастис? Подождем до выборов... Дверь снова отворилась. Высокий человек в кожаной куртке вышел на лестницу и остановился, глядя вниз. Толпа отпрянула. Сенатор и репортер посторонились. Человек медленно спустился по ступенькам. В руке у него был блестящий пистолет сорок четвертого калибра, ранее принадлежавший Стампу. Стоя в одиночестве, Стамп следил за его действиями. — Эй!— в его голосе чувствовалось напряжение.— Ты-го еще кто такой, черт тебя раздери?! Человек спустился на последнюю ступеньку и поднял пистолет. — Я — новый дезинфектор,— ответил он. Перевел с английского Вл. КОВАЛЕВСКИЙ «СКАЗКА-ЛОЖЬ, ДА В НЕЙ НАМЕК...» Люди транспортируются через «нуль-пространство» к планетам, расположенным в иных галактиках, путешествуют нз двадцатого века в двадцать третий, или в шестнадцатый, или из двадцать третьего в двадцатый, а еще на Землю прилетают Пришельцы, и со всеми ними — с нуль-путешественниками, с путешественниками во времени и Пришельцами, вроде лилового Пришельца, так неудачно пытавшегося вступить в контакт с разумными жителями городка Уиллоу Гроув, — в каждом фантастическом рассказе неминуемо случаются разные события и происшествия, иногда такие вот прискорбные, как в рассказе Кейта Ломера. Фантастика, как это ни парадоксально звучит по самому смыслу слова, отражает действительность. Сегодняшнюю. Только в стране, где безнаказанно стреляют в защитников свободы, в неугодных президентов и кандидатов в президенты, где на глазах миллионов телезрителей убирают тех, кто может выболтать правду о преступлениях, только там мог родиться такой рассказ. Он и был написан в стране. где человек может быть убит «защитником закона» лншь потому, что этому «защитнику закона* не нравится его цвет кожи. Он был написан в стране, где у таких «защитников закона» тотчас окажется добрый десяток «законных» доводов и лицензий, якобы дающих им право на преступления, — точь-в-точь как у Сесила Стампа в рассказе. И, конечно же, эти стампы будут нести чушь о грозящей опасности. Каждая фраза рассказа Кейта Ломера не случайна. Нет, дело не в том, что стампы не способны к контакту с разумными существами иных планет. Они не способны к контакту с разумными существами Земли. Борис ВОЛОДИН
Профессор А. М. ВЕЙН, кандидат медицинских наук Н. А. ВЛАСОВ Каждый из нас спит почти треть своей жизни. Может, поэтому и интересно читать о сне — о явлении, еще во многом непонятном и специалистам. Наш журнал уже обращался к теме сна: в шестом номере «Химии и жизни» за 1968 год была опубликована корреспонденция «Ваша жизнь во сне». В нейг в частности, говорилось о том, что «интересно изучить химизм сна, то есть определить, какие химические реакции в организме вызывают сон, какие — заставляют человека бодрствовать». Ответом на это и может послужить данная публикация. ХИМИЧЕСКАЯ ВО СНЕ «Счастлив тот, кого неизменно посещает сон, к кому он является в определенное время, на определенный срок и уходит так же тихо и незаметно, как пришел» — так поэтично и красиво сказано о сне. «Сон — источник всех сил, бальзам для больной души», — писал Шекспир. Какими только эпитетами ие наградили сон. Его называют сладким, легким, безмятежным, тяжелым, нервным, тревожным, чарующим, мертвым, черным... Что же такое сон? Почему мы спим? На этот, казалось бы, простой вопрос до сих пор нет однозначного ответа. В прошлом веке считали, что " сон наступает из-за изменения
кровенаполнения мозга. Потом стали думать, что мозг во сне как бы очищается от токсических веществ, накопившихся в нем за день. Будто бы люди и животные засыпают после того, как в их организме накопятся продукты метаболизма и образуются специальные вещества, от которых клонит ко сну, — гипнотоксины. И тому находились подтверждения. В начале XX века французы Лежандр и Пьерон 11 дней не давали спать подопытным собакам. Потом они извлекли из их мозга экстракт и ввели его контрольным животным. И у обычных собак, живших привольной жизнью, быстро ноиви- лись признаки крайнего утомления, они заснули прямо на глазах. Свежие собаки засыпали даже при введении сыворотки крови от подопытных животных. Ну, что ж, как говорят, эффект имеет место. Но он не может претендовать на всеобъемлющее объяснение механизма сна. Против него выступают неоспоримые факты о том, что глубокий сон валит с йог человека, не испытавшего никакого утомления, и, наоборот, человек мучается бессонницей при сильной усталости. Может, мы спим потому, что у нас устают нервы? В период увлечения нервными теориями сиа были выплеснуты рожденные ранее химические теории. Однако все более становится ясным, что, игнорируя химические процессы, трудно, а порой и невозможно объяснить ряд явлений, связанных со сном. Чтобы раскрыть химическую природу сиа, ставили все новые и новые эксперименты. Сначала из спинномозговой жидкости больных патологической сонливостью выделили субстанцию, вызывавшую сон у других животных. Потом выяснилось, что экстракты мозга животных, находившихся в состоянии зимней спячки, вызывают у собак и кошек длительное сонное состояние. В том, что в крови накапливаются какие-то химические вещества — гуморальные факторы сна, — убедили опыты над парами животных с искусственным перекрестным кровообращением. При электростимуляции отделов мозга, ведающих сном у одного животного, засыпало и второе. Потом удалось усыпить бодрствующего кролика, влив ему диализат крови, взятой от другого кролика, которого заставили спать, воздействуя на медиальные ядра зрительного бугра мозга. Казалось, что близка разгадка вещества сна. Но наблюдения над сросшимися сиамскими близнецами пошатнули уверенность в исключительной роли химических факторов. Наблюдения академика П. К. Анохина и наши собственные показали, что близнецы с общим кровообращением и раздельными нервными системами засыпают неодновременно: одна голова спит, а другая бодрствует. Если бы сон вызывало только накопление в крови активных химических веществ, то объяснить это явление было бы невозможно. А отсюда следует, что химический фактор хотя и важная, но не ведущая шестерня в механизме сна. Ныне считается, что состояние отделов мозга, участвующих в гипногенных (снотворных) и пробуждающих процессах, контролируется как нервными, так и гуморальными системами, взаимно дополняющими друр друга. Такой подход наиболее полно объясняет ряд явлений сна, хотя некоторые вещи до сих пор непонятны. В последние годы стало ясно, что сои отнюдь не однородное и не безмятежное состояние организма. В первые полтора часа сон постепенно становится глубже, у спящего замедляется пульс и дыхание. Этот сон называют медленным. Но потом пульс и дыхание учащаются. Сильно расслабляются мышцы (особенно шеи и лица), под закрытыми веками быстро движутся глаза, подергиваются мышцы конечностей и лица. Этот период сна назвали быстрым. Быстрая и медленная фазы сна чередуются, сменяя друг друга. Во время быстрого сна нам обычно снятся яркие фантастические сны, а в медленном сне преобладают довольно реальные размышления об ушедшем дне. У взрослых людей на быстрый сон приходится лишь пятая часть всего сна. Итак, сон включает в себя разные физиологические состояния. Очевидно, этим руководят специальные механизмы, орга низующие сон. К медлен - ному сну причастны нижние отделы ствола головного мозга, некоторые ядра зрительного бугра и гипоталамус. За быстрый сон ответствен другой участок мозга. Самое естественное дело — взять да заснуть, особенно после хлопотливого дня или на скучном заседании. Но простота эта внешняя: чтобы заснуть, организм пускает в ход многие системы мозга, нервные и химические процессы. Чтобы усыпить человека, организм бросает в дело серотонин, нор- адреналин, ацетилхолин и гам- мааминомасляную кислоту. Все больше фактов говорит о важной роли серотонина. Он даже стал своеобразным яблоком раздора: одни утверждают, что серотонин способствует развитию медленного сна, другие — быстрого. Вероятно, более обоснованна первая точка зрения: разрушение или фармакологическое подавление ядер шва ствола мозга, в которых н сосредоточен серою-
нин, приводит к бессоннице. А если ввести в эту зону се- ротонин, то наступает фаза медленного сна. Эксперименты показали, что содержание адреналина в -мозгу возрастает при пробуждении и падает во время сна. Стоит ввести животному небольшую дозу адреналина, как оно проявляет чрезмерную настороженность, долго не засыпает. И не мудрено, что фармакологические средства, препятствующие сну, либо по составу близки к адреналину,- либо, вмешиваясь в химию мозга, способствуют накоплению схожих веществ. Спим мы или бодрствуем — внутри нас идет постоянный обмен веществ. И идет по-разному. Например, выделение гормональных веществ наиболее интенсивно во время бодрствования и минимально в период медленного сна. А во время быстрого сна — среднее. И наоборот, выделение ванилин- миндальной кислоты (продукт обмена адреналина и иорадре- налина) возрастает в быстром сне. С ритмом сон — бодрствование неразрывно связаны многие физиологические и биохимические процессы. Так, выделение гормонов коры надпочечников интенсивно во- вторую половину ночи, когда возрастает доля быстрого сна. И наоборот, со- матотропный гормон (гормон роста) привязан к глубоким стадиям медленного сна. Можно сказать, что в медленном сне мы растем быстрее. Люди, которые страдают недостаточной активностью щитовидной железы, почти утрачивают наиболее глубокие стадии медленного сна. Таких больных лечат тиреоидином. С циклом сои — бодрствование связаны и метаболические изменения. Например, скорость обновления фосфатов в мозгу собак во время сна снижается на 25%. И люди и животные не могут не спать. В древности была страшная пытка — человека лишали сна, ее практически никто не выдерживал. Люди сходили с ума или умирали. Сейчас опыты по лишению сна проводят при тщательнейшем наблюдении врачей. И вот результат: появились сообщения о «рекордсменах», ие спавших 11 суток! Опыты прекращали при тяжелом психическом состоянии испытуемых. Однако все нарушения исчезали, стоило им поспать 10—14 часов. Если человек долго не спит, то его организм выделяет больше стероидных гормонов, а также калия и натрия, расстраивается и обмен аденозинтри- фосфорной кислоты. Исследование эритроцитов в сыворотке крови испытуемых лиц показало, что при полном лишении сна через 48 часов резко возрастает синтез АДФ и АТФ. Увеличивается и активность АТФ. В дальнейшем активность аденозинфосфатов падает и после четырех суток бессонницы становится ниже исходной. А это недвусмысленно говорит о том, что сон необходим для восстановления систем, обеспечивающих клеточную энергию. В наш нервный век люди спят плохо. Например, в Англии около 10% всех выписанных рецептов приходится на долю снотворных. Вот и выходит, что химические лекарственные вещества служат главным регулятором при расстройствах сна. Но особенно радоваться тут нечему. Главный недостаток всех снотворных средств — их воздействие на определенные фазы сна, нарушение его структуры. То есть, оии вызывают сон, отличный от нормального. Большинство снотворных подавляет быстрый сон. После их отмены организм вынужден компенсировать это избыточным быстрым сном. Человек видит много неприятных снов, часто пробуждается. Длительность такого «феномена отдачи» после отказа от барбитуратов немалая — два месяца. Все это говорит о том, что нужны новые лекарства, которые бы вызывали сон, не влияя на его структуру. Сон — это обычное, каждодневное явление. Изучение его может дать ключ к лечению не только самих нарушений сна, а и других неполадок в организме. Например, стенокардия, инфаркты миокарда, гипертонические кризы возникают в быстром сне, а приступы бронхиальной астмы — в медленном. Первые шаги к химическому управлению сном позади. И синтез новых лекарств, которые бы обладали снотворным действием без побочных, неблагоприятных явлений, — дело недалекого будущего. Конечно, химическое регулирование сна должно сочетаться с психотерапевтическим воздействием. Ведь в основе нарушений сна лежат эмоциональные расстройства. Счастливая семья, любимая и интересная работа, крепкие мышцы и яркая интеллектуальная жизнь — все, что может привести в норму нашу психику, служит залогом нормального сна, о некоторых химических основах которого мы только что говорили.
О СНЕ ВООБЩЕ И В ЧАСТНОСТИ Недавно в издательстве «Наука» вышла книга профессора А. М. Вей- на «Бодрствование и сон». Факты, приводимые ниже, позаимствованы из этой интересной книги. Щ Иммануил Кант считал, что тот, кто отдает сну больше трети своей жизни, попросту убивает время, обкрадывает себя. И действительно, исследования показали, что много спят люди со сниженным интеллектом. Но и здесь, как из любого правила, много исключений. Щ Возможно, что зевота служила нашим далеким предкам, еще не владевшим речью, сигналом к наступлению сна. Правда, неясно, почему мы зеваем и по утрам. ■ В постели, перед тем как заснуть, дошкольники совершают 36 движений, студенты — 13, женщины среднего возраста— 13, мужчины — 15 движений. В среднем для засыпания взрослому человеку необходимо 5—10 минут, у детей это время больше. ■ Иногда задают вопрос: зачем закрывать глаза, если уши во сне все равно открыты? Как это ни странно, люди во сне закрывают не только глаза, но и уши. Во время сна расслабляется небольшая мышца в среднем ухе, которая держит в состоянии готовности слуховые косточки, воспринимающие звуковые колебания. Щ Производительность труда (интеллектуального и физического) сразу после сна ниже, чем перед сном. В Мужчинам сны снятся реже, чем женщинам; дети видят сны с двух-трех лет; к старости число сновидений уменьшается. ■ 60% снов приходятся на зрительные сны со звуковым сопровождением. Лишь пять процентов снов обонятельные и вкусовые. А 35% снов вобрали в себя слуховые, зрительные, осязательные и термические ощущения. ■ Обычно длительность сновидений в течение ночи не превышает двух часов. Неприятные сны снятся в два раза чаще, чем приятные. ■ Во время недавнего обследования москвичей почти четверть опрошенных заявили, что у них во сне появлялись полезные для работы мысли. ■ Мужчины реже женщин жалуются на плохой сон. У мужчин плохо, неглубоко или мало спит 38%, а у женщин — 54%. Меньше всего жалоб на нарушения сна предъявляют работники транспорта и рабочие конвейеров, более всего недовольны сном пенсионеры и домохозяйки. Но еще хуже спят вдовы и вдовцы. Среди лиц, не состоящих в браке, преобладают мало спящие. Почти 40% опрошенных лиц, хорошо спящих ночью, не прочь вздремнуть и днем. ■ Большинство больных, жалующихся на потерю сна, в действительности спят достаточно. Специальная проверка показала, что люди, сетующие на то, что они ночью долгие часы не могут сомкнуть глаз, не спали ночью всего 20— 30 минут. Секрет — в нарушении ночью реального отсчета времени. Ш Основной фактор, мешающий людям нормально спать,— информационная перегрузка. Она способствует возникновению невротических состояний, ведущих к нарушению сна. И Одни люди — которых в науке всерьез называют жаворонками — легко просыпаются по утрам, чувствуют себя свежими, отдохнувшими. Эти люди работают с максимальной продуктивностью в первой половине дня. Засыпают они рано. Другие — называемые совами — встают утром с трудом, пик их работоспособности приходится на вторую половину дня, а то и на вечер. Засыпают они обычно за полночь. Жаворонку проработать ночь напролет очень трудно. Совы же дремлют по утрам и в первую половину дня «гонят брак». Ш Наполеон, Гумбольдт, Ми- рабо, Шиллер, Гете, Бехтерев спали лишь по пять часов в сутки, а Эдисон — два-три часа. Ш И. П. Павлов наблюдал больного, который спал более 20 лет. Недавно газеты обошло сообщение о девятнадцатилетней аргентинке Марии Элене Тельо, заснувшей в день убийства Джона Кеннеди и спящей до сих пор. И Есть люди, засыпающие только при определенном положении тела. Чарльз Диккенс в любой гостинице переставлял кровать так, чтобы голова была обращена к северу, а тело располагалось вдоль магнитных силовых линий Земли,
ЗЕМЛЯ И ЕЕ ОБИТАТЕЛИ ИШШ'Ш Кактус, божья коровка, слон, карась и петух — все живое просыпается в определенное, в свое время. Какая-то неведомая сила заставляет петухов три раза за ночь сбрасывать чары сна и оглашать пронзительным воплем окрестности курятника Говорят, что устрицы будто бы просыпаются — открывают створки раковин, когда Луна пересекает меридиан ракушки. А караси и слоны не уподобляются ни петухам, ни устрицам — их пробуждает Солнце, которое н нас с вами поднимает с постели. Относительно петухов доподлинно известно, что они спят. А вот дремлют ли устрицы и улитки, склонив головки в своем уютном домике,— неизвестно. Никто не знает, как спят раки: биологи попросту не могут отличить спящего рака от бодрствующего. Впрочем, загипнотизировать, усыпить рака довольно просто: его нужно поставить с ног на голову, вернее, на клешни и голову. Рак послушно уснет, во всяком случае, настолько ошалеет, что не предпримет попыток к бегству. Нетрудно усыпить и петуха: его надо резко перевернуть на спину и немного задержать в ^том необычном для птицы положении. Петух засыпает на спине... А ведь долгое время думали, что животные на спине вроде бы не спят. Мол, и скелет у них для этого не приспособлен, и надо беречь уязвимый живот от когтей противника. Да и удрать от врага гораздо сподручнее, ежели спишь на брюхе. Но все это в прошлом: этологи — специалисты по поведению животных—-выяснили, что животные каждого вида отдыхают в определенном положении. Иными словами, поза сна видотипична. И дело тут не только в анатомии. Конечно, змее неловко спать на боку, а жирафе вверх ногами. И тем не менее многие звери, особенно среди млекопитающих, все-таки спят на спине. В жару любят прикорнуть на своем позвоночнике львы. Они смотрят сны, мирно сложив на груди мощные передние лапы. А ручные львы прямо-таки обожают раскладушки — они в них часами нежатся, задрав лапы к небу. Когда жарко, панда спит на спине, подложив
передние лапы под голову, словно человек загорает на пляже. А у нашего бурого мишки при спанье на спине конечности безвольно торчат во все стороны. Казалось бы, обширные возможности выбора сонных поз у слонов. Ведь они чуть ли не единственные четвероногие с четырьмя коленками. Ан нет — слоны громоздятся на собственном брюхе компактной тушей, иногда подперев бивнями массивную голову. Вообще, тяжелые бивни и рога —принадлежность для сна весьма неподходящая. Зверям приходится всячески изворачиваться, чтобы отдохнули мышцы шейного отдела позвоночника. Так, обладатель больших и тяжелых рогов — горный козел вынужден запрокидывать голову далеко назад, чтобы упереть рога в землю. Козел лежит на брюхе, а его подбородок смотрит в зенит. Видотипичны и позы сна самок с детенышами. Верблюдиха предпочитает спать, взвалив верблюжонка на свой горб. А мама-мышь, наоборот, сама ложится на детей, распластавшись, как одеяло: маленьким мышатам холодно. И белая медведица оберегает своего отпрыска. Она спит на боку, прижав лапой детеныша к лохматой груди. Так спокойнее — медвежонок всегда под рукой. Во сне может случиться всякое... Даже могучие слоны спят спокойно только тогда, когда выставят охрану, когда ощущают рядом надежный бок соседа. А лисы,'чтобы во сне не терять чувство локтя, обнимают друг друга хвостами. АКУЛЫ МУЧАЮТСЯ БЕССОННИЦЕЙ Все знают, что большинство зверей отдыхает ночью и что есть животные, которые, проспав день напролет, выходят на охоту, когда стемнеет. А ведь есть животные, которые вообще не спят. В этом подозревали даже дельфинов, потому что усыпленные снотворными средствами дельфины переставали дышать и тонули. Думали, что у дельфинов постоянно отдыхает половина мозга, то есть они все время находятся в полусне. Но оказалось, что дельфины все-таки спят по-настоящему. Даже глаза закрывают. Просто им время от времени необходимо шевелить хвостом, чтобы выставить из-под воды дыхало и набрать в легкие воздуха. А вот кровожадные недруги дельфинов— акулы не спят никогда. У этих хрящевых бестий, как и у дельфинов, нет воздушного пузыря, который поддерживает на плаву костистых рыб. К постоянному движению акул вынуждает и строение жабр. Акульи жабры только тогда исправно снабжают тело кислородом, когда вода струится сквозь них с большой скоростью. Вот и приходится акулам мерить океан, не зная отдыха ни днем ни ночью. (Не потому ли у них неплохой аппетит?) Ну, а костистым рыбам повезло: они, уравновесив себя в океане, засыпают в невероятных позах — и на боку, и кверху брюхом, и вниз головой,— как бог на душу положит. Пока все говорит о том, что акулы мучаются бессонницей. Но кто знает, может, они спят на ходу? Дремлют же во время полета перелетные птицы. По крайней мере аисты. Перед дальней дорогой аистов охватывает нервная лихорадка. Птицы теряют покой и сон. Даже худеют немного. Изнервничавшись, аисты до минимума сокращают число и продолжительность бивуаков: на незнакомом месте страшновато. Но организм не может не отдыхать. Вот аисты и спят в полете, подобно солдатам во время бесконечных военных переходов. Солдаты во сне строй не соблюдают, даже с пути сбиваются. Птицы такого не допускают. В аистиной стае под спальню отведена средняя часть каравана. Из бодрствующего авангарда и арьергарда к спящим собратьям идут короткие звуковые сигналы— своеобразные пеленги: а то еще во сне улетят не 1уда. Вздремнув минут десять, освежившийся аист уступает место очередному измотавшемуся путешественнику. ЗИМНИЙ СОН-НЕПРОСТОЕ ДЕЛО В холодных водоемах Чукотки, Аляски и островов Берингова моря живет необыкновенная рыба — даллия. Как это ни странно, даллия теплокровна. Температура ее тела на десять и более градусов превышает температуру воды. Даллия обладает и другим замечательным свойством: она засыпает, впадает в анабиоз, когда водоемы промерзают насквозь. Если одетую в ледяной паниырь даллию положить в таз с теплой водой, то она оживет прямо на глазах. Обычно же животным, чтобы очнуться от зимней спячки, нужно от 15 минут до двух часов.
В тканях даллии даже при очень низких температурах не возникают кристаллики льда, которые, разрывая клетки и ткани, несут смерть. Может, даллия обладает каким-то антифризом? К несчастью, у большинства зверей его нет: зимняя спячка проходит хотя и при низких, но положительных температурах. Если в норе или другом убежище станет холоднее полутора градусов, то зверь либо проснется, либо уснет навеки. Животные, впавшие в зимний сон, всего на доли градуса теплее окружающего воздуха. Потребление ими кислорода и выделение углекислоты уменьшается в десять раз. Ежик, который летом делает 40—50 вдохов в минуту, зимой, свернувшись клубочком где-нибудь под корнями могучего дерева, вздохнет в минуту лишь разок. Сердечко его бьется еле-еле. Пользуясь не очень изящной научной терминологией, можно сказать, что между зимоспящими и незимоспящими животными есть довольно любопытные физиологические различия. Так, у всех зи- моспящих млекопитающих температура тела и летом ниже, чем у близких, но не спящих зиму родственников. Но гораздо важнее то, что сердце у любителей зимнего сна может работать почти при нуле, тогда как у всех прочих зверей оно останавливается навсегда при 15 градусах. Перед впадением в анабиоз звериные организмы пускают в ход множество тонких приспособлений — от гормональной перестройки до затормаживания рефлексов, например пищевого. Накануне зимней спячки ежик почти не ест, координация движений нарушается: ежа качает из стороны в сторону. Ежик не ест,— может, ему надо очистить на зиму желудочно-кишечный тракт; может, он не ест потому, что уже накопил жир — горючее на зимний сезон, запасся аскорбиновой кислотой и витамином Е — токоферолом, который тормозит скорость обмена веществ? Токоферол накапливался в печени, аскорбинка — в надпочечниках. Эти два вещества очень важны: они регулируют обмен веществ при впадении в , спячку и при выходе из нее. Но и это не все — осенью в легких и почках животных накапливается гиалуренидаза — фермент, задерживающий воду в организме, и наоборот, в крови становится меньше адреналина, препятствующего засыпанию. Зверь спит, казалось бы, жизнь в нем чуть теплится. Но это только кажется. И в теле колючего ежа, и под холодной змеиной кожей, и под теплой медвежьей шкурой идут сложные превращения, подчас совсем не такие, как летом. Например, у жира, отложенного про запас, меняется точка плавления, кислотность и другие его химические и физические свойства. Но особо важны превращения в так называемом буром жире, который обволакивает сердце, легкие и позвоночник зверей между лопатками. Раньше думали, что бурый жир — всего-навсего
добавочная теплоизоляция для важных органов. Ныне стало ясно, что бурый жир — не пассивная войлочная обивка, а локальная отопительная система. Сгорая, он обогревает самые важные органы в зимнюю стужу и заводит весь живой мотор — пробуждает зверя весной. Когда животное отходит от зимнего сна, бурый жир быстро расходуется на подогрев до обычной температуры сердца и спинного мозга. В явлении зимней спячки еще много неясного Например, никто не знает, почему у зверей увеличивается время свертывания крови. Неясно и откуда берутся рефлексы, которыми летом звери не обладают. И другое таинственное явление: если в спячку впадает дрессированное животное, то результаты дрессировки начисто исчезнут. Зверя надо будет приручать сызнова. МЕДВЕДЬ В ПТИЧЬЕЙ КОМПАНИИ Если разделить животных по их зимнему времяпровождению, то наш медведь окажется в птичьей компании. Он, как и некоторые птицы, впадает не в настоящую спячку, а в некое холодовое оцепенение. У бурого медведя всего- навсего продолжительный зимний сон, при котором обмен веществ лишь слегка притормаживается. Медведь не теряет сознания подобно лягушке или ежу. Его легко разбудить, этим и пользуются охотники. Медвежата, вырвавшись из душной берлоги, где они в тесноте провели не один день, радуются свободе, как дети, и охотно идут за человеком, который только что убил их мать... Спит мишка в берлоге, ворочается, похрапывает, почмокивает — сосет лапу. Раньше думали, что медведь сосет -лапу с голоду. Но зимой медведю есть не хочется— у него до весны остается изрядный запас подкожного сала. Ведь весной придется жить впроголодь — ни малины, ни меда не раздобудешь. А передние лапы мишка сосет потому, что на них к весне меняется кожа. На подушечках лап образуются трещины. Они болят, и, вероятно, медведь, пососав лапу, умеряет зуд. Нечто подобное зимнему медвежьему сну происходит и с некоторыми птицами. Только они жира не накапливают и лапу не сосут. А самое крохотное пернатое создание — колибри умудряется ежедневно впадать в летаргию. Эти «летающие цветы» теряют сознание при всяком случае: если клетку с колибри перенести в тень, птички гут же подвесятся к потолку, закроют глаза и забудут обо всем. Их крошечное тельце сильно остынет. Птахи не проявляют никаких признаков жизни, пока их не вынесут на солнце. Под его лучами колибри оживут за считанные минуты. В разогревании колибри главная роль принадлежит не бурому жиру, а солнцу и грудным мышцам. У колибри
нет зимнего сна, да он им и ни к чему. Ведь колибри предпочитают экватор, а не средние широты. А на экваторе, как известно, чуть холодает только по ночам. В средних же широтах холодает по- серьезному. В лютые морозы некоторые стрижи и козодои спасаются от гибели при помощи торпидного состояния — хо- лодового оцепенения. У стрижей в три раза снижается интенсивность дыхания, сердце делает не 250, а 50 ударов в минуту. А тем оседлым птицам, которых природа не одарила спячкой — универсальным инструментом спасения от холода и зимней бескормицы,— зимой приходится лихо. В стужу и в метель они сидят нахохлившись, неподвижно — берегут тепло. Все равно в метель еды не добудешь. Мощное сухожилие сгибает птичьи лапки и накрепко сцепляет их с ветвью. Мышца так сильна, что даже мертвая, заледенелая птица еще долго держится на ветке. И не одна птица, а тысячи и тысячи пернатых так кончают свою жизнь. В суровую зиму от бескормицы навечно засыпает до 90% лесных птиц. Скоро зима — вспомните об этом. С. СТАРИКОВИЧ КТО сколько спит? Это зависит от образа жизни животного. Вот неоспоримый факт: те звери, на которых охотятся враги, спят значительно меньше хищников. Но если у травоядных есть надежное убежище — нора, гнездо, дупло, — то и они спят всласть... Представитель хищников — обычная кошка способна проспать 14 часов в сутки. Больше четверти этого времени приходится иа так называемую парадоксальную фазу — неглубокий, или, как его еще называют, быстрый сои, при котором нервная система очень чутко реагирует на ничтожные внешние раздражения. Любопытный зверь — наземная белка, роющая себе глубокую нору, отдается сну, как и кошка, по 14 часов в сутки. Крот спит обычно меньше, лишь по 8 часов; и у него парадоксальная фаза занимает около четверти времени сна. А те животные, которые должны быть непрерывно начеку, спят плохо. Есть поверье, что заяц спит с открытыми глазами; если это и не так» то но всяком случае спнт он не спокойно и не долго. Зайцу и многим другим травоядным не до сновидений, например, у баранов и морских свинок на парадоксальную фазу приходится всего 4—5% от общей продолжительности сна. Очень поучительна разница во сне у двух близких (из одного подсемейства) обезьян: павианов и макак. Павианы спят меньше, парадоксальная фаза у них занимает до 5% сна (у макак она составляет от 15 до 20%). Объяснение просто: макаки спят на верхних ветках густых деревьев, и враги не в состоянии добраться до них. А павианы живут в саванне, там трудно найти безопасное убежище... Но далеко не о всех животных известно, сколько и как они спят. Это относится и к зимней спячке. Недавно два физиолога из французского города Бордо изучали зимнюю спячку ежа. Оказалось, что она не бывает непрерывной: десятидневные фазы летаргического состояния прерываются ночными пробуждениями продолжительностью в 5—6 часов. Физиологи брали кровь из сонных артерий ежей и в период летаргии, и при пробуждении. Во время долгой списки содержание калия, кальция. магния в плазме крови замегно увеличилось, а белков стало меньше. Когда еж просыпался на несколько часов, содержание этих веществ приходило в норму. Любопытно, что натрия в крови тоже становилось боль- , ше, но ненамного, и соотношение натрий —калий, столь интересующее медиков, резко изменялось. Возможно, нарушение этого соотношения вызвано гормональными изменениями в организме при летаргии. Факты есть, дело за истолкованием... А. ГРИНБЕРГ (По материалам журнала «Science et Avenir») Перед вами спальня морских выдр — каланов. Они часами дремлют на волнах, на груди самок мирно посапывают детеныши. Говорят, что каланы иногда встают на якорь — обматывают себя водорослями, чтобы во сне не унесло течением
ПРОИСШЕСТВИЯ Несколько лет назад английский рейсовый самолет «Комета», вылетев с одного из аэродромов Средиземноморья, не прибыл к месту назначения. Прошло положенное время, и стало ясно: произошла катастрофа. Вскоре на поверхности моря было обнаружено большое масляное пятно, несколько трупов и кое-какие обломки машниы. Все остальное покоилось на глубине двух с половиной километров, унеся с собой тайну случившегося... Выловленные в море обломки передали экспертам. Они должны были заставить этих немых свидетелей рассказать, что же случилось с самолетом. В числе спасенных предметов оказалось несколько поролоновых подушек от самолетных кресел; одна из них сразу же привлекла внимание экспертов. От ее заднего края был оторван кусок причудливой формы, а поверхность покрыта каким-то темным налетом. Непосвященному эти признаки ничего не говорили, но опытные криминалисты знали: именно так выглядят обычно подушки, которыми пользуются «медвежатники», чтобы приглушить шум от взрыва секретных замков сейфа. Это была иить, которую принялись распутывать... Край подушки был оторван ровно, чисто. В поролоне такой аккуратный срез сделать почти невозможно — для этого надо или необыкновенно остро наточить нож, или придать режущему предмету очень большую скорость. Версия с ножом отпала сразу: повреждение было нанесено явно не одним, а несколькими предметами. Линии разрезов были не параллельными, а расходились из одной точки, расположенной ниже подушки. При внимательном осмотре в подушке нашли еще несколько едва заметных сквозных отверстий; когда сквозь них продели проволочные щупы, все они сошлись в той же точке, примерно в 30 сантиметрах ниже задней стороны подушки. Предположение о взрыве как будто подтверждалось, можно было даже примерно указать, где он произошел... Что же взорвалось под сиденьем? Заряд взрывчатки, баллончик с жидким газом для зажигалки или просто контейнер с аэрозолем, например с лаком для волос (такие баллончики и контейнеры тоже могут взорваться, если их сильно нагреть)? Всякий взрыв должен оставить осколкн. И действительно, металлические осколки были обнаружены при рентгеновском обследовании поврежденной подушки. Это были крохотные кусочки металла — меньше булавочной головки; некоторые из них притягивались магнитом и были, вероятно, стальными, другие состояли из какого-то легкого немагнитного сплава. Размеры этих осколков сняли все подозрения с безобидных зажигалок и аэрозольных лаков: баллоны, в которые их упаковывают, при взрыве просто лопаются и таких мелких осколков не дают. К тому же, несмотря на то, что подушка побывала в морской воде, поверхность осколков осталась свежей и блестящей — значит, каналы, по которым осколкн проникли в толщу подушки, сразу после этого закрылись, и газы, вызвавшие появление внутри этих каналов темного налета, попали туда одновременно с осколками. Именно так бывает при взрыве обычной взрывчатки — разлетающиеся осколки окружены продуктами ее сгорания.
Что же это было за взрывчатое вещество? Нагара на поверхности подушки оказалось ничтожно мало: об обычных методах химического анализа не могло быть и речи. Чтобы отделить нагар от пластика, почерневшие части подушки погрузили в воду и обработали ультразвуком. Потом освободившиеся частицы нагара осадили на тонких стеклянных волокнах и подвергли рентге- нодифракционному анализу. Частицы оказались аморфным углеродом; такой нагар дает взрывчатка. Догадку подтвердил и эксперимент. Точно такую же поролоновую подушку обстреляли такими же точно кусочка ми металла, а их полет снимали высокоскоростной кинокамерой. Оказалось, что скорость осколков, пронизавших подушку, составляла 1500—3000 м/сек. Такую скорость можно получить только при взрыве быстро детонирующего взрывчатого вещества. Итак, характер заряда был более или менее установлен. Но что представлял собой снаряд, в который он был заключен? Эксперты снова взялись за осколки. Нужно было выяснить, откуда они: может быть, это просто обломки каких-то деталей самолета, разлетевшихся от взрыва? Поверхность осколков отшлифовали и протравили кислотой. Каждая марка стали дает при этом свой характерный рисунок. И когда шлифы положили под микроскоп, стало ясно: осколки состоят из мягкой холоднокатаной стали. В самолетах «Комета» есть детали из такой стали — это заклепки и пружины под сиденьями. Но материал осколков имел другую структуру зереи. Правда, это могло быть и результатом перекристаллизации при сильном нагреве (судя по следам плавления на пластике, осколки действительно были очень горячими). Вопрос о происхождении осколков оставался открытым... Может быть, что-то расскажет их форма? Эксперты погрузились в изучение механизмов работы взрыва. Когда взрыв разрушает металлическую оболочку, окружающую взрывчатку, большая часть осколков образуется путем отшепления — они как бы отслаиваются от поверхности оболочки. Внутренняя сторона осколков при этом чаще всего оказывается вогнутой. Потом их окружают вырвавшиеся наружу газы с температурой до 2000° С и скоростью в несколько тысяч метров в секунду. Под напором газов осколки оплавляются, края их выгибаются наружу, и в месте перегиба возникают мельчайшие трещинки. На бомбардируемой микроструями раскаленных газов внутренней поверхности осколков образуются ямки и кратеры вроде лунных. По мере того как осколки разлетаются, окружающая температура падает, и иа их поверхности образуется слой нагара. А когда еще горячий осколок попадает из восстановительной атмосферы в окислительную, иа ием появляются цвета побежалости. Все эти процессы оставили хорошо заметные следы на осколках из подушки. Это было окончательным доказательством того, что они образовались из оболочки заряда, а не из самолетных частей. Картина катастрофы прояснялась: в самолете взорвалась бомба. Но была ли она пронесена в салон кем-то из пассажиров или была спрятана в багаже? Багажное отделение находится под алюминиевым полом самолета, а пол покрыт шерстяным ковром. Если взрыв произошел в багаже, то вместе с осколками бомбы в подушку должны были попасть кусочки алюминия и волокна шерсти. Подушку снова подвергли изучению самыми совершенными методами — микрохимическим, флуоресцентным, рентгенодифракционным. Никаких следов алюминия (той марки, из которой делается пол в «Кометах»), а также следов шерсти найти не удалось. Правда, какие-то волокна ткани были обнаружены внутри подушки, но оказалось, что это кусочки не ковра, а обивки кресла. Значит, взрыв произошел в салоне. Но где именно? На почерневшей от нагара нижней поверхности все той же подушки остались какие-то светлые пятна. По-видимому, это были «тени», отброшенные металлическим каркасом кресла или спасательным нагрудником, который хранится под сиденьем. Часть подушки была защищен а от оскол ко в еще каким-то экраном, скорее всего подлокотником кресла. Это было возможно только в одном случае: если заряд находился на полу самолета, у левой стенки салона, между ней и нижним задним углом кресла. Чю- бы окончательно в этом убедиться, эксперты построили точный макет самолета, и когда в указанном ими месте был произведен взрыв, все детали получили точно такие же повреждения, какие были обнаружены иа остатках погибшей «Кометы». Возможная ошибка в положении заряда не превышала одного-двух сантиметров. Стали очевидными и другие последствия взрыва, вызвавшие гибель самолета, — в фюзеляже образовалась пробоина диаметром почти в два метра. А большинство пассажиров при взрыве ие должно было пострадать— их защищали кресла. Они погибли в волнах Средиземного моря... По материалам журнала «Chemistry» A969, том 42, № 7)
ЖИВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ Родина грецкого ореха — Ближний Восток. Но он широко распространен и у нас, особенно на Кавказе и в Средней Азии. Здесь это чаще всего мощное дерево, достигающее 30-метровой высоты. В благоприятных условиях грецкий орех может доживать до 500 лет, ежегодно принося большой урожай. В Кабардино- Балкарской АССР есть деревья, которые начали активно плодоносить больше 100 лет назад и до сих пор дают каждый год по 200 кг орехов и более. Плоды грецкого ореха содержат большое количество жиров и белков, отличаются благоприятным аминокислотным составом и поэтому легко усваиваются. В незрелых орехах содержится до 2,5% витамина С. В спелых плодах его почти нет, но зато есть витамин В, а в масле грецкого ореха много витамина А. Жители Кавказа и Средней Азии с древнейших времен применяют грецкие орехи в пищу и в натуральном виде и для приготовления различных блюд. Славился орех и своими лечебными свойствами. В трудах знаменитого арабского врача древности Абу Али ибн Сины (Авиценны) грецкий орех постоянно рекомендуется для восстановительного питания и лечения. Толченые грецкие орехи принимали как противоядие, а смешав их
с плодами инжира,— для улучшения пищеварения. Порошок из ореховой кожуры считался кровоостанавливающим средством, а жженой кожурой присыпали язвы и раны. Оболочка плодов грецкого ореха и сейчас используется как лекарственное сырье: из нее делают препарат юглон, а на его основе — юглоновую мазь, которая применяется для лечения заболеваний кожи. Масло из свежих орехов способствует заживлению застарелых язв и различных поражений кожи (этим свойством обладает и свежий измельченный грецкий орех). Свежее ореховое масло используют также для лечения конъюнктивитов и воспаления среднего уха. Особенно широкое применение в лечебных целях находят душистые листья грецкого ореха, содержащие много эфирных масел и дубильных веществ. Их отварами A0 г листьев на 150 г воды) лечат последствия экссудативного диатеза у детей, полощут рот при стоматитах и ангинах, принимают их внутрь при желудочных заболеваниях; настои и отвары из листьев и оболочек плодов ореха используют в гинекологической практике: содержащиеся в них катехины оказывают противовоспалительное действие. Листья грецкого ореха обладают еще и заметными инсектицидными свойствами. Они отпугивают моль, и там, где растет грецкий орех, ими часто перекладывают шерстяные ковры и меховые вещи. Листья грецкого ореха часто встречаются на Северном Кавказе в гробницах и склепах прошлых эпох. Для чего их туда клали— трудно сказать, но можно предположить, что так в древности пытались спасти от моли ценные ткани, остатки которых и до сих пор находят в гробницах. Особенно сильно действуют на насекомых летучие вещества, выделяемые насаждениями грецкого ореха. Соседства грецкого ореха не переносят многие виды комаров, мошек, москитов, мух, слепней, оводов. Поэтому грецкий орех с незапамятных времен сажают вблизи домов, вокруг деревень. А американские фермеры рассаживают его на животноводческих фермах и пастбищах: в жаркое время скот укрывается в тени деревьев от солнца и спасается от насекомых. Но главная область применения грецкого ореха — это, конечно, пищевая промышленность, кулинария, кондитерское производство. К сожалению, плотадь плантаций грецкого ореха у нас пока невелика, даже на Кавказе, и для нужд пищевой промышленности ежегодно закупаются за рубежом тысячи тонн орехов. А ведь грецкий орех может расти и не только на Кавказе. С незапамятных времен его выращивают в станицах Краснодарского края, Ростовской области, Ставрополья, в Крыму, Молдавии, на Украине. Он растет даже в Костромской, Ярославской, Ленинградской областях, украшает две главные площади города Горького. Многие из растущих у нас видов и генетических линий грецкого ореха морозоустойчивы. Например, на Северном Кавказе зимой 1968—1969 года температура снижалась до —28° С, и все- таки часть деревьев выстояла и продолжает приносить плоды. Эти морозоустойчивые деревья могут стать источником посевного материала для насаждений. Обширные работы по селекции грецкого ореха вел выдающийся американский селекционер Лютер Бербанк. Ему удалось отобрать и закрепить в потомстве многие хозяйственно выгодные признаки грецкого ореха, продвинуть его далеко на север США. Бербанк создал множество ценных сортов ореха: бумажно-скороспелый (с тонкой скорлупой) и бесскорлуп- ный, ранне- и позднецветущий, сорта с повышенным количеством белка, жира, устойчивые к заморозкам и болезням. Он часто говорил, что грецкому ореху суждено занять важное место в питании людей, особенно в умеренной зоне планеты. К сожалению, сорта Бербанка у нас распространения не получили. Недавно Министерство лесного хозяйства РСФСР приняло решение заложить в ближайшей пятилетке большие промышленные плантации грецкого ореха на Северном Кавказе и в центральных областях России. Создаются маточные питомники, специализированные хозяйства. Но в распространении грецкого ореха должны принимать участие не только лесохо- зяйственные органы. Посадки грецкого ореха должны появиться в парках, во дворах жилых домов, на улицах и в зеленых зонах городов, вдоль автострад, на пастбищах, вблизи животноводческих ферм. Профессор Н. М. НОСКОВ, Кабардино-Балкарский университет, гор. Нальчик
И ПИЩА, И ЛЕКАРСТВО Орехи — исключительно ценный продукт питания. В них очень мало воды и громадное количество полезных веществ. 100 г орехов содержат 15—17 г белков, 64,4 г жиров и 15,6 г углеводов. Белковые вещества, по содержанию которых орехи приближаются к мясу, рыбе и некоторым молочным продуктам, очень ценны по своему аминокислотному составу. В них очень много незаменимых аминокислот, особенно лизина F,2 г на 100 г). По их содержанию белок грецких орехов стоит на одном из первых мест ' среди растительных продуктов. Для сравнения можно напомнить, что в 100 г яичного белка всего 4,9 г лизина. Жиров в грецких орехах больше всего: прн прессовании 100 г орехов получается до 44 г орехового масла, и 20 орехов средней величины могут полностью удовлетворить суточную потребность взрослого НЕСКОЛЬКО СТАРИННЫХ РЕЦЕПТОВ... Жареная индейка, фаршированная грецкими орехами. На индейку взять 1 фунт грецких орехов, очистить их от скорлупы, обварить, очистить от кожицы, истолочь, чтобы сделалось как тесто, положить к ним 1 ф. поджаренной в масле телячьей печенки, истолченной и протертой сквозь сито, Уз ф. белого, в молоке размоченного хлеба, 2—4 сырых яйца и Ve Ф- сливочного масла, смешать все вместе, нафаршировать индейку, изжарить. Пода- здорового человека в жирах. Особенно полезны орехи зимой, когда из-за холодов организм расходует больше энергии. Содержащие большое количество белка и жиров растертые ореховые ядра, смешанные с медом, используются в народной медицине для питания людей, перенесших тяжелые заболевания, а также медленно развивающихся детей. Ореховое масло грецких орехов очень богато ненасыщенными жирными кислотами — линоленовой, ли- нолевой и олеиновой. Такие кислоты препятствуют развитию атеросклероза, поэтому ореховое масло, наряду с кукурузным, кунжутным и другими растительными маслами, является ценным диетическим продуктом. После извлечения из орехов масла остается жмых, чрезвычайно богатый белками. Его также используют в пищу (тахинная халва, начинка для кондитерских изделий). вая, разрезать, облить красным соусом с мадерою. Каша русская, под назввнием «Гурьевская». 1 ф. орехов грецких и 10—20 штук горького миндаля обварить кипятком, очистить от кожицы, мелко истолочь, подливая воды; 6 ст. сливок влить в большую плошку, постввить перед угольями, снимвть и складывать на тарелку образующиеся румяные пенки. Когдв уже их довольно наберется, всыпать в оставшиеся сливки Уз ст. манны, сварить довольно жидкую ка- Углеводов в грецких орехах сравнительно мало— 13—15% от веса ядра. В сочетании "с высоким содержанием жира это делает орехи очень полезными для диабетиков. Орехи богаты и ценными минеральными веществами. В 100 г орехов содержится до 490 мг калия, 83 мг кальция, 2—3 мг железа, 380 мг фосфора, 146 мг серы. Кроме того, в орехах много микроэлементов. Килограмм очищенных орехов содержит около 0,03 мг йода — это один из немногих плодов, в которых есть йод, имеющий огромное значение в профилактике зоба. А французские исследователи утверждают, что цинка, играющего чрезвычайно важную роль в процессах размножения животных, в гренких орехах больше, чем в любом другом продукте. Врач В. ГРАНЧАРОВ, Болгария шу, в горячую всыпать истолченные орехи и 3/4 ст. сахара, размешать, сделать на блюде рант из теста, положить рядами — ряд пенок, ряд каши, посыпать сверху сахаром и сухарями, вставить ненадолго в печь. Подавая, убрать вареньем. Эту кашу можно перекладывать фруктами и вареньем. Вертута (греческое пирожное]. Замесить довольно густое тесто из 2 яиц, 2 яичных скорлупок воды и приблизительно 1'Л Ф- муки; раскатать очень тонко, длинной полосой, нама- ЧТО МОЖНО СДЕЛАТЬ ИЗ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ
зать на все тесто следующую массу: 1 ф. сладкого миндаля и 2 ф. грецких орехов обварить кипятком, очистить от кожицы, мелко истолочь, подливая чуть-чуть воды, развести '/г Ф- хорошего меда-липца, размешать, чтобы масса была густая. Свернуть намазанное тесто в трубку, чтобы приняло вид длинного рулета, уложить его на сковородку, намазанную ложкой масла, укладывая его плотно в кружок, сверху смазать ложкой масла, посыпать ложкой мелкого сахара, поставить в печь, чтобы испеклось. Ореховый торт. 1 ф. очищенных грецких орехов, '/г Ф- сладкого миндаля истолочь в ступке, размешать с 1'/2 Ф- сахара. Влить пену от 7—С белков, размешать осторожно; разлить на две формы, вставить в горячую печь на полчаса. Когда испекутся, вынуть из печи. Когда остынут, сложить, переложив их следующей массой: 1 ст. сливок, х1ч вершка ванили, Ч'а ст. сахара и '/в ложечки соли, уварить в маленькой кастрюлечке, часто мешая, до половины. Купить же надо 2'/2 Ф> грецких орехов. Мазурек из грецких орехов. Уз ф. очищенных грецких орехов истолочь мелко с Уз ф. сахара; 10 желтков растереть добела, смешать с орехами, положить пену из 5 белков, размешать, влить в бумажную форму, слегка смазанную маслом, вставить в печь. ...И СОВРЕМЕННОЕ ПЕЧЕНЬЕ, КОТОРОЕ СТРЯПУХИ-ХИМИКИ ПРОЗВАЛИ «МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫМ» Очистить 1 кг грецких орехов и крупно порубить ядра. Сбить 3 яйца с 1 ст. сахарного песка, добавить 3 столовые ложки (без верха) муки. Всыпать наколотые орехи и 250 г изюма без косточек, хорошо перемешать. Противень обильно смазать сливочным маслом и посыпать толчеными сухарями. Выложить массу, разровнять тонким, «мономолекулярным» слоем. Печь в духовке 20— 40 минут. Вынуть, слегка остудить и нарезать на кусочки прямо на противне. Г. БАЛУЕВА 95 Т. ИВАНОВОЙ. Улан-Удэ: Хотя в № 6 за этот год было напечатано письмо с предложением закрыть клуб Юный химик, редакция не собирается последовать этому совету. А. М. ЗАЙЦЕВУ, Львов: Методы синтеза химических соединений и ссылки на литературу есть во множестве изданий, в том числе и в «Краткой химической энциклопедии». Д. МОСТОВЩИКОВУ, Фрунзе: Флуоресцирующие красители — это сложные органические соединения, вряд ли их можно синтезировать в домашних условиях. А. СЫРКИ- НУ? Магадан: Для склянок с диэтиловым эфиром и хлороформом замазки не применяют, так как они растворяются в этих веществах; лучше всего взять склянки с хорошо притертыми пробками. В. Г. НИКИТАШУ, Новочеркасск: Аккумуляторы Д-0,25 выпускают в Ленинграде и в Ленинск-Кузнецке, эти аккумуляторы регулярно поступают в продажу. ВЕРМИЛИЧЕВОЙ, Черногорск Красноярского края: Венская (полировочная) известь — это абразивный материал, содержащий окись кальция и небольшие примеси окислов магния и железа; ее получают обжигом известняка или доломита. С. ИВАНОВУ, Свердловск: Не надо делать дома бикфордов шнур, он в домашнем хозяйстве не понадобится. Н. А. МАРТЫНЕНКО, Полтава: Моющее средство ОП-7 неканцерогенно; оно, как и все бытовые препараты, прошло основательную медицинскую проверку. И. К., Рига: Только лечащий врач может дать конкретные советы, как похудеть. И. Т., Днепропетровск: Глюкоза менее сладка, чем сахароза (примерно на '/з). Л. И. СОТНИКОВУ, Калининская обл.: Годовая подписка на «Химию и жизнь» принимается без ограничений; если вам будет отказано в подписке, известите, пожалуйста, редакцию.
Почему* н на § 5-пуантах? "8 ,„.Все мы немножко лошади. В. Маяковский Кое-кто, увидев эпиграф, заподозрит в нем тайный смысл. А ведь между нами и лошадьми немало общего в самом обычном смысле слова. Взять хотя бы физиологию наших и лошадиных организмов: много процессов идет практически одинаково— от смены молочных зубов до биохимических реакций на клеточном уровне. Но не об этом речь. Речь о ногах и коленях. А тут есть и различия и сходство. Хотя с коленями лошадям не повезло (у них на четыре ноги всего две коленки), людям, и в особенности танцовщицам, есть здесь чему позавидовать. Когда на сцене приходится много танцевать на пуантах (кончиках пальцев), ноги балерин бывают стерты до крови. А лошадь всю жизнь ходит на пуантах, вернее, на пуанте — одном пальце. Более того, у нее по одному пальцу не только на ногах, но и на руках. Ибо передние конечности лошади анатомически напоминают наши руки. Колени на передних ногах вовсе и не колени, а скорее локти. Когда-то учащимся кавалерийских школ задавали коварный вопрос: что делать, если лошадь сломает себе ключицу? Бестолковые курсанты над этим вопросом ломали голову, а толковые рапортовали: ничего не нужно, у лошади ключиц нет! И в самом деле, на лошадиных руконогах ключиц не имеется. Развести свои руки в стороны лошадь не может. Поэтому цирковые кони вместо реверанса прощаются с публикой, встав на дыбы и беспомощно перебирая передними ногами в воздухе в одной плоскости. Как же лошади дошли до такой жизни? Они не дошли, а добежали. Случилось это так. Давным-давно, пятьдесят миллионов лет назад, древнейшие предки лошадей— эогиппусы обладали и ключицами, и обширным набором пальцев. Ростом эти горбатенькие звери были с лису. В густых тропических зарослях, покрывавших тогда планету, эогиппусам жилось привольно: и корма вдоволь, и есть где спрятаться от хищников. Эогиппусы процветали, от них произошло довольно много всяких гиппусов, которые были и ростом поболе, и посильнее. Но вот в середине третичного периода на земном шаре стало холоднее и суше. Влажные тропические леса уступили место степям. И предкам лошадей, чтобы не умереть, надо было научиться бегать быстрее хищников. Потому что в степи спрятаться негде. Вспомните: мы идем, опираясь на всю ступню, а бежим только на пальцах. Это уменьшает трение. Лошадям же, которые на бешеном скаку спасались от зубастых хищников, стали мешать и лишние пальцы и суставы. А природа, как известно, не терпит излишеств. У прадедушки нынешних быстроногих коней — гиппариона — земли касался лишь один средний палец, а остальные два до почвы не дотрагивались, хотя видны были отчетливо. У современных лошадей в знак почтения к своему предку остались крошечные рудиментарные боковые пальцы — так называемые грифельные палочки. Ну, а когда вся тяжесть тела наваливается не на пятерню, а на единственный палец, то ему нужно ступать с упятеренной уверенностью. Именно для этого природа обула его в массивный ноготь — копыто. Прочность копыта была рассчитана на мягкий травяной покров, а не на асфальт или булыжную мостовую. Здесь роговой башмак быстро снашивается, не выдерживает. Лошадь без подков все равно что солдат без сапог. Спрос на подковы вооде бы не уменьшается и не только со стороны лошадей: уже давно подковы стали предметом ширпотреба. И как же иначе—если найти подкову и прибить ее к квартирной двери, то обеспечено безоблачное счастье. Но вот что странно, химия одела и обула нас, а о лошадях химики почему-то забыли: копыта коней, как и сотни лет назад, буравят гвоздями. Неужто нельзя обуть лошадей в прочную пластмассу? Впрочем, что же тогда мы будем прибивать к входной двери? с. красносельский
С ДРОЖЖАМИ ИЛИ БЕЗ ДРОЖЖЕЙ? Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 Опытная хозяйка знает, что пышное тесто можно получить, еспи к тесту добавить дрожжи или пекарские порошки. Но что такое пекарские порошки, знают, очевидно, не все. В отличие от дрожжей и заквасок, вызывающих биохимические процессы, вещества, которые входят в пекарские порошки, разрыхляют тесто химическим путем. Вещества-разрыхлители в результате реакции с водой ипи из-за высокой температуры в печи разлагаются и образуют газы. Разрыхлителями могут быть бикарбонат натрия [питьевая сода], бикарбонат и карбонат аммония. Соли аммония разлагаются на углекислый газ, аммиак и воду. При разложении соды получаются карбонат натрия, углекислый газ и вода. Сода и карбонат аммония несколько хуже бикарбоната аммония, так как от соды остается карбонат натрия, придающий выпеченным изделиям щелочной вкус и желтовато-коричневый .оттенок, а карбонат аммония выделяет слишком много аммиака, что тоже сказывается на вкусе. Обычно к разрыхлителям что-либо добавляют: например, питьевую соду смешивают с органическими кислотами — молочной, винной, лимонной, ипи их солями. В их присутствии не образуется карбоната натрия. Теперь о дозировке. На килограмм муки берут 30—50 г пекарского порошка. Его можно приготовить и дома: на 5 г питьевой соды — 4,5 г винной кислоты, ипи 11,2 г виннокислого капкя, ипи 3,2 г лимонной кислоты. И наконец, о самом главном: что предпочтительней — пекарские порошки ипи дрожжи! Хлеб вкусней на дрожжах. А вот для сдобных изделий лучше брать порошки: в жирном и сладком тесте дрожжи работают плохо. В. БУРДИН Л$*' ■V4 «v «**ff£ar if* % -